Padiatrische Hamatologie und Onkologie

Helmut Gadner Gerhard Gaedicke Charlotte Niemeyer Jörg Ritter (Hrsg.) Pädiatrische Hämatologie und Onkologie

Helmut Gadner Gerhard Gaedicke Charlotte Niemeyer Jörg Ritter (Hrsg.)

Pädiatrische Hämatologie und Onkologie Mit 392 Abbildungen, davon 192 in Farbe, und 281 Tabellen

123

Professor Dr. Helmut Gadner

Professor Dr. Charlotte Niemeyer

St. Anna Kinderspital Forschungsinstitut für krebskranke Kinder Kinderspitalgasse 6 1090 Wien, Österreich

Universitätsklinikum Freiburg Zentrum für Kinderheilkunde und Jugendmedizin Klinik IV: Pädiatrische Hämatologie und Onkologie Mathildenstr. 1, 79106 Freiburg

Professor Dr. Gerhard Gaedicke

Professor Dr. Jörg Ritter

Charité Campus Virchow-Klinikum Otto-Heubner-Centrum für Kinderund Jugendmedizin Klinik für Allgemeine Pädiatrie und Knochenmarktransplantation Augustenburger Platz 1, 13353 Berlin

Universitätsklinikum Münster Klinik und Poliklinik für Kinder- und Jugendmedizin Pädiatrische Hämatologie und Onkologie Albert-Schweitzer-Str. 33, 48129 Münster

ISBN 10 3-540-03702-0 Springer Medizin Verlag Heidelberg ISBN 13 978-3-540-03702-6 Springer Medizin Verlag Heidelberg Bibliografische Information der Deutschen Bibliothek Die Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.ddb.de abrufbar. Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Die dadurch begründeten Rechte, insbesondere die der Übersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder der Vervielfältigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Eine Vervielfältigung dieses Werkes oder von Teilen dieses Werkes ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen des Urheberrechtsgesetzes der Bundesrepublik Deutschland vom 9. September 1965 in der jeweils geltenden Fassung zulässig. Sie ist grundsätzlich vergütungspflichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Strafbestimmungen des Urheberrechtsgesetzes. Springer Medizin Verlag. Ein Unternehmen von Springer Science+Business Media springer.de © Springer Medizin Verlag Heidelberg 2006 Printed in Germany Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutzgesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Produkthaftung: Für Angaben über Dosierungsanweisungen und Applikationsformen kann vom Verlag keine Gewähr übernommen werden. Derartige Angaben müssen vom jeweiligen Anwender im Einzelfall anhand anderer Literaturstellen auf ihre Richtigkeit überprüft werden. Planung: Renate Scheddin Projektmanagement: Sylvia Kröning/Gisela Zech-Willenbacher Lektorat: Ursula Illig, Stockdorf SPIN 10818049 Satz: Fotosatz-Service Köhler GmbH, Würzburg Druck: Stürtz GmbH, Würzburg Gedruckt auf säurefreiem Papier 2126SM – 5 4 3 2 1 0

V

Geleitwort »Pädiatrische Hämatologie und Onkologie«, das umfassendste deutschsprachige Werk zu Blut- und Krebserkrankungen bei Kindern und Jugendlichen, erscheint an einem wichtigen Wendepunkt der immer noch jungen Geschichte der pädiatrischen Hämatologie und Onkologie. Noch sind es nicht einmal drei Jahrzehnte, seit Krebserkrankungen bei Kindern und Jugendlichen, die malignen Systemerkrankungen ebenso wie die soliden Tumoren, heilbar geworden sind. »State of the Art« im Jahre 2005 ist, dass drei von vier an Krebs erkrankten Kindern und Jugendlichen gesund werden. Dies ist die Pionierleistung der Gründergeneration pädiatrischer Hämatologen und Onkologen, in Deutschland Namen wie Bernhard Kornhuber, Günther Landbeck, Hansjörg Riehm und Günther Schellong, die erkannt haben, dass der Seltenheit der Erkrankung nur durch Zusammenarbeit zu begegnen ist. Nach Gründung der Deutschen Arbeitsgemeinschaft für Leukämie-Forschung und -Behandlung im Kindesalter (DAL) im Jahre 1965 und der Gesellschaft für Pädiatrische Onkologie im Jahre 1973 wurden beide 1991 als Gesellschaft für Pädiatrische Onkologie und Hämatologie (GPOH) zusammengeschlossen. 1977 folgte die Gründung eines Kindertumorregisters an der Universität Kiel mit dem Ziel der Verbesserung der histopathologischen Klassifikation der Kinderkrebserkrankungen. 1980 wurde das epidemiologische bevölkerungsbezogene deutsche Kinderkrebsregister an der Johannes-Gutenberg-Universität in Mainz gegründet, heute mit über 33.000 erfassten Erkrankungen das größte Register dieser Art weltweit. Dank einer hervorragenden Kultur von Therapiestudien werden heute über 90% aller Kinder und Jugendlichen mit malignen Systemerkrankungen und soliden Tumoren nach einheitlichen Standards behandelt. Als deren Ergebnis hat sich die Prognose der Betroffenen kontinuierlich verbessert. Nun hat die molekulare Medizin eine neue Ära der pädiatrischen Hämatologie und Onkologie eingeleitet. Mit der Entschlüsselung des menschlichen Genoms und den beeindruckenden Fortschritten der Molekulargenetik werden die hämatologischen und onkologischen Erkrankungen auch im Kindes- und Jugendalter besser diagnostizierbar und klassifizierbar. Damit verbunden ist die Erwartung eines besseren Verständnisses der zellbiologischen Zusammenhänge und darauf aufbauend einer gezielteren Therapie oder gar Prävention. »Pädiatrische Hämatologie und Onkologie« ist eine umfassende Beschreibung der hämatologischen und onkologischen Erkrankungen und ihrer Behandlung im Kindes- und Jugendalter, von den molekularen Grundlagen zu multimodalen Therapiekonzepten unter Einschluss aller mitbeteiligten Disziplinen. Diese reichen von den diagnostischen Fächern wie Radiologie, Nuklearmedizin und Pathologie bis hin zu den therapeutischen Disziplinen wie der Chirurgie und Strahlentherapie. Von der Grundlagenversorgung wird ein Bogen geschlagen bis zur psychosozialen Versorgung und der Lebensqualität, von akuten Problemen bis hin zu Spätfolgen der Therapie. Den Herausgebern ist es gelungen, eine große Zahl von exzellenten Autorinnen und Autoren für dieses Werk zu gewinnen. »Pädiatrische Hämatologie und Onkologie« hat damit gute Voraussetzungen, zu dem deutschsprachigen Standardwerk zu werden. Nun bleibt es zu wünschen, dass wichtige neue Erkenntnisse und Entwicklungen zu weiteren Verbesserungen der Behandlungsmöglichkeiten zum Wohle der Betroffenen führen und so kurzfristig neue Auflagen erfordern, um mit der Fortentwicklung von Wissen und Erkenntnissen Schritt zu halten. Sommer 2005 Heribert Jürgens

VII

Vorwort Die pädiatrische Hämatologie und Onkologie ist heute mit Recht ein eigenständiges Teilgebiet der Kinder- und Jugendmedizin, wobei insbesondere die Hämatologie als Querschnittsfach der Pädiatrie gelten muss. Die Besonderheiten hämatologischer und onkologischer Krankheitsbilder sind in den verschiedenen Altersstufen sehr vielfältig, so dass eine enge Verzahnung mit anderen Teilgebieten der Pädiatrie im Interesse der jungen Patienten ist. Auch für unsere Nachbardisziplin, die Kinderchirurgie, stellt die pädiatrische Onkologie einen besonderen Schwerpunkt dar; ähnliches gilt für die Strahlentherapie. Die Ausbildung in der Pädiatrie beinhaltet eine profunde Kenntnis der Diagnostik, Differenzialdiagnostik und Therapie hämatologischer und onkologischer Krankheitsbilder. Das vorliegende Fachbuch ist jedoch primär nicht für die studentische Ausbildung gedacht. Es sollte vielmehr als eine umfassende und standardisierte Wissensvermittlung für die Aus- und Weiterbildung dienen und als Ergänzung für die Vorgaben der Studienprotokolle ein nützliches Instrument für den Praxisalltag eines pädiatrischen Hämato-Onkologen darstellen. Das Fachgebiet der pädiatrischen Hämatologie und Onkologie ist in einigen englischsprachigen Werken umfassend dargestellt. Ein ausführliches deutschsprachiges Fachbuch, das beide Gebiete umfasst, fehlt – das vorliegende Werk soll diese Lücke schließen. Die Herausgeber konnten namhafte Autoren des deutschen Sprachraums aus Deutschland, Österreich und der Schweiz gewinnen und somit einen hohen wissenschaftlichen Standard gewährleisten. Hier deckte sich das Interesse des Verlages, eine Serie von deutschsprachigen Fachbüchern herauszugeben, mit den Zielen der Herausgeber. Leider ist es den Herausgebern im ersten Anlauf nicht gelungen, die historische Entwicklung der pädiatrischen Hämatologie und Onkologie im deutschen Sprachraum gebührend zu würdigen. Obwohl Bücher im Allgemeinen nicht so rasch veralten, wie ihnen nachgesagt wird, werden wir bemüht sein, der rasanten Entwicklung unseres Fachgebietes durch aktuelle Neuauflagen Rechnung zu tragen. Die pädiatrische Hämatologie und Onkologie ist Ganzheitsmedizin im besten Sinne. Die Chronizität des Krankheitsverlaufes, aber auch der Aspekt der Lebensbedrohlichkeit, erfordern von Anfang an eine Mitbetreuung der Familie des Patienten. Psychosoziale Begleitprogramme geraten in Zeiten des knappen Geldes jedoch leicht in Gefahr. So genannte alternative Methoden können allenfalls als Ergänzung der Therapie eingesetzt werden. Gerade im Zeitalter der unbegrenzten Kommunikation gibt es hier Fehlentwicklungen, die deutlich angesprochen werden müssen. Die pädiatrische Hämatologie und Onkologie konnte in den zurückliegenden 30 Jahren bedeutende Erfolge erringen. Die meisten Krebserkrankungen des Kindesalters sind mit Zytostatika, Operation und ggf. Strahlentherapie prinzipiell überwindbar geworden. Die Herausforderungen der Zukunft werden es sein, einerseits alle Kinder mit Krebserkrankungen zu heilen, andererseits die etablierte Therapie weniger nebenwirkungsreich zu gestalten, ohne einen Verlust von bereits erzielten Heilungsraten zu riskieren. Die Entwicklung so genannter »small molecules«, die in intrazelluläre Signalwege spezifisch eingreifen, neue Zytostatika, verschiedene immuntherapeutische Ansätze, Verfahren der Antiangiogenese, Ausweitung des Einsatzes hämatopoetischer Stammzellen und zellulärer Therapien – alle diese Strategien bieten innovative Möglichkeiten für zukünftige Therapiemodalitäten. Wir danken an dieser Stelle allen Autoren für ihren Einsatz und ihre Mitwirkung. Besonders erwähnen möchten wir zwei verstorbene Mitarbeiter. Prof. Dr. Joachim Kühl, Würzburg, hatte das Kapitel der ZNS-Tumoren bereits konzipiert und mehrere Co-Autoren für dieses umfangreiche Gebiet gewonnen. Dankenswerterweise stellte sich Prof. Dr. Rudolf Korinthenberg, Freiburg, zur Verfügung, das Kapitel im Sinne von J. Kühl zu vollenden. Prof. Dr. Anton H. Sutor, Freiburg, hat mit dem ihm eigenen Engagement an dem Kapitel »Thrombozytosen und Thrombozythämien« zusammen mit Prof. Dame, Berlin, gearbeitet. Prof. Sutor verstarb kurz nach Vollendung des Kapitels an seiner schweren Krankheit.

VIII

Vorwort

Besonderer Dank gebührt unseren Sekretärinnen, Frau Elisabeth Elsholz, Wien, Frau Carola Kruse, Berlin, Frau Beate Batz, Freiburg, und Frau Ellen Koch, Münster, für ihre unverzichtbare Hilfe. Frau Renate Scheddin, Frau Sylvia Kröning und Frau Gisela Zech-Willenbacher vom Springer-Verlag sei für die vertrauensvolle und angenehme Zusammenarbeit gedankt. Das überaus sachkundige Lektorat von Frau Ursula Illig hat die Fertigstellung des Buches erleichtert. Jetzt muss der Text sich bewähren. Sommer 2005 Helmut Gadner, Wien Gerhard Gaedicke, Berlin Charlotte Niemeyer, Freiburg Jörg Ritter, Münster

IX

Inhaltsverzeichnis 21 Hämophagozytische Lymphohistiozytosen . . . . . . 231 G. Janka-Schaub, M. Schneider

Sektion I: Pädiatrische Hämatologie

Lymphozyten

40

22 Morphologie und Funktion des spezifischen Immunsystems . . . . . . . . . . . . . . . . . . W. Holter, N. Neu 23 Die Milz und ihre Erkrankungen . . . . . . . . G. Gaedicke, W. Barthlen 24 Angeborene Immundefekte . . . . . . . . . . C. Klein 25 Erworbene Immundefekte . . . . . . . . . . . I. Grosch-Wörner, V. Wahn

66

Hämatologie im Neugeborenenalter

Grundlagen 1 Physiologie der Hämatopoese . . . . . . . . . . . . . . K.-W. Sykora, K. Welte 2 Morphologische hämatologische Diagnostik . . . . . C. Niemeyer, C. Ortmann, I. Baumann

5 16

Knochenmark 3 Aplastische Anämien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. Niemeyer, I. Baumann, M. Führer 4 Hämatopoetische Stammzelltransplantation . . . . . W. Ebell

Anämien und Hämoglobinopathien 5 Klassifikation der Anämien . . . . . . . . . . . . . . G. Gaedicke 6 Hypoplastische Anämien . . . . . . . . . . . . . . . C. Niemeyer, J. Meerpohl 7 Physiologie und Pathophysiologie des Eisenstoffwechsels . . . . . . . . . . . . . . . . . P. Nielsen, G. Gaedicke 8 Megaloblastäre und kongenitale dyserythropoetische Anämien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. Niemeyer, J. Rössler 9 Angeborene Erythrozytenmembrandefekte . . . S. Eber 10 Angeborene Erythrozytenenzymdefekte . . . . . A. Pekrun, D. Reinhardt, O. Witt 11 Autoimmunhämolytische Anämien . . . . . . . . A. Salama, G. Gaedicke 12 Erworbene angiopathische und mechanische hämolytische Anämien . . . . . . . . . . . . . . . . M. Brandis, U. Kontny 13 Hämoglobinvarianten und seltene Hämoglobinkrankheiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A.E. Kulozik 14 Thalassämien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A.E. Kulozik 15 Sichelzellkrankheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . R. Dickerhoff, A.E. Kulozik 16 Anämien chronischer Erkrankungen . . . . . . . . M.U. Muckenthaler, A.E. Kulozik

. .

86

. .

92

26 Anämien des Früh- und Neugeborenen . R.F. Maier 27 Morbus haemolyticus neonatorum . . . . C.P. Speer 28 Thrombozytopenien des Neugeborenen C. Dame 29 Hämostase beim Neugeborenen . . . . . W. Muntean, B. Roschitz

. . . . . 237 . . . . . 246 . . . . . 253 . . . . . 268

. . . . . . . 278 . . . . . . . 285 . . . . . . . 290 . . . . . . . 303

. . 101

Hämatologische Veränderungen bei nicht-hämatologischen Erkrankungen . . 111 . . 123 . . 139

30 Reaktive Veränderungen des Blutbildes und des Knochenmarks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309 D. Reinhardt, J. Ritter 31 Stoffwechselerkrankungen . . . . . . . . . . . . . . . . 319 T. Marquardt, E. Harms, J. Ritter

. . 147

. . 155

Sektion II: Pädiatrische Hämostaseologie

. . 161

Thrombozyten . . 169 . . 179 . . 186

Granulozyten/Monozyten/Makrophagen 17 Granulozytopenien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. Zeidler, K. Welte 18 Granulozytenfunktionsstörungen . . . . . . . . . . . . R. Seger 19 Monozyten, Makrophagen und dendritische Zellen J. Roth, J. Ritter 20 Histiozytosen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . H. Gadner, N. Grois

192

32 Physiologie des Thrombozyten . . . . . . . . . F. Bergmann 33 Thrombozytenfunktionsstörungen . . . . . . . F. Bergmann 34 Kongenitale Thrombozytopenien . . . . . . . . C. Zeidler, K. Welte 35 Idiopathische thrombozytopenische Purpura P. Imbach, T. Kühne, G. Gaedicke 36 Thrombozytosen und Thrombozythämien . . A.H. Sutor †, C. Dame

. . . . 333 . . . . 340 . . . . 352 . . . . 357 . . . . 368

203

Koagulopathien 214 221

37 Physiologie und Pathophysiologie von plasmatischer Gerinnung und Fibrinolyse . . . . . . . . . . . . . . . . 373 R. Schneppenheim, B. Zieger

X

Inhaltsverzeichnis

38 Hämophilie A und B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 386 W. Muntean, M. Köstenberger 39 Von-Willebrand-Syndrom . . . . . . . . . . . . . . . . . 393 R. Schneppenheim 40 Angeborene und erworbene Thrombophilien . . . . 402 R. Schneppenheim, K. Helmke, F. Bergmann

Sektion IV: Spezielle pädiatrische Onkologie Leukämien und Lymphome

Sektion III: Allgemeine pädiatrische Onkologie Grundlagen 41 Epidemiologie, Ätiologie, Prävention . . P. Kaatsch, C. Spix, J. Schüz 42 Genetik und genetische Prädisposition O.A. Haas 43 Zellbiologie . . . . . . . . . . . . . . . . . K.-M. Debatin, S. Fulda 44 Tumorimmunologie . . . . . . . . . . . . H.N. Lode

. . . . . . . . 421 . . . . . . . . 436 . . . . . . . . 454 . . . . . . . . 471

Diagnostik 45 Klinische Tumordiagnose und Differenzialdiagnose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Selle 46 Pathologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D. Schmidt, I. Leuschner, C. Poremba 47 Minimale Resterkrankung . . . . . . . . . . . T. Lion, M. Dworzak 48 Bildgebende Diagnostik . . . . . . . . . . . . B. Stöver 49 Funktionelle Genomik und Proteomik . . . S. Burdach, M.S. Staege

57 Klassifikation der Leukämien und malignen Lymphome . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D. Reinhardt, J. Ritter 58 Akute lymphoblastische Leukämien . . . . . . . . . M. Schrappe, J. Harbott, H. Riehm 59 Rezidive der akuten lymphoblastischen Leukämie A. von Stackelberg, G. Henze 60 Akute myeloische Leukämien . . . . . . . . . . . . . U. Creutzig, D. Reinhardt 61 Myelodysplastische Syndrome und juvenile myelomonozytäre Leukämie . . . . . . . . . . . . . . C. Niemeyer, C. Kratz 62 Chronische myeloproliferative Erkrankungen . . . M. Suttorp 63 Non-Hodgkin-Lymphome . . . . . . . . . . . . . . . A. Reiter, G. Mann, R. Parwaresch 64 Morbus Hodgkin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . W. Dörffel, G. Schellong 65 Erworbene lymphoproliferative Syndrome . . . . . W. Holter, A. Heitger

. 647 . 656 . 680 . 690

. 715 . 724 . 732 . 752 . 770

. . . . . . 485

Solide Tumoren . . . . . . 495 . . . . . . 521 . . . . . . 531 . . . . . . 553

Therapie 50 Chemotherapie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . L. Kager, C. Langebrake, U. Kastner 51 Strahlentherapie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . R. Pötter, K. Dieckmann 52 Chirurgische Therapie . . . . . . . . . . . . . . . . H. Mau 53 Hyperthermie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . R. Wessalowski, U. Göbel 54 Differenzierungs- und antiangiogene Therapie L. Schweigerer 55 Gentherapie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . S. Burdach 56 Klinische Studien: Planung, Durchführung und Interpretation . . . . . . . . . . . . . . . . . . U. Creutzig, M. Zimmermann

. . . 560 . . . 578 . . . 595 . . . 604 . . . 613 . . . 620

. . . 634

66 ZNS-Tumoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . J. Kühl †, R. Korinthenberg 67 Retinoblastome . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . R. Wieland, W. Havers 68 Neuroblastome . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . R. Ladenstein, F. Berthold, I. Ambros, P. Ambros 69 Nierentumoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . N. Graf, C. Rübe, M. Gessler 70 Weichteilsarkome . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . J. Treuner, I. Brecht 71 Osteosarkome . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Zoubek, R. Windhager, S. Bielack 72 Ewing-Tumoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . H. Jürgens, M. Paulussen, A. Zoubek 73 Lebertumoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D. von Schweinitz 74 Keimzelltumoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . G. Calaminus, D.T. Schneider, P. Schmidt, R. Wessalowski 75 Endokrine Tumoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . P. Bucsky, M. Brauckhoff, C. Reiners 76 Seltene Tumoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . R. Mertens, L. Lassay

777 823 829 847 865 882 894 911 922

939 950

XI Inhaltsverzeichnis

Sektion V: Supportivtherapie in der pädiatrischen Hämatologie und Onkologie 77 Notfälle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. Urban, J. Ritter 78 Intensivtherapie . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Borkhardt 79 Infektionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A.H. Groll, A. Simon, T. Lehrnbecher 80 Blutungen und Thromboembolien . . . . . . V. Witt 81 Therapie mit hämatopoetischen Wachstumsfaktoren . . . . . . . . . . . . . . . . T. Lehrnbecher 82 Transfusionsmedizin . . . . . . . . . . . . . . . W. Ebell, A. Salama 83 Ernährung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . S. Buderus, M.J. Lentze 84 Behandlung von Übelkeit und Erbrechen . . L. Kager, C. Langebrake 85 Schmerztherapie . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Zernikow 86 Psychosoziale Unterstützung von Patienten und ihren Angehörigen . . . . . . . . . . . . . H. Labouvie, G. Bode 87 Komplementäre und alternative Therapieverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . B. Krammer, A. Längler

Sektion VI: Spezielle Aspekte, Palliation und Nachsorge

. . . . 1032

88 Spätfolgen der Erkrankung und Therapie T. Langer, H.-G. Dörr, J.-D. Beck 89 Zweitneoplasien . . . . . . . . . . . . . . . . C. Niemeyer, R. Ammann 90 Palliative Betreuung und Behandlung . . R. Topf, E. Bergsträßer 91 Ethische und juristische Aspekte . . . . . . D. Niethammer 92 Nachsorge und Zusammenarbeit mit niedergelassenen Ärzten . . . . . . . . E. Frey 93 Rehabilitation und Lebensqualität . . . . . R. Dopfer, R. Felder-Puig

. . . . 1043

Anhang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1141

. . . . 1053

Glossar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1177

. . . . 1059

Sachverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1205

. . . . 963 . . . . 972 . . . . 978 . . . . 1010

. . . . 1021

. . . . 1070

. . . . 1077

. . . . . . 1085 . . . . . . 1094 . . . . . . 1112 . . . . . . 1123

. . . . . . 1127 . . . . . . 1132

XIII

Autorenverzeichnis Ammann, Roland, Dr.

Bielack, Stefan, Priv.-Doz. Dr.

Burdach, Stefan, Prof. Dr.

Inselspital – Universitätsspital Bern Klinik und Poliklinik für Kinderheilkunde 3010 Bern, Schweiz

Universitätsklinikum Münster Klinik und Poliklinik für Kinderund Jugendmedizin Pädiatrische Hämatologie und Onkologie Albert-Schweitzer-Str. 33 48129 Münster

Kinderklinik und Poliklinik der TU München Kinderklinik Schwabing Kölner Platz 1, 80804 München

Ambros, Inge, Dr. Forschungsinstitut für krebskranke Kinder St. Anna Kinderspital Kinderspitalgasse 6 1090 Wien, Österreich

Bode, Gerlind, Dr. Deutsche Kinderkrebsstiftung Joachimstr. 20, 53113 Bonn

Calaminus, Gabriele, Dr. Universitätsklinikum Düsseldorf Klinik für Kinder-Onkologie, -Hämatologie und -Immunologie Moorenstr. 5, 40225 Düsseldorf

Creutzig, Ursula, Prof. Dr. Ambros, Peter, Univ.-Doz. Dr.

Borkhardt, Arndt, Prof. Dr.

Forschungsinstitut für krebskranke Kinder St. Anna Kinderspital Kinderspitalgasse 6 1090 Wien, Österreich

Dr. von Haunersches Kinderspital der Universität München Kinderklinik und Poliklinik Abt. Hämatologie und Onkologie Lindwurmstr. 4, 80337 München

Universitätsklinikum Münster Klinik und Poliklinik für Kinderund Jugendmedizin Pädiatrische Hämatologie/Onkologie Albert-Schweitzer-Str. 33 48219 Münster

Barthlen, Winfried, Priv.-Doz. Dr.

Brandis, Mathias, Prof. Dr.

Dame, Christof, Prof. Dr.

Charité Campus Virchow-Klinikum Otto-Heubner-Centrum für Kinderund Jugendmedizin Klinik und Poliklinik für Kinderchirurgie Augustenburger Platz 1, 13353 Berlin

Universitätsklinikum Freiburg Zentrum für Kinderheilkunde und Jugendmedizin Klinik I: Allgemeine Pädiatrie und Poliklinik Mathildenstr. 1, 79106 Freiburg

Charité Campus Virchow-Klinikum Otto-Heubner-Centrum für Kinder- und Jugendmedizin Klinik für Neonatologie Augustenburgerplatz 1 13353 Berlin

Brauckhoff, Michael, Dr.

Debatin, Klaus-M., Prof. Dr.

Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg Klinik für Allgemein-, Visceralund Gefäßchirurgie Ernst-Grube-Str. 40, 06097 Halle

Universitätsklinik für Kinderund Jugendmedizin Kinderonkologisches Zentrum Prittwitzstr. 43, 89070 Ulm

Baumann, Irith, Priv.-Doz. Dr. Universität Erlangen Pathologisch-Anatomisches Institut Krankenhausstr. 8–10, 91054 Erlangen

Beck, Jörn-D., Prof. Dr. Universitäts-Kinderklinik Immunologie/Onkologie Loschgestr. 15, 91054 Erlangen

Bergmann, Frauke, Dr. Labor Wagner, Stippe & Partner Georgstr. 50, 30159 Hannover

Dickerhoff, Roswita, Dr. Brecht, Ines, Dr. Olgahospital Kinderklinik Pädiatrie 5 Bismarckstr. 8, 70176 Stuttgart

Bucsky, Peter, Prof. Dr. Bergsträßer, Eva, Dr. Universitäts-Kinderspital Hämatologie/Onkologie Steinwiesstr. 75, 8032 Zürich, Schweiz

Medizinische Universität zu Lübeck Klinik für Kinder- und Jugendmedizin Ratzeburger Allee 160, 23538 Lübeck

Buderus, Stephan, Priv.-Doz. Dr. Berthold, Frank, Prof. Dr. Universitätsklinikum Köln Zentrum für Kinderonkologie und -hämatologie Joseph-Stelzmann-Str. 9, 50934 Köln

Zentrum für Kinderheilkunde der Universität Bonn Abteilung für Allgemeine Pädiatrie und Poliklinik Adenauerallee 119, 53113 Bonn

Asklepios Kinderklinik Sankt Augustin Allgemeine Kinder- und Jugendheilkunde Hämatologie und Onkologie Arnold-Hansen-Str. 29 53757 Sankt Augustin

Dieckmann, Karin, Prof. Dr. Allgemeines Krankenhaus der Stadt Wien Universitätsklinik für Strahlentherapie und -biologie Währinger Gürtel 18–20 1090 Wien, Österreich

Dopfer, Roland, Dr. Nachsorgeklinik Tannheim GmbH Gemeindewaldstr. 75 78052 VS-Tannheim

XIV

Autorenverzeichnis

Dörffel, Wolfgang, Dr.

Fulda, Simone, Priv.-Doz. Dr.

Grosch-Wörner, Ilse, Prof. Dr.

HELIOS-Klinikum Berlin Klinikum Buch II. Klinik für Kinderheilkunde und Jugendmedizin Wiltbergstr. 50, 13122 Berlin

Universitätsklinik für Kinderund Jugendmedizin Kinderonkologisches Zentrum Prittwitzstr. 43, 89070 Ulm

Charité Campus Virchow-Klinikum Otto-Heubner-Centrum für Kinderund Jugendmedizin Klinik für Allgemeine Pädiatrie und Knochenmarktransplantation Augustenburger Platz 1 13353 Berlin

Gadner, Helmut, Prof. Dr. Dörr, Helmuth-G., Prof. Dr. Universitätsklinikum Erlangen Kinder- und Jugendklinik Loschgestr. 15, 91054 Erlangen

St. Anna Kinderspital Forschungsinstitut für krebskranke Kinder Kinderspitalgasse 6 1090 Wien, Österreich

Dworzak, Michael, Univ.Doz. Dr. St. Anna Kinderspital Abt. Hämatologie/Onkologie Forschungsinstitut für krebskranke Kinder Kinderspitalgasse 6 1090 Wien, Österreich

Gaedicke, Gerhard, Prof. Dr. Charité Campus Virchow-Klinikum Otto-Heubner-Centrum für Kinderund Jugendmedizin Klinik für Allgemeine Pädiatrie und Knochenmarktransplantation Augustenburger Platz 1, 13353 Berlin

Ebell, Wolfram, Dr. Charité Campus Virchow-Klinikum Otto-Heubner-Centrum für Kinderund Jugendmedizin Klinik für Allgemeine Pädiatrie und Knochenmarktransplantation Augustenburger Platz 1, 13353 Berlin

Kinderklinik und Poliklinik der TU München Kinderklinik Schwabing Kölner Platz 1, 80804 München

Felder-Puig, Rosemarie, Mag. St. Anna Kinderspital Psychosoziales Team Kinderspitalgasse 6 1090 Wien, Österreich

Universität Würzburg Theodor-Boveri-Institut für Biowissenschaften Am Hubland, 97074 Würzburg

Klinikum Augsburg Klinik für Kinder und Jugendliche Stenglinstr. 2, 86156 Augsburg

Göbel, Ulrich, Prof. Dr. Universitätsklinikum Düsseldorf Klinik für Kinder-Onkologie, -Hämatologie und -Immunologie Moorenstr. 5, 40001 Düsseldorf

Graf, Norbert, Prof. Dr.

St. Anna Kinderspital Abt. Hämatologie/Onkologie Kinderspitalgasse 6 1090 Wien, Österreich

Universitätsklinikum des Saarlandes Universitätsklinik für Kinderund Jugendmedizin Abt. für Pädiatrische Hämatologie/ Onkologie 66421 Homburg

Frühwald, Michael C., Priv.-Doz. Dr.

Grois, Nicole, Dr.

Universitätsklinikum Münster Klinik und Poliklinik für Kinderheilkunde Pädiatrische Hämatologie/Onkologie Albert-Schweitzer-Str. 33 48129 Münster

Forschungsinstitut für krebskranke Kinder St. Anna Kinderspital Kinderspitalgasse 6 1090 Wien, Österreich

Frey, Eva, Dr.

Dr. von Haunersches Kinderspital der Universität München Kinderklinik und Poliklinik Lindwurmstr. 4, 80337 München

Harbott, Jochen, Prof. Dr. Justus-Liebig-Universität Gießen Zentrum für Kinderheilkunde Abt. Hämatologie und Onkologie Feulgenstr. 12, 35385 Gießen

Harms, Erik, Prof. Dr. Universitätsklinikum Münster Klinik und Poliklinik für Kinderund Jugendmedizin Allgemeine Pädiatrie Albert-Schweitzer-Str. 33 48129 Münster

Havers, Werner, Prof. Dr. Universitäts-Kinderklinik Essen Abt. für Pädiatrische Hämatologie, Endokrinologie und Onkologie Hufelandstr. 55, 45122 Essen

Heitger, Andreas, Univ.-Doz. Dr. St. Anna-Kinderspital Abt. Hämatologie/Onkologie Forschungsinstitut für krebskranke Kinder Kinderspitalgasse 6 1090 Wien, Österreich

Helmke, Knut, Prof. Dr. Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf Klinik für Diagnostische und Interventionelle Radiologie Abteilung Kinderradiologie Martinistr. 52, 20246 Hamburg

Henze, Günter, Prof. Dr. Groll, Andreas H., Priv.-Doz. Dr.

Führer, Monika, Dr.

St. Anna Kinderspital Forschungsinstitut für krebskranke Kinder Kinderspitalgasse 6 1090 Wien, Österreich

Gessler, Manfred, Prof. Dr.

Gnekow, Astrid, Dr. Eber, Stefan, Prof. Dr.

Haas, Oskar A., Prof. Dr.

Universitätsklinikum Münster Klinik und Poliklinik für Kinderund Jugendmedizin Pädiatrische Hämatologie und Onkologie Albert-Schweitzer-Str. 33 48129 Münster

Charité Campus Virchow-Klinikum Otto-Heubner-Centrum für Kinderund Jugendmedizin Klinik für Pädiatrie m. S. Hämatologie/ Onkologie Augustenburger Platz 1, 13353 Berlin

XV Autorenverzeichnis

Holter, Wolfgang, Prof. Dr.

Korinthenberg, Rudolf, Prof. Dr.

Labouvie, Hildegard, Dipl.-Psych.

Universitätsklinikum Erlangen Kinder- und Jugendklinik Abt. Zelltherapie Loschgestr. 25, 91054 Erlangen

Universitätsklinikum Freiburg Zentrum für Kinderheilkunde und Jugendmedizin Klinik II: Neuropädiatrie und Muskelerkrankungen Mathildenstr. 1 79106 Freiburg

Universitätsklinikum Bonn Zentrum für Kinderheilkunde Abteilung für Hämatologie/Onkologie Adenauerallee 119 53113 Bonn

Imbach, Paul, Prof. Dr. Universitäts-Kinderspital bei der Basel UKBB Römergasse 8, 4005 Basel, Schweiz

Janka-Schaub, Gritta, Prof. Dr. Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf Klinik und Poliklinik für Pädiatrische Hämatol./Onkologie Martinistr. 54, 20246 Hamburg

Jürgens, Heribert, Prof. Dr. Universitätsklinikum Münster Klinik und Poliklinik für Kinderund Jugendmedizin Pädiatrische Hämatologie und Onkologie Albert-Schweitzer-Str. 33 48129 Münster

Kaatsch, Peter, Dr. Deutsches Kinderkrebsregister Institut für Medizinische Biometrie, Epidemiologie und Informatik Johannes-Gutenberg-Universität Obere Zahlbacher Str. 69, 55131 Mainz

Kager, Leo, Dr. St. Anna Kinderspital Abt. Hämatologie/Onkologe Forschungsinstitut für krebskranke Kinder Kinderspitalgasse 6 1090 Wien, Österreich

Kastner, Ulrike, Univ.-Doz. Dr. St. Anna Kinderspital Kinderspitalgasse 6 1090 Wien, Österreich

Klein, C., Prof. Dr. Dr. Medizinische Hochschule Hannover Zentrum für Kinderheilkunde und Humangenetik Carl-Neuberg-Str. 1, 30625 Hannover

Kontny, Udo, Priv.-Doz. Dr. Universitätsklinikum Freiburg Zentrum für Kinderheilkunde und Jugendmedizin Klinik IV Pädiatrische Hämatologie und Onkologie Mathildenstr. 1, 79106 Freiburg

Kortmann, Rolf-Dieter, Prof. Dr. Klinik für Strahlentherapie und Radioonkologie Universitätsklinikum Leipzig Stephanstr. 9a 04103 Leipzig

Ladenstein, Ruth, Univ.-Doz. Dr. St. Anna Kinderspital Abteilung Hämatologie/Onkologie Forschungsinstitut für krebskranke Kinder Kinderspitalgasse 6 1090 Wien, Österreich

Langebrake, Claudia, Dr. Köstenberger, Martin, Dr. Ludwig Boltzmann Institut für pädiatrische Hämostaseologie Univ. Klinik für Kinder- und Jugendheilkunde, Graz Abt. Allgemeine Pädiatrie Auenbruggerplatz 30 8036 Graz, Österreich

Universitätsklinikum Münster Klinik und Poliklinik für Kinderund Jugendmedizin Pädiatrische Hämatologie/Onkologie Albert-Schweitzer-Str. 33 48129 Münster

Langer, Thorsten, Priv.-Doz. Dr.

St. Anna Kinderspital Kinderspitalgasse 6 1090 Wien, Österreich

Universitätsklinikum Erlangen Kinder- und Jugendklinik Abt. Onkologie und Hämatologie Loschgestr. 15 91054 Erlangen

Kratz, Christian, Priv.-Doz. Dr.

Längler, Alfred, Dr.

Universitätsklinikum Freiburg Zentrum für Kinderheilkunde und Jugendmedizin Klinik IV: Pädiatrische Hämatologie und Onkologie Mathildenstr. 1, 79106 Freiburg

Gemeinschaftskrankenhaus Herdecke Pädiatrie Gerhard-Kienle-Weg 4 58315 Herdecke

Krammer, Barbara, Dr.

Kühl, Joachim, Prof. Dr. † Universitätsklinikum Würzburg Kinderklinik und Poliklinik Josef-Schneider-Str. 2 97080 Würzburg

Lassay, Lisa, Dr. Universitätsklinikum Aachen Kinderklinik Pauwelstr. 30, 52074 Aachen

Lehrnbecher, Thomas, Prof. Dr.

Universitäts-Kinderspital bei der Basel UKBB Abt. Pädiatrische Onkologie/ Hämatologie Römergasse 8, 4005 Basel

Universitätsklinikum Frankfurt a.M. Zentrum für Kinderheilkunde und Jugendmedizin Kinderheilkunde III Pädiatrische Onkologie, Hämatologie und Hämostaseologie Theodor-Stern-Kai 7 60590 Frankfurt

Kulozik, Andreas E., Prof. Dr. Dr.

Lentze, Michael J., Prof. Dr.

Universitätsklinikum Heidelberg Kinderheilkunde III Abteilung für Pädiatrische Hämatologie, Onkologie und Immunologie Im Neuenheimer Feld 150 69120 Heidelberg

Universitätsklinikum Bonn Zentrum für Kinderheilkunde Abteilung für allgemeine Pädiatrie und Poliklinik Adenauerallee 119, 53113 Bonn

Kühne, Thomas, PD. Dr.

XVI

Autorenverzeichnis

Leuschner, Ivo, Priv.-Doz. Dr.

Muckenthaler, Martina U., Prof. Dr.

Paulussen, Michael, Priv.-Doz. Dr.

Universitätsklinikum Kiel Institut für Allgemeine Pathologie Michaelisstr. 11, 24105 Kiel

Universitätsklinikum Heidelberg Kinderheilkunde III: Abteilung für Pädiatrische Onkologie, Hämatologie und Immunologie Im Neuenheimer Feld 153 69120 Heidelberg

Universitätsklinikum Münster Klinik und Poliklinik für Kinderund Jugendmedizin Pädiatrische Hämatologie und Onkologie Albert-Schweitzer-Str. 33 48129 Münster

Lion, Thomas, Prof. Dr. Dr. Forschungsinstitut für krebskranke Kinder St. Anna Kinderspital Kinderspitalgasse 6 1090 Wien, Österreich

Lode, Holger N., Priv.-Doz. Dr. Charité Campus Virchow-Klinikum Otto-Heubner-Centrum für Kinderund Jugendmedizin Klinik für Allgemeine Pädiatrie und Knochenmarktransplantation Augustenburger Platz 1 13353 Berlin

Muntean, Wolfgang, Prof. Dr. Universitätsklinik für Kinderund Jugendheilkunde Klinische Abteilung für Allgemeine Pädiatrie, Auenbruggerplatz 30 8036 Graz, Österreich

Universitätsklinik für Kinderund Jugendheilkunde Anichstr. 35 6020 Innsbruck, Österreich

Nielsen, Peter, Priv.-Doz. Dr. Dr.

Universitätsklinikum Marburg Klinik für Neonatologie und Neuropädiatrie Deutschhausstr. 12, 35037 Marburg

Universitätsklinikum HamburgEppendorf Institut für Biochemie und Molekularbiologie II Eisenstoffwechsel Haus N-41 Martinistr. 52, 20246 Hamburg

St. Anna Kinderspital Abt. Hämatologie/Onkologie Kinderspitalgasse 6 1090 Wien, Österreich

Marquardt, Thorsten, Priv.-Doz. Dr. Universitätsklinikum Münster Klinik und Poliklinik für Kinderund Jugendmedizin Allgemeine Pädiatrie Albert-Schweitzer-Str. 33 48129 Münster

Mau, Harald, Prof. Dr. Charité Campus Virchow-Klinikum Otto-Heubner-Centrum für Kinderund Jugendmedizin Augustenburger Platz 1, 13353 Berlin

Meerpohl, Jörg, Dr. Universitätsklinikum Freiburg Zentrum für Kinderheilkunde und Jugendmedizin Klinik IV: Pädiatrische Hämatologie und Onkologie Mathildenstr. 1, 79106 Freiburg

Mertens, Rolf, Priv.-Doz. Dr. Universitätsklinikum Aachen Kinderklinik Hämatologie/Onkologie Pauwelsstr. 30, 52074 Aachen

Klinikum Bremen Professor-Hess-Kinderklinik Zentrum für Kinderheilkunde und Jugendmedizin St.-Jürgen-Str. 1, 28205 Bremen

Neu, Nikolaus, Prof. Dr.

Maier, Rolf F., Prof. Dr.

Mann, Georg, Dr.

Pekrun, Arnulf, Prof. Dr.

Niemeyer, Charlotte, Prof. Dr. Universitätsklinikum Freiburg Zentrum für Kinderheilkunde und Jugendmedizin Klinik IV: Pädiatrische Hämatologie und Onkologie Mathildenstr. 1, 79106 Freiburg

Niethammer, Dietrich, Prof. Dr. Universitätsklinikum Tübingen Universitätsklinik für Kinderheilkunde und Jugendmedizin Hoppe-Seyler-Str. 1, 72076 Tübingen

Pietsch, Torsten, Prof. Dr. Universität Bonn Institut für Neuropathologie Sigmund-Freud-Str. 25 53105 Bonn

Poremba, Christopher, Prof. Dr. Universitätsklinikum Düsseldorf Institut für Pathologie Moorenstr. 5, 40425 Düsseldorf

Pötter, Richard, Prof. Dr. Allgemeines Krankenhaus der Stadt Wien Universitätsklinik für Strahlentherapie und -biologie Währinger Gürtel 18–20, 1090 Wien, Österreich

Reiners, Christoph, Prof. Dr. Universitätsklinikum Würzburg Klinik und Poliklinik für Nuklearmedizin Josef-Schneider-Str. 2 97080 Würzburg

Reinhardt, Dirk, Priv.-Doz. Dr. Ortmann, Christina, Dr. Universitätsklinikum Freiburg Zentrum für Kinderheilkunde und Jugendmedizin Klinik IV: Pädiatrische Hämatologie und Onkologie Mathildenstr. 1, 79106 Freiburg

Universitätsklinikum Münster Klinik und Poliklinik für Kinderund Jugendmedizin Pädiatrische Hämatologie/Onkologie Albert-Schweitzer-Str. 33 48129 Münster

Reiter, Alfred, Prof. Dr. Parwaresch, Reza, Prof. Dr. Dr. h.c. Universitätsklinikum SchleswigHolstein Institut für Hämatopathologie Niemanssweg 11, 24105 Kiel

Universitätsklinikum Gießen Zentrum für Kinderheilkunde und Jugendmedizin Pädiatrische Hämatologie und Onkologie Feulgenstr. 12, 35385 Gießen

XVII Autorenverzeichnis

Riehm, Hansjörg, Prof. Dr. Dr. h.c.

Schmidt, Dietmar, Prof. Dr.

Seger, Reinhard, Prof. Dr.

Medizinische Hochschule Hannover Zentrum Kinderheilkunde IV Abt. Pädiatrische Hämatologie und Onkologie Carl-Neuberg-Str. 1, 30625 Hannover

Institut für Pathologie Allgemeine Histologie und Zytologie A2, 2, 68159 Mannheim

Kinderspital Zürich Universitäts-Kinderklinik Steinwiesstr. 75 8032 Zürich, Schweiz

Ritter, Jörg, Prof. Dr. Universitätsklinikum Münster Klinik und Poliklinik für Kinderund Jugendmedizin Pädiatrische Hämatologie und Onkologie Albert-Schweitzer-Str. 33 48129 Münster

Roschitz, Birgit, Dr. Universitätsklinik für Kinderund Jugendheilkunde Auenbruggerplatz 30 8036 Graz, Österreich

Rössler, Jochen, Priv.-Doz. Dr. Universitätsklinikum Freiburg Zentrum für Kinderheilkunde und Jugendmedizin Klinik IV: Pädiatrische Hämatologie/ Onkologie Mathildenstr. 1, 79106 Freiburg

Roth, Johannes, Priv.-Doz. Dr. Universitätsklinikum Münster Klinik für Kinder- und Jugendmedizin Allgemeine Pädiatrie Albert-Schweitzer-Str. 33 48129 Münster

Rübe, Christian, Prof. Dr. Universitätsklinikum des Saarlandes Klinik für Strahlentherapie 66421 Homburg

Rutkowski, Stefan, Dr. Universitätsklinikum Würzburg Kinderklinik und Poliklinik Pädiatrische Neuroonkologie Josef-Schneider-Str. 2, 97080 Würzburg

Schmidt, Piroschka, Dr. Dr. von Haunersches Kinderspital der Universität München Kinderklinik und Poliklinik Lindwurmstr. 4, 80337 München

Schneider, Marion, Prof. Dr. Universitätsklinikum Ulm Klinik für Anästhesiologie Sektion Experimentelle Anästhesiologie Steinhövelstr. 9, 89075 Ulm

Schneider, Dominik T., Priv.-Doz. Dr. Universitätsklinikum Düsseldorf Klinik für Kinder-Onkologie, -Hämatologie und -Immunologie Moorenstr. 5 40225 Düsseldorf

Schneppenheim, Reinhard, Prof. Dr. Universitätsklinikum HamburgEppendorf Klinik und Poliklinik für Pädiatrische Hämatologie und Onkologie Martinistr. 52 20246 Hamburg

Schrappe, Martin, Prof. Dr. Universitätsklinikum SchleswigHolstein Klinik für Allgemeine Pädiatrie Schwanenweg 20, 24105 Kiel

Schüz, Joachim, Priv.-Doz. Dr. Deutsches Kinderkrebsregister Institut für Medizinische Biometrie, Epidemiologie und Informatik Johannes-Gutenberg-Universität Obere Zahlbacher Str. 69 55131 Mainz

Schweigerer, Lothar, Prof. Dr. Salama, Abdulgabar, Prof. Dr. Charité Campus Virchow-Klinikum Institut für Transfusionsmedizin Augustenburger Platz 1, 13353 Berlin

Universitätsklinikum Göttingen Pädiatrie I mit Schwerpunkt Hämatologie und Onkologie Robert-Koch-Str. 40 37075 Göttingen

Schellong, Günther, Prof. Dr. Universitätsklinikum Münster Klinik und Poliklinik für Kinderund Jugendmedizin Pädiatrische Hämatologie und Onkologie Albert-Schweitzer-Str. 33 48129 Münster

Schweinitz, Dietrich von, Prof. Dr. Dr. von Haunersches Kinderspital der Universität München Kinderchirurgische Klinik Lindwurmstr. 2a 80337 München

Selle, Barbara, Dr. Kinderklinik St. Anna-Stift Abt. Pädiatrische Hämatologie, Onkologie und Immunologie Karolina-Burger-Str. 51 67065 Ludwigshafen

Simon, Arne, Dr. Universitätsklinikum Bonn Zentrum für Kinderheilkunde Abt. f. Pädiatrische Hämatologie und Onkologie Adenauerallee 119, 53113 Bonn

Slavc, Irene, Prof. Dr. Allgemeines Krankenhaus der Stadt Wien Universitätsklinik für Kinderund Jugendheilkunde Währinger Gürtel 18–20 1090 Wien, Österreich

Sörensen, Nils, Prof. Dr. Universitätsklinikum Würzburg Neurochirurgische Klinik und Poliklinik Abt. f. Pädiatrische Neurochirurgie Josef-Schneider-Str. 11 97080 Würzburg

Speer, Christian P., Prof. Dr. Universitätsklinikum Würzburg Kinderklinik und Poliklinik Josef-Schneider-Str. 2 97080 Würzburg

Spix, Claudia, Dr. Deutsches Kinderkrebsregister Institut für Medizinische Biometrie Epidemiologie und Informatik Johannes-Gutenberg-Universität Obere Zahlbacher Str. 69 55131 Mainz

Stackelberg, Arend von, Dr. Charité Campus Virchow-Klinikum Otto-Heubner-Centrum für Kinderund Jugendmedizin Klinik für Pädiatrie m. S. Hämatologie/ Onkologie Augustenburger Platz 1 13353 Berlin

XVIII

Autorenverzeichnis

Staege, Martin S., Dr.

Wahn, Volker, Prof. Dr.

Zernikow, Boris, Priv.-Doz. Dr.

Zentrum für Kinderheilkunde Universitätsklinik und Poliklinik für Kinder- und Jugendmedizin Hämatologie/Onkologie Ernst-Grube-Str. 40, 06097 Halle

Klinikum Uckermark Klinik für Kinder und Jugendliche 16924 Schwedt

Universitätsklinikum Münster Klinik und Poliklinik für Kinderund Jugendmedizin Pädiatrische Hämatologie und Onkologie Albert-Schweitzer-Str. 33 48129 Münster

Stöver, Brigitte, Prof. Dr. Charité Campus Virchow-Klinkum Kliniken und Institute für Strahlenheilkunde und Radiologie Augustenburger Platz 1, 13353 Berlin

Sutor, Anton H., Prof. Dr. † Universitätsklinikum Freiburg Zentrum für Kinderheilkunde und Jugendmedizin Klinik I: Allgemeine Pädiatrie und Poliklinik Mathildenstr. 1, 79106 Freiburg

Suttorp, Meinolf, Prof. Dr. Universitätsklinikum Dresden Klinik und Poliklinik für Kinderheilkunde und Jugendmedizin Pädiatrische Hämatologie und Onkologie Fetscherstr. 74, 01307 Dresden

Sykora, Karl-Walter, Priv.-Doz. Dr. Medizinsche Hochschule Hannover Zentrum für Kinderheilkunde, Humangenetik und Dermatologie Carl-Neuberg-Str. 1, 30625 Hannover

Warmuth-Metz, Monika, Priv.-Doz. Dr. Universitätsklinikum Würzburg Abt. für Neuroradiologie Josef-Schneider-Str. 11, 97080 Würzburg

Zieger, Barbara, Priv.-Doz. Dr. Welte, Karl, Prof. Dr. Medizinische Hochschule Hannover Zentrum für Kinderheilkunde, Humangenetik und Dermatologie Abt. f. Pädiatrische Hämatologie und Onkologie Carl-Neuberg-Str. 1, 30625 Hannover

Zimmermann, Martin, Dr. Wessalowski, Rüdiger, Priv.-Doz. Dr. Universitätsklinikum Düsseldorf Klinik für Kinder-Onkologie, -Hämatologie und -Immunologie Moorenstr. 5, 40225 Düsseldorf

Wieland, Regina, Dr. Universitäts-Kinderklinik Essen Zentrum für Kinderheilkunde Abt. für Pädiatrische Hämatologie, Onkologie und Endokrinologie Hufelandstr. 55, 45122 Essen

Windhager, Reinhard, Prof. Dr. Orthopädische Universitätsklinik Auenbruggerplatz 15 8036 Graz, Österreich

Topf, Reinhard, Dr. St. Anna Kinderspital Psychosoziales Team Kinderspitalgasse 6 1090 Wien, Österreich

Witt, Olaf, Priv.-Doz. Dr. Universitätsklinikum Göttingen Abt. Pädiatrie I m. S. Hämatologie und Onkologie Robert-Koch-Str. 40, 37075 Göttingen

Treuner, Jörn, Prof. Dr. Olgahospital – Pädiatrisches Zentrum Klinik für Kinder- und Jugendmedizin Pädiatrie 5: Onkologie, Hämatologie und Immunologie Bismarckstr. 8, 70176 Stuttgart

Witt, Volker, Dr.

Urban, Christian, Prof. Dr.

Wolff, Johannes E.A., Priv.-Doz. Dr.

Universitätsklinik für Kinderund Jugendheilkunde Graz Klinische Abt. f. Hämatologie/ Onkologie Auenbruggerplatz 30 8036 Graz, Österreich

Klinik St. Hedwig Pädiatrisch Onkologie Steinmetzstr. 1–3, 93049 Regensburg

van Velthoven-Wurster, Vera, Prof. Dr. Universitätsklinikum Freiburg Neurochirurgische Klinik Pädiatrische Neurochirurgie Breisacherstr. 64, 79106 Freiburg

Universitätsklinikum Freiburg Zentrum für Kinderheilkunde und Jugendmedizin Klinik I: Allgemeine Pädiatrie und Poliklinik Mathildenstr. 1, 79106 Freiburg

St. Anna Kinderspital Abt. Hämatologie/Onkologie Kinderspitalgasse 6 1090 Wien, Österreich

Zeidler, Cornelia, Dr. Medizinische Hochschule Hannover Zentrum für Kinderheilkunde, Humangenetik und Dermatologie Abt. f. Pädiatrische Hämatologie und Onkologie Carl-Neuberg-Str. 1, 30625 Hannover

Medizinische Hochschule Hannover Kinderklinik Carl-Neuberg-Str. 1, 30625 Hannover

Zoubek, Andreas, Univ.-Doz. Dr. St. Anna Kinderspital Abt. Hämatologie/Onkologie Kinderspitalgasse 6 1090 Wien, Österreich

XIX

Abkürzungsverzeichnis AA AAV ACC ACD ACINE ACP ACTH ADA ADCC

ADEPT ADR AF AFH AFP AIDS AIF AIHA AIN AITP ALCL ALG ALI ALL ALP AMG AML ANC APA APC APC APC APCR APS aPTT APUD ARDS aRMS AS AST ASZT AT AT AT/RT ATG ATLD ATLS ATM ATRA AUC

aplastische Anämie Adeno-assoziiertes Virus adrenokortikales Karzinom »anemia of chronic disease« antizipatorische Chemotherapie-induzierte Nausea und Emesis »acid phosphatase«; saure Phosphatase adrenokortikotropes Hormon Adenosindeaminase »antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity«, antikörperabhängige zelluläre Zytotoxizität »antibody-dependent enzyme prodrug therapy« Adriamycin aggressive Fibromatose angiomatöses fibröses Hystiozytom alpha-Fetoprotein »acquired immune deficiency syndrome« »apoptosis inducing factor« autoimmunhämolytische Anämie Autoimmunneutropenie Autoimmunthrombozytopenie großzellig-anaplastisches Lymphom Antilymphozytenglobulin »acute lung injury« akute lymphoblastische Leukämie alkalische Leukozytenphosphatase Gesetz über den Verkehr mit Arzneimitteln (kurz: Arzneimittelgesetz) akute myeloische Leukämie »absolute neutrophil count«, absolute Neutrophilenzahl Antiphospholipidantikörper »antigen presenting cell«, Antigenpräsentierende Zelle aktiviertes Protein C adenomatöse Polyposis coli APC-Resistenz Antiphospholipidsyndrom aktivierte partielle Thromboplastinzeit »amine precursor uptake and decarboxylation« »acute respiratory distress syndrome« alveoläres Rhabdomyosarkom Angiosarkom Askin-Tumor autologe Stammzelltransplantation Antithrombin (ehemals AT III) Ataxia teleangiectatica atypischer teratoider/rhabdoider Tumor Antithymozytenglobulin »ataxia teleangiectasia like disorder« akutes Tumorlysesyndrom »ataxia telangiectasia mutated« All-trans-Retinolsäure »area under the curve«

AVN AWTS

avaskuläre Knochennekrose alveoläres Weichteilsarkom

BAL BCG BDNF BER bFGF BFU BFU-E bHLH BIA BLS BMI BMP BMT

Bronchiallavage Bacille-Calmette-Guérin »brain derived neurotrophic factor« »base excision repair« »basic fibroblast growth factor« »burst forming unit« »burst forming unit erythroid« basisches Helix-Loop-Helix-Protein bioelektrische Impedanzbestimmung Bare-Lymphocyte-Syndrom »body mass index« »bone morphogenetic protein« »bone marrow transplantation«, Knochenmarktransplantation Blutsenkungsgeschwindigkeit Bernard-Soulier-Syndrom Bruton’s Tyrosinkinase Busulfan Beckwith-Wiedemann-Syndrom

BSG BSS BTK BU BWS CAD CAFC CAM CAMT CBF CBL CBT

CCI CCR

CCS CCT CDA CDC CDC CDDP CDK CDR CE CEA CEL CF cFS CFU CFU-E CFU-F

»caspase activated DNase« »cobblestone area forming cell« »complementary and alternative medicine«, komplementäre und alternative Medizin kongenitale amegakaryozytäre Thrombozytopenie »core binding factor« Cobalamin »cord blood transplantation«, Nabelschnurbluttransplantation (Plazentarestbluttransplantation) »corrected counted increment« »continuous complete remission«, kontinuierliche komplette Remission, anhaltende Vollremission Klarzellsarkom kraniale Computertomographie »congenital dyserythropoietic anemia«, kongenitale dyserythropoetische Anämie chronisch-disseminierte Candida-Infektion »complement-dependent cytotoxicity« Cisplatin zyklinabhängige Kinase »complementarity determining region« Carboxylesterase karzinoembryonales Antigen chronische Eosinophilen-Leukämie zystische Fibrose kongenitales Fibrosarkom »colony forming unit«, kolonieformende Einheit »colony forming unit erythroid« »fibroblast colony forming unit«, Fibroblastenkolonie-bildende Einheit

XX

Abkürzungsverzeichnis

CFU-GM CFU-Meg CGD CGH CHL CHS CID CINE cis-RA CLL CML CMML CMPE CMT CMV COX CPAP CPL cPNET CR CRC CRF CRP CRT CSA CSF-1 CTA CTL CTRUS CTV CVAD CVID CYC DBA DC DDAVP DDS DEB DEXA DFO DFS DHF DHFR DHPLC DI DIC DISC DLI

kolonieformende Einheit für Granulozyten und Makrophagen »megakaryocyte colony forming unit« »chronic granulomatous disease«, chronische septische Granulomatose »comparative genomic hybridization«, komparative genomische Hybridisierung klassisches Hodgkin-Lymphom Chediak-Higashi-Syndrom kombinierter Immundefekt Chemotherapie-induzierte Nausea und Emesis 13-cis-Retinolsäure chronische lymphatische Leukämie chronische myeloische Leukämie chronische myelomonozytäre Leukämie chronische myeloproliferative Erkrankungen »combined modality therapy« Zytomegalievirus Cyclooxygenase »continous positive airway pressur« »compartment für peptide loading« zerebraler primitiver neuroektodermaler Tumor »complete remission«, komplette Remission, Vollremission kolorektales Karzinom »case record form« C-reaktives Protein »cranial irradiation«, Schädelbestrahlung Ciclosporin A »colony stimulating factor 1«, Koloniestimulierender Faktor 1 CT-Angiographie »cytotoxic T-lymphocytes«, zytotoxische T-Lymphozyten amegakaryozytäre Thrombozytopenie mit radioulnarer Synostose »clinical target volume«; klinisches Zielvolumen »central venous access device« common variable immunodeficiency Cyclophosphamid Diamond-Blackfan-Anämie dendritische Zelle 1-Deamino-8-Arginin-Vasopressin Denys-Drash-Syndrom Diepoxybutan »dual energy X-ray absorptiometry« Deferoxamin »disease-free survival« Dihydrofolat Dihydrofolatreduktase »denaturing high pressure liquid chromatography« Dauerinfusion »disseminated intravasal coagulation«, disseminierte intravasale Gerinnung »death-inducing signaling complex« Donorlymphozyteninfusion

DM DMSO DNES DNR DOX DPD DPG DRT dRVVT DTC DVH

»double minutes« Dimethylsulfoxid diffuses neuroendokrines System Daunorubicin Doxorubicin Dihydropyrimidin-Dehydrogenase Diphosphoglycerat desmoplastischer, klein- und rundzelliger Tumor »Russel-viper venom«-Zeit differenziertes thyreoidales Karzinom, differenziertes Schilddrüsenkarzinom Dosis-Volumen-Histogramm

EA EBNA EBV ECMO ECS ECT ED EDC EES EF-RT EFS EGF

»early antigen« »Epstein-Barr nuclear antigen« Epstein-Barr-Virus extrakorporale Membranoxygenierung extraskelettales Chondrosarkom »ecarin clotting time« Einzeldosis »electronic data capture« extraossäres Ewing-Sarkom »Extended-field«-Radiotherapie »event-free survival«, ereignisfreies Überleben »epidermal growth factor«, epidermaler Wachstumsfaktor EGFR »epidermal growth factor receptor«, epidermaler Wachstumsfaktorrezeptor EHEC enterohämorragische Escherichia coli EK Erythrozytenkonzentrat EM Elektronenmikroskopie EMA epitheliales Membranantigen EPO Erythropoetin ER endoplasmatisches Retikulum eRMS embryonales Rhabdomyosarkom ES epitheloides Sarkom ES Ewing-Sarkom ET essenzielle Thrombozythämie, essenzielle Thrombozytose ETO/VP16 Etoposid EWS Ewing-Sarkom FACS FAP FDG FEL FFP FFTF FGF FHL FISH FLC fMLP FMTC FNH FNHTR

Fluoreszenz-aktivierte Zellsortierung familiäre adenomatöse Polyposis Fluorodesoxyglukose familiäre erythrophagozytische Lymphohistiozytose »fresh frozen plasma« »freedom from treatment failure« »fibroblast growth factor«, FibroblastenWachstumsfaktor familiäre hämophagozytäre Lymphohistiozytose Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung fibrolamelläres Leberkarzinom Formyl-Methionylleucylphenylalanin familiäres medulläres Schilddrüsenkarzinom fetale noduläre Hyperplasie der Leber febrile nicht-hämolytische Transfusionsreaktion

XXI Abkürzungsverzeichnis

FPD FS FSH fTBI FTI 5-FU FUO

»familial platelet disorder« Fibrosarkom Follikel stimulierendes Hormon fraktionierte Ganzkörperbestrahlung Farnesyltransferase-Inhibitoren 5-Fluorouracil Fieber unbekannter Ursache

GALV GBM GC G-CSF

Gibbon-Ape-Leukemia-Virus Glioblastoma multiforme Glukokortikoide »granulocyte colony stimulating factor«, Granulozytenkolonie-stimulierender Faktor »Guanine-nukleotide-exchange«-Faktor »glial fibrillary acid protein«; saures Gliafaserprotein gefrorenes Frischplasma Glutamat-Formiminotransferase Granulozyten-Immunfluoreszenztest Granulozytenkonzentrat Globoidzellleukodystrophie »granulocyte-monocyte colony stimulating factor«; Granulozyten-Makrophagenkoloniestimulierender Faktor Glykoprotein Glukose-6-Phosphatdehydrogenase Glykosylphosphatidylinositol Gesellschaft für Pädiatrische Onkologie und Hämatologie »glucocorticoid response elements« Gradientenechosequenz »guanidinosuccinic acid« »glycogen storage disease« Gluthation-S-Transferase »gross tumour volume« »graft versus host disease«, Spender-gegenEmpfänger-Erkrankung »graft versus leukemia«, Spender-gegenLeukämie-Reaktion Gray

GEF GFAP GFP GFT GIFT GK GLD GM-CSF

GP G6PD GPI GPOH GRE GRE GSA GSD GST GTV GVHD GVL Gy

HIAA HIF HIT HIV HK HLA HLH HMW HNPCC

HP HP HPA HPF HPFH HPP HPS HPV HR HRS-Zellen HS HSC HSCT HSP HSR HST HSV HTLV HTR HUS HVA HVOD HWZ HX HZV IAHS

Hb HB HbF HBV 4-HC HCC HCG HCV HD HD HD-CT HDR HE HE HEMPAS hENT1 HES HHV

Hämoglobin Hepatoblastom fetales Hämoglobin Hepatitis-B-Virus 4-Hydroxycyclophosphamid hepatozelluläres Karzinom humanes Choriongonadotropin Hepatitis-C-Virus »Hodgkin disease«, Morbus Hodgkin Hochdosis Hochdosischemotherapie »high dose rate« Hämangioendotheliom hereditäre Elliptozytose »hereditay erythroblastic multinuclearity with a positive acid serum test« »human equilibriative nucleosid-transportfacilitating protein 1« Hypereosinophilen-Syndrom humanes Herpesvirus

ICH ICP ICVIP IDR IF IFO IF-RT IGF IHP IL IM IM IMFT

IMRT

Hydroxyindolessigsäure Hypoxie-induzierbarer Faktors Heparin-induzierte Thrombozytopenie humanes Immundefizienz-Virus Hämatokrit humanes Leukozytenantigen hämophagozytische Lymphohistiozytose »high molecular weight« »hereditary non polyposis colorectal cancer«, hereditäres nicht-polypöses Kolonkarzinom Hämangioperizytom hereditäre Poikilozytose »human platelet antigen« »high power field« fetale Hämoglobinsynthese hereditäre Pyropoikilozytose Hermansky-Pudlak-Syndrom humanes Papillomavirus Hochrisiko Hodgkin- und Reed-Sternberg-Zellen hereditäre Sphärozytose »hematopoietic stem cell«, hämatopoetische Stammzelle »hematopoietic stem cell transplantation«, hämatopoetische Stammzelltransplantation Hitzeschockprotein »homogeneous staining regions« hereditäre Stomatozytose Herpes-Simplex-Virus humanes T-Zell-Leukämie-Virus hämolytische Transfusionsreaktion hämolytisch-urämisches Syndrom Homovanillinsäure »hepatic veno-occlusive-disease«, hepatische venookklusive Erkrankung Halbwertszeit hereditäre Xerozytose Herzzeitvolumen infektassoziiertes hämophagozytisches Syndrom »intracranial hemorrhage«, intrakranielle Hämorrhagie »intracranial pressure«, intrakranieller Druck »implanted central venous infusion port« Idarubicin »intrinsic factor«, Intrinsic-Faktor Ifosamid »Involved-field«-Radiotherapie »insulin like growth factor« isolierte hypertherme Extremitätenperfusion Interleukin idiopathische Myelofibrose infektiöse Mononukleose inflammatorischer myofibroblastischer Tumor; inflammatorisches myofibroblastisches Sarkom intensitätsmodulierte Radiotherapie

XXII

Abkürzungsverzeichnis

INR IORT IRDS

IVIG

International Normalized Ratio intraoperative Radiotherapie »infant respiratory distress syndrome«, Atemnotsyndrom des Früh- und Neugeborenen »iron responsive element« »iron regulatory protein« intensive sequenzielle Chemotherapie immunsuppressive Therapie Immuntoleranzinduktion idiopathische thrombozytopenische Purpura, Immunthrombozytopenie »intraventricular hemorrhage«, intraventrikuläre Blutung intravenöses Immunglobulin

JHF JMML JNA JPA JXG

juvenile hyaline Fibromatose juvenile myelomonozytäre Leukämie juveniles Nasopharynxangiofibrom juveniles pilozytisches Astrozytom juveniles Xanthogranulom

KG KIR KM KMT KOF

Körpergewicht »killing inhibitory receptor« Kontrastmittel Knochenmarktransplantation Körperoberfläche

LACI LAD LBL LCH LCR LDH LDR LFS LFU LGG LH LIF LMS LOH LOI LPHD LPS LPS LPS LRCHD

»lipoprotein-associated coagulation inhibitor« Leukozytenadhäsionsdefekt lymphoblastisches Lymphom Langerhans-Zell-Histiozytose Lokuskontrollregion Laktatdehydrogenase »low dose rate« Li-Fraumeni-Syndrom »lost to follow-up« »low grade glioma«; niedrig-malignes Gliom luteinisierendes Hormon »leukemia inhibitory factor« Leiomyosarkom »loss of heterozygosity« »loss of imprinting« lymphozytenprädominanter Morbus Hodgkin Lipopolysaccharid Liposarkom lymphoproliferatives Syndrom lymphozytenreiches klassisches HodgkinLymphom Längensollgewicht »longterm culture initiating cell«, Langzeitkultur-initiierende Zelle »long terminal repeat«

IRE IRP ISC IST ITI ITP IVH

MALT MAPK MAS MBP MCH MCHC

M-CSF

MCV

LSG LT-CIC LTR MAD MAIGA

MAIPA

arterieller Mitteldruck »monoclonal antibody immobilization of granulocyte antigens assay«, monoklonale antikörperspezifische Immobilisation von Granulozytenantigen »monoclonal antibody-specific immobilization of platelet antigens«; monoklonale antikörperspezifische Immobilisation von Plättchenantigen

MDF MDP MDR MDR MDS MEN MESNA MFD MFH MGT MHC MHN MIBG MKI MLC MLD MLL MLV MM MMC MMF MMP MMRD 6-MP MPNST MPNT MPS MPS MPV MR MRD MRD MRP MRS MRT MRT MSD MTC

»mucosa associated lymphatic tissue«; Mukosa-assoziiertes lymphatisches Gewebe »mitogen acitvated protein kinase«, Mitogenaktivierte Proteinkinase Makrophagenaktivierungssyndrom »major basic protein« »mean corpuscular hemoglobin«; mittleres korpuskuläres Hämoglobin »mean corpuscular hemoglobin concentration«, mittlere korpuskuläre Hämoglobinkonzentration »monozyte colony stimulating factor«, Monozytenkolonie-stimulierender Faktor »mean corpuscular volume«; mittleres korpuskuläres Volumen, mittleres Erythrozytenvolumen »macrophage deactivating factor« Methylendiphospat »medium dose rate« »multi-drug resistance« myelodysplastisches Syndrom multiple endokrine Neoplasie Natrium-2-mercaptoethansulfonsäure »matched family donor« malignes fibröses Histiozytom Megatherapie »major histocompatibility complex«, Major-Histokompatibilitäts-Komplex Morbus haemolyticus neonatorum Metajodbenzylguanidin Mitose-Karyorrhexis-Index »mixed lymphocyte culture«, gemischte Lymphozytenkultur metachromatische Leukodystrophie »mixed-lineage leukemia« Moloney-Leukemia-Virus malignes Mesenchymom Mitomycin C Mycophenolatmofetil Matrix-Metalloprotease »mismatched related donor« 6-Mercaptopurin maligner peripherer Nervenscheidentumor maligner peripherer neuroektodermaler Tumor Mukopolysaccharidose myeloproliferatives Syndrom »mean platelet volume«, mittleres Plättchenvolumen mittleres Risiko »matched related donor« »minimal residual disease«, minimale Resterkrankung »Multi-resistant«-Protein Magnetresonanzspektroskopie Magnetresonanztomographie maligner rhabdoider Tumor (Rhabdoidtumor) »matched sibling donor« medulläres thyreoidales Karzinom, medulläres Schilddrüsenkarzinom

XXIII Abkürzungsverzeichnis

MTD MTHFR MTX MUD MV

maximal tolerable Dosis Methylen-Tetrahydrofolat-Reduktase Methotrexat »matched unrelated donor« Masernvirus

NAT NBS NE NEC NER NF NFP NFS NGF NHL NIV NKZ NLPHD

NTCP

Nukleinsäure-Amplifikationstechnik Nijmegen-Breakage-Syndrom Nausea/Erbrechen nekrotisierende Enterokolitis »nucleotid excision repair« Neurofibromatose Neurofilamentprotein Neurofibrosarkom »nerve growth factor« Non-Hodgkin-Lymphom nichtinvasive Beatmung natürliche Killerzellen noduläres lymphozytenprädominantes Hodgkin-Lymphom Non-Nukleosid-Inhibitor der reversen Transkriptase »not otherwise specified«, nicht klassifizierbar Nasopharynxkarzinom Nukleosid-Inhibitor der reversen Transkriptase noduläre Sklerose nichtsteroidale Antirheumatika neuronenspezifische Enolase »non-synonymous single nucleotid polymorphism« »normal tissue complication probability«

OPSI ORF OS OS OT

»overwhelming postsplenectomy infection« »open reading frames« Osteosarkom »overall survival« Organtransplantation

PAF PAI PAIgG PAMP PAS-Reaktion PB PBSC

Plättchen-aktivierender Faktor Plasminogenaktivator-Inhibitor Plättchen-assoziiertes Immunglobulin G »pathogen-associated molecular pattern« »Periodic-acid-Schiff«-Reaktion peripheres Blut »peripheral blood stem cells«, periphere Blutstammzellen »peripheral blood stem cell transplantation«, periphere Blutstammzelltransplantation Paracetamol »polymerase chain reaction«, PolymeraseKettenreaktion Pharmakodynamik »progressive disease« »platelet-derived growth factor« »pulsed dose rate« parenterale Ernährung »positive endexspiratoric pressure«, positiver endexspiratorischer Druck

NNRTI NOS NPC NRTI NS NSAR NSE nsSNP

PEG PEL PEM PET PFCP

PFS PI PI PID PSIFT PK PLAP PML PNET PNH PNP pPNET PR pRB PRR PSAPOH PSD PT(Z) PTC PTV PV RA RAEB RAEB-T RAR

PBSCT

PCM PCR PD PD PDGF PDR PE PEEP

RARS RAT RB RC RDE RDW RES RET Rh rhG-CSF rhGM-CSF RHS RHT RIPA RIT RMA RME

perkutane endoskopische Gastrostomie primäres Ergusslymphom polymorphes epitheliales Mucin Positronenemissionstomographie »primary familiar congenital polycythemia«, primäre familiäre und angeborene Polyzythämie progressionsfreies Überleben Phosphatidylinositol Protease-Inhibitor Präimplantationsdiagnostik »platelet suspension immunofluorescence test« Pharmakokinetik plazentäre alkalische Phosphatase Promyelozytenleukämie primitiver neuroektodermer Tumor paroxysmale nächtliche Hämoglobinurie Purinnukleosidphosphorylase peripherer primitiver neuroektodermer Tumor »partial remission«, Teilremission, partielles Ansprechen Retinoblastomprotein »pattern recognition receptor« Psychosozialen Arbeitsgemeinschaft für Pädiatrische Onkologie und Hämatologie primärer Sekretionsdefekt Prothrombinzeit papilläres thryreoidales Karzinom, papilläres Schilddrüsenkarzinom »planning target volume«, Planungszielvolumen Polycythaemia vera refraktäre Anämie refraktäre Anämie mit Blastenexzess refraktäre Anämie mit Blastenexzess in Transformation »retinoic acid receptor«, Retinolsäurerezeptor refraktäre Anämie mit Ringsideroblasten Retina-Anlage-Tumor Retinoblastom refraktäre Zytopenie »remote data entry« »red cell distribution width«; Verteilungsbreite des Erythrozytenvolumens retikuloendotheliales System »rearranged during transfection« Rhesus rekombinanter humaner Granulozytenkolonie-stimulierender Faktor rekombinanter humaner GranulozytenMakrophagenkolonie-stimulierender Faktor retikulohistiozytäres System regionale Tiefenhyperthermie Ristocetin-induzierte Plättchenagglutination Radiojodtherapie alveoläres Rhabdomyosarkom embryonales Rhabdomyosarkom

XXIV

Abkürzungsverzeichnis

RMS RSV RT-PCR

Rhabdomyosarkom »respiratory syncytial virus« Reverse-Transkriptase-Polymerase-Kettenreaktion

SAA

»severe aplastic anemia«, schwere aplastische Anämie »serial analysis of gene expression« Stress-aktivierte Proteinkinase Shwachman-Bodian-Diamond-Gen »stem cell factor«, Stammzellfaktor »severe combined immunodeficiency«, schwerer kombinierter Immundefekt schwere chronische (kongenitale) Neutropenie Standardabweichung Shwachman-Diamond-Syndrom Spinechosequenz Standardfehler sinusoidalen Endothelzellen »small for gestation age« Sinushistiozytose mit massiver Lymphadenopathie Signalintensität Syndrom der inadäquaten ADH-Sekretion Société Internationale d’Oncologie Pédiatrique »small interfering RNA« »standardized incidence ratio« »systemic inflammatory response syndrome« systemischer Lupus erythrematodes sekundäre maligne Neoplasie »single nucleotid polymorphism« Superoxiddismutase »storage pool disease« Single-Photon-Emissions-Computertomographie Schweizerisch Pädiatrischen Onkologie Gruppe »superconducting quantum interference device« Standardrisiko »somatostatin receptor imaging« Skelettszintigraphie sequenzspezifisches Oligonukleotid sequenzspezifischer Primer Serumtransferrinrezeptor Wachstumshormon subtotale nodale Bestrahlung supratentorieller primitiver neuroektodermer Tumor Shigatoxin Synovial-Sarkom Stammzelltransplantation

SAGE SAPK SBDS SCF SCID SCN SD SDS SE SE SEC SGA SHML SI SIADH SIOP siRNA SIR SIRS SLE SMN SNP SOD SPD SPECT SPOG SQUID SR SRI SSC SSOP SSP sTfR STH STNI stPNET STX SyS SZT TAA TAI TAM TAM t-AML

tumorassoziiertes Antigen »thoraco-abdominal irradiation«, thorakoabdominelle Bestrahlung transiente abnormale Myelopoese tumorassoziierter Makrophage therapieinduzierte akute myeloische Leukämie

TAR

TZ

»Thrombocytopenia-absent-radius«-Syndrom, Thrombozytopenie mit Radiusaplasie »total body irradiation«, Ganzkörperbestrahlung Transcobalamin »tumour control probability« Thrombozytopenie Paris-Trousseau »T-cell receptor«, T-Zellrezeptor T-zellreiches B-Zell-Lymphom »tunneled central venous access devices« therapeutisches Drug monitoring thromboembolisches Ereignis »transient erythrocytopenia of childhood«, transitorische Erythroblastopenie des Kindesalters »thermal enhancement ratio« »tissue factor« Gesetz zur Regelung des Transfusionswesens (kurz: Transfusionsgesetz) »tissue factor pathway inhibitor« Transferrinrezeptor Thyreoglobulin »transforming growth factor« Thioguanin-Nukleotid Trans-Golgi-Network Tetrahydrofolsäure thermale Isoeffektivdosis »tissue inhibitor of metalloprotease« transjugulärer intrahepatischer portosystemischer Shunt Thrombozytenkonzentrat totale Lymphknotenbestrahlung »transient myeloproliferative disorder«, transitorisches myeloproliferatives Syndrom Tumor-Noduli-Metastasen Trimethoprim-Sulfamethoxazol »total nucleated cell« Tumornekrosefaktor totale nodale Bestrahlung Therapieoptimierungsstudie »tissue plasminogen activator«, Gewebsplasminogenaktivator totalparenterale Ernährung Thiopurin-Methyltransferase Thrombopoetin »TNF-related apoptosis inducing ligand« Transfusions-assoziierte akute Lungeninsuffizienz »thiamin-responsive megaloblastic anemia«, thiaminabhängige megaloblastäre Anämie Thymidylatsynthetase tuberöse Sklerose Thyreoidea-stimulierendes Hormon Thiotepa thrombotisch-thrombozytopenische Purpura Thrombinzeit

UD UDS UKS

»unrelated donor«, Fremdspender undifferenziertes Sarkom unklassifiziertes Sarkom

TBI TC TCP TCPT TCR TCRBCL TCVAD TDM TE TEC

TER TF TFG TFPI TFR TG TGF TGN TGN THF TID TIMP TIPS TK TLI TMD TNM TMP/SMX TNC TNF TNI TOS tPA TPE TPMT TPO TRAIL TRALI TRMA TS TS TSH TT TTP

XXV Abkürzungsverzeichnis

uPA UPD US

Urokinase-Plasminogenaktivator uniparentale Disomie Ultraschall

VBL VCA VCA VCFS VCR VDS VEGF

Vinblastin »vascular cell adhesion« »virus capsid antigen« velokardiofaziales Syndrom Vincristin Vindesin »vascular endothelial growth factor«, vasoendothelialer Wachstumsfaktor Von-Hippel-Lindau-Syndrom vasointestinales Peptid Vanillinmandelsäure »vitronectin receptor« »veno-occlusive disease«, venookklusive Erkrankung, venöse Verschlusskrankheit Etoposid vaskuläres Sarkom »very severe aplastic anemia«, sehr schwere aplastische Anämie Von-Willebrand-Faktor Varizella-Zoster-Virus

VHL VIP VMA VNR VOD VP16 VS VSAA vWF VZV WAS WASP WBC WBH WJS WS WT XLA

Wiskott-Aldrich-Syndrom Wiskott-Aldrich-Syndrom-Protein »white blood count« »whole body hyperthermia«, Ganzkörperhyperthermie Von-Willebrand-Jürgens-Syndrom Weichteilsarkom Wilms-Tumor

XO

»X-linked agammaglobulinemia«, X-chromosomale Agammaglobulinämie »X-linked lymphoproliferation«, X-chromosomale Lymphoproliferation »X-linked thrombocytopenia«, X-chromosomale Thrombozytopenie Xanthinoxidase

ZVK

zentralvenöser Verweilkatheter

XLP XLT

I

Pädiatrische Hämatologie Grundlagen 1

Physiologie der Hämatopoese

–5

K.-W. Sykora, K. Welte

2

Morphologische hämatologische Diagnostik – 16 C. Niemeyer, C. Ortmann, I. Baumann

Knochenmark 3

Aplastische Anämien – 40 C. Niemeyer, I. Baumann, M. Führer

4

Hämatopoetische Stammzelltransplantation – 66 W. Ebell

Anämien und Hämoglobinopathien 5

Klassifikation der Anämien – 86 G. Gaedicke

6

Hypoplastische Anämien – 92 C. Niemeyer, J. Meerpohl

7

Physiologie und Pathophysiologie des Eisenstoffwechsels – 101 P. Nielsen, G. Gaedicke

8

Megaloblastäre und kongenitale dyserythropoetische Anämien – 111 C. Niemeyer, J. Rössler

9

Angeborene Erythrozytenmembrandefekte

– 123

S. Eber

10

Angeborene Erythrozytenenzymdefekte

– 139

A. Pekrun, D. Reinhardt, O. Witt

11

Autoimmunhämolytische Anämien – 147 A. Salama, G. Gaedicke

12

Erworbene angiopathische und mechanische hämolytische Anämien – 155 M. Brandis, U. Kontny

13

Hämoglobinvarianten und seltene Hämoglobinkrankheiten – 161 A.E. Kulozik

14

Thalassämien

– 169

A.E. Kulozik

15

Sichelzellkrankheit

– 179

R. Dickerhoff, A.E. Kulozik

16

Anämien chronischer Erkrankungen – 186 M.U. Muckenthaler, A.E. Kulozik

Granulozyten/Monozyten/Makrophagen 17

Granulozytopenien

– 192

C. Zeidler, K. Welte

18

Granulozytenfunktionsstörungen

– 203

R. Seger

19

Monozyten, Makrophagen und dendritische Zellen – 214 J. Roth, J. Ritter

20

Histiozytosen

– 221

H. Gadner, N. Grois

21

Hämophagozytische Lymphohistiozytosen – 231 G. Janka-Schaub, M. Schneider

Lymphozyten 22

Morphologie und Funktion des spezifischen Immunsystems – 237 W. Holter, N. Neu

23

Die Milz und ihre Erkrankungen – 246 G. Gaedicke, W. Barthlen

24

Angeborene Immundefekte

– 253

C. Klein

25

Erworbene Immundefekte

– 268

I. Grosch-Wörner, V. Wahn

Hämatologie im Neugeborenenalter 26

Anämien des Früh- und Neugeborenen – 278 R.F. Maier

27

Morbus haemolyticus neonatorum – 285 C.P. Speer

28

Thrombozytopenien des Neugeborenen – 290 C. Dame

29

Hämostase beim Neugeborenen – 303 W. Muntean, B. Roschitz

I Hämatologische Veränderungen bei nicht-hämatologischen Erkrankungen 30

Reaktive Veränderungen des Blutbildes und des Knochenmarks – 309 D. Reinhardt, J. Ritter

31

Stoffwechselerkrankungen T. Marquardt, E. Harms, J. Ritter

– 319

5

Physiologie der Hämatopoese K.-W. Sykora, K. Welte

1.1 1.2 1.3

Anatomie des Knochenmarks – 5 Hämatopoetische Stammzellen – 6 Regulation der Hämatopoese durch mesenchymale Zellen (»microenvironment«) – 7 Stochastisches und induktives Modell der Hämatopoese – 8 Entwicklung der hämatopoetischen Zellreihen – 8

1.4 1.5 1.5.1 1.5.2 1.5.3 1.5.4

Die reiferen Zellen der Hämatopoese: Progenitorzellen, Vorläuferzellen, reife Zellen – 9 Erythropoese – 10 Granulopoese und Monopoese – 10 Thrombopoese – 11

1.6

Regulation der Hämatopoese durch intra- und extrazelluläre Signalmoleküle – 11

1.6.1 1.6.2

Früh wirksame Zytokine: SCF und Flt3-Ligand – 12 Spät wirksame Zytokine: G-CSF, GM-CSF, TPO, EPO – 12

1.7

Transkriptionsfaktoren in der Hämatopoese – 13 Literatur – 14

 Dass »Blut Leben ist«, wurde bereits in der Antike erkannt. Menschen, die viel Blut verloren hatten sah man sterben. Polibus (500 v. Chr.), einem Schwiegersohn von Hippokrates, wird die Beobachtung zugeschrieben, dass sich Blut in 2 Bestandteile trennte, wenn man es abnahm und in einem hohen Gefäß stehen ließ. Er schloss daraus, dass es die Blutgefäße sein mussten, die die Körpersäfte Blut, Schleim, gelbe Galle und schwarze Galle enthielten. Blut war der Sitz der Lebenskraft und der Seele, körperliche und geistige Schwäche waren auf einen Mangel dieser Flüssigkeit zurückzuführen. Blut aus den Wunden von gefallenen Gladiatoren wurde getrunken in der Hoffnung, dass seine Kraft damit übertragen würde. Alle Krankheiten und Beschwerden waren auf eine Dysbalance dieser Säfte zurückzuführen. Gesundheit musste durch Zufuhr oder Entfernung dieser Säfte wiederhergestellt werden. Deshalb waren Blutentnahmen − und später auch Bluttransfusionen − von der Zeit der Ägypter bis in das 19. Jahrhundert eine beliebte Maßnahme zur Behandlung der verschiedensten Beschwerden. Erst die Entdeckung des Blutkreislaufes 1616 durch den englischen Arzt William Harvey, und der kapillären Zirkulation im Omentum durch Malpighi eröffnete den Weg zum Verständnis des Blutes als flüssiges Organ und zur Transfusion im heutigen Sinne. Die Entdeckung der AB0-Blutgruppen durch Landsteiner im Jahr 1901 machte Bluttransfusion zu einem Standardverfahren. In der Mitte des 17. Jahrhunderts entdeckte Swammerdam im Mikroskop rote Körperchen im Blut; doch erst im 19. Jahr-

▼

hundert wurden die weiteren Blutzellen erforscht. Die Entstehung der Erythrozyten aus Leukozyten, Thrombozyten, der Nebenniere oder der fetalen Leber wurde zeitweise vermutet. 1886 zeigte Neumann, dass Erythrozyten aus Vorläufern im Knochenmark entstehen. Erst hiermit begann das moderne Verständnis der Hämatopoese.

1.1

Anatomie des Knochenmarks

Anatomisch gesehen besteht das normale Knochenmark aus einem weit verzweigten Netz von Blutgefäßen. Dieses Netz wird auf der arteriellen Seite von der Zentralarterie und den Ernährungsarterien der entsprechenden Knochen gespeist. Die aus diesen Arterien hervorgehenden Kapillaren befinden sich in der Kortikalis des Knochens und bilden von dort aus Anastomosen mit den venösen Sinus im Knochenmark und den extensiven Sinusoiden, in denen die Blutbildung stattfindet. Auf der venösen Seite erfolgt der Abfluss über den Zentralsinus des Knochens und weitere venöse Abflüsse. Das Besondere an der Durchblutung des Knochenmarks ist also, dass die arterielle Versorgung immer zunächst über die kortikalen Kapillaren funktioniert. Die Marksinusoide sind spezialisierte Gefäßstrukturen, die auf der dem Blutfluss zugewandten Seite mit Endothelzellen ausgekleidet sind. Auf der anderen, der Adventitiaseite der Sinusoide, finden sich fibroblastoide Zellen, die so genannten Knochenmarksstromazellen. Diese haben eine wichtige Funktion in der Adhäsion und der Versorgung mit Wachstumsfaktoren der dort angesiedelten hämatopoetischen Zellen. Die Auswanderung dieser Zellen in die Blutbahn wird durch Lücken zwischen den Endothelzellen ermöglicht. Eine spezielle Situation liegt bei den reifen Megakaryozyten vor; diese sind in spezifischer Weise direkt an den Sinusoiden lokalisiert. Sie durchwandern nicht das Endothel, sondern stülpen Zytoplasmafortsätze in den Sinusraum, die abgeschnürt werden und als Thrombozyten in die Zirkulation abgegeben werden. Die fibroblastoiden Stromazellen ermöglichen sowohl die Adhäsion der hämatopoetischen Zellen durch Integrine an das Fibronektin des Stromas oder an das Adhäsionsmolekül VCAM-1. Zusätzlich produzieren Stromazellen membrangebundene und sezernierte Zytokine, die für Wachstum und Überleben von Stamm- und Progenitorzellen notwendig sind. Auch kann die extrazelluläre Matrix als Bindungs- und Speicherort für hämatopoetische Zytokine dienen. Ein Beispiel ist der Stammzellfaktor, das Zytokin SCF, das in membrangebundener und sezernierter Form von Stromazellen produziert wird und an den Rezeptor c-kit auf Progenitorzellen bindet, sowie das Chemokin SDF-1 (Länger u. Kreipe 2003; Sieff et al. 1998).

1

1

Pädiatrische Hämatologie: Grundlagen

Das Knochenmark bei Kindern. Während der Neonatalperiode und im Säuglings- und Kleinkindesalter wird der gesamte Knochenmarksraum einschließlich der langen Röhrenknochen zur Blutbildung benötigt. Mit steigendem Alter nimmt der Zellproduktionsbedarf im Vergleich zur Körpergröße ab, so dass im Erwachsenenalter ein Großteil des Knochenmarks, insbesondere in den langen Röhrenknochen, durch Fett ersetzt wird und die Hämatopoese hauptsächlich im Axialskelett stattfindet (Sieff et al. 1998). ! Bei Erkrankungen mit ineffektiver Erythropoese, z. B. bei Thalassämien und bei Erkrankungen wie den myelodysplastischen Syndromen, kann die Hämatopoese auch im Erwachsenenalter wieder an Stellen stattfinden, an denen während der Embryogenese und im frühen Kindesalter Blut gebildet wurde. Dazu gehören insbesondere Leber, Milz, Lymphknoten, das thorakale Paravertebralgewebe und andere Organe (»extramedulläre Hämatopoese«).

1.2

a

DS Leber

AGM b

60

Hämatopoetische Stammzellen

Alle Zellen der Hämatopoese entstehen durch einen fortlaufenden Prozess der Differenzierung und Proliferation aus mehr oder weniger differenzierten Progenitorzellen, die wiederum aus hämatopoetischen Stammzellen (HSC) entstehen. Im Rahmen der Embryogenese findet die erste Welle der Hämatopoese im extraembryonalen Dottersack statt und führt zur Produktion von primitiven nukleären erythrozytären Zellen. Die embryonale Hämatopoese, die in der Maus zwischen Tag 7 und 11 stattfindet, ist transient, außerordentlich aktiv und wahrscheinlich notwendig, um den wachsenden Embryo maximal mit Sauerstoff zu versorgen. Während die embryonale Hämatopoese noch aktiv ist, aber nachzulassen beginnt, entwickelt sich eine zweite, davon unabhängige Form der Hämatopoese, die so genannte definitive Hämatopoese. Diese findet im Embryo selbst statt. Definition Die definitive Hämatopoese unterhält die Produktion aller Stammzelllinien für den Fetus und den Erwachsenen (⊡ Abb. 1.1).

Mit Beginn der definitiven Hämatopoese können echte HSC nachgewiesen werden (Dzierzak 1999; Orkin 1996). Diese sind durch ihre Eigenschaften der Selbsterneuerung, sowie ihre Fähigkeit zur hämatopoetischen Differenzierung definiert. Sie können als Einzelklone isoliert und auf einen Empfänger transplantiert werden. Im Mesoderm des Embryos entwickelt sich im anterolateralen Bereich eine Region mit dem Namen Para-Aorta-Splanchnopleura, die später zur Entwicklung von Aorta, Gonaden und Mesonephros beiträgt (AGM-Region). Bereits 1916 wurden an der ventralen Wand der dorsalen Aorta Zellansammlungen beobachtet, von denen man heute glaubt, dass es sich um entstehende hämatopoetische Stammzellen handelt. Diese Einschätzung gründet sich auf ihre Morphologie, aber auch auf die Expression von CD34 und CD45 sowie die Expression der hämatopoetischen Transkriptionsfaktoren RUNX-1, c-MYB, PU.1, SCL und LMO-2 ( Abschn. 1.7). Transkriptionsfaktoren sind intrazelluläre

HSC

6

Leber

10 AGM 1

DS E11

E12

E13

⊡ Abb. 1.1a, b. a Lokalisation der einzelnen Phasen der embryonalen Hämatopoese in der Maus. Die AGM-Region (Aorta-Gonaden-Mesonephros), die Leber und der Dottersack haben hämatopoetische Aktivität. b Zeitlicher Ablauf der hämatopoetischen Aktivität von Embryonaltag 11 bis 13. Die Hämatopoese beginnt in der AGM-Region, dann im Dottersack (DS) und danach in der Leber, gemessen als quantitative Zahl von repopulierenden Zellen (nach Dzierzak 1999)

Proteine, die die Transkription von Genen regulieren (Übersicht: Müller 1999 u. Tora 2004). Innerhalb der AGM-Region entwickeln sich die Zellen zu frühen Stammzellen, die sich jedoch noch nicht in Erythrozyten differenzieren können und auch noch keine anderen Blutzellmarker exprimieren, wie etwa den Transkriptionsfaktor GATA-1. Es wird vermutet, dass diese Zellen aus der AGM-Region in die Zirkulation eintreten und die fetale Leber, das Knochenmark und andere Organe besiedeln. Ob zuvor die AGM-Region von Zellen aus dem Dottersack besiedelt wurde, ist bisher noch nicht geklärt (Dzierzak 1999; Orkin 2000; Orkin u. Zon 2002). Heterogenität und Plastizität von hämatopoetischen Stammzellen. HSC können durch einen relativ einfachen Immun-

phänotyp charakterisiert werden, etwa CD34+ oder CD133+. Dennoch ist es klar, dass die so charakterisierten und isolierbaren Zellpopulationen heterogen sind und dass aus diesen Zellpopulationen nicht nur hämatopoetisches Gewebe, sondern auch andere Gewebe entstehen können. In bemerkenswerten Experimenten wurden in den letzten Jahren Stamm-

7 1 · Physiologie der Hämatopoese

zellpopulationen aus einem Gewebe (etwa Blut, Muskel oder Gehirn) von einem Tier isoliert und auf ein anderes transplantiert. Im Empfängertier wurde dann die Rekonstitution eines anderen Gewebes beobachtet (Goodell 2003; Horwitz 2003; Joshi u. Enver 2002; Orkin u. Zon 2002; Tisdale u. Dunbar 2002). Bei diesen Experimenten wurden die Spenderzellen genetisch markiert, etwa mit einem Y-Chromosom oder mit unterschiedlichen Reportergenen. Meistens wurden diese Experimente mit nicht oder minimal aufgereinigten Spenderzellpopulationen durchgeführt, was die Interpretation erschwert. Als Beispiel verwendete eine Gruppe hochaufgereinigte HSC und zeigte eine hepatische Rekonstitution der Tyrosinasedefizienz in transplantierten Mäusen. Hepatozyten stammen vom Endoderm ab, und es erschien, als ob vom Mesoderm abstammende HSC sich in vivo in das Endodermderivat »Leberzelle« umwandelten. Dieser Vorgang der Umwandlung von Mesoderm in Endoderm ist eigentlich nur aus der Gastrulation in der frühen Embryonalphase bekannt. Bei allen Experimenten dieser Art erfolgte die Konditionierung des Empfängers entweder durch Bestrahlung, Chloroformbehandlung der Leber oder Verletzung des Muskels. Möglicherweise konnte der regenerative Stress, den die Konditionierung des Empfängers darstellt, eine solche Umwandlung ermöglichen. ! Die nach Konditionierung vom zerstörten Gewebe

ausgehenden »Regenerationssignale« sind möglicherweise erforderlich für eine Umprogrammierung von hämatopoetischen Stammzellen.

Eine Vielzahl von Untersuchungen belegt die Plastizität der Differenzierungslinien innerhalb des hämatopoetischen Systems. Plastizität von HSC, die sich auf nicht-hämatopoetische Zelllinien erstreckt, wurde erst vor kurzem nachgewiesen. Die Plastizität von adulten HSC wurde durch Experimente nahegelegt, bei denen angereicherte Knochenmarkspopulationen in einem Myokardinfarktmodell lokal injiziert wurden, um die Myokardfunktion zu verbessern. In diesem Modell wurden vom Spender stammende myokardiale und Gefäßzellen nach lokaler Injektion in das Infarktgebiet nachgewiesen. Dieser Ansatz wird bereits in klinischen Studien erforscht. Auch wurde postuliert, dass bestimmte Zellen aus dem Muskel in der Lage sind, ein hämatopoetisches System nach Transplantation zu rekonstituieren. Diese Beobachtung könnte interpretiert werden als die Fähigkeit von Muskelstammzellen, sich in hämatopoetische Stammzellen umzuwandeln. Allerdings wäre es auch möglich, dass HSC sich in einem ruhenden Zustand in diesen Organen aufhalten, nur um nach Transplantation im konditionierten Tier reaktiviert zu werden. Die Wanderung von HSC durch die Zirkulation könnte viele Organe zu HSC-Reservoiren machen. Auch könnte der Oberflächenphänotyp der residenten HSC durch lokale Faktoren verändert werden, was ihre immunologische Detektion erschweren würde. Es ist anzunehmen, dass sowohl Plastizität von Stamm- und Progenitorzellen als auch eine Heterogenität für die beobachteten Ergebnisse verantwortlich sind (Orkin u. Zon 2002).

1.3

Regulation der Hämatopoese durch mesenchymale Zellen (»microenvironment«)

Die hämatopoetischen Zellen werden auf der Seite des Endothels der Marksinus von Stromazellen umgeben. Durch Adhäsion bilden die hämatopoetischen Progenitorzellen mit den Stromazellen eine feste funktionelle und strukturelle Einheit im Knochenmark. Hier können lokal wirksame sezernierte und zellgebundene Zytokine auf die Hämatopoese einwirken. Aus Experimenten mit aus dem Knochenmark gewonnenen fibroblastischen Zellen und Zelllinien wurde klar, dass den Stromazellen zwar eine adhäsive fibroblastische Morphologie gemeinsam ist, dass sie aber in ihrer Funktion außerordentlich heterogen sind. Stromazelllinien aus Dottersack, AGM-Region, Knochenmark und fetaler Leber zeigen sehr unterschiedliche Eigenschaften. Die fibroblastische Zelllinie AFT024, die das Wachstum von HSC unterstützt, wurde z. B. verwendet, um das Gen für einen Präadipozytenfaktor-1 zu isolieren, der die HSC-Produktion in Kultur unterstützt. Auch die aus dem Erwachsenenknochenmark isolierten Stromazellen sind offenbar sehr heterogen. Es ist möglich, dass eine Fibroblastenkolonie-bildende Einheit (CFU-F), also eine fibroblastenähnliche Zelle, sich in unterschiedliche Stromakomponenten entwickeln kann, die alle unterschiedliche Rollen in vivo haben. Hier besteht möglicherweise eine Analogie zu den unterschiedlichen Linien der hämatopoetischen Stamm- und Progenitorzellen. Mesenchymale Stammzellen könnten die Vorläufer dieser Stromapopulationen sein. Die hämatopoetische Stammzellzahl und Differenzierung beim Erwachsenen ist wahrscheinlich unter der Kontrolle von lokalen Faktoren, z. B. Morphogenen, die auch die frühe Embryogenese regulieren. »Bone morphogenetic protein 4« (BMP-4) unterhält HSC in Kultur, wobei Hedgehog-Signalmoleküle HSC in ihrer Zahl vermehren und ihre Differenzierung durch Modulation des BMP-Signalweges beeinflussen. NOTCH und Wnt-Signalwege sind hier ebenfalls involviert. Stromafaktoren wie etwa c-Kit und Flt-Liganden, die an entsprechende Tyrosinkinase-Rezeptoren binden, wirken hauptsächlich auf der Progenitorebene. Andere lösliche und zellgebundene Faktoren des Markorgans (»microenvironment«) können ebenfalls Produktion, Erhaltung und Differenzierung von HSC beeinflussen. Dieses schließt die Signale zur Selbstreplikation oder Differenzierung der Stamm- und Progenitorzellen ein (Orkin u. Zon 2002). ! Hämatopoese und endotheliale Vorläufer sind im Bezug auf ihre Entwicklung nahe verwandt.

Beide exprimieren gemeinsame Marker, wie CD34, FLK-1, SCL, LMO-2 und GATA-2. Es gibt einige Hinweise auf das Bestehen eines so genannten Hämangioblasten, also eines Vorläufers von sowohl hämatopoetischen als auch endothelialen Zellen. Insgesamt deuten im Augenblick jedoch die meisten Hinweise darauf, dass im Embryo spezialisierte Endothelzellen vorhanden sind, aus denen hämatopoetische Zellen entstehen können (hämogenes Endothel). Dieses befindet sich in der Nähe der dorsalen Aorta und an anderen Stellen, wie in den Nabel- und Dottersackarterien, die Quellen von HSC sind. An diesen Stellen werden auch hämato-

1

8

I

Pädiatrische Hämatologie: Grundlagen

poetisch aussehende Haufen von Zellen innerhalb der Gefäße beobachtet (Orkin u. Zon 2002).

! Sehr wahrscheinlich spielt in der Hämatopoese sowohl das genetische Programm einer spontanen stochastischen Differenzierung als auch die Beeinflussung der Wahrscheinlichkeiten der Differenzierung durch adhärente Stromazellen und lösliche Zytokine eine Rolle (Sieff et al. 1998).

! Das Knochenmarks-»Microenvironment« ist auch die Stelle, zu der HSC wandern (»homing«).

Ob das »homing« ein aktiver oder passiver Prozess ist, ist nicht klar; auf jeden Fall wird das »homing« zum größten Teil durch Interaktion von Integrinen mit der extrazellulären Matrix und durch Chemotaxis über Chemokine reguliert (Orkin u. Zon 2002; Sieff et al. 1998). 1.4

Stochastisches und induktives Modell der Hämatopoese

Das stochastische Modell der Hämatopoese postuliert, dass Selbsterneuerung und Differenzierung zufallsmäßig in einer stochastischen Weise je nach bestimmten Wahrscheinlichkeiten auftreten. Die Hypothese beruht auf der Beobachtung, dass es sowohl Phasen der Ruhe (»quiescence«) als auch Selbsterneuerung und asymmetrischen Teilung gibt. Auch in semisoliden Zellkulturen kann eine einzige Stammzelle in reife Zellen ausdifferenzieren, ohne dass Stromzellen als so genannter »feeder layer« vorhanden sind. Lediglich hämatopoetische Wachstumsfaktoren sind – wie in jeder semisoliden Kultur – erforderlich. Im stochastischen Modell müssen entweder die Wahrscheinlichkeiten der Differenzierung oder das Ausmaß der Proliferation einer differenzierten Zellreihe änderbar sein. Ansonsten könnte die Hämatopoese sich nicht an Änderungen des Bedarfs wie etwa Blutungen oder Infektionen anpassen. Im Gegensatz hierzu postuliert das Induktionsmodell, dass das »microenvironment« die Wahrscheinlichkeiten beeinflusst, mit welcher einzelne adhärente Stammzellen und Progenitoren einen der möglichen Differenzierungswege einschlagen. Die genaue Natur dieser Einflüsse ist nicht bekannt, aber Beobachtungen in Kultursystemen unterstützen die Hypothese. Hämatopoetische Stammzellen und hämatopoetische Zellinseln sind auf Stromazellen adhärent wachsend zu finden. Auch die Tatsache, dass Stromazellen essenziell für das Stammzellüberleben sind unterstützt die Hypothese.

1.5

Entwicklung der hämatopoetischen Zellreihen

Man unterscheidet pluripotente Stammzellen (»stem cells«), Progenitorzellen (»progenitors«), Vorläuferzellen (»precursor cells«) und reife Zellen (»mature cells«). Stammzellen und Progenitoren sind im Mikroskop keiner Zellreihe zuzuordnen und gehören zu den morphologisch unreifen Zellen des Knochenmarks (⊡ Tabelle 1.1). Sie werden funktionell dadurch definiert, welche Zellen in Kultursystemen aus ihnen entstehen und werden deshalb »koloniebildende Einheiten« (»colony forming units«, CFU) oder wegen der spezifischen Morphologie bestimmter erythropoetischer Kolonien auch »burst forming units« (BFU) genannt (⊡ Abb. 1.2). Vorläuferzellen sind im Mikroskop bereits als zu einer Zellreihe zugehörig zu erkennen, wie etwa die Myeloblasten oder die Proerythroblasten. Die Stammzellen des Knochenmarks haben die Fähigkeit zur Selbsterneuerung und differenzieren sich von Zeit zu Zeit in Zellen mit lymphatischer oder myeloischer Entwicklungsrichtung (»commitment«). Die determinierten Vorläuferzellen einer einzelnen Zellreihe entstehen durch Differenzierung von bipotenten und multipotenten Progenitoren, die wiederum aus einer winzigen Population von totipotenten Stammzellen entsteht. Die frühen Vorläufer stehen unter dem regulatorischen Einfluss von frühwirksamen hämatopoetischen Wachstumsfaktoren (⊡ Abb. 1.2). Dazu gehören SCF, Flt3-Ligand, IL-3, IL-12, IL-1 und GM-SCF (Länger u. Kreipe 2003; Sieff et al. 1998).

⊡ Tabelle 1.1. Nachweisbarkeit hämatopoetischer Differenzierungsstufen

Nachweisbar

Erythropoese

Myelopoese

Megakaryopoese

Stammzellen (»stem cells«)

In Flüssigkulturen

LT-CIC, HPP-CFC, Blast-CFC

Progenitorzellen (»progenitors«)

In semisoliden Kulturen

CFU-GEMM BFU-E

CFU-GEMM CFU-GM CFU-G

CFU-GEMM

Vorläuferzellen (»precursor cells«)

Im Mikroskop

Normoblasten

Promyelozyten, Metamyelozyten, Stabkernige

Promegakaryozyt

Reife Zellen (»mature cells«)

Im Mikroskop

Erythrozyten

Segmentkernige

Megakaryozyt

LT-CIC »longterm culture initiating cell«; HPP-CFC »high proliferative potential colony forming cell«; Blast-CFC »blast colony forming cell«; CFU-G »colony forming unit« für Granulozyten; CFU-GEMM »colony forming unit« für Granulozyten, Erythrozyten, Monozyten, Megakaryozyten; CFU-GM »colony forming unit« für Granulozyten und Monozyten; BFU-E »burst-forming-unit« für Erythrozyten ( Abb. 1.3).

9 1 · Physiologie der Hämatopoese

⊡ Abb. 1.2. Die Zytokine und Transkriptionsfaktoren der Hämatopoese. Zelltypen und Zytokine sind in Normalschrift und Transkriptionsfaktoren kursiv und unterstrichen dargestellt

1.5.1

Die reiferen Zellen der Hämatopoese: Progenitorzellen, Vorläuferzellen, reife Zellen

Zur Charakterisierung des Wachstums- und Differenzierungspotenzials von Stammzellen und Progenitoren wurde eine Vielzahl von In-vitro-Kulturtechniken entwickelt. Diese Techniken können einige Eigenschaften der untersuchten Zellpopulationen über ihre Wachstums- und Differenzierungseigenschaften abbilden, aber oft ohne eine Auskunft über das Verhalten der entsprechenden Progenitorzellen in vivo geben zu können. Dieses bleibt Transplantationsexperimenten vorbehalten, die allerdings nur im Mausmodell möglich sind (⊡ Abb. 1.3). Man unterscheidet im Prinzip 2 Arten von Kulturen: Kulturen in flüssigem Medium. Hier ist eine an der Petri-

schale adhärente Schicht von fibroblastoiden Stromazellen vorhanden, auf der die Stamm- und Progenitorzellen wachsen (Kulturen vom Dextertyp). Sie werden für Langzeitkulturen und die Charakterisierung von Stammzellen und frühen Progenitoren verwendet, die sich dann durch charakteristische Morphologie und Wachstumskinetik ausweisen. Hilfreich ist diese Technik für die Charakterisierung der Zytokine und

Zell-Zell-Interaktionen, die zur Steuerung der Hämatopoese notwendig sind. In solchen Kulturen charakterisierte Zellen werden beschrieben u. A. als »Langzeitkultur-initiierende Zelle (»longterm culture initiating cell«, LT-CIC)« und »Pflastersteinareal-bildende Zelle« (»cobblestone area forming cells«, CAFC;  Tabelle 1.1). Kulturen in semisolidem Medium. Diese Kulturen sind für

kurzzeitigeres Wachstum gedacht und werden z. B. aus niedrigkonzentriertem Agar oder Methylzellulose hergestellt. Hier gibt es keine Stromazellschicht, an der die hämatopoetischen Zellen adhärieren können, die Progenitoren und die aus ihnen entstehenden Zellkolonien werden durch das Medium zusammengehalten. Semisolide Kulturen werden für Kolonie-Assays zur Analyse des Progenitorkompartments verwendet. Hier werden Kolonien ausgezählt, die sich aus Vorläufern und reifen Zellen der unterschiedlichen Reihen zusammensetzen. Wenn eine Kolonie etwa aus Granulozyten und Makrophagen besteht, wird der dieser Kolonie zugrunde liegende Progenitor »CFU-GM« genannt. In beiden Kultursystemen ist die Zugabe von Zytokinen für Überleben und Differenzierung der hämatopoetischen Zellen notwendig ( Tabelle 1.1, Abb. 1.2 und 1.3).

1

10

Pädiatrische Hämatologie: Grundlagen

I

⊡ Abb. 1.3. Nachweissysteme von Stamm- und Progenitorzellen. LT-CIC »longterm culture initiating cell«; HPP-CFC »high proliferative potential colony forming cell«; CAFC »cobblestone area forming cells«. Dies sind in unterschiedlichen Varianten von Dextertyp-Langzeitkulturen definierte Zellen, die in Transplantationsexperimenten eine langzeitrekonstituierende Population enthalten. Sie sind das In-vitroÄquivalent von Stammzellen oder sehr frühen Progenitoren. CFUGEMM »colony forming unit« für Granulozyten, Erythrozyten, Mono-

1.5.2

Erythropoese

Die Vorläufer der roten Zellreihe machen etwa ein Drittel der Population des Knochenmarks aus. Die frühesten erythroblastisch determinierte Progenitoren sind die so genannten BFU-E (»burst forming unit erythroid«). Ihren Namen erhielten sie, da sie nach Determinierung in semisolider Kultur offenbar noch mobil sind und zur Ausbildung von nicht nur einer einzigen, sondern zu mehreren nahe bei einander gelegenen normoblastären Zellkolonien führen. Der weiter differenzierte Progenitor, von dem jede einzelne dieser Kolonien abstammt, wird dann CFU-E (»colony forming unit erythroid«) genannt. Die ersten morphologisch erkennbaren Vorläufer sind die Proerythroblasten. Diese teilen und entwickeln sich über mehrere Stufen, in denen Kerne kondensieren, letztendlich ausgestoßen werden und Hämoglobin angesammelt wird. Jeder Proerythroblast kann durchschnittlich 8 Retikulozyten bilden, wobei die Transitzeit vom Proerythroblasten zum Retikulozyten etwa 5 Tage beträgt. Die proliferierenden Zellen erwerben die Fähigkeit der Synthese von Hämoglobin. Nach Kernextrusion entstehen im Blut zirkulierende Erythrozyten, deren Lebensdauer dann ca. 120 Tage beträgt. Nach dieser Zeit werden die durch Membranveränderungen gealterten Zellen hauptsächlich in der Milz, aber auch in Leber und Lymphknoten durch Phagozytose abgebaut (Sieff et. al. 1998). 1.5.3

Granulopoese und Monopoese

Granulozyten. Die myeloische Entwicklung startet mit einer Progenitorzelle, die in semisoliden Kulturen als CFU-GEMM nachgewiesen wird, da sie Kolonien aus Granulozyten, Ery-

zyten, Megakaryozyten; CFU-GM »colony forming unit« für Granulozyten und Monozyten; BFU-E »burst forming unit« für Erythrozyten. Dies sind die in semisoliden Kulturen definierten Progenitorzellen. Transplantationsexperimente in der Maus (unten) führen bei Regeneration zu hämatopoetischen Kolonien in der Milz, die CFU-S (»colony forming factor spleen«) genannt werden. Milzkolonien vom Tag 8 (CFU-S8) stammen von reiferen, weiter differenzierten Zellen als Kolonien vom Tag 12 (CFU-S12)

throzyten, Monozyten und Megakaryozyten erzeugt. Dieses ist eine Progenitorzelle, die nur noch myeloische und keine lymphatischen Nachkommen mehr hat. Diese myeloische Progenitorzelle teilt sich weiter, und ein Teil ihrer Population differenziert in die weiteren Zellreihen der myeloischen Reihe, also Granulozyten, Eosinophile, die erythrozytären Zellen, Basophilen und die Megakaryozyten. Hierbei entsteht auch ein weiterer Progenitor, der für ein Zellschicksal von Granulozyten und Makrophagen determiniert ist. Durch semisolide In-vitro-Kolonie-Assays wurde festgestellt, dass diese Zellen Kolonien von mehreren tausend Granulozyten oder Makrophagen produzieren können. Sie bekam deshalb den Namen CFU-GM (»colony forming unit« für Granulozyten und Makrophagen). Aus diesen Progenitoren, die etwa 0,1–0,2% der kernhaltigen Zellen der Hämatopoese ausmachen, leiten sich die weiter differenzierten Progenitoren CFU-G und CFU-M ab, die jeweils für die granulozytäre und monozytäre Linie determiniert sind (Länger u. Kreipe 2003; Sieff et al. 1998). Eosinophile Granulozyten leiten sich nicht direkt von CFU-GM ab, sondern von den CFU-GEMM und CFU-Eo. Reife Differenzierungsstufen werden nach einer Generationszeit von 48–80 h in das Blut ausgeschleust und migrieren mit einer Halbwertzeit von weiteren 6–12 h unter chemotaktischer Führung in die Gewebe. Eosinophile Vorstufen können erst ab dem Myelozytenstadium von den neutrophilen unterschieden werden, und die reifen Segmentformen weisen im Gegensatz zu den Neutrophilen einen nur zweifach gelappten (pelgerförmigen) Zellkern auf. Die eosinophilen sekundären Granula enthalten die Enzyme Peroxidase und β-Glukoronidase, saure Phosphatase, Arylsulfatase und andere hydrolytische Enzyme sowie kationische Polypeptide. Insbesondere das »major basic protein« (MBP) hat nach De-

11 1 · Physiologie der Hämatopoese

granulation der eosinophilen Granulozyten und Mastzellen direkte zytotoxische Aktivität. Für die Funktion der Eosinophilen wesentlich sind die Oberflächenrezeptoren für Komplement und das Fc-Fragment von Antikörpern der IgE- und IgG-Klasse. Die neutrophilen Granulozyten stellen die schnell mobilisierbare erste Barriere der unspezifischen Immunabwehr da. Nur ein relativ kleiner Prozentsatz der Gesamtgranulozyten befindet sich im peripheren Blut. Ein Teil dieser Granulozyten zirkuliert (zirkulierender Granulozytenpool), ein anderer bewegt sich mit langsamer Flussgeschwindigkeit z. T. adhärierend, z. T. rollend in der Nähe des Gefäßendothels (Marginalpool). Entzündungsmediatoren bewirken von hier aus den Eintritt der Granulozyten ins Gewebe. Die große Überzahl aller Granulozyten befindet sich jedoch im Knochenmark und stellt eine – bei Infektionen und Stress benötigte – schnell mobilisierbare Reserve dar. Im Knochenmark stellt das mitotische Kompartment der Granulopoese – bestehend aus Myeloblasten, Promyelozyten und Myelozyten etwa 1/4 der Zellmasse oder 2,6 × 109 Zellen/ kg KG dar. Hierbei macht das Reifungs- und Speicherkompartment 3/4 der myeloischen Zellmasse – bestehend aus Metamyelozyten, Stab- und Segmentförmigen – aus. Die Transitzeit im Speicherkompartment des Knochenmarks beträgt bis zu 14 Tagen, wobei die Halbwertszeit der Granulozyten im peripheren Blut nur 61/2 h beträgt (Länger u. Kreipe 2003). Pro Minute werden etwa 1 Mio. Granulozyten/kg KG produziert, das entspricht beim Erwachsenen etwa 4 g Granulozyten pro Stunde. Monozyten. Die Monozyten stammen von den pluripotenten CFU-GM des Knochenmarks ab. Aus ihnen entwickeln sich Gewebsmakrophagen und Osteoklasten. Im Knochenmark ist die erste identifizierbare Zelle der Monoblast, der sich morphologisch von einem Myeloblasten schwer unterscheiden lässt. Der Promonozyt ist die folgende Differenzierungsstufe; er weist einen eingekerbten Kern, feines Chromatin und einen einzelnen Nukleolus auf. Zytochemisch ist er durch die nichtspezifische Esterase und durch das CD14-Antigen gekennzeichnet.

! Im peripheren Blut ist der Monozyt die größte Zelle; nach einer Transitzeit von 1–3 Tagen wandert er in Gewebe ein und bildet dort eine sessile, mit bis zu Jahren sehr langlebige Population von lokalen antigenpräsentierenden und phagozytierenden Zellen (Länger u. Kreipe 2003).

1.5.4

Thrombopoese

Die Thrombozytensynthese beginnt mit der Differenzierung von megakaryozytären Vorläufern (CFU-Meg) aus multipotenten hämatopoetischen Stammzellen. Die erste morphologisch sichtbare Zelle ist der Megakaryoblast, der – wie auch die sich aus ihm entwickelnden Megakaryozyten – perisinusoidal lokalisiert ist. Durch Abschnürung von Zytoplasmaausläufern der reifen Megakaryozyten durch das Endothel der Sinusoide entstehen die Thrombozyten. Durch Endomitose (DNA-Replikation ohne Zellteilung) werden zunächst die 2- bis 4-kernigen Promegakaryozyten gebildet, die dann zu den 16–32-kernigen großen, durch Kernlappung charakte-

risierten basophilen Megakaryozyten ausreifen. Sie machen insgesamt nur 1% der Zellmasse des Knochenmarks aus. Diese Reifungssequenz dauert etwa 5 Tage (Sieff et al. 1998). 1.6

Regulation der Hämatopoese durch intra- und extrazelluläre Signalmoleküle

Die zellulären Blutbestandteile müssen vom Knochenmark fortlaufend in einer Weise produziert werden, die dem jeweiligen Bedarf des Körpers gerecht wird. Zunächst wird die Synthese der verschiedenen Zellreihen so angepasst, dass die Zahl der im peripheren Blut gemessenen Partikel in einem physiologischen Bereich bleibt. Zusätzlich muss die Produktion an externe Gegebenheiten, wie Infektionen, Blutverlust und Stress, angepasst werden. Es gibt sowohl extrazelluläre als auch intrazelluläre Signalmechanismen, die diese Homeostase aufrechterhalten. Zu den extrazellulären Signalmolekülen gehören die Zytokine und hämatopoetischen Wachstumsfaktoren. Zu den intrazellulären die Signaltransduktionsmoleküle und die nukleären Transkriptionsfaktoren. Das externe Milieu der hämatopoetischen Zellen wird durch ihr »microenvironment« und Stroma gebildet. Dieses »environment« besteht aus sinusoidalen Endothelzellen, die den Ein- und Ausstrom von Blutzellen steuern und Zytokine produzieren, aus Retikulumzellen, mesenchymalen Stromazellen sowie mesenchymalen Stammzellen, die zu Osteoblasten, Chondrozyten, Adipozyten und Myoblasten ausdifferenzieren können, sowie aus Fibroblasten, Adipozyten und Endothelien. Zwischen den Endothelien, mesenchymalen Stromazellen und hämatopoetischen Zellen besteht eine wechselseitige Interaktion, vermittelt durch Zytokine, Adhäsionsmoleküle und interzelluläre Substanzen (Länger u. Kreipe 2003). Die Zytokine werden nach Moore (2001) in folgenden Gruppen zusammengefasst: ▬ Interleukine, ▬ Interferone, ▬ Immunglobulinsuperfamilie, ▬ TNF-Familie und ▬ Chemokine. Der Name Interleukin wurde geprägt, da man zunächst annahm, dass diese Faktoren von Leukozyten zur Regulation der Myelo- und Hämatopoese gebildet wurden. Es stellte sich dann heraus, dass Zytokine auch multiple Wirkungen in nicht-hämatopoetischen Zellen hatten und dass auch nichthämatopoetische Zellen diese Zytokine produzierten. ! Von den 26 heutzutage bekannten Interleukinen haben die meisten auch eine Wirkung auf verschiedene hämatopoetische Progenitorzellen.

Hierbei kann grob nach Faktoren unterschieden werden, die auf frühe Progenitorzellen und Stammzellen wirken (»frühe« hämatopoetische Wachstumsfaktoren) und solche, die auf spätere Progenitoren und reife Zellen wirken (»späte« hämatopoetische Wachstumsfaktoren; ⊡ Tabelle 1.2).

1

12

I

Pädiatrische Hämatologie: Grundlagen

⊡ Tabelle 1.2. Wichtige hämatopoetische Zytokine

Faktor

Produktion

Wirkung auf Progenitoren

Wirkung auf reife Zellen

Chromosomale Lokalisation

SCF

Stroma, Gefäßendothel

Synergistisch IL-3, -6, -11, TPO, GM-CSF, EPO

Mastzellen

11q22–24

Flt3-Ligand

Milz, Lunge

Synergistisch IL-3, -11, TPO, GM-CSF, SCF

–

19q13.3

G-CSF

T-Zellen, Makrophagen, Endothel

CFU-G

Granulozyten

17q11.2–21

GM-CSF

T-Zellen, Endothel Fibroblasten, Makrophagen

Alle CFC

Granulozyten, Monozyten, Eosinophile

5q23–31

EPO

Niere

BFU-E, CFU-E

Erythroblasten

TPO

Leber, Niere, Endothel

CFU-Meg

Megakaryozyten, Thrombozyten

1.6.1

Früh wirksame Zytokine: SCF und Flt3-Ligand

Sowohl Stammzellfaktor (»stem cell factor«, SCF), der auch kit-Ligand oder Steel-Faktor genannt wird, als auch der Flt-Ligand sind Rezeptor-Tyrosinkinase-Liganden, die auf die frühe hämatopoetische Stammzellpopulation wirken. Mäuse, die einen Defekt in entweder SCF (Steel-Mäuse) oder in dem Rezeptor von SCF (c-kit; W-Mäuse) besitzen, haben schwere Störungen der Hämatopoese. Hierzu gehören makrozytäre Anämien, Mastzelldefizienz und Defizienzen im Stammzellkompartment. SCF ist ebenfalls wichtig für das Wachstum und die Entwicklung von Melanozyten, was sich bei Steel- und W-Mäusen in einer aufgehellten Fellfarbe manifestiert. Beim Menschen gibt es Spontanmutationen im c-kit-Gen, die einen ähnlichen Phänotyp in der Melanozytenentwicklung mit depigmentierten Hautarealen zeigen (Piebald-Mutation). Diese Patienten haben jedoch keine hämatopoetischen Probleme. Möglicherweise wäre eine schwerwiegende Mutation an diesem Lokus letal gewesen. In hämatopoetischen Zellkulturen ist der alleinige Effekt von SCF minimal. Der Faktor wirkt jedoch synergistisch zur Verstärkung der meisten anderen hämatopoetischen Wachstumsfaktoren und ist besonders aktiv in Kombination mit IL-1, IL-3 und IL-11. SCF verstärkt die Expansion von undifferenzierten Zellen, die in Sekundärkulturen Kolonien mehrerer Linien bilden. Unter den richtigen Kulturbedingungen können aus diesen Zellen auch B- und T-Lymphozyten entstehen, so dass davon ausgegangen werden muss, dass der gemeinsame Progenitor von myeloischen und lymphatischen Zellen auf SCF anspricht. In Kombination mit IL-2 und IL-7 zeigt SCF auch Wirkungen auf T-Zellen, prä-B-Zellen und NK-Zellen (Lotem u. Sachs 2002; Prosper u. Verfaillie 2001). Die Flt3-Rezeptor-Tyrosinkinase wurde initial beschrieben als ein Rezeptor, dessen Expression weitgehend auf humane Stammzellen beschränkt ist. Im Knochenmark ist er fast nur auf CD34+-Zellen exprimiert. Wie SCF ist Flt3 alleine wenig wirksam, sondern entfaltet seine Aktivität in Kombination mit IL-3, GM-CSF, Erythropoietin und SCF und erhöht sowohl Anzahl als auch Größe von hämatopoetischen Kolonien. Wie SCF kann auch Flt3-Ligand in Kombination mit GM-CSF die Entwicklung von dendritischen Zellen aus

CD34+-Zellen unterstützen. Im Gegensatz zu SCF unterstützt Flt3 nicht das Wachstum von Mastzellen. Trotz der Überlappung der Aktivitäten haben Flt3-negative Mäuse bis auf einen Defekt in der B-Lymphopoese eine normale Blutbildung (Gilliland u. Griffin 2002). Sowohl SCF als auch Flt-Ligand existieren in löslicher und membrangebundener Form, wobei membrangebundenes SCF auf Knochenmarksstromazellen exprimiert wird. Zelllinien, die nur membrangebundenes SCF produzieren, können die Hämatopoese viel wirksamer unterstützen, als solche, die auch die lösliche Form von SCF produzieren. Somit scheint die Adhärenz von hämatopoetischen Stammzellen über SCF und c-kit wichtig für die Hämatopoese zu sein. 1.6.2

Spät wirksame Zytokine: G-CSF, GM-CSF, EPO, TPO

Unter der Vielzahl der Zytokine mit kostimulierender Wirkung auf hämatopoetische Progenitorzellen sollen einige der am besten charakterisierten hervorgehoben werden ( Abb. 1.2): G-CSF. G-CSF (»granulocyte colony-stimulating factor«) för-

dert besonders die Differenzierung und Aktivierung der neutrophilen Granulopoese. Zusammen mit den genannten Zytokinen, insbesondere auch SCF wird auch die Proliferation von pluripotenten Stammzellen gesteigert. Nach Gabe von G-CSF steigt die Neutrophilenzahl bei verkürzter Reifungszeit im Knochenmark. G-CSF wird hauptsächlich zu Mobilisierung von peripheren Stammzellen für die Transplantation sowie zur Verkürzung der Granulozytopenie nach Chemotherapie eingesetzt. GM-CSF. GM-CSF (»granulocyte/monocyte colony-stimulat-

ing factor«) wird nach inflammatorischer Stimulation von Lymphozyten, Makrophagen, Fibroblasten und Endothelien produziert. Der GM-CSF-Rezeptor wird von den Progenitoren der Granulopoese exprimiert. GM-CSF hemmt die Apoptose reifer Granulozyten und verlängert dadurch ihre Überlebenszeit. Die Phagozytose wird gesteigert, Migration und Adhäsion werden jedoch eingeschränkt. In der klinischen Anwen-

13 1 · Physiologie der Hämatopoese

dung wird GM-CSF zum Wachstum von dendritischen Zellen und zur Behandlung des Transplantatversagens nach Stammzelltransplantation verwendet.

Umgekehrt konnte die hämatopoetische Relevanz dieser Gene durch Deletion in Knock-out-Mäusen gezeigt werden (Orkin 1995; Shivdasani u. Orkin 1996).

Erythropoetin (EPO). EPO wird von den interstitiellen Zellen der Niere auf hypoxämischen Reiz freigesetzt. Der EPO-Rezeptor befindet sich auf den erythropoetischen Progenitoren und wird auf den reiferen erythropoetischen Zellen nicht mehr exprimiert. Synergistisch mit SCF, IL-3 und GM-CSF fördert EPO die Erythropoese. Mutationen im EPO-Rezeptor können zu einer kongenitalen Erythrozytose führen. Klinische Anwendung findet die Substitution mit EPO insbesondere bei der Anämie der Niereninsuffizienz.

TAL-1. Der Transkriptionsfaktor TAL-1 (SCL) ist ein »Basic

Thrombopoetin (TPO). TPO ist dem EPO strukturverwandt und wird in vielen Organen (einschließlich Leber, Niere, Muskel und Knochenmark) produziert. Der Rezeptor MPL wird von Progenitorzellen, Megakaryozyten und Thrombozyten exprimiert. Der TPO-Spiegel wird über die gesamte Thrombozytenmasse reguliert und nicht über die Konzentration der Thrombozyten im peripheren Blut. TPO ist auch auf der Ebene der frühen Progenitor- und Stammzellen wirksam, wo es eine erhöhte Proliferation der thrombopoetischen Progenitoren bewirkt.

Rhombotin-2. Ein anderer Transkriptionsfaktor, der von akuten T-lymphoblastischen Leukämien bekannt ist, ist Rhombotin-2 (RBTN-2/LMO-2). Knock-out-Mäuse für dieses Gen haben denselben Phänotyp wie die TAL-1-negativen Mäuse (Sieff et al. 1998).

! Neben der Stimulation der Thrombopoese ist TPO für die langfristige Erhaltung der hämatopoetischen Stammzellen wichtig.

Dieses wird durch die kongenitale amegakaryozytäre Thrombozytopenie (CAMT) illustriert, die durch eine inaktivierende Mutation des TPO-Rezeptors (MPL) verursacht wird (Ballmaier et al. 2001; Strauss et al. 1996). Bei der CAMT können keine Megakaryozyten und Thrombozyten gebildet werden. Zusätzlich zur Thrombozytopenie entwickeln die Patienten eine zunehmende Knochenmarksinsuffizienz aller 3 Zellreihen. In der Klinik wurde TPO in Phase-III-Studien zur Verkürzung der Thrombozytopenie nach Chemotherapie eingesetzt, hat sich aber in dieser Anwendung nicht durchsetzen können. 1.7

Transkriptionsfaktoren in der Hämatopoese

Wie eine undifferenzierte hämatopoetische Stammzelle dazu angeregt wird, sich entweder selbst zu erneuern oder zu einer determinierten Stammzelle zu werden, die in eine der hämatopoetischen Linien ausdifferenziert, ist noch nicht gut verstanden. In der letzten Zeit wurden allerdings Transkriptionsfaktoren bekannt, die in diesem Prozess eine Rolle spielen müssen. ! Die meisten der für die Hämatopoese relevanten Faktoren und ihre Gene wurden im Rahmen der Erforschung von lymphoblastischen und myeloischen Leukämien entdeckt. Sie traten dabei als Genprodukte einer leukämietypischen Translokation auf (Orkin et al. 1999).

Die pathogenen Translokationen führten zu Änderungen des Proliferations- und Differenzierungsverhaltens der hämatopoetischen Zellen und damit zum leukämischen Phänotyp.

helix loop helix«(BHLH)-Transkriptionsfaktor, der in B-phänotypischen und T-Zell-Leukämien überexprimiert sein kann. Er wird normalerweise in hämatopoetischen Progenitorzellen und reifen Zellen der roten Reihe, Mastzellen, Megakaryozyten und Endothelzellen exprimiert. Deletion von TAL-1 in Knock-out-Mäusen führt durch eine fehlende Blutbildung und Abwesenheit von myeloischen Zellen zum Absterben der Feten bereits »in utero«.

GATA-2. Der Transkriptionsfaktor GATA-2 wird in Progenitorzellen hoch exprimiert. Die rekombinante Überexpression des Faktors in Progenitorzellen der Erythropoese führt zu vermehrter Proliferation und verminderter Differenzierung. Knock-out-Mäuse, die eine Deletion von GATA-2 tragen, haben bereits eine defekte primitive Hämatopoese im Dottersack, was zum Absterben der Embryonen am Tag 10 oder 11 p.c. führt.

! TAL-1, RBTN-2 und GATA-2 sind für die Anlage der Hämatopoese oder für die sehr frühe Hämatopoese essenziell. Deletion anderer Transkriptionsfaktoren wie MYB und RB sowie schwere Formen der W- und Steel-Mutationen führen zum Absterben der Embryonen zu einem späteren Zeitpunkt bzw. der Feten in der fetalen Leberphase der Blutbildung. AML-1. Das AML-1-Gen (RUNX-1) ist mit CBF-β (»core bind-

ing factor-β«) als Translokationspartner in 30% der AML im Kindesalter rearrangiert (Clark et al. 2003). Deletion des AML-1-Gens in Mäusen führt zu fetalem Tod zwischen Tag 12 und 13, da die definitive Hämatopoese nicht angelegt wird. AML-1 ist die α-Untereinheit des heterodimeren Transkriptionsfaktors CBF. Dieser Transkriptionsfaktor bindet an Erkennungssequenzen im Genpromotor von IL-3, GM-CSF und M-CSF-Rezeptor. Vererbte heterozygote somatische Mutationen im AML-1-Gen führen zu einer charakteristischen familiären Thrombozytenfunktionsstörung mit Prädisposition zu AML (FPD/AML) (Michaud et al. 2002; Walker et al. 2002). C/EBPα und PU.1. Die Transkriptionsfaktoren C/EBPα und PU.1 spielen eine wichtige Rolle in der Differenzierung der Granulopoese. Mäuse mit einer Deletion des C/EBPα-Gens zeigen eine Blockierung der frühen Granulozytendifferenzierung, wobei in Leber und Blut nur myeloische Blasten zu sehen sind. Die Monopoese ist nicht betroffen. C/EBPα reguliert die Expression einiger wichtiger Gene in der Granulozytendifferenzierung, darunter das des G-CSF-Rezeptors und einiger Granulaproteine, wie auch der Myeloperoxidase. Überexpression von C/EBPα in bipotenten Zelllinien induziert die granulozytäre und hemmt die monozytäre Ausreifung.

1

14

I

Pädiatrische Hämatologie: Grundlagen

⊡ Abb. 1.4. Mechanismus der Differenzierung der Hämatopoese. In diesem Modell (Zhang et al. 2002) führt die stochastische und/oder stromainduzierte Aktivierung von entweder PU.1 oder GATA-1 zur Hochregulierung des Rezeptors (Rez) von entweder GM-CSF oder EPO sowie zur Hochregulierung des jeweiligen Transkriptionsfaktors selbst. Nach Ligandenbindung führt dies zur Stabilisierung der Differenzierungsentscheidung in die myeloische oder erythroide Richtung. In vergleichbarer Weise wird durch C/EBPα und PU.1 sowie die Rezeptoren für G-CSF- und M-CSF die Differenzierungsentscheidung in die granulozytäre oder monozytäre Richtung gelenkt

PU.1 wird hauptsächlich in Monozyten-Makrophagen, B-Lymphozyten, erythroiden Zellen und Granulozyten exprimiert. PU.1-Knock-out-Mäuse sterben in utero; sie entwickeln keine Monozyten, Granulozyten, T- oder B-Lymphozyten. Zu den Zielgenen von PU.1 gehören die Rezeptorgene von M-CSF, GM-CSF und G-CSF (Zhang et al. 1997, 2002). Zhang et al. (1997) postulierten deshalb folgendes Modell für die Differenzierungsentscheidungen in der Hämatopoese (⊡ Abb. 1.4): In den CD34+-Stammzellen werden Transkriptionsfaktoren und spezifische Zytokinrezeptoren niedriggradig exprimiert. Durch im Detail noch unbekannte Einflüsse von Zytokinen oder Stromazellen oder durch stochastische Zufallsereignisse werden bestimmte Transkriptionsfaktoren, z. B. entweder GATA-1 oder PU.1 hochreguliert. Hochregulierung führt autoregulatorisch zur weiteren Erhöhung des jeweiligen Faktors (Chen et al. 1995) und zur Suppression des Faktors für die andere Differenzierungsrichtung. Gleichzeitig werden die Zytokinrezeptoren für die jeweilige Differenzierungsrichtung hochreguliert. Wenn also PU.1 steigt, wird GATA-1 herunterreguliert (Zhang et al. 1999). Damit wird die Differenzierungsrichtung Granulopoese eingeschlagen und die Richtung Erythropoese unterdrückt. Durch die Hochregulierung der granulozytären Zytokinrezeptoren (Smith et al. 1996) und deren Aktivierung wird die Proliferation und Differenzierung in die granulozytäre Richtung festlegt ( Abb. 1.2 und 1.3). In ähnlicher Weise könnte die Differenzierungsentscheidung der CFU-GM in die monozytäre oder granulozytäre Richtung fallen: C/EBPα reguliert den G-CSF-Rezeptor hoch und treibt die Differenzierung in Richtung Granulopoese, während PU.1 das gleiche für den M-CSF-Rezeptor tut und die Differenzierung in Richtung Monopoese treibt (Reddy et al. 2002).

Die komplexen Vorgänge bei der Differenzierung der Hämatopoese illustrieren deutlich, dass es hier auf mehreren Ebenen ein Risiko zu pathogenen Veränderungen gibt. Sowohl Insuffizienzsyndrome als auch proliferative

▼

Erkrankungen wie Leukämien können durch angeborene oder erworbene genetische Störungen der hämatopoetischen Zytokine, ihrer Rezeptoren oder Transkriptionsfaktoren entstehen. Die Möglichkeit, durch genaue Kenntnis der pathogenen genetischen Veränderungen gezielte Therapien zu entwickeln, wurde vor kurzem durch die Entwicklung von STI-571 für die Hemmung der BCR-ABL-Tyrosinkinase bei der Therapie der CML belegt (Druker 2002). Auch die Entwicklung von neuen Stammzelltherapien – nicht nur für hämatopoetische Erkrankungen – scheint im Lichte der neuen Ergebnisse über die Plastizität von adulten Stammzellen Erfolg zu versprechen.

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15 1 · Physiologie der Hämatopoese

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1

I

Morphologische hämatologische Diagnostik C. Niemeyer, C. Ortmann, I. Baumann

2.1 2.2

Einleitung – 16 Das Blutbild – 16

2.2.1 2.2.2 2.2.3

Blutentnahme – 16 Manuelle Zellzählung – 17 Hämoglobin, Hämatokrit und Erythrozytenindizes – 17 Automatisierte Zellzählung und -differenzierung – 19 »Red cell distribution width« und mittleres Plättchenvolumen – 20 Anfertigung von Blutausstrichen – 20 Färbung und Aufbewahrung von Blutund Knochenmarkausstrichen – 20 Mikroskopische Betrachtung eines Blutausstrichs – 22 Morphologische Veränderungen von Erythrozyten – 22 Retikulozyten – 23 Hämoglobin-F-Zellen im Kleihauer-Betke-Test – 23 Morphologische Veränderungen in Leukozyten – 24

2.2.4 2.2.5 2.2.6 2.2.7 2.2.8 2.2.9 2.2.10 2.2.11 2.2.12

2.3

Das Knochenmark

2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 2.3.5 2.3.6 2.3.7 2.3.8 2.3.9 2.3.10 2.3.11 2.3.12 2.3.13 2.3.14 2.3.15 2.3.16

Indikationen zur Knochenmarkuntersuchung – 25 Kontraindikationen und Komplikationen – 26 Wahl der Punktionsstelle – 27 Reihenfolge von Aspiration und Biopsie – 28 Vorbereitung einer Knochenmarkpunktion – 28 Analgosedierung und Narkose – 28 Durchführung von Aspiration und Biopsie – 28 Punctio sicca – 29 Aufarbeitung eines Knochenmarkaspirats – 29 Knochenmarkausstrich in der Übersicht – 31 Abschätzung des Zellgehaltes – 32 Zellzählung und -differenzierung – 32 Eisen und zytochemische Färbungen – 32 Zytomorphologie und Dysplasie – 32 Aufarbeitung einer Knochenmarkbiopsie – 34 Beurteilung einer Knochenmarkbiopsie – 34

2.4

Liquordiagnostik in der Hämatologie – 37

2.4.1 2.4.2 2.4.3 2.4.4 2.4.5

Gewinnung von Liquor – 37 Makroskopische Beurteilung – 37 Chemische Liquoruntersuchungen – 37 Direktpräparat – 37 Zytozentrifugation – 38

Literatur

– 25

– 39

 Das Mikroskop war das wichtigste Instrument des Hämatologen bis in die Mitte des letzten Jahrhunderts. In den 60er-Jahren wurden Methoden der Zytogenetik und der Zellkultivierung eingeführt, das Philadelphia-Chromosom beschrieben und die CML als Stammzellerkrankung erkannt. ▼

Die beiden folgenden Jahrzehnte waren neuen molekulargenetischen Methoden, den Blots und der PCR, gewidmet. Heute reden wir von Oligos und Chips, am Himmel ziehen Proteomics und Degradomics auf. Ist das Mikroskop ein Ladenhüter? Wer würde heute jungen Mitarbeitern empfehlen, sich schwerpunktmäßig mit der Morphologie von Blutund Knochenmarkzellen zu beschäftigen? Und doch ist die Morphologie das Herzstück der klinischen Hämatologie geblieben. Heute wie vor 50 Jahren will sie erarbeitet und ein Stück erobert werden.

2.1

Einleitung

Wie in anderen Fachdisziplinen, wird auch in der Hämatologie nach ausführlicher Anamnese und sorgfältig erhobenem Untersuchungsbefund eine Verdachtsdiagnose gestellt, die durch eine nachfolgende Labordiagnostik bestätigt oder widerlegt werden kann. Die Bestimmung des Blutbilds und die Beurteilung von Knochenmarkaspiratausstrich und Knochenmarkbiopsie sind dabei die wichtigsten spezifisch hämatologischen Methoden. Im deutschsprachigen Raum beinhaltet die Ausbildung von klinisch tätigen Hämatologen immer auch die Vermittlung von speziellen Kenntnissen in der Beurteilung von Blut- und Knochenmarkaspiratausstrichen. Die Beurteilung der Knochenmarkbiopsien ist dabei in der Regel den Pathologen vorbehalten. In diesem Kapitel sollen die wesentlichen hämatologischen Techniken zur morphologischen Diagnostik an Blut, Knochenmark und Liquor zusammengefasst werden. 2.2

Das Blutbild

Das »Blutbild« umfasst die Bestimmung von Hämoglobin, Hämatokrit, Zählung von Erythrozyten, Leukozyten und Thrombozyten, Differenzierung der kernhaltigen Zellen im gefärbten Blutausstrich oder deren durchflusszytometrische Messung und die Retikulozytenzählung. Als »kleines Blutbild« wird in der Regel die ausschließliche Bestimmung des Hämoglobingehalts und der Leukozyten- und Thrombozytenzahl bezeichnet. ! Das korrekt hergestellte und richtig beurteilte Blutbild ist die wichtigste Untersuchungsmethode des Hämatologen!

2.2.1

Blutentnahme

Als Untersuchungsmaterial für ein Blutbild wird meist Venen- oder Kapillarblut verwendet. Kapillarblut wird in der

17 2 · Morphologische hämatologische Diagnostik

Regel aus der Fingerbeere entnommen. Starkes Quetschen der Fingerbeere führt dabei zum Austritt von Gewebsflüssigkeit und somit zur Verdünnung der Blutprobe. Langes Stauen vor Entnahme einer venösen Blutprobe kann hingegen die Zellzahl erhöhen. Bei regelhafter Abnahmetechnik sind die Ergebnisse einer venösen und kapillären Blutentnahme vergleichbar. Die kapilläre Blutentnahme wird oft bei schlechten Venenverhältnissen eingesetzt, aber auch wenn ein abgestöpselter zentralvenöser Katheter für eine einzelne Blutbildkontrolle nicht befahren werden soll. Dabei ist allerdings besonders bei granulozytopenischen Patienten das trotz Hautdesinfektion bestehende Infektionsrisiko der kapillären Abnahmetechnik zu beachten. Zur Gerinnungshemmung der entnommenen Blutprobe dient in der Regel das calciumbindende Kaliumsalz der Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA), die als Trockensubstanz dem Blutentnahmeröhrchen beigefügt ist oder die Entnahmekapillaren beschichtet. Das kapillär entnommene Probenvolumen muss vor der automatisierten Messung meist manuell verdünnt werden. Wesentlicher als ein möglicher Unterschied des Messergebnisses zwischen kapillärer oder venöser Blutabnahme sind Unterschiede in der Versorgung der gewonnenen Blutprobe. Sowohl die Automatenmessung wie auch die Herstellung des Blutausstrichs sollten rasch nach Blutabnahme erfolgen, da sonst die Identifikation kernhaltiger Zellen erschwert und die Erythrozytenmorphologie verändert ist. Vor der Messung ist das Blut im Blutröhrchen gut zu durchmischen.

dem Fall zu vermeiden. Die Zellzahlzählung in einem Quadranten erfolgt mäanderförmig mit 100-facher Vergrößerung, d. h. dem 10er-Objektiv bei 10-facher Vergrößerung des Okulars. Um eine größere Tiefenschärfe zu erreichen, wird der Kondensor gesenkt oder die Kondensorblende teilweise verschlossen. Bei der Leukozytenzählung in der Zählkammer werden alle kernhaltigen Zellen, d. h. auch granulozytäre und erythrozytäre Vorläuferzellen mit bestimmt. Die Erythrozyten werden zuvor z. B. mit 3%-iger Essigsäure lysiert. Durch Zusatz einer Farbstofflösung (z. B. Türksche Lösung = Essigsäure mit Gentianaviolett) kann eine bessere Kontrastierung der Zellen in der Kammer erzielt werden. Zur Vorbereitung der Probe werden heute meist Präzisionspipetten und Plastikröhrchen, selten noch spezielle Mischpipetten verwand. Zur manuellen Bestimmung von Eosinophilen kann die FuchsRosenthal-Kammer, die eine größere Tiefe als die NeubauerKammer besitzt, eingesetzt werden. Bei der Kammerzählung der Thrombozyten werden aggregationsverhindernde Hämolyselösungen benutzt. Nach Füllung der Neubauer-Kammer müssen die Thrombozyten vor Zählung 10–20 min sedimentieren, damit sie in gleicher Ebene auf dem Grund der Zählkammer liegen. Ein Phasenkontrastmikroskop erleichtert die Abgrenzung der Thrombozyten von anderen Partikeln. Die manuelle Zählung der Erythrozyten spielt in der Praxis keine wesentliche Rolle, nicht zuletzt deshalb, weil sie für die Errechnung der Erythroytenindizes zu ungenau ist. 2.2.3

2.2.2

Manuelle Zellzählung

Die technisch einfachste Ausstattung zur Bestimmung des Blutbilds besteht aus einer Hämatokritzentrifuge, einem Photometer für die Bestimmung der Hämoglobinkonzentration, Zählkammern, Präzisionspipetten und Reagenzröhrchen für die Leukozyten- und Thrombozytenzählung, Färbeküvetten oder einer Färbebank und einem binokularem Mikroskop mit Kondensor. Die Zellzählung erfolgt in der Regel in einer Zählkammer. Die wesentlichen Voraussetzungen für eine exakte und reproduzierbare manuelle Bestimmung der Zellzahl sind eine genau abgemessene Probe und eine exakte Verdünnung. Die häufigste Fehlerquelle liegt in der Zählung einer zu kleinen Zellzahl mit anschließender Hochrechnung auf das Messergebnis der Probe. Unter der Bezeichnung Neubauer-Kammer werden mehrere mit unterschiedlichen Grenzlinien versehene Modelle verstanden (⊡ Abb. 2.1). Kammer und Deckglas sind Präzisionsinstrumente und müssen als solche behandelt werden. Die gleichmäßig flachen Deckgläser der Zählkammer dürfen keinesfalls durch andere, gewöhnliche Deckgläser ersetzt werden. Kammer und Deckglas sind vor der Messung von Fett, Eiweiß und Staub zu säubern. Die Deckgläser dürfen nur an den Rändern angefasst und müssen so auf die Kammer gedrückt werden, dass Newton-Ringe an den Kontaktstellen entstehen. Die Füllung der Kammer geschieht mittels einer Präzisionspipette, die seitlich an das Deckglas angesetzt wird und die Probe gleichmäßig in die Kammer fließen lässt. In dem Moment, in dem mit dem Auge erkennbar ist, dass die gesamte Zählkammer mit Flüssigkeit gefüllt ist, ist der Füllvorgang zu beenden. Ein Überlaufen der Kammer ist in je-

Hämoglobin, Hämatokrit und Erythrozytenindizes

Die Bestimmung der Konzentration des Hämoglobins erfolgt aus Vollblut nach Lyse der Erythrozyten durch Detergenzien. Durch eine Cyanidlösung werden Hämoglobin, Methämoglobin und Carboxyhämoglobin in Cyanomethämoglobin überführt, dessen Konzentration photometrisch gegen eine Standardlösung bestimmt wird. Konventionell wird die Hämoglobinkonzentration in g/dl oder g/l angegeben. Die Angabe in S-Einheiten in mmol/l hat sich international bisher nicht durchsetzen können, ist aber in den östlichen Bundesländern in Deutschland oft gebräuchlich (mmol/l × 1,611 = g/dl). Veränderungen der Hämoglobinkonzentration gehen mit denen des Hämatokrits weitgehend parallel. Der Hämatokrit gibt das prozentuelle Volumen der gepackten Erythrozyten am Gesamtblutvolumen an. In der Praxis kann der Hämatokrit einfach durch Zentrifugation einer mit Vollblut gefüllten heparinisierten Kapillare bestimmt werden. Die Länge der roten Erythrozytensäule wird am Übergang zur schmalen Schicht der Leukozyten und Thrombozyten (»buffy coat«) abgelesen und als prozentualer Anteil der Gesamtlänge der Blutsäule (Erythrozyten, »buffy coat«, Plasma) angegeben. Aus den Messungen für Erythrozytenzahl, Hämoglobinkonzentration und Hämatokrit beschrieb Wintrobe 1932 die 3 Erythrozytenindizes (⊡ Tabelle 2.1): ▬ mittleres korpuskuläres Volumen (MCV), ▬ mittleres korpuskuläres Hämoglobin (MCH) und ▬ mittlere korpuskuläre Hämoglobinkonzentration (MCHC). Unter diesen errechneten Parametern ist das MCV für die Differenzialdiagnose der Anämien in mikro-, normo- und

2

18

I

Pädiatrische Hämatologie: Grundlagen

⊡ Abb. 2.1A, B. Zählkammer nach Neubauer. A Aufsicht und Seitenansicht der Kammer mit Deckglas, B Detailansicht der Kammer. Die fett gezeichneten Linien entsprechen drei eng nebeneinander liegenden Linien. Dabei werden die außerhalb der mittleren der 3 Linien liegenden Zellen nicht mehr für den entsprechenden Quadranten gezählt

A

B

⊡ Tabelle 2.1. Erythrozytenindizes

Index

Einheit

Definition

MCH

pg

Hämoglobinkonzentration (g/dl) × 10/Erythrozytenzahl (106/µl)

MCHC

g/dl

Hämoglobinkonzentration (g/dl) × 100/Hämatokrit (%)

MCV

fl

Hämatokrit (%) × 10/Erythrozytenzahl (106/µl)

MCH mittleres korpuskuläres Hämoglobin, MCHC mittlere korpuskuläre Hämoglobinkonzentration, MCV mittleres korpuskuläres Volumen.

19 2 · Morphologische hämatologische Diagnostik

⊡ Abb. 2.2. Altersabhängigkeit der Hämoglobinkonzentration und des mittleren Volumens der Erythrozyten (MCV). Angegeben sind Mittelwerte nach Keleman et al. (1979)

makrozytäre Formen besonders hilfreich. Allerdings ist zu berücksichtigen, dass der Wert eine gemittelte Messgröße ist und die Beurteilung der Erythrozytenmorphologie im Blutausstrich nicht ersetzt. Wie auch die Hämoglobinkonzentration ist das MCV eine stark altersabhängige Messgröße (⊡ Abb. 2.2, ⊡ Tabelle 2.2 und Tabellen im Anhang). Das MCH, früher auch als Hb bezeichnet, spiegelt in der Regel das MCV wider, während das MCHC in engen Grenzen schwankt und bei Anwesenheit vieler Sphärozyten erniedrigt ist. 2.2.4

messen. Erste Versuche die Thrombozytenzahl in plättchenreichem Plasma oder nach Lyse zu bestimmen waren frustrierend, erst Verbesserungen der Impedanzmethode in den 70er-Jahren führten zu reproduzierbaren automatisierten Plättchenmessungen. Tipp für die Praxis Bei Aggregatbildung durch EDTA kann die Automatenzählung der Thrombozyten bei manchen Individuen fälschlicherweise zu niedrig ausfallen (»Pseudothrombozytopenie«). Hier hilft die optische Schätzung der Plättchenzahl auf dem Blutausstrich (Direktpräparat) bzw. die Zugabe anderer Antikoagulanzien (Zitrat, Heparin) zur Blutprobe.

Automatisierte Zellzählung und -differenzierung

1956 patentieren Walter und Joseph Coulter ein erstes Analysegerät von Blutkörperchen, das nach dem Impedanzprinzip arbeitet. In einem elektrischen Feld zwischen 2 Elektroden einer Messkapillare kommt es beim Durchtritt von Zellen zu einer Widerstandserhöhung. Während die Zahl der Pulse der Widerstandsänderung die Zellzahl anzeigt, verhält sich die Amplitude des Pulses proportional zum Zellvolumen. In den ersten semi-automatisierten Geräten erfolgte die Bestimmung der Leukozytenzahl ähnlich wie in der Kammer nach manueller oder separater Lyse der Erythrozyten. In den 1960er Jahre wurden dann die ersten Mehrkanalgeräte hergestellt, bei denen die Proben automatisch aliquotiert wurden, so dass die Impedanz der Erythrozyten und Leukozyten in getrennten Kanälen gemessen wurde. Die Geräte konnten jetzt auch die Hämoglobinkonzentration spektrophotometrisch nach der Cyanomethämoglobinmethode

In den 170er-Jahren wurden auch optische Methoden für die Zellzählung entwickelt. Eine Zelle wird von einem fokussierten (Laser-)Lichtstrahl getroffen, die durch die Zelloberfläche verursachte Lichtstreuung wird durch mehrere in unterschiedlichen Winkeln angebrachte Photoelektroden erfasst. Neben der Zellzahl und -größe kann auch die -granularität bestimmt werden. Die Mehrzahl der zurzeit auf dem Markt befindlichen Analysegeräte benutzen sowohl optische Methoden wie auch Impedanzmessungen. Ein Hersteller setzt auch eine immunologische Bestimmung der Thrombozyten mittels eines fluoreszenzmarkierten Antikörpers gegen CD61 ein. Seit den 90er-Jahren ist die automatische Zählung der Retikulozyten meist mit Hilfe fluoreszierender RNA-bindender Farbstoffe möglich. Bei allen Analysegeräten werden Hä-

⊡ Tabelle 2.2. Altersabhängige Normwerte der Erythropoese

Alter

Hb (g/dl)

MCV (fl)

Mittelwert

-2 SD

Mittelwert

-2 SD

Neugeborene

18,5

14,5

108

88

3–6 Monate

11,5

9,5

91

74

0,5–2 Jahre

12,0

10,5

78

70

2–6 Jahre

12,5

11,5

81

75

6–12 Jahre

13,5

11,5

86

77

Erwachsene Frauen

14,0

12,0

90

80

Erwachsene Männer

15,5

13,5

90

80

2

20

I

Pädiatrische Hämatologie: Grundlagen

matokrit, MCH und MCHC aus den gemessenen erythrozytären Parametern Erythrozytenzahl, Hämoglobin und MCV errechnet. Seit den 80er-Jahren gibt es Automaten, die nach Zellgröße eine Differenzierung der Leukozyten in 3 Gruppen vornehmen können: ▬ Lymphozyten/Basophile (35–90 fl), ▬ Monozyten/einige Eosinophile/einige stabkernige Neutrophile (90–160 fl), ▬ segment- und stabkernige Neutrophile und Eosinophile (>160 fl). Mit weiterer Technologie (z. T. inkl. Peroxidase-Färbung) können die meisten Automaten heute mindestens eine Differenzierung in 5 Untergruppen (Neutrophile, Eosinophile, Basophile, Lymphozyten und Monozyten) vornehmen. Da die derzeit zur Verfügung stehenden Automaten unreife granulozytäre Formen oder pathologische Zellen zwar in der Regel identifizieren, aber nicht klassifizieren können, muss im Bereich der pädiatrischen Hämatologie und Neonatologie oft ein gefärbter Blutausstrich mikroskopisch beurteilt werden. Es ist aber davon auszugehen, dass die nächste Generation der Automaten auch Blasten, myeloische Vorstufen und reaktive Lymphozyten differenzieren kann.

weniger Stunden großen Veränderungen unterliegen kann und dass die Kalibrierung des MPV zwischen den verschiedenen Gerätetypen und Herstellern nicht standardisiert ist. 2.2.6

Anfertigung von Blutausstrichen

Die mikroskopische Betrachtung von Blut- oder Knochenmarkaspiratausstrichen ist das wichtigste diagnostische Hilfsmittel des Hämatologen. Bei der Ausstrichtechnik wird ein Tropfen Blut oder Knochenmark so auf einen Objektträger getropft, dass er sich in der Mittellinie ca. 1 cm von einem Ende des Objektträgers befindet. Ein zweiter Objektträger (oder ein Deckglas) wird in einem Winkel von ca. 45° auf den Tropfen aufgesetzt, so dass sich Blut/Knochenmark an der Kontaktstelle beider Objektträger ausbreiten kann. Der Objektträger wird dann mit etwas Schwung gleichmäßig in Richtung des freien Endes des darunter liegenden Objektträgers bewegt und der Tropfen so unter andauerndem Kontakt zwischen beiden Objektträgern 3–4 cm lang ausgestrichen (⊡ Abb. 2.3). Am Ende des Ausstrichs, in der sog. Fahne, sind die Zellen einzeln gut beurteilbar (⊡ Abb. 2.4) Ungeübte tragen oft zuviel Material auf, so dass die Fahne »zu dick« für die Zellbeurteilung wird (⊡ Abb. 2.5). Tipp für die Praxis

2.2.5

»Red cell distribution width« und mittleres Plättchenvolumen

Die Analysegeräte haben heute eine ausreichende Präzision, um eine Größenverteilungskurve der Erythrozyten als Maß der Anisozytose zu erstellen. Mit dieser im Normalfall symmetrischen Glockenkurve (Gauß-Verteilung) kann sowohl das MCV der Erythrozyten wie auch die Verteilungsbreite (»red cell distribution width«, RDW) des Erythrozytenvolumens bestimmt und graphisch dargestellt werden. Eine linke »Schulter« der Verteilungskurve oder das Nicht-Erreichen der Grundlinie auf der linken Seite zeigt das Vorhandensein sehr kleiner Erythrozyten (z. B. Mikrosphärozyten oder Schistozyten) oder die Gegenwart von ungewöhnlich großen Thrombozyten an. Eine rechte »Schulter« findet sich bei Makrozyten oder Retikulozytose. Im Gegensatz zum Eisenmangel mit erhöhtem RDW zeigt die heterozygote β-Thalassämie meist ein normales RDW. Die Definition, d. h. die Berechnung des RDW ist bei den unterschiedlichen Herstellern der Analysegeräte geringgradig unterschiedlich. Ähnlich wie das MCV kann auch das mittlere Plättchenvolumen (MPV) bestimmt werden. Unter normalen Bedingungen liegt eine inverse Korrelation zwischen Thrombozytenzahl und -größe vor, da die Thrombozytenmasse, d. h. das Produkt zwischen Thrombozytenzahl und -größe (»Thrombozytokrit«), in engen Grenzen reguliert wird. Eine verringerte Plättchenzahl hat eine Stimulation der Megakaryozyten mit Abschnürung großer Thrombozyten zur Folge. Allerdings findet man bei Milzsequestrationen mit konsekutiv gesteigerter Thrombozytenproduktion ein niedriges MPV, da die Milz vornehmlich große Thrombozyten sequestriert. Das MPV kann insbesondere für die Differenzialdiagnose angeborener Thrombozytopenien hilfreich sein ( Kap. 28). Hierbei ist jedoch zu berücksichtigen, dass das MPV in EDTA-antikoagulierten Proben mit der Lagerung innerhalb

Bei polyzythämischen Patienten kann langsameres Ausstreichen mit stumpferem Winkel eine bessere Zellverteilung in der Fahne herbeiführen. Im Gegenzug kann der Ausstrich bei anämischen Patienten »zu dünn« werden; hier hilft ein schnelleres Ausstreichen mit spitzerem Winkel.

Für die hämatologische Diagnostik der Malaria werden neben den üblichen Ausstrichen einige Präparate aus »dicken Tropfen« hergestellt. Hierzu werden ein oder zwei Tropfen Blut oder Knochenmark in die Mitte eines Objektträgers getropft und mindestens 4 h, optimalerweise 1 Tag luftgetrocknet. Bei der anschließenden Färbung ohne Fixation (z. B. mit einer verdünnten Giemsa-Lösung) werden die Erythrozyten hämolysiert und anwesende Parasiten gefärbt. 2.2.7

Färbung und Aufbewahrung von Blutund Knochenmarkausstrichen

Frisch hergestellte Ausstrichpräparate werden zunächst luftgetrocknet. Sie müssen anschließend in Methanol fixiert werden. Letzteres geschieht entweder durch eine Einwirkung über 10–20 min von absolutem Methanol (und anschließende Färbung) oder durch Methanolzusatz in den kommerziell erhältlichen Färbelösungen. Da Methanoldämpfe toxisch sind, sollte die Fixierung bzw. die Färbung mit methanolhaltigen Färbelösungen unter einem Abzug geschehen. Verdünnung der Methanollösung mit wenigen Prozent Wasser, z. B. durch hohe Luftfeuchtigkeit oder Fixierung/Färbung ungenügend luftgetrockneter Präparate, ergibt charakteristische Artefakte mit hellen stark lichtbrechenden Kreisen. Die heute üblichen Färbungen gehen auf die im späten 19. Jahrhundert von dem russischen Protozoologen Roma-

21 2 · Morphologische hämatologische Diagnostik

A

C

B

⊡ Abb. 2.3A–C. Herstellung eines Blut- oder Knochenmarkaspiratausstrichs. Schematisch dargestellt ist das Auftropfen von Blut aus einer Kapillare auf den Objektträger (A), das Aufsetzen eines zweiten Objektträgers mit Verteilung des Bluts entlang der Kontaktstelle (B) und die Ausstreichbewegung mit zurückbleibenden Ausstrich und Fahne (C)

⊡ Abb. 2.4. Verschiedene Zonen eines Ausstrichpräparats

⊡ Abb. 2.5. Qualität von Blutausstrichen: A korrekt ausgestrichen; B zu dick und zu lang; C zu kurz; D verwackelt; E abgehackt

nowsky entwickelte Mischung von Methylenblau und Eosin zurück (Wittekind 1979). Giemsa modifizierte die Färbung in dem er Methylenazur, welches sich spontan in leicht alkalischer Methlylenblaulösung bildet, mit Eosin kombinierte. Bei der May-Grünwald-Färbung wird eosinsaures Methylenblau in Methylalkohol gelöst, während die Pappenheim-Färbung eine kombinierte May-Grünwald-Giemsa-Färbung ist, die in

Großbrittanien auch unter dem Namen »MGG«-Färbung bekannt ist. In dem in Nordamerika meist verwendeten »Wright‘s stain« wird eine erhitzte Form von Methylenblau mit Eosin verwendet. Bei all diesen verwendeten Mischungen sind die Farben in der Regel nicht rein, und auch zwischen den verschiedenen Chargen der einzelnen Farblösungen kann es deutliche Unterschiede geben. Da die wesentliche Komponente all dieser auf der Romanowsky-Färbung beruhenden Färbevarianten basische, d. h. kationische Farbstoffe wie Azurblau oder Methylenblau sind, werden Nukleinsäuren blau-violett oder blau angefärbt. Traditionsgemäß bezeichnet man Granula, die sich blau anfärben als basophil, während durch Eosin rot angefärbte Granula als eosinophil bezeichnet werden. Wesentlich für die Farbgebung ist der pH der Färbelösung. Bei zu niedrigem pH färben sich die basophilen Komponenten nicht gut an, die Leukozyten bleiben blass, die eosinophilen Granula imponieren hingegen stark rot. Demgegenüber findet sich bei zu alkalischem pH eine exzessive Aufnahme blauer Farbstoffe, die Granulozyten erscheinen toxisch granuliert, eosinophile Granula blau, und die Differenzierung in polychromatische und orthochromatische Normoblasten ist erschwert. Zur Aufbewahrung sollten die Ausstrichpräparate gegen Staub, Fett und Zerkratzen gedeckelt werden. Dabei wird ein Tropfen einer xylenhaltige Lösung auf den Objektträger getropft, ein ausreichend breites und langes Deckplättchen darauf gelegt, so dass sich die visköse Xylenlösung zwischen beiden Glasplättchen bis an deren Ränder ausbreiten kann. Da die Dämpfe der xylenhaltigen Lösungsmittel toxisch sind, sollte das Deckeln und die anschließend ausreichend lange Lufttrocknung unter einem Abzug geschehen. Eine gut sichtbare Beschriftung mit Namen und Datum am Rand des Objektträgers hilft der raschen Wiederfindung der abgelegten Präparate.

2

22

Pädiatrische Hämatologie: Grundlagen

I

⊡ Abb. 2.6. Blutausstrich eines Gesunden (Mikroskopie)

2.2.8

Mikroskopische Betrachtung eines Blutausstrichs

In der schrittweisen Beurteilung eines Blutausstrichs wird zunächst makroskopisch die Länge der Fahne und Anfärbung des Ausstrichpräparats beurteilt. Mit dem 10er-Objektiv (100-fache Vergrößerung bei 10er-Okular) kann die Zahl und Differenzierung der Leukozyten abgeschätzt und die Erythrozytenmorphologie beurteilt werden; auch Thrombozyten können identifiziert werden. Es schult das Auge, sich möglichst lange und sorgfältig einen Überblick über das Präparat in dieser Vergrößerung zu erarbeiten. Die anschließende Betrachtung der Zellen mit einem 40er- oder 60er-Objektiv (meist mit Öl) erlaubt die endgültige Beurteilung der Zellformen und ihre Differenzierung (⊡ Abb. 2.6). Eine Mikroskopie mit dem 100er-Objektiv ist nur bei speziellen Fragestellungen (z. B. Einschlusskörperchen) sinnvoll. 2.2.9

Morphologische Veränderungen von Erythrozyten

Die morphologische Beurteilung der Erythrozyten im Blutausstrich beinhaltet die Beurteilung ihrer Größe, Form und ⊡ Abb. 2.7. Formveränderungen von Erythrozyten

Farbe sowie die Anwesenheit von Einschlusskörperchen. Liegt eine Makro- oder Mikrozytose vor, sind die Erythrozyten oft auch ungleich groß (Anisozytose). Sie zeigen in der Regel ein gewisses Maß an Formveränderungen (Poikilozytose), so sind Makrozyten oft oval (Makroovalozyten). Mehr als die Größe imponiert dem Auge jedoch die Anfärbbarkeit der Erythrozyten (Chromie). Beim Eisenmangel mit deutlich erniedrigtem MCV zeigen sich viele Zellen mit verstärkter zentraler Aufhellung (Hypochromie). Hypochrome Erythrozyten mit Schießscheibenzellen (»Targetzellen«) sind das morphologische Charakteristikum von Thalassämiesyndromen (⊡ Abb. 2.7), während halbmondförmige Sichelzellen eine homozygote Sichelzellanämie nahe legen. Auch die hereditäre Sphärozytose und Elliptozytose gehen mit der jeweils namengebenden Formveränderung der Erythrozyten einher. Pathognomonisch sind die Mikrosphärozyten. Mechanische Schädigungen der Erythrozytenmembran an Gefäßwänden (z. B. beim hämolytisch-urämischen Syndrom) führen zu Keratozyten oder eierschalenähnlichen Schistozyten, auch Fragmentozyten genannt. Echinozyten mit regelmäßig angeordneten Projektionen der Membran finden sich häufig bei Urämie, während die unregelmäßig angeordneten Ausstülpungen der Akanthozyten bei Lebererkrankungen beobachtet werden. Allerdings entstehen Akanthozyten und Echinozyten häufig auch als Artefakte z. B. beim Ausstreichen alter EDTA-Blutproben. Eine Adhäsion der Erythrozyten untereinander in Form eines sog. GeldrollenPhänomens (Rouleaux-Phänomens) kann bei autoimmunhämolytischen Anämien z. B. bei Mykoplasmen-Pneumonie oder EBV-Infektion beobachtet werden. ! Tränenformen sind das »Hab‘-Acht«-Zeichen des Hämatologen.

Tränenformen weisen meist auf eine intrinsische Knochenmarkstörung hin und finden sich besonders häufig bei myelofibrotischen Markveränderungen und extramedullärer Hämatopoese. Hierbei werden oft auch kernhaltige rote Vorstufen in das periphere Blut ausgeschwemmt. Normoblasten können bei normaler Markstruktur nur in kleinen Mengen in die Marksinus und damit in das periphere Blut gelangen. Sie werden üblicherweise sofort vom retikuloendothelialen System der Milz aus der Zirkulation entfernt.

23 2 · Morphologische hämatologische Diagnostik

⊡ Tabelle 2.3. Einschlusskörperchen in Erythrozyten

Name

Art des Materials

Färbung

Beschreibung

Vorkommen

Howell-JollyKörperchen

Chromatinreste

Romanowski

Eine einzelne runde, tiefviolette Struktur am Zytoplasmarand, <1 µl

Bei (funktioneller) Asplenie, werden üblicherweise in der Milz entfernt

Basophile Tüpfelung

Ribosomale Präzipitate (RNA)

Romanowski

Kleine, blaue Granula in unterschiedlicher Größe zerstreut im Zytoplasma

Thalassämien, Blei- und andere Schwermetallvergiftung, Alkoholismus

Cabot-Ringe

Nicht eindeutig zugeordnet, nicht Chromatinreste

Romanowski

Runde oder als 8 übereinander geschlungene Ringe, meist gleichzeitig basophile Tüpfelung

Überstürzte Blutbildung, z. B. bei schwerer hämolytischer Anämie

Retikulum

Endoplasmatisches Retikulum

Methylenblau, Brilliantkresylblau (supravital)

Netz dunkelblauer klumpigfädiger Filamente (Substantia reticulo-granulo-filamentosa)

Retikulozyten

Heinz-Innenkörperchen

Aggregate von oxidiertem und dadurch denaturiertem Hämoglobin

Brilliantkresylblau (supravital)

Dunkle globuläre Aggregate

Glukose-6-PhospatdehyrogenaseMangel, Thalassämien, nach oxidativem Stress, instabiles Hämoglobin

PappenheimKörperchen

Eisengranula

Romanowski (in der Eisenfärbung: Siderosomen in Siderozyten)

Größere Granula in hypochromen Erythrozyten mit basophiler Tüpfelung

Sideroblastäre Anämien (Eisengranula in Erythrozyt → Siderozyt, in Normoblast → Sideroblast)

Zu den Einschlusskörperchen der Erythrozyten gehören auch die Howell-Jolly-Körperchen, die nach Splenektomie regelmäßig beobachtet werden können, sowie die basophile Tüpfelung, die bei einer ganzen Reihe von erythropoetischen Störungen beobachtet werden kann (⊡ Tabelle 2.3). 2.2.10 Retikulozyten Eine Retikulozytose macht sich in den üblichen RomanowskiFärbungen durch eine bläuliche Zytoplasmafarbe (Polychromasie) der noch großen jungen Erythrozyten bemerkbar. In der Retikulozytenfärbung wird das die Polychromasie verursachende endoplasmatische Retikulum in einer Supravitalfärbung mit Methylenblau oder Brilliantkresylblau dargestellt (⊡ Abb. 2.8). Nach ca. 40 h hat der Retikulozyt sich seines

⊡ Abb. 2.8. Retikulozytenfärbung mit Brilliantkresylblau

endoplasmatischen Retikulums entledigt und verliert als reiferer Erythrozyt seine Polychromasie. Die Retikulozytenzahl wird traditionell auf die Zahl der Erythrozyten bezogen und mit ‰ oder % angegeben. Die absolute Retikulozytenzahl ist jedoch für die Produktionsleistung des Knochenmarks aussagekräftiger; sie wird wie folgt errechnet: Retikulozyten/µl = (Erythrozyten/µl × Retikulozyten in ‰):1000. 2.2.11 Hämoglobin-F-Zellen

im Kleihauer-Betke-Test Fetales Hämoglobin (HbF) weist in vitro im Vergleich zu Hämoglobin A2 eine höhere Stabilität gegenüber sauren oder alkalischen Lösungen auf. Bei dem 1957 von Kleihauer und Betke (Kleihauer et al. 1957) entwickelten Nachweis von fetalen Erythrozyten (>90% HbF) wird ein fixierter Blutausstrich für einige Sekunden mit einer sauren Pufferlösung überschichtet, gewaschen und mit einer Romanowski-Lösung gegengefärbt. Während Hämoglobin A2-haltige Erythrozyten nur schattenhaft erkennbar sind, färben sich die HbF-Zellen rot an (⊡ Abb. 2.9). Mit dem Test können kindliche Erythrozyten in der mütterlichen Zirkulation wie auch autologe Zellen mit hohem HbF bei hereditärer Persistenz von HbF (HPFH), δγ-Thalassämien und anderen dyserythropoetischen Erkrankungen nachgewiesen werden. Da der Kleihauer-Betke-Test schwer standardisierbar ist, werden zum Nachweis fetaler bzw. Rh-D+-Zellen im mütterlichen Blut heute auch durchflusszytometrische Methoden eingesetzt.

2

24

Pädiatrische Hämatologie: Grundlagen

I

⊡ Abb. 2.9. Nachweis von fetalem Hämoglobin F in der KleihauerBetke-Färbung

2.2.12 Morphologische Veränderungen

in Leukozyten Die Verteilung von Leukozyten im Blutausstrich ist nicht homogen, größere Zellen (Monozyten, Granulozyten) und kaputte Zellformen (Gumprecht-Kernschatten, »smear cells«) finden sich vermehrt am Rand und am Ausstrichende. Eine Linksverschiebung der Neutrophilen mit Vermehrung von stabkernigen neutrophilen Granulozyten und Anwesenheit von Metamyelozyten oder noch unreiferen Formen findet sich bei Infektionen, diabetischer Ketoazidose oder leukämoiden Reaktionen anderer Ursache. Bei megaloblastären Anämien kann es auch zu einer Rechtsverschiebung mit hypersegmentierten (>5 Segmente) Formen kommen. Bei Gesunden liegt die mittlere Segmentzahl neutro-

philer Granulozyten bei 3, mehr als 5 Segmente werden selten beobachtet. Bei Personen mit der Pelger-Huët-Anomalie (⊡ Tabelle 2.4) werden selten mehr als 2 Segmente beobachtet, homozygote Genträger zeigen oft runde Kerne. Kleine Kernprojektionen sind bei Neutrophilen im Allgemeinen unspezifisch. Eine größere Zahl von Kernprojektionen findet sich bei einigen Neoplasien, Trisomie 13–15 und kann hereditär auftreten. Solche Kernprojektionen müssen von Barr-Körperchen (»drumsticks«) unterschieden werden. Die 1,5 µm im Durchmesser betragenden Barr-Körperchen entsprechen dem inaktivierten kondensierten X-Chromosom der Frau, das an der Innenseite der Kernmembran lokalisiert ist. Bei gesunden Frauen finden sich Barr-Körperchen bei 2–10% der reifen Neutrophilen, bei Männern bei weniger als 1%. Erkrankungen, die zu einer Hypersegmentierung führen oder multiple X-Chromosomen aufweisen, zeigen auch eine erhöhte Zahl von Barr-Körperchen. Eine vermehrte spezifische Granulierung (»toxische Granula«) von neutrophilen Granulozyten kann bei Infektionen, Inflammationen und in der Schwangerschaft beobachtet werden. Häufig finden sich dabei auch Döhle-Körperchen (⊡ Tabelle 2.4). Letztere Veränderungen lassen sich morphologisch häufig nicht von der May-Hegglin-Anomalie (⊡ Tabelle 2.4) abgrenzen. Die Granula bei der ChédiakHigashi oder Alder-Reilly-Anomalie sind hingegen so einprägsam (⊡ Tabelle 2.4), dass nach mikroskopischer Betrachtung des Blutausstrichs die Verdachtsdiagnose leicht zu stellen ist. Kleine Vakuolen finden sich nicht selten im Zytoplasma von normalen Lymphozyten. Mehrere oder besonders große Vakuolen in Lymphozyten können ein Hinweis auf das Vorliegen einer Speicherkrankheit sein ( Kap. 31). In Monozyten und Granulozyten wird eine Vakuolisierung von Kern und Zytoplasma häufig im Rahmen von bakteriellen Infektionen, besonders bei Neonaten, beobachtet, sie tritt aber auch bei

⊡ Tabelle 2.4. Morphologische Veränderungen in reifen Leukozyten

Auffälligkeit

Art des Materials

Beschreibung

Betroffene Zellen

Vorkommen

Alder-ReillyAnomalie

Partiell abgebaute Mukopolysaccharide in Lysosomen

Sehr viele, sehr dunkle azurophile Granula

Granulozyten, Monozyten, Lymphozyten

Mukopolysaccharidosen, insbesondere Typ 1 (Pfaundler-Hurler)

ChédiakHigashiAnomalie

Lysosomen

Multiple, große, stark azurophile Granula, die fusionierten Primärgranula entsprechen

Granulozyten, Monozyten, Lymphozyten

Chédiak-Higashi-Syndrom: autosomal-rezessive Erkrankung mit Albinismus und vermehrten bakteriellen Infektionen ( Kap. 24)

DöhleKörperchen

Endoplasmatisches Retikulum, Glykogen

Himmelblaue Einschlusskörperchen, einzeln oder mehrere, rundlich oder fadenförmig, meist am Zytoplasmarand

Neutrophile

Infektion, Inflammation, Verbrennung, Schwangerschaft, myeloproliferative Erkrankungen

May-HegglinAnomalie

Schweren Ketten des nicht-muskulären Myosin IIA

Ähnlich wie Döhle-Körperchen, oft aber größer, nicht nur am Zytoplasmarand

Granulozyten, Monozyten

MYH9-abhängige Erkrankungen (May-Hegglin-Anomalie, Fechtner-Syndrom, Sebastian-Syndrom ( Kap. 17)

Pelger-HuëtAnomalie

Nukleus

Neutrophile mit nicht-segmentiertem, brillen-, glocken- oder stabförmigen, gelegentlich auch runden Kern, grobe Chromatinstruktur

Segmentkernige Granulozyten, Eosinophile, Basophile

Autosomal-dominant, kein Krankheitswert; erworbene Formen bei Infektionen, MDS etc. werden auch als »Pseudo-Pelger-Anomalie« bezeichnet ( s. Kap. 62, Abb. 62.1)

25 2 · Morphologische hämatologische Diagnostik

vielen anderen kritisch kranken Patienten auf. Eine ausgeprägte Vakuolisierung kann allerdings auch das Zeichen der Zelldegradation sein und ist immer dann zu finden, wenn ein Blutausstrich besonders bei hoher Umgebungstemperatur verzögert aus einer EDTA-Probe angefertigt wurde. 2.3

Das Knochenmark

2.3.1

Indikationen zur Knochenmarkuntersuchung

Die Untersuchung des Knochenmarks ist indiziert, wenn Klinik und Differenzialblutbild für die sichere Diagnosestellung nicht ausreichend sind (⊡ Tabelle 2.5). Für viele Erkrankungen, v. a. die Leukämien, ist die Untersuchung des Knochenmarks essenziell für die Diagnosestellung. Bei Tumoren und Lymphomen dient sie im Rahmen des Staging der Ausbreitungsdiagnostik. Auch bei der Diagnose von Speicherkrankheiten, wie der Amyloidose oder dem Morbus Gaucher, sowie der Untersuchung des Eisenmetabolismus kommt die Untersuchung des Knochenmarks zum Einsatz. In immunphänotypischen, zytogenetischen und molekularbiologischen Analysen wird nicht nur peripheres Blut, sondern auch Knochenmark eingesetzt. Die Gewinnung von Knochenmark ermöglicht daneben den Zugang zu sich teilenden Zellen, die in der zytogenetischen Diagnostik eingesetzt werden können.

Mögliche Untersuchungen an einem Knochenmarkaspirat  Morphologie  Zytochemische Untersuchungen (Nachweis von Enzymen, Eisen)  Immunzytochemie  Immunfluoreszenz und Durchflusszytometrie  Zytogenetische Untersuchungen  Molekulargenetische Untersuchungen  Mikrobiologische Kulturen (Mykobakterien, Leishmanien, Histoplasmen etc.)  Nachweis von Erregern mittels PCR (Parvovirus B19)  Deoxyuridin-Suppressionstest zur Untersuchung des Vitamin B12 und Folsäurestoffwechsels  Generierung von Progenitorkulturen  Elektronenmikroskopische Untersuchungen

Die Mikroskopie eines Knochenmarkausstrichs gibt wichtige Informationen über den Zellgehalt des Marks sowie die Zusammensetzung und Ausreifung hämatopoetischer Zellen. Die Betrachtung der Zusammensetzung und Ausreifung der einzelnen hämatopoetischen Linien ermöglicht zudem eine Art Lokalisationsdiagnostik hämatologischer Veränderungen. Das heißt, sie kann Aufschluss geben, an welcher Stelle innerhalb der Differenzierung eine pathologische Blutbildveränderung entstanden ist, oder ob die Ursache der Störung

⊡ Tabelle 2.5. Indikationen für eine Knochenmarkaspiration

Indikation

Bemerkung

Anämie




Wenn durch Klinik, Differenzialblutbild und Erythrozytenindizes die Anämie nicht hinreichend eingeordnet werden kann.

Leukozytopenie

(
)

Bei Kindern sind transiente isolierte Neutropenien häufig Folge viraler Infektionen; hier kann ein abwartendes Verhalten erwogen werden.

Thrombozytopenie

(
)

Bei Kindern kann bei Verdacht auf Autoimmunthrombozytopenie zunächst ein abwartendes Verhalten oder ein probatorischer Behandlungsversuch mit Immunglobulinen gerechtfertigt sein.

Leukozytose

(
)

Bei bekannter Ätiologie oder bei Vorliegen reaktiver Veränderungen im peripheren Blut, die auf eine Infektion hinweisen.

Panzytopenie

(
)

Wenn eine Myelosuppression durch iatrogene Maßnahmen erklärt werden kann.

Vorhandensein von Blasten im peripheren Blutbild




Ausschluss Leukämie

Splenomegalie, Lymphknotenvergrößerungen, lymphozytäre Organinfiltrationen

(
)

Wenn die lokale Diagnostik eine Diagnose erlaubt.

Staging von hämatologischen und soliden Neoplasien




Punktion in verschiedenen Lokalisationen bei Morbus Hodgkin, Non-Hodgkin-Lymphomen, Neuroblastom, Ewing-Sarkom etc.

Fieber unklarer Genese




Verdacht auf anders nicht nachweisbare Infektion mit Mykobakterien, Pilzen, Parasiten

Verdacht auf Speicherkrankheiten




Zum Beispiel Morbus Gaucher, Morbus Niemann-Pick

Monitoring von Patienten mit verschiedenen hämatologischen und lymphoretikulären Erkrankungen




Zum Beispiel Morbus Kostmann, zum Ausschluss einer malignen Transformation etc.

Evaluation von Patienten, die einen von der Arbeitsdiagnose abweichenden Verlauf aufweisen




Zum Beispiel Persistenz einer Anämie nach therapeutischer Intervention


Punktion erforderlich; (
) Punktion nicht obligat.

2

26

I

Pädiatrische Hämatologie: Grundlagen

⊡ Tabelle 2.6. Indikationen für eine Knochenmarkbiopsie

Indikation

Bemerkung

Punctio sicca

Erforderlich, wenn eine falsche Punktionstechnik ausgeschlossen werden kann

Panzytopenie und alle hypoplastischen Knochenmarkveränderungen

Die Bestimmung der Zellularität des Knochenmarks ist nur anhand der Biopsie sicher möglich.

Staging von hämatologischen und vielen soliden Neoplasien

Punktion in verschiedenen Lokalisationen bei Morbus Hodgkin, Non-Hodgkin-Lymphomen, Neuroblastom, Ewing-Sarkom etc.

Unklare Störungen des Knochenstoffwechsels

Unklare Hyperkalzämie, unklare Erhöhung der alkalischen Phosphatase, unklare Knochenveränderung in der Bildgebung, Morbus Paget

Verdacht auf myeloproliferatives Syndrom (chronische myeloische Leukämie, Polyzythaemia vera, essenzielle Thrombozythämie, Osteomyelosklerose)

Die Stromakomponente dieser Erkrankungen kann nur in der Biopsie nachgewiesen werden.

gar nicht im Knochenmark, sondern in der Peripherie zu suchen ist. Damit kann die Knochenmarkuntersuchung wertvolle Informationen für die Abklärung quantitativer und qualitativer Veränderungen einer oder aller Zellreihen liefern. Die Knochenmarkbiopsie ist v. a. bei Erkrankungen mit fokalem Knochenmarkbefall und Umbauprozessen des umgebenden Stromas und Knochens indiziert (⊡ Tabelle 2.6). Tumorzellen, die bei Aspiration u. U. nicht detektiert werden, können in der Biopsie durch systematische Aufarbeitung der Stanze mit größerer Sicherheit aufgefunden werden. In der Biopsie können im Gegensatz zur Aspiration Aussagen zur Architektur eines Tumors oder eines Lymphoms getroffen werden. Die Knochenmarkbiopsie ist daher Bestandteil des Staging zahlreicher pädiatrischer Neoplasien, wie dem Neuroblastom, Ewing Sarkom oder Rhabdomyosarkom. Bei hämatologischen Krankheitsbildern ist eine Knochenmarkbiopsie immer dann indiziert, wenn die Zellularität beurteilt werden muss (alle hypoplastischen Knochenmarkerkrankungen), wenn Knochenmarkaspiration und Differenzialblutbild diskrepante Befunde ergeben oder wenn durch eine Aspiration nicht ausreichend Material gewonnen werden kann (Punctio sicca). Bei myeloproliferativen Erkrankungen gestattet nur die Entnahme der Stanze die Beurteilung der fibrotischen Komponente. Hinsichtlich der Beurteilung zellulärer Details und dysplastischer Veränderungen hämatopoetischer Zellen bleibt jedoch ein Knochenmarkaspiratausstrich der Biopsie überlegen. 2.3.2

Kontraindikationen und Komplikationen

Kontraindikationen. Schwere Gerinnungsstörungen, wie sie

bei Hämophilie oder disseminierter intravasaler Gerinnung (DIC) auftreten, stellen ohne therapeutische Korrektur der Gerinnung eine relative Kontraindikation zur Knochenmarkpunktion dar. Bei Patienten die mit Antikoagulanzien behandelt werden, sollten Thromboplastinzeit (Quick, INR) bzw. partielle Thromboplastinzeit (PTT) im therapeutischen Fenster der Cumarin- bzw. Heparintherapie liegen. Eine Thrombozytopenie hingegen steht der Punktion nicht entgegen; bei schwerer Thrombozytopenie kann jedoch eine Plättchensubstitution vor der Punktion erwogen werden.

Die Punktion im Bereich infizierter Haut oder im Bereich einer Osteomyelitis sollte vermieden werden. Die einzige absolute Kontraindikation einer Knochenmarkpunktion ist die falsche oder fehlende Indikation. Komplikationen. Nach einer Knochenmarkpunktion, insbesondere im Beckenkammbereich, sind Komplikationen selten (<0,1–0,5%) und in der Regel milde. Am häufigsten kommt es zu verstärkter Nachblutung, dabei können selten auch retroperitoneale Blutungen auftreten. Eine britische Untersuchung zählte bei 54.890 Knochenmarkbiopsien 26 Fälle mit Komplikationen (Bain 2003). Davon stellten 14 Fälle verstärkte Blutungen dar, die in 6 Fällen einer Transfusion bedurften und bei einem Patienten zu dem einzigen beobachteten Todesfall führten. Die wichtigsten Risikofaktoren für Nachblutungen stellten dabei myeloproliferative Erkrankung,Aspirin, Cumarine,Adipositas und disseminierte intravasale Gerinnung (DIC) dar. Bei Knochenmarkpunktionen können selten Infektionen entstehen, die jedoch meist geringfügig sind und nur topischer Behandlung bedürfen. Wenn es zum Abbrechen der Punktionsnadel kommen sollte, muss diese von einem hinzugezogenen Chirurgen entfernt werden. Eine Tumorzellaussaat entlang des Stichkanals bei Patienten mit Lymphom, kleinzelligem Bronchialkarzinom oder multiplem Myelom wurde in wenigen Einzelfallberichten publiziert.Als sehr seltene Komplikationen können Osteomyelitiden sowie transiente Neuropathien im Rahmen eines glutealen Kompartmentsyndroms auftreten. Die Indikation zur Sternalpunktion ist, insbesondere bei Kindern und Patienten mit verminderter Knochendichte oder multiplem Myelom, nur in Ausnahmefällen gegeben ( unten). Zwar kommt es bei der Sternalpunktion auch nur selten, aber dann potenziell zu fatalen Komplikationen: Die versehentliche Penetration des im Erwachsenenalter ca. 1 cm dicken Sternums kann zu gefährlichen kardiovaskulären Komplikationen, wie Perikardtamponade, Pneumothorax, Blutungen etc., führen. Vor Beginn jedes Eingriffes sollte sichergestellt werden, dass der Patient keine bekannten Allergien gegen Latex (Handschuhe) und insbesondere Lokalanästhetika besitzt. Auch ohne entsprechende Vorgeschichte können allergische, aber auch kardiovaskuläre und neurologische Nebenwirkun-

27 2 · Morphologische hämatologische Diagnostik

⊡ Abb. 2.10. Mögliche Lokalisationen für Knochenmarkpunktionen am Modell: A hinterer Beckenkamm (Spina ilica posterior superior);

B vorderer Beckenkamm (Spina iliaca anterior superior); C Sternum im 2. bis 3. Interkostalraum; D Tibia beim Neugeborenen

gen von Lokalanästhetika auftreten, so dass eine entsprechende Notfallausrüstung bereit liegen muss. Wie bei jedem Eingriff, der in Sedierung oder Narkose durchgeführt wird, muss über das Risiko dieser Maßnahme aufgeklärt werden. Das größte Risiko der Knochenmarkpunktion liegt in der sie begleitenden Sedierung oder Narkose.

gen werden. Unter physiologischen Umständen sind Zellularität und Verteilung der hämatologischen Zelllinien an unterschiedlichen Lokalisationen vergleichbar. Auch hämatologische Neoplasien, insbesondere Leukämien, verteilen sich meist gleichmäßig auf das gesamte Knochenmark und sind daher über eine einzige Punktion mit hoher Zuverlässigkeit zu erfassen. Bei Lymphomen und anderen fokalen Knochenmarkerkrankungen, wie Verdacht auf Metastasen oder granulomatöse Entzündung, erhöht jedoch die bilaterale Punktion die Sensitivität der Untersuchung. Einige Studienprotokolle beinhalten zudem die bilaterale oder sogar multiple Biopsie. Die Sensitivität der unilateralen Biopsie lag in einer frühen Studie bei 22% für NHL, 43% für Morbus Hodgkin und 36% bei anderen Neoplasien (Brunning et al. 1975). Mehrere Studien haben gezeigt, dass insbesondere beim NHL aber auch anderen Neoplasien die bilaterale Punktion die Anzahl positiver Biopsien um 10–30% erhöht. Auch die Länge der gewonnenen Stanze korreliert positiv mit der Sensitivität der Untersuchung und sollte beispielsweise bei Erwachsenen mit Verdacht auf fokalen Befall des Knochenmarks mindestens 20 mm betragen (Natkunam et al. 2004). Bevorzugte Lokalisation (⊡ Abb. 2.10) für die Knochenmarkpunktion bei Kindern und Erwachsenen ist die Spina iliaca posterior superior. Bei extremer Adipositas, lokaler Läsion oder Vorbestrahlung im Punktionsbereich sowie bei

2.3.3

Wahl der Punktionsstelle

Während beim Neugeborenen alle Knochen mit hämatopoetischem Gewebe gefüllt sind, wird dieses mit zunehmendem Alter durch Fettgewebe ersetzt. In der Adoleszenz findet sich blutbildendes Knochenmark normalerweise nur noch in den Knochen des Axialskeletts, wie Sternum, Rippen, Wirbelkörper, Klavikel, Skapula, Schädel, Becken und proximale Enden der langen Röhrenknochen (Foucar 2001). Mit Hilfe einer Szintigraphie mit radioaktivem, Transferrin-gekoppeltem Eisen kann man zeigen, dass sich der größte Anteil des aktiven Knochenmarks (Nachweis der Erythropoese) auf Wirbelsäule und Becken projiziert. Obwohl mit der Entnahme von Knochenmark nur ein kleiner Teil eines Organs von immerhin etwa Lebergröße erfasst wird, kann das Untersuchungsergebnis bei den meisten Patienten auf das gesamte hämatopoetische System übertra-

2

28

I

Pädiatrische Hämatologie: Grundlagen

Lagerungsproblemen (beispielsweise im Rahmen einer Operation) kommen andere Zugangswege in Frage. Insbesondere die Spina iliaca anterior superior bzw. der vordere Beckenkamm sollten hier zur Punktion gewählt werden. Bei Patienten unter 3–6 Monaten (maximal bis 18 Monate) entnimmt man Knochenmark bevorzugt aus der proximalen Tibia, die in diesem Lebensalter einen relativ großen Markraum aufweist und gut zugänglich ist (Knowles et al. 1980; Hyun et al. 1988). Bei Patienten, denen für eine autologe Knochenmarktransplantation eigenes Knochenmark aus den vorderen und hinteren Beckenkämmen entnommen wurde, kann das Sternum für sich anschließende Kontrollpunktionen gewählt werden. Im Rahmen einer Sternalpunktion ist die Entnahme einer Stanze aufgrund der geringen Dicke nicht möglich. In speziellen Fällen kann es sich anbieten, Knochenmark aus Rippen, Trochanter major des Femur oder Wirbelkörperfortsätzen zu entnehmen. Eine CT-gesteuerte oder offene Biopsie wird bei lokalisierten pathologischen Prozessen durchgeführt. 2.3.4

Reihenfolge von Aspiration und Biopsie

Über die Reihenfolge von Knochenmarkaspiration und Biopsie gibt es unterschiedliche Ansichten. Führt man zuerst die Aspiration und dann die Biopsie durch, kann es durch Einblutung zu einer Abnahme der Zellularität der Stanze kommen. Solche Artefakte lassen sich durch die primäre Biopsie vermeiden, dabei ist jedoch die Gefahr einer vorzeitigen Koagulation des Knochenmarks erhöht. Da die meisten Patienten die Biopsie als unangenehmer empfinden, empfiehlt es sich bei nicht sedierten Patienten, mit der Aspiration zu beginnen. Wichtiger als die Reihenfolge sind die Verwendung von 2 unterschiedlichen Nadeln für Aspiration und Biopsie und die Punktion des Knochens im Abstand von 1–2 cm über den gleichen Hautzugang. 2.3.5

Vorbereitung einer Knochenmarkpunktion

Die Punktion erfolgt in steriler Technik mit sterilen Handschuhen und lokaler Desinfektion sowie fakultativ mit Mundschutz und lokaler Abdeckung mittels Lochtuch. Neben dem punktierenden Arzt sind eine Pflegekraft und eine medizinisch-technische Assistentin an der Durchführung des Eingriffs beteiligt. Letztere sind für die Lagerung und Fixierung des Kindes und die Versorgung des gewonnenen Knochenmarks zuständig sind. Wird der Eingriff in tiefer Sedierung oder Narkose durchgeführt, ist die Anwesenheit eines zweiten Arztes zur Überwachung des Kindes notwendig. Von verschiedenen Herstellern werden unterschiedliche Punktionsnadeln angeboten, die teilweise sowohl für Aspiration als auch für die Biopsie eingesetzt werden können. Um Sterilität und Schärfe zu garantieren, werden in der Regel keine wieder verwendbaren Nadeln benutzt. Wichtig ist, bei Sternalpunktionen eine Nadel mit Abstandshalter zu verwenden, der die versehentlich zu tiefe Punktion verhindert. Für die Aspiration werden meist 10–20 ml-Spritzen verwendet. Die Spritze, die für die morphologische Diagnostik vorgesehen ist, ist in der Regel nicht mit einem Antikoagulans versehen. Um eine sehr schnelle Gerinnung zu verhindern,

kann die Spritze auch mit 0,5 ml EDTA oder Citrat benetzt werden. Das Aspirat wird nach Gewinnung sofort durch eine anwesende Hilfsperson ausgestrichen. Dabei wird das Vorhandensein von Markbröckeln noch vor Ort sichergestellt und eine hohe Qualität der gewonnen Präparate gewährleistet. 2.3.6

Analgosedierung und Narkose

Bei Kindern werden Knochenmarkpunktionen heute in der Regel in Analogosedierung durchgeführt. Diese Maßnahme ermöglicht für Arzt und Patient entspannte Untersuchungsbedingungen und erhöht damit gleichzeitig die Qualität des Präparates. Bewährt haben sich beispielsweise der Einsatz von Lorazepam oder Midazolam in Kombination mit Pethidin. Die durch die Benzodiazepine hervorgerufene antegrade Amnesie ist insbesondere bei Kindern erwünscht, die im Rahmen ihrer Erkrankung regelmäßig punktiert werden müssen. In besonderen Fällen, wie bei der Entnahme multipler Biopsien oder bei unzureichender Sedierung, sollte der Eingriff in Kurznarkose durchgeführt werden. Während der Punktion und bis zum vollständigen Abklingen der Sedierung werden die Patienten durch geschultes Personal überwacht. 2.3.7

Durchführung von Aspiration und Biopsie

Zunächst wird die lokale Anästhesie (⊡ Abb. 2.11) durchgeführt. Nach Palpation der gesuchten Knochenstruktur und lokaler Desinfektion wird diese Stelle schrittweise von der Haut bis zum Periost mit einem Lokalanästhetikum betäubt. Das Periost wird in einem Areal von ca. 1–2 cm Durchmesser infiltriert. Vor der Einführung der Punktionskanüle sollte einige Minuten gewartet werden, damit die Lokalanästhesie zur Wirkung kommen kann. Über den gleichen Hauteinstich und Unterhautkanal, aber auf dem Knochen um mindestens 1 cm versetzt, werden nun die Stanze und die Aspiration mit 2 unterschiedlichen Nadeln gewonnen. Der hintere Beckenkamm (Spina iliaca posterior superior) ist die am häufigsten verwendete Punktionsstelle. Die Punktion kann in Bauchlage des Patienten, je nach Bedarf mit unter das Becken geschobener Unterlage, oder in Seitenlage mit angezogenen Beinen (Embryostellung) erfolgen. Bei Kindern ist die Bauchlage besser kontrollierbar, bei adipösen Erwachsenen kommt es in Seitenlage häufig zu einer besseren Exposition der Spina. Die Haut wird möglichst rechtwinklig durchstochen, manche Hämatologen bevorzugen eine kleine Hautinzision vor der Hautpunktion. Nach Aufsetzen auf den Knochen wird die Nadel unter leicht drehenden Bewegungen vorgeschoben. Der zweite und dritte Finger der punktierenden Hand können zur besseren Führung und Kontrolle auf die Haut des Patienten aufgesetzt werden. Zur Gewinnung einer Knochenmarkbiopsie wird die Nadel mit Mandrin soweit in den Knochen gebohrt, bis sie dort fest verankert ist. Der Mandrin wird nun entfernt und die Nadel wird, je nach Alter und erwarteter Knochendicke des Kindes, 1–2 cm weiter eingeführt. Dann wird durch Drehbewegungen und Abwinkeln der Nadel der Knochenzylinder im Knochen abgebrochen. Die Nadel wird vor dem Heraus-

29 2 · Morphologische hämatologische Diagnostik

ziehen noch ein kleines Stückchen weiter vorgebohrt, um zu verhindern, dass die Biopsie im Knochen verbleibt. Nach Herausziehen der Nadel wird durch Einführen des Obturators die Stanze aus der Hohlnadel geschoben. Die Biopsie wird, wenn kein Abroll- oder- Abklatschpräparat angefertigt werden muss, sofort in Fixierlösung gegeben. Die Länge der gewonnen Biopsie korreliert positiv mit der Sensitivität der Untersuchung und die Stanze sollte daher mindestens 1,5 cm, besser 2 cm lang sein. Bei Kindern können diese Längen manchmal nicht erreicht werden. Die Länge des Zylinders kann während der Punktion durch Wiedereinführen des Obturators, dessen oben überstehender Teil anzeigt, wie weit die Hohlnadel bereits im Knochen steckt, kontrolliert werden. Zur Gewinnung der Knochenmarkaspiration wird die Nadel bis in den Markraum eingeführt. Der Widerstand gibt nach, sobald Periost und Kortikalis durchbrochen sind und die Nadel den Markraum erreicht. Nach Entfernen des Mandrins wird auf die Punktionsnadel eine Spritze aufgesetzt und etwas (<0,5 ml) Knochenmark aspiriert (⊡ Abb. 2.11). Vor Aspiration sollte der Patient darauf hingewiesen werden, dass das Ansaugen kurzzeitig ein schmerzhaftes Ziehen verursacht. Das Ansaugen von größeren Mengen Knochenmark hat häufig eine starke Verdünnung mit Markblut zur Folge und sollte bei Präparaten für die morphologische Diagnostik unterbleiben. Wenn zusätzliches Material für Spezialuntersuchungen benötigt wird, sollten zuerst ca. 0,25 ml für die Ausstriche aspiriert werden, um dann in separaten folgenden Spritzen das übrige Knochenmark zu gewinnen. Der Mandrin wird vor dem Entfernen der Nadel wieder eingeführt und die Punktionsstelle mit einem Druckverband versorgt. Insbesondere Patienten mit erhöhter Blutungsneigung können nach der Punktion für 10–15 min auf einem Sandsack, der die Punktionsstelle komprimiert, gelagert werden. Die Punktionsstelle im Bereich des vorderen Beckenkamms liegt ca. 1–3 cm posterior der Spina iliaca anterior superior und etwas unterhalb der palpierten Crista iliaca. Der Patient liegt auf dem Rücken. Das weitere Vorgehen entspricht dem bei Punktion des hinteren Beckenkammes. Im Regelfall ist eine Punktion des hinteren Beckenkamms der des vorderen Beckenkamms vorzuziehen, da aus dem hinteren Beckenkamm oft ein volleres und – besonders bei schwierigen Punktionen – repräsentativeres Mark entnommen werden kann. Das Sternum wird auf Höhe des 2. bis 3. Interkostalraums punktiert. Nur das Manubrium und der obere Teil des Corpus sollten anpunktiert werden. Wie oben erwähnt, wird bei Punktion des Sternums in jeden Fall eine Nadel mit Abstandhalter eingesetzt. Dieser wird so adjustiert, dass die Nadel noch ca. 5 mm in den Knochen eindringen kann, wenn das Periost erreicht ist. Der Patient liegt auf dem Rücken. Der weitere Ablauf unterscheidet sich nicht von der Knochenmarkaspiration am Beckenkamm. Zur Tibiapunktion werden Unterschenkel und Fuß des Säuglings mit der nicht punktierenden Hand fixiert. Zur Punktion wird die nicht von Muskulatur bedeckte mediale Tibiafläche im proximalen Drittel, etwas unterhalb der Tuberositas tibiae, gewählt. Die Punktionsrichtung ist posterolateral. Das Nachgeben des Widerstands, das bei älteren Patienten am Beckenkamm häufig gespürt wird, fehlt bei Säuglingen in dieser Lokalisation.

Die Durchführung von Knochenmarkaspiraten bei Säuglingen erfordert technische Erfahrung, um repräsentative und nicht mit peripherem Blut verdünnte Präparate zu erhalten. Biopsien sind in dieser Altersgruppe aufgrund der geringen Knochendicke und der Dicke der zur Verfügung stehenden üblichen Biopsienadeln schwer möglich. Christensen et al. haben eine Methode entwickelt, mit der auch bei Früh- und Neugeborenen eine Biopsie bzw. genauer ein Knochenmarkgerinnsel entnommen werden kann (Sola et al. 1999). Die Autoren verwenden bei kleinen Frühgeborenen eine 19 Gauge-Hohlnadel. Diese wird in die Tibia eingebohrt, der Trokar entfernt und die Hohlnadel 2–3 mm vorgeschoben. Mit einer 2 ml-Spritze wird Sog ausgeübt, bis etwas Knochenmark sichtbar wird. Nach Herausziehen der Nadel mit aufgesetzter Spritze kann die Probe ganz in die Spritze gesaugt werden. Diese winzige Biopsie wird fixiert und aufgearbeitet wie eine normale Biopsie; eine Dekalzifizierung ist jedoch nicht notwendig (Sola et al. 1999). 2.3.8

Punctio sicca

Wenn bei einer Knochenmarkpunktion kein Material oder nur Blut ohne Knochenmarkzellen aspiriert werden kann, spricht man von einer Punctio sicca (»dry tap«). Wenn sichergestellt ist, dass sich die Spitze der Nadel im Markraum befindet, können diesem Phänomen verschiedene pathologischen Knochenmarkveränderungen zugrunde liegen: ▬ Die Zellularität des Knochenmarks kann stark reduziert sein (z. B. aplastische Anämie), ▬ die Zellularität kann pathologisch erhöht sein (z. B. Leukämie) oder ▬ ein fibrotischer Prozess (z. B. myeloproliferative Erkrankungen) können die Aspiration von Zellen erschweren. Auch eine Infiltration durch einen metastasierten Tumor oder ein granulomatöser Prozess können einer Punctio sicca zugrunde liegen.

 Können weder eine Aspiration noch eine Biopsie gewonnen werden, kann versucht werden, die benutzte Nadel auf einem Objektträger abzustreifen, um doch noch etwas Material auswerten zu können. Dies führt in einem Großteil der Fälle doch noch zu einem auswertbaren Präparat.

2.3.9

Aufarbeitung eines Knochenmarkaspirats

Ähnlich wie Blutausstriche werden alle Ausstriche vor der Färbung gut getrocknet ( Abschn. 2.2.6). Die Fixierung in Methanol geschieht vor der Färbung oder ist Teil des Färbeprozesses. Anschließend werden die Präparate mit einer dünnen Glasplatte »gedeckelt« und mit Patientendaten, Datum und Art der Färbung beschriftet werden. In der Regel werden Ausstrichpräparate hergestellt ( Abschn. 2.2.6). Die zum Ausstreichen verwendete Glasplatte sollte schmaler als der Objektträger sein, damit die Ränder des Ausstriches beurteilt werden können. In der sog.

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30

Pädiatrische Hämatologie: Grundlagen

I

⊡ Abb. 2.11. Technik der Knochenmarkpunktion am hinteren Beckenkamm. A Nach lokaler Desinfektion Infiltration von Haut, Subkutis und Periost mit einem Lokalanästhetikum; B kreisförmige Desinfektion der Knochenmarkpunktionsstelle; C Palpation der Spina iliaca posterior superior, Stich durch die Haut und Einbohren der Nadel in den Mark-

raum; D Aufsetzen einer Spritze; E Aspiration von Knochenmark in verschiedenen Fraktionen (erste, sehr kleine Portion für Morphologie, anschließende größere Portionen für weitere Diagnostik); F Versorgung mit einem Verband

31 2 · Morphologische hämatologische Diagnostik

⊡ Abb. 2.12. Ausstrich- und Quetschpräparat von Knochenmarkaspirat: A Ausstrichpräparat; B Quetschpräparat; durchgezogene Pfeile: Markbröckel; unterbrochener Pfeil: Artefakt durch Partikel in der Färbemaschine

Material in der Spritze koagulieren zu lassen. Bei langsamer Koagulation kann tropfenweise Thrombin dazu gegeben werden, um die Gerinnung zu beschleunigen. Der entstandene Thrombus wird dann fixiert, histologisch aufgearbeitet und geschnitten. Da die kleinen Markbröckel im koagulierten Blut eingebettet sind, kann die Interpretation dieser Schnitte schwierig sein. Dieses Problem wird umgangen, wenn das Knochenmark zunächst antikoaguliert und dann in speziellen Filtertaschen die Markbröckel vom restlichen Blut getrennt werden. Die Partikel werden fixiert, eingebettet, geschnitten und gefärbt. Die Analyse dieser Partikel kommt v. a. in der Diagnostik fokaler Knochenmarkerkrankungen, wie Granulome, Lymphome oder Metastasen, zur Anwendung (Cetto et al. 1983). Das übrige Knochenmarkblut kann bei speziellen Fragestellungen durch Zentrifugation in vier Schichten, Erythrozyten, Fett und perivaskuläre Zellen, Plasma und myeloid-erythroide Zellen (»buffy coat«), aufgetrennt werden. So lassen sich beispielsweise Mykobakterien besonders gut aus dem so gewonnenen »buffy coat« nachweisen (Sen et al. 1996). Ein Tupf- oder Abrollpräparat einer Knochenmarkbiopsie ist hilfreich, wenn das Aspirat keine verwertbaren Knochenmarkbröckel enthält (Punctio sicca). Der Knochenzylinder wird auf einen Glasträger gelegt und mit einer zweiten Glasplatte unter leichtem Druck hin und her gerollt. Mit dieser Technik können 1–2 Präparate angefertigt werden. 2.3.10 Knochenmarkausstrich in der Übersicht

Fahne, dem ausgefranst erscheinenden Ende des Ausstriches, sollten bereits makroskopisch möglichst viele Markbröckel erkennbar sein (⊡ Abb. 2.12). Wenn das Knochenmark sehr verdünnt erscheint, kann ein großer Tropfen auf den Träger aufgebracht werden und etwas Flüssigkeit abpipettiert werden: Das zurückbleibende, zellreichere Knochenmark kann dann normal ausgestrichen werden. In Quetschpräparaten (⊡ Abb. 2.12) findet man hämatopoetische Zellen oft in konzentrierterer Form. Die Markbröckel werden aufgebrochen und die darin enthaltenen Zellen werden der morphologischen Beurteilung besser zugänglich. Ein Tropfen Markbröckel enthaltendes Knochenmark wird an einer Seite des Objektträgers aufgebracht. Eine zweite Glasplatte wird parallel zum Objektträger auf den Tropfen gepresst und unter Druck über die ganze Länge des Objektträgers gezogen. In der sog. »Coverslip«-Technik werden 1–2 ml aspiriertes Knochenmark in eine Petrischale oder ein Uhrglasschälchen gegeben. Die Schale wird leicht schräg gehalten, damit das Blut abfließt und die Markbröckel sichtbar werden. Ein oder zwei Markbröckel werden mit einer Pipette entnommen und auf ein 22×22 mm Deckglas gebracht. Ein zweites Deckglas wird auf das erste diagonal aufgepresst und die beiden Platten werden leicht gegeneinander verschoben und getrennt. Nach Trennen der Platten erhält man 2 Präparate, die aufgrund des anderen Formats manuell gefärbt werden. Insbesondere bei systemischer Mastozytose und multiplem Myelom kann diese Methode hilfreich sein, da die Zellen oft erst beim Aufbrechen der Markbröckel zum Vorschein kommen (Hodges et al. 1996). Die einfachste Variante, kleine Knochenmarkgerinnsel, sog. »clot sections« herzustellen, besteht darin, aspiriertes

Die Beurteilung eines Knochenmarkausstrichs ist stets nur im Kontext einer sorgfältig erhobenen Anamnese und in Kenntnis anderer Untersuchungsbefunde möglich. Die Bewertung einer Knochenmarkuntersuchung erfolgt stets in Kenntnis des Differenzialblutbilds: Nur die Betrachtung des gesamten Pools der Blutzellen, von der Stammzelle bis zur peripheren Zelle, ermöglicht die sichere Erkennung und Lokalisation einer hämatologischen Erkrankung. Bei wiederholten Punktionen sollten die vorangehenden Präparate zum direkten Vergleich vorliegen, um beispielsweise Therapieansprechen oder Progression der Erkrankung bewerten zu können. ! Die Beurteilung eines Blutausstriches geht der Evaluation des Knochenmarks voraus.

Der erste Schritt der Beurteilung von Knochenmark besteht in der großflächigen Durchsicht des Präparats in geringer Vergrößerung (Okular 10-fach, Objektiv 10-fach). Es werden verschiedene Areale mehrerer Präparate betrachtet. Dabei werden folgende Fragen beantwortet: Konnten Knochenmarkbröckel, sog. »Mikrobiopsien«, aspiriert werden? Nur diese erlauben mit einiger Sicherheit die Beurteilung des Zellgehaltes des Knochenmarks. Finden sich Megakaryozyten in adäquater Dichte im Knochenmark? In der kleinsten Vergrößerung sind normalerweise etwa 2–4 Megakaryozyten pro Blickfeld sichtbar. Die Zahl der Megakaryozyten unterliegt einer großen physiologischen Schwankungsbreite und hängt auch wesentlich von der Menge und damit Verdünnung des aspirierten Knochenmarks ab. Fallen große abnorme Zellen (Speicherzellen, SternbergReed-Zellen etc.) oder Tumorzellkonglomerate auf? Gibt es

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32

I

Pädiatrische Hämatologie: Grundlagen

Ansammlungen von großen, schaumigen Makrophagen, die andere Zellen phagozytieren (Hämophagozytose)? Ist das Zellbild sehr monoton mit Überwiegen nur eines Zelltyps oder besteht das normale bunte Bild? Wie ist das Verhältnis von Myelopoese zu Erythropoese (M:E-Ratio)? Es kann mit dieser geringen Vergrößerung grob abgeschätzt werden. Normalerweise kommen auf eine rote Vorstufe 2–4 weiße Vorstufen, d. h. die M:E-Ratio beträgt 2:1 bis 4:1.

mengefasst werden. So werden etwa die Zellen der Erythropoese häufig nur in ihrer Gesamtheit erfasst. Bei anderen Erkrankungen, wie beispielsweise der schweren kongenitalen Neutropenie oder der Diamond-Blackfan-Anämie führt jedoch gerade die genaue Differenzierung der hämatopoetischen Linien zur Diagnose. Aus dem Bericht der Differenzierung sollte hervorgehen, ob sich fokale Ansammlungen von Zellen, wie erythropoetische Nester oder Tumorzellaggregate im Ausstrich befinden oder ob die Differenzierung eine gleichmäßige Verteilung widerspiegelt.

2.3.11 Abschätzung des Zellgehaltes 2.3.13 Eisen und zytochemische Färbungen Die Abschätzung des Zellgehalts eines Knochenmarkaspirats kann nur bei Vorhandensein von Markbröckeln zuverlässig erfolgen. Diese Bewertung ist von der Erfahrung des Untersuchers abhängig und sollte immer im Hinblick auf das Alter des Patienten erfolgen (⊡ Tabelle 2.7). Der Zellgehalt des Knochenmarks ist bei Säuglingen physiologischerweise viel höher als bei Schulkindern. Später sinkt der Zellgehalt pro Dekade um ca. 10% mit einer hohen Schwankungsbreite ab. Eine sichere Bestimmung des Anteils an Knochenmarkzellen kann mit Hilfe der Biopsie erhoben werden; das Verhältnis von hämatopoetischen Zellen zu Stroma kann hier in Prozent ausgedrückt werden. Im Deutschen wird die unterschiedliche Wertigkeit von Aspirat und Biopsie bei der Bestimmung des Anteils hämatopoetischer Zellen auch sprachlich hervorgehoben: Man spricht von der »Zellularität« der Biopsie und vom »Zellgehalt« des Aspirats. 2.3.12 Zellzählung und -differenzierung Die Klassifikation der Zellen in hämatopoetische Linien und Reifungsstufen erfolgt in einer höheren Vergrößerung (Okular 10-fach und Objektiv 40- bis 60-fach; ⊡ Abb. 2.13). Während der Zellzählung sollten verschiedene repräsentative Stellen des Präparates zur Zählung herangezogen werden, um Fehler durch fokale Ansammlung von Zellen zu vermeiden. Dabei eignen sich v. a. die Areale direkt hinter den Markbröckeln, die am wenigsten durch peripheres Blut verdünnt sind. Um verwertbare Ergebnisse zu erzielen, werden mindestens 200, bei hämatopoetischen Neoplasien 400 Zellen mäanderförmig, vergleichbar der Zählung in peripherem Blut, ausgezählt. Wie detailliert die Zählung erfolgt, hängt von der speziellen Fragestellung der Untersuchung ab. Im Fall einer akuten Leukämie mit Überwiegen der Blasten im Knochenmark ist es sicherlich nicht notwendig, jede Reifungsstufe differenziert zu erfassen; einige Zellen können in Gruppen zusam-

Eisen. Der Nachweis von Eisen in den Makrophagen des Knochenmarks spielt eine wichtige Rolle in der Anämiediagnostik. Bei entzündlichen Erkrankungen, ineffektiver Erythropoese oder wiederholten Transfusionen kann eine erhöhte Eisenspeicherung erkannt werden. Der Eisengehalt im Knochenmark korreliert dabei grob mit dem Serumeisenspiegel. Wenn auch quantitative Aussagen durch die Eisenfärbung des Knochenmarks nicht getroffen werden könne, so weist doch ein Fehlen von anfärbbaren Eisengranula in Makrophagen der Markbröckel auf einen Eisenmangel hin. Zytochemische Untersuchungen. Im Rahmen der Klassifikation von Leukämien werden zytochemische Untersuchungen (⊡ Tabelle 2.8) durchgeführt und bei der FAB- sowie WHO-Klassifikation berücksichtigt ( Kap. 58). Insbesondere bei der Differenzierung von ALL und AML, sowie der Bestimmung der Subklassen einer AML können sie hilfreich sein. Zytochemische Färbungen haben durch die Verfügbarkeit der Immunphänotypisierung mittels Durchflusszytometrie an Bedeutung verloren; dennoch sind sie durch ihre schnelle Verfügbarkeit sehr hilfreich.

2.3.14 Zytomorphologie und Dysplasie Die Beurteilung der Morphologie von Zellen des Knochenmarks beinhaltet auch den genauen Blick auf die physiologische oder pathologische Zusammensetzung der Einzelzelle. Dabei werden zunächst die einzelnen Bestandteile einer Zelle anhand ihrer Form, Struktur und Färbung beurteilt. Im nächsten Schritt müssen diese Bestandteile zueinander in Beziehung gesetzt werden. So stehen beispielsweise die Größe von Kern und Zytoplasma eines Zelltyps in einem bestimmten Verhältnis zueinander. Zudem zeigen die verschiedenen Elemente einer gesunden Zelle eine typische zeitliche Abfolge und synchrone Reifung. Weist das Chromatin beispiels-

⊡ Tabelle 2.7. Altersabhängiger Zellgehalt des Knochenmarks (Foucar 2001)

Alter

Zellularität (%)

Granulozyten (%)

Erythropoese (%)

Lymphozyten (%)

Neugeborenes

80–100

50

40

10

1–3 Monate

80–100

50–60

5–10

30–50

Kind

60–80

50–60

20

20–30

Erwachsener

40–70

50–70

20–25

10–15

33 2 · Morphologische hämatologische Diagnostik

⊡ Abb. 2.13. Morphologie hämatopoetischer Zellen

weise eine andere Reifungsstufe auf als das Zytoplasma der Zelle, spricht man von einer asynchronen Relation der entsprechenden Merkmale. Eine Granulierung, die in einem bestimmten Ausreifungsstadium physiologisch ist, kann zu einem anderen Zeitpunkt abnormal sein. Bei der Einordnung so beschriebener Dysplasien muss beachtet werden, dass diese auch beim Gesunden vorkommen können (Bain 1996): Fast jede zweite Kontrollperson hat etwa einzelne Megakaryo-

zyten, die einen nicht lobulierten Kern aufweisen, und auch in der Erythropoese können vereinzelt Dysplasien, wie Doppelkerne oder Zytoplasmabrücken, gefunden werden. Neben der Quantität beobachteter dysplastischer Veränderungen, besitzen Dysplasien unterschiedliche diagnostische Wertigkeiten: So kommen Mikromegakaryozyten oder Kernbrücken von Erythroblasten nicht beim Gesunden vor und weisen auf ein myelodysplastisches Syndrom hin.

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I

Pädiatrische Hämatologie: Grundlagen

⊡ Abb. 2.13 (Fortsetzung)

2.3.15 Aufarbeitung einer Knochenmarkbiopsie Die Knochenmarkstanze wird sofort nach Entnahme zur Fixierung in 4- bis 5%-iges, gepuffertes (pH 7,4) Formalin gegeben. In dieser Lösung verbleibt die Biopsie für mindestens 24 h. Anschließend entkalkt das fixierte Präparat mindestens 48 h in 20%-iger Ethylendiamintetraessigsäure, um danach in einer aufsteigenden Alkoholreihe (70%, 80%, 96% bis zu 100% Alkohol) entwässert zu werden. Vor dem Einbetten in Paraplast (Paraffin) kann die Biopsie zum Erleichtern des späteren Schneidens in Tetrachlorethylen inkubiert werden. Von dem Paraplastblöckchen werden nun ca. 3–4 µm dicke Schnitte angefertigt, die in einem Wasserbad auf Objektträger aufgezogen werden. Vor Färbung müssen die Schnitte entparaffiniert werden. Wichtige histologische Färbungen sind die Giemsa-Färbung, Hematoxilin-Eosin-

Färbung, Berliner-Blau-Färbung zum Nachweis von Ferritinspeichereisen sowie die Versilberung nach Gomori, die eine möglicherweise bestehende Faservermehrung im Knochenmark anzeigt. 2.3.16 Beurteilung einer Knochenmarkbiopsie Die Knochenmarksstanze sollte mindestens 10 mm lang sein, um einen ausreichend repräsentativen Ausschnitt der Knochenmarkräume zu gewährleisten. Zunächst wird anhand der Struktur der Knochenbälkchen (Spongiosa) beurteilt, ob eine Osteopenie, Osteosklerose oder ein verstärkter Knochenumbau vorliegen. Anhand des Verhältnisses von Fettmark zu hämatopoetischem Knochenmark wird dann bestimmt, ob der hämatopoetische Zellgehalt altersentsprechend normal,

35 2 · Morphologische hämatologische Diagnostik

⊡ Abb. 2.13 (Fortsetzung)

vermindert (hypoplastisch) oder vermehrt (hyperplastisch) ist ( Tabelle 2.7). Die lokale Verteilung von Fett- und Knochenmark kann bei einigen hämatopoetischen Systemerkrankungen gestört sein, die Hämatopoese ist dann bei vorherrschender Adipozytose fleckförmig verteilt. Die Beurteilung des Fasergehalts ist ein wichtiger Bestandteil der histologischen Diagnostik; eine Faservermehrung kann bei einigen hämatologischen Systemerkrankungen diagnoseweisend sein. Ebenso sind Nachweis, Verteilung und Art des Speichereisens nicht nur für die Beurteilung eines Eisenmangels wichtig, sondern können auch wichtige Hinweise im Rahmen der Diagnostik anderer

hämatologischer Krankheitsbilder wie z. B. hämolytischer Anämien, Tumor- und Infektanämien, PNH oder CML geben. In der eigentlichen histologischen Beurteilung werden Granulopoese, Erythropoese und Megakaryopoese bezüglich ihrer Zellularität und ihrer Ausreifung kommentiert. Dysplastische Reifungsstörungen lassen sich in der Biopsie nur in der Megakaryopoese sicher beurteilen, bei starker Ausprägung auch in der Erythropoese. Im Nachweis einer Knochenmarkinfiltration durch Blasten oder durch knochenmarkfremde Zellen ist die Biopsie dem Aspirat in der Regel überlegen. Immunhistochemische Analysen erlauben die

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I

Pädiatrische Hämatologie: Grundlagen

⊡ Tabelle 2.8. Wichtige zytochemische Untersuchungen von Blut und Knochenmark

Prinzip

Zelltypen

Morphologie

Interpretation

Myeloperoxidase (POX)

Granulozyten ab der Reifungsstufe der Promyelozyten enthalten oxidierende Enzyme, die H2O2 spalten und Reagenzien, wie o-Tolidin oder 4-Chlor-1Naphthol unter Bildung eines Farbstoffes spalten

Positiv: • Promyelozyten, Myelozyten, reife Neutrophile, Monozyten (+/-) • AML, AMMol (+/-) Negativ: • Lymphozyten, Erythroblasten, Megakaryozyten, Monozyten (+/-) • ALL, EL, AMegL

Gelbgrüne bis gelbbraune Granula (o-Tolidin)

Bei akuten Leukämien ist eine positive Reaktion ein Hinweis auf myeloischen Ursprung. Eine Myeloblastenleukämie kann jedoch aufgrund einer negativen Färbung nicht ausgeschlossen werden.

PAS-Reaktion (»periodic acid schiff reaction«)

Durch die Perjodsäure-SchiffReaktion wird Glykogen in Zellen nachgewiesen. Sie ist damit nicht spezifisch für einen Zelltyp, sondern eher für die Stoffwechselsituation der Zelle.

Je nach Zelltyp diffuse (Monozyten, Promyeloztyen), grobkörnige (Lymphoblasten) oder feingranuläre (Lymphozyten) rote Anfärbung. Granulozyten sind stark positiv, Erythroblasten negativ.

Rote, granuläre oder diffuse Anfärbung

Eine grobgranuläre oder schollige Anfärbung ist typisch für die ALL. Die AML ist PAS-negativ oder zeigt eine schwache, diffuse Anfärbung.

Nicht-spezifische Esterase (NSE)

Die in der Zelle enthaltenen Esterasen und Lipasen hydrolysieren Substrate wie α-Naphthylacetat. Das Reaktionsprodukt α-Naphthol bildet dann mit einem Diazoniumsalz einen Farbstoff.

Positiv: • Monozyten, Megakaryozyten, Promyelozyten • AMMol, EL, AMegL Negativ: • Myeloblasten (+/-), Lymphozyten (+/-), Neutrophile (+/-), Erythroblasten (+/-) • AML, ALL (+/-)

Rotbraune, homogene oder körnige Anfärbung

Lymphoblasten zeigen meist eine fehlende, Myeloblasten und Promyelozyten eine geringe und Monozyten eine sehr starke Esteraseaktivität, so dass sich diese Färbung zur Differenzierung akuter Leukämien anbietet. Die AML-Typen M4 und M5 zeigen eine sehr starke Reaktion.

Saure Phosphatase (»acid phosphatase«, AcP)

Bei saurem pH-Wert werden durch saure Phosphatasen Organophosphate hydrolisiert. Bei Hydrolyse von α-Naphthylphosphat entsteht zusammen mit einem Diazoniumsalz einen Farbstoff. Saure Phosphatasen kommen v. a. aber nicht-exklusiv in Lysosomen vor.

Positiv: • Monozyten, Promyelozyten, Megakaryozyten, Neutrophile, Lymphozyten (+/-), Myeloblasten (+/-) • AMMol, ALL, EL, AMegL, AML Negativ: • Erythroblasten (+/-)

Rote, granuläre oder diffuse Anfärbung

Die T-ALL kann eine typische punktförmig granuläre Färbung aufweisen. Bei der Identifizierung spezieller Leukämieformen, wie der Prolymphozytenleukämie oder der Haarzellleukämie, kann diese Färbung hilfreich sein: Die Aktivität der sauren Phosphatase ist bei diesen Erkrankungen nicht durch Tartrat hemmbar. Bei Speicherkrankheiten (Morbus Niemann-Pick, Glykogenose Pompe) findet sich eine deutliche Reaktion in Makrophagen.

Alkalische Leukozytenphosphatase (ALP)

Die alkalische Phosphatase hydrolysiert bei alkalischem pH das Substrat α-Naphthylphosphat. Zusammen mit dem Diazomiumsalz Variaminblau B entsteht ein Azofarbstoff. Die Aktivität dieses Enzyms charakterisiert verschiedene Funktionszustände neutrophiler Granulozyten.

Positiv: • Neutrophile (Metamyelozyt, Stabkerniger, Segmentkerniger) Negativ: • Myeloblast, Promyelozyten, Monozyten, Lymphozyten, Erythroblasten Erhöhte ALP-Werte: • Chronisch myeloproliferative Erkrankungen (außer CML) • Gravidität, entzündliche Krankheitsprozesse, Kortikosteroidtherapie Erniedrigte ALP-Werte: • CML • PNH, Hypophosphatasie

Braun bis braunschwarze, diffuse oder granuläre Anfärbung

Bei der halbquantitativen Auswertung wird aus der Anzahl und Anfärbungsstärke positiver Zellen ein Index ermittelt. Die semiquantitative Bestimmung der ALP ist insbesondere bei der Abgrenzung der CML gegenüber den anderen myeloproliferativen Erkrankungen hilfreich; oft ist sie schon vor der klinischen Manifestation erniedrigt.

ALL akute lymphatische Leukämie, AML akute myeloische Leukämie, AMMoL akute myelo-monozytäre Leukämie, EL Erythroleukämie, AMegL akute megakaryoblastische Leukämie, CML chronisch myeloische Leukämie, PNH paroxysmale nächtliche Hämoglobinurie.

37 2 · Morphologische hämatologische Diagnostik

Liniendifferenzierung von Zellen, die in konventionellen Färbungen nicht sicher eingeordnet werden können. ! Allgemein gilt, dass in der Beurteilung von Knochenmarkbiopsien in erster Linie das histologisches Verteilungsmuster (Pattern) des blutbildenden Marks und seine Abweichungen zur Diagnose führen. Zelluläre Details werden erst in zweiter Linie berücksichtigt.

2.4

Liquordiagnostik in der Hämatologie

Die morphologische Begutachtung von Liquor ist ein wichtiger Teil der hämatologisch-onkologischen Diagnostik. Durch sie kann der Befall des zentralen Nervensystems im Rahmen von Leukämien und anderen neoplastischen Erkrankungen erkannt werden. 2.4.1

Gewinnung von Liquor

Die Entnahme von Liquor cerebrospinalis erfolgt in der Regel im Rahmen einer Lumbalpunktion zwischen dem 3. und 4. oder 4. und 5. Lendenwirbel. In der Onkologie wird häufig auch Liquor aus punktierbaren, subkutanen Reservoiren gewonnen, die eine Verbindung zum meist cerebralen Liquorraum aufweisen. Liquor für die hämatologisch-onkologische Diagnostik wird in 3 Portionen gewonnen, die der direkten Mikroskopie, der Zytozentrifugation und der klinisch chemischen Analyse (Bestimmung von Glukose und Eiweiß) zugeführt werden. Um wenig punktionsbedingte Beimengung von Erythrozyten zu haben, wird in der Regel die letzte Portion für die Mikroskopie eingesetzt. 2.4.2

Makroskopische Beurteilung

Der entnommene Liquor wird zunächst makroskopisch beurteilt: Er ist normalerweise wasserhell und durchsichtig. Eine Rotfärbung kann bei Hirnblutungen, Meningitiden oder Tumoren, viel häufiger aber durch Gefäßverletzung während der Punktion verursacht sein. In diesem Fall unterscheiden sich die fraktioniert gewonnenen Liquorproben häufig in der Intensität der Rotfärbung. Ab ca. 1000 Zellen/µl erscheint der Liquor rosa. Eine Gelbfärbung des Liquors wird als Xanthochromie bezeichnet und findet sich bei länger zurückliegenden Blutungen durch Abbau von Hämoglobin zu Bilirubin. Auch bei chronisch entzündlichen Prozessen, im Sperrliquor und bei sehr schwerem Ikterus kann eine Xanthochromie auftreten. Wenn Liquor länger steht, können auch in normalem Liquor feine weiße Flöckchen ausfallen. Bei bakterieller Meningitis entstehen gröbere Fibringerinnsel. Leukozyten, Bakterien und Eiweiße können die Durchsichtigkeit des Liquors herabsetzen. Diese Trübungen können so ausgeprägt sein, dass der Liquor purulent erscheint, d. h. das Aussehen von Eiter erhält. Spinngewebsgerinnsel, die sich als feines, trichterförmiges Netz nach ca. 24 h erschütterungsfreien Stehens bilden, deuten auf einen erhöhten Fibringehalt des Liquors hin. Dies findet sich besonders häufig bei einer tuberkulösen Meningitis.

2.4.3

Chemische Liquoruntersuchungen

Chemische Analysen des Liquors spielen in der hämatologisch-onkologischen Diagnostik eine untergeordnete Rolle. In der Regel werden im Rahmen des Staging, der Verlaufskontrolle oder bei therapeutischen Lumbalpunktionen Glukose- und Eiweißgehalt des Liquors mitbestimmt. Die Glukose im Liquor sollte immer in Relation zum Glukosegehalt im Blut bewertet werden (Referenzbereich: >50–60% der Blutglukose). Bei der bakteriellen und tuberkulösen Meningitis, aber eben auch bei einem neoplastischem Befall des Meningealraums, kommt es zu einem starken Abfall der Liquorglukose (Liquorglukose <50% Blutglukose). Ein erhöhtes Gesamteiweiß im Liquor (Referenzbereich: 200 bis 500 mg/l) findet sich bei Blutung in die Liquorräume, artifizieller Blutbeimengung, entzündlichen Prozessen von Nervensystem oder Meningen sowie Störungen der Blut/Liquor-Schranke. Bei Blockade des Liquorflusses ist das Eiweiß im sog. Stopp- oder Sperrliquor ebenfalls erhöht; dies sollte insbesondere bei der Applikation von Chemotherapeutika in den Liquorraum beachtet werden. Ein erhöhtes Gesamtprotein dient immer als Orientierungspunkt und muss weiter differenziert werden. 2.4.4

Direktpräparat

Direkt nach Entnahme des Liquors, in jedem Fall innerhalb von 60 min, wird der Liquor unter dem Mikroskop betrachtet. Bei längerem Stehen des Liquors können Fibringerinnsel entstehen und die Zellzahl nimmt durch Autolyse ab; betroffen sind zunächst die Granulozyten später auch die Lymphozyten. Im frischen Liquor kann das Vorhandensein von Erythrozyten, kernhaltigen Zellen und, bei massivem Befall, teilweise von Bakterien erkannt werden. Die Betrachtung des Liquors und die Zellzählung erfolgen in einer Zählkammer. Für die Liquordiagnostik ist dabei die Fuchs-RosenthalKammer (⊡ Abb. 2.14) weit verbreitet. In ihrer Bauart ähnelt sie Kammern zur Blutzellzählung, wie der Neubauer-Kammer ( Abb. 2.1). Die Fuchs-Rosenthal-Kammer besitzt jedoch 4×4 Großquadrate, hat einen größeren Flächeninhalt (16 mm2), eine größere Kammertiefe (0,2 mm) und damit ein größeres Volumen (3,2 µl) als die üblichen Kammern. Vor Befüllung der Kammer sollte der Liquor durch leichtes Schütteln gut durchmischt werden, damit sedimentierte Zellen gleichmäßig verteilt werden. Liquor kann nativ oder verdünnt mit konzentrierter Essigsäure (mindestens 96%) eingesetzt werden. Durch die Essigsäure (Liquor:Essigsäure = 10:1) werden Erythrozyten lysiert und Leukozyten fixiert. Wenn 5 Großquadrate ausgezählt werden, entspricht die ermittelte Zahl der Zellzahl pro µl. Früher wurde die Zellzahl in n/3 angegeben. Dabei handelt es sich nicht um Drittelzellen, sondern n steht für die Zahl der Zellen in 3 µl bzw. dem Gesamtvolumen der Fuchs-Rosenthal-Kammer (12/3 Zellen = 4 Zellen/µl). Im ungefärbten Liquor ist eine genaue Differenzierung von Zellen nicht möglich, es kann in der Regel nur zwischen Erythrozyten und kernhaltigen Zellen unterschieden werden. Normalerweise befinden sich bis zu 3–4 kernhaltige Zellen/µl im Liquor; bei Neugeborenen können in Abhängigkeit vom Geburtsmodus bis zu 30 Zellen/µl gefunden werden.

2

38

Pädiatrische Hämatologie: Grundlagen

I

⊡ Abb. 2.14. Detailansicht der Zählkammer nach Fuchs-Rosenthal. Die fett gezeichneten Linien entsprechen 3 eng nebeneinander liegenden

Linien. Dabei werden die außerhalb der mittleren der 3 Linien liegenden Zellen nicht mehr für den entsprechenden Quadranten gezählt

Bei Kindern mit bekannter Leukämie oder einer anderen hämatologischen Neoplasie gelten bereits 5 Zellen/µl als Indikator für einen Befall des Zentralnervensystems.

zellen Erfahrung und den direkten Vergleich mit Blut- und Knochenmarkausstrichen erfordert. In der Onkologie ist insbesondere die Identifikation von im Nativpräparat aufgefallenen kernhaltigen Zellen als neoplastische Zellen wichtig. Die Zellen des Liquors setzten sich normalerweise v. a. aus Lymphozyten (60–90%), Monozyten (10–50%) und bis zu 5% Granulozyten zusammen. Im Frühstadium der viralen Meningitis und bei bakterieller Entzündung finden sich vermehrt neutrophile Granulozyten im Liquor, sonst zeigt sich regelhaft eine Pleozytose mit Monozyten und Lymphozyten. Im Liquor kann man daneben auf epithelartige Ependymsowie Plexuszellen stoßen.

Tipp für die Praxis Bei blutiger Punktion kann die Leukozytenzahl mit Hilfe der Erythrozytenzahl näherungsweise korrigiert werden: Je 1000 Erythrozyten/µl Reduktion der Leukozyten um 1/µl.

2.4.5

Zytozentrifugation

Die Zelldifferenzierung erfolgt nach einem Anreicherungsverfahren der Liquorzellen, wie der Zytozentrifugation, und Färbung des Liquors nach üblichen panoptischen Färbemethoden (z. B. nach Pappenheim). Bei der Zytozentrifugation werden die Zellen des Liquors auf einen Objektträger aufzentrifugiert. Um eine optimale Zelldichte zu erzielen, richtet sich die Menge des eingesetzten Liquors nach der vorhandenen Zellzahl. Bei eitrigem Liquor ist auch das Ausstreichen des Liquorsediments, das sich nach längerem Stehen absetzt, nach Zusatz von einem Tropfen Normalserum möglich. Nach Lufttrocknung können so angefertigte Präparate angefärbt und wie Blut- oder Knochenmarkausstrich beurteilt werden. Die Qualität der Liquorpräparate ist diesen jedoch häufig unterlegen, so dass die Bewertung der Liquor-

Eine solide Kenntnis der Morphologie von Blut- und Knochenmarkzellen ist auch heute noch eine wesentliche Voraussetzung, um im klinischen Alltag rasche differenzialdiagnostische Entscheidungen treffen zu können. Der Unterricht am Mikroskop ist wichtiger Bestandteil der Ausbildung pädiatrischer Hämato-Onkologen. Ein kontinuierliches Eigenstudium wird die notwendige Sicherheit in der Beurteilung von Blut- und Knochenmarkausstrichen geben können.

39 2 · Morphologische hämatologische Diagnostik

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2

I

Aplastische Anämien C. Niemeyer, I. Baumann, M. Führer

3.1 3.2 3.3 3.4 3.5

Definition und Klassifikation – 40 Symptome bei Erstvorstellung – 41 Hämatologische Diagnostik – 41 Differenzialdiagnose – 42 Fanconi-Anämie – 42

3.5.1 3.5.2 3.5.3 3.5.4

Klinisches Erscheinungsbild – 42 Hämatopoetischer Defekt – 43 Zellulärer Phänotyp – 43 Komplementationsgruppen und Fanconi-Anämie-Gene – 44 Fanconi-Anämie-Signaltransduktionsweg – 45 Molekulare Diagnostik – 46 Prädisposition für myeloische Neoplasien – 46 Prädisposition für solide Tumoren – 46 Hämatopoetische Stammzelltransplantation – 47 Androgene – 48 Zytokine und supportive Therapie – 49 Somatische Mosaike und Gentherapie – 49 Pränatale Diagnostik – 50 Prognose und Patientenbetreuung – 50

3.5.5 3.5.6 3.5.7 3.5.8 3.5.9 3.5.10 3.5.11 3.5.12 3.5.13 3.5.14

3.6

Dyskeratosis congenita – 50

3.6.1 3.6.2 3.6.3 3.6.4 3.6.5

Klinisches Erscheinungsbild – 50 Hämatopoese und Neoplasien – 51 Chromosomale Instabilität – 51 Molekulargenetik – 51 Therapie und Prognose – 52

3.7 3.8

Andere angeborene aplastische Anämien – 52 Erworbene aplastische Anämie – 53

3.8.1 3.8.2 3.8.3 3.8.4 3.8.5 3.8.6 3.8.7

Definition – 53 Epidemiologie – 53 Pathogenese – 53 Klinisches Erscheinungsbild – 54 Diagnostik – 54 Supportive Therapie – 55 Behandlung mit hämatopoetischen Wachstumsfaktoren – 55 Immunsuppressive Therapie – 56 Allogene Stammzelltransplantation – 58 Experimentelle Therapie – 59 Prognose – 59

3.8.8 3.8.9 3.8.10 3.8.11

3.9

Paroxysmale nächtliche Hämoglobinurie – 59 Literatur – 60

 »Drei Brüder erkrankten im 5.–7. Lebensjahr zur Zeit der ersten Streckung, im Anschluß an fieberhafte interkurrente Erkrankungen, an hämorrhagischer Diathese, gefolgt von einer progredient verlaufenden Anämie, der sie alle in einem Fall ohne, in zwei Fällen nach einmaliger Remission, erlagen. Die Knaben waren in der körperlichen Entwicklung 1–2 Jahre

zurück. … Die Intelligenz war gut, trotz Microcephalie. Bedeckte Körperhaut, besonders an den Genitalien, intensiv braun pigmentiert. Hautblutungen. Milz, Leber und Lymphdrüsen nicht vergrößert. Hoden hypoplastisch. …Lange vor Ausbruch der Anämie waren der Färbeindex erhöht und das Volumen der roten Blutkörperchen auf mehr als das 11/2-fache vermehrt. Färbung gut. Starke Anisozytose. Poikilozytose, geringe Polychromasie, besonders der Makrozytose. …Das Knochenmark der langen und kurzen Knochen bestand überwiegend aus Fettmark, in das kleine Blutbildungsherde eingestreut waren. … Im folgenden sei ein neuer Fall dieser Anämie beschrieben, der aber durch das Fehlen des familiären Auftretens und durch das nicht ausgesprochen perniciosaartige Blutbild von den von Fanconi beschriebenen Fällen abweicht. Das klinische Bild war so typisch, dass die Krankenschwestern die Diagnose prima vista stellten…. Trotz Arseninjektionen, Leberdiät und Fleischsaftkost treten immer neue Blutungen auf in die Haut, in das Zahnfleisch, Nasenblutungen. Das Hb. sinkt dauernd. Am 27.XII. und 29.XII. mehrmaliges Bluterbrechen. Blutung an der Wange. Stuhl schwarz…29.XII. 13 Uhr 30 Minuten tritt der Tod ein. Die Zugehörigkeit des Falles zu der konstitutionellen (familiären) Anämie mit perniciosaartigem Blutbild, trotzdem der Bruder von W.H. gesund ist, wird bestätigt durch den Sektionsbefund.« Aus: Dr. E. Uehllinger, Prosektor am Pathologischen Institut Zürich: Kasuistische Mitteilung, Konstitutionelle infantile (perniziosaartige) Anämie, Klinische Wochenzeitschrift, 8. Jahrgang, Nr 32, S. 1501–1503, 6 August 1929

3.1

Definition und Klassifikation

Die aplastische Anämie ist durch eine fehlende oder deutlich verringerte Produktion von Vorläuferzellen im Knochenmark und eine hieraus resultierende Panzytopenie im Blut gekennzeichnet. Im Gegensatz zu Zytopenien einzelner Zellreihen sind bei der aplastischen Anämie immer alle 3 Zellreihen, d. h. Erythro-, Myelo- und Thrombopoese, betroffen. Die Ursachen der aplastischen Anämie können angeboren oder erworben sein. Der Begriff angeboren ist dabei im Sinne von genetisch (»genetic«) oder vererbt (»hereditary«) zu verstehen. Viele Patienten mit angeborenen Formen der aplastischen Anämie zeigen bei Geburt ein normales Blutbild, erleiden aber im späteren Leben ein zunehmendes Knochenmarkversagen. Einige Patienten weisen auch andere Fehlbildungen auf, weshalb in der älteren angelsächsischen Literatur zunächst der Begriff »constitutional anemia« gebräuchlich war. Es mag spekuliert werden, dass auch den erworbenen Formen eine genetische Prädisposition zugrunde liegt; dennoch ist die oben dargestellte Zuordnung in ange-

41 3 · Aplastische Anämien

borene oder erworbene Formen entscheidend für Therapie und Prognose. Angeborene Erkrankungen mit Knochenmarkversagen: Zytopenien einer Zellreihe  Diamond-Blackfan-Anämie  Schwere kongenitale Neutropenie  Thrombozytopenie mit fehlendem Radius Panzytopenien  Fanconi-Anämie  Dyskeratosis congenita  Shwachman-Diamond-Syndrom  Amegakaryozytäre Thrombozytopenie  Knochenmarkversagen mit radioulnarer Synostose  Retikuläre Dysgenesie Primär nicht-hämatologische Erkrankungen  Seckel-Syndrom  Dubowitz-Syndrom  Pearson-Syndrom

Ursachen einer erworbenen aplastischen Anämie:  Virusinfektionen − Epstein-Barr-Virus − Hepatitis (non-A, non-B, non-C, non-E, non-G) − HIV  Immunologische Erkrankungen (Hypogammaglobulinämie)  Thymom  Schwangerschaft  Paroxysmale nächtliche Hämoglobinurie  Myelodysplastisches Syndrom  Medikamente/Chemikalien (Chemotherapie, Benzen, Antiphlogistika, Antiepileptika, Chloramphenicol)  Strahlentherapie (Ganzkörper oder Becken + Achsenskelett)  Idiopathisch

Betrachtet man alle aplastischen Anämien im Kindes- und Jugendalter, so sind ca. 1/3 der Erkrankungen angeborene Formen, von denen wiederum 2/3 Fanconi-Anämien darstellen (Alter et al. 1978). Bei den angeborenen Störungen ist davon auszugehen, dass die angeborene Genmutation für das Knochenmarkversagen ursächlich ist, auch wenn die molekularen Mechanismen bisher unbekannt sind. Unter den erworbenen Formen der aplastischen Anämie ist die erworbene idiopathische aplastische Anämie mit 70–80% aller Fälle die weitaus häufigste Erkrankung (Mary et al. 1990). Hier sind wie bei der Hepatitis-assoziierten aplastischen Anämie immunologische Prozesse ätiologisch ausschlaggebend. Beide Formen werden auch als erworbene aplastische Anämie (»acquired aplastic anemia«) im engeren Sinne bezeichnet. 3.2

andere Zeichen der Infektion auf. Kinder mit angeborenen Formen von Knochenmarkversagen können sich in der Regel sehr gut an eine über Monate oder Jahre zunehmende Anämie adaptieren. Die ambulante Vorstellung mit Hämoglobinwerten unter 4 mg/dl ist keine Seltenheit. Cave Eine zu großzügige Erythrozytensubstitution bei Patienten mit langbestehender schwerer Anämie kann eine Herzinsuffizienz oder zerebrale Thrombosen und Embolien (Kopfschmerzen!) auslösen. Daher sollte die Hämoglobinkonzentration zunächst auf 6–9 mg/dl und nicht in den Normbereich angehoben werden.

Bei angeborenen aplastischen Anämien stellen Thrombozytenwerte unter 20.000/µl in der Abwesenheit von wesentlichen Blutungszeichen auch nicht unbedingt eine sofortige Transfusionsindikation dar. Im Gegensatz zu den angeborenen Formen kann bei der erworbenen idiopathischen aplastischen Anämie in der Regel ein sehr rascher Abfall der Blutwerte beobachtet werden. Neben Blutungen steht hier die schwere Neutropenie mit sehr hoher Infektionsgefahr im Vordergrund. 3.3

Hämatologische Diagnostik

Das Knochenmark bei aplastischer Anämie ist hypozellulär, die leeren Markräume werden durch Fett ausgefüllt (⊡ Abb. 3.1). Es finden sich wenige hämatopoetische Vorstufen und eine relative Vermehrung von Lymphozyten, Mastzellen und Retikulumzellen. ! Da die Zellularität im Knochenmark nur in der Knochenmarkbiopsie sicher beurteilt werden kann, ist die Biopsie neben dem Aspirat in der Diagnostik der aplastischen Anämie unverzichtbar.

Patienten mit angeborenen aplastischen Anämien zeigen in der Regel eine Stresserythropoese, d. h. Erythrozyten mit einigen fetalen Eigenschaften ( Kap. 6). Das mittlere korpuskuläre Volumen (MCV) ist erhöht, die Erythrozyten imponieren im Blutausstrich als große ovale Makrozyten. Ebenso

Symptome bei Erstvorstellung

Patienten mit aplastischer Anämie fallen durch Blässe, Leistungsknick, Haut- und Schleimhautblutungen, Fieber oder

⊡ Abb. 3.1. Histologie des Knochenmarks bei aplastischer Anämie mit weitgehendem Ersatz blutbildenden Gewebes durch Fettmark und einzelnen residuellen Hämatopoese-Inseln

3

42

I

Pädiatrische Hämatologie: Knochenmark

ist der Anteil an Hämoglobin F (HbF) in der Regel deutlich erhöht, die HbF-Produktion ist nicht klonal, sondern zeigt eine heterogene Verteilung in Erythrozyten. Statt des I-Antigen wird das fetale Äquivalent, das i-Antigen, auf der Erythrozytenoberfläche exprimiert. Schon in der präanämischen Phase, in der die Blutwerte noch normal sind, findet sich ein für das Alter deutlich erhöhtes MCV (meist >100 fl). Blut- und Knochenmarkzellen der Patienten mit angeborenen aplastischen Anämien zeigen neben der Makrozytose oft auch dezente dysplastische Stigmata, so dass angeborene aplastische Anämien morphologisch nicht sicher vom hypoplastischen myelodysplastischen Syndrom (MDS) ohne Blastenvermehrung (hypoplastische refraktäre Zytopenie) abzugrenzen sind ( Kap. 66). Nach ferrokinetischen Studien kann neben dem Knochenmarkversagen auch eine gewisse Komponente einer ineffektiven Erythropoese zur Anämie beitragen. Die erworbene aplastische Anämie weist bei Diagnosestellung meist ein normales MCV, keine wesentliche Erhöhung des HbF und keine Dysplasiezeichen auf. Später, in der Erholungsphase nach immunsuppressiver Therapie setzt eine Stresserythropoese mit erhöhtem MCV und HbF ein. Die hämatopoetischen Zellen zeigen dann auch dezente dysplastische Veränderungen. Nach Normalisierung des sonstigen Blutbilds kann eine Makrozytose der Erythrozyten z. T. noch über Jahre beobachtet werden.

Differenzialdiagnose

3.4

Von den aplastischen Anämien abzugrenzen sind andere Erkrankungen, die mit Panzytopenien oder Zytopenien einzelner Zellreihen einhergehen. Die wichtigsten Differenzialdiagnosen der erworbenen Formen sind die idiopatische thrombozytopenische Purpura (ITP), die akuten Leukämien (ALL, AML) und das MDS. Die häufigste Fehldiagnose ITP kann in der Regel durch die Mitbeteiligung der andern beiden Zellreihen und durch die Bestimmung der Retikulozytenzahl (bei der aplastischen Anämie <20.000/µl) ausgeschlossen werden. In der Abwesenheit von schweren Infektionen zeigen Patienten mit aplastischer Anämie keine Hepatosplenomegalie, Lymphknotenvergrößerungen oder Knochenschmerzen. Der körperliche Untersuchungsbefund ist mit Ausnahme von Blässe, Blutungszeichen und ggf. bekannten Fehlbildungen regelrecht.

 Myelofibrose  Speicherkrankheiten (Morbus Gaucher, Morbus Niemann-Pick)  Vitamin-B12- und Folsäuremangel  Hypersplenismus  Sarkoidose  Systemischer Lupus erythematodes  Infektionen

Fanconi-Anämie

3.5

Die Fanconi-Anämie (FA) ist eine genetisch und phänotypisch heterogene, autosomal-rezessiv vererbte Erkrankung, die durch angeborene Fehlbildungen, zunehmendes Knochenmarkversagen und eine Prädisposition für Neoplasien gekennzeichnet ist. Zellen von FA-Patienten zeigen eine erhöhte Chromosomeninstabilität und eine Hypersensititvität für DNA-interkalierende Substanzen (»crosslinker«). Gegenwärtig sind 8 FA-Gene kloniert, die den einzelnen Komplementationsgruppen (Subtypen) zugeordnet werden können (Stand Januar 2004). Die Fanconi-Anämie wurde 1927 erstmals von Guido Fanconi bei 3 am Kinderspital in Zürich betreuten Geschwistern mit Fehlbildungen und aplastischer Anämie beschrieben (Fanconi 1927). Die Erkrankung, die in allen ethnischen Gruppen zu beobachtet ist, hat weltweit eine Prävalenz von 1–5 pro Million. Die Häufigkeit heterozygoter Genträger in Europa und den USA beträgt 1:300 Personen (Alter 2003a). 3.5.1

Klinisches Erscheinungsbild

Die FA zeigt eine große klinische Variabilität innerhalb eines FA-Subtyps und einer betroffenen Familie. Die häufigste Auffälligkeit sind Pigmentveränderungen der Haut, in der Regel Hyperpigmentierungen, aber auch Hypopigmentierungen und Vitiligo (⊡ Tabelle 3.1). Viele Patienten sind kleinwüchsig

⊡ Tabelle 3.1. Fehlbildungen bei Fanconi-Anämie (modifiziert nach Alter 2003a)

Region der Fehlbildung

Patienten (%)

Differenzialdiagnose der Panzytopenie: Hypozelluläres Knochenmark  Angeborene aplastische Anämien  Erworbene idiopathische aplastische Anämie  Hypoplastische myelodysplastische Syndrome  Infektionen mit Hämophagozytose (Viren und andere Erreger) Zelluläres Knochenmark  Myelodysplastisches Syndrom  Paroxysmale nächtliche Hämoglobinurie  Infiltration durch eine akute Leukämie  Infiltration durch Tumorzellen (z. B. Neuroblastom)  Osteopetrose

▼

Hautpigmentierung (z. B. Café au lait)

55

Kleinwuchs

51

Obere Extremität

43

Genitale, männlich/weiblich

32/3

Kopf (ohne Augen)

26

Augen

23

Nieren

21

Geburtsgewicht <2500 g

11

Mentale Retardierung

11

Ohren, Gehör

9

Untere Extremität

8

Herz, Kreislauf

6

Gastrointestinaltrakt

5

43 3 · Aplastische Anämien

Müttern im Alter von 20–30 Jahren geboren, Schwangerschaften ab dem 30. Lebensjahr sind bei FA selten. Die Menopause kann schon vor dem 40. Lebensjahr beginnen. Männer mit FA haben im Allgemeinen eine Azoospermie. 3.5.2

⊡ Abb. 3.2. Patient mit Fanconi-Anämie (mit freundlicher Genehmigung des Patienten und W. Ebell, Berlin)

(<3er-Perzentile). Zu den klassischen Stigmata bei FA gehören Fehlbildungen der oberen Extremität. Bei Patienten mit fehlenden oder hypoplastischen Radii sind im Gegensatz zur Thrombozytopenie mit fehlendem Radius (TAR) auch die Daumen fehlgebildet. Die Mikrozephalie kann mit breiter Nasenwurzel, Epicanthus und Mikrognathie zu einem charakteristischen Gesichtszug beitragen (⊡ Abb. 3.2). Strukturelle Nierenveränderungen sind ebenfalls häufig. Auch unter Patienten mit VATER- (oder VACTERL-) Syndrom (»vertebral, anorectal, cardiac, renal, radial and limb abnormalities«) finden sich Kinder mit FA. In der Abwesenheit von Fehlbildungen wird die FA wahrscheinlich unterdiagnostiziert. Der Prozentsatz der Betroffenen ohne klinische Auffälligkeiten wird nach Daten des International Fanconi Anemia Registry (IFAR) mit bis zu 40% angegeben (Giampietro et al. 1993). Endokrinologische Störungen werden bei 80% der FAPatienten beobachtet (Wajnrajch et al. 2001). Nahezu 40% haben eine primäre Hypothyreose. Eine herabgesetzte Glukosetoleranz, ein Diabetes mellitus oder ein Hyperinsulinismus sind häufig. Im Vordergrund steht der Kleinwuchs, der nicht allein auf einen hypothalamischen Wachstumshormonmangel, eine Hypothyreose oder andere endokrine Störungen zurückzuführen ist. Eine Behandlung mit Wachstumshormon führt in der Regel zur Zunahme der Wachstumsgeschwindigkeit. Auch wenn es keine Hinweise gibt, dass Wachstumshormon eine Rolle in der Leukämogenese bei FA spielt, müssen Nutzen und mögliche Risiken einer solchen Behandlung abgewogen werden. Frauen mit FA haben eine kurze reproduktive Phase und sind im Vergleich zu gesunden Frauen weniger fruchtbar. Die Menarche ist oft erst im späten Teenageralter, die Menses im Allgemeinen unregelmäßig. Die meisten Kinder werden von

Hämatopoetischer Defekt

Seit Geburt oder der frühen Kindheit ist meist eine Makrozytose der Erythrozyten mit einem für das Alter zu hohem MCV nachweisbar. Das Knochenmarkversagen bei FA-Patienten beginnt in der Regel mit einer Thrombozytopenie und Anämie, eine Granulozytopenie schließen sich an. Die schwere Aplasie entwickelt sich über Monate oder Jahre. Interkurrente Infektionen oder myelotoxische Medikamente können den Prozess beschleunigen. IFAR-Daten zeigen, dass über 80% der FA-Patienten im Alter von 10 Jahren eine Zytopenie (Thrombozyten <100.000/µl, Hb <10 g/dl, absolute Neutrophilenzahl <1000/µl) in 2–3 Zellreihen aufweisen, im Alter von 40 Jahren sind es 90% (Kutler et al. 2003a). Nach Ergebnissen aus In-vitro-Kultursystemen mit vermindertem Ansprechen aller Progenitoren auf die unterschiedlichen Zytokine ist anzunehmen, dass die multipotente Stammzelle von der Erkrankung betroffen ist. »Anti-sense«Oligonukleotide gegen das FANCC-Gen konnten in vitro die Hämatopoese gesunder Zellen inhibieren (Segal et al. 1994). Alle menschlichen FA-Gene haben murine Homologe. Die Phänotypen der entsprechenden »Knock-out«-Mäuse sind gleich, sie zeigen weder eine Panzytopenie noch eine erhöhte Inzidenz myeloischer Neoplasien. Die murinen hämatopoetischen Progenitorzellen weisen neben der erhöhten Chromosomenbrüchigkeit eine Hypersensitivität für Zytokine, insbesondere γ-Interferon auf (Whitney et al. 1996). Die Hypersensitivität für γ-Interferon wird über eine fas-induzierte Apoptose vermittelt (Rathbun et al. 2000). Sie könnte ein wesentlicher Mechanismus des progressiven Knochenmarkversagens von FA-Patienten sein. 3.5.3

Zellulärer Phänotyp

Erhöhte Chromosomenbrüchigkeit. Lymphozyten aus peripherem Blut oder Fibroblasten von FA-Patienten zeigen in Kultur eine erhöhte spontane Chromosomenbrüchigkeit. Durch Zugabe der interkalierenden (DNA-quervernetzenden) Substanzen Diepoxybutan (DEB) oder Mitomycin C (MMC) zur Zellkultur kann die Brüchigkeitsrate in Metaphasepräparaten weiter erhöht werden (⊡ Abb. 3.3). Zu diagnostischen Zwecken hat das IFAR die FA als Erkrankung definiert, bei der mit Phythämagglutinin kultivierte Lymphozyten nach Exposition mit DEB eine mittlere Chromosomenbrüchigkeit von 8,96 (Schwankungsbreite 1,3–23,9) Chromosomenbrüche/Zelle aufweisen (normal 0,06, Schwankungsbreite 0–0,36) (Auerbach et al. 1989). Um somatische Mosaike ( Abschn. 3.5.12) zu erkennen, ist die Angabe des Prozentanteils der Zellen mit Aberrationen wesentlich. FAZellen sind auch hypersensitiv gegenüber ionisierender Bestrahlung und alkylierenden Substanzen (Cyclophosphamid, Cisplatin etc.).

3

44

Pädiatrische Hämatologie: Knochenmark

DNA-Vernetzung, sondern O2-Radikale toxisch sind. FAProteine interagieren mit verschiedenen Redoxsystemen wie mit der NADPH-Zytochrom-p450-Reduktase oder GSTP1 (Kruyt et al. 1998; Cumming et al. 2001).

I

Verstärkte Apoptose und Telomerverkürzung. Eine Reihe von Studien zeigten eine abnorme Regulation von Apoptose bei FA (Rosselli 1998). Die Bewertung dieser Beobachtungen ist im Kontext der DNA-Reparaturdefekte nicht eindeutig. Eine Verkürzung der Telomere hämatopoetischer Zellen wurde bei FA-Patienten wie auch bei Patienten mit anderen aplastischen Anämien beschrieben. Eine hohe individuelle jährliche Verkürzungsrate der Telomerlänge peripherer Blutzellen geht mit einem hohen Risiko für Knochenmarkversagen und myeloischer Neoplasie einher (Li et al. 2003).

⊡ Abb. 3.3. Chromosomenbrüche in Metaphasen aus einer Lymphozytenkultur eines Patienten mit Fanconi-Anämie. Die Lymphozyten wurden mit Phytohämagglutinin stimuliert, bevor Diepoxybutan als DNA vernetzende Substanz hinzugegeben wurde (mit freundlicher Genehmigung von D. Schindler, Würzburg)

Prolongierte späte S- und G2/M Phase. FA-Zellen zeigen im

Zellzyklus eine prolongierte späte S-Phase und einen verzögerten Übergang von der G2-Phase in die M-Phase (Akkari et al. 2001). Eine Exposition mit interkalierenden Substanzen verstärkt die Zellzyklusverzögerung, die vermutlich mit der verminderten DNA-Reparatureigenschaft der FA-Zelle erklärt werden kann ( Abschn. 3.5.6). Die Beobachtung erklärt auch, warum FA-Patienten im Vergleich zu gesunden Probanden einen höheren Anteil von Zellen mit doppeltem DNAGehalt haben (Kubbies et al. 1985). Da der zelluläre DNA-Gehalt durchflusszytometrisch einfach zu messen ist, wird diese Eigenschaft von FA-Zellen auch für diagnostische Zwecke genutzt. Erhöhte Empfindlichkeit gegenüber Sauerstoff. FA-Zellen

zeigen eine erhöhte Chromosomenbruchrate in Kultur mit hohen O2-Konzentrationen. Eine niedrige O2-Spannung oder die Zugabe von Antioxidanzien verbessert das Wachstum und verringert die Zahl der Chromosomenbrüche (Joenje et al. 1981). Die Kultur von MMC stimulierten FAZellen in 5% O2 geht im Gegensatz zur Kultur in 20% O2 mit einer normalen Chromosomenbrüchigkeit einher (Clarke et al. 1997). Diese Beobachtungen implizieren, dass nicht die

3.5.4

Komplementationsgruppen und Fanconi-Anämie-Gene

Im Gegensatz zu FA Zellen, weisen Hybridzellen aus FA und gesunden Zellen keine erhöhte Chromosomenbrüchigkeit mehr auf. Eine solche Komplementierung kann auch bei FA Zellen hybridisiert mit Zellen von FA-Patienten anderer Familien beobachtet werden (Zakrzewski et al 1980). Solche Komplementationsanalysen führten zur Identifizierung von 8 FA-Komplementationsgruppen: FA-A, B, C, D1, D2, E, F und G (⊡ Tabelle 3.2; Joenje et al. 1997, 2000; Timmers et al. 2001). Die meisten Patienten gehören zu den Komplementationsgruppen FA-A (65–70%), FA-C (10– 15%) und FA-G (~10%) (D‘Andrea u. Grompe 2003; Bagby 2003). Innerhalb der 8 Komplementationsgruppen konnten 7 FA-Gene identifiziert werden: FANCA, FANCC, FANCD2, FANCE, FANCF, FANCG und das »Breast-cancer-susceptability«-Gen BRCA2, das der Komplementationsgruppe FA-D1 zuzuordnen ist (Strathdee et al 1992; Lo Ten Foe et al. 1996; The Fanconi Anaemia/Breast Cancer Consortium 1996; De Winter et al. 1998, 2000a und 2000b; Timmers et al. 2001; Howlett et al. 2002). Patienten mit FA-D1 haben biallelische Mutationen in BRCA2. Kürzlich wurden ein neues FA-Gen, FANCL, und 2 weitere Komplemtationsgruppen (FA-I und FA-J) beschrieben (Meetei et al. 2003; Levitus et al. 2004). Die Beziehungen des FA-Genotyps zum klinischen Phänotyp sind auf den ersten Blick nicht sehr stark ausgeprägt,

⊡ Tabelle 3.2. Komplementationsgruppen A–G (modifiziert nach Bagby 2003)

Subtyp

Patienten (%)

A

70

B

1

C

10

Chromosom

Exone

Protein 163 kD

16q24.3

43

?

?

9q22.3

14

63 kD

1

13q12–13

27

380 kD

D2

1

3p25.3

44

155, 162 kD

E

5

6p21–22

10

60 kD

F

2

11p15

1

42 kD

G

10

9p13

13

D1/BRCA2

?

68 kD (XRCC9)

45 3 · Aplastische Anämien

Die Mutationen in den FA-Genen, die im Genom weit zerstreut liegen, führen zu einem ähnlichen klinischen Phänotyp, so dass ein gemeinsamer Signaltransduktionsweg angenommen werden konnte. Eine Reihe von Arbeiten haben gezeigt, dass 5 der 8 bekannten Fanconi-Proteine, FANCA, FANCC, FANCE, FANCF und FANCG, aneinander binden und einen Multi-Subunit-Proteinkomplex bilden, der in den Zellkern transloziert wird (⊡ Abb. 3.4; Medhurst et al. 2001). Verlust eines der Proteine führt zur Instabilität dieses FAKomplexes (Garcia-Higuera et al. 2000). Das FANCD2-Protein agiert »downstream« des FA-Komplexes. FANCD2 wird aktiviert, indem an Lysin in Position 561 das 76 Aminosäuren große Peptid Ubiquitin gehängt wird. Dieser Monoubiquitylierung von FANCD2 kommt eine zentrale Bedeutung zu. Sie ist abhängig von der Assoziation des

FA-Komplexes mit dem FA-Protein FANCL, das Ubiquitinligase-Aktivität besitzt (Meetei et al. 2003). Das ubiquitinylierte FANCD2 wird in DNA-Reparaturfoci rekrutiert, die BRCA1, und den BRCA2/FANCD1-Komplex mit angelagerten DNAReparaturproteinen wie RAD51 enthalten (Garcia-Higuera et al. 2001; Taniguchi et al. 2002a). Die FANCD2-Monoubiquitylierung und nachfolgende Rekrutierung in DNA-Reparaturfoci wird durch DNA-Schädigung (ionisierende Bestrahlung, interkalierende Substanzen) oder die normale S-Phase des Zellzyklus induziert. Die Akkumulation des Komplexes BRCA1FANCD2–BRCA1– Rad51 ist Voraussetzung für die Reparatur von DNA-Schäden durch interkalierende Substanzen, die im Arrest der S-Phase vermutlich durch homologe Rekombination erfolgt (Akkari et al. 2000). Die genauen molekularen Mechanismen sind noch weitestgehend unbekannt. Neben der Sensitivität gegenüber interkalierenden Substanzen zeigen FA-Zellen auch ähnlich wie Zellen bei Ataxia telangiectasia (AT) eine Hypersensitivität gegenüber ionisierender Bestrahlung. Die bei AT betroffene Kinase ATM phosphoryliert neben anderen Proteinen auch BRCA1 und FANCD2. Nicht phosphorylierte FANCD2-Mutanten können den strahleninduzierten S-Phase-Checkpunkt nicht aktivieren (Taniguchi et al. 2002b). Das FANCD2-Protein kann also 2 verschiedene posttranslationale Modifikationen mit unterschiedlichen Konsequenzen durchmachen: die ATM-abhängige Phosphorylierung (Reparatur von DNADoppelstrangbrüchen nach ionisierender Strahlung) und die vom FA-Komplex abhängige Monoubiquitylierung (Reparatur von Quervernetzungen innerhalb des DNA-Doppelstrangs).

⊡ Abb. 3.4. Fanconi-Anämie-Signaltransduktionskaskade: Der Fanconi-Anämie-Komplex bestehend aus FANCA, FANCG, FANCC, FANCF und FANCE assoziiert mit der Ubiquitinligase FANCL und monoubi-

quiliert FANCD, das in DNA-Reparaturfoci mit BRCA1 und dem BRCA2/ FANCD1-Komplex mit seinen angelagerten DNA-Reparaturproteinen wie RAD51 transloziert wird

da innerhalb einer Komplementationsgruppe alle phänotypischen Ausprägungsgrade vorhanden sind. Patienten der Komplementationsgruppe G und Patienten mit so genannten FANCA-Nullmutationen zeigen frühzeitig Zytopenien und eine hohe Inzidenz myeloischer Neoplasien (Faivre et al. 2000). Ebenso sind FANCC-Patienten mit Mutationen im Intron 4 oder Exon 14 hämatologischerseits schwerer betroffen und haben ein kürzeres Überleben als solche mit Mutationen in Exon 1 (Kutler et al. 2003a). Kinder mit BRCA2/ FANCD1-Mutationen haben ein hohes Risiko, früh an Hirntumoren, Nephroblastomen und Leukämien zu erkranken ( Abschn. 3.5.8). 3.5.5

Fanconi-Anämie-Signaltransduktionsweg

3

46

I

Pädiatrische Hämatologie: Knochenmark

Das Nijmegen-Breakage-Syndrom (NBS) ist ein weiteres, seltenes autosomal-rezessiv vererbtes Chromosomenbrüchigkeitssyndrom ( Kap. 24). Zellen von NBS-Patienten zeigen ebenfalls DEB- oder MMC-induzierte Chromosomenbrüchigkeit, wenn auch in geringerem Ausmaß als bei FA. Das betroffene Protein, Nibrin, wird ebenfalls durch ATM phosphoryliert und bildet mit MRE11und Rad50 einen so genannten MRE11-Komplex, der wiederum einen S-PhaseCheckpunkt darstellt und zusammen mit FANCD2 im DNAReparaturfocus lokalisiert ist (Nakanishi et al. 2002). Neben ihrer Rolle in den verschiedenen DNA-Reparaturkomplexen haben die einzelnen FA-Proteine auch andere wichtige Funktionen, die ebenfalls durch biallelische Mutationen gestört sein können (Pang et al. 2001). So interagiert FANCC mit dem Transkriptionsfaktor STAT1, der in der Signaltransduktion vieler Zytokine eine Rolle spielt (Pang et al. 2000). FANCC bindet auch an das Hitzeschockprotein hsp70, das die Aktivität der proapoptotischen Proteinkinase PKR moduliert (Pang et al. 2002). Eine Interaktion der FA-Proteine mit Redoxsystemen wurde im Abschn. 3.5.3 dargestellt. Die FA-Proteine scheinen somit wichtige Funktionen in Signaltransduktionswegen, die Apoptose und Zellüberleben regulieren, einzunehmen (Bagby 2003; Tischkowitz u. Hodgson 2003). 3.5.6

Molekulare Diagnostik

Der Westernblot mit einem Antikörper spezifisch für die ubiquitinierte Form von FANCD2 ist eine einfache ScreeningMethode, Defekte in allen FANC-Genen mit Ausnahme von BRCA2 zu erkennen (Shimamura et al. 2002). In nachfolgenden Komplementationsanalysen werden Lymphozyten, EBVtransformierte B-Zellen oder Fibroblasten der Patienten mit Retroviren kultiviert, die die bekannten normalen FANCGene in die Zelle einschleusen (Pulsipher et al. 1998; Hanenberg et al. 2002). Die Identifizierung der spezifischen Mutation ist auch nach Festlegung der Komplementationsgruppe meist sehr arbeitsaufwändig. Wenn einzelne Mutationen in bestimmten ethnischen Gruppen gehäuft auftreten, wie z. B. bei deutschen Patienten eine Founder-Mutation im FANCGGen (Demuth et al. 2000), können auch andere ScreeningMethoden wie der Einsatz von DHPLC (»denaturing high pressure liquid chromatography«) sinnvoll sein (Auerbach et al. 2003). ! Die Kenntnis des FA-Subtyps und der spezifischen Mutation erlauben die Identifizierung von homound heterozygoten Genträgern innerhalb einer Familie. Sie erleichtert evidenzbasierte klinische Entscheidungen für den betroffenen FA-Patienten und eine fokussierte genetische Beratung.

3.5.7

Prädisposition für myeloische Neoplasien

Neben der hohen Inzidenz für Fehlbildungen und einem früh einsetzendem Knochenmarkversagen haben Patienten mit FA eine deutlich erhöhtes Risiko myeloische Neoplasien und solide Tumoren zu entwickeln (Rosenberg et al. 2003). Bei 25% der FA-Patienten mit Neoplasien führt die Diagnose des Malignoms erst zur Diagnose FA (Alter 2003b). Die kumu-

lative Inzidenz für myeloische Neoplasien (MDS, AML) im Alter von 40 Jahren liegt für FA-Patienten bei 33% (Kutler et al. 2003a). Ohne Blastenvermehrung ist die Diagnose MDS schwierig, da dysplastische Veränderungen bei FA wie bei anderen angeborenen Störungen mit Knochenmarkversagen häufig sind. Der Nachweis einer Blastenvermehrung oder einer deutlichen Zunahme der Knochenmarkzellularität bei Fortbestehen der Panzytopenie ist morphologisch hingegen eindeutig. Trotz dieser diagnostischen Einschränkungen lässt sich zeigen, dass der myeloischen Leukämie in der Regel ein MDS vorausgeht (Butturini et al. 1994). Pathophysiologischerseits ist es verständlich, dass die eingeschränkte Fähigkeit der FA-Zelle DNA-Doppelstränge zu prozessieren, vermehrt zu unbalancierten Deletionen, Insertionen und Translokationen führt. Nicht immer ist die Beziehung der oft fluktuierenden zytogenetischen Klone zur Progression in eine myeloische Neoplasie eindeutig. Die am häufigsten auftretenden Aberrationen sind Trisomien von Chromosom 1 und Monosomien von Chromosom 7 (Maarek et al. 1996; Alter et al. 2000). Die Berliner Arbeitsgruppe von Tönnies und Neitzel zeigte kürzlich eine hohe Inzidenz von klonalen Aberrationen mit Zugewinn von Material an Chromosom 3q26q29 (Tönnies et al. 2003). Einige der Patienten entwickelten sekundär eine Monosomie 7. Die 3q-Aberrationen implizierten eine 90%-Wahrscheinlichkeit, innerhalb der nächsten 30 Monate ein MDS/AML zu erleiden. In der Entwicklung von MDS/AML bei FA kann neben der Genominstabilität die Hypersensitivität der Zellen gegenüber inhibierenden Zytokinen wie α-Interferon und Tumornekrosefaktor-α von wesentlicher Bedeutung sein (Lensch et al. 1999). Der negative selektive Druck, den diese Zytokine ausüben, ist für das Herauswachsen resistenter Klone entscheidend. Ein nachfolgender Verlust von Tumorsuppressorgenen (z. B. durch »loss of heterozygosity«) gibt diesen Zellen weitere Proliferationsvorteile. MDS/AML bei FA können in vieler Hinsicht als Modell für die Entstehung sekundärer myeloischer Neoplasien bei Nicht-FA-Patienten verstanden werden. 3.5.8

Prädisposition für solide Tumoren

Die kumulative Inzidenz, an einer nicht-hämatologischen Neoplasie zu erkranken, liegt für FA-Patienten mit 40 Jahren bei 28% und damit in der gleichen Größenordnung wie für MDS/AML (Kutler et al. 2003a). Die häufigsten Tumoren sind Plattenepithelkarzinome des Kopf-Hals-Bereichs, der Anogenitalregion und der Haut. Überlebende einer hämatopoetischen Stammzelltransplantation (SZT) können assoziiert mit thorakoabdomineller Bestrahlung oder »graft versus host disease« (GVHD) ein besonders hohes Risiko für maligne Tumoren haben (Socié et al. 1998; Guardiola et al. 2004). Das Risiko für Patienten mit FA an Kopf-/Halstumoren zu erkranken ist 500- bis 700-fach erhöht. Im Gegensatz zum Auftreten dieser Plattenepithelkarzinome in der Allgemeinbevölkerung sind bei FA Frauen doppelt so häufig wie Männer betroffen. Die Tumoren, die zu 65% in der Mundhöhle auftreten, sind aggressiv mit früher lymphatischer Metastasierung und lokaler Weichteilinfiltration. Das 2-Jahres-Überleben liegt unter 50%, die Mehrheit der Patienten entwickelt

47 3 · Aplastische Anämien

⊡ Tabelle 3.3. Allgemeine Empfehlungen zur Diagnostik bei FA-Patienten (modifiziert nach Fanconi Anemia Standards for Clinical Care 2003)

Art der Untersuchung

Voraussetzung

Intervall

Hämatologie

Normales Blutbild oder geringgradige Panzytopenie, kein zytogenetischer Klon

Alle 3–4 Monate

Mittelgradige bis schwere Panzytopenie, zytogenetischer Klon

alle 1–2 Monate

Endokrinologie

Leber

Kopf-/ Halstumoren Gynäkologie

Blutbild, Retikulozyten

Knochenmark (Morphologie, Zytogenetik)

Stabiles Blutbild, kein zytogenetischer Klon

Jährlich

Fragliche Progression, zytogenetischer Klon

Alle 3–6 Monate

Wachstumsgeschwindigkeit

alle Patienten

alle 6 Monate

Knochenalter

Alle Patienten

Jährlich

Androgentherapie

Alle 6–12 Monate

T4, TSH, TBG

Alle Patienten

Alle 6–12 Monate

Oraler Glukosetoleranztest, Insulin

Alle Patienten

Alle 1–2 Jahre

GOT, GPT

Alle Patienten

Jährlich

Androgentherapie

Alle 3–6 Monate

Sonographie Leber

Androgentherapie

Alle 6–12 Monate

Inspektion von Mundhöhle, NasenRachen-Raum (endoskopisch)

Alle Patienten ab 12 Jahren

Alle 6 Monate

Untersuchung, PAP-Abstrich

Alle ab 16 Jahren

Jährlich

Mammogramm

Alle ab 30 Jahren

1- bis-2-jährlich

weitere Primärtumoren (Kutler et al. 2000a). Zur Früherkennung der Läsionen werden ab dem 12. Lebensjahr halbjährliche Inspektionen der Mundhöhle und endoskopische Untersuchungen des Nasen-Rachen-Raums empfohlen (⊡ Tabelle 3.3; Owen et al. 2003). Therapie der Wahl ist die weite chirurgische Exzision des Tumors, Strahlen- und Chemotherapie gehen mit einer hohen Morbitität und Mortalität einher. Präventiv werden eine strikte Abstinenz von Tabakund Alkoholkonsum (auch Passivrauchen) sowie eine gute orale Hygiene (ohne alkoholische Spüllösungen) angestrebt. Ähnlich wie im Kopf-Hals-Bereich sind Karzinome im Anogenitaltrakt bei Frauen mit FA häufig (Alter 2003b). Das Risiko, an einem Zervix- bzw. einem Vulvakarzinom zu erkranken, ist 200- bzw. 4000-fach erhöht, das mittlere Erkrankungsalter liegt bei nur 25 bzw. 27 Jahren (Rosenberg et al. 2003). Jährliche Vorsorgeuntersuchungen werden ab der Menarche empfohlen (⊡ Tabelle 3.3). Ob Frauen mit FA ein erhöhtes Risiko für Brustkrebs haben, ist zur Zeit nicht bekannt. Die Mehrzahl der Patientinnen mit Karzinomen im Anogenitalbereich hatte vorausgegangene Condylomata (Kutler et al. 2003a). Auch konnte DNA des humanen Papillomavirus (HPV) in über 80% der Biopsien von Plattenepithelkarzinomen primär aus der Kopf-Hals-Region nachgewiesen werden (Kontrollen 36%; Kutler et al. 2003b). FA-Patienten scheinen ein erhöhtes Risiko für eine HPV-induzierte Karzinogenese haben; die HPV-Infektion könnte in diesem Zusammenhang als »2. Hit« verstanden werden. Möglicherweise eröffnen Impfstrategien gegen HPV (Koutsky et al. 2002) neue Wege der Tumorprävention. Lebertumoren finden sich nahezu ausschließlich bei Patienten mit Androgentherapie. Es sind in der Regel nicht-invasive benigne Leberadenome, die – besonders bei gleichzei-

tig bestehender Thrombozytopenie – zu lebensbedrohlichen Blutungen führen können, sich aber nach Absetzen der Androgenbehandlung in der Regel wieder zurückbilden (Touraine et al. 1993). Hepatozelluäre Karzinome unter Androgentherapie sind selten, eine Erhöhung des α-Fetoproteins kann fehlen (Soe et al. 1992). Bei Kindern mit FA sind Hirntumoren, insbesondere Medulloblastome, und Nephroblastome beschrieben. Beide Tumoren, wie auch das sehr frühe Auftreten von myeloischen Neoplasien und T-ALL, sind mit biallelischen BRCA2/ FANCD1-Mutationen assoziiert (Offit et al. 2003; Hirsch et al. 2004; Wagner et al. 2004). Interessanterweise ging den Neoplasien nicht immer eine Panzytopenie voraus. 3.5.9

Hämatopoetische Stammzelltransplantation

Die SZT ist bisher die einzige kurative Therapie für Patienten mit FA. Sie stellt aus vielen Gründen eine besondere Herausforderung dar. Die Konditionierung muss der erhöhten Zytotoxizität von Alkyanzien und Bestrahlung Rechnung tragen. Eine GVHD sollte wegen des hohen Risikos sekundärer Karzinome vermieden werden (Deeg et al. 1996). Gleichzeitig haben FA-Patienten eine vergleichsweise hohe Wahrscheinlichkeit eine akute oder chronische GVHD zu entwickeln (Guardiola et al. 2004). Ursächlich können der Defekt im DNA-Reparaturmechanismus und das bei zellulärem Stress rasche Einsetzen von Apoptose sein. Die SZT bei FA wird in einem frühen Stadium des Knochenmarkversagens angestrebt. Bei fortgeschrittenem MDS oder AML können Konditionierungsregime mit reduzierter Intensität zwar einen ausreichenden »Graft-versus-leukemia« (GVL)-Effekt erzielen, durch das gleichzeitige Auftreten

3

48

I

Pädiatrische Hämatologie: Knochenmark

von schwerer GVHD gehen diese Transplantationen jedoch mit einer hohen Mortalität einher (Guardiola et al. 2003). Geschwisterspender Nachdem die SZT der FA-Patienten vom genotypisch HLAidentischem Geschwisterspender (»matched family donor«, MFD) mit der Standardkonditionierung für die erworbene aplastische Anämie mit einer hohen Mortalität einhergegangen war, gelang der Arbeitsgruppe von Gluckman in Paris in den frühen 80er-Jahren der Durchbruch mit der Einführung einer thorakoabdominalen Bestrahlung (500 cGy) und niedrigdosiertem Cyclophosphamid (Cy; 20 mg/kg; Gluckman et al. 1983; Socié et al. 1998). Die Langzeitergebnisse der so behandelten Patienten zeigen, dass FA-Patienten im Vergleich zu Patienten mit erworbener aplastischer Anämie ein deutlich höheres GVHD-Risiko haben, und dass die GVHD ein Risikofaktor für das spätere Auftreten von Karzinomen im Kopf-Hals-Bereich ist (Guardiola et al. 2004). Die kumulative Inzidenz dieser Tumoren lag 15 Jahre nach SZT bei 53%. Um das Tumorrisiko zu verringern, wird heute bei der Geschwistertransplantation weitgehend auf eine thorakoabdominale Bestrahlung verzichtet. Alternative Transplantationsstrategien haben hochdosiertes (Flowers et al. 1996) oder niedrigdosiertes Cy (Dokal u. Roberts 1996; Medeiros et al. 2000) allein eingesetzt. Viele Zentren prüfen z. Zt. Konditionierungsstrategien mit Cy und Fludarabin, einer immunsuppressiven und gering zytotoxischen Substanz (Kapelushnik et al. 1997; De Medeiros et al. 2001). Die GVHD Prophylaxe wird mit Cyclosporin allein oder in Kombination mit Antithymozytenglobulin (ATG) oder T-Zelldepletion durchgeführt. Auf Methotrexat wird wegen der Nebenwirkungen Mukositis und Lebertoxizität verzichtet, als Stammzellquelle wird meist Knochenmark eingesetzt. ! Bei einer Wahrscheinlichkeit des 2-Jahres-Überlebens von 66–80% (Gluckman et al. 1995; Dufour et al. 2001a) kann die SZT vom Geschwisterspender frühzeitig bei beginnendem Knochenmarkversagen (Hb <8 g/dl, Thrombozyten<50.000/µl oder Granulozyten <1000/µl) empfohlen werden. Auf eine Androgenbehandlung vor SZT sollte wegen der Lebertoxizität verzichtet werden. Beim Geschwisterspender ist eine FA mittels DEB-Testung oder molekularer Analyse sicher auszuschließen.

Fremdspender Die Ergebnisse der SZT vom Fremdspender (»unrelated donor«, UD) waren in der Vergangenheit wenig zufriedenstellend (Davies et al. 1996; Zwaan et al. 1998; MacMillan et al. 2000). In einer Analyse der European Group for Blood and Marrow Transplantation (EBMT) lag die Wahrscheinlichkeit des Überlebens 3 Jahre nach SZT bei 33% (Guardiola et al. 2000). Eine T-Zelldepletion verringerte zwar das Risiko für GVHD, verbesserte bei erhöhter Abstoßungsrate aber nicht das Überleben. Patienten mit 3 Fehlbildungen hatten ein deutlich schlechteres Überleben; Alter über 10 Jahre bei SZT und eine vorausgegangene Androgentherapie waren weitere Risikofaktoren. Da in den gegenwärtig zur Verfügung stehenden Transplantationsserien nur bei wenigen Patienten die Komplementationsgruppe oder der Genotyp bekannt sind, kann die Frage nach einer Assoziation zwischen Genotyp,

Phänotyp und Transplantationsergebnis nicht beantwortet werden. Neuere Ansätze zur Fremdspendertransplantation nutzen Fludarabin, niedrigdosiertes Cy und T-Zelldepletion (De la Fuente et al. 2003; Boyer et al. 2003). Ob hiermit ein sicheres Engraftment bei geringer GVHD-Rate erzielt werden kann, oder ob der zusätzliche Einsatz von Strahlentherapie oder niedrigdosiertem Busulfan zu besseren Langzeitergebnissen führt, bleibt abzuwarten. Abhängig von der Stammzellquelle (Knochenmark, periphere Blutstammzellen oder Nabelschnurblut), Ausmaß des HLA-Mismatch zwischen Spender und Empfänger, Stadium der Erkrankung (Panzytopenie oder MDS oder AML), Alter des Patienten und spezifischen Organschäden sind Konditionierung und GVHD-Prophylaxe individuell anzupassen. Nachdem die erste SZT mit Stammzellen aus Nabelschnurblut 1988 von der Arbeitsgruppe von Gluckman bei einem Kind mit FA durchgeführt wurde (Gluckman et al. 1989), ist diese Art der SZT besonders beim Fehlen eines HLA-identischen UD eine Therapieoption. Im Vergleich zur SZT vom MFD wird die Transplantation vom UD wegen des erhöhten Risikos meist in einer späteren Krankheitsphase durchgeführt. Der bestmögliche Zeitpunkt einer Fremdspendertransplantation und insbesondere der Einfluss einer vorausgegangenen Androgentherapie werden zurzeit intensiv diskutiert, ohne dass bisher eindeutige Antworten gegeben werden können. Alle FA-Patienten sind bald nach Diagnosestellung einem Transplantationszentrum vorzustellen, damit frühzeitig nach Beratung durch das Transplantationsteam eine Fremdspendersuche eingeleitet werden kann. Spätere Entscheidungen zur SZT sollten vom Patienten, seinen Eltern und dem Behandlungsteam gemeinsam getragen werden. Von einigen Zentren wird die Entnahme von autologen hämatopoetischen Stammzellen für Patienten ohne MFD empfohlen. Bei der geringen Knochenmarkzellularität sind oft nur wenige Stammzellen zu ernten. Ob die Reinfusion dieser Zellen bei Transplantationsversagen nach UD-SZT sinnvoll ist, oder ob die Stammzellen für eine spätere Gentherapie oder in der Behandlung anderer Organschäden eingesetzt werden können, ist zur Zeit offen. 3.5.10 Androgene Androgene wurden erstmals in den 50er-Jahren von Shahidi und Diamond eingesetzt (Shahidi u. Diamond 1961). Bei unbekanntem Wirkmechanismus verbessern sie die Panzytopenie bei 50–70% der Patienten. Ihre Hauptwirkung betrifft die Erythropoese; Retikulozytenzahl und Hb steigen innerhalb der ersten 2–3 Monate der Behandlung an. In der Folge können die Thrombozyten- und gelegentlich auch Leukozytenzahlen ansteigen. Erst nach 6-monatiger Behandlung sollte ein mögliches Nicht-Ansprechen konstatiert werden. Langfristig werden alle Patienten refraktär für die Androgenwirkung. Eine Androgentherapie kann die Progression in eine myeloische Neoplasie nicht verhindern. Ihre Bedeutung als möglicher Risikofaktor für eine spätere Transplantation ist offen ( Abschn. 3.5.9). Unter den Nebenwirkungen der Androgene ist die Maskulinisierung für Mädchen und Frauen besonders trauma-

49 3 · Aplastische Anämien

tisch. Von einer begleitenden Steroidtherapie zur Verzögerung der Wachstumsakzeleration wird abgeraten. Leberwerte sollten regelmäßig kontrolliert werden ( Tabelle 3.3), beim Anstieg der Transaminasen auf das 3- bis 5-fache der Norm wird eine Dosisreduktion der Androgene bis zur Verbesserung der Werte empfohlen. Eine Peliosis hepatis (zystische Dilatation der Sinusoide) ist oft asymptomatisch. Sie kann wie Leberadenome ( Abschn. 3.5.8) zu jedem Zeitpunkt unter Therapie entstehen; beide Veränderungen bilden sich nach Absetzen der Androgene meist zurück (Soe et al. 1992). Nebenwirkung einer Androgentherapie:  Maskulinisierung (tiefere Stimme, Akne, Verlust von Kopfhaar/Glatze, zunehmende Körperbehaarung, Vergrößerung der äußeren Genitalien)  Hyperaktivität, Stimmungsschwankungen  Zunahme von Appetit und Gewicht, Wasserretention  Wachstumsschub, vorzeitiger Verschluss der Epiphysen  Zunehmende Muskelmasse  Cholestase und Erhöhung der Leberwerte  Leberadenome  Peliosis hepatis  Bluthochdruck

Bei Fehlen eines Geschwisterspenders ist eine Androgentherapie in der Regel nach Abfall des Hb <8 g/dl und/oder der Thrombozytenzahl <30.000/µl indiziert. Das Standardpräparat ist Oxymetholon, das in Deutschland über eine internationale Apotheke erhältlich ist. Die initiale Dosis beträgt 2 (–5) mg/kg/Tag, bei 50 mg Tabletten erfolgt eine Rundung auf halbe Tabletten. Nach Stabilisierung der Blutwerte oder Anstieg des Hb sollte durch Dosisreduktionen alle 2–3 Monate die niedrigste wirksame Dosis ermittelt werden. 3.5.11 Zytokine und supportive Therapie G-CSF (Rackoff et al. 1996) und GM-CSF (Guinan et al. 1994) können die Neutrophilenzahlen bei FA-Patienten verbessern. Ihr Einsatz kann bei schwerer Neutropenie (<500/µl) oder lebensbedrohlichen Infektionen erwogen werden. Wenige Patienten zeigten auch einen Anstieg von Hb oder Thrombozytenzahlen. Ein kausaler Zusammenhang zwischen Zytokintherapie und Entstehung einer myeloischen Neoplasie ist nicht nachweisbar. Der Einsatz von Erythropoetin ist nur bei Niereninsuffizienz sinnvoll. In der Vergangenheit wurden anämische FA-Patienten nur bei deutlicher Symptomatik (Abgeschlagenheit, Tachykardie, Tachydyspnoe) mit Erythrozyten transfundiert. Um einen normalen Tagesablauf mit altersentsprechenden Aktivitäten zu ermöglichen, transfundieren heute viele Hämatologen bei minimalen Hb-Werten von 7–8 g/dl. Überlegungen zur Eisenüberladung und subkutanen Desferrioxamintherapie orientieren sich an denen bei Thalassämiepatienten ( Kap. 14). Bei schwerer Thrombozytopenie können intravenöse Desferrioxamingaben notwendig sein. Der Einsatz von oralen Chelatoren ist bei FA bisher nicht etabliert.

Die Substitution von Thrombozyten ist bei ausgeprägten Hämatomen, Nasenbluten, anderen schweren Blutungen oder vor invasiven Eingriffen notwendig. Niedrige Thrombozytenzahlen ohne ausgeprägte Blutungszeichen stellen in der Regel keine Indikation zur Transfusion dar. Tranexamsäure (10–15 mg/kg alle 6–8 h) kann bei Mukosablutungen hilfreich sein. Alle Medikamente, die die Plättchenfunktion verringern können (z. B. nichtsteroidale Antiphlogistika wie Ibuprofen) sind kontraindiziert. 3.5.12 Somatische Mosaike und Gentherapie Ca. 10–25% der FA-Patienten haben nicht-leukämische Blutzellen, die keine induzierbare Chromosomenbrüchigkeit mehr aufweisen (so genannte DEB- oder MMC-Resistenz). Voraussetzung für ein solches somatisches Mosaik ist eine spontane Reversion in einem Allel des defekten Gens. Die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen sind unterschiedlich und beinhalten u. a. mitotische Rekombinationen (beide Mutationen jetzt auf einem Allel, ein normales Allel), kompensatorische Verschiebungen im Leseraster und Rückmutationen (Gross et al. 2002). Lymphohämatopoetische Stammzellen, bei denen eine solche molekulare Selbstkorrektur erfolgt ist, können einen Proliferationsvorteil gegenüber erkrankten FA-Zellen haben. Tatsächlich kann die normale Zellpopulation innerhalb eines Mosaiks im Laufe der Zeit zunehmen (Waisfisz et al. 1999) und dies mit einem wenig ausgeprägten Phänotyp einhergehen. In diesen Fällen kann die FA-Diagnostik an Blutzellen auch zu falsch-negativen Ergebnissen führen und die Untersuchung von Fibroblasten notwendig machen. Interessanterweise entwickeln viele Patienten mit Mosaik aber trotz der »natürlichen« Gentherapie ein progredientes Knochenmarkversagen (Auerbach et al. 1989). Diese Beobachtung könnte Folge einer inkompletten Komplementierung durch die Reversion sein, bei der die Chromosomenbrüchigkeit, nicht aber die Hypersensitivität gegenüber Zytokinen korrigiert wird (Bagby 2003). Die spontane Reversion einer Stammzelle schließt auch die Entwicklung einer klonalen zytogenetischen Aberration in einer anderen nicht-korrigierten Stammzelle nicht aus (Gregory et al. 2001). Besondere Probleme ergeben sich für FA-Patienten mit Mosaiken bei SZT. Die niedrigdosierte Konditionierung kann für die korrigierte Zellpopulation nicht ausreichend immunsuppressiv sein, so dass es zur Abstoßung des Transplantats kommt (MacMillan et al. 2000). Die Fragen nach der Langlebigkeit des Klons mit genetischer Reversion und der Möglichkeit der Leukämogenese in nicht-korrigierten Zellpopulationen sind auch für die Einschätzung des Erfolgs einer somatischen Gentherapie relevant. Eine Einschätzung der möglichen Bedeutung der somatischen Gentherapie als Therapieoption für FA kann zurzeit nicht abgegeben werden. Bisherige klinische Studien bei FANCC und FANCA mit retroviralen Vektoren waren eher enttäuschend (Liu et al. 1999; Walsh et al. 2001). Der Einsatz von lentiviralen Vektoren mag erfolgversprechender sein (Galimi et al. 2002).

3

50

Pädiatrische Hämatologie: Knochenmark

Dyskeratosis congenita

3.5.13 Pränatale Diagnostik

3.6

Die pränatale Diagnose einer FA kann durch Bestimmung der Chromosomenbrüchigkeit an Chorionzotten in der 9. bis 12. oder Amnionzellen in der 16. Schwangerschaftswoche durchgeführt werden (Auerbach et al 1985). Ist die spezifische Mutation der Familie bekannt, wird die direkte DNA Analyse möglich. Die Anwendung der Präimplantationsdiagnostik (PID) ist umstritten. Die PID nach In-vitro-Fertilisation wurde ursprünglich entwickelt, um Embryonen, die von einer bekannten monogenen Erbkrankeit betroffen sind, vor Beginn der Schwangerschaft zu diagnostizieren und den betroffenen Familien eine Alternative zur pränatalen Diagnostik mit Schwangerschaftsabbruch zu ermöglichen. PID bei FA wird aber nicht nur dazu benutzt, eine FA auszuschließen, sondern auch, um für einen bestimmten HLA-Typ zu selektionieren. Die HLA-identischen Stammzellen aus Nabelschnurblut des durch PID ausgewählten gesunden Kindes ermöglichen die SZT des erkrankten Geschwister (Grewal et al. 2004). Die PID ist in den USA derzeit gesetzlich nicht reguliert, in den meisten europäischen Ländern ist ihr Einsatz zur positiven Selektion bestimmter Merkmale nicht erlaubt.

Die Dyskeratosis congenita, zuerst 1906 beschrieben von Zinsser (Zinsser-Engman-Cole-Syndrom), ist eine angeborene Multisystemerkrankung, bei der das ektodermale und hämatopoetische System besonders betroffen sind. Abnorme Hautpigmentierung, Nageldystrophie, Leukoplakie der Schleimhäute und progredientes Knochenmarkversagen stehen im Vordergrund. Neben der Panzytopenie können Neoplasien und eine schwere Lungenerkrankung zum Tode führen. Die Erkrankung wird X-chromosomal, autosomalrezessiv oder dominant vererbt.

I

3.5.14 Prognose und Patientenbetreuung Die mediane Überlebenszeit für Patienten mit FA ist 24 Jahre (Kutler et al. 2003a). Etwa ein Drittel der Patienten wird älter als 30 Jahre. Eine frühe Diagnosestellung ist wünschenswert, da sie das adäquate Management der hämatologischen Probleme, die elektive Korrektur der angeborenen Fehlbildungen vor Einsetzen der Thrombozytopenie, die genetische Beratung der Familie und die Identifizierung ebenfalls betroffener Geschwister ermöglicht. Auch die Fragen zur SZT sollten frühzeitig besprochen werden, damit eine Spendersuche vor dem Auftreten schwerwiegender hämatologischer Komplikationen eingeleitet werden kann. Besonders wichtig ist die individuelle psychosoziale Unterstützung der Familie. ! Schon bei Verdacht auf FA sollten Patient und Familie an ein spezialisiertes pädiatrisch-hämatologisches Zentrum überwiesen werden. Auch wenn Leitlinien für viele Bereiche des klinischen Managements von FA-Patienten erstellt wurden, ist die Behandlung eines Patienten immer individuell und bedarf einer ausreichenden Erfahrung eines multidisziplinären Behandlungsteams.

Die Behandlung und Begleitung eines Patienten mit FA ist komplex und bedarf vieler Spezialisten ( Tabelle 3.3), die gut koordiniert und aufeinander abgestimmt eine bestmögliche und individuelle Versorgung gewährleisten müssen. Der Austausch mit anderen Betroffenen innerhalb der sehr aktiven FA-Selbsthilfegruppen ist für viele Familien eine wichtige Quelle der Information und Unterstützung (Deutschland: www.fanconi.de, USA: www.fanconi.org). Der Herausforderung, die die Krankheit FA heute stellt, wird nur eine partnerschaftliche Zusammenarbeit zwischen Spezialisten, Kinderärzten, Patienten, Familien, Selbsthilfegruppen und Forschern gerecht.

3.6.1

Klinisches Erscheinungsbild

Nach unauffälliger früher Kindheit, treten Haut- und Nagelveränderungen in der Regel erstmals im Alter von 5–10 Jahren auf (Dokal 2000). Die retikuläre Hyperpigmentierung betrifft zunächst meist das Gesicht, den Hals, die Arme und den Thorax, kann aber im Verlauf zunehmend den ganzen Körper bedecken und teleangiektatische sowie erythematöse Komponenten aufweisen. Nagelveränderungen, die mit longitudinalen Rillen beginnen (⊡ Abb. 3.5), können bis zum Verlust des Organs fortschreiten. Leukoplakien finden sich in der oralen Mukosa und besondere auf der Zunge, aber auch auf den Konjunktiven und in der anogenitalen Schleimhaut. Tränenträufeln (Epiphora) durch Verlegung des Ductus nasolacrimalis wird bei ca. einem Drittel der Patienten beobachtet. Konjunktivitis, Blepharitis, Strabismus, Katarakt und Optikusatrophie sind andere okuläre Manifestationen. Auch eine Hyperhidrose der Hände und Füße, spärlicher Haarwuchs/Haarverlust, Karies/Zahnverlust, gastrointestinale (Ösophagusstrikturen) und urogenitale (Hypognonadismus, Retentio testes) Auffälligkeiten, Skelettveränderungen (Osteoporose, aseptische Nekrose), Minderwuchs und Entwicklungsverzögerung werden beobachtet. Eine lebensbedrohliche Lungenerkrankung mit Ventilations- und Diffusionsstörung steht bei ca. 20% der Patienten im Vordergrund. Histologisch liegt ihr eine pulmonale Fibrose und Gefäßveränderungen zugrunde, pathogenetisch könnte eine erhöhte Plasmakonzentration des Von-Willebrand-Faktors von Bedeutung sein (Dokal 2000).

⊡ Abb. 3.5. Dystrophe Nagelveränderungen bei Dyskeratosis congenita (mit freundlicher Genehmigung des Patienten und E. Bergsträßer, Zürich)

51 3 · Aplastische Anämien

Das Hoyerall-Hreidarsson-Syndrom (Hoyerall et al. 1970; Hreidarsson et al. 1988) charakterisiert durch eine intrauterine Wachstumsverzögerung, Mikrozephalie, zerebelläre Hypoplasie, mentale Retardierung, zunehmende Immundefizienz und aplastische Anämie ist eine ausgeprägte Variante der X-chromosomal vererbten Dyskeratosis congenita mit Mutationen im DKC1-Gen ( unten; Knight et al. 1999). Bei den autosomal vererbten Formen der Dyskeratosis congenita scheint die dominante Form schwerer zu verlaufen als die rezessiv vererbte Erkrankung. 3.6.2

Hämatopoese und Neoplasien

Nahezu alle Patienten erleiden ein progredientes Knochenmarkversagen, in 80–90% der Fälle bis zum Alter von 30 Jahren (Median 8 Jahre; Dokal et al. 2000). Eine Thrombozytopenie und makrozytäre Anämie sind die ersten Anzeichen der Panzytopenie, die sich selten auch einmal vor den mukokutanen Veränderungen entwickeln kann. Einige Patienten zeigen auch eine zunehmende zelluläre und humorale Immundefizienz. Die Zahl der hämatopoetischen Progenitoren ist deutlich vermindert und nimmt im Laufe der Zeit weiter ab (Dokal 2000). Auch wenn einzelne Patienten mit MDS und Blastenvermehrung beschrieben sind, ist das Risiko an einer myeloischen Neoplasie zu erkranken bei Dyskeratosis congenita wesentlich geringer als bei der Fanconi-Anämie. Plattenepithel- und Adenokarzinome des Oropharynx und Gastrointestinaltrakts werden ab der dritten Dekade gehäuft beobachtet. 3.6.3

Chromosomale Instabilität

Neuere Untersuchungen zeigen, dass Patienten mit Dyskeratosis congenita keine erhöhte Chromosomenbrüchigkeit nach Exposition mit interkalierenden Substanzen, Alkylanzien oder Bestrahlung aufweisen (Coulthard et al. 1998). Fibroblasten und Metaphasen peripherer Blutzellen zeigen allerdings spontan di- und trizentrische Chromosomen sowie Translokationen (Dokal et al. 1992). Im Gegensatz zur Fanconi-Anämie mit Chromosomenbrüchen finden sich bei der Dyskeratosis congenita chromosomale Rearrangements als Zeichen chromosomaler Instabilität. 3.6.4

Molekulargenetik

Nach Kopplungsanalysen in einer großen Familie mit ausschließlich männlichen Patienten konnte das Gen der Xchromosomal vererbten Form der Dyskeratosis congenita auf Xq28 am unteren Ende des X-Chromosoms lokalisiert (Connor et al. 1986) und später als DKC1-Gen identifiziert werden (Heiss et al. 1998). Das DKC1-Genprodukt, Dyskerin, ist ein hoch konserviertes nukleoläres Protein, das mit einer kleinen Gruppe nukleolärer RNA-Moleküle (so genannter H/AC-snoRNA) assoziiert. Zusammen mit 3 anderen Proteinen (NOP1, NHP2 und GAR1) bilden Dyskerin und die snoRNA einen Komplex (snoRNP), der für die posttranskriptionelle Modifikation von ribosomaler RNA von Uridin zu

⊡ Abb. 3.6. Mögliches Modell der Assoziation zwischen der RNAKomponente der Telomerase (TERC), der reversen Transkriptase (hTERT), Dyskeratin und den Riboproteinen GAR1, NHP2 und NOP10

⊡ Abb. 3.6. Mögliches Modell der Assoziation zwischen der RNAKomponente der Telomerase (hTERC), der reversen Transkriptase (hTERT), Dyskeratin und den Riboproteinen GAR1, NHP2 und NOP10

Pseudouridin verantwortlich ist. Dyskerin ist dabei die aktive Pseudouridinsynthase. Dyskerin, NOP1, NHP2 und GAR1 assoziieren auch mit der RNA-Komponente der Telomerase (hTERC; ⊡ Abb. 3.6; Mitchell et al. 1999). Nachdem erkannt wurde, das das hTERC-Gen bei der autosomal-dominanten Form der Dyskeratosis congenita mutiert ist (Vulliamy et al. 2001), war anzunehmen, dass der Pathologie der Dyskeratosis congenita eine abnorme Aktivität der Telomerase zugrunde liegt (Bessler et al. 2004). Der Telomerasekomplex ist für die Synthese der repetitiven Sequenzen der Chromosomenenden verantwortlich. Er besteht aus der reversen Transkriptase hTERT, die die assoziierte RNA-Komponente TERC als komplementären Nukleotidsäurestrang benutzt, um bei der Replikation verlorene Nukleotide wieder hinzuzufügen (⊡ Abb. 3.6). Dyskerin scheint für die Stabilität von TERC wesentlich; Patienten mit Dyskeratosis congenita zeigen eine verringerte TERC-Expression. Während murine Nullvarianten von Dkc1 letal sind (He et al. 2002), ist eine Variante mit verringerter Dkc1-Expression dem menschlichen Phänotyp ähnlich (Ruggero et al. 2003). Weibliche und männliche Mäuse zeigen eine moderate Anämie und eine ausgeprägte Prädisposition für Tumoren. Verkürzte Telomere finden sich in diesen hypomorphen Dkc1m-Mäusen erst ab der 4. Generation (Labormäuse haben sehr lange Telomere), was die Bedeutung der dysregulierten ribosomalen Funktion für den Phänotyp der Dyskeratosis congenita unterstreicht. Patienten mit Dyskeratosis congenita haben verkürzte Telomere (Mitchell et al. 1999). Ähnliche Veränderungen werden auch bei Patienten mit erworbener aplastischer Anämie beobachtet, ohne dass hier eine Beziehung zwischen der Telomerlänge und der Schwere der Panzytopenie besteht (Brummendorf et al. 2001). Heterozygote TERC-Mutationen wurden allerdings in größeren Kohorten von Patienten mit erworbener aplastischer Anämie, MDS oder paroxysmaler nächtlicher Hämoglobinurie (PNH) selten gefunden (Yamaguchi et al 2003). Die Entdeckung der Mutationen in DKC1

3

52

I

Pädiatrische Hämatologie: Knochenmark

⊡ Tabelle 3.4. Untergruppen der Dyskeratosis congenita (modifiziert nach Dokal 2003)

Untergruppe

Zahl der Patienten (%)

Chromosomale Lokalisation

RNA/ProteinProdukt

Zahl der Mutationen >25

X-chromosomal

40–50

Xq28

Dyskerin

Autosomal-dominant

>10

3q21–3q28

TERC

<10

Autosomal-rezessiv

40–50

?

?

?

und TERC in Familien mit Dyskeratosis congenita erlaubt eine eindeutige molekulare und pränatale Diagnostik für ca. die Hälfte der Patienten (⊡ Tabelle 3.4). 3.6.5

Therapie und Prognose

Das Management der Panzytopenie bei Dyskeratosis congenita ist ähnlich wie das bei Fanconi-Anämie. Oxymetholon kann bei ca. 50% der Patienten eine Verbesserung der Blutwerte erzielen. Ein vorübergehendes Ansprechen wurde auch auf die Wachstumsfaktoren GM-CSF, G-CSF und Erythropoetin beobachtet (Russo et al. 1990; Alter et al. 1997). Die Ergebnisse der SZT mit Geschwisterspendern sind bisher deutlich schlechter als bei der Fanconi-Anämie (Ghavamzadeh et al. 1999). Sie sind durch eine hohe Rate pulmonaler und später vaskulärer Komplikationen geprägt. Der Verzicht auf Busulfan, eine Fludarabin-basierte Konditionierung und der Einsatz der SZT bei Patienten ohne vorbestehende Lungenkomplikationen könnte zu einem verbesserten Überleben führen (Cossu et al. 2002). Die meisten Patienten mit Dyskeratosis congenita sterben vor dem 30. Lebensjahr. Todesursachen sind Knochenmarkversagen/Immundefizienz (≈60–70%), pulmonale Komplikationen (≈10–15%) und Neoplasien (≈5–10%; Dokal 2000). Das 1995 am Hammersmith-Hospital in London etablierte Register für Patienten mit Dyskeratosis congenita (Knight et al. 1998) wird die Erforschung dieser seltenen Erkrankung erleichtern und langfristig zur Verbesserung der bisher ungünstigen Prognose beitragen.

3.7

Andere angeborene aplastische Anämien

Bei einigen Formen der angeborenen aplastischen Anäminen, wie der amegakaryozytären Thrombozytopenie ( Kap. 34) oder dem Shwachman-Diamond-Syndrom ( Kap. 17.7) stehen zunächst Zytopenien einer Zellreihe im Vordergrund bevor sich später eine Panzytopenie entwickelt. Da bei einer Reihe angeborener Störungen mit Knochenmarkversagen skelettale Auffälligkeiten besonders von Radius, Ulna und der Hände zu beobachten sind (⊡ Tabelle 3.5), müssen die betroffenen Gene sowohl in der Hämatopoese wie auch Skelettentwicklung eine wichtige Rolle spielen. Eines dieser Gene ist HOXA11; Patienten mit HOXA11-Mutationen haben beidseits eine radioulnare Synostose und fallen in der Neonatalperiode durch eine Thrombozytopenie auf (Thompson et al. 2000, 2001). Letztere kann sich in der Folge normalisieren, bevor sich langfristig eine Knochenmarkaplasie einstellt. Radioulnare Synostosen mit spätem Knochenmarkversagen im Erwachsenenalter wurden ebenfalls beschrieben (Dokal et al. 1989). Eine Abgrenzung zu anderen Syndromen wird erst durch die Kenntnis der molekularen Defekte möglich sein; differenzialdiagnostisch zu erwähnen sind das WT-Syndrom (genannt nach Familien W und T, autosomal-dominant, radiale/ulnare Hypoplasie, Leukämien; Gonzalez et al. 1977) und das IVIC-Syndrom (autosomaldominant, radiale Hypoplasie, Hörverlust, Ophthalmoplegie; Arias et al. 1980). Neben Panzytopenien mit Skelettveränderungen sind auch eine Reihe von angeborenen aplastischen Anämien mit zerebralen Fehlbildungen beschrieben. Beim SeckelSyndrom (autosomal-rezessiv, Zwergwuchs, Vogelgesicht,

⊡ Tabelle 3.5. Angeborene aplastische Anämien mit skelettalen Auffälligkeiten von Armen und Händen (modifiziert nach Slayton und Schibler 2000)

Erkrankung

% mit Anomalien von Arm/Hand

Alter bei Diagnose (Median)

Prädisposition für myeloische Neoplasie

Fanconi-Anämie

50

8,0 Jahre

+

Diamond-Blackfan-Anämie

10

0,5 Jahre

+

Thrombozytopenie mit fehlendem Radius

100

16 Tage

–

Knochenmarkversagen mit radioulnarer Synostose

100

Neugeboren oder erwachsen

–

WT-Syndrome

100

1 Jahr bis erwachsen

+

IVIC-Syndrome

100

Erwachsen

–

53 3 · Aplastische Anämien

schwere mentale Retardierung) scheint – ähnlich wie bei der Fanconi-Anämie und der Dyskeratosis congenita – eine Chromosomeninstabilität Urschache der sich entwickelnden aplastischen Anämie sein (Bobabilla-Morales et al. 2003). Auch das Dubowitz-Syndrom (Wachstumsretardierung, typische Facies, Kryptorchismus; Berthold et al. 1987) sind ebenso wie bei Patienten mit Down-Syndrom (Pavithran u. Raji 2003) aplastische Anämien beschrieben. Kinder mit Pearson-Syndrom (Pearson et al. 1979) präsentieren sich im 1. Lebensjahr mit Anämie oder Durchfall (Munnich et al. 1996). Ursache der Multisystemerkrankung sind unterschiedlich langstreckige Deletionen mitochondrialer DNA mit nachfolgender gestörter oxidativer Phosphorylierung ( Kap. 31; Rötig et al. 1991, 1995). Die makrozytäre Anämie mit Retikulozytopenie ist in der Regel transfusionsbedürftig und von einer mehr oder weniger ausgeprägten Neutropenie und Thrombozytopenie begleitet. Das HbF ist oft erhöht. Im normo- oder hypozelluären Knochenmark zeigen sich eine charakteristische Vakuolisierung ( Kap. 31) und Ringsideroblasten. Es ist nicht klar, warum sich die Panzytopenie – oft eingeleitet durch eine plötzlich auftretende Retikulozytose – im frühen Kindesalter verbessert und meist normalisiert.

Erworbene aplastische Anämie

3.8

Die erworbene aplastische Anämie ist eine seltene, schwere Erkrankung des blutbildenden Systems. Ursache der peripheren Panzytopenie ist eine durch T-Lymphozyten vermittelte Immunattacke auf Stamm- und frühe Progenitorzellen. Die Folge ist das Versiegen der Produktion von Erythrozyten, Thrombozyten und Leukozyten im Knochenmark. Das klinische Bild ist durch eine aregeneratorischer Anämie, Blutungsneigung, schwere bakterielle Infektionen und systemische Pilzinfektionen geprägt. Die allogene Stammzelltransplantation und die immunsuppressive Therapie stehen als therapeutische Optionen zur Verfügung. 3.8.1

Definition

Die erworbene aplastische Anämie (AA) ist definiert als erworbene Aplasie des Knochenmarks mit Reduktion der Zellularität auf unter 30% der Altersnorm und konsekutiver Zytopenie im peripheren Blut. Ursächlich für die Bildungsstörung ist der Untergang hämatopoetischen Gewebes durch eine gesteigerte Apoptose. Für die Therapie entscheidend sind die Schweregrade der AA (Camitta et al. 1982). Definition Für die Diagnose »schwere aplastische Anämie (SAA)« müssen 2 der 3 Kriterien – Anämie mit Retikulozytopenie <20.000/µl, Thrombozytopenie <20.000/µl und Granulozytopenie <500/µl – erfüllt sein. Von einer sehr schweren AA (»very severe aplastic anemia«, VSAA) spricht man bei einer Granulozytenzahl von unter 200/µl.

3.8.2

Epidemiologie

Die Inzidenz der AA beträgt 0,2/100.000 Kinder unter 15 Jahren, dies entspricht 20–25 Neuerkrankungen pro Jahr in Deutschland, wo seit 1994 Kinder mit AA zentral über das Kinderkrebsregister in Mainz erfasst werden. Der Altersmedian liegt bei 9 Jahren, Knaben und Mädchen sind etwa gleich häufig betroffen. Im Gegensatz zu den Erwachsenen überwiegen bei Kindern die Fälle mit schwerer und sehr schwerer AA. Im ersten Lebensjahr auftretende Fälle von Knochenmarkversagen haben ihre Ursache zumeist in kongenitalen Störungen der Hämatopoese, wie zum Beispiel einer amegakaryozytären Thrombozytopenie. Anders als beim MDS nimmt die Häufigkeit der AA mit zunehmendem Lebensalter nicht zu. 3.8.3

Pathogenese

Verschiedenste Ursachen, wie Medikamente (z. B. Chloramphenicol, Penicillamin), Chemikalien (z. B. Benzol), ionisierende Strahlen, hormonelle Faktoren (Schwangerschaft) und Infektionen v. a. mit Viren können für das Auftreten einer AA verantwortlich sein ( Abschn. 3.1). Bei über 90% der Erkrankten kann allerdings kein Auslöser gefunden werden, es liegt eine idiopatische AA vor. Bei etwa 5% der Patienten steht das Auftreten der AA in zeitlichem Zusammenhang mit einer Hepatitis, die manchmal bis zum akuten Leberversagen führt. In der Regel kann für die Hepatitis kein Erreger nachgewiesen werden; es wird für Leber- und Knochenmarkversagen ein gemeinsamer autoimmunologischer Prozess angenommen (Itterbeek et al. 2002). Für ein Knochenmarksversagen können grundsätzlich 2 Mechanismen verantwortlich sein (Appelbaum et al. 1987): ▬ Das Stroma kann in seiner Funktion, die optimalen Bedingungen (Wachstumsfaktoren, Adhäsionsmoleküle etc.) für Homing, Proliferation und Differenzierung von Blutstammzellen bereitzustellen, versagen (Azuma et al. 1998). ▬ Der Stammzellpool selbst kann durch Verlust (toxisch, immunologisch bedingt) von Stammzellen oder durch Verringerung ihrer proliferativen Kapazität geschädigt sein. In Crossover-Experimenten konnte gezeigt werden, dass das Stroma von AA-Patienten in der Lage ist, Blutstammzellen von gesunden Spendern ausreichend zu unterstützen, ein Befund, der durch den erfolgreichen Einsatz der SZT bei AA bestätigt wird. Das Stroma von AA-Patienten produziert normale Mengen an Wachstumsfaktoren wie SCF (WodnarFilipowicz et al. 1993), die Konzentrationen anderer Faktoren wie Erythropoetin, Thrombopoetin und G-CSF bzw. GM-CSF sind im Serum kompensatorisch erhöht. CD34+ hämatopoetische Progenitorzellen von AA-Patienten zeigen dagegen auch auf Stroma gesunder Spender kein ausreichendes Wachstum. Der Anteil an Zellen, aus denen in der Langzeitkultur eine Kolonie entstehen kann (LTC-IC), ist meist noch Jahre nach erfolgreicher immunsuppressiver Therapie (IST) und Normalisierung der Blutbildparameter erheblich reduziert (Podesta et al. 1998).

3

54

I

Pädiatrische Hämatologie: Knochenmark

Die Reduktion des Pools an Stammzellen, die für eine Repopulierung des Knochenmarks sorgen, spiegelt sich auch in Klonalitätsanalysen nach erfolgreicher IST wider. So finden sich bei Frauen nach erfolgreicher IST oligoklonale oder sogar monoklonale X-Inaktivierungsmuster in der Hämatopoese. Die deutlich verkürzten Telomere bei AA-Patienten nach IST werden ebenfalls als Indiz für die gesteigerte Replikation weniger Stammzellen angesehen (Ball et al. 1998). Dieser erhöhte replikative Stress führt offenbar zu einer vorzeitigen Alterung der verbliebenen Stammzellen und wird für das erhöhte Risiko von chromosomalen Aberrationen und einer Progression in eine myeloische Neoplasie (MDS, AML) verantwortlich gemacht. Erste klinische Hinweise auf die wichtige Rolle des Immunsystems in der Pathogenese der AA ergaben sich aus der Beobachtung, dass es bei AA nach Konditionierung mit hochdosiertem Cyclophosphamid oder Antilymphozytenglobulin auch ohne Transplantation allogener Stammzellen zu einer Erholung der autologen Hämatopoese kommen kann (Jeannet et al. 1976; Speck et al. 1977). Diese zufällige Beobachtung führte zur systematischen Etablierung der IST als Alternative zur SZT (Camitta et al. 1983; Champlin 1983). Ergebnisse von In-vitro-Untersuchungen, die eine Hemmung des Progenitorwachstums durch autologe T-Zellen zeigen, unterstützen die Hypothese einer immunvermittelten Erkrankung. Unbekannt ist bisher jedoch die Zielstruktur der Immunattacke. Viren wie auch Chemikalien lösen möglicherweise die Expression zellulärer Neoantigene aus. Auch bestimmte chromosomale Aberrationen scheinen zur Expression aberranter Proteine zu führen, die ebenfalls als Zielstruktur für eine Immunreaktion dienen können (Nissen u. Schubert 2002; Young u. Maciewski 1997). So konnte auch bei Patienten mit MDS, insbesondere mit Trisomie 8, in vitro eine Suppression des Koloniewachstums durch autologe T-Zellen nachgewiesen werden (Sloand et al. 2002a). Diese Daten korrelieren mit den Ergebnissen klinischer Studien, die zeigen, dass Patienten mit MDS, insbesondere mit refraktärer Zytopenie und hypoplastischem Knochenmark, auf IST mit einer Besserung ihrer Panzytopenie ansprechen (Molldrem et al. 2002). Aktivierte T-Lymphozyten, die das Knochenmark von SAA-Patienten infiltrieren, produzieren γ-Interferon und Tumornekrosefaktor α, 2 Zytokine, die hemmend auf die Hämatopoese wirken (Dufour et al. 2001b). Beide Zytokine sind in der Lage, die Expression des »Todesrezeptors« Fas auf den normalerweise Fas-negativen CD 34+ Stamm- und frühen Progenitorzellen zu induzieren (Maciejewski et al. 1995). Über die Auslösung der Apoptosekaskade kommt es zu einer Depletion dieser Zellpopulation. Der Nachweis von intrazellulärem γ-Interferon in T-Lymphozyten von AA-Patienten korreliert positiv mit dem Ansprechen auf IST (Sloand et al. 2002b). Ähnlich wie bei anderen Autoimmunerkrankungen ist bei AA eine genetische Prädisposition anzunehmen, da sich die Erkrankung bei vergleichbarer Exposition nur bei einer sehr kleinen Gruppe von Patienten manifestiert. Das Merkmal HLA-DR2, ein Klasse-II-Antigen der humanen Leukozyten-Antigene, ist in der Gruppe der AA-Patienten überrepräsentiert (Maciejewski et al 2002b). Zudem konnte für japanische Patienten eine Korrelation zwischen dem HLAKlasse-II-Merkmal DRB1*1501 und dem Ansprechen auf eine

Behandlung mit Ciclosporin A gezeigt werden (Nakao et al. 1994). Diskutiert werden aber auch andere mögliche prädisponierende Faktoren wie Störungen der Zytokinproduktion (Demeter et al. 2002) bzw. der jeweiligen Signalkaskaden, Veränderungen im Bereich des Apoptoseprogramms, oder auch Defizite im Bereich detoxifizierender Enzyme. Von besonderer Bedeutung ist die Beobachtung, dass es bei 10–20% der mit IST behandelten Patienten im Verlauf mehrerer Jahre zu einer Progression in eine klonale hämatologische Erkrankung kommt (Ohara et al. 1997). Es werden in erster Linie MDS, PNH und selten myeloische Leukämien beobachtet. Die Frage nach der Bedeutung des Immunsystems für die Entwicklung maligner Erkrankungen ist dabei von grundsätzlichem Interesse, ebenso wie die besondere Vulnerabilität eines Wechselgewebes, das aufgrund einer vorangegangenen oder anhaltenden Schädigung seine Funktion nur auf Kosten einer enorm gesteigerten Replikation innerhalb eines dezimierten Stammzellpools aufrechterhalten kann. 3.8.4

Klinisches Erscheinungsbild

Führendes Symptom ist bei der Mehrzahl der Patienten eine ausgeprägte Blutungsneigung, die sich meist an Haut und Schleimhäuten in Form von Petechien, Hämatomen und Suggilationen äussert. Schwer stillbares Nasen- oder Zahnfleischbluten tritt häufig auf, dagegen sind innere Blutungen oder intrakranielle Hämorrhagien zu Beginn der Erkrankung die Ausnahme. Tipp für die Praxis Einblutungen in große Gelenke sind typisch für plasmatische Gerinnungsstörungen und werden bei AA nicht beobachtet.

Da sich das Vollbild der ausgeprägten Granulozytopenie bei den meisten Patienten erst im weiteren Verlauf entwickelt, liegen selten bereits bei der ersten Vorstellung schwerwiegende bakterielle oder mykotische Infektionen vor. Symptome wie Fieber, Schmerzen oder Dyspnoe müssen umgehend abgeklärt (bakteriologische Kulturen, Bildgebung) werden. Wegen der Koinzidenz mit einer z. T. fulminant verlaufenden Hepatitis bei etwa 5% der Kinder mit AA sollten bei ungeklärter schwerer Hepatitis für mindestens ein Jahr nach Diagnose regelmäßige Blutbildkontrollen durchgeführt werden. Dies gilt auch für Patienten, die wegen Leberversagen bei Hepatitis eine Lebertransplantation erhalten haben. 3.8.5

Diagnostik

Der Hb-Wert kann bei Erstvorstellung aufgrund der langen Halbwertszeit der Erythrozyten noch im unteren Normbereich liegen. Im Gegensatz zu Panzytopenien bei kongenitalen Erkrankungen mit Knochenmarkversagen, ist das MCV meist normal und nicht erhöht. Die Lymphozyten sind morphologisch unauffällig, ihr Anteil an den Gesamtleukozyten ist stark vermehrt bei meist normaler Absolutzahl. Die Granulozyten sind dagegen absolut und relativ deutlich ver-

55 3 · Aplastische Anämien

mindert, Stabkernige fehlen meist auch bei bakteriellen Infektionen. Die Knochenmarkzytologie ermöglicht in der Regel die Abgrenzung zur akuten Leukämie. Die Morphologie hämatopoetischer Zellen bei AA ist in der Regel unauffällig. Mikromegakaryozyten gelten als beweisend für das Vorliegen eines MDS. Die Zellularität des Knochenmarks kann nur in der Histologie sicher beurteilt werden. Bei AA findet sich das typische Bild einer Aplasie mit Ersatz durch Fettgewebe und einzelnen Inseln residueller Hämatopoese ( Abb. 3.1). Inseln mit gesteigerter, dysplastischer Blutbildung sind hinweisend auf ein hypoplastisches MDS und können nur histologisch diagnostiziert werden. ! Die Diagnose erworbene aplastische Anämie kann nicht allein anhand eines Präparats einer Knochenmarkaspiration gestellt werden. Die Knochenmarkbiopsie ist unverzichtbar. Sie ist mit der Zytologie zweimal im Abstand von 14 Tagen durchzuführen. Da die Abgrenzung von anderen hypoplastischen Knochenmarkerkrankungen des Kindesalters schwierig sein kann, sollten beide Biopsien der Referenzbeurteilung zugeführt werden.

Die zytogenetische Untersuchung des Knochenmarkbluts ist in den letzten Jahren zu einem unverzichtbaren Bestandteil der Routinediagnostik geworden. Die klassische Methode der Bandenfärbung an Metaphasen-Chromosomen nach vorangegangener Kurzzeitkultur und Synchronisation mit Colchicin ist allerdings auf proliferierende Zellen angewiesen. Da das Knochenmark von AA-Patienten in der Regel extrem hypozellulär ist und die wenigen Zellen schlecht proliferieren, wird zunehmend die Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH) an Interphasekernen eingesetzt, um eine Monosomie 7 oder Trisomie 8 auszuschließen. Die Bedeutung kleiner (<30%), oftmals im Verlauf in ihrem prozentualen Anteil an der Gesamthämatopoese schwankender Klone für die Prognose der Erkrankung und das Risiko einer Progression in eine maligne myeloische Erkrankung ist unklar (Appelbaum et al. 1987; Maciejewski et al. 2002a; Mikhailova et al. 1996). Die Abgrenzung zur PNH ist im Abschn. 3.9 beschrieben. 3.8.6

Supportive Therapie

Die supportive Therapie ist für das Überleben der Patienten mit AA von besonderer Bedeutung. Aufgrund der meist schweren Thrombozytopenie stellen Blutungen lebensbedrohliche Komplikationen dar. Die Substitution von Thrombozytenkonzentraten sollte bei erhöhter Blutungsneigung (Epistaxis, Hämatome, Petechien) und/oder Thrombozyten <10.000–20.000/µl erfolgen. Die Indikation zur Substitution von Erythrozyten richtet sich nach klinischen Erfordernissen. Herzgesunde Kinder ohne akute Infektion tolerieren auch niedrige Hb-Werte von 7–8 g/dl gut, akute Infektionen mit Fieber können den Substitutionsbedarf deutlich erhöhen. Es werden ausschließlich leukozytendepletierte bestrahlte Blutprodukte transfundiert ( Kap. 84). Auf Blutprodukte von Familienmitgliedern sollte wegen einer möglichen Sensibilisierung mit erhöhtem Abstoßungsrisiko bei SZT verzichtet werden. Die Substitution von Granulozyten ist Situa-

tionen mit schweren therapieresistenten Infektionen (z. B. bei Aspergillose) vorbehalten. Die Überlebenszeit und Leistungsfähigkeit von Spendergranulozyten konnte durch die Mobilisierung der Granulozyten mit G-CSF beim Spender gesteigert werden. Ein wichtiges Ziel bei der Betreuung von AA-Patienten ist es, ein hohes Hygienebewusstsein zu schaffen. Dem Verzicht auf möglicherweise bakteriell oder mykotisch kontaminierte Speisen und der Einschränkung der Zahl der Kontaktpersonen kommt eine wichtige Rolle zu. Eine antibiotische Prophylaxe ist nicht hilfreich, da es zur Selektion resistenter Bakterien und zur Begünstigung von Pilzinfektionen kommt. Tritt allerdings Fieber (>38,5°C) bei einem neutropenischen Patienten auf, so muss nach Gewinnung entsprechenden Kulturmaterials (Blut, Urin, Stuhl, Abstriche, Sputum etc.) umgehend eine breite, intravenöse antibiotische Therapie und bei Verdacht auf Pilzinfektion auch eine antimykotische Therapie eingeleitet werden. Die Versorgung von Haut- und Schleimhautläsionen bei AA-Patienten bedarf erhöhter Sorgfalt. 3.8.7

Behandlung mit hämatopoetischen Wachstumsfaktoren

Nachdem ihre gentechnische Herstellung möglich war, wurden die verschieden hämatologischen Wachstumsfaktoren (G-CSF, GM-CSF, SCF, Erythropoetin, IL-3) in klinischen Studien zur Behandlung der AA eingesetzt. Abgesehen von anekdotischen Berichten über ein Ansprechen aller drei Zellreihen auf eine Kombinationstherapie mit G-CSF und Erythropoetin oder G-CSF und SCF, konnte kein anhaltender kurativer Effekt auf die gestörte Hämatopoese belegt werden. Eine größere prospektive Studie mit SCF und G-CSF musste wegen erheblicher Nebenwirkungen eingestellt werden (Kurzrock et al 1997). Für G-CSF konnte allerdings gezeigt werden, dass es zum Anstieg der Granulozyten führt (Kojima et al. 1991). In Kombination mit IST kann G-CSF zur Verringerung der Zahl infektionsbedingter Todesfälle beitragen, indem es die Latenz bis zum Granulozytenanstieg verkürzt (Gluckman et al. 2002). Die Zeit bis zum Ansprechen auf G-CSF ist interindividuell sehr unterschiedlich, etwa die Hälfte der Patienten zeigt unter G-CSF 5 µg/kg nach 4 Wochen einen Granulozytenanstieg, einzelne Patienten benötigen aber deutlich länger (bis 3 Monate) und höhere Dosen (10 mg/kg). Der zeitlich befristete Einsatz von G-CSF als supportive Maßnahme im Rahmen der IST kann folglich zur Verkürzung der sehr langen Agranulozytosephasen bei Patienten mit SAA und VSAA indiziert sein. Ob G-CSF in höheren Dosen oder über längere Zeit das Risiko für eine Progression in eine maligne myeloische Erkrankung erhöht, wird kontrovers diskutiert (Kojima et al. 2002). Gegenwärtig wird in einer randomisierten Studie der European Society for Blood and Marrow Transplantation (EBMT) der Effekt von G-CSF auf das krankheitsfreie Überleben und die Wahrscheinlichkeit einer Progression in eine myeloische Neoplasie untersucht.

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Pädiatrische Hämatologie: Knochenmark

3.8.8

Immunsuppressive Therapie

I Die wichtigste Säule der IST ist die Behandlung mit Antilymphozytenglobulin (ALG) bzw. Antithymozytenglobulin (ATG; im Folgenden synonym gebraucht) (Young u. Barrettt 1995). ALG/ATG wird durch Immunisation von Kaninchen oder Pferden mit humanen Lymphozyten, Thymusextrakt bzw. lymphozytären Zelllinien (Jurkat) gewonnen und setzt sich aus polyklonalem, gegen verschiedenste Antigene gerichtetem IgG zusammen. Entsprechend komplex sind die Wirkungen dieses biologischen Präparats, die sich nicht auf die Immunsuppression durch Depletion von T-Lymphozyten beschränken. So konnte für ATG auch eine indirekte, zytokinvermittelte Stimulation der Hämatopoese nachgewiesen werden. Versuche, ALG durch hämatopoetische Wachstumsfaktoren, Immunsuppressiva oder monoklonale Antikörper z. B. gegen die α-Untereinheit des IL-2-Rezeptors zu ersetzen, führten bisher stets zu schlechteren klinischen Ergebnissen. Eine randomisierte Studie, die bei Patienten mit nicht schwerer AA eine Behandlung mit Ciclosporin (CSA) allein mit

der Kombination von CSA mit ATG verglich, zeigte ein signifikant besseres Ergebnis für Patienten, die die Kombination mit ATG erhalten hatten (Marsh et al. 1999). ATG muss daher als unverzichtbar in der Therapie der AA angesehen werden. In Europa wird in der Primärtherapie der AA am häufigsten Lymphoglobulin (Pferd) als Infusion über 1–12 h in einer Dosis von 0,75 ml/kg für 4–8 Tage verabreicht. Eindeutige Belege für die Überlegenheit des ALG/ATG einer bestimmten Spezies gibt es allerdings nicht. Mit anaphylaktischen Reaktionen muss insbesondere am ersten Behandlungstag gerechnet werden. Bei Patienten mit erhöhter allergischer Reaktionsbereitschaft oder entsprechenden Symptomen nach Kontakt mit Pferde- oder Kaninchenserum in der Anamnese ist besondere Vorsicht geboten. Eine Prämedikation mit H1/ H2-Blockern und Prednisolon (1–2 mg/kg) ist dringend zu empfehlen. Regelmäßig treten einige Stunden nach Infusionsbeginn Fieber, Schüttelfrost, Hautreaktionen und unterschiedlich ausgeprägte Schmerzzustände auf. Diese Symptome nehmen an Schwere im weiteren Verlauf der Therapie meist ab und sind gut mit Gaben von Paracetamol und Pred-

⊡ Tabelle 3.6. Definitionen des Ansprechens bei erworbener aplastischer Anämie Komplettes Ansprechen

Hämoglobin >12 g/dl + Thrombozyten >100.000/µl + Neutrophile Granulozyten >1.500/µl

Partielles Ansprechen

Keine Transfusionen + Thrombozyten >30.000/µl + Neutrophile Granulozyten >500/µl über Ausgangswert

Kein Ansprechen

Oben genannte Kriterien nicht erfüllt

⊡ Abb. 3.7. Kinetik des Ansprechens (partiell und komplett) auf die immunsuppressive Therapie für 147 in der Therapieoptimierungsstudie SAA 94 behandelte Kinder und Jugendliche mit erworbener aplastischer Anämie

⊡ Abb. 3.8. Bestes Ansprechen auf die immunsuppressive Therapie (IST) für 134 Kinder und Jugendliche mit schwerer aplastischer Anämie (SAA) und sehr schwerer aplastischer Anämie (VSAA), die nach der Therapieoptimierungsstudie SAA 94 behandelt wurden. Klonal Progression zu klonaler Erkrankung; NR Nichtansprechen;

PR partielles Ansprechen; CR komplettes Ansprechen. Patienten mit VSAA (<200 Granulozyten/µl) sprechen zu etwa 80% auf die IST an, 2 Drittel dieser Patienten erreichen normale Blutbildparameter; Patienten mit SAA (>200 Granulozyten/µl) sprechen zu etwa 70% an, nur 40% erreichen eine CR

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⊡ Abb. 3.9. Wahrscheinlichkeit des Überlebens nach immunsuppressiver Therapie (IST) für Patienten mit schwerer aplastischer Anämie (SAA) und sehr schwerer aplastischer Anämie (VSAA). Daten der Therapieoptimierungsstudie SAA 94. Patienten mit VSAA haben ein signifikant besseres Überleben nach IST als Patienten mit SAA (mittlere Beobachtungszeit 4 Jahre)

nisolon zu beherrschen. Prednisolon wird auch zur Behandlung der bei etwa 10% der Patienten auftretenden Serumkrankheit eingesetzt. Im Vergleich zu einer Monotherapie mit ALG zeigt eine kombinierte IST mit ALG und CSA ein signifikant häufigeres und früheres Ansprechen bei Patienten mit SAA (Frickhofen et al. 1991). In der ersten kooperativen Therapieoptimierungsstudie für Kinder mit AA in Deutschland, Österreich und der Schweiz (SAA 94) wurde die Kombination von ALG über 8 Tage, CSA für mindestens 6 Monate und G-CSF bei schwerer Granulozytopenie (SAA und VSAA) ähnlich erfolgreich eingesetzt (Führer et al. 1994). Insgesamt sprachen 80% ⊡ Abb. 3.10. Wahrscheinlichkeit eines Rezidivs nach immunsuppressiver Therapie für erworbene aplastische Anämie. Die Wahrscheinlichkeit, ein Rezidiv zu erleiden, liegt bei einer mittleren Beobachtungszeit von 4 Jahren bei 31% (Daten der Therapieoptimierungsstudie SAA 94)

⊡ Abb. 3.11. Wahrscheinlichkeit für Patienten der Therapieoptimierungsstudie SAA 94, eine Progression in ein klonale Erkrankung zu erleiden. Bei 148 Patienten der Therapieoptimierungsstudie SAA 94 wurde 4-mal eine akute myeloische Leukämie und 8-mal ein MDS/persistierender aberranter Klon (Monosomie 7: n=6; Trisomie 8: n=2) diagnostiziert

der Kinder nach 3–8 Monaten auf diese Therapie partiell oder komplett an (⊡ Abb. 3.7, Tabelle 3.6). Bei einem Drittel bis der Hälfte der Patienten normalisierten sich die Blutbildwerte in der Folge (⊡ Abb. 3.8). Insbesondere die frühere Hochrisikogruppe mit VSAA, die in einer retrospektiven Analyse der EBMT-Daten von 1990 mit ATG +/– Androgenen nur eine Überlebenswahrscheinlichkeit von 37% erreichte (Locasciulli et al. 1990), zeigt auf die kombinierte IST mit G-CSF ein besonders gutes Ansprechen und eine Überlebenswahrscheinlichkeit von 90% (⊡ Abb. 3.9). Ähnlich gute Ergebnisse erreichte auch eine große japanische Studie mit einem vergleichbaren Therapiekonzept, allerdings unter zusätzlicher Behandlung mit Androgenen (Kojima et al. 2000). Da Androgene mit erheblichen Nebenwirkungen einhergehen und die Behandlungsergebnisse nicht wesentlich verbessern, sollte in der Primärtherapie der AA bei Kindern auf ihren Einsatz verzichtet werden. Das hohe Rezidivrisiko von etwa 30% schmälert allerdings den initialen sehr guten Therapieerfolg (⊡ Abb. 3.10; Frickhofen et al. 2003; Führer et al. 1998). Rezidive treten bevorzugt während oder kurz nach der Beendigung der CSA Therapie oder im Rahmen von viralen Infektionen auf. Etwa die Hälfte der Patienten mit Rezidiv spricht auf eine Monotherapie mit CSA an. Zeigt sich nach 3–4 Monaten kein erneutes Ansprechen, ist eine zweite Behandlung mit ATG/ALG indiziert (Schrezenmeier et al. 1993). Eine zweite ATG/ALG Behandlung kommt auch bei primärem Nicht-Ansprechen auf die erste Behandlung in Frage, für Erwachsene wird ein Erfolg in 30–60% der Fälle beschrieben (DiBona et al. 1999). Entscheidend für das Überleben der AA-Patienten ist jedoch die grundsätzliche Ansprechbarkeit durch die IST (Rosenfeld et al. 2003). Die zunehmend besseren Ergebnisse bei Kindern

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I

Pädiatrische Hämatologie: Knochenmark

mit AA nach unverwandter SZT lassen letztere bei primärem Nichtansprechen als wichtige alternative Therapieoption erscheinen. Die Wahrscheinlichkeit einer Progression in eine myeloische Neoplasie liegt in der SAA-94-Studie bei 16% (⊡ Abb. 3.11; Führer et al. 1998). Die Progression trat dabei unabhängig vom Ansprechen auf die IST auf. Bei der Hälfte der Patienten mit Progression lag eine Monosomie 7 vor. Die Patienten zeigen ein Mosaik aus normalen und chromosomal aberranten Zellen, wobei der Anteil aberranter Zellen sehr schwanken kann (Piaggio et al. 1999). Die Wahrscheinlichkeit des Übergangs in eine klonale Erkrankung liegt in einigen anderen Studien noch deutlich höher (Ohara et al. 1997, 2002; Tichelli et al. 1988), ein Phänomen, das möglicherweise die schwierige Abgrenzung gegenüber einem primären, hypoplastischen MDS widerspiegelt. 3.8.9

⊡ Abb. 3.12. Überlebenswahrscheinlichkeit nach immunsuppressiver Therapie (IST) oder Knochenmarktransplantation (KMT) innerhalb der Therapieoptimierungsstudie SAA 94. Es besteht kein signifikanter Unterschied hinsichtlich der Überlebenswahrscheinlichkeit zwischen IST und KMT; das späte Ereignis in der IST-Gruppe ist ein Todesfall nach KMT vom unverwandten Spender bei Nichtansprechen auf die IST

Allogene Stammzelltransplantation

! Der Ersatz der dezimierten Blutstammzellen durch Spendergewebe bietet sich als einzige sicher kurative Therapie an (Bacigalupo et al 2000).

Erste Versuche wurden mit eineiigen Zwillingen in den 60erund 70er-Jahren mit alleiniger Knochenmarkinfusion ohne konditionierende oder immunsuppressive Behandlung unternommen. Der Erfolg bei etwa 50% der Patienten bestätigte, dass das Knochenmarkstroma in der Lage ist, die Spenderzellen adäquat zu stimulieren. Die meisten Zwillinge, die das Spendermark abgestoßen hatten, zeigten nach immunablativer Konditionierung ein Engraftment. Dies belegt die pathophysiologische Bedeutung des Immunsystems in der Entstehung der AA. Nach einem eineiigen Zwilling gilt ein HLA-identisches Geschwister als idealer Spender. Die Konditionierung ist unter den speziellen Bedingungen der AA in erster Linie immunablativ, nicht myeloablativ (Chan et al. 2001). Bestrahlungsbasierte Konditionierungsregime erlauben zwar ein sicheres Engraftment, wurden jedoch wegen der höheren transplantationsassoziierten Morbidität und Mortalität und den schwerwiegenden Spätfolgen auf Wachstum, Entwicklung und Fertilität sowie der Häufigkeit von Sekundärmalignomen verlassen (Deeg et al. 1996; Socie et al. 1993). Mit sehr gutem Erfolg wird hochdosiertes Cyclophosphamid (4×50 mg/kg), zum Teil in Kombination mit ATG/ALG eingesetzt (Azuma et al. 1998; Storb et al. 1994). Eine Überlegenheit der kombinierten Konditionierung mit ATG konnte bisher nicht belegt werden. In vielen Zentren wird ATG wegen des höheren Abstoßungsrisikos eingesetzt, wenn der Patient vor Transplantation eine kritische Zahl von Transfusionen (>10 Spender) überschritten hat. Dieses Kriterium hält möglicherweise unter den veränderten Transfusionsbedingungen – ausschließliche Verwendung von leukofiltrierten und bestrahlten Blutprodukten – und der daraus resultierenden Reduktion der Sensibilisierung, einer Überprüfung nicht mehr Stand. Als Transplantat wird in erster Linie Knochenmark eingesetzt. Eine retrospektive Studie der EBMT soll klären, ob nach Transplantation mit peripheren Blutstammzellen (PBSZT) und damit einer etwa 10-fach höheren Menge an

T-Zellen, die Rate an GVHD, insbesondere chronischer GVHD, höher ist. Da AA-Patienten anders als Patienten mit malignen Erkrankungen nicht von GVH/GVL profitieren, sollte vor einem breiten Einsatz von PBSZT das Ergebnis dieser Studie abgewartet werden. Die Überlebenswahrscheinlichkeit für Kinder mit AA, die frühzeitig nach Erstdiagnose vom HLA-identischen Geschwister eine Knochenmarktransplantation (KMT) erhalten, liegt bei etwa 85% (⊡ Abb. 3.12). Das Risiko für eine höhergradige akute GVHD hat sich durch den Einsatz von CSA in Kombination mit einem kurzen Zyklus Methotrexat (Tag 1, 3 und 6) deutlich verringert (10 – 20%) (Locatelli et al. 2000). Der Versuch, die Rate an GVHD durch T-Zelldepletion zu senken, führte zu einer erheblichen Zunahme des Abstoßungsrisikos und damit zu einem schlechteren Überleben. Die chronische GVHD ist im Kindesalter nach KMT vom identischen Geschwister und bestrahlungsfreier Konditionierung selten (<10%) und meist nicht ausgeprägt. Die Abstoßung des Spendermarks ist noch immer das Hauptrisiko der KMT bei AA (bis 15%; Champlin et al. 1989; Passweg et al. 1997). Das bei AA im Rahmen der Grundkrankheit hoch aktive Immunsystem hat ein deutlich höheres Abstoßungsrisiko als bei akuten Leukämien zur Folge. Als protektiv hat sich in einigen Studien die Transplantation hoher Stammzelldosen (>4×106 CD34+ Zellen/kg KG) erwiesen. Die Abstoßungswahrscheinlichkeit kann auch durch den Einsatz bestrahlungsbasierter Konditionierungsschemata reduziert werden, allerdings auf Kosten einer höheren Rate von transplantationsassoziierten Komplikationen und Langzeitfolgen (Deeg et al. 1996; Socie et al. 1993). Eine besondere Gefährdung stellt das fehlende Engraftment bzw. die frühe Abstoßung innerhalb der ersten 30–60 Tage dar. In der sehr verlängerten Aplasiephase sind die Patienten durch schwere bakterielle und systemische Pilzinfektionen vital bedroht. Späte Abstoßungen verlaufen meist weniger foudroyant, es geht ihnen häufig eine längere Phase eines gemischten Chimärismus voraus (Casado et al. 1996; Huss et al. 1996). In großen Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass bei AA nach nicht myeloablativer Konditionierung bei bis zu 50% der Patienten ein gemischter Chimärismus vorliegt. Sequenzielle, quantitative Messungen des Empfängeranteils können für eine spätere Abstoßung prädiktiv sein

59 3 · Aplastische Anämien

(Hoelle et al. 2003). Ob und welche Maßnahmen geeignet sein könnten, eine drohende Abstoßung zu vermeiden, ist unklar. Der Versuch einer Retransplantation nach intensivierter Konditionierung – z. B. unter Einbeziehung einer totalen Lymphknotenbestrahlung – ist, je nach Abstand zur Ersttransplantation, bei bis zu 50% der Patienten erfolgreich (McCann et al. 1994; Storb et al. 1987). Nach späten Abstoßungen kommt es häufig zu einer Erholung der autologen Hämatopoese, deren Stabilisierung durch immunsuppressive Therapie (CSA) unterstützt werden kann. Die langfristige Lebensqualität von Patienten, die als Kinder oder Heranwachsende wegen einer AA eine KMT vom HLA-identischen Geschwister erhielten, unterscheidet sich nicht wesentlich von der Gleichaltriger (Eapen et al. 2000). Im Vergleich zur Transplantation vom HLA-identischen Geschwisterspender geht die Fremdspendertransplantation mit einer höheren Rate von Abstoßungen und GVHD einher (Bacigalupo et al. 2000; Camitta et al. 1989). Die Überlebenswahrscheinlichkeit für Patienten <20 Jahre liegt nach Daten des International Bone Marrow Transplant Register (IBMTR) von 1991–1999 bei 44%. Eine Verbesserung der Ergebnisse könnte durch die HLA-Typisierung auf DNA-Ebene erreicht werden. Die Modalitäten der Konditionierung und möglicher Manipulationen des Transplantates sind derzeit Gegenstand verschiedener Studien (Deeg et al. 2001; Kojima et al. 2001; Vassiliou et al. 2001; Schwinger et al. 2000). Der Transplantation vom Fremdspender sollte aber in jedem Fall mindestens eine erfolglose IST vorausgegangen sein. 3.8.10 Experimentelle Therapie

Zukunft wird es wichtig sein, Prognosefaktoren für die Wahrscheinlichkeit und Geschwindigkeit des Ansprechen auf IST zu beschreiben (Sloand et al. 2002b). Für die kleine Gruppe der Nonresponder auf IST könnte eine frühzeitige, optimierte KMT vom Fremdspender zur Verbesserung des Überlebens beitragen. Für Kinder mit HLA-identischen Geschwisterspender und vorausgesagtem schnellen Ansprechens auf IST könnte unter Umständen auch eine primär immunsuppressive Behandlung als Therapieoption in Frage kommen. 3.9

Paroxysmale nächtliche Hämoglobinurie

Die PNH ist eine erworbene klonale Störung der Hämatopoese, der somatische Mutationen im X-chromosomalem PIG-A-Gen (Phosphatidylinositol-Glycan Komplentationsklasse A) zugrunde liegen (Rosse 1997). Das PIGA-Gen kodiert für ein Protein, das für die Glycosylphosphatidylinositol (GPI)-Verankerung sehr unterschiedlicher Proteine mit der Zelloberfläche wesentlich ist (⊡ Abb. 3.13;  Kap. 24). Die betroffenen Zellen produzieren keine oder geringe Mengen des GPI-Ankers, der von den verschiedenen Proteinen kompetitiv genutzt wird (Johnson u. Hillmen 2002). Zu den betroffenen GPI-verankerten Proteinen gehören Enzyme (z. B. alkalische Leukozytenphosphatase), Adhäsionsmoleküle (z. B. LFA-3), Proteine des Komplementsystems (z. B. CD59), Rezeptoren (z. B. FcγRIII/CD16), Blutgruppenantigene und andere (z. B. CAMPATH-1/CD52). Die Symptome der klassischen PNH – intravasale Hämolyse mit intermittierender Hämoglobinurie und lebensbedrohliche venöse Thrombo-

Cyclophosphamid hat sich in der Therapie verschiedenster Autoimmunerkrankungen bewährt. In einer kleinen Serie retrospektiv analysierter AA-Patienten zeigte sich auf die Behandlung mit hochdosiertem Cyclophosphamid ein ähnlich gutes Ansprechen wie auf die kombinierte Behandlung mit ATG und CSA, gleichzeitig war die Rate an Rückfällen und klonalen Erkrankungen verringert (Brodsky et al 1996). Eine prospektive randomisierte Studie musste allerdings wegen der großen Zahl akuter, insbesondere infektiologischer Komplikationen im Cyclophosphamid-Arm abgebrochen werden. Die abschließende Analyse der mit Cyclophosphamid behandelten Kohorte ergab eine im Vergleich zu ATG und CSA ähnlich hohe Progressionsrate für klonale Erkrankungen (Tisdale et al. 2000). Neuere Immunsuppressiva (z. B. Mycophenolat-Mofetil) und monoklonale Antikörper (z. B. AntiIL-2-Rezeptor-AK) werden derzeit in klinischen Studien geprüft. 3.8.11 Prognose Die Prognose eines an AA erkrankten Kindes hat sich in den letzten Jahrzehnten deutlich verbessert. Das Langzeitüberleben liegt heute nach beiden Therapieoptionen – KMT und IST – bei über 80% (Bacigalupo et al. 2000; Kojima et al. 2000). Besonders große Fortschritte konnten mit der kombinierten IST bei Kindern mit SAA erzielt werden; diese frühere Hochrisikogruppe erreicht mit CSA, ATG und G-CSF heute eine Überlebenswahrscheinlichkeit von über 90%. In

⊡ Abb. 3.13. Stark vereinfachtes Schema der Struktur der Glycosylphosphatidylinositol (GPI)-Verankerung von Proteinen in der Zellmembran. Der C-Terminus des verankerten Proteins bindet an Ethanolamin des GPI-Ankers. Der GPI-Anker besteht aus Ethanolamin, das mit einem Glykan bestehend aus 3 Mannosemolekülen und einem N-Acetylglucosamin (GlcNAc) verbunden ist. Der Komplex ist mit Phosphatidylinositol (PI) verbunden, das mit Fettsäuren in der Zellmembran verankert ist. Bei der paroxysmalen nächtlichen Hämoglobinurie (PNH) kommt die Verknüpfung des PI zum GlcNAc nicht zustande, da somatische Mutationen im PIG-A-Gen (Phosphatidylinositol-Komplementationsgruppe A) die Produktion des notwendigen Enzymkomplexes verhindern

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I

Pädiatrische Hämatologie: Knochenmark

sen – sind wahrscheinlich Folge einer verringerten Expression von CD59 (»membrane inhibitor of reactive lysis«, »protectin«) mit den Folgen einer erhöhten Sensitivität der Erythrozyten für eine komplementabhängige Lyse und einer Thrombozytenaktivierung. Die Konsequenzen der verringerten Expression anderer Oberflächenmoleküle sind unbekannt; die Redundanz biologischer Systeme mag dafür verantwortlich sein, dass nur geringe oder keine spezifischen Auffälligkeiten bekannt sind. In der Diagnostik der PNH sind der Säureserum- und Zuckerwassertest zum Nachweis einer komplementabhängigen Lyse der Erythrozyten durch die Durchflusszytometrie weitgehend abgelöst worden (Hall u. Rosse, 1996). Durchflusszytometrisch lassen sich in allen 3 Zellreihen Populationen mit unterschiedlich reduzierter Expression der GPIverankerten Proteine nachweisen. Interessanterweise haben viele Patienten mehrere PNH-Klone mit unterschiedlichen PIG-A-Mutationen (Nishimura et al. 1997; Johnson u. Hillmen 2002). Mit der hohen Sensitivität der Durchflusszytometrie konnte gezeigt werden, dass – je nach Grenzwerten und Studienkollektiv – 20–50% der AA-Patienten und 15–20% der MDS-Patienten mit refraktärer Anämie bei Diagnose einen oder mehrere PNH-Klone aufweisen (Schrezenmeier et al. 2000; Maciejewski et al. 2001; Wang et al. 2002). In einigen Studien ist die Anwesenheit eines PNH-Klons prädiktiv für ein gutes Ansprechen auf IST (Wang et al. 2002), letzteres lässt jedoch keine Aussage zu, ob der PNH Klon über die Monate und Jahre stabil bleibt, verschwindet oder expandiert. Bei der Mehrzahl der Patienten ist die Klongröße trotz Ansprechen auf IST und möglicherweise Rezidiv konstant. Diese Beobachtung weist auf die Bedeutung der PNH im Rahmen der Entstehung von AA/MDS hin und spricht gegen einen Überlebensvorteil der PNH-Zellen unter IST (so genannte »Immune-escape«-Theorie; Maciejewski et al. 2001). Interessanterweise konnten GPI-Defizienz und PIG-A-Mutationen auch in wenigen Granulozyten Gesunder nachgewiesen werden (Araten et al 1999). PIG-A-Mutationen allein scheinen keine PNH auszulösen. Welche Rolle einem hypozellulärem Knochenmark zukommt, muss offen bleiben. Neben dem AA/PNH- und MDS/PNH-Komplex stellt die klassische hämolytische PNH (Hillmen et al. 1995) ein Ende des Spektrums der möglichen PNH Manifestationen dar.

Den einzelnen Formen von erworbenen und angeborenen Erkrankungen mit Knochenmarkversagen liegen unterschiedliche molekulare Mechanismen zugrunde. Dementsprechend sind auch die therapeutischen Prinzipien sehr verschieden. Besonders bei den angeborenen Formen ist in den kommenden Jahren eine deutliche Verbesserung unseres Verständnisses der Pathophysiologie der einzelnen Erkrankungen zu erwarten. Es wird eine Herausforderung für den pädiatrischen Hämatologen sein, sein diesbezügliches Wissen auf dem aktuellen Stand zu halten und sich so fortzubilden, dass die neuen Erkenntnisse zeitnah in die Diagnostik und Therapie der ihm anvertrauten Patienten mit diesen seltenen Erkrankungen eingehen können.

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Pädiatrische Hämatologie: Knochenmark

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65 3 · Aplastische Anämien

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3

I

Hämatopoetische Stammzelltransplantation W. Ebell

4.1

Terminologie und Grundlagen – 66

4.1

Terminologie und Grundlagen

4.1.1 4.1.2

Terminologie – 66 Grundlagen – 66

4.1.1

Terminologie

4.2

Immungenetik

4.2.1 4.2.2

Histokompatibilitätskomplex – 67 HLA-Typisierung – 68

– 67

4.3

Spenderauswahl

4.3.1 4.3.2 4.3.3

Kernfamiliensuche – 69 Erweiterte Familiensuche – 69 Unverwandte Spendersuche – 69

4.4

Transplantatgewinnung – 69

4.4.1 4.4.2 4.4.3

Knochenmark – 70 Periphere Blutstammzellen – 70 Nabelschnurblut-Stammzellen – 71

Der klassische Terminus der Knochenmarktransplantation ist zugunsten des Überbegriffs hämatopoetische Stammzelltransplantation (»hematopoietic stem cell transplantation«, HSCT; Synonym: »hematopoietic cell transplantation«, HCT) verlassen worden, nachdem das Knochenmark nicht mehr die alleinige Quelle der Stammzellgewinnung darstellt. So lassen sich heute nach der Art der Zellgewinnung Knochenmarktransplantationen (KMT; »bone marrow transplantation«, BMT) von peripheren Blutstammzelltransplantationen (»peripheral blood stem cell transplantation«, PBSCT) und Nabelschnurbluttransplantationen (»cord blood transplantation«, CBT; Synonym: Plazentarestbluttransplantation) unterscheiden ( Abschn. 4.4.3).

– 69

4.5

Transplantatmodifikation

4.5.1 4.5.2

Zellseparation – 71 Kryokonservierung – 72

– 71

4.6

Konditionierung

4.6.1 4.6.2

Radiokonditionierung – 72 Chemokonditionierung – 73

4.7 4.8 4.9

Lymphohämatopoetische Rekonstitution – 74 Allgemeine supportive Maßnahmen – 74 Transplantationskomplikationen und spezielle Maßnahmen – 75

4.9.1 4.9.2 4.9.3 4.9.4

Abstoßung – 75 Graft-versus-host-Reaktion – 75 Infektionskomplikationen – 76 Organtoxizität und Spätschäden – 77

4.10

Transplantationsindikationen und -ergebnisse – 78

4.10.1

Leukämien, myelodysplastische Syndrome und maligne Lymphome – 78 Solide Tumoren – 79 Aplastische Anämien – 79 Konstitutionelle Aplasiesyndrome – 79 Zytopenien, Zytopathien und Immundefekte Metabolische Erkrankungen – 80

4.10.2 4.10.3 4.10.4 4.10.5 4.10.6

Literatur

– 72 Definition

– 79

– 81

 In diesem Kapitel sollen die Prinzipien der hämatopoetischen Stammzelltransplantation als lebenserhaltende Maßnahme für zahlreiche hämatologische und onkologische Erkrankungen dargestellt werden. In den krankheitsspezifischen Kapiteln wird dann für die jeweiligen Erkrankungen eine kritische Bewertung der Transplantation im Kontext alternativer Therapieoptionen bzw. des Gesamtbehandlungskonzepts vorgenommen.

Hinsichtlich des Spenders muss zunächst grundsätzlich zwischen der autologen Transplantation, also der Nutzung eigener, meist kryokonservierter Zellen und der allogenen Transplantation, der Gabe von Zellen einer fremden Person, unterschieden werden. Eine seltenere Variante ist die syngene Transplantation, also die Zellübertragung von einem eineiigen Zwilling.

Bei den allogenen Transplantationen kann es sich um einen HLA-genotypisch oder phänotypisch identischen Familienspender (»matched family donor, MFD; Synonym: »matched related donor«, MRD), oder eingeschränkter einen HLA-genotypisch oder phänotypisch identischen Geschwisterspender (»matched sibling donor«, MSD), einen HLA-differenten Familienspender (»mismatched related donor«, MMRD), oder schließlich einen HLA-phänotypisch möglichst angepassten unverwandten Spender (Fremdspender; besser: unverwandter Voluntärspender; »matched unrelated donor«, MUD) handeln ( Abschn. 4.2). Weitere Unterscheidungsmerkmale der Transplantate betreffen Methoden der Aufarbeitung (Stammzellanreicherung, T-Zelldepletion, Kryokonservierung etc.). 4.1.2

Grundlagen

Das Prinzip der allogenen Transplantation ist der Ersatz eines defekten oder maligne transformierten lymphohämatopoetischen Systems durch ein gesundes Spendersystem. Dieses setzt eine myeloablative und immunsuppressive Vorbehandlung (Konditionierung) zur Beseitigung des defekten Systems und Vermeidung einer Abstoßung sowie einen

67 4 · Hämatopoetische Stammzelltransplantation

kompatiblen und gesunden Spender voraus. Bei erfolgreicher Transplantation werden dann in der Regel alle Zellen des Empfängers mit hämatopoetischem Ursprung den Phänotyp des Spenders tragen. Das betrifft auch die Organmakrophagen, was die Möglichkeit eröffnet, funktionstüchtige Zellen in Organe mit metabolischen Störungen einzuschleusen. Bei der Transplantation von Patienten mit Leukämien bietet das neue Immunsystem des Spenders zudem einen antileukämischen Effekt, der Spender-gegen-Leukämie-Reaktion (»graft versus leukemia reaction«, GVL-Reaktion) genannt wird. ! Die allogene Transplantation hat ein breites Indikationsspektrum bei kongenitalen oder erworbenen, malignen oder nicht-malignen Störungen der Blutbildung, des Immunsystems und des Stoffwechsels.

Demgegenüber stellt die autologe Transplantation eine Therapiemaßnahme dar, die bei einer intensivierten Radio-/ Chemotherapie (Hochdosistherapie) in der Onkologie eine zügige hämatologische Rekonstitution durch Rückgabe eigener Stammzellen erlaubt. Sie setzt voraus, dass zuvor möglichst tumorfreie und funktionstüchtige Stammzellen gewonnen und kryokonserviert werden können. Ihr fehlt der oben genannte antileukämische bzw. antitumoröse, immunologische Effekt des allogenen Transplantats und spielt somit in der Pädiatrie eher eine untergeordnete Rolle. Ändern mag sich dies, wenn gentherapeutisch modifizierte autologe Zellen in der Zukunft erfolgreich bei monogenetischen Erkrankungen einsetzbar sein sollten ( Kap. 55). Die Transplantation blutbildender Stammzellen basiert grundsätzlich auf experimentell hämatologischen bzw. tierexperimentellen Untersuchungen, die 25–50 Jahre zurückliegen (Thomas 1999). Die Idee der allogenen Transplantation geht dabei auf tierexperimentelle Beobachtungen zurück, die zeigen konnten, dass letal bestrahlte Mäuse nach Infusion von Knochenmarkszellen eines fremden Mausstamms überleben können (Lorenz et al. 1951), eine spenderspezifische Immuntoleranz entwickeln und somit Hauttransplantate dieser Spendermaus akzeptieren (Main u. Prehn 1955). Insbesondere in Hundemodellen wurde das Prinzip der autologen Transplantation (Reinfusion kryokonservierter Zellen) evaluiert (Mannik et al. 1960). Die intravenöse Zellapplikation wurde als Zugang der Wahl beschrieben (Thomas et al. 1957). Für die Abstoßung von allogenen Transplantaten (Synonym: Empfänger-gegen-Spender-Reaktion; »host versus graft reaction«, HVG-Reaktion) und umgekehrt die Spendergegen-Empfänger-Reaktion (»graft versus host reaction«, GVH-Reaktion) wurden genetisch fixierte Histokompatibilitätsfaktoren verantwortlich gemacht (Storb et al. 1971). Es verwundert daher nicht, dass der klinische Erfolg der allogenen Transplantation beim Menschen parallel zur Entdeckung des Major-Histokompatibilitätskomplexes (»major histocompatibiliy complex«, MHC-System) bzw. des humanen Leukozytenantigensystems (»human leukocyte antigen system«, HLA-System;  Abschn. 4.2.2) einhergeht. Zur Typisierung standen zunächst serologische Methoden und für den HLA-Klasse-II-Komplex die gemischte Lymphyzytenkultur (»mixed-lymphocyte culture«, MLC) zur Verfügung (van Rood u. van Leeuwen 1963). Nach ersten frustranen allogenen bzw. syngenen Transplantationsversuchen (Thomas et al. 1957; Mathe et al. 1959) fanden mit Hilfe der mittlerweile mögli-

chen immungenetischen Spenderauswahl in schneller Folge erfolgreiche Knochenmarktransplantationen bei Kindern mit schwerem kombinierten Immundefekt (»severe combined immunodeficiency«, SCID; Gatti et al. 1968) und WiskottAldrich-Syndrom (WAS; Bach et al. 1968) statt. In den gleichen Zeitraum fallen die ersten erfolgreichen Transplantationen bei Leukämien (Thomas et al. 1971), weltweit gefolgt von einer dramatischen Expansion dieses Therapieverfahrens in den nächsten 30 Jahren, bei gleichzeitiger Zunahme des Indikations- und Altersspektrums sowie der potenziellen Spender durch Nutzung HLA-differenter Familienspender (Reisner et al. 1983) und – mehr noch – HLAkompatibler, unverwandter Spender. Diese werden durch weltweit vernetzte Fremdspenderbanken (Hansen et al. 1980) vermittelt, mit inzwischen mehr als 8 Millionen Freiwilligenspendern (Bone Marrow Donors Worldwide, BMDW, Leiden; Annual Report 2002). Weltweit werden gegenwärtig mehr als 45.000 Transplantationen pro Jahr bei Kindern und Erwachsenen durchgeführt, davon ca. 15.000 allogene und 30.000 autologe Transplantationen. In Deutschland sind es jährlich ca. 3.500 Patienten, die ein hämatopoetisches Stammzelltransplantat erhalten, darunter etwa 400 Kinder (Gratwohl et al. 2003). 4.2

Immungenetik

4.2.1

Histokompatibilitätskomplex

Die Immuntoleranzentwicklung im Rahmen der allogenen Transplantation ist wesentlich von humanen Histokompatibilitätsantigenen innerhalb oder außerhalb des Major-Histokompatibilitätskomplexes (MHC/HLA-System, Übersicht bei Mickelson u. Petersdorf 1998) bestimmt. HLA-Merkmale finden sich auf der Oberfläche fast aller Körperzellen. Sie werden von fremden T-Lymphozyten erkannt. Die individuellen Gene, die für die HLA-Merkmale zuständig sind, werden als »Allele« bezeichnet. Die MHC-Gene liegen auf dem kurzen Arm von Chromosom 6, und zwar als Paar, von dem die eine Hälfte (Haplotyp) vom Vater, die zweite von der Mutter stammt. Auf jedem Haplotyp befinden sich wenigstens 6 verschiedene HLAMerkmalsgruppen, die für die Transplantation bedeutsam sind. Die Merkmale HLA-A, -B und -C werden als Klasse I zusammengefasst, die Merkmale HLA-DR, -DQ und -DP als Klasse II (⊡ Abb. 4.1). Die Klasse-I-Determinanten bestehen an der Zelloberfläche aus einer schweren, polymorphen α-Polypeptidkette, die von den HLA-A-, -B- und -C-Genen auf Chromosom 6 kodiert werden, und einer zweiten, nicht-polymorphen, auf Chromosom 15 lokalisierten, leichten Kette, dem so genannten β-2-Mikroglobulin. Die Klasse-II-Determinanten bestehen aus 2 Polypeptidketten, die jeweils von den HLA-DR-, -DQ- und -DP-α- bzw. -β-Genen auf Chromosom 6 kodiert werden. Die schweren, nicht-polymorphen DR-α-Ketten bzw. die schweren, polymorphen DQ- und DP-α-Ketten sind an leichte, polymorphe DR-, DQ- bzw. DP-β-Ketten gebunden. Die DR-Merkmale entstehen so aus einer Kombination des Genpaars DRA/ DRB1. Gelegentlich kommen die Merkmale DR52 durch die Gen-Kombination DRA/DRB3, DR53 durch die Gen-Kombi-

4

68

Pädiatrische Hämatologie: Knochenmark

I

⊡ Abb. 4.1. HLA-System

nation DRA/DRB4, sowie DR51 durch die Genkombination DRA/DRB5 hinzu. Die DQ- und DP-Merkmale entstehen aus einer Kombination der Genpaare DQA1/DQB1 sowie DPA1/ DPB1. Die HLA-Merkmale (Antigene) und ihre zugehörigen Gene (Allele) werden nach einer festen Übereinkunft benannt. Die serologisch typisierten Antigene an der Zelloberfläche erhalten eine zweistellige Zahl (z. B. A02, DR04, DR11 etc.). Die Gentypisierung der HLA-Allele resultiert hingegen in einer 4- oder mehrstelligen Zahl. Zusätzlich weist ein Sternchen darauf hin, dass eine Gen (DNA)-Typisierung durchgeführt wurde (z. B. A*0201, A*0202, DRB1*0401 etc.). Eine solche DNA-Typisierung kann niedrig-auflösend sein (z. B. A*02XX, DRB1*04XX etc.) und entspricht hinsichtlich der Qualität in etwa der serologischen Typisierung, oder sie kann idealerweise hoch-auflösend sein (z. B. A*0201, A*0202 etc). Die große Zahl der HLA-Allele und die noch größere Kombinationsmöglichkeit der Allele bei der Zusammensetzung individueller HLA-Haplotypen führt theoretisch zu einer HLA-A-, -B-, -C-, -DR-, -DQ- und -DP-Genotyp-Vielfalt, die die Zahl der Erdbevölkerung übersteigt. Andererseits sind einige HLA-Merkmale frequenter als andere, und bestimmte Haplotypen setzen sich überzufällig häufig aus den gleichen Merkmalen zusammen, was man als »linkage disequilibrium« bezeichnet. So besteht für den Haplotyp HLAA01, B08, DR03 eine rechnerische Häufigkeit von 0,02%. Die tatsächlich beobachtete Frequenz liegt jedoch bei 6,1%. Zwischen den Genorten der HLA-Klasse-I- und -KlasseII-Antigene befinden sich auf dem Chromosom 6 die Genorte für Proteine des Komplementsystems, Strukturgene der 21-Hydroxylase und des Tumornekrosefaktors, die als KlasseIII-Antigene zusammengefasst werden. Zudem sind neben den »klassischen« HLA-Klasse-I-Loci A, B und C weitere beschrieben worden (HLA-E, -F, -G u. a.) mit limitiertem Polymorphismus oder Pseudogen-Charakter. Aktuelle Listen der HLA-Alloantigene und -Allele lassen sich im Internet z. B. unter dem Stichwort »WHO nomenclature committee report for factors of the HLA system« (Schreuder et al. 2001) oder in den Berichten der HLA Informatics Group des Anthony Nolan

Research Institutes in London unter (www.anthonynolan. org.uk) finden. Im Juli 2003 war dort die folgende Anzahl von Allelen beschrieben. ▬ Klasse I: HLA-A: 282, HLA-B: 540, HLA-C: 136, HLA-E: 6, HLA-F: 2, HLA-G: 15, ▬ Klasse II: HLA-DRA: 3, HLA-DRB1: 342, HLA-DRB2–9: 76, HLA-DQA1: 24, HLA-DQB1: 55, HLA-DPA1: 20, HLADPB1: 106, HLA-DMA: 4, HLA-DMB: 6, HLA-DOA: 8, HLA-DOB: 8. 4.2.2

HLA-Typisierung

Die konventionelle serologische HLA-Testung (Mikrolymphozytotoxizitätstest) war der Standard über mehr als 30 Jahre. Sie ist prinzipiell niedrig-auflösend und kann Hauptantigene, z. B. B40, als auch Untergruppen (so genannte »splits«) – z. B. B40(60) versus B40(61) – unterscheiden. Die serologische Typisierung dient heute in der Regel allenfalls noch der Erstauswahl eines Spenders, v. a. innerhalb der Familie. Um alle HLA-Allele möglichst exakt feststellen zu können, ist eine Gentypisierung nötig, die bei der HLA-Klasse II inzwischen auch alle funktionellen Tests wie die MLC ersetzt hat. Die Gentypisierung deckt entweder direkt die individuelle HLA-Sequenz der Nukleinsäuren auf und wird dann als »DNA-Sequenzierung« bezeichnet, oder sie bedient sich indirekter Methoden mittels SSP (»sequence-specific primer«) oder SSOP (»sequence-specific oligonucleotide probe«), die auf dem Einsatz spezifischer DNA-Primer bzw. -Sonden beruhen. Hinzu kommt die Polymerase-Kettenreaktion (PCR), die zuvor das zu untersuchende DNA-Segment vervielfältigt (amplifiziert). Die Qualität der indirekten Methoden mittels SSP bzw. SSOP entspricht einer niedrig-, mittelgradig- oder hoch-auflösenden Typisierung, je nach Zahl der eingesetzten »Primer« bzw. Sonden. Die Sequenzierung ist demgegenüber die präziseste hochauflösende Technik, aber auch die teuerste und aufwendigste Methode, und somit schwerlich in großem Stil durchführbar. Nicht für jedes molekulargenetisch definierte Allel ist bisher ein serologisches Äquivalent bekannt.

69 4 · Hämatopoetische Stammzelltransplantation

4.3

Spenderauswahl

Immungenetische Spenderauswahlverfahren, Kompatibilitätskriterien und Transplantationsverfahren sind im ständigen Fluss und bedürfen hinsichtlich der Empfehlungen einer regelmäßigen Überarbeitung. So geben u. a die Deutsche Gesellschaft für Immungenetik in Zusammenarbeit mit der Deutschen Arbeitsgemeinschaft für Knochenmark- und Blutstammzelltransplantation (Ottinger at al. 2001) oder das National Marrow Donor Program in den USA (Hurley et al. 2003) solche Konsensuspapiere heraus, auf die sich auch die hier gemachten Empfehlungen gründen. 4.3.1

Kernfamiliensuche

! Der ideale Spender für eine allogene, hämatopoetische Stammzelltransplantation ist weiterhin ein HLA-genotypisch identisches Geschwisterkind.

Die Chancen auf einen solchen Spender liegen bei 20–30%. Bei genetischen Erkrankungen ist darauf zu achten, dass das potenzielle Spenderkind nicht ebenfalls betroffen ist. Bei Einleitung der Spendersuche sollten Patient, alle Geschwister und die Eltern typisiert werden, um mittels Segregationsanalyse der mütterlichen und väterlichen Haplotypen die Patiententypisierung abzusichern. Dabei ist die Typisierung der HLA-A-, -B-, -DRB1- und -DQB1-Merkmale obligat. Sie kann niedrig-auflösend sein und im Rahmen der Erstsuche serologisch, besser aber gleich molekulargenetisch erfolgen. Vor Transplantation sollte in jedem Fall eine Bestätigungstypisierung des Spender/Empfängerpaares mittels DNATestung vorgenommen werden. 4.3.2

Erweiterte Familiensuche

Gibt es kein HLA-genotypisch identisches Geschwisterkind, macht aus heutiger Sicht eine extensive, in der Regel zeit- und kostenaufwendige Suche nach einem phänotypisch komplett- oder partiell kompatiblen Familienspender nur in Ausnahmen Sinn, z. B. bei konsanguinen Familien oder Fehlen eines gut passenden unverwandten Spenders. Die Aussichten für eine erfolgreiche erweiterte Familiensuche liegen unter 10% (Ottinger et al. 1994). Bei allen HLA-nicht-identischen Spender/Empfänger-Kombinationen ist eine hoch-auflösende, molekulargenetische Testung der HLA-Klasse-I- und -IIMerkmale notwendig. Akzeptabel für ein unmodifiziertes Transplantat gilt ein Spender mit maximal einer Differenz an den Genorten HLAA, -B, -C, -DRB1 oder -DQB1. Inzwischen ziehen die meisten Transplantationszentren einen gut passenden, unverwandten Spender einem partiell identischen Familienspender vor (Ottinger et al. 2003) oder erwägen bei Fehlen eines solchen gleich eine HLA-haploidentische Transplantation z. B von Eltern auf Kind. Diese ist in den letzten Jahren durch Optimierung der T-Zell-Depletionsverfahren und Erhöhung der Stammzelldosis mittels Mobilisierung peripherer Blutstammzellen über die schweren Immundefekte hinaus (Reisner et al. 1983; Friedrich et al. 1985) auch für andere In-

dikationen erfolgreicher geworden (Aversa et al. 1998; Handgretinger et al. 2001). 4.3.3

Unverwandte Spendersuche

Die Suche nach einem kompatiblen, unverwandten Spender gilt heute für die meisten Indikationen als Option der zweiten Wahl (nach Geschwisterspendern). Hierfür ist eine mittlere Such- und Bereitstellungszeit von wenigstens 6–12 Wochen einzukalkulieren. Die Suchen laufen über nationale Spenderzentralen (in Deutschland das Zentrale Knochenmarkspenderregister, ZKRD, Ulm; in Österreich das österreichische Knochenmark- und Stammzellregister, Wien) und binden alle gegenwärtig mehr als 50 internationalen Spenderregister in 36 Ländern sowie etwa 30 Nabelschnurblut-Stammzellbanken ein. Somit verfügt man derzeit über mehr als 8 Millionen Voluntärspender, die wenigstens für die HLA-Merkmale A und B, in 60% auch für DR typisiert sind. Die Chancen auf einen akzeptablen Spender liegen je nach gewünschtem Grad der HLA-Übereinstimmung bei 50–80%, bei einigen ethnischen Minoritäten aber deutlich darunter. Vor Initiierung einer unverwandten Spendersuche ist ein Votum des Transplantationszentrums einzuholen und eine molekulargenetische HLA-Zweittypisierung in einem speziell zertifizierten, immungenetischen Labor mittels einer hoch-auflösenden, molekulargenetischen Testung der HLAMerkmale A, B, C, DRB1, DRB3, DRB4, DRB5, DQB1, möglichst auch DPB1, durchzuführen. Angestrebt wird die Identität der Merkmale A, B, C, DRB1 und DQB1 in GVH- und HVG-Richtung. Eine singuläre Differenz dieser Merkmale (möglichst mit ausgeprägter Sequenzhomologie) gilt als akzeptabel. Die Akzeptanz einer solchen oder gar ausgeprägteren Differenz hängt von zahlreichen weiteren Faktoren ab, z. B. Grundkrankheit, Dringlichkeit, Alter, Komorbidität, Virusrisikokonstellation und Transplantatmodifikation. Inwieweit hochaufgelöste Alleldifferenzen der HLA-Merkmale A und B oder grundsätzliche Differenzen der HLA-Genorte für C, DRB3, DRB4, DRB5, DQA1, DPA1 und DPB1 für die Transplantation relevant sind, bleibt kontrovers und Gegenstand großer Multizentren- oder Registerstudien (Petersdorf et al. 1998; Sasazuki et al. 1998; Prasad et al. 1999; Petersdorf u. Gooley et al. 2001; Petersdorf u. Hansen et al. 2001; Morishima et al. 2002; Wade et al. 2003). ! Die Suche nach einem unverwandten Voluntärspenders ist erst dann erfolgreich abgeschlossen, wenn eine Retypisierung die HLA-Kompatibilität bestätigt, der Spender erneut und definitiv zugesagt und eine aktuelle internistische Untersuchung keine Kontraindikation ergeben hat, somit eine Spenderfreigabe erfolgt ist. Alle persönlichen Spenderdaten sind anonymisiert und unterliegen der Schweigepflicht. Direkte Kontakte zwischen Spender und Empfänger sind bei gegenseitigem Wunsch erst nach einer definierten Zeit möglich.

4.4

Transplantatgewinnung

Die in Tabelle 4.1 aufgeführten Spender- und Empfängervoruntersuchungen sollten vor Transplantation des Patienten

4

70

I

Pädiatrische Hämatologie: Knochenmark

⊡ Tabelle 4.1. Spender- und Empfänger Voruntersuchungen vor allogener Transplantation

Spender

Empfänger

Sorgfältige Anamnese (Lebensweise, Infektionen, Transfusionen, Medikamente, Narkosezwischenfälle, Schwangerschaften, schwere akute oder chronische bzw. kongenitale Erkrankungen, Impfstatus etc.)

Sorgfältige Anamnese (krankheitsadaptiert)

Klinische Untersuchung

Klinische Untersuchung

Komplettes Blutbild

Komplettes Blutbild

Gerinnungsstatus

Gerinnungsstatus

Klinische Chemie

Klinische Chemie

Immunglobuline

Immunglobuline Endokrinologie (Hypophyse, Schilddrüse, Nebenniere, Gonaden)

Virusserologie und Direktnachweise (Hepatitisviren, HIV, HTLV, Herpesvirus-Gruppe, Adenoviren, Respirationsviren etc.)

Virusserologie und Direktnachweise (Hepatitisviren, HIV, HTLV, Herpesvirus-Gruppe, Adenoviren, Respirationsviren etc.)

Toxoplasmoseserologie

Toxoplasmoseserologie Impftiter Oberflächen- und Katheterkulturen (Bakterien und Pilze)

DNA-Fingerprinting (Chimärismus-Marker)

DNA-Fingerprinting (Chimärismus-Marker)

Blutgruppe, mit Untergruppen

Blutgruppe, mit Untergruppen

HLA-Retypisierung

HLA-Retypisierung Thrombo- und erythrozytäre Antikörper

EKG, Herz-Echo

EKG, Herz-Echo

Thoraxröntgen

Thoraxröntgen Evtl. Schädel- und Thorax-CT, Röntgen von Handwurzel und NNH Bauchsonographie Zahnstatus

Ggf. Schwangerschaftstest

vorliegen, einige Patientendaten zur optimalen Spenderwahl und Abschätzung der Transplantationsrisiken schon vor Einleitung der Spendersuche (Gewicht, HLA-Typisierung, Blutgruppe, Serostatus kritischer Viren wie CMV, EBV u. a.) 4.4.1

Knochenmark

! Die Knochenmarkentnahme ist das klassische Verfahren der Stammzellgewinnung. Sie erfolgt im Rahmen eines 1- bis 2-tägigen, stationären Aufenthalts in Vollnarkose durch multiple Aspirationen im Beckenkammbereich.

Hinsichtlich der Entnahmemenge werden (2)–4–6×108 kernhaltige Zellen (»total nucleated cells«, TNC)/kg KG des Empfängers bei allogenen Spenden, bzw. 1–2×108 kernhaltige Zellen bei autologen Entnahmen angestrebt. Dabei enthält 1 ml Knochenmark eines gesunden Spenders – je nach Alter – 15–30×106 TNC. Bei autologen Entnahmen nach Chemotherapie liegt die TNC-Zahl/ml deutlich niedriger. Die mittels Fluoreszenz-aktivierter Zellsortierung (FACS) bestimmte CD34+-Zellpopulation (0,5–5,0% der Knochenmarkzellen) als Surrogat-Marker für frühe Progenitorzellen ( Kap. 1) spielt bei der Mengenbemessung des benötigten Knochenmarks nicht die gleiche Rolle wie bei den anderen Stammzellquellen. Dennoch ist eine solche Bestimmung zur Qualitäts-

Ggf. Schwangerschaftstest

kontrolle und zum Vergleich mit den anderen Zellarten als gut standardisierter Test hilfreich. Der Blutverlust eines gesunden, allogenen Spenders bei der Knochenmarkentnahme sollte durch eine zuvor gewonnene Eigenblutkonserve ausgeglichen werden. Das entnommene Mark wird mit einer Konservierungs-/Antikoagulationslösung (z. B. ACDA oder CPDA) im Verhältnis 1:10 und/ oder Heparin (ca. 10 E/ml Knochenmark) versetzt, von Knochenmarkbröckeln mittels Filtrierung gereinigt und bei allogenen Transplantaten in der Regel am Tag der Entnahme über einen zentralen Zugang intravenös transfundiert, bei autologen Transplantaten zunächst kryokonserviert ( unten). Für den Knochenmarkspender ist die Maßnahme mit leichten und etwa 14-tägigen Befindlichkeitsstörungen (Müdigkeit, Schmerzen an der Punktionsstelle) verbunden, während bedrohliche Komplikationen mit einer Frequenz von 0,1–0,3% und singuläre Todesfälle (Risiko 1:15–20.000) angegeben werden (Bortin u. Buckner 1983; Sanders et al. 1987; Stroncek et al. 1997). 4.4.2

Periphere Blutstammzellen

Unter normalen physiologischen Bedingungen liegt die Frequenz von hämatopoetischen CD34+-Progenitoren im peripheren Blut von gesunden Spendern bei 0,06% der kernhaltigen Zellen. Zu einer kurzfristigen Ausschwemmung dieser

71 4 · Hämatopoetische Stammzelltransplantation

Zellen und einem signifikanten Anstieg kommt es in der Erholungsphase nach myelosuppressiver Chemotherapie, nach Gabe von Zytokinen (z. B. rekombinantem, humanen »granulozyte colony stimulating factor«, rhG-CSF, bzw. »granulocyte/monocyte colony stimulating factor«, rhGM-CSF) oder nach Kombination von beidem (Gianni et al. 1989). Nach tierexperimenteller Pionierarbeit (Körbling et al. 1979) fand diese Art der Stammzellgewinnung einen zunehmenden Eingang zunächst in die autologe (Haas et al. 1990; Schmitz et al. 1996), dann auch in die allogene Transplantation beim Menschen (Bensinger et al. 1995; Anderlini et al. 1999). Zur autologen Mobilisierung von Stammzellen bei Tumorpatienten bietet die Kombination von diversen Zytostatika (z. B. Cyclophosphamid 1–3 g/m2 i.v.) und einer konsekutiven Zytokingabe (z. B. rhG-CSF, 3–10 µg/kg, 8–12 Tage s.c., Beginn 1–5 Tage nach Zytostase) eine höhere Stammzellausbeute als nach alleiniger Zytostatika- oder Zytokinmobilisierung. Bei der allogenen Spende erfolgt naturgemäß eine ausschließliche Zytokingabe (vorzugsweise rhG-CSF, 10–16 µg/kg in 1–2 Dosen s.c., 4–6 Tage). Anschließend erfolgen 1–2 (evtl. mehr) Leukapheresen, bei denen je 9–15 l Vollblut (2- bis 3-faches Blutvolumen) prozessiert werden (Malachowski et al. 1992). Bei dieser Stammzellquelle orientiert sich die zu entnehmende Zellmenge an der CD34+-Fraktion, und 1–2×106 CD34+-Zellen/kg werden bei der autologen bzw. 4–6×106 CD34+-Zellen/kg KG des Empfängers bei der allogenen Spende angestrebt. Periphere Blutstammzellen (PBSC) unterscheiden sich qualitativ von Knochenmarkzellen durch einen höheren Anteil an so genannten determinierten Stammzellen (»committed progenitors«), die zu einer schnelleren hämatopoetischen Regeneration führen (Bensinger et al. 2001). Durch multiple Apheresen lässt sich im Gegensatz zur Knochenmarkentnahme zudem eine Stammzellquantität (>10×106 CD34+-Zellen/kg) gewinnen, die essenziell für T-Zell-depletierte, HLA-haploidentische Transplantationen ist (Aversa et al. 1998; Handgretinger et al. 2001). Solche peripheren Stammzelltransplantate enthalten andererseits unmanipuliert eine etwa 10-fach höhere T-Zellzahl. Vergleichende Studien zeigen, dass dies zwar nicht mit einer erhöhten akuten GVHD, jedoch mit einem höheren chronischen GVHD-Risiko einhergehen kann (Ringdén et al. 1999; Champlin et al. 2000; Anderson et al. 2003). So wird krankheitsspezifisch noch nachzuweisen sein, welche Stammzellquelle aus der Patientensicht tatsächlich die ideale ist. Für den Spender hat das Verfahren zweifellos den Vorteil der fehlenden Narkosebedürftigkeit und Hospitalisierung. Andererseits führt die Applikation des notwendigen Zytokins zu einem deutlichen und häufig von Knochenschmerzen begleiteten Leukozytenanstieg (70.000–80.000/µl). Zudem sind 2 ausreichend große venöse Zugänge erforderlich, was zusammengenommen ebenfalls bei der Mehrzahl der Spender zu gewissen Kreislaufbelastungen sowie leichteren bis mittelschweren Allgemeinsymptomen führt (Todesrisiko ca. 1:20.000; Stroncek et al. 1996; Majolino et al. 1997). Klonale Erkrankungen oder Leukämien sind nach rhG-CSF-Mobilisierung von gesunden Spendern bisher nicht bekannt geworden. Periphere Stammzellapheresen stellen auch bei pädiatrischen Tumorpatienten, zumal mit liegendem zentralvenösen

Verweilkatheter, die Methode der Wahl zur Gewinnung autologer Zellen dar. Der Vorteil des peripheren Zugangs beim gesunden Kind, das allogene Stammzellen für ein Geschwister spendet, ist allerdings nicht so überzeugend wie bei einem erwachsenen Spender. 4.4.3

Nabelschnurblut-Stammzellen

1989 wurden erstmals Stammzellen aus Nabelschnurblut als potenzielles allogenes Transplantat beschrieben (Broxmeyer et al. 1989) und zunächst bei Fanconi-Anämie-Patienten im Rahmen von Geschwistertransplantationen erprobt (Gluckman et al. 1989). In der Folge wurde auch hier ein Netzwerk von Nabelschnurblut-Stammzellbanken für unverwandte Transplantationen aufgebaut (z. B. EUROCORD in Europa). Nabelschnurblut-Stammzellen unterscheiden sich nicht prinzipiell, sondern graduell von Knochenmark- oder peripheren Blutstammzellen. Sie enthalten naivere T-Zellen, was bei unverwandten Transplantaten zu weniger GVH-Reaktionen, andererseits zu einem erhöhten Infektionsrisiko sowie einer verzögerten lymphatischen und hämatopoetischen Rekonstitution führt. Auch wenn größere HLA-Disparitäten akzeptabel erscheinen, korrelieren die Transplantationergebnisse bei dieser Stammzellquelle mit dem Grad der Histokompatibiltät. Aus der kindlichen Plazenta können unmittelbar nach der Abnabelung ca. 40–250 ml Restblut gewonnen werden, mit 2–50×108 TNC; 0,2–50×105 CFU-GM und 0,5–8×106 CD34+-Zellen. Diese Zellmengen sind für die Transplantation von Säuglingen und Kleinkindern ausreichend, für Jugendliche und Erwachsene aber problematisch niedrig. Die Zellzahlen sollten möglichst über 2–3×107 TNC bzw. 1,5×105 CD34+-Zellen/kg KG des Empfängers liegen. Bei niedrigeren Zahlen ist das Abstoßungsrisiko hoch (Kurtzberg et al. 1996; Rubinstein et al. 1998; Gluckman 2001; Rocha et al. 2001; Wagner u. Barker et al. 2002). 4.5

Transplantatmodifikation

4.5.1

Zellseparation

Bei allogenen Transplantationen erfordern Blutgruppendifferenzen von Spender und Empfänger im AB0-System zur Vermeidung einer Hämolyse eine Plasmadepletion durch Zentrifugation (bei Minor-Differenz) bzw. eine Erythrozytendepletion durch Dextransedimentation (bei MajorDifferenz). Aufwendiger sind T-Zelldepletionen eines Transplantats als probate Methode der GVHD-Vermeidung. Sie umfassen physikalische Trennmethoden sowie auf Antikörpern basierende Methoden der Elimination (Übersicht bei Kernan 1998). Sie führen entweder zu einer Abreicherung der T-Zellen (oder auch B-Zellen und anderer reifer Blutzellen), oder umgekehrt zu einer positiven Anreicherung der Stammzell- bzw. Progenitorfraktion (z. B. der CD34+-Zellen). Entsprechend richten sich die eingesetzten Antikörper entweder gegen Epitope der zu entfernenden T-Zellen (CD2, CD3 u. a.) oder der anzureichernden Progenitoren (CD34-Molekül).

4

72

I

Pädiatrische Hämatologie: Knochenmark

Am meisten durchgesetzt hat sich ein immunmagnetisches Verfahren, bei dem Antikörper an magnetische Mikropartikel, so genannte »beads«, gekoppelt werden. Diese binden sich an die Zielzellen und können anschließend mit einem Magneten aus der Zellsuspension entfernt werden (Hildebrandt et al. 2000). Bei Vorliegen einer Differenz von 2 oder mehr HLAAntigenen ist eine In-vitro-T-Zellelimination auf eine Restgröße von <0,5–1×105/kg KG des Empfängers obligat (Reduktion von 3–4 log10-Stufen). Bei geringerer HLA-Differenz werden Notwendigkeit und Grad der T-Zelldepletion kontrovers diskutiert, da die gewünschte GVHD-Vermeidung durch eine verlängerte Immunrekonstitution, eine größere Infektionsgefährdung und ein erhöhtes Abstoßungs- und Rezidivrisiko erkauft wird (Handgretinger et al. 2001; Wagner u. Thompson et al. 2002). Eine weitere Zellseparation betrifft die Tumorzellentfernung (»tumor cell purging«) bei autologen Transplantaten. Hier können die oben genannten Separationstechniken zur Anwendung kommen, etwa die T- und B-Zell-Precursor-Entfernung mit immunmagnetischen Methoden bei lymphoblastischen Leukämien und Lymphomen, sowie die positive Anreicherung von CD34+-Zellen bei praktisch allen Tumoren, die diesen myeloischen Marker nicht tragen. Je nach Antikörperwahl und Zahl der Separationsschritte können auf diese Weise Depletionen von 2–5 log10-Stufen erreicht werden (Kemshead et al. 1987). Bei einigen Tumoren, z. B. der AML, werden auch zytostatische In-vitro-Inkubationen vorgenommen, etwa mit Cyclophosphamidderivaten wie 4Hydroxycyclophosphamid (4-HC; Rizzieri et al. 2003). Die klinische Notwendigkeit eines solchen Tumor-Purgings wird bei den meisten Tumoren kontrovers diskutiert, auch wenn mit Markierungsstudien nachgewiesen werden konnte, dass Tumorzellkontaminationen in Transplantaten prinzipiell zu Rezidiven beitragen können (Rill et al. 1994). 4.5.2

Kryokonservierung

! Die Domäne der Kryokonservierung stellen autologe oder ungerichtete allogene Transplantate (z. B. Nabelschnurblut-Stammzellen) dar, die vorbereitend eingefroren werden.

Einfriertechnik und Lagerung wurden über die letzten Jahrzehnte weitgehend standardisiert und sollen v. a. Zellschäden durch Eiskristallbildung oder Dehydrierung verhindern. Die wichtigsten Schritte sind dabei die Entfernung von reifen Blutzellen durch Herstellung von »buffy coats« (Endkonzentration ca. 0,5–8,0×108 Zellen/ml) oder Stammzellkonzentraten (Endkonzentration ca. 0,05–2,0×108 Zellen/ml), die Verwendung eines Kryprotektors (Dimethylsulfoxid, DMSO, z. B.10 Vol%), die Zugabe von autologem Plasma- bzw. Plasmaproteinkonzentraten, die kontrollierte initiale Einfrierrate (ca. 1–3°C/min), sowie die Lagerung bei unter –130°C z. B. in flüssigem Stickstoff und zwar aus Virus-Sicherheitsgründen in der Gasphase. Experimentelle und klinische Daten belegen, dass kryokonservierte Zellen über 10 Jahre funktionstüchtig bleiben (Aird et al. 1992). Kryokonservierte Zellen sollten in einem zertifizierten Wärmegerät bei +37°C zügig aufgetaut und im Bolus über

⊡ Tabelle 4.2. Klassische, myeloablative Konditionierungsschemata

Radiochemische Konditionierungen

Chemokonditionierungen

fTBI – CYC fTBI – ETO

BU – CYC (120/200) BU – ETO

fTBI – ETO – CYC

BU – ETO – CYC

fTBI – TT – ETO fTBI – sonstige +/− ATG

BU – ETO – TT BU – CYC – Melph BU – sonstige +/− ATG

fTBI fraktionierte Ganzkörperbestrahlung; CYC Cyclophosphamid; ETO Etoposid/VP16; TT Thiotepa; BU Busulfan; Melph Melphalan; ATG Antithymozytenglobulin.

einen zentralen, venösen Zugang appliziert werden. Ein vorheriger Waschvorgang ist nicht nötig, kann aber durchgeführt werden, um DMSO-Konzentration und Kälte des Materials sowie die damit verbundenen Nebenwirkungen, wie anaphylaktische Reaktionen, Hämolyse, Bronchospasmus, abdominelle Krämpfe, Übelkeit, Kopfschmerzen, Hypotension und Bradykardie zu reduzieren (Okamoto et al. 1993). 4.6

Konditionierung

Unter Konditionierung versteht man die Vorbehandlung vor Transplantation. Sie dient bei allogenen Transplantationen der Myeloablation und der damit verbundenen Öffnung der »Nischen«, in denen sich die neuen, transplantierten Stammzellen ansiedeln sollen. Darüber hinaus stellt sie eine intensive Immunsuppression zur Verhinderung einer Abstoßung und bei allen Tumorkrankheiten einen maximalen zytostatischen Effekt bereit, der auf die Hämatotoxizität keine Rücksicht nehmen muss. Bei der autologen Transplantation ist der immunsuppressive Aspekt irrelevant und Myeloablation und Antitumoreffekt stehen im Vordergrund. Eine solche Megadosistherapie macht aber nur bei Tumoren Sinn, für die eine DosisWirkungs-Beziehung gegeben ist. Grundsätzlich können 2 Gruppen von Konditionierungen unterschieden werden, eine radiochemische Konditionierung und eine ausschließliche Chemokonditionierung (⊡ Tabelle 4.2). 4.6.1

Radiokonditionierung

Die Ganzkörperbestrahlung (»total body irradiation«, TBI) ist der am besten erprobte Bestandteil einer radiochemischen Konditionierung. Eine solche Bestrahlung wurde zunächst einzeitig mit einer Dosis bis zu 1000 cGy durchgeführt. Sie ist myeloablativ, immunsuppressiv und antileukämisch wirksam. Eine autologe hämatopoetische Regeneration ist nicht zu erwarten, so dass die Übertragung funktionstüchtiger, blutbildender Stammzellen zwingend ist. Zur Reduzierung kritischer Toxizitäten, v. a. der Lunge, bei gleichzeitig erhöhter antileukämischer Wirksamkeit wurden diverse technische Applikationsvarianten entwickelt, die von Zentrum zu Zen-

73 4 · Hämatopoetische Stammzelltransplantation

trum variieren. Dennoch können einige Regeln zusammengefasst werden (Down et al. 1991; Shank et al. 1993; Ekstrand et al. 1997): ▬ Einzeitige Bestrahlungen wurden weitgehend durch fraktionierte Varianten mit bis zu 12 Fraktionen und einer kumulativen Dosis bis zu 1500 cGy abgelöst. Eine weit verbreitete Form besteht aus 6 Fraktionen über 3 Tage, mit einer kumulativen Dosis von 1200 cGy. ▬ Zur Reduktion der Lungentoxizität kann die Organdosis durch individuell angepasste Bleiblöcke (»lung shielding«) auf ca. 800–1000 cGy reduziert werden. Die mitausgeblendeten Brustwandanteile werden dann mittels schneller Elektronen aufgesättigt. ▬ Als Strahlenquellen sind Linearbeschleuniger (Photonen mit einer Energie >10 MV) und 60Co-Gammastrahlen (Energie 1,25 MV) gebräuchlich. Bei einzeitiger Hochdosisbestrahlung ist eine niedrige Dosisrate (<5 cGy/min) erforderlich. Das Risiko höherer Dosisraten bezüglich der Lungentoxizität hängt von der Fraktionierung und Gesamtdosis ab. ▬ Eine Homogenisierung der Strahlendosis für variable Körperdurchmesser (z. B. den besonders kritischen Halsbereich) kann durch Verwendung von Teil- oder Ganzkörper-Kompensatoren und bei hochenergetischer Strahlung für die Haut durch Verwendung eines Aufstreumaterials (»beam spoiler«) erreicht werden. ▬ Eine exakte Positionierung des Patienten, mit einer möglichst anterior-posterioren/posterior-anterioren Gegenfeldbestrahlung ist anzustreben, wobei der Raum so groß sein sollte (Distanz Strahlenquelle–Haut >4 m), dass der Patient komplett in den Strahlenkegel passt, oder eine Translationsliege erlaubt, den Patienten unter der Strahlenquelle durchzufahren. ▬ Eine adäquate Dosimetrie ist zur Kontrolle der eingestrahlten Dosis unverzichtbar. Abhängig von der extramedullären Manifestation einer Leukämie wird in der Regel eine Boost-Bestrahlung von Testes und/ oder Schädel im Rahmen der Ganzkörperbestrahlung bis zu einer kumulativen Lokaldosis von 2400 cGy vorgenommen. Eine zweite Strahlenvariante ist die Lymphknotenbestrahlung (oberes Mantelfeld und umgekehrtes Y, unter Einschluss der Milz; »total lymphoid irradiation«, TLI; Shank et al. 1988), oder durch Einschluss des gesamten Abdomens als thorako-abdominelle Bestrahlung (»thoraco-abdominal irradiation«, TAI; Vitale et al. 1991). Sie dient z. B. bei der aplastischen Anämie zur Immunsuppression, oder der Lymphombehandlung und wird fraktioniert oder einzeitig mit 500–800 cGy durchgeführt. Nebenwirkungen. Die Strahlentherapie geht mit signifikan-

ten Nebenwirkungen und Risiken einher. Frühreaktionen sind neben der gewünschten Myeloablation Übelkeit, Erbrechen, Durchfall, Hautirritationen, Parotitis, Mukositis, Xerostomie und Alopezie. Spätrisiken betreffen die Lunge (interstitielle Pneumonitis), Leber, Nieren, Augen (Katarakte), Zähne, das Zentralnervensystem und die Funktion von Schilddrüse, Hypophyse (Wachstumshormonmangel) und Gonaden (hypergonadotroper Hypogonadismus, Amenorrhö und Sterilität bzw. Infertilität) (Sanders 1990; Sanders et al. 1996; Socié et al. 2003).

Hinzu kommt das Risiko einer Sekundärtumorentwicklung, insbesondere Oropharynxkarzinome, Hirntumoren, Schilddrüsenkarzinome, Knochen-, Weichteil-, Haut- und Lebertumoren. Die kumulative Prävalenz liegt bei 0,7% nach 5 Jahren, 2,2% nach 10 Jahren, 5,0% nach 15 Jahren und 8,1% nach 20 Jahren. Sie ist bei unter 10-Jährigen deutlich höher als bei älteren Kindern und Erwachsenen (Nygaard et al. 1991; Curtis et al. 1997; Adès et al. 2002). Zu allen diesen Früh- und Spätschäden tragen multifaktorielle Noxen (Zytostatika, GVHD, Infektionen u. a.) bei. 4.6.2

Chemokonditionierung

Die Chemotherapie wird entweder mit der oben beschriebenen Bestrahlung kombiniert oder als alleinige Chemokonditionierung durchgeführt. Die wichtigsten Zytostatika gehören zu den Alkylanzien (z. B. Cyclophosphamid, Thiotepa, Melphalan), Podophyllinderivaten (Etoposid/VP16) oder Antimetaboliten (z. B. Fludarabin). Sie tragen zur gewünschten Myeloablation und Immunsuppression bei (Bensinger u. Buckner 1998). Ihre besondere Bedeutung liegt jedoch in ihrem tumorspezifischen Effekt, so dass diese in den speziellen Tumorkapiteln näher erläutert werden. Auch hinsichtlich ihrer Nebenwirkungen wird auf das Kap. 50 verwiesen, da sich Hochdosisgaben diesbezüglich nicht prinzipiell, sondern allenfalls graduell von Standarddosen unterscheiden, z. B. das Risiko der hämorrhagischen Zystitis nach hochdosierter Cyclophosphamidgabe, das eine besonders sorgfältige forcierte Diurese (spezifisches Uringewicht <1010) und die Gabe eines Uroprotektors (MESNA, 120% der Cyclophosphamid-Tagesdosis) erforderlich macht. Soll die Bestrahlungskomponente durch eine ausschließliche Chemotherapie ersetzt werden, dient überwiegend das zu den bifunktionalen Alkylanzien gehörende Busulfan als hochaktives Myeloablativum. Zahlreiche Studien haben in den letzten Jahren Busulfan-basierende Chemokonditionierungen mit radiochemischen Konditionierungen verglichen (Devergie et al. 1995; Ringden et al. 1996). Die wichtigsten Erkenntnisse zum Busulfan lassen sich folgendermaßen zusammenfassen (Grochow et al. 1990; Grochow 2002; Kashyap et al. 2002; Slattery 2003): ▬ Die Standarddosis ist 4 mg/kg/Tag p.o, üblicherweise in 4 Einzeldosen alle 6 h, an 4 aufeinander folgenden Tagen (kumulative Dosis 16 mg/kg). Säuglinge und Kleinkinder benötigen eine höhere Dosis (z. B. kumulativ 20 mg/kg bei Kindern unter 2 Jahren). ▬ Problematisch ist die klassische orale Gabe durch die unsichere Bioverfügbarkeit. Plasmaspiegel-adaptierte Gaben haben sich jedoch nicht generell durchgesetzt. Erste Erfahrungen mit einer intravenösen Applikationsform (4×0,8 mg/kg/Tag für 4 Tage, als zweistündige Infusion) legen in einigen Studien pharmakokinetische und toxikologische Vorteile nahe. Insgesamt wird aber, gerade bei Kindern, ein eindeutiger klinischer Vorteil noch kontrovers diskutiert. ▬ Verbunden mit der pharmakokinetischen Variabilität liegen die potenziellen Nebenwirkungen überwiegend in der Leberschädigung, der Lungenfibrose, der Neurotoxizität (cave: Krampfanfälle während der Gaben) und der

4

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Pädiatrische Hämatologie: Knochenmark

Gonadenschädigung, so dass bei Toxizitätsvergleichen zwischen Busulfan-basierenden und radiochemischen Konditionierungen Verschiebungen in den Einzelrisiken, aber für zahlreiche Erkrankungen (z. B. CML) keine generellen Vorteile zu verzeichnen sind. ▬ Bei Kindern bieten die Chemokonditionierungen jedoch Vorteile hinsichtlich Grad der Gonadentoxizität/Sterilität, Kataraktbildung, Wachstum und Entwicklung, sowie Sekundärtumoren. Somit ist diese Art der Transplantationsvorbereitung die bevorzugte Variante bei Säuglingen und Kleinkindern, bei kongenitalen nicht-malignen Erkrankungen sowie bei bereits kritisch vorbestrahlten Kindern und Jugendlichen. ▬ Hinsichtlich des antileukämischen Effekts gibt es deutliche Unterschiede. So profitieren Kinder mit einer akuten lymphoblastischen Leukämie von der Ganzkörperbestrahlung (Dopfer et al. 1991), während die myeloischen Erkrankungen (AML, MDS, CML) eher die Domäne einer Busulfan-basierenden Chemokonditionierung sind. Intensitätsreduzierte Konditionierungen (Minikonditionierung) werden im Kap. 4.10, zusätzliche T-Zell-Antikörpergaben (Antithymozytenglobulin, ATG; Antilymphozytenglobulin, ALG; Anti-CD52-Antikörper, Campath-1H etc.) im Kap. 4.9 unter dem Stichwort »GVHD-Prophylaxe« besprochen.

plantation beginnt (Ottinger et al. 1996; Klein et al. 2001). Sie produziert zunächst ein naives Immunsystem, das einer neuen, etwa einjährigen Prägung bedarf, sowie den Neuaufbau eines Impfschutzes 6–12 Monate nach Transplantation. Das Rekonstitutionsmuster der Lymphohämatopoese post transplantationem kann durch zahlreiche Komplikationen und therapeutische Interventionen gestört werden (z. B. Viren und Virustatika, GVHD und GVHD-Therapie, Cotrim-Prophylaxe u. a.). Nach allogener Transplantation dienen ChimärismusMarker zur Dokumentation des »engraftments« (Bader et al. 2000; Antin et al. 2001). Ein kompletter Chimärismus stellt dabei eine wichtige Information bezüglich Stabilität des Transplantats und Eliminierung der Grundkrankheit (z. B. Leukämieremission, ausreichende Stoffwechselfunktion) dar. Die Methoden zum Spendernachweis umfassen Blutgruppen- und HLA-Untersuchungen (bei Spender/EmpfängerDifferenzen), In-situ-Hybridisierungen mit geschlechtsspezifischen Sonden (bei Geschlechtsdifferenzen), oder heutzutage das »fingerprinting«, d. h. die PCR-Amplifikation zum Nachweis repetitiver DNA-Sequenzen, so genannte »tandem repeats« (VNTR- oder STR-Analyse) mit hoher Wahrscheinlichkeit informativer, genetischer Marker und einer Sensitivität von 10-3–10-5 (Hancock et al. 2003). 4.8

4.7

Allgemeine supportive Maßnahmen

Lymphohämatopoetische Rekonstitution

! In Abhängigkeit von Stammzellquelle, Stammzellzahl und Modifikation des Transplantats benötigt die hämatopoetische Rekonstitution nach autologen und allogenen Transplantationen 2–4 Wochen für Granulopoese und Erythropoese.

Letztere ist bei AB0-Major-Differenz zwischen Spender und Empfänger häufig verzögert. Die Thrombopoese braucht in der Regel bis zur Normalisierung deutlich länger, gelegentlich einige Monate. Zytokine haben einen begrenzten Nutzen für die Beschleunigung des Zellanstiegs. Dies trifft wenigstens für das rhG-CSF zu, das – wenn schon nicht prophylaktisch – so doch bei septischen Komplikationen interventionell zu einem beschleunigten Granulozytenanstieg führt (Welte et al. 1996). Mit einer rhG-CSF-Gabe wird üblicherweise erst nach ausreichendem »Homing« der Stammzellen am Tag +5 nach Transplantation mit einer Dosis von 3–5 µg/kg/Tag i.v. oder s.c. begonnen. Erythropoetin hat keinen signifikanten Transfusions-sparenden Effekt, kann aber bei verzögerten erythropoetischen Rekonstitutionen bei AB0-Differenzen oder chronischer Niereninsuffizienz in Einzelfällen hilfreich sein (Link et al. 1990). Die immunologische Erholung erfolgt nach autologen Transplantaten innerhalb von ca. 3 Monaten und umfasst auch die spezifische Immunität bzw. das immunologische Gedächtnis. Nach allogenen Transplantaten erfolgt zunächst ein passiver Transfer spezifischer Immunität (fehlt bei TZelldepletion), während die aktive T-Zellrekonstitution 3 Monate, die B-Zellrekonstitution ca. 6 Monate nach Trans-

Die wichtigsten Maßnahmen zur Vermeidung von Komplikationen:  Räume mit Hochleistungsfiltern und Überdruck (LAF-Räume)  Umkehrisolierung (Mundschutz- und Kittelpflege, Händedesinfektion)  Begrenzte, infektfreie Besucher  Wasserfilter  Steriler Umgang mit zentralen Zugängen  Mundhygiene  Darmdekontamination  Keimarme orale Ernährung  Parenterale Ernährung  Suffiziente Schmerztherapie  Hochdosierte Gabe von intravenösen 7-S-Immunglobulinen  Pneumocystis-Prophylaxe mittels Cotrimoxazol  Virusprophylaxe mittels Acyclovir

Diesen supportiven Maßnahmen zur Reduktion des Transplantationsrisikos liegt ein weitgehender internationaler Konsensus zugrunde, wiewohl im Detail eine große, zentrumsspezifische Heterogenität gegeben ist (Peters et al. 1996). Supportive Maßnahmen sind ein kostenträchtiger Teil der Transplantation und werden aus diesem Grund oder wegen einer widersprüchlichen Datenlage häufig hinterfragt, so z. B. die Gabe von Immunglobulinen zur Verhütung von Viruskomplikationen und GVHD (Sokos et al. 2002). Die hier aufgeführten Prophylaxen gehen nahtlos in so genannte präemptive Maßnahmen über, die das Vollbild einer Kom-

75 4 · Hämatopoetische Stammzelltransplantation

4

plikation durch therapeutische Intervention bei ersten Hinweisen etwa von Virus- oder Pilzinfektionen verhindern sollen. 4.9

Transplantationskomplikationen und spezielle Maßnahmen

4.9.1

Abstoßung

Eine fehlende, permantente, hämatopoetische Rekonstitution kann Ausdruck einer schlechten Markfunktion (»poor marrow function«) oder – bei allogenen Transplantaten – einer klassischen, T-Zell-vermittelten Abstoßung sein. Die Entstehung einer Immuntoleranz durch zentrale (thymusabhängige) oder periphere Mechanismen in Form einer klonalen Deletion, T-Zellanergie oder Suppression ist von zahlreichen Mechanismen abhängig, wie Art und Intensität der konditionierenden Vorbehandlung, Grundkrankheit (Abstoßung bei aplastischen Anämien häufiger als bei Leukämien), residuale T- und NK-Funktion des Empfängers, HLA-Disparität zwischen Patient und Spender, sowie Stammzellquelle, -zahl und -modifikation (Abstoßungsrisiko erhöht bei Nabelschnurblut- oder T-Zell-depletierten, haploidentischen Transplantaten; Sykes u. Strober 1998). 4.9.2

a

Graft-versus-host-Reaktion

! Eine der kritischsten Komplikationen der allogenen Stammzelltransplantation stellt die Spender-gegenEmpfänger Reaktion (»graft versus host reaction/ disease«, GVHR/GVHD) dar. Unterschieden wird die akute (<100 Tage) von der chronischen Form (>100 Tage nach Transplantation).

Die chronische GVHD kann aus einer akuten Form hervorgehen oder als De-novo-GVHD erstmals mehr als 100 Tage nach Transplantation auftreten (Atkinson 1990; Deeg u. Henslee-Downee 1990; Vossen et al. 2002). Die Graduierung des jeweiligen Schweregrades ergibt sich aus ⊡ Tabelle 4.3 (⊡ Abb. 4.2). Bei nicht-malignen Erkrankungen sollte eine akute und chronische GVHD möglichst komplett vermieden werden, während bei malignen Erkrankungen eine leichte GVHD durchaus einen positiven Effekt im Sinne einer Spender-gegen-Tumor-Reaktion aufweist (Slavin et al. 1990). Eine akute GVHD >Grad II oder eine signifikante chronische GVHD bergen jedoch das Risiko lebensbedrohlicher Komplikationen. Zielorgane der akuten GVHD sind v. a. Haut- und Schleimhäute, Leber und Darm, begünstigt durch die konditionierenden Maßnahmen, die durch Gewebetoxizität in unterschiedlicher Intensität T-Zell-aktivierende, inflammatorische Zytokine (Zytokinsturm) freisetzen. Ein vergleichbarer Mechanismus ist für bakterielle oder virale Trigger gegeben, so dass Infektionsprävention und Dekontamination wichtige GVHD-Prophylaxemaßnahmen darstellen. Die Prävalenz der akuten GVHD ist alters- und transplantatabhängig und liegt bei Kindern in der Größenordnung von 20–40%. Immunreaktion, Inflammation und Ge-

b ⊡ Abb. 4.2a u. b. Akute (a) und chronische (b) Graft-versus-HostReaktion

webeschaden unterliegen individuellen, genetischen Prädispositionen, etwa Polymorphismen von Zytokingenen (z. B. des IL-10-Promoters), die auf diese Weise das GVHD-Risiko beeinflussen (Lin et al. 2003). Die klassischen Prophylaxemaßnahmen bestehen aus Methotrexat (10–15 mg/m2 an den Tagen +1, +3, +6, +11, und evtl. wöchentlich weiter), Ciclosporin A (1–5 mg/kg/Tag i.v. oder p.o., spiegelgesteuert), Kortikosteroiden oder Kombinationen aus diesen Medikamenten für etwa 3 Monate. Weitere Immunsuppressiva, wie FK506 (Tacrolimus) oder Mycophenolatmofetil (MMF, Cellcept), sind weniger erprobt. Bei Patienten mit besonderem GVHD-Risiko (unverwandte oder HLA-differente Transplantate) führt entweder eine Exvivo-T-Zelldepletion oder eine In-vivo-Antikörpertherapie vor und/oder nach Transplantation zur Reduktion des GVHD-Risikos. Für letzteres stehen polyklonale Tierseren gegen menschliche T-Zellen, so genannte Antithymozytenoder Antilymphozytenglobuline zur Verfügung, die sich hinsichtlich Tierspezies, Herstellungsweise und Dosierung unterscheiden können (Bacigalupo et al. 2002).

76

I

Pädiatrische Hämatologie: Knochenmark

⊡ Tabelle 4.3a–c. Graduierung der akuten und chronischen Graft-versus-Host-Krankheit (GVHD) nach dem Seattle-Schema a) Grad der akuten Organ-GVHD

Organ

Grad 1

Grad 2

Grad 3

Grad 4

Haut (Exanthem % KOF)

0–25

25–50

>50

Blasen

Darm (Diarrhö ml/Tag)

>500

>1000

>1500

Ileus

Leber (Bilirubin mg/dl)

2–3

3–6

6–15

>15

b) Daraus resultierender Gesamtgrad der akuten GVHD

Gesamtgrad

Haut (Grad)

Darm (Grad)

Leber (Grad)

0

0

0

0

I

1–2

0

0

II

1–3

1

1

III

2–3

2–3

2–3

IV

2–4

2–4

2–4

c) Chronische GVHD Subklinische chronische GVHD

Positive Histologie ohne klinische Zeichen

Limitierte chronische GVHD

Lokalisierter Hautbefall und/oder Leberdysfunktion (GVHD-bedingt)

Extensive chronische GVHD

Generalisierter Hautbefall oder lokalisierter Hautbefall oder Leberdysfunktion (GVHD-bedingt) und zusätzlich:  Leberhistologie mit dem Bild einer chronisch aggressiven Hepatitis, Brückennekrosen oder Zirrhose,  oder Augenbeteiligung (Schirmer-Test < 5 mm),  oder Beteiligung der Speicheldrüsen oder Mundschleimhaut (bioptisch geprüft),  oder Beteiligung anderer Organe, wie Lungen und Nieren

Alternativen sind monoklonale, humanisierte Antikörper gegen T-Zellen (z. B. OKT3, Anti-IL-2-Rezeptor-Antikörper), gegen ein breiteres Leukozytenspektrum (Anti-CD52-Antikörper/Campath-1H) oder – weniger überzeugend – gegen inflammatorische Zytokine (Anti-IL-1- oder Anti-TNF-Antikörper). Zur Therapie werden zunächst Kortikosteroide in einer Dosierung von 2 mg/kg/Tag (ggf. kurzfristig höher) eingesetzt. Bei Nichtansprechen können die besagten Antikörper oder weitere Maßnahmen, wie ultraviolette Bestrahlung plus/minus Psoralen (PUVA; Furlong et al. 2002), eine Besserung erzielen. Sie erhöhen gleichzeitig aber auch signifikant das Infektionsrisiko und damit die Therapieletalität. Zu einer schwereren, chronischen GVHD kommt es bei ca. 10–15% aller Patienten im Kindesalter. Sie unterscheidet sich pathophysiologisch von der akuten Form, indem sie eine Autoimmunkomponente hat und sich somit manifestieren kann in Form eines Lichen planus, einer Poikilodermie, einer Leukodermie, eines Pemphigoids oder Lupus-ähnlichen Bildes, einer Polymyositis oder Sklerodermie mit Arthropathie und Gelenkkontrakturen. Permanente Alopezien, Nägelverluste, Konjunktivitis sicca, biliäre Zirrhosen, obstruktive Lungenerkrankungen, Dysphagien und neuromuskuläre Manifestationen kommen vor. Therapeutisch kommen ebenfalls Kortikosteroide als Dauer- oder Pulstherapie, Azathioprin, die bei der akuten GVHD schon aufgeführten Immunsuppressiva, bis hin zu Cyclophosphamid u. a. zur Anwendung. Nicht alle schweren Formen der chronischen GVHD sind behandelbar (Arora et al. 2003).

4.9.3

Infektionskomplikationen

Bakterielle Infektionen. Bakterielle Septikämien sind abhängig von Ausmaß und Dauer der Neutropenie, dem Zusammenbruch der Schleimhautbarrieren von Oropharynx und Gastrointestinaltrakt sowie vom Ausmaß des Antikörpermangelsyndroms (Hughes et al. 1997). Somit sind die ersten 2–4 Wochen nach Transplantation besonders kritisch, und alle Fieberphasen sind primär als potenzielle Sepsis zu betrachten. Die antibiotische Behandlung hat entsprechend schnell zu beginnen, muss das gesamte Spektrum der Gram-negativen und mit zunehmender Bedeutung die Gram-positiven Keime (cave: zentralvenöser Katheter, Infektion durch Staphylococcus epidermidis) erfassen und sollte bakterizide Antibiotika in ausreichend hoher, intravenöser Applikation beinhalten. Die Behandlung ist häufig bei fehlendem Keimnachweis empirisch und umfasst in der Regel eine eskalierende Kombination aus Cephalosporinen der 4. Generation, alternativ Acylaminopenicillinen, Carbapenemen oder Gyrasehemmern und einem Glykopeptidantibiotikum. Bei bedrohlicher Sepsis in der Neutropeniephase sind Granulozytengaben bzw. Zytokine zu bedenken. Prophylaxemaßnahmen bestehen aus einer Umkehrisolierung, einer keimreduzierter Kost, Wasserfiltern, einem sterilen Umgang mit invasiven Zugängen, Mundspülungen und einer Darmdekontamination mit Beginn der Konditionierung ( Kap. 79).

77 4 · Hämatopoetische Stammzelltransplantation

Pilzinfektionen. Mit ähnlichen Risikofaktoren behaftet wie Bakterien, aber deutlich gefährlicher sind invasive Mykosen. Besonders problematisch sind aerogen erworbene Aspergillosen, während Hefepilze der Candida-Spezies häufig die Schleimhäute besiedeln, ohne invasiv zu sein (Kern et al. 2000; Ascioglu et al. 2002). Der Risikozeitraum kann durch eine chronische GVHD oder verzögerte immunologische Rekonstitution erheblich prolongiert sein. Pilze sind trotz Kulturverfahren, PCR- und Antigentests sowie bildgebender Untersuchungen, wie CT-Untersuchungen, schwer zu diagnostizieren, so dass bei Fieber unklarer Genese nach Transplantation eine antimykotische Therapie fester Bestandteil eines empirischen oder präemptiven Eskalationsregimes sein muss. Standardtherapie ist nach wie vor die Gabe von Amphotericin B, wobei die liposomale Form (1–3 mg/kg/Tag i.v.) hinsichtlich des Effekts dem konventionellen Amphotericin vergleichbar ist, jedoch deutlich weniger Nebenwirkungen – v. a. Nephrotoxizitäten – aufweist. Alternativ werden Azole (Itraconazol oder Voriconazol) sowie das zu der neuen Antimykotikaklasse der Glukansynthase-Inhibitoren gehörende Caspofungin eingesetzt. Können Schimmelpilze oder resistente Hefepilze ausgeschlossen werden, bleibt das Fluconazol oral oder intravenös ein Mittel der Wahl, das häufig auch schon prophylaktisch verwendet wird. Für invasive Mykosen in der Granulozytopeniephase gilt noch mehr als für Bakterien, dass Zytokine und Granulozytentransfusionen ein wichtige Hilfe sind und dass die Therapie ausreichend lang erfolgen muss (ca. 6 Wochen, je nach Immunitätslage länger). Die Vermeidung aerogener Pilzinfektionen, wie Aspergillosen, ist ein typisches Beispiel für den sinnvollen Einsatz von Transplantationszimmern bzw. -kabinen mit Hochleistungsluftfiltern. Ansonsten gelten ähnliche Prophylaxemaßnahmen wie bei Bakterien. Virusinfektionen. Besonders problematisch sind Neuinfek-

tionen oder endogene Reaktivierungen durch Herpesviren (Herpes-Simplex-Virus, HSV; Varizella-Zoster-Virus, VZV; Zytomegalievirus, CMV; Ebstein-Barr-Virus, EBV; humanes Herpesvirus Typ 6, HHV-6). Bis auf VZV erfolgen Neuinfektionen überwiegend durch Blutprodukte, respektive durch das Transplantat. Letalität und Morbidität hängen von der Grundkrankheit, der Art des Transplantats (höheres Risiko bei T-Zell-depletierten Transplantaten oder Nabelschnurblut-Stammzellen), dem Grad der akuten GVHD, der Intensität der nötigen GVHD-Therapie, dem Alter des Patienten und der Virusanamnese von Patient und Spender (problematisch z. B. CMV-positive Spender für CMV-negative Empfänger oder umgekehrt; Matthes et al. 1998). Kritisch sind darüber hinaus die Adenoviren und saisonal Respirationsviren, wie das Respiratory-Syncytial-Virus (RSV). Nur etwa 25% aller Kinder zeigen nach Transplantation keinerlei Reaktivierungen dieser kritischen Viren. Bei dem Rest sind ein Virus oder multiple Virusträgerschaften nachweisbar. Viren können in sehr kurzer Zeit zur tödlichen Pneumonitis und zum Multiorganversagen führen, nicht nur durch den unmittelbaren zytopathischen Effekt, sondern auch durch Induktion eines inflammatorischen Prozesses und einer generellen T-Zellaktivierung bzw. GVHD. Da solche Komplikationen im Spätstadium kaum noch behandelbar sind, gehören heute ein regelmäßiges – wenn möglich – quan-

titatives Screening mittels Virusdirektnachweisen (»shellvial«-Kultur, Antigentests, PCR) und präemptive Behandlungsstrategien zur notwendigen Routine (Couch et al. 1997; Einsele et al. 2001; Holler et al. 2002; Chakrabarti et al. 2002). Prophylaktisch ist die Gabe von Acyclovir Standard. Sie führt zu einer dramatischen Reduktion der früher häufigen HSV- und VZV-Komplikationen. Für die restlichen Viren stehen zahlreiche, wirksame Virustatika zur Verfügung, wie Ganciclovir, Ribavirin, Foscarnet und Cidofovir (Reusser et al. 2002; Ljungman et al. 2003). Ihnen allen gemeinsam ist eine z. T. signifikante Toxizität. Auch können sie nicht alle Komplikationen verhindern. Somit besteht großer Bedarf für zusätzliche Maßnahmen, etwa in Form eines adoptiven T-Zelltransfers. Immunglobulingaben spielen nicht die Rolle, die man ihnen früher zugedacht hatte. Zu einer deutlichen Reduktion des Übertragungsrisikos von Viren ist es durch die Einführung von Leukozytenfiltern bei Blutprodukten gekommen. Sonstige Infektionen. Über die bereits benannten Erreger hinaus bedürfen opportunistische Keime, wie Pneumocystis carinii, Toxoplasma, Legionella u. a. der besonderen Aufmerksamkeit. Aber auch durch Transfusion übertragbare Krankheitserreger sollten bei dem immer größer werden, internationalen Netzwerk von Spenderbanken bedacht werden (klassische Hepatitisviren, Syphilis, HIV-1/2, HTLV-I/II, Parvoviren, enterohämorrhagische Viren, West-Nile-Virus, Borrelien, Plasmodien und viele mehr), auch wenn das Übertragungsrisiko gering ist. Kontakte zu Lebendvakzinen sind unmittelbar nach Transplantation zu vermeiden.

4.9.4

Organtoxizität und Spätschäden

Frühkomplikationen, wie Pneumonitis, Venenverschlusskrankheit der Leber (»veno-occlusive disease«, VOD), nephro-, neuro- oder kardiotoxische Reaktionen haben häufig eine komplexe Pathogenese, bei der Medikamentennebenwirkungen und Immunreaktionen sowie vaskuläre, infektiöse und inflammatorische Prozesse involviert sind. Die wichtigsten Frühtoxizitäten, aber auch Langzeitkomplikationen sind bereits im Abschn. 4.6 beschrieben. Sie sind abhängig von Alter, Art der Grundkrankheit, Transplantation und Konditionierung, und tragen nennenswert zur Therapieletalität bei, die von <5% bei autologen Transplantationen, 10–15% bei allogenen Geschwister-Transplantationen, bis zu 50% bei HLA-haploidentischen Transplantationen bzw. Hochrisikobzw. Endstadiumpatienten schwankt. Auch bei Tumor- und Leukämiepatienten ist sie durch kumulative Effekte der Vorbehandlung deutlich höher als bei nicht-malignen bzw. kongenitalen Erkrankungen. Am Ende steht in der Regel das Lungen- oder Multiorganversagen (Strasser u. McDonald 1998; Paul et al. 2000; Socié et al. 2003). Dieses hohe Letalitätsrisiko verpflichtet zu einer stringenten Indikationsstellung und begrenzt das Verfahren auf unmittelbar lebensbedrohliche Krankheiten ohne alternative, risikoärmere Behandlungsmöglichkeiten.

4

78

Pädiatrische Hämatologie: Knochenmark

4.10

I

Transplantationsindikationen und -ergebnisse

Wie erwähnt, ist es den einzelnen Krankheitskapiteln vorbehalten, Stellenwert und Verfahren der Transplantation für die jeweiligen Krankheiten darzustellen. Hier sollen prinzipielle Aspekte der wichtigsten Krankheitsgruppen betrachtet werden. 4.10.1 Leukämien, myelodysplastische Syndrome

und maligne Lymphome

rett et al. 1994; Borgmann et al. 1995; Borgmann et al. 1997; Feig et al. 1997; Boulad et al, 1999; Harrison et al. 2000; Al Kasim et al. 2002; Bader et al. 2002; Bunin et al. 2002; Borgmann et al. 2003). Der Patient mit rezidivierter ALL profitiert deutlich von der Ganzkörperbestrahlung, so dass eine Radiochemotherapie die Konditionierung der Wahl – mit Ausnahme der ersten beiden Lebensjahre – darstellt. Der Chemotherapieanteil variiert weltweit, wobei zahlreiche Studien dem Etoposid (VP16) eine wichtige Rolle im Rahmen der Konditionierung einer ALL zuschreiben (Dopfer et al. 1991).

Akute lymphoblastische Leukämie (ALL)

Akute myeloische Leukämie (AML)

! Die ALL im Kindesalter ist zunächst die Domäne der Chemotherapie, mit der mehr als 80% der Patienten geheilt werden können. Die Transplantation beschränkt sich auf Hochrisikopatienten und bedarf im Vorlauf einer chemotherapeutischen Remissionsinduktion der Leukämie. Sie stellt also eine Therapieintensivierung dar.

! Die AML im Kindesalter ist nicht nur seltener als die ALL, sondern auch hinsichtlich der Transplantationsindikation umstrittener.

Die Definition der Hochrisikokriterien ähnelt sich weltweit, muss im Einzelfall aber protokollspezifische Risikostratifizierungen berücksichtigen. Im Rahmen der Ersterkrankung qualifizieren ca. 6–10% der Patienten für eine Transplantation. Die zugrunde liegenden Risikokriterien sind spezifische Chromosomenaberrationen, wie die Translokationen t(4;11) und t(9;22), spezifische Immunphänotypen (T-Zell-Leukämien), eine hohe Tumorlast, und – ganz wesentlich – das initiale Therapieansprechen bzw. der Zeitpunkt bis zum Erreichen der 1. Remission. Ziel ist es, für solche Patienten das Kurativniveau von 30–40% mit alleiniger Chemotherapie auf wenigstens 60– 70% mit Transplantation anzuheben. Dieses ist mit HLAidentischen Geschwisterspendern, zunehmend auch mit gut passenden unverwandten Spendern gewährleistet, während sich Transplantationen von HLA-differenten Familienspendern oder autologe Transplantationen der Chemotherapie gegenüber nicht eindeutig als überlegen erwiesen haben. Sie sollten somit auf ausgewählte Patienten im Rahmen von Therapiestudien beschränkt werden (Weisdorf et al. 1997; Lausen et al. 1998; Schrappe et al. 2000; Uderzo et al. 2001). Anders stellt sich die Situation bei einer rezidivierten ALL dar. Hier sind die meisten Kinder und Jugendlichen Kandidaten für eine allogene Transplantation. Autologe Transplantationen sind in der Regel den allogenen Varianten wegen des fehlenden Graft-versus-Leukämie-Effekts unterlegen. Nur ein kleinerer Teil der Patienten bietet mit einer ausschließlichen Chemotherapie nochmals eine gute Heilungschance. Dies sind Patienten mit extramedullären Rezidiven oder sehr späten Rückfällen, die nicht oder allenfalls mit risikoarmen Spendern transplantiert werden sollten. Die Heilungschancen mittels Transplantation liegen zwischen 30–70% und hängen von Art und Zeitpunkt des Rezidivs, dem Leukämiephänotyp, der Spenderwahl, der residualen Leukämielast unmittelbar vor Transplantation und zahlreichen anderen Faktoren ab. Die kurativen Chancen sollten für die jeweilige Risikogruppe wenigstens 20–30% höher liegen als mit alleiniger Chemotherapie, um die unzweifelhaft größeren Risiken und Nebenwirkungen der Transplantation zu rechtfertigen (Bar-

Die zahlreichen Chemotherapiestudien bei Kindern zeigen, dass die Heilungschancen der AML nicht das gleiche Kurativniveau wie bei der ALL erreichen. Sie erlauben aber ebenfalls eine Risikostratifizierung. Etwa 2/3 der Kinder fallen damit unter eine Hochrisikogruppe, deren Heilungschancen mit Chemotherapie bei ca. 30–45% liegen. Dies sind Kinder, die keine günstigen Prognosefaktoren wie die zytogenetischen Befunde t(15;17), inv(16), oder t(8;21) aufweisen. Trotz mehr als 25-jähriger Erfahrung wird die Frage kontrovers diskutiert, ob die Transplantation eindeutig bessere Chancen bietet und welcher Transplantationsart hier der Vorzug zu geben ist. Dabei spielt bei der AML, historisch gesehen, auch die autologe Stammzelltransplantation mit und ohne Tumor-Purging ( Abschn. 4.5.1) eine größere Rolle als bei der ALL. Andererseits sprechen die Erfahrungen der adoptiven T-Zelltherapie für einen besseren Graft-versusLeukämie-Effekt bei der AML als bei der ALL. Einstweilen wird die Transplantation bei einer definierten Hochrisikogruppe von AML-Erstremissionspatienten in gut kontrollierten Studien weiter zu prüfen sein. Bei rezidivierten Patienten ist die Transplantation dann wieder die Therapie der Wahl, wobei auch hier die Entscheidung zwischen einer risikoreicheren, allogenen (z. B. haploidentischen HSCT) und einer autologen Transplantation optional bleibt (Creutzig et al. 2001; Woods et al. 2001). Myelodysplastisches Syndrom (MDS) ! Bei dieser Gruppe von präleukämischen Erkrankungen ( Kap. 61) handelt es sich um Störungen pluripotenter Stammzellen. Daher ist die allogene hämatopoetische Stammzelltransplantation, zumal im Kindesalter, die Therapie der Wahl.

Kritisch ist die Abgrenzung des hypoplastischen MDS (RA) von der aplastischen Anämie einerseits und der fortgeschrittenen MDS-Formen (RAEB-t) von der AML anderseits. Kontrovers wird die Wahl der Konditionierung (radiochemische versus chemotherapeutische Konditionierung) und die Notwendigkeit einer Induktionschemotherapie bei progredienten MDS-Formen vor Transplantation diskutiert. Die Transplantationsergebnisse liegen zwischen 40–70% und hängen ab vom MDS-Subtyp, zytogenetischen Aberrationen, Art der Konditionierung bzw. Wahl und Modifikation des Transplantats (Locatelli et al. 1997; Kardos et al. 2003).

79 4 · Hämatopoetische Stammzelltransplantation

Chronische myeloische Leukämie (CML) ! Auch hier liegt eine Erkrankung der pluripotenten Stammzellen vor. Im Kindesalter ist die CML selten und dann immer eine Indikation zur allogenen hämatopoetischen Stammzelltransplantation ( Kap. 61).

Hinweise für langfristige zytogenetische Remissionen mit alternativen Therapien (Hydroxyurea, Interferon α, ABL-Tyrosinkinase-Inhibitor/Imatinib, Glivec) gibt es bei Kindern nicht. Eine Transplantation ist in der ersten chronischen Phase anzustreben, da die Heilungschancen nach Akzeleration oder Blastenschub deutlich sinken. Mit gut passenden verwandten oder unverwandten Spendern liegen sie bei ca. 60% (Goldman u. Melo 2003; Millot et al. 2003). Adoptive T-Zellgaben ergeben eine guten antileukämischen Effekt im Falle eines Rezidivs post transplantationem (Kolb et al. 2003). Autologe Transplantationen und Transplantationen mit reduzierter Konditionierung (so genannte Minitransplantationen) sind experimentell. Maligne Lymphome Non-Hodgkin-Lymphome (NHL) und Morbus Hodgkin (HD) haben im Kindesalter eine exzellente Heilungschance mit konventioneller (Radio-)Chemotherapie ( Kap. 50 u. 51). Nur eine Minorität qualifiziert bei schlechtem Ansprechen oder Rezidiv für eine Transplantation, dann eher für eine autologe als für eine allogene Form. Anders sieht es beim NHL vom T-Zelltyp aus, das weitgehend der Therapiestrategie einer T-ALL folgt (Reiter et al. 1999; Schellong et al. 1999). 4.10.2 Solide Tumoren Nur für wenige solide Tumoren in fortgeschrittenem Stadium (Stadium IV) oder nach Rezidiv gibt es im Kindesalter Hinweise, dass Therapieintensivierungen in Form einer autologen HSCT mehr bewirken als konventionelle Radio-Chemotherapien. Am ehesten profitieren Hochrisikopatienten mit Ewing-Tumoren und Neuroblastomen, und sei es auch nur durch Verlängerung der Remissionsphasen ( Kap. 68 und 72). Die HSCT ist dann meistens nur ein Element innerhalb einer multimodalen Therapiestrategie. Bei weiteren Tumoren (z. B. Weichteilsarkomen, Hirntumoren, Nephroblastom oder Retinoblastom) sind autologe Transplantationen weniger wirksam, experimentell bzw. frustran (Klingebiel et al. 1998; Koscielniak et al. 1999). Gut belegte Indikationen für allogene Transplantationen gibt es bisher bei keinem soliden Tumor. 4.10.3 Aplastische Anämien ! Die schwere aplastische Anämie (SAA) gehört historisch zu den klassischen Indikationen der allogenen hämatopoetischen Stammzelltransplantation bei Kindern wie Erwachsenen ( Kap. 3).

Da die Knochenmarkfunktion weitgehend erloschen ist, benötigen die Patienten lediglich eine intensive Immunsup-

pression im Rahmen der Konditionierung und keine Myeloablation mehr. Zu diesem Zweck hat sich eine Kombination von Cyclophosphamid und ATG durchgesetzt, wie wohl auch andere Kombinationen inklusive einer Lymphknotenbestrahlung (TLI) gebräuchlich sind. Allogene Transplantationen von HLA-kompatiblen Geschwisterkindern erreichen hiermit eine Kurativrate von ca. 80%. Deutlich schlechter sind Ergebnisse mit HLA-differenten Familien- und unverwandten Spendern, so dass die Therapie der zweiten Wahl eine Immunsuppression unter Verwendung von Ciclosporin A, ATG und rhG-CSF darstellt. Letztere ergibt eine vergleichbare Überlebensrate wie die Transplantation von einem Geschwister, führt aber häufig nur zu einer partiellen Verbesserung der Knochenmarkfunktion und trägt das Risiko einer später sich entwickelnden, klonalen Erkrankung (Führer et al. 1998; Bacigalupo et al. 2000). 4.10.4 Konstitutionelle Aplasiesyndrome Eine besondere Entität stellen die konstitutionellen Aplasiesyndrome dar, insbesondere die Fanconi-Anämie. Letztere zeichnet sich durch eine krankheitsspezifische Sensitivität gegenüber alkylierenden Substanzen (z. B. Cyclophosphamid) und einer Bestrahlung aus. Erst deutliche Dosisreduktionen haben vor etwa 20 Jahren Geschwister-Transplantationen möglich gemacht und inzwischen eine hämatologische Remission in über 80% der Fälle ermöglicht. Transplantationen von alternativen Spendern blieben bis vor kurzem problematisch. Weitere Modifikationen (z. B. die Anwendung von Fludarabin-basierenden Konditionierungen) lassen Fortschritte mit unverwandten Spendern erkennen (Gluckman et al. 1995; McMillan et al. 2000). Neue zytogenetische Prognosekriterien erlauben eine gesichertere Indikationsstellung zur Transplantation (Toennies et al. 2003). Es bleibt das hohe Risiko spät auftretender Karzinome als Ausdruck der generellen Krebsanfälligkeit. 4.10.5 Zytopenien, Zytopathien und Immundefekte

Hämatologische und immunologische Erkrankungen mit potenzieller Transplantationsindikation:            

▼

Diamond-Blackfan-Anämie (DBA) Kongenitale dyserythropoetische Anämien (CDA) Amegakaryozytäre Thrombozytopenie Thrombozytopenie-Radiusaplasie-Syndrom (TAR) β-Thalassämie Sichelzellanämie Maligne Osteopetrose Schwere kongenitale Neutropenie/Morbus Kostmann Septische Granulomatose (CGD) Aktin-Dysfunktion Leukozytenadhäsionsdefekt (LAD) Familiäre hämophagozytäre Lymphohistiozytose (FHL)

4

80

Pädiatrische Hämatologie: Knochenmark

4.10.6 Metabolische Erkrankungen

I

       

Chediak-Higashi-Syndrom Schwere kombinierte Immundefekte (SCID) Adenosin-Desaminase-Mangel (ADA-Defekt) Purin-Nukleosid-Phosphorylase-Mangel (PNP-Defekt) Bare-Lymphocyte-Syndrom (BLS) Wiskott-Aldrich-Syndrom (WAS) Immundefekte mit dysproportioniertem Minderwuchs X-chromosomales Hyper-IgM-Syndrom

Die in der Übersicht aufgeführten kongenitalen, lebensbedrohlichen Erkrankungen können prinzipiell durch eine allogene hämatopoetische Stammzelltransplantation geheilt werden können. Für jede dieser Erkrankungen ergeben sich Besonderheiten hinsichtlich des Zeitpunkts der Transplantation und der Abwägung alternativer therapeutischer Optionen. Details ergeben sich aus den krankheitsspezifischen Kapiteln. Allen Erkrankungen gemeinsam ist, dass sie eher eine Chemokonditionierung aus Busulfan, Cyclophosphamid mit/oder ohne T-Zellantikörper (ATG) erhalten und dass die Transplantationsergebnisse mit Geschwisterspendern und kompatiblen unverwandten Spendern inzwischen auf einem Niveau von über 70–80% nahe beieinander liegen (Link et al. 1997; Gaziev u. Lucarelli 2003). Eine Besonderheit stellen die Immundefekte mit fehlender T-Zellfunktion aus dem Formenkreis der schweren kombinierten Immundefekte (SCID) dar, die aufgrund ihrer fehlenden Abstoßungsfähigkeit in der Mehrzahl keinerlei Konditionierung bedürfen, bei denen die alleinige Stammzellinfusion also zur Etablierung eines funktionstüchtigen Immunsystems führt. Aus dem gleichen Grund gehörte diese Krankheitsgruppe zu den ersten Indikationen, bei denen auch T-Zell-depletierte, haploidentische Stammzelltransplantate erfolgreich verliefen (Good u. Verjee 2001; Antoine et al. 2003). Dennoch legen die Langzeitergebnisse aus heutiger Sicht nahe, dass zur Etablierung eines voll funktionsfähigen T- und B-Zellsystems ein möglichst HLA-kompatibler Spender anzustreben ist und einige Subtypen der SCID-Gruppe einer Konditionierung bedürfen (Enzymdefekte, Omenn-Syndrom, SCID mit spontanem maternofetalen T-Zell-Engraftment oder hoher Aktivität der natürlichen Killerzellen, haploidentische Transplantate bei B-SCID). Schließlich hängen die Erfolgsaussichten der Transplantation bei allen kongenitalen Erkrankungen von Risikofaktoren ab, wie kritischen Infektionen bei Immundefekten oder Eisenüberladungen bei Hämoglobinopathien. Und bereits eingetretene Schäden, wie etwa Hirnnervenläsionen bei der Osteopetrose, lassen sich nicht rückgängig machen. Die Entscheidung zur Transplantation ist also in der Regel so früh wie möglich zu stellen.

Stoffwechselerkrankungen mit potenzieller Transplantationsindikation:  X-chromosomale zerebrale Adrenoleukodystrophie (COCALD)  Aspartylglukosaminurie  Morbus Gaucher I/III  Globoidzellleukodystrophie (GLD, Morbus Krabbe)  Metachromatische Leukodystrophie (MLD)  Morbus Niemann-Pick Typ B  Wolman-Krankheit  Mukopolysaccharidose I (MPS I, Morbus Hurler)  Mukopolysaccharidose VI (MPS VI, Morbus Maroteaux-Lamy)  Mukopolysaccharidose VII (MPS VII, Morbus Sly)  Neuronale Zeroidlipofuszinose  Fukosidose  Mannosidose  Lesch-Nyhan-Syndrom  Morbus Farber

Allogene hämatopoetische Stammzelltransplantationen sind bei definierten, letalen Stoffwechselstörungen bzw. Speicherkrankheiten, wie sie in der Übersicht aufgeführt sind, in der Lage, den Krankheitsprozess aufzuhalten. Sie bewirken keine Geweberegeneration bei bereits eingetretener, schwerwiegender Organschädigung (Zelluntergang). Parenchymatöse Organe sprechen am besten auf den präventiven Effekt einer Transplantation an, das Zentralnervensystem nur bei ausgewählten Störungen, das Skelettsystem am schlechtesten. Der Einbau der Spenderzellen (z. B. der Mikroglia-Zellen bei der Adrenoleukodystrophie) benötigt ca. 1 Jahr. ! Somit ist die Transplantation bei Kindern mit eindeutiger Indikation so früh wie möglich, vor Eintritt schwerwiegender, klinischer Manifestationen durchzuführen.

Die Überlebenschancen liegen heute auch bei diesen Erkrankungen mit Geschwister- und unverwandten Spendern bei über 80%. Die Lebensqualität hängt – wie erwähnt – sehr wesentlich von der Krankheitsdynamik und den bereits vorliegenden, irreversiblen Organschäden ab (Krivit et al. 1995; Shapiro et al. 2000; Baumann et al. 2003).

Die Zelltherapie der Zukunft birgt große Potenziale. So zeichnen sich neue Transplantationsindikationen ab, wie die große Gruppe der schweren Autoimmunerkrankungen (Burt et al. 2002). In der Intensität reduzierte Konditionierungsprotokolle (so genannte Minitransplantationen) werden die Transplantation risikoärmer für ältere oder morbidere Patienten und möglicherweise auch für ausgewählte pädiatrische Indikationen machen (Slavin et al. 1998). Spenderlymphozytengaben (adoptive Therapien, DLI) werden bei gleichzeitig optimierter GVHD-Verhütung

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eine verbesserte Rezidiv- und Infektionsprophylaxe erlauben (Baron u. Beguin 2002; Peggs et al. 2003). Genetisch korrigierte, autologe, hämatopoetische Stammzellen werden trotz der derzeitigen Probleme (Leukämie-Induktion durch retrovirale Vektoren beim x-linked SCID) eine alternative therapeutische Chance bei diversen monogenetischen Erkrankungen eröffnen (Williams u. Baum 2003). Und schließlich wird zu prüfen sein, wie viel Plastizität adulte, hämatopoetische Stammzellen tatsächlich aufweisen, um eine Regeneration diverser Gewebe (ZNS, Skelett, Muskel, Leber, Herz etc.) zu ermöglichen (Martin-Rendon u. Watt 2003).

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85 4 · Hämatopoetische Stammzelltransplantation

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4

I

Klassifikation der Anämien G. Gaedicke

5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 5.10

Einleitung – 86 Pathophysiologie der Anämie – 86 Ursachen einer Anämie – 87 Symptome der Anämie – 88 Diagnostik der Anämie – 88 Differenzialdiagnostische Überlegungen bei Anämie – 89 Mikrozytäre Anämie – 89 Makrozytäre Anämie – 89 Normozytäre Anämie – 90 Anämie bei Blutverlust – 91 Literatur – 91

 »Wann wirst Du wieder transfundiert?« fragte die Rechenlehrerin den Viertklässler. »Am Montag« war die Antwort des Kindes. »Gut, dann schreiben wir die Klassenarbeit nächste Woche Mittwoch« erklärte die Lehrerin der am Ende der Stunde schon lärmenden Kinderschar. Auch wenn sich Kinder mit chronischer Anämie erstaunlich gut an niedrige Hämoglobinwerte adaptieren, so ist die anämiebedingte Einschränkung ihrer (schulischen) Leistungsfähigkeit doch nicht zu unterschätzen.

5.1

Einleitung

Eine Anämie ist eine Erniedrigung der Hämoglobinkonzentration oder der Erythrozytenzahl unter den physiologischen Normalwert. Der Grenzbereich zwischen normal und ernied-

rigt wird dabei im Allgemeinen bei –2 Standarddeviationen (SD) vom Mittelwert der Normalpopulation festgelegt. Da die Hämoglobinkonzentration während des Wachstums eines gesunden Kindes von der Fetalzeit bis zum Erwachsenenalter starken Veränderungen unterliegt, ist eine Kenntnis der altersentsprechenden Normwerte ( Tabellen 1, 10−13 im Anhang, stark vereinfacht: ⊡ Tabelle 5.1). Voraussetzung für die Beurteilung einer Blutarmut. In diesem Kapitel sollen die Prinzipien der rationalen Diagnostik einer Anämie beschrieben werden. 5.2

Pathophysiologie der Anämie

Bei jeder Anämie ist die Sauerstofftransportkapazität des Blutes funktionell erniedrigt. Da der Körper eine Reihe von unterschiedlichen gegenregulierenden Mechanismen besitzt, kann eine moderate Verringerung der Sauerstoffträger meist gut kompensiert werden. Die Kompensationsmechanismen betreffen zunächst das Herzkreislaufsystem. Ein plötzlicher Blutverlust wird durch Beschleunigung der Atmung und Erhöhung des Herzzeitvolumens vorübergehend kompensiert. Treten Schocksymptome auf, führt die Azidose zu einer vermehrten O2-Ausschöpfung des Blutes (Bohr-Effekt). Bei langsamer Anämisierung setzen beim Kind die herz-/kreislaufbedingten Symptome der Anämie erst relativ spät ein. Auf zellulärer Ebene kommt es in Erythrozyten zur gesteigerten Synthese von organischen Phosphatverbindungen, insbesondere von 2,3-Diphosphoglycerat (DPG). Die Erhöhung der 2,3-DPG Konzentration erleichtert die Sauerstoffabgabe in das Gewebe (⊡ Abb. 5.1). Die Anämie selbst kann jedoch nur durch eine verstärkte Neuproduktion von Erythrozyten korrigiert werden. So ist die Produktion von Erythropoetin in der Niere Hypoxie-abhängig (⊡ Abb. 5.2).

⊡ Tabelle 5.1. Mittelwert und untere Normgrenzen (–2SD) der Hämoglobinkonzentration und des mittleren korpuskulären Volumens (MCV) in den verschiedenen Alterstufen

Alter

Hb (g/100 ml)

MCV (fl)

Mittelwert

–2SD

Mittelwert

–2SD

Neugeborene (reif )

18,5

14,5

108

88

3–6 Monate

11,5

9,5

91

74

0,5–2 Jahre

12,0

10,5

78

70

2–6 Jahre

12,5

11,5

81

75 77

6–12 Jahre

13,5

11,5

86

Erwachsene Frauen

14,0

12,0

90

80

Erwachsene Männer

15,5

13,5

90

80

87 5 · Klassifikation der Anämien

ist die Gliederung z. T. arbiträr. Auch andere Anämieformen, wie z. B. die Anämie chronischer Erkrankungen entstehen multifaktoriell. Proliferations-/Differenzierungsstörung erythropoetischer Progenitoren

⊡ Abb. 5.1. O2-Dissoziationskurve des Hämoglobins

5.3

Ursachen einer Anämie

Einer Anämie kann ursächlich eine verminderte Bildung oder ein vermehrter Untergang/Verlust von Erythrozyten bzw. Hämoglobin zugrunde liegen. Die Übersicht stellt einen Versuch dar, die wesentlichen Ursachen einer erworbenen oder angeborenen Anämie entsprechend einer Proliferations- oder Differenzierungsstörung auf Ebene der erythropoetischen Progenitoren oder morphologisch differenzierbaren Vorstufen darzustellen. Da Erkrankungen, die eine ineffektive Erythropoese bedingen, oft auch eine verkürzte Lebenszeit von zirkulierenden Erythrozyten verursachen, ⊡ Abb. 5.2. EPO-Regelkreis (aus MüllerEckhardt 2003)

Erworbener Erythropoetinmangel  Niereninsuffizienz  Anämie bei chronischer Erkrankung  Hypothyreoidismus, Hypopituitarismus  Antikörper gegen Erythropoetin oder seinen Rezeptor Primäre Bildungsstörung der Erythropoese (»pure red cell aplasia«)  Blackfan-Diamond-Anämie (angeboren)  Transitorische Erythroblastopenie des Kindesalters (erworben)  Aplastische Krise bei hämolytischer Anämie (Parvovirus B19)  Andere, immunologisch bedingte »pure red cell aplasia« Bildungsstörung aller drei Zellreihen  Angeborene Erkrankungen mit kongenitalem Knochenmarkversagen: Fanconi-Anämie, Dyskeratosis congenita etc.  Erworbene aplastische Anämie  Erworbene hypoplastische refraktäre Zytopenie

Proliferations- und/oder Differenzierungsstörung erythropoetischer Vorstufen (»precursor«) Angeborene Störungen der Hämproduktion  Thalassämie  Sideroblastische Anämie

▼

5

88

Pädiatrische Hämatologie: Anämien und Hämoglobinopathien

I

Erworbene Störungen der Hämproduktion  Eisenmangel  Bleivergiftung Angeborene Störungen der Kernreifung  Defekte im Vitamin-B12-Stoffwechsel  Defekte im Folsäurestoffwechsel  Orotazidurie  Thiaminsensitive megaloblastäre Anämien Erworbene Störungen der Kernreifung  Nutritiver Vitamin-B12-Mangel  Folsäuremangel bei erhöhtem Verbrauch (↑Erythropoese) Angeborene ineffektive Erythropoese anderer Genese  Dyserythropoetische Anämien Erworbene ineffektive Erythropoese anderer Genese  Myelodysplastisches Syndrom  Hämophagozytose Angeborene Markverdrängung  Faservermehrung: Osteopetrose Erworbene Markverdrängung  Faservermehrung: Myelofibrose  Durch hämatopoetische Zellen: Leukämien  Durch Tumorzellen: z. B. Neuroblastom

Der Ausprägungsgrad der Anämie bedingten Symptome wird zum einen vom Schweregrad der Anämie, zum anderen von der Geschwindigkeit des Abfalls der Hämoglobinkonzentration, d. h. vom Einsetzen der oben beschriebenen Kompensationsmöglichkeiten des Körpers, bestimmt. So kann sich ein Kind mit autoimmunhämolytischer Anämie bei raschem Abfall der Hämoglobinkonzentration mit den Zeichen der Herzinsuffizienz (Galopp-Rhythmus, Hepatosplenomegalie) präsentieren, während ein Kind mit transitorischer Erythroblastopenie des Kindesalters bei derselben Hämoglobinkonzentration klinisch kaum beeinträchtigt ist. Bei langsamer Anämisierung steht bei Kindern mit Hämoglobinwerten von 7–8 g/dl ein erhöhtes Herzschlagvolumen bei körperlicher Belastung im Vordergrund, während niedrigere Hämoglobinwerte mit einer Erhöhung der Herzfrequenz auch in Ruhe einhergehen. Hämoglobinwerte unter 5 g/dl sind auch bei einem in Ruhe gut adaptieren Kind nicht ungefährlich, da es bei plötzlich auftretenden Kreislaufbelastungen, z. B. bei hochfieberhaften Infektionen, rasch zur Dekompensation mit Herzversagen kommen kann. ! Je rascher die Geschwindigkeit des Abfall der Hämoglobinkonzentration, desto symptomatischer und gefährdeter ist der Patient.

Verkürzte Überlebenszeit von Erythrozyten

5.5

Erythrozytenverlust und Verteilungsstörung

Wie der Differenzialdiagnose aller anderen Erkrankungen, geht auch der laborchemischen Diagnostik einer Anämie die Erhebung der Anamnese und des körperlichen Untersuchungsbefunds voraus. Dabei ist nicht nur auf Zeichen der Blutarmut zu achten, sondern insbesondere eine Systemerkrankung zu erkennen. Mit der sich anschließenden Bestimmung der maschinellen Blutbildparameter ist die mikroskopische Beurteilung und Differenzierung des peripheren Blutausstrichs obligat. Die Mikroskopie des Blutausstrichs ist essenziell, da Auffälligkeiten der Erythrozytenmorphologie wie Kugelzellen, Fragmentozyten etc. pathognomonisch für einzelne Krankheitsbilder sein können.

   

5.4

Diagnostik der Anämie

Angeboren  Membrandefekte  Enzymdefekte  Sichelzellanämie  Thalassämie  Syndrome Erworben  Autoimmunhämolytische Anämie  Mikroangiopathische Formen der Anämie (HUS, TTP)  Membranschäden durch thermische, toxische Noxen  Oxidative Hämogobinschädigung

Angeborene große Gefäßmalformationen Akuter Blutverlust Blutverdünnung (iatrogen durch intravenöse Zufuhr) Verteilungsstörung (Poolen bzw. Sequestration in Organen)

Symptome der Anämie

Alle Patienten mit manifester Anämie zeigen ein blasses Hautkolorit. Bei sehr ausgeprägter Anämie kann die Hautfarbe aschfahl sein, so dass sie gelegentlich in der Abwesenheit eines Sklerenikterus irrtümlicherweise als ikterisch beschrieben wird. Weitere Zeichen der Anämie sind rasche Ermüdbarkeit und Konzentrationsschwäche. Häufiger wird über Schlaflosigkeit und Kopfschmerzen berichtet, Kleinkinder werden quengelig. Parästhesien und Ohnmachtsanfälle sind im Kindesalter hingegen selten. Bei der körperlichen Untersuchung fällt neben der Blässe ein systolisches Strömungsgeräusch (sog. Anämiegeräusch) über den Ausflussbahnen und der Herzbasis auf.

Rationelle Anämiediagnostik  Anamnese  Untersuchungsbefund  Blutbild mit Retikulozytenzahl, Beachtung aller Indexwerte  Mikroskopie des Blutausstriches

! Die Mikroskopie des Blutausstrichs geht allen differenzialdiagnostischen Überlegungen und damit der Veranlassung gezielter Laboruntersuchungen zur Ursache einer Anämie voraus.

Die Retikulozytenzahl kann maschinell oder mikroskopisch bestimmt werden. Eine Retikulozytose mit indirekter Hyperbilirubinämie, Erhöhung der Laktatdehydrogenase und Erniedrigung des Haptoglobins sprechen für eine Hämolyse, die mit einem Sklereniktus einhergehen kann. Die Haptoglobinkonzentrationen zeigen in ersten Lebensmonaten eine

89 5 · Klassifikation der Anämien

breite Normalverteilung, so dass in diesem Lebensalter eine niedrige Haptoglobinkonzentration nicht unbedingt als Hinweis auf eine hämolytische Anämie zu werten ist. Bei autoimmunhämolytischen Anämien außerhalb der Neugeborenenperiode setzt ein positiver indirekter Coombs-Test einen positiven direkten Coombs Test voraus, da im indirekten Coombs-Test die Menge an freien, nicht an Erythrozyten gebundenen Antikörpern nachgewiesen wird. Eine Hämoglobinurie liegt vor, wenn bei positivem Hämoglobin Nachweis im Teststreifen mikroskopisch keine Erythrozyten im Urin nachweisbar sind. Die Differenzialdiagnose der Hämoglobinurie ist kurz und beinhaltet den Glucose-6-Phosphatdehydrogenasemangel, schwere Autoimmunhämolysen, Malaria, die paroxysmale nächtliche Hämoglobinurie und die Transfusion einer inkompatiblen Bluttransfusion. Über die spezielle hämatologische Diagnostik wie die Durchführung einer osmotischen Resistenz bei Sphärozytose oder die Bestimmung der Erythrozytenenzyme wird in Kap. 9 bzw. 10 berichtet. Es soll hier lediglich darauf hingewiesen werden, dass bei Säuglingen mit unklarer hämolytischer Anämie vor einer ersten Transfusion ggf. EDTABlut für die Enzymbestimmung asserviert werden muss, da diese Diagnostik bei Fortbestehen der Transfusionsabhängigkeit nicht mehr nachzuholen ist. Ähnliches gilt für die Hämoglobinelektrophorese bei Verdacht auf Thalassämie oder die Bestimmung von Hämoglobin F und der Adenosindeaminase (ADA) bei Patienten mit Verdacht auf DiamondBlackfan-Anämie. Auch diese Untersuchungen sollten aus Blut, das vor der ersten Transfusion abgenommen wurde, bestimmt werden. Eine Knochenmarkuntersuchung ist bei der Diagnostik vieler Anämieformen nicht weiterführend. Sie kann jedoch bei isolierter Anämie mit Retikulozytopenie (Bildungsstörung) indiziert sein und ist bei Panzytopenie oft zwingend erforderlich. 5.6

Differenzialdiagnostische Überlegungen bei Anämie

Neben der Beurteilung der Hämoglobinkonzentration kommt der Bestimmung der maschinell bestimmten Erythrozytenindizes ( Kap. 2.2.3) eine besondere Bedeutung zu. Das mittlere korpuskuläre Volumen (MCV) ermöglicht die Einteilung in mikro-, normo- und makrozytäre Anämien, während das mittlere korpuskuläre Hämoglobin (MCH) Aussagen über hypo-, normo- oder hyperchrome Formen zulässt. Für differenzialdiagnostische Überlegungen hat sich eine Einteilung nach MCV durchgesetzt, auch wenn die Chromie der Erythrozyten im Blutausstrich optisch besser als die Zellgröße erfassbar ist. Nach dem MCV wird die prozentuale bzw. absolute Zahl der Retikulozyten als Maß der Neubildung beurteilt. Sie ermöglicht eine Einteilung in hyperregeneratorische, hyporegeneratorische oder aregeneratorische Anämieformen. In einem dritten Schritt werden dann die Parameter der weißen Reihe und der Blutplättchen bewertet, um ggf. differenzialdiagnostische Überlegungen zu den Formen der Panzytopenien zu veranlassen.

Mikrozytäre Anämien

5.7

Differenzialdiagnose der mikrozytären Anämie     

Eisenmangel Thalassämie-Syndrome Bleivergiftung Anämie chronischer Erkrankungen Kongenitale sideroblastäre Anämie

Einer Mikrozytose liegt in der Regel ein Substratmangel für die Hämkomponente oder die Globinketten des Hämoglobins zugrunde. Daher ist nicht nur das MCV erniedrigt, die Erythrozyten sind auch hyopchrom, das MCH ist erniedrigt. Die weitaus häufigste Ursache einer mikrozytären Anämie ist der nutritive Eisenmangel. Angeborene Störungen des Eiseneinbaus, sog. sideroblastische Anämien, gehen mit der Ablagerung von Eisen (Siderosomen) in den sich nicht oder nur ungenügend hämogloinisierenden Erythroblasten einher. Auch bei manchen Formen der chronischen Anämie findet sich eine (erworbene) Eiseneinbaustörung. Im Kindesalter sieht man diese mikrozytäre Form der chronischen Anämie besonders bei rheumatischen Erkrankungen. Blei inhibiert eine Reihe von Enzymen der Hämsynthese, die Mitochondrien zeigen trotz einer normalen zellulären Eisenkonzentration einen ausgeprägten Eisenmangel. Die basophile Tüpfelung (Fragmente von Ribosomen und Mitochondrien) ist bei Bleivergiftung besonders stark ausgeprägt. Die nach einem Eisenmangel zweit häufigste Ursache einer mikrozytären Anämie sind die Thalassämien mit Störungen der Formation der Globinketten. Im klinischen Alltag ist die Differenzierung eines Eisenmangels von einem Heterozygotenstatus einer β-Thalassämie besonders relevant. Im Blutausstrich zeigt die heterozygote β-Thalassämie meist mehr Schießscheibenzellen (»target cells«). Auch ist die Erythrozytenzahl bei einer heterozygoten β-Thalassämie im Vergleich zum Eisenmangel höher. Der Menzer-Index ist bestimmt als das Verhältnis MCV zu Erythrozytenzahl; eine Zahl <13 spricht eher für eine Thalassämie, ein Index >13 für einen Eisenmangel oder andere Hämoglobinopahtien. Die »red cell distribution width« (RDW) ist ein Maß für die Anisozytose und ist bei Eisenmangel besonders stark erhöht und schon vor der Erniedrigung des MCV auffällig. 5.8

Makrozytäre Anämien

Die 3 wesentlichen Ursachen einer Makrozytose sind eine Retikulozytose, eine sog. »Stresserythropoese« und der Vitamin B12- oder Folsäuremangel bzw. diesbezügliche Stoffwechseldefekte (⊡ Tabelle 5.2). Da Erythrozyten im Laufe ihres Lebens Membran verlieren, d. h. Retikulozyten größer sind als ältere rote Blutkörperchen, steigt das MCV bei einem hohen prozentualen Anteil von Retikulozyten und jungen Erythrozyten. Da das Knochenmark bei angeborenen Bildungsstörungen, brüsker Regeneration (z. B. nach Blutung) oder Erholung nach einer Schädigung (z. B. Chemotherapie, transitorische Erythroblastopenie des Kindesalters) auf

5

90

Pädiatrische Hämatologie: Anämien und Hämoglobinopathien

I

⊡ Tabelle 5.2. Die 3 wesentlichen Ursachen einer makrozytären Anämie

Ursache

Beispiel

Retikulozytose

Hämolytische Anämie mit hoher Retikulozytenzahl

Stresserythropoese ▬ Angeborene Erkrankungen mit Knochenmarkversagen ▬ Erholungsphase des Knochenmarks nach Insult ▬ Hämatopoetische Neoplasie

Diamond-Blackfan-Anämie, Fanconi-Anämie, Dyskeratosis congenita Nach Chemotherapie, nach transitorischer Erythroblastopenie Myelodysplastisches Syndrom

Vitamin-B12- oder Folsäuremangel

Nutritiver Mangel oder Stoffwechseldefekt, Lebererkrankung

ein fetales erythropoetisches Bildungsmuster zurückgreift ( Kap. 6), geht die sog. Stresserythropoese vorübergehend mit größeren Zellen, einer höheren Konzentration von Hämoglobin F und einem fetalem Erythrozytenenzymmuster einher. Ein nutritiver Vitamin-B12- oder Folsäuremangel bzw. die entsprechenden Stoffwechseldefekte können neben der makrozytären Anämie auch eine Hypersegmentierung der Granulozyten aufweisen. Im Knochenmark zeigt sich eine megaloblastäre Kernreifung der Erythroblasten. Während sich der Begriff Makrozytose allein auf ein zuviel an Zytoplasma bezieht, beinhaltet der Begriff Megaloblastose eine Störung der Kernreifung mit morphologisch aufgetriebenen und aufgelockerten apoptotischen Kernen. Megaloblastäre Veränderungen findet man beim Vitamin-B12- oder Folsäuremangel, Stoffwechseldefekten und gelegentlich beim myelodysplastischem Syndrom, nicht aber bei angeborenen Erkrankungen mit Knochenmarkversagen. 5.9

einhergehen. Eine Panzytopenie im peripheren Blut kann auch beim sog. Hypersplenismus bei sehr großer Milz z. B. nach Pfortaderthrombose vorliegen sowie bei allen Formen der erworbenen Knochenmarkaplasie und Infiltration durch knochenmarkfremde oder maligne hämatopoetische Zellen. Einer normozytären Anämie mit Retikulozytose liegt meist eine Hämolyse zugrunde. Hier ist die mikroskopische Beurteilung des Blutausstrichs ganz wesentlich, um morphologische Veränderungen wie Sphärozyten, Elliptozyten, Sichelzellen, mikroangiopathische Formen und andere zu erkennen. Sphärozyten finden sich nicht nur bei der hereditären Sphärozytose, sondern auch bei autoimmunhämolytischen Anämien oder beim Morbus Wilson. Anämien bei Enzymdefekten oder instabilen Hämoglobinen gehen nicht mit charakteristischen Formveränderungen einher, hier kann die Diagnose ausschließlich durch weitere Spezialuntersuchungen gestellt werden.

Normozytäre Anämien

Die Differenzialdiagnose der normozytären Anämie wird durch die Berücksichtigung der Retikulozytenzahl als weiterer diskriminierender Parameter wesentlich erleichtert (⊡ Tabelle 5.3). Bei isolierter Anämie mit Retikulozytopenie, d. h. bei Normwerten für die weiße Zellreihe und die Blutplättchen, liegt im Kleinkindesalter häufig eine transitorische Erythroblastopenie vor. In diesen Fällen fehlen die Retikulozyten im Blutbild bei Diagnose meist vollständig. Differenzialdiagnostisch kommen eine Anämie der chronischen Erkrankung (nur selten mikrozytär, s. oben), interkurrente Infektionen und eine Niereninsuffizienz in Frage. Die beiden letzteren können auch mit Leuko- oder Thrombozytopenie

Differenzialdiagnose der normozytären Anämie mit Retikulozytose Morphologische Veränderungen  Sphärozytose  Elliptozytose, Ovalozytose etc.  Sichelzellanämie  Erythrozytenfragmentierung: hämolytischurämisches Syndrom, disseminierte intravaskuläre Gerinnung, Lupus erythematodes Keine morphologischen Veränderungen  Enzymdefekt  Instabile Hämoglobine

⊡ Tabelle 5.3. Differenzialdiagnose der normozytären Anämie mit Retikulozytopenie

Leukozyten und Thrombozytenzahl

Ursache

Normal

Erworbene Erythroblastopenie (»pure red cell aplasia«)

Normal oder erniedrigt

▬ Niereninsuffizienz ▬ Infektion ▬ Hypersplenismus

Erniedrigt

▬ Produktionsstörung, z. B. erworbene aplastische Anämie ▬ Infiltration, z. B. Leukämie, Tumor, Fibrose ▬ Verbrauch, z. B. Hämophagozytose

91 5 · Klassifikation der Anämien

5.10

Anämie bei Blutverlust

Die möglichen Anämieformen nach Blutverlust veranschaulichen die Bedeutung eines grundlegenden Verständnisses der Regulation der Erythropoese für die Anämiediagnostik. Wenige Stunden nach einem stärkeren Blutverlust kommt es zur normozytären normochromen Anämie mit Retikulozytopenie. Nach 4–7 Tagen kann man einen kräftigen Anstieg der Retikulozytenzahlen beobachten, Retikulozytose und Stresserythropoese führen zur Makrozytose und damit zur Diagnose einer makrozytären Anämie. Falls bei andauerndem Blutverlust nicht genug Eisen für die Neubildung der Erythrozyten zur Verfügung steht, wird sich in der Folge eine mikrozytäre, hypochrome Eisenmangelanämie einstellen.

Eine rationale Anämiediagnostik wird mit wenigen diagnostischen Schritten kostensparend zur richtigen Diagnose führen. Nach Anamnese und körperlicher Untersuchung können die Beurteilung des maschinellen Blutbilds und die nachfolgende Mikroskopie des Blutausstrichs jede Anämie soweit klassifizieren, dass nur gezielte Untersuchungen zum Beweis der Verdachtsdiagnose notwendig werden.

Literatur Kleihauer E (1978) Hämatologie. Springer, Berlin Heidelberg New York Koletzko B(2003) Kinderheilkunde und Jugendmedizin, 12. Aufl. Springer, Berlin Heidelberg New York Lilleyman J, Hann I, Blanchette V (1999) Pediatric hematology. Churchill Livingstone, New York Müller-Eckhardt C, Kiefel V (2004) Transfusionsmedizin, 3. Aufl. Springer, Berlin Heidelberg New York Wickramasinghe SN, McCullough J (2003) Blood and bone marrow pathology. Churchill Livingstone, New York

5

I

Hypoplastische Anämien C. Niemeyer, J. Meerpohl

6.1 6.2

Definition und Einteilung – 92 Kongenitale hypoplastische Anämie (Diamond-Blackfan-Anämie) – 93

6.2.1 6.2.2 6.2.3 6.2.4 6.2.5 6.2.6 6.2.7

Diagnosekriterien und Inzidenz – 93 Vererbung – 93 Klinische Präsentation – 93 Hämatologische Befunde – 94 Pathophysiologie – 95 Therapie – 95 Prognose – 96

6.3

Transitorische Erythroblastopenie des Kindes – 96

6.3.1 6.3.2 6.3.3 6.3.4

Klinische Präsentation – 97 Hämatologische Befunde – 97 Ätiologie – 97 Therapie und Prognose – 97

6.4

Parvovirus-B19-induzierte akute und chronische hypoplastische Anämien – 97

6.4.1

Aplastische Krise bei hämolytischen Anämien – 98 Chronische Infektion mit HPV B19 – 98 Hydrops fetalis durch Infektion mit HPV B19 – 98

6.4.2 6.4.3

Literatur

– 99

 Aplastische Anämie (chronische Erythroblastophtise) und Cortison Von C. Gasser »Echte aplastische Anämie im engeren Sinne oder chronische Erythroblastophthise ist ein sehr seltenes Ereignis (Fälle von Heilmeyer, Moeschlin und Rohr, Begemann), bei dem es im Knochenmark zu einem vollständigen Schwund der Erythroblasten über Monate und Jahre kommt, und zwar ohne wesentliche Beeinträchtigung der Leuko- und Thrombopoese. In der pädiatrischen Literatur wird unter »aplastischer Anämie« meist eine kongenital auftretende, hypoplastische Anämie mit wohl starker Verminderung, aber nicht vollständigem Ausfall der Erythroblasten im Knochenmark und der Retikulozyten im Blut verstanden. Diese Erkrankungsform bezeichnet Glanzmann wohl mit Recht als »essentielle Erythroblastopenie mit Anämie vom Typus Josephs-Diamond-Blackfan«. Sie stellt das Gegenstück der von uns beobachteten akuten Form der Erkrankung (»akute Erythroblastopenie«) dar. … In dieser Veröffentlichung aus dem Jahr 1951 (Schweizerische Medizinische Wochenzeitschrift 50:1241–1242) beschreibt Gasser erstmalig das Ansprechen eines Kindes mit Diamond-Blackfan-Anämie auf Kortison. Der Begriff

▼

aplastische Anämie ist heute den Panzytopenien vorbehalten, die Diamond-Blackfan-Anämie wie auch »ihr Gegenstück«, die akute transitorische Erythroblastopenie des Kindesalters, werden hingegen als hypoplastische Anämien eingeordnet.

6.1

Definition und Einteilung

Hypoplastische Anämien bilden eine heterogene Gruppe von angeborenen und erworbenen Blutbildungsstörungen der roten Reihe. Sie sind durch eine Anämie mit Retikulozytopenie und ein Fehlen der erythrozytären Vorläuferzellen in einem ansonsten normalen Knochenmark charakterisiert. Im Gegensatz zu den aplastischen Anämien ist die Ausreifung der Leukozyten und Thrombozyten in der Regel nicht gestört, ihre Zahl im peripheren Blut ist normal. Der hier benutzte Begriff der hypoplastischen Anämie entspricht dem angelsächsischen Ausdruck »pure red cell aplasia«. Zu den hypoplastischen Anämien (»pure red cell aplasia«) zählt die Diamond-Blackfan-Anämie (DBA) als einzige angeborene Störung. Die sehr viel häufigeren erworbenen Formen sind meist Folge einer Infektion mit humanem Parvovirus (HPV) B19 oder einer immunologischen Suppression der Erythropoese (s. unten; Übersicht bei Fisch et al. 2000). Auf die in der Regel Antikörper-vermittelte »pure red cell aplasia« des Erwachsenen soll hier nicht eingegangen werden, ebenso wenig auf zelluläre Inhibitionen (Handgretinger et al. 1999), die AB0-Inkompatibilität nach hämatopoetischer Stammzelltransplantation (SZT; Gmür et al. 1990), Antikörper gegen Erythropoetin (Eckardt et al. 2003), »pure

Erworbene hypoplastische Anämien: Parvovirus-B19-Infektion  Aplastische Krise bei Patienten mit hämolytischer Anämie  Chronische Anämie bei immunsupprimierten Patienten Immunologische Suppression der Erythropoese (Antikörper)  Antikörper gegen erythropoetische Progenitoren  Transitorische Erythroblastopenie des Kindesalters  »Pure red cell aplasia« bei Erwachsenen  AB0-Inkompatibilität nach Stammzelltransplantation  Antikörper gegen Erythropoetin  Zelluläre Mechanismen  αβ- oder γδ-T-Zellen  NK- oder T-Zellen Schwangerschaft Medikamente und Toxine

93 6 · Hypoplastische Anämien

red cell aplasia« in der Schwangerschaft (Miyoshi et al. 1978) oder die meist reversible Schädigung durch Medikamente und Toxine. Allen hypoplastischen Anämien gemeinsam ist, dass aufgrund der erythropoetischen Bildungsstörung Eisen im Knochenmark nicht in Erythroblasten eingebaut werden kann. Auch unabhängig von einer möglicherweise transfusionsbedingten Hämosiderose sind Eisenkonzentration und Transferrinsättigung im Serum erhöht. Ebenso finden sich erhöhte Erythropoetinspiegel im Plasma und Urin. Hämolysezeichen bestehen nicht, die Konzentration von Bilirubin im Serum ist normal. Im Unterschied zu Erythrozyten des Kindes oder Erwachsenen zeigen fetale Erythrozyten ein größeres Volumen (MCV 140 fl in der 20. Schwangerschaftswoche) und eine andere Kettenzusammensetzung von Hämoglobin; im letzten Trimenon wird vornehmlich Hämoglobin F (HbF) gebildet. Auch das Enzymmuster und die Zelloberflächenstrukturen sind verschieden. So wird das i-Antigen auf fetalen Erythrozyten postnatal durch das i-Antigen ersetzt. Unter bestimmten Situationen von »Stress« greift die postnatale Erythropoese auf ein fetales Muster zurück und produziert Erythrozyten mit ähnlichen Charakteristika (hohes MCV, HbF, i-Antigen etc.). Eine solche so genannte Stress-Erythropoese (»stress erythropoiesis«) findet man bei angeborenen Erkrankungen mit Knochenmarkversagen (z. B. DBA, FanconiAnämie), aber auch bei erworbenen Störungen, bei denen es nach Aplasie zu einer raschen erythropoetischen Regeneration kommt. Hierzu gehört auch die Erholungsphase nach transitorischer Erythroblastopenie des Kindesalters (TEC) oder nach HPV-B19-induzierter aplastischer Krise. Die Kenntnis dieser pathophysiologischen Abläufe ist für differenzialdiagnostische Überlegungen wesentlich. Im Folgenden sollen die häufigsten hypoplastischen Anämien im Kindesalter, die DBA, die TEC und die HPV-B19-ausgelösten Anämien im Detail besprochen werden. 6.2

Kongenitale hypoplastische Anämie (Diamond-Blackfan-Anämie)

1936 wurden von Josephs erstmals 2 Kinder mit erythrozytärer Aplasie beschrieben (Josephs 1936). 2 Jahre später berichteten Diamond und Blackfan auf dem Treffen der American Pediatric Society über 4 weitere Patienten (Diamond u. Blackfan 1938). In der Folge wurde die Erkrankung in der Literatur mit einer Vielzahl von Synonymen bedacht wie »congenital hypoplastic anemia«, »chronic congenital aregenerative anemia«, »erythrogenesis imperfecta, oder »chronic idiopathic erythroblastopenia with aplastic anemia (type Josephs-Diamond-Blackfan)«. Heute wird weltweit die Bezeichnung Diamond-Blackfan-Anämie favorisiert. 6.2.1

Diagnosekriterien und Inzidenz

In einem internationalen Konsens wurden zur Abgrenzung gegenüber anderen Anämieformen 5 Diagnosekriterien formuliert.

Diagnosekriterien der Diamond-Blackfan Anämie:  Normochrome, meist makrozytäre, selten auch normozytäre Anämie in der frühen Kindheit  Retikulozytopenie  Normozelluläres Knochenmark mit selektivem Fehlen von Vorstufen der roten Zellreihe  Normale Leukozytenzahlen  Normale bis leicht erhöhte Thrombozytenzahlen

Die DBA ist eine seltene, angeborene hypoplastische Anämie. Die Inzidenz in den Ländern mit DBA-Registern (Deutschland, Frankreich, England, Nordamerika) wird mit 1–7 pro 1 Million Lebendgeburten angegeben (Willig et al. 1999b; Vlachos et al. 2001a). Die Verteilung von Jungen und Mädchen ist mit 1,1:1 nahezu gleich. Die meisten der bisher veröffentlichten DBA-Patienten sind Kaukasier, aber auch unter Asiaten, Schwarzen und anderen Ethnien sind Patienten mit DBA beschrieben. 6.2.2

Vererbung

Die Mehrzahl der DBA-Erkrankungen werden als sporadische Fälle, ca. 10–20% als familiäre Erkrankungen eingeordnet (Willig et al. 1999b; Vlachos et al. 2001a). Die familiären Fälle folgen einem dominanten Erbgang, auch die rezessiven Formen könnten in einigen veröffentlichten Fällen als dominante Vererbung mit variabler Expression interpretiert werden. Eine definitive Klärung des Vererbungsmodus steht zum jetzigen Zeitpunkt noch aus, insbesondere, da bei einigen als sporadisch eingeordneten Fällen auch nicht-anämische Familienmitglieder eine erhöhte Konzentration der Adenosindeaminase (ADA) in Erythrozyten und Mutationen in RPS 19 (s. unten) aufweisen. ! Bei familiären Formen der DBA werden die Krankheitsverläufe in den Nachfolgegenerationen schwerer (»anticipation«).

6.2.3

Klinische Präsentation

Das mediane Alter bei Diagnosestellung liegt bei 3 Monaten (Willig et al. 1999b). Mehr als 10% der Kinder fallen schon bei Geburt auf, und über nahezu 95% der Patienten werden innerhalb der ersten 24 Lebensmonate diagnostiziert (Willig et al. 1999b). Im Vordergrund stehen bei Diagnose die Symptome der Anämie wie Blässe, Müdigkeit und Lustlosigkeit sowie Tachykardie bis hin zum Herzversagen. Fehlbildungen finden sich bei etwa 25–40% der DBAPatienten (⊡ Tabelle 6.1; Willig et al. 1999b). Ein Großteil dieser Auffälligkeiten betrifft den Kopf und/oder die obere Extremität. Ein typisches DBA-Gesicht mit Stupsnase, Hypertelorismus, kräftiger Oberlippe und einem intelligenten Gesichtsausdruck wurde von Cathie (1950) beschrieben (⊡ Abb. 6.1). Daneben können weitere faziale und kraniale Anomalitäten wie Mikrognathie, Mikro- oder Makrozephalie, Makroglossie, große Fontanelle und andere dysmorphe Veränderungen bestehen. Bei etwa 8% der Patienten finden sich Auffälligkeiten der oberen Extremität, insbesondere tripha-

6

94

Pädiatrische Hämatologie: Anämien und Hämoglobinopathien

6.2.4

Hämatologische Befunde

I

⊡ Abb. 6.1. Patient mit Diamond-Blackfan-Anämie und typischem »Cathie«-Gesicht

⊡ Tabelle 6.1. Fehlbildungen bei 229 Patienten mit Diamond-Blackfan-Anämie (Willig et al. 1999b)

Region der Fehlbildung

Patienten

Kopf*

21%

Augen

12%

Hals

4%

Daumen

9%

Nieren

7%

Herz

7%

Knochen

9%

Andere mindestens 1 Fehlbildung

Per definitionem sind DBA-Patienten anämisch, die Konzentration des Hämoglobins (Hb) bei Diagnosestellung liegt im Median bei 6,7 g/dl (Budde 2001). Die Leukozytenzahl ist normal, die Thrombozytenzahl bei Diagnose oft erhöht (Buchanan et al. 1981). Die Mikroskopie des Blutausstrichs zeigt eine Makro-, Aniso- und Poikilozytose der Erythrozyten und gelegentlich Tränenformen (⊡ Abb. 6.2). In der Brilliantcresylblau-Färbung sind nur wenige oder keine Retikulozyten erkennbar. Im Knochenmark reifen die myeloischen Vorläuferzellen, Megakaryozyten und Lymphozyten regelrecht aus, während die Erythropoese meist nahezu vollständig fehlt, gelegentlich durch wenige Proerythroblasten vertreten ist. Die Zellularität im Knochenmark ist normal oder durch das Fehlen der Erythropoese leicht vermindert. Interessanterweise kann der erste, bei Diagnose gewonnene Knochenmarkaspiratausstrich eines jungen Säuglings mit DBA noch eine zahlenmäßig nahezu normale und vollständig ausreifende Erythropoese zeigen, während die Folgeuntersuchungen das oben beschriebene typische Bild der erythropoetischen Aplasie ergeben. Diese Beobachtung erinnert daran, dass es unklar ist, warum sich die Störung der erythropoetischen Ausreifung bei DBA erst um den Zeitpunkt der Geburt oder postnatal auswirkt. In der Literatur sind sehr wenige Patienten mit erkennbarem Ausreifungsstopp der roten Vorstufen oder vermehrter Anzahl unreifer Vorstufen beschrieben, deren Einordnung offen bleiben muss. Auch wenn sich die DBA als eine Störung der Erythropoese präsentiert, so zeigen doch einige Patienten im Verlauf eine abnehmende Zellularität im Knochenmark mit zunehmender Thrombozytopenie. Zudem haben viele Patienten leicht erniedrigte oder im unteren Normbereich liegende Leukozytenwerte. Diese Beobachtungen weisen darauf hin, dass es sich bei der DBA um eine angeborene Störung mit Knochenmarkversagen handelt, bei der primär, aber nicht ausschließlich die rote Zellreihe betroffen ist. Die Erythrozyten von DBA-Patienten zeigen biochemische Eigenschaften von fetalen Erythrozyten, wie z. B. ein

7% 40%

* Ohne Augenfehlbildungen.

langeale Daumen (auch Aase-Syndrom genannt; Aase u. Smith 1969) sowie andere Fehlbildungen des radialen Strahls (Alter 1978). Vereinzelt sind auch nephrologische und kardiale Fehlbildungen bei DBA-Patienten beschrieben worden (⊡ Tabelle 6.1). Kleinwuchs bereits bei Geburt fällt bei ca. 10% der DBA-Patienten auf. Der ausgeprägte Kleinwuchs stellt für die betroffenen Kinder mit DBA einen enormen Leidensdruck dar. Durch regelmäßige Transfusionen und/oder Steroidtherapie erhöht sich der Anteil der kleinwüchsigen DBA-Patienten im Erwachsenenalter auf ca. 50% (Willig et al. 1999b). Ungefähr 3% der DBA Patienten sind mental retardiert.

⊡ Abb. 6.2. Blutausstrich eines Patienten mit Diamond-Blackfan-Anämie. Es zeigt sich eine Aniso- und Poikilozytose mit großen, z. T. ovalen hyperchromen Erythrozyten. Gelegentlich finden sich auch Tränenformen

95 6 · Hypoplastische Anämien

erhöhtes HbF und eine anhaltende auch postnatale Expression des i-Membranantigens. Bei einem Großteil der DBAPatienten findet sich in Erythrozyten eine Erhöhung der ADA, eines für den Purinabbau wichtigen Enzyms (Glader et al. 1983). Eine Erhöhung der ADA ist allerdings nicht pathognomonisch für DBA, sie findet sich auch bei einigen Patienten mit Leukämien oder myelodysplastischen Syndromen. 6.2.5

Pathophysiologie

Es ist heute allgemeiner Konsens, dass der DBA ein Defekt einer erythropoetischen Progenitorzelle zugrunde liegt. Die ausgeprägte klinische Variabilität in Hinblick auf Beginn, Ausprägungsgrad der Symptome sowie physische und genetische Auffälligkeiten machen unterschiedliche pathogenetische Mechanismen wahrscheinlich. Ausreifung der Erythropoese in vitro. Knochenmarkkultu-

ren von DBA-Patienten zeigen in der Regel eine Verminderung oder ein Fehlen der erythropoetischen Progenitoren CFU-E und BFU-E. Eine verbesserte Proliferation der Progenitoren kann durch hohe Konzentrationen von Erythropoetin (Nathan et al. 1978), GM-CSF und IL-3 (Tsai et al. 1989) oder SCF (McGuckin et al. 1995) erreicht werden. Leider korrelieren die Ergebnisse der In-vitro-Kulturen nicht mit klinischen Parametern wie Therapieansprechen oder Verlauf. Auch bleibt der Wirkmechanismus der Steroide unklar. Die exakte Charakterisierung des Ausreifungsdefektes der Erythropoese bleibt abzuwarten. DBA-Kandidatengene. Den ersten Hinweis auf eine mögliche

Genlokalisation gaben 1 Patient mit einer reziproken X;19Translokation (Gustavsson et al. 1997) sowie 3 Patienten mit einem Mikrodeletionssyndrom im Bereich 19q13.2 (Gustavsson et al. 1998). Die Klonierung des Bruchpunkts und Kopplungsanalysen in Familien mit mehr als einem Betroffenen führten zur Identifizierung eines Kandidatengens, eines Gens, das für das ribosomale Protein S19 (RPS19) kodiert (Draptchinskaia et al. 1999). Mittlerweile sind bei ca. 25% der DBA-Patienten vielfältige heterozygote Mutationen (Nonsense-, Frameshift-, Splice-site- oder Missense-Mutationen) ⊡ Abb. 6.3. Ansprechen auf den ersten Steroidversuch mit Prednison von 219 französischen, deutschen und belgischen Kindern (nach Willig et al. 1999b). Die in dunkelgrau dargestellten Patientengruppen sind transfusionsbedürftig. Tx Transfusion

im RPS19-Gen beschrieben (Willig et al. 1999; Proust et al. 2003). Es wird spekuliert, dass eine dominante Mutation in einem RPS19-Allel über eine Verminderung des ribosomalen Proteins zu einer reduzierten Proteinsynthese in spezifischen Zielzellen führt (Haploinsuffizienz). Der genaue pathophysiologische Mechanismus ist jedoch noch nicht aufgeklärt. ! RPS19-Mutationen und eine erhöhte ADA in Erythrozyten können gelegentlich auch bei gesunden Familienmitgliedern ohne Anämie nachgewiesen werden (»silent carrier«). Die Mutationsanalyse für RSP 19 eignet sich daher zur Zeit nicht zur Pränataldiagnose der DBA.

Ein zweites DBA-Gen wird auf Chromosom 8p23.2-p22 vermutet. Gazda et al. fanden Veränderungen in diesem Lokus in etwa 40% ihres Patientenkollektivs (Gazda et al. 2001). Die betroffene Region auf 8p scheint nicht für ein ribosomales Protein zu kodieren, so dass ein weiterer pathogenetischer Mechanismus involviert zu sein scheint. Neben diesen beiden Genloci wird noch mindestens ein weiteres DBA-Gen postuliert. 6.2.6

Therapie

Wesentliche Therapieformen der DBA sind Kortikosteroide, Bluttransfusionen und die allogene SZT. Spontanremissionen sind immer wieder beschrieben worden. Da einheitliche Kriterien zur Diagnose der DBA in der Vergangenheit fehlten, muss ihre Häufigkeit (<5%) offen bleiben. Transfusionen Transfusionen mit leukozytendepletierten, bestrahlten Erythrozytenkonzentraten stellen die Therapie der Wahl im ersten Lebensjahr dar. Auf einen Therapieversuch mit Steroiden sollte in diesem Alter wegen des negativen Effektes auf das Körperwachstum verzichtet werden. Üblicherweise wird alle 3–6 Wochen eine Transfusion benötigt, um den Hb-Wert über 8–9 g/dl zu halten. Etwa 30–40% der DBA-Patienten, die initial oder im Verlauf kein Ansprechen auf Steroide zeigen, benötigen auch langfristig ein festes Transfusionsprogramm (⊡ Abb. 6.3). Als Komplikation der Transfusionsbehandlung

6

96

I

Pädiatrische Hämatologie: Anämien und Hämoglobinopathien

steht die Hämosiderose mit Notwendigkeit einer Chelattherapie ( Kap. 14) im Vordergrund. Die zur Zeit zur Verfügung stehenden oralen Chelatoren sollten wegen der möglichen Nebenwirkung einer Neutropenie bei DBA-Patienten nicht oder nur im Rahmen von Studien eingesetzt werden. Eine Splenektomie wird nur bei Hypersplenismus empfohlen. Kortikosteroide Seit Gasser (1951) das Ansprechen der Erythropoese auf Kortikosteroide erstmalig beschrieb, stellen Steroide für DBA-Patienten eine wichtige Therapieoption dar. Prednison/ Prednisolon sind heute die Präparate der Wahl (Sjolin u. Wranne 1970). Als Anfangsdosierung haben sich 2 mg/kg/Tag Prednison in 2–3 Einzelgaben bewährt. Ein Anstieg der Retikulozyten wird üblicherweise innerhalb von 1–2 Wochen, ein Anstieg des Hb-Wertes allerdings oft erst nach mehreren Wochen beobachtet. Sobald der Hämoglobinwert ansteigt, kann eine langsame Reduktion der täglichen Steroiddosis erfolgen. Eine Hb-Konzentration von 8–9 g/dl kann unter Steroidtherapie als ausreichend angesehen werden. Bei Nichtansprechen auf Prednison 2 mg/kg/Tag haben einige Autoren höhere Dosierungen oder andere Präparate (Dexamethason) empfohlen (Bernini et al. 1995). Wegen der dabei beobachteten deutlichen Zunahme der Nebenwirkungen, insbesondere Infektionen, bei gleichzeitig nur anekdotischem Ansprechen wird heute hiervon meist abgeraten. Bei Nichtansprechen auf einen ersten Steroidversuch und Wiederaufnahme eines Transfusionsprogramms kann jedoch nach 6–12 Monaten ein zweiter Steroidversuch in ähnlicher Art und Weise empfehlenswert sein. Mittelfristig sollte die Steroiddosis auf eine morgendliche Prednisongabe von weniger als 0,5 mg/kg KG reduziert werden. Einige Autoren haben Patienten auch erfolgreich mit Steroidgaben nur an jedem zweiten Tag behandelt; aufgrund eigener Erfahrungen empfehlen wir allerdings die tägliche Steroidgabe. Langfristig benötigen manche Patienten nur noch sehr geringe Prednisondosen von z. B. 1 mg/Tag (⊡ Abb. 6.3). Wegen der negativen Effekte auf das Körperwachstum der ohnehin meist kleinwüchsigen Patienten wird ein Steroidversuch erst im zweiten Lebensjahr empfohlen. Es kann auch sinnvoll sein, eine Steroidtherapie während der Pubertät durch ein Transfusionsprogramm zu ersetzen, um einen optimalen Wachstumsschub zu gewährleisten. Hämatopoetische Stammzelltransplantation Die SZT stellt die einzige kurative Therapieform für DBA dar (Zintl et al. 1991). Sie wird heute transfusionsbedürftigen Patienten mit Geschwisterspender angeboten. Die Wahrscheinlichkeit des Überlebens nach SZT vom HLA-kompatiblen Geschwisterspender liegt bei ca. 80% (Vlachos et al. 2001b), von 19 so transplantierten Patienten in Deutschland leben 18 geheilt bei einer mittleren Beobachtungszeit von 5,7 Jahren (Therapieoptimierungsstudie DBA 2000, unveröffentlichte Daten). Steht bei Transfusionsbedürftigkeit des Patienten ein Geschwisterspender zur Verfügung, ist eine SZT im Alter ab 2 Jahren, am besten vor Beginn einer notwendig werdenden Chelattherapie, zu erwägen. Die internationalen Daten zur Fremdspendertransplantation bei DBA sind bisher nicht zufriedenstellend (Vlachos et al. 2001b), so dass die Indikation hierfür eng zu stellen ist.

Andere Therapieversuche Vereinzelt wurde in der älteren Literatur ein Ansprechen auf Androgene beschrieben. Therapieversuche mit Cyclophosphamid, Anti-Lymphozytenglobulin, Ciclosporin und Immunglobulin zeigten ebenfalls keine vielversprechenden Ergebnisse. Auch Therapieversuche mit hochdosiertem Erythropoetin (Niemeyer et al. 1991) oder auch IL-3 (Ball et al. 1995) konnten die in sie gesetzten Hoffnungen nicht erfüllen. Von Therapiestudien mit dem in vitro sehr potenten Zytokin SCF wurde aufgrund der hohen In-vivo-Toxizität Abstand genommen. Kürzlich wurde von Abkovitz et al. über den positiven Effekt von Metoclopramid bei DBA-Patienten berichtet (Abkowitz et al. 2002); die Bedeutung von Metoclopramid in der DBA-Therapie ist zum jetzigen Zeitpunkt noch unklar. 6.2.7

Prognose

Da prospektive Langzeitstudien fehlen, bleibt die Lebenserwartung für DBA Patienten unbekannt. Es ist anzunehmen, dass die mittlere Überlebenszeit für transfusionsabhängige Patienten hämosiderosebedingt kürzer ist als für Patienten mit gutem Steroidansprechen oder Spontanremissionen. Ähnlich wie Patienten mit anderen Formen von Knochenmarkversagen haben Patienten mit DBA ein erhöhtes Risiko, eine hämatopoetische Neoplasie zu entwickeln. In einer von Janov publizierten Arbeit wird das relative Risiko für die Entwicklung einer AML/MDS mit 200 und das kumulative prädiktive Risiko im Alter zwischen 30 und 40 Jahren mit 23% angegeben (Janov et al. 1996). Auch das Risiko für solide Tumoren scheint erhöht zu sein. Lipton berichtete kürzlich über die auffällige Häufung von Osteosarkomen bei DBA-Patienten (Lipton et al. 2001). Eine genaue Einschätzung des Malignomrisikos ist zum jetzigen Zeitpunkt nicht möglich. Bei schwangeren DBA-Patientinnen wird häufig eine Verschlechterung der Anämie beobachtet. Es empfiehlt sich, auf eine Steroidtherapie zu verzichten, und statt dessen den Hb-Wert durch Transfusionen über 8 g/dl zu halten, um einer intrauterinen Wachstumsverzögerung vorzubeugen. Wenig ist über die sozioökonomischen Lebensumstände und die psychische Befindlichkeit von DBA-Patienten im Erwachsenenalter bekannt. Langzeitstudien auch in Zusammenarbeit mit Selbsthilfegruppen (www.diamond-blackfan. de) können hier wichtige Einblicke gewähren. 6.3

Transitorische Erythroblastopenie des Kindesalters

Die transitorische Erythroblastopenie des Kindesalters (»transient erythrocytopenia of childhood«, TEC), auch als Erythroblastophthise bezeichnet, ist eine erworbene, selbstlimitierende hypoplastische Anämie eines zuvor hämatologisch gesunden Kleinkindes (Glader 1987). Die Erkrankung wurde erstmals von Gasser (1949) beschrieben.

97 6 · Hypoplastische Anämien

6.3.1

Klinische Präsentation

Die Kinder präsentieren sich mit Blässe im medianen Alter von 23 Monaten (⊡ Tabelle 6.2), auch Säuglinge jünger als 6 Monate sind beschrieben (Miller et al. 1994). Da die HbKonzentration über Wochen langsam abgefallen ist, sind die Kinder meist gut an ihre Anämie adaptiert. Die publizierten Inzidenzen von bis zu 5 pro 1.000.000 Kinder (Kynaston et al. 1993; Skeppner et al. 1993) unterschätzen die Häufigkeit der Erkrankung vermutlich, da weniger ausgeprägte Anämien übersehen werden können. Auch präsentieren sich 25% der Betroffenen schon in der Erholungsphase mit Retikulozytose (Cherrick et al. 1994). Bei wenigen TEC-Patienten wurden auch vorübergehende neurologische Symptome wie Krampfanfälle oder Hemiparesen beschrieben (Chan et al. 1998; Michelson u. Marshall 1987). Diese nur wenige Stunden oder Tage anhaltenden Symptome sind möglicherweise ähnlich wie die gelegentlich begleitende Neutro- und Thrombozytopenie auf einen gemeinsamen Pathomechanismus zurückzuführen. 6.3.2

Hämatologische Befunde

Die TEC ist durch das Verschwinden von Erythroblasten im Knochenmark mit nachfolgender Retikulozytopenie und normozytärer, normochromer Anämie charakterisiert. Die Leukozyten- und Thrombozytenzahlen sind in der Regel normal, Granulozytopenien <1000/µl sind aber bei bis zu 28% der Patienten beschrieben worden (Cherrick et al. 1994). Selten findet sich auch eine Thrombozytopenie (Hanada et al. 1989). Zeigt der Knochenmarkbefund eine große Zahl unreifer Erythroblasten, so handelt es sich in der Regel nicht um

einen zugrunde liegenden Ausreifungsstopp, sondern um eine oft rasche Erholung der roten Zellreihe. Die Myelopoese ist auch bei Neutropenie im peripheren Blut unauffällig. Die retrospektive Abgrenzung der TEC von der DBA ist in der Regel einfach (⊡ Tabelle 6.2). 6.3.3

Bei einigen Patienten mit TEC findet sich ein vorausgegangener Virusinfekt in der Anamnese, eine direkte virale Ätiologie wird zurzeit aber nicht postuliert. Vielmehr darf spekuliert werden, dass es sich – in Analogie zur Autoimmunthrombozytopenie ( Kap. 35) und -neutropenie ( Kap. 34) – um einen postviralen Prozess handelt, bei dem humorale Inhibitoren gegen erythrozytäre Vorläufer gebildet werden. Erst durch die Bildung von antiidiotypischen Antikörpern kommt es zur Erholung der Erythropoese. Diese Hypothese wird von In-vitro-Untersuchungen gestützt, bei denen in vielen Fällen Seruminhibitoren (Koenig et al. 1979; Dessypris et al. 1982) und gelegentlich auch zelluläre Inhibitoren (Freedman et al. 1983a) nachgewiesen werden konnten. Über ein zeitgleiches Auftreten von TEC bei Geschwistern wurde mehrfach berichtet (Labotka et al. 1981; Skeppner u. Wranne 1993). Im Gegensatz zur aplastischen Krise bei hämolytischer Anämie spielt HPV B19 in der Pathogenese der TEC keine Rolle (Cherrick et al. 1994). Nur sehr vereinzelt wurden als TEC eingeordnete Erkrankungen nach vorausgegangener HPV-B19-Infektion beschrieben (Hanada et al. 1989, Wodzinski u. Lilleyman 1989). Sie zeigten mit Neutropenie, Thrombozytopenie und reduzierter Zellularität im Knochenmark einen besonderen klinischen Verlauf. 6.3.4

⊡ Tabelle 6.2. Vergleich diagnostischer Kriterien bei DiamondBlackfan Anämie (DBA) und transitorischer Erythroblastopenie (TEC)

Kriterium

DBA

TEC

Geschlechtsverteilung

1,1

1,3

Median (Monat)

3

23

>1. Lebensjahr

≈10%

≈81%

Alter bei Diagnose

Ätiologie

Kongenital

Erworben

Vorerkrankung

–

Viraler Infekt

Fehlbildungen

≈30%

–

ADA

Erhöht

Normal

Erhöhtes MCV Bei Diagnose

80%

5%

Bei Genesung

100%

90%

In Remission

100%

Normal

Ätiologie

Therapie und Prognose

Die TEC ist eine selbst-limitierende Erkrankung, d. h. alle Patienten erholen sich spontan innerhalb von 1–2 Monaten. Selten ist über eine längere Zeitspanne bis zur Erholung des Knochenmarks oder über eine rekurrierende Form der TEC berichtet worden (Freedman 1983b). Es empfiehlt sich eine abwartend-beobachtende Haltung bei der Therapie der TEC. Transfusionen werden im Allgemeinen nur empfohlen, wenn tatsächlich eine Einschränkung der Herz-Kreislauf-Situation vorliegt. Allerdings ist zu bedenken, dass bei Hb-Konzentrationen von 5 g/dl und weiterhin fehlender Retikulozytose in den Folgetagen ein oft rascher Hb-Abfall zu beobachten ist, so dass hier auch bei noch gut adaptiertem Kind eine Indikation zur Knochenmarkpunktion (Beurteilung, ob Erholungsphase bereits eingesetzt hat) und/oder Transfusion bestehen kann. Eine Therapie mit Prednison oder Immunsuppressiva ist nicht indiziert. 6.4

Parvovirus-B19-induzierte akute und chronische hypoplastische Anämien

Erhöhtes HbF Bei Diagnose

100%

20%

Bei Genesung

100%

100%

In Remission

85%

Normal

Das HPV B19 ist ein Einzelstrang-DNA-Virus, dass über Tröpfcheninfektion, sehr selten auch über Blutprodukte, von Mensch zu Mensch übertragen wird. Über das BlutgruppenP-Antigen (Globosid) infiziert es die erythropoetische Proge-

6

98

Pädiatrische Hämatologie: Anämien und Hämoglobinopathien

Aplastische Krisen dauern üblicherweise 10–14 Tage und können zu einem Hb-Abfall auf etwa die Hälfte des Ausgangswertes führen, bevor es zur Erholung des Knochenmarks kommt. Kinder mit aplastischer Krise sind infektiös und sollten nicht von schwangerem Pflegepersonal versorgt werden. Da HPV B19 eine lebenslange Immunität hinterlässt und – im Gegensatz zur Vielzahl viraler Auslöser von hämolytischen Krisen – alleinige Ursache für eine aplastischen Krise ist, macht jedes Kind nur einmal eine aplastische Krise durch.

I

6.4.2

⊡ Abb. 6.4. Riesenproerythroblast nach Infektion mit Parvovirus B19. Der große Zellkern zeigt ein aufgelockertes Chromatin mit mehreren sehr prominenten Nukleolen

nitorzelle, in der es repliziert und einen Zellzyklusarrest in der G2-Phase sowie eine vermehrte Apoptose induziert (Brown 2000). Die meisten Infektionen mit HPV B19 verlaufen inapparent, die klinische Manifestation mit Hauterythem im Kindesalter wird als Ringelröteln bezeichnet. Als Zeichen des zytopathischen Effekts können im Knochenmark direkt nach HPV-B19-Infektion kleine, regressiv veränderte Erythroblasten beobachtet werden. Ihre Zellkerne enthalten Einschlusskörperchen, die von einem dichten Chromatinring umgeben sind und das immunreaktive B19Antigen enthalten. Mit Einsetzen der humoralen Immunantwort erscheinen wenige Tage später die für die HPV-B19Infektion pathognomonischen Riesenproerythroblasten mit großen vesikulären Kernen, aufgelockertem Chromatin, prominenten Nukleolen und einem sehr basophilen Zytoplasma (⊡ Abb. 6.4). Die Riesenproerythroblastasten enthalten keine Viruspartikel mehr, sie werden im Rahmen der raschen Regeneration nach wenigen Tagen durch Normoblasten ersetzt. Beim Gesunden führt die HPV-B19-Infektion für 5– 10 Tage zu einer erythropoetischen Aplasie. Bei einer durchschnittlichen Erythrozytenüberlebenszeit von 120 Tagen kann kein signifikanter Hb-Abfall, aber eine Retikulozytose beobachtet werden. Eine Neutro- und Thrombozytopenie kann begleitend bestehen; ihre Pathogenese ist unklar. 6.4.1

Aplastische Krise bei hämolytischen Anämien

Patienten mit angeborenen oder erworbenen hämolytischen Anämien und einer deutlich verkürzten Überlebenszeit der Erythrozyten können durch die HPV-B19-induzierte erythropoetische Aplasie einen raschen Hämoglobinabfall erleiden. Sie präsentieren sich akut mit deutlicher Anämie, Retikulozytopenie und ohne Zeichen der Hämolyse ( Kap. 9). Bei Panzytopenie werden einige Patienten auch zum Ausschluss einer akuten Leukämie vorgestellt. ! Eine aplastische Krise kann das erste klinische Zeichen einer moderaten, gut kompensierten chronischen Hämolyse sein.

Chronische Infektion mit HPV B19

Beim Fehlen einer adäquaten humoralen Immunantwort kann eine HPV-B19-Infektion chronisch verlaufen und eine prolongierte erythropoetische Aplasie bedingen (Frickhofen et al. 1994). Dies kann bei angeborenen Immundefekten (Gahr et al. 1991), HIV, akuter lymphatischer Leukämie (meist in Dauertherapie) (Kurtzman et al. 1988), nach SZT oder Organtransplantation, Therapie mit Anti-CD20-Antikörpern und anderen erworbenen Immundefekten beobachtet werden. Für die HPV-B19-Infektion beweisend ist der Nachweis von Virusgenom im Knochenmark. Die intravenöse Gabe von Immunglobulinen verringert die Viruslast, so dass die erythropoetische Aktivität wieder hergestellt wird (Kurtzman et al. 1989). Gelegentlich sind wiederholte Immunglobulingaben notwendig. 6.4.3

Hydrops fetalis durch Infektion mit HPV B19

In der Regel verläuft eine mütterliche Infektion mit HPV B19 in der Schwangerschaft asymptomatisch, ca. 6,5% der betroffenen Frauen erleiden einen Abort oder eine Totgeburt (Levy et al. 1997). Selten kommt es beim Feten zum nichtimmunologischen Hydrops fetalis. Da im Gegensatz zur immunologisch ausgelösten Erkrankung ein HPV-B19-bedingter Hydrops schon bei nur geringgradig erniedrigten Hb-Konzentrationen beobachten werden kann, wird eine Beteiligung anderer Organsysteme wie die des Myokards postuliert (Porter et al. 1988). Intrauterine Bluttransfusionen können indiziert sein, daneben werden auch spontane Besserungen beobachtet (Morey et al. 1991). Postnatal persistierendes HPV B19 kann eine chronische Anämie auslösen und mit einer Hypogammaglobulinämie einhergehen (Belloy et al. 1990; Brown et al. 1994). Bei persistierenden hypoplastischen Anämien muss immer eine HPV-B19-Infektion ausgeschlossen werden.

Anamnese, Blutbild und Knochenmarkbefund erlauben in der Regel die differenzialdiagnostisch korrekte Einordnung einer hypoplastischen Anämie im Kindesalter. Es ist zu erwarten, dass neue Kenntnisse der molekularen und pathophysiologischen Mechanismen, die die verschiedenen erythropoetischen Ausreifungsstörungen bei DBA und TEC verursachen, unser Verständnis dieser hypoplastischen Anämien in den kommenden Jahren grundlegend verändern werden.

99 6 · Hypoplastische Anämien

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6

100

I

Pädiatrische Hämatologie: Anämien und Hämoglobinopathien

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101

Physiologie und Pathophysiologie des Eisenstoffwechsels P. Nielsen, G. Gaedicke

7.1 7.2

Biologie und Molekularbiologie – 101 Eisenhomöostase – 102

7.2.1 7.2.2

Ernährung und Eisenversorgung – 102 Eisenbedarf und Eisenstatus bei Kindern

7.3

Eisenmangel

7.3.1 7.3.2 7.3.3 7.3.4

Epidemiologie und Ätiologie Klinik – 105 Diagnostik – 105 Therapie – 106

7.4

Eisenüberladung

7.4.1

Primäre Eisenüberladung und hereditäre Hämochromatose – 106 Sekundäre Eisenüberladung – 107

7.4.2

Literatur

– 103

– 103 – 104

– 106

– 109

 Der Mutter eines 13-jähriges Mädchen fällt zunehmend die ständige Müdigkeit und Unkonzentriertheit bei der Tochter auf; auch die Schulleistungen sind in der letzten Zeit schlechter geworden. Eine aktuelle Untersuchung zeigt ein leicht untergewichtiges Mädchen mit blasser Gesichtsfarbe und Mundwinkelrhagaden sowie folgende Blutwerte: Hb 9,8 g/dl, MCV 68 fl, MCH 23 pg, Serumferritin 5 µg/l, BSG 2/6. Die Patientin ist begeisterte Reiterin und ernährt sich ausschließlich vegetarisch. Die Menstruation hat vor 14 Monaten begonnen. Diagnose: manifeste Eisenmangelanämie bei erhöhtem Eisenbedarf im starken Körperwachstum und einer inadäquaten Ernährung. Therapie: orale Eisentherapie mit 50 mg Eisen(II)-Sulfat/Tag über 3–4 Monate, anschließend Kontrollen und Ernährungsumstellung oder ggf. weitere Therapie. In den letzten Jahren ist deutlich geworden, dass ein schwerer Eisenmangel, insbesondere im wachsenden Organismus, nicht nur zu der bekannten Eisenmangelanämie, sondern auch zur Beeinträchtigung von bestimmten Stoffwechselfunktionen führen kann. So kann ein Eisendefizit offenbar die Gehirnentwicklung verzögern. Die Bedeutung des Eisenmangels, aber auch der Eisenüberladung im Kindesund Jugendlichenalter wird heute manchmal noch verkannt und in vielen Fällen relativ spät diagnostiziert.

7.1

Biologie und Molekularbiologie

Mit Ausnahme von einigen Mikroorganismen ist Eisen ein essenzielles Spurenelement für jede Lebensform. Eisen ist das mengenmäßig häufigste Spurenelement beim Menschen. In wässrigen Systemen sind die Fe2+- und Fe3+-Komplexe sehr leicht zu Elektronentransfer- oder Säure-Base-Reaktionen

fähig, was ihre überaus große Bedeutung in biologischen Systemen erklärt. Eisenabhängige Enzyme (Oxidoreduktasen, Monooxygenasen, Dioxygenasen, 2Fe-2S, 4Fe-4S-Enzyme) sind an allen wichtigen Stoffwechselzyklen beteiligt. So finden sich in der inneren Membran von Mitochondrien Zytochrome, die wesentliche Funktionen der oxidativen Phosphorylierung einnehmen. Zu den eisenhaltigen Oxidoreduktasen gehört auch die Ribonukleotidreduktase, das Schlüsselenzym der DNA-Synthese. Der menschliche Körper eines Erwachsenen enthält Eisen (50 mg/kg beim Mann, 38 mg/kg bei der Frau) hauptsächlich in Form von Hämoglobin (60–75%) und einer Reihe Häm- oder Nicht-Hämeisen-Enzymen (2%) bzw. als Depoteisen gespeichert in Ferritin und Hämosiderin (10–25%; Bothwell et. al. 1979; Brock et al. 1994). Die molekularen Mechanismen der Eisenaufnahme sind in den letzten Jahren weitgehend aufgeklärt worden (Literatur bei Andrews 2002). Obwohl kleine Eisenmengen auch im Magen, Ileum und Kolon absorbiert werden, ist der Hauptabsorptionsort für alle Eisenformen das Duodenum und das obere Jejunum. Bei starkem Eisenmangel können auch tiefere Darmabschnitte zusätzlich substanzielle Eisenmengen absorbieren. Hämeisen wird über spezifische mukosale Bürstensaumrezeptoren gebunden und aufgenommen. Der geschwindigkeitsbestimmende Schritt in der Hämeisenabsorption ist der Abbau von Häm durch eine Hämoxygenase in der Mukosazelle (⊡ Abb. 7.1). Für Laktoferrin, ein Transferrin-ähnliches Molekül mit hoher Konzentration in der humanen Milch, gibt es einen spezifischen Rezeptor im Enterozyten. Im Darmtrakt kann dreiwertiges Eisen durch eine Ferrireduktase (Dcytb) in der Bürstensaummembran zu löslichem Ferro-Eisen reduziert und anschließend über den divalenten Metallionentransporter (DMT1) in den Enterozyten aufgenommen werden. Dieses Protein bewirkt einen Protonen-vermittelten Kationentransport in der Ratte für zweiwertige Kationen wie Fe2+, Zn2+, Mn2+, Co2+. Beim Menschen scheint DMT1 überwiegend für den Transport von Eisen(II) zuständig zu sein. Nach der aktuellen Vorstellung wird ein Eisenmangel im Gewebe von einem »storage-iron regulator« detektiert. Dabei spielt offenbar das kürzlich entdeckte Hepcidin die Schlüsselrolle (Nicolas et al. 2001). Dieses Peptid aus 25 Aminosäuren wird von der Leber nur dann synthetisiert und an die Blutbahn abgegeben, wenn ausreichend Lebereisen zur Verfügung steht. Die Regulation der Eisenabsorption erfolgt in Enterozyten der Darmkrypten, die ausschließlich von der basolateralen Seite mit Eisen versorgt werden und die sich innerhalb von einigen Tagen zu absorbierenden Zottenenterozyten entwickeln. Im Eisenmangel und bei Hämochromatose wird in den Kryptenzellen die DMT1-Aktivität über einen posttranslationalen Mechanismus gesteigert. Dies geschieht über die Bindung eines iron-responsive-proteins

7

102

Pädiatrische Hämatologie: Anämien und Hämoglobinopathien

I

⊡ Abb. 7.1. Modell der intestinalen Eisenabsorption von Eisen in absorbierenden Zottenenterozyten. Häm-, Nicht-Häm- und Laktoferrineisen werden über getrennte Rezeptoren aufgenommen. Im Enterozyten wird Eisen in Form von Ferritin gespeichert oder über IREC1/ Ferroportin aus dem Enterozyten ins Plasma heraustransportiert, dort durch Hephaestin oxidiert und an Apotransferrin im Blut gebunden.

Das HFE-Protein reguliert offenbar den IREC1-Transport. Die Regulation der Eisenabsorption im Eisenmangel erfolgt offenbar im Wesentlichen über DMT1 in Kryptenenterozyten, je nachdem ob diese Vorläuferzellen mit wenig oder viel Eisen von der Basolateralseite, in Abhängigkeit vom Eisenstatus des Organismus, versorgt wurden (nach Townsend u. Drakesmith 2002)

(IRP) an ein hairpin-IRE in der 3′-nicht-translatierten Region der mRNA von DMT1. Erhielt der Enterozyt in seiner Vorgeschichte ausreichend Eisen, wird die DMT1-Aktivität herunterreguliert.

dem neutralen pH-Wert des Darmtraktes extrem schwer löslich ist. Zusätzlich muss dreiwertiges Eisen erst zu zweiwertigem Eisen reduziert werden, denn nur in dieser Form wird es in die Darmzelle aufgenommen ( Abb. 7.1). Pflanzliches Eisen ist deshalb generell schlecht bioverfügbar und relativ große Mengen sind notwendig, will man den täglichen Bedarf allein aus dieser Nahrungsform aufnehmen (Hallberg 2001). Gleichzeitig vorhandenes Vitamin C in der Nahrung kann die Bioverfügbarkeit von pflanzlichem Eisen verbessern, weil es Eisen(III) reduziert und als Eisen(II) aus den Hydratkomplexen herausgelöst. Eisen in Fleisch und Fisch liegt vorwiegend gebunden in den Proteinen Myo- und Hämoglobin vor. Ein spezifischer Rezeptor für »Hämeisen« in der Bürstensaummembran der Darmzelle sorgt dafür, dass »Fleischeisen« relativ gut resorbiert wird. Eisen in Muttermilch ist an das Protein Laktoferrin gebunden und wird ebenfalls effektiv über einen eigenen Rezeptor aufgenommen. Die Bioverfügbarkeit von Kuhmilcheisen ist dagegen eher gering. Die in allen Nahrungsmitteltabellen als sehr eisenreich eingestufte Leber (Rind, Schwein) weist im Vergleich zu »Hämeisen« jedoch nur eine vergleichsweise geringe Bioverfügbarkeit auf, weil es überwiegend dreiwertiges Ferritineisen beinhaltet, das im Darmmilieu zum großen Teil als unlösliches Eisenhydroxid ausfällt.

7.2

Eisenhomöostase

Bei ausgeglichener Eisenbilanz deckt die Nahrungseisenabsorption genau den Eisenbedarf des Körpers. Dieser Zustand beinhaltet eine gewisse Speicherung von Reserveeisen in Form von Ferritin in Leber, Knochenmark und Muskulatur. Beim erwachsenen Mann sind dies ca. 800 mg, bei Frauen und Kindern deutlich weniger (⊡ Abb. 7.2). Im Eisenmangel entleeren sich diese Depots als erstes (prälatenter Eisenmangel). Bei fortschreitender negativer Eisenbilanz ist auch der Transporteisenpool betroffen (latenter Eisenmangel), zuletzt sinkt der Hämoglobingehalt der Erythrozyten ab (manifester Eisenmangel). Als Kompensationsversuch wird im Eisenmangel die Eisenabsorption auf das 3–4fache des normalen (von 1 mg/Tag auf 3–4 mg/Tag) gesteigert. Bei Eisenüberladung wird dem Organismus mehr Eisen zugeführt als gebraucht wird. Da es für Eisen keinen aktiven Ausscheidungsmechanismus gibt, muss überschüssiges Eisen abgelagert werden. Dies geschieht vor allem durch Ablagerung von Ferritin und dessen Abbauprodukt Hämosiderin. 7.2.1

Ernährung und Eisenversorgung

Eisen ist in allen Nahrungsmittel enthalten, wenn auch in unterschiedlicher Form und in unterschiedlicher Menge. Eisen in pflanzlicher Nahrung liegt in Form von polymeren Eisen(III)-Hydroxid-Kohlenhydratkomplexen vor. Um aufgenommen werden zu können, muss es in freier, ionischer Form im Darmsaft vorliegen und eine gewisse Zeit löslich bleiben. Dies ist aber unter den gegebenen chemischen Bedingungen im Darm schwierig, weil dreiwertiges Eisen bei

Hemmstoffe der Eisenabsorption. Hemmstoffe, die in vielen pflanzlichen Nahrungsmittel vorhanden sind, wie z. B. pflanzliche Polyphenole in Tee (Tannine) oder Hülsenfrüchten; Phytate in Getreiden, Nüssen, Hülsenfrüchten; pflanzliche »Nicht-Stärke-Polysaccharide« in Getreiden, sowie Kalzium und Phosphat z. B. in Coca-Cola und Limonaden haben einen nicht zu unterschätzenden Einfluss auf die Eisenbioverfügbarkeit (Hallberg 2001). Eine Tasse schwarzer Tee zu einer Mahlzeit kann den größten Teil des pflanzlichen Eisens binden. »Hämeisen« wird durch diese Hemmstoffe nicht erreicht, weil das Hämsystem das Eisen vor Komplexierung schützt.

103 7 · Physiologie und Pathophysiologie des Eisenstoffwechsels

⊡ Abb. 7.2. Eisenbilanz bei normalen Eisenreserven, Eisenmangel und Eisenüberladung (Zahlenangaben für ein 35 kg schweren Jungen)

7.2.2

Eisenbedarf und Eisenstatus bei Kindern

In den ersten 4–6 Monaten nach der Geburt ist der Bedarf von Eisen aus der Nahrung vernachlässigbar gering. Dies erklärt sich aus der physiologischen Polyglobulie des Neugeborenen. Die rasche Reduktion der Erythropoese in Verbindung mit starkem Körperwachstum führt zur Trimenonreduktion und zur anschließenden hypochromen Phase im 1. Lebensjahr. Beides sind physiologische Phänomene. Bis zum Alter von 2 Jahren erfolgt dann ein erster Wachstumsschub, der einen hohen Eisenbedarf von bis zu 100 µg/kg/Tag darstellt (⊡ Abb. 7.3). Danach sinkt der Eisenbedarf wieder ab, um im Pubertätswachstumsschub erneut stark anzusteigen. Bei Mädchen setzt das Wachstum früher ein, einen zusätzlichen Bedarf an Eisen verursacht die Menstruation. ⊡ Abb. 7.3. Eisenbedarf und Nahrungseisenmenge bei Kindern und Jugendlichen (nach Bothwell et al. 1979)

Er liegt für 14-jährige Mädchen deshalb ca. 30% höher als für erwachsene Frauen. Jungen bilden ein höheres Blutvolumen als Mädchen aus, auch die Muskelmasse ist wesentlich größer. Die häufig benutze Relation – 1 µg/l Serumferritin = 8 mg Speichereisen – gibt eine ungefähre Abschätzung über das Speichereisen bei Kindern an. 7.3

Eisenmangel

Bereits eine geringe Störung des Gleichgewichtes zwischen Eisenaufnahme und -verlust kann zur Entwicklung eines Eisenmangels führen ( Abb. 7.2). Eine Eisenmangelanämie entwickelt sich dabei stufenweise von der Erschöpfung der physiologischen Eisenspeicher über die Beeinträchtigung des Transporteisen, bis hin zur Störung der Erythropoese. Als

7

104

I

Pädiatrische Hämatologie: Anämien und Hämoglobinopathien

⊡ Tabelle 7.1. Risikogruppen und Ursachen von Eisenmangel im Kindesalter

Risikogruppe

Ursache

Ernährungsbedingter Eisenmangel Säuglinge

Inadäquate Ernährung, Wachstum

Vorschulkinder

Inadäquate Ernährung, Wachstum

Männliche Jugendliche

Inadäquate Ernährung, Wachstum

Weibliche Jugendliche

Inadäquate Ernährung, Wachstum, Menstruation

Eisenmangel als klinisches Symptom (Beispiele) Chronischen Infekte, Entzündungen

Hemmung der intestinalen Eisenaufnahme

Meckel-Divertikel

Gastrointestinale Blutverluste

Hakenwurm-Befall

Gastrointestinale Blutverluste

Zöliakie

Verlust der Zottenstruktur mit Abnahme der intestinalen Eisenaufnahme, Blutverluste

Castlemann-Syndrom

Hemmung der intestinalen Eisenaufnahme durch Zytokine (z. B. IL-6)

Ursache für den Eisenmangel kommt entweder eine zu geringe Nahrungseisenabsorption (inadäquate Ernährung, Eisenmalabsorption) oder ein erhöhter Eisenbedarf (physiologisch im Wachstum, pathologisch bei Blutverlusten) in Betracht (⊡ Tabelle 7.1).

Ernährungsbedingter Eisenmangel. Ein generelles Problem

In der dritten Welt geht man nach WHO-Berechnungen von einer Häufigkeit von ca. 30% der Gesamtbevölkerung aus. Am meisten betroffen sind Kleinkinder, Schulkinder und Frauen im reproduktiven Alter, von denen in Entwicklungsländern in Südostasien und Afrika 50% eine Anämie aufweisen. Wenngleich in wirtschaftlich entwickelten Ländern die Häufigkeit der Eisenmangelanämie wesentlich niedriger liegt, so ist sie trotzdem die häufigste ernährungsbedingte Krankheit. Anhand der im National Health and Nutrition Examination Survey III (NHANESIII) erhobenen Daten ergibt sich bei Kindern im Alter von 6–16 Jahren eine Rate von 3% mit Anzeichen von Eisenmangel mit und ohne Anämie. Am häufigsten war dieser Eisenmangel in der Gruppe der weiblichen Teenager (8,7%; Halterman et al. 2001). Bei Kleinkindern sind die Zahlen mit 9% ähnlich hoch (Looker et al. 1997). Im Kindes- und Jugendlichenalter ist die Ursache ganz überwiegend in der inadäquaten Eisenzufuhr über die Nahrung zu sehen ( Tabelle 7.1). Seltener, meist verbunden mit einer ausgeprägten Anämie, sind Resorptionsstörungen, die angeboren oder erworben sein können, wie z. B. die Zöliakie. Auch gastrointestinale Blutverluste müssen in Betracht gezogen werden, wie z. B. ein Meckel-Divertikel.

ist der sehr große Eisenbedarf während der Wachstumsphasen. Im Säuglingsalter kann die notwendige Eisenmasse (250 mg/Jahr) durch die Muttermilch allein (57 mg Fe/Jahr) nicht annähernd bereitgestellt werden. In der Studie an Säuglingen, die ausschließlich Muttermilch erhielten, waren im Alter von 9 Monaten 28% anämisch gegenüber 7% einer Gruppe, die ab dem 6 Monaten zusätzlich mit einer Eisenund Vitamin-C-reichen Diät zugefüttert wurden (Calvo et al. 1992). Eine Untersuchung der Ernährungszusammensetzung bei Vorschulkindern zeigte einen Zusammenhang zwischen milchbasierter Ernährung und Eisenmangel auf (»Milkaholics«). Kinder mit einer Diät aus Fleisch, Fisch, Früchten und Gemüse hatten signifikant höhere Ferritinwerte als Kindern mit einer Ernährung aus Milch- und Milchprodukten (Cowin et al. 2001). Eine typische westliche Ernährung enthält etwa 6 mg Eisen pro 1000 kcal, fast unabhängig von der Zusammensetzung der Nahrung. Das genügt bei normaler Ernährung außerhalb von Risikogruppen, reicht im Wachstum bzw. mit Beginn der Regelblutung bei Mädchen oft nicht mehr aus. Daher sollten sich Kinder und Jugendliche nicht ohne Grund kalorienreduziert, streng vegetarisch oder mit sonstigen einseitigen Diäten ernähren, was aber in der Praxis heute leider eher die Regel als die Ausnahme ist. Die verschärfte Ernährungssituation in der Dritten Welt hat teilweise dazu geführt, Eisen zu Grundnahrungsmitteln zuzusetzen. In den Ländern, wo dies erfolgreich durchgeführt wird, werden weniger Eisenmangelzustände beobachtet (Hallberg 2002). Diese künstliche Eisenanreicherung mit verschiedenen Eisen-II-, Eisen-III-Salzen, elementarem Eisenpulver oder Hämoglobineisen ist aber auch nicht unumstritten. Die hohe Prävalenz der hereditären Hämochromatose in USA, Australien und Europa stellt ein starkes Argument dagegen dar. In einigen Ländern (auch Deutschland) wird deshalb eine Fortifikation von Nahrungsmitteln mit Eisen kritisch gesehen.

! Bei jedem diagnostizierten Eisenmangel, insbesondere bei Patienten mit Anämie, muss deshalb gründlich nach der Ursache des Symptoms »Eisenmangel« gesucht werden.

Klinisches Symptom »Eisenmangel«. Ein akuter oder chronischer Blutverlust führt nach kurzer Zeit zu einer Eisenmangelanämie. Weltweit gesehen ist der Befall mit Hakenwürmern (Necator americanus, Ancylostoma duodenale) eine

7.3.1

Epidemiologie und Ätiologie

! Die Eisenmangelanämie gilt als die weltweit häufigste Mangelerkrankung überhaupt. Eisenmangel ist allerdings keine Diagnose, sondern lediglich ein Symptom!

105 7 · Physiologie und Pathophysiologie des Eisenstoffwechsels

ganz häufige Ursache für gastrointestinale Blutverluste, es sind ca. 1 Milliarde Menschen betroffen. In Deutschland sind solche Infektionen Raritäten. Häufiger bei Kindern und Jugendlichen sind andere gastrointestinale Blutungen in oberen (Gastritis, Ösophagitis, Ösophagusvarizen, Ulzera) oder unteren Darmabschnitten (Polypen, Meckel-Divertikel, Analfissuren; Rayhorn et al. 2001). Bei Kindern mit chronischen Infekten, Entzündungen oder bestimmten Tumoren kann die intestinale Eisenabsorption transient oder auch andauernd gehemmt sein, sodass trotz ausreichendem Nahrungseisenangebot zu wenig Eisen absorbiert wird. Durch welche »Mediatoren« dabei die Eisenabsorption gehemmt wird, ist bisher nicht genau bekannt. Ein Spezialfall ist auch die Zöliakie, bei der aufgrund der Zottenatrophie zu wenig Eisen absorbiert wird. Eine Eisenmangelanämie kann bei dieser Krankheit ein sehr frühes Zeichen sein. Zusätzlich kommt es bei Zöliakie häufiger zu gastrointestinalen Blutverlusten. Nach Umstellung auf eine glutenfreie Diät normalisiert sich die Eisenabsorption innerhalb weniger Wochen.

Eisen und Gehirnentwicklung. Am Tiermodell konnte ein-

deutig gezeigt werden, dass Eisen für die normale Myelinbildung im wachsenden Gehirn notwendig ist. Auch der neuronale Stoffwechsel ist bei Eisenmangel deutlich vermindert, z. B. durch eine Abnahme der Zytochrom-C-Oxidase-Aktivität in bestimmten Hirnarealen. Studien an kindlichen Patienten sind weniger eindeutig (Übersicht bei GranthamMcGregor et al. 2001). Einige Korrelationsstudien zeigen eine Assoziation zwischen Eisenmangelanämie und schlechter Entwicklung von kognitiven und psychomotorischen Fähigkeiten. So wurden in einer aktuellen amerikanischen Studie 5396 Schulkinder im Alter von 6–16 Jahren 4 standardisierten Tests unterzogen, die die Fähigkeiten der Kinder in Mathematik, Lesen, verbalem Ausdruck aufzeigen. Kinder mit normalem Eisenstatus schnitten in allen Tests besser ab als Kinder mit Eisenmangel. Am schlechtesten schnitten Kinder ab, die schon eine Eisenmangelanämie entwickelt hatten (Halterman et al. 2001). Eisen und Immunfunktion. Experimentelle und einige klini-

7.3.2

Klinik

Das klinische Bild von Eisenmangel bei Kindern unterscheidet sich von dem bei Erwachsenen zum einen dadurch, dass durch den besonders hohen Eisenbedarf es schneller zu den makroskopischen erkennbaren Spätschäden eines schweren Eisenmangels kommt, z. B. zu einer Zungenatrophie und Mundwinkelrhagaden (⊡ Abb. 7.4). Zum anderen sind bei Heranwachsenden auch die nicht-anämischen Effekte häufiger klinisch auffällig als bei Erwachsenen ( Tabelle 7.2). Sie klagen über Appetitlosigkeit, Abneigung gegen feste Nahrung, schlechtes Gedeihen, Müdigkeit, Lern- und Konzentrationsschwäche. Ein Verdacht auf Eisenmangel besteht z. B. wenn ein Kind lustlos ist, ein auffallendes Verhalten an den Tag legt oder sich schlecht konzentrieren kann, sich nicht seinem Alter entsprechend verhält, oft krank ist. Ferner sind brüchige Haare oder rissige Fingernägel, Veränderungen an Zunge, Lippe und Mundschleimhaut typisch. Die ausgeprägte Dysphagie (Plummer-Vinson-Syndrom) ist eher selten. Die genannten uncharakteristischen Symptome treten bei einem Hb unter 7 g% auf; Ruhedyspnoe und Herzversagen sind bei einem Hb-Werten unter 3 g% zu beobachten.

⊡ Abb. 7.4. Mundwinkelrhagade bei Eisenmangelanämie

sche Daten legen nahe, dass ein schwerer Eisenmangel ein erhöhtes Risiko für bakterielle Infektionen darstellt. Eisen ist sowohl notwendig für die Zellteilung und Zelldifferenzierung, als auch für die Aktivität von Peroxid- und NO-generierenden Enzymen. Außerdem ist Eisen auch an der Regulation der Zytokinproduktion beteiligt (Beard 2001). Auf der anderen Seite ist Eisen auch ein essenzielles Spurenelement für Bakterien, und es bestehen große Ähnlichkeiten in den Metalltransportern zwischen Pathogen und Wirtsorganismus. Ein Eisenmangel könnte deshalb auch vor Infektionen schützen und die Eisensupplementierung könnte zu einem höheren Infektionsrisiko führen. Bisher ist unklar, ob sich bereits ein leichter (prälatenter/latenter) Eisenmangel bei Kindern und Jugendlichen klinisch wirksam auf die Immunfunktion auswirkt. 7.3.3

Diagnostik

Zur Diagnostik von Eisenmangel bei Kindern stehen verschiedene Blutparameter zur Verfügung (⊡ Tabelle 7.2). Besonders wertvoll ist das Serumferritin, das semiquantitativ mit den vorliegenden Eisenspeichern korreliert. Bei Kindern zeigen Werte <10 µg/l vollkommen erschöpfte Eisenspeicher an. Das Serumferritin ersetzt für die Diagnostik des Eisenmangels die früher häufig durchgeführte invasive Knochenmarkspunktion. Das in der Praxis häufig bestimmte Serumeisen zeigt eine hohe Tag-zu-Tag-Variation und hat auch einen zirkadianen Rhythmus. Außerdem ist das Serumeisen bei Infekten falsch erniedrigt, so dass die Aussagekraft dieses Parameters für den Bereich Eisenmangel insgesamt sehr beschränkt ist. Ein wertvoller Parameter in der Differenzialdiagnostik von Eisenmangel z. B. bei gleichzeitig bestehenden Infekten oder Entzündungen ist der lösliche Transferrinrezeptor. Dieser ist bei Eisenmangel deutlich erhöht und wird nicht durch bestehende Infektionen, Leberparenchymschäden oder maligne Erkrankungen (z. B. Neuroblastom) verfälscht, wie das beim Serumferritin der Fall sein kann (falsch erhöhte Werte).

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Pädiatrische Hämatologie: Anämien und Hämoglobinopathien

⊡ Tabelle 7.2. Diagnostische Parameter bei Eisenmangel

Speichereisenmangel (prälatenter Eisenmangel)

Latenter Eisenmangel

Eisenmangelanämie (manifester Eisenmangel)

Hb normal (>12 g/dl)

Hb, Hk, RDW und Erythrozytenzahl normal

Hb, MCV, MCH, Hk erniedrigt, Erythrozytenzahl und RDW erhöht

Serumeisen und Transferrinsättigung normal

Serumeisen und Transferrinsättigung erniedrigt

Serumeisen und Transferrinsättigung erniedrigt, löslicher Transferrinrezeptor erhöht

Serumferritin erniedrigt (<30 µg/l)

Serumferritin erniedrigt (<30 µg/l)

Serumferritin erniedrigt (<10 µg/l)

Intestinale Eisenabsorption erhöht

Intestinale Eisenabsorption erhöht

Intestinale Eisenabsorption erhöht

Als Spezialuntersuchung steht in ausgewählten Fällen im Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf ein Ganzkörperradioaktivitätsdetektor zur Verfügung, mit dem auch bei Kindern mit entsprechender Indikation die intestinale Eisenabsorption unter Verwendung von 59Fe direkt gemessen werden kann (Heinrich 1983). Dies kann nützlich sein, um eine unklare Eisenmalabsorption nachzuweisen, oder um gastrointestinale Blutverluste in unklaren Fällen sehr empfindlich zu quantifizieren. 7.3.4

Therapie

Die Beseitigung des Eisenmangels im Schulkind- und Teenageralter ist in den meisten Fällen durch Fehlernährung bedingt. Wenn durch eine ausgewogene Ernährung ein Eisenmangel nicht vermieden werden kann, sollte eine geeignete Diagnostik die Ursache klären. Erst dann wäre ggf. eine Eisensubstitution in Erwägung zu ziehen. Dafür stehen geeignete orale Eisenpräparate zur Verfügung (Tagesdosis 30– 100 mg). Es sollten nur Präparate verwendet werden, die ihre Wirksamkeit in Studien nachgewiesen haben. Manche in Deutschland erhältliche Präparate, insbesondere Eisen(III)Präparate, sind schlecht wirksam. Bei größeren Kindern kann man auf Präparate für Erwachsene zurückgreifen, die Wirkstoffmengen à 30–50 mg enthalten. Jugendliche können auch Einzeldosen à 100 mg Eisen einnehmen. Die Behandlung einer Eisenmangelanämie kann mehrere Monate erfordern. Tipp für die Praxis Nach dem Beseitigung der Anämie (möglicher Hb-Anstieg: ca. 1 g/dl/Woche) sollten noch 2–3 Monate zur Bildung von Eisenreserven (Normalisierung des Serumferritins) weiterbehandelt werden. Praktisch wichtig ist die Nüchterneinnahme, weil viele Nahrungsbestandteile die Eisenabsorption empfindlich hemmen (Hallberg 2001).

Eine parenterale Eisentherapie ist bei Kindern nur in Einzelfällen mit Eisenmangelanämie gerechtfertigt, bei denen eine orale Eisentherapie nachgewiesenermaßen nicht zum Ziel führt. Bei Kleinkindern ist eine Prävention durch Ernährungsberatung in der Praxis oft nicht erfolgreich. Obwohl die Muttermilch eine sehr hohe Eisenbioverfügbarkeit hat, kommt es sowohl bei gestillten als auch bei nicht gestillten Kindern relativ häufig zu einem Eisenmangel. Die Zufütterung mit eisenreichen Nahrungsmitteln ab dem 4–6 Monaten

ist zu empfehlen. Für diese Anwendungsgruppen fehlt eigentlich heute noch eine allgemein empfehlenswerte Verfahrensanweisung. Ein optimales Eisenpräparat für Kleinkinder gibt es bisher eigentlich nicht, Eisentropfen haben generell das Problem einer Schwarzfärbung der Zähne. Therapiestudien in dieser Richtung wären notwendig. 7.4

Eisenüberladung

Die Eisenüberladung ist wie der Eisenmangel eine häufige Störung der ausgewogenen Eisenbilanz. Da es keinen Ausscheidungsmechanismus für überschüssiges Eisen gibt, muss eine signifikante Erhöhung der intestinalen Eisenabsorption oder eine wiederholte parenterale Eisengabe mittel- und langfristig zu einer Erhöhung des Gesamtkörpereisen führen. Bei der primären Hämochromatose ist die Eisenüberladung das Ergebnis einer genetisch bedingten, inadäquaten Hochregulation der intestinalen Eisenabsorption aus einer normalen Diät. 7.4.1

Primäre Eisenüberladung und hereditäre Hämochromatose

! Die hereditäre Hämochromatose (Synonyme: idiopathische, primäre Hämochromatose, erbliche Eisenspeicherkrankheit) ist eine der häufigsten genetisch bedingten Krankheiten der kaukasischen Bevölkerung, z. B. in Nordeuropa, Amerika und Australien. Jeder 200. bis 400. deutsche Bundesbürger ist genetisch betroffen.

Die Genhäufigkeit legt nahe, dass die heterozygote Form möglicherweise einen Selektionsvorteil in der Evolution geboten hat. Es wird spekuliert, eine leicht positive Eisenbilanz könnte bei Heterozygoten während ausgedehnter Hungerphasen geholfen haben, einen drohenden Eisenmangel auszugleichen. Ursache ist eine Fehlregulation der intestinalen Eisenabsorption, so dass trotz gefüllter Eisenspeicher erhöhte Mengen Eisen (beim Erwachsenen 3–5 mg statt der normalen 1–2 mg/Tag) aus der Nahrung aufgenommen werden. Der Gendefekt in der in Nordeuropa häufigsten Form liegt auf dem kurzen Arm des Chromosom 6 (Literatur bei Camaschella et al. 2002). Ca. 95% aller Patienten in Deutschland sind homozygot für die C282Y-Mutation im so genannten HFE-Gen (Nielsen et al. 1998). Inzwischen sind weitere Formen (Defekt im Gen für den Transferrinrezeptor 2, Defekt

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im Ferroportingen) gefunden worden, wobei der Ferroportindefekt autosomal-dominant vererbt wird. Die so genannte juvenile Hämochromatose ist die klinisch schwerste Form der erblichen Eisenspeicherkrankheit. Kennzeichnend ist der frühzeitige Beginn der klinischen Symptome schon im Jugendlichenalter, die größere Häufigkeit von kardialen Problemen und Hypogonadismus sowie der allgemein schwere Verlaufes. Todesfälle durch Herzversagen sind häufig. Möglicherweise gibt es hierfür 2 verschiedene Gene, die beide etwas mit Hepcidin zu tun haben könnten (Roetto et al 2003). Die neonatale Hämochromatose ist eine seltene, fast immer tödlich verlaufende Krankheit des Neugeborenen, die sich durch eine intrauterine Eisenbeladung parenchymaler Organe, besonders der Leber, auszeichnet. Ursache kann nicht in einer hochregulierten intestinalen Eisenabsorption bestehen, vielmehr scheint der Abbau der physiologischen Eisenüberladung der Leber kurz nach der Geburt gestört. Die meist vorhandene Leberzirrhose führt kurz nach der Geburt zum Tode. Es besteht keine Assoziation zum HLA-System und zum HFE-Gen, der betroffene Stoffwechseldefekt ist noch unbekannt. In einzelnen Fällen führte eine Lebertransplantation und/oder frühzeitige Therapie mit dem Eisenchelator Desferoxamin zu einer Lebensverlängerung. Klinische Bedeutung im Kindesalter. Das Ausmaß der Eisen-

akkumulation und damit die Häufigkeit und Schwere von klinischen Symptomen ist bei Patienten mit erblicher Eisenspeicherkrankheit sehr variabel. Die Penetranz scheint bei Hämochromatose eher niedrig zu sein, nur in ca. 1% von neu identifizierten Homozygoten werden Hämochromatose-typische klinische Symptome gefunden (Beutler et al. 2001). Bei Kindern und Jugendlichen begrenzt das junge Lebensalter und damit die noch kurze Wirkdauer der hochregulierten Eisenabsorption das Ausmaß der möglichen Eisenüberladung. ⊡ Abb. 7.5 zeigt die Lebereisenkonzentration bei 150 Patienten mit homozygoter (C282Y-positiv) Hämochromatose zum Zeitpunkt der Diagnosestellung. Danach liegen bereits im Kindesalter leicht erhöhte Lebereisenwerte (>0,4 mg/g) vor, die aber durch den Verbrauch von Eisen in der Hauptwachstumphase evtl. wieder abfallen. Abgesehen von der juvenilen Hämochromatose ( oben), liegen im Kindes- und Jugendlichenalter noch keine Hämochromatose-typischen klinische Symptomatik vor. Der Verdacht auf eine Hämo-

chromatose wird daher meist aufgrund erhöhter Laborwerte (Serumeisen, Transferrineisensättigung, Serumferritin) oder durch die positive Familienanamnese deutlich (z. B. Eltern betroffen). Wegen der hohen Genfrequenz kommt es in Familien mit einem homozygoten Elternteil häufiger vor, dass 3 von 4 HFE-Genen der Elterngeneration entsprechend mutiert sind, weil der Ehepartner zufällig auch Genträger ist. In diesen Fällen ergibt sich mit einer Wahrscheinlichkeit von 50% eine »pseudoautosomal-dominante« Vererbung der Eisenspeicherkrankheit. Deshalb sollte die molekulare Diagnostik auch bei der nachfolgenden Generation durchgeführt werden. Auch wenn betroffene Eltern dies häufig wünschen, muss dies nicht notwendigerweise bereits im Kindesalter erfolgen, weil auch bei positivem Ergebnis meist doch keine unmittelbaren therapeutischen Schritte notwendig sind. Therapie. In der Regel ist bei homozygoter hereditärer Hämo-

chromatose im Kindesalter vor dem 18. Lebensjahr keine Therapie erforderlich. In den starken Wachstumsphasen ist ein gute Eisenversorgung sogar eher positiv zu bewerten. Ab dem Erwachsenenalter wird eine vorsorgliche Erhaltungstherapie mit 4 Aderlässen/Jahr empfohlen, am besten in Form von regulären Blutspenden. ! Ziel der prophylaktischen Erhaltungstherapie sollte auf Dauer sein, das Serumferritin <30 µg/l zu halten.

Nur dann ist gewährleistet, dass das Serumeisen im Normalbereich liegt und dass kein hochreaktives nicht-transferringebundenem Eisen im Plasma vorhanden ist. Bei frühzeitigem Beginn einer Eisenentzugstherapie kann davon ausgegangen werden, dass es zu keiner eiseninduzierten Folgeerkrankung kommt, die mit der Hämochromatose üblicherweise verbunden werden. Die Lebenserwartung, Lebensführung und Lebensqualität ist dann bei solchen Patienten nicht beeinträchtigt (Niederau et al. 1994). 7.4.2

Sekundäre Eisenüberladung

Unter dem Begriff sekundäre Eisenüberladung werden eine Reihe von Krankheitsbildern mit Eisenüberladung zusammengefasst. Solche »iron-loading anaemias« sind charakterisiert durch eine hyperplastische ineffektive Erythropoese. »Iron-loading anaemias«:

⊡ Abb. 7.5. Lebereisenkonzentration bei 150 Patienten mit homozygoter hereditärer Hämochromatose vor Therapiebeginn

             

Thalassaemia major Thalassämie-ähnliche Syndrome Hb Lepore HbE Hb Knossos Instabile Hämoglobine Thalassaemia intermedia β-Thalassämie mit hoher Restaktivität β-Thalassämie mit HbH-Krankheit Kongenitale dyserythropoetische Anämie Sideroblastische Anämie Hereditäre Sphärozytose Pyruvatkinasemangel

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Es zeigt sich diagnostisch eine Anämie bei gleichzeitig hohem Serumeisen, hoher Transferrinsättigung und erhöhten Ferritinwerten als Ausdruck einer sich einstellenden progredienten Eisenüberladung mit Hämosiderineisenablagerung in Parenchym- und Nichtparenchymzellen. Die überschüssige Eisenspeicherung kann allein bedingt sein durch eine hochregulierte Nahrungseisenabsorption, z. B. in Patienten mit Thalassaemia major vor Beginn einer Transfusionstherapie oder bei thalassämischen Hämoglobinopathien. Darunter versteht man Hb-Lepore-Varianten, die HbE und Hb Knossos bilden. Schließlich gibt es extrem instabile Hämogobinopathien, die zu schweren hypochromen und hämolytischen Anämien führen. In vielen Fällen ist die Anämie so stark, dass schnell eine Transfusionspflichtigkeit entsteht. Bei chronischer Transfusionstherapie (ab ca. 20 Transfusionen) ergibt sich dann zusätzlich eine Eisenüberladung durch das zugeführte Hämoglobineisen (Transfusionssiderose). In der dritten Welt ist eine teure Transfusionstherapie aus wirtschaftlichen Gründen nur für eine sehr kleine Zahl von privilegierten Patienten z. B. mit Thalassaemia major möglich. Die unbehandelten Patienten versterben im Kindesalter. Therapie. Bei »iron-loading anaemias« wird durch die Transfusionen versucht, eine Hämoglobinkonzentration von 10– 12 g/dl einzustellen. Dadurch wird die ineffektive Erythropoese gehemmt und die intestinale Eisenabsorption damit reduziert. Die Transfusionstherapie führt z. B. bei der Thalassämie zu einer deutlichen Erhöhung der Überlebenszeit und zu einer Verbesserung der Lebensqualität. In den polytransfundierten Patienten entsteht allerdings durch den Abbau des zugeführten Fremdhämoglobins eine ständig zunehmende Eisenüberladung, die ihrerseits unbehandelt wieder die Lebenserwartung auf das frühe Erwachsenenalter begrenzt. Durch die Einführung einer effektiven Eisenentzugstherapie durch Eisenchelatoren kann die Lebenserwartung weiter deutlich erhöht werden. Die ältesten, optimal behandelte Patienten mit Thalassaemia major sind heute ca. 50 Jahre alt (Gabutti u. Piga 1995).

Thalassämie und Sichelzellanämie Hämoglobinopathien wie die α- oder β-Thalassämie und die Sichelzellanämie gehören weltweit zu den häufigsten Einzelgenkrankheiten. Diagnostik und Verlaufskontrolle. Grundlage für eine optimal angepasste Eisenentzugstherapie sind geeignete diagnostische Parameter, die das Ausmaß der individuell vorliegenden Eisenüberladung und den Verlauf unter Therapie hinreichend genau beschreiben. Das Serumeisen und die Transferrineisensättigung sind empfindliche Parameter, die schnell eine überschüssige Eisenspeicherung anzeigen. Diese Werte sind bei Patienten mit sekundären Siderosen meist ständig erhöht und lassen keine Aussage über den Grad der Eisenüberladung zu. Für das Monitoring von Transfusionssiderosen wurde bisher hauptsächlich die Serumferritinkonzentration herangezogen. Die Bestimmung der Eisenkonzentration in regelmäßigen Leberbiopsien wird dagegen nur selten durchgeführt, da sie für Patienten im Kindesalter besonders belastend ist und stets ein Komplikationsrisiko birgt. Auch wenn in vielen Stu-

⊡ Abb. 7.6. Lebereisenkonzentration und Serumferritin bei β-Thalassaemia major (n=525, Kreuze), β-Thalassaemia intermedia (n=13, Punkte) und hereditärer Hämochromatose (n=142, Quadrate)

dien signifikante Korrelationen des Serumferritins mit der Lebereisenkonzentration (LIC) beobachtet worden sind, lässt dies keinen Rückschluss auf die quantitative Aussagekraft des Ferritins im Einzelfall zu (⊡ Abb. 7.6). Für eine typische Ferritinkonzentration von 3000 µg/l wurden bei Patienten mit β-Thalassaemia major 95%-Vorhersagebereiche der Lebereisenkonzentration von 8000 bzw. 4000 µg/g Leber gefunden (Nielsen et al. 2002). Hinsichtlich der Eisenüberladung ist das Serumferritin deshalb nur ein grobes Maß für das individuell vorhandene überschüssige, potenziell toxische Speichereisen. Die nicht-invasive Bestimmung des Lebereisens mittels SQUID-Biosuszeptometrie ist dagegen sehr genau und repräsentativ. Die Untersuchung ist für den Patienten völlig risikolos und deshalb beliebig oft wiederholbar. Therapie und Therapiebeginn. Bei Patienten mit β-Thalas-

saemia major sollte die Eisenentzugstherapie bereits in früher Kindheit beginnen, um von vornherein eine schwere Eisenüberladung zu verhindern. Das Risiko einer Überdosierung des Chelatbildners ist allerdings bei Säuglingen und kleinen Kindern höher, und es drohen bei zu frühzeitigem Beginn z. B. Wachstumsbeeinträchtigungen (Piga et al. 1988) oder Hörschäden (Olivieri et al. 1992). Üblicherweise beginnt man mit der Therapie im Alter zwischen 2 und 3 Jahren, nachdem bereits 10–20 Transfusionen verabfolgt wurden und das Serumferritin Werte von >1000 µg/l erreicht hat. In Patienten mit dem klinischen Verlauf einer Thalassaemia intermedia ist der Grad der Eisenüberladung sehr variabel. Ähnlich wie bei der Hämochromatose liegt hier anfangs eine betont parenchymatöse Eisenspeicherung vor, die vom Serumferritinwert oft unterbewertet wird. Die Messung der Lebereisenkonzentration ist bei solchen Patienten besonders wertvoll. Oft werden bei den meist unbehandelten Patienten sehr hohe Werte gemessen (Fiorelli et al. 1990). Bei der Sichelzellanämie ist die Diagnose einer Eisenüberladung anhand des schwankenden Serienferritinwertes oft schwer zu beurteilen, insbesondere, wenn zuvor eine hämolytische Krise oder andere krisenhafte Komplikation eingetreten ist (Brownell et al. 1986). Eine Eisenchelatortherapie ist wegen eines erhöhten Thrombose- und Infektionsrisikos schwieriger durchzuführen (Porter 2001). Für andere transfusionsbedingte Eisenüberladungen, z. B. bei Fanconi- oder Diamond-Blackfan-Anämie gelten ähnliche

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diagnostische und therapeutische Notwendigkeiten wie bei der β-Thalassämie. Die Therapie mit Eisenchelatoren ist im Kap. 14 und 15 beschrieben. Sideroblastische Anämien

zen, eine Eisenüberladung kann im Einzelfall zu einer schweren klinischen Symptomatik führen. In beiden Fällen ist die biologische Dosis-Wirkungs-Beziehung zur Zeit noch unklar; es liegen teilweise widersprüchliche klinische Befunde vor. Eine frühzeitige Diagnose ist wichtig, um die im Einzelfall drohenden Spätschäden sicher zu verhindern.

Definition Die sideroblastische Anämie (SA) mit hypochromen und mikrozytären Erythrozyten ist eine heterogene Krankheitsgruppe mit gestörtem mitochondrialen Eisenstoffwechsel.

Alle genetisch bedingten oder erworbenen Veränderungen betreffen die Hämsynthese in Mitochondrien von Erythroblasten. Die dabei entstehende mitochondriale Eisenüber ladung zeigt sich im Knochenmarkausstrich als ringförmig um den Zellkern angeordnete Eisengranula (Ringsideroblasten). Die im Kindesalter vorherrschende X-chromosomale SA liegt in 2 Formen vor, die durch das Auftreten einer Ataxie unterschieden werden können: ▬ Mutationen auf Chromosom Xp11.21 im ALAS2-Gen beeinträchtigen die Aktivität der δ-AminiolävulinsäureSynthetase, dem Schlüsselenzym der Hämsynthese. Pyridoxalphosphat ist ein Kofaktor dieses Enzyms, manche Patienten sprechen gut auf pharmazeutische Dosen von Pyridoxin an. ▬ Ein Defekt im ABC-7-Gen führt zu einer SA mit Ataxie. Das ABC-7 Gen wird in Zusammenhang mit der Synthese von Fe-S-Cluster gebracht, z. B. für die Akonitase im Citratzyklus. Ein noch unbekannte Verbindung muss zur Friedreich-Ataxie bestehen, die ebenfalls zu einer mitochondrialen Eisenspeicherung führt. Bei der sideroblastischen Anämie ist eine systemische Eisenüberladung eine häufige Begleiterscheinung, bedingt durch die Hyperplasie einer ineffektiven Erythropoese mit gesteigerter Nahrungseisenaufnahme. Eine Genträgerschaft für die Hämochromatose muss nicht vorhanden sein, wie früher behauptet wurde. Allerdings kann eine zusätzlich bestehende Mutation im HFE-Gen (C282Y, H63D) die Eisenüberladung offenbar verstärken. Eine Eisenentzugstherapie in Form von vorsichtigen Aderlässen scheint wirksam zu sein. Offenbar werden dadurch die mitochondrialen Eisenspeicher abgebaut; auch die Anämie und die Wirksamkeit einer Medikation mit Pyridoxin können sich verbessern.

Durch die molekularbiologischen Erkenntnisse in den letzten Jahren hat sich das Wissen um den Eisenstoffwechsel wesentlich erweitert und dadurch konnte die Ursache von einigen Krankheiten, z. B. Formen der sideroblastischen Anämie und der hereditären Hämochromatose, aufgeklärt werden. Sowohl der Eisenmangel als auch die Eisenüberladung sind häufige Krankheiten, mit der ein Kinderarzt konfrontiert wird. Ein Eisenmangel scheint Auswirkungen auf die mentale Entwicklung auch beim Menschen zu besit-

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I

Pädiatrische Hämatologie: Anämien und Hämoglobinopathien

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111

Megaloblastäre und kongenitale dyserythropoetische Anämien C. Niemeyer, J. Rössler

8.1

Megaloblastäre Anämien

8.1.1 8.1.2 8.1.3 8.1.4 8.1.5 8.1.6

Definition und Ursachen – 111 Symptome – 112 Hämatologische Veränderungen – 112 Vitamin B12 (Cobalamin) – 112 Folsäure – 117 Andere Ursachen megaloblastärer Anämien

8.2

Kongenitale dyserythropoetische Anämien – 118

8.2.1 8.2.2 8.2.3 8.2.4 8.2.5 8.2.6 8.2.7

Definition – 118 Klinische und hämatologische Befunde – 118 Kongenitale dyserythropoetische Anämie Typ I – 119 Kongenitale dyserythropoetische Anämie Typ II – 119 Kongenitale dyserythropoetische Anämie Typ III – 120 Varianten – 120 Therapie – 120

Literatur

– 111

malonsäure zeigt. In der wenig später doch gewonnen Blutprobe ist der Serum-Vitamin-B12-Spiegel deutlich erniedrigt. Im Blutbild finden sich Hämoglobin 5,7 g/dl, MCV 127 fl, Retikulozyten 50 Promille, Thrombozyten 100.000/µl und Leukozyten 3800/µl. Die erweiterte Anamnese erbringt, dass sich die Mutter als Veganerin seit mehreren Jahren und auch während der Schwangerschaft und Stillperiode ohne tierisches Eiweiß ernährt. Bei normalen Blutbildwerten hat sie eine deutlich erniedrigte Vitamin-B12 Serumkonzentration.

– 118

– 120

 Ein 6 Monate alter blasser Säugling wird im sozialpädiatrischen Zentrum wegen Entwicklungsrückschritten vorgestellt. Bei der U4 war ein altersgerechter Entwicklungsstatus dokumentiert worden. Jetzt hat das Kind beim Traktionsversuch keine Kopfkontrolle mehr, freies Sitzen hat es verlernt. Es fällt ferner auf, dass das voll gestillte Kind in den letzten 3 Wochen kein Gewicht zugenommen hat. Da die Mutter eine Blutentnahme zunächst ablehnt, wird unter der Verdachtsdiagnose Vitamin-B12-Mangel Spontanurin untersucht, der eine erhöhte Ausscheidung von Methyl-

8.1

Megaloblastäre Anämien

8.1.1

Definition und Ursachen

Megaloblastäre Anämien sind makrozytäre Anämien, die durch eine megaloblastäre Ausreifungsstörung insbesondere der Erythropoese charakterisiert sind. Sie können von einer Leuko- und Thrombozytopenie begleitet sein. Die häufigsten Ursachen sind ein Vitamin-B12- oder Foläuremangel, andere Ursachen sind selten (⊡ Tabelle 8.1). Vitamin-B12-Mangelzustände sind in der Regel durch eine verringerte Zufuhr oder eine Resorptionsstörung bedingt, während bei Folsäuremangelzuständen ein erhöhter Verbrauch bei gesteigerter Zellproliferation die wesentliche Rolle spielt. ! Die häufigste Ursache der megaloblastären Anämie im Kindesalter ist der nutritive Vitamin-B12-Mangel.

⊡ Tabelle 8.1. Ursachen von megaloblastärer Anämie

Vitamin-B12-Mangel

Folsäure-Mangel

Andere Ursachen

Inadäquate Ernährung  Veganer  Mütterliche Mangelzustände bei Feten oder gestillten Säuglingen

Inadäquate Ernährung  Diät  Mütterliche Mangelzustände bei Feten oder gestillten Säuglingen

 Orotazidurie  Thiaminmangel  Lesh-Nyhan-Syndrom

Mangelhafte Absorption  »Intrinsic-factor«-Mangel  Cubilin-Defekt  Darmerkrankungen

Mangelhafte Absorption  Hereditär  Darmerkrankungen

Transportdefekte  Transcobalamin-II-Defekt

Erhöhter Bedarf  Alkoholismus  Schwangerschaft

Defekt im Stoffwechsel  Angeborene Defekte (cblC-, cblD-, cblE-, cblF-, cblG-Erkrankung)  NO-Intoxikation

 Medikamente  Antifolate, Sulfone

8

112

Pädiatrische Hämatologie: Anämien und Hämoglobinopathien

8.1.2

Symptome

I Patienten mit megaloblastärer Anämie zeigen Symptome der Anämie, gelegentlich auch der Thrombozytopenie. Die der megaloblastären Anämie zugrunde liegende Störung der DNS-Synthese macht sich auch in anderen rasch proliferierenden Geweben wie dem Gastrointestinaltrakt bemerkbar. Gastrointestinale Beschwerden mit Übelkeit, Erbrechen, Inappetenz, Gewichtsverlust und Bauchschmerzen können im Vordergrund stehen. Die neurologischen Störungen sind Folge einer Degeneration der Hinterstränge und später Pyramidenbahnen im Rückenmark (funikuläre Myelose, »subacute combined degeneration of the spinal cord«). Sie zeigen sich in Form von peripheren Neuropathien mit Sensibilitätsstörungen v. a. der unteren Extremität und Ataxie. Demenz und Depression treten hinzu. Bei Säuglingen tritt meist ein psychomotorischer Entwicklungsstill- und -rückstand auf, der den hämatologischen Veränderungen vorausgehen kann (Kühne et al. 1991; Graham et al. 1992). 8.1.3

a

Hämatologische Veränderungen

Das megaloblastäre Knochenmark ist hyperzelluär mit gesteigerter Proliferation aller drei Zellreihen. Hyperplasie und megaloblastäre Ausreifungsstörungen finden sich besonders in der Erythropoese. Die erythropoetischen Vorstufen sind größer als normal und zeigen im Kern ein aufgelockertes offenes Chromatin (⊡ Abb. 8.1a). Der Kern erscheint weniger reif als das umgebende Zytoplasma. Diese sogenannten Megaloblasten gehen während der Ausreifung vermehrt in Apoptose, so dass ihre unreifen Formen überwiegen. In Folge dieser ineffektiven Erythropoese (intramedullären Hämolyse) sind die Serumkonzentrationen für LDH, Bilirubin, Eisen und die Transferrinsättigung erhöht. Auch myeloische Vorläuferzellen sind vergrößert, Riesenformen von Stabkernigen oder Metamyelozyten fallen ins Auge. Segmentkernige Neutrophile können hypersegmentiert (≥6 Segmente) sein. Eine Hypersegmentierung der Kerne fällt auch bei Megakaryozyten auf. Im Blutbild findet sich bei erniedrigtem, gelegentlich auch noch normalem Hämogobingehalt immer ein für das Alter deutlich erhöhtes MCV der Erythrozyten. Der Blutausstrich zeigt eine Aniso- und Poikilozytose mit großen hyperchromen ovalen Erythrozyten (⊡ Abb. 8.1b). Diese Makrozyten sind fragil, so dass vermehrt Fragmentozyten beobachtet werden. Auch Erythrozyten mit Jolly-Körperchen oder basophiler Tüpfelung können auftreten. Die Retikulozytenzahl ist normal oder geringgradig erhöht, für das Ausmaß der Anämie allerdings inadäquat niedrig. Kernhaltige rote Vorstufen werden besonders im Säuglingsalter ins Blut ausgeschwemmt. Das Auftreten hypersegmentierter neutrophiler Granulozyten (>1% aller segmentkernigen Granulozyten) ist ein frühes Zeichen einer megaloblastären Reifestörung, während Leuko- und Thrombozytopenie beim Fortschreiten der Erkankung hinzukommen. Die hämatologischen Veränderungen lassen keinen Rückschluss auf die Ursache der megaloblastären Anämie zu. Ist die Diagnose eines nutritiven Vitamin-B12-Mangels durch Anamnese und klinisch-chemische Untersuchungen gesichert, kann bei kompatiblem Blutbild auf eine Knochenmarkpunktion verzichtet werden.

b ⊡ Abb. 8.1a, b. Vitamin-B12-Mangel. a Knochenmarkausstrich: Abgebildet sind je ein megaloblastärer Proerythroblast (1), basophiler Erythroblast (2) und orthochromatischer Erythroblast (3) sowie ein Riesenstabkerniger (4) und eine Mitose (5). b Peripherer Blutausstrich: Die Erythrozytenmorphologie zeigt eine deutliche Aniso- und Poikilozytose mit ovalen Makrozyten (1), Fragemtozyten (2), Tränenformen (3) und basophiler Tüpfelung (4). Ferner ein hypersegmentierter Granulozyt (5)

8.1.4

Vitamin B12 (Cobalamin)

Ursachen eines Vitamin-B12-Mangels kann eine ungenügende Zufuhr, eine unzureichende Resorption, eine Transportstörung oder ein Defekt im Vitamin-B12-Stoffwechsels sein ( Tabelle 8.1). Biochemie Moleküle der Vitamin-B12-Gruppe sind Cobalamine (Cbl), die aus einem Corrin-Ring und einem zentralen Cobaltatom bestehen. Das Cobaltatom ist mit einer variablen Molekülgruppe verbunden (⊡ Abb. 8.2). Die Begriffe Vitamin B12 und Cobalamin werden hier austauschbar gebraucht. Als Koenzym ist Cbl im Wesentlichen für 2 Reaktionen notwendig. Als Methyl-Cbl steht es der zytosolischen Methioninsynthase zum Methylgruppentransfer auf Homocystein zur Verfügung (⊡ Abb. 8.3). Diese Reaktion dient weniger der Synthese der (essenziellen) Aminosäure Methionin in der Leber, sondern vielmehr der Einschleusung von Einkohlenstoffeinheiten (C1-Bruchstücken) über Tetrahydrofolsäure

113 8 · Megaloblastäre und kongenitale dyserythropoetische Anämien

⊡ Abb. 8.2. Struktur von Cobalamin (nach Forth et al. 2001): Cobalamin ist ein Corrin-Derivat. Im Gegensatz zum Porphyrinringsystem sind beim Corrin-Ringsystem die 4 Pyrrolringe teilweise hydriert und nur durch 3 Methingruppen verbunden. Das zentrale Cobaltatom (Co3+) hat 4 feste Bindungen zum Corrin-Ring, eine zum Nukleosid 5,6-Dimethyl-Benziminazole-Ribose-3-Phosphat sowie eine zu einer variablen Gruppe (R): R=CN Cyanocobalamin (Form, in der Cobalamin zur Diagnostik mit Co57 markiert wird) R=OH Hydroxycobalamin (stabilste Form, wird in Therapie verwandt) R=H2O Aquocobalamin (Speicherform in der Leber)

(THF) in den Stoffwechsel (⊡ Abb. 8.3). Bei Ausfall der Koenzymfunktion von Methyl-Cbl kommt es zum Anstieg von Homocystein in Plasma und Urin. Als Adenosyl-Cbl ist Vitamin-B12-Koenzym der mitochondrialen MethylmalonylCoA-Mutase ( Abb. 8.4) im Fettsäureabbau. Eine verringerte Enzymaktivität führt zu erhöhten Konzentrationen von Methylmalonsäure in Plasma und Urin mit der Folge von Azidose, Hyperglyzinämie und Hemmung anderer Stoffwechselprozesse.

R=CH3

Methylcobalamin (Koenzym der Methioninsynthase)

5-Desoxyadenosylcobalamin (Koenzym der MethylmalonylCoA-Mutase) Hydroxy-, Cyano- und andere Vitamin-B12-Formen werden in tierischen Geweben in die beiden Koenzymformen umgewandelt.

Physiologie Cbl wird von Bakterien und Algen synthetisiert. Pflanzen benötigen kein Cbl, sie synthetisieren oder speichern es auch nicht. Die Aufnahme von Cbl erfolgt daher ausschließlich über tierische Produkte. Bei ausgewogener Kost nimmt der Erwachsene täglich 10–30 µg Cbl zu sich. Davon werden maximal 5 µg resorbiert. Der durchschnittliche Tagesbedarf eines Erwachsenen liegt bei 2,4 µg (⊡ Tabelle 8.2; The National Academy of Science 1999). Vom Gesamtbestand des Cbl (2– 5 mg beim Erwachsenen) kann ca. ein Drittel in der Leber gespeichert werden.

8

114

Pädiatrische Hämatologie: Anämien und Hämoglobinopathien

I

⊡ Abb. 8.3. De-novo-Synthese von Methylgruppen aus Einkohlenstoffeinheiten (nach Buddecke 1974). THF Tetrahydrofolsäure, Cbl Cobalamin

⊡ Tabelle 8.2. Empfohlener Bedarf an Vitamin B12 und Folsäure (The National Academy of Science 1999)

Alter

Vitamin B12 (µg/Tag)

Folsäure (µg/Tag)

0–6 Monate (6 kg) 7–12 Monate (9 kg) 1–3 Jahre (13 kg) 4–8 Jahre (22 kg) 9–13 Jahre 14–18 Jahre Erwachsene

0,4 0,5 0,7 1,0 1,5 2,0 2,4

65 80 150 200 300 400 400 (Schwangerschaft 600)

Cbl ist in der Nahrung an Protein gebunden und wird nach der Aufnahme im sauren Milieu des Magens freigesetzt. In Körperflüssigkeiten, so auch im Magen, wird Cbl an Haptocorrine gebunden. Haptocorrine (R-Binder, Cobalophilin, Transcobalamin I) sind eine Familie von Proteinen mit ähnlicher Struktur und unterschiedlicher Glykosylierung, die eine hohe Bindungsaffinität für Cbl und Nicht-Cbl-Corrine haben (Hansen 1990). Proteasen des Pankreas spalten Cbl von Haptocorrin. Die weitere gastrointestinale Aufnahme ist vom Vorhandensein des Glykoproteins »intrinsic factor« (IF) abhängig, der von Parietalzellen des Magens gebildet wird. Cbl bildet mit IF einen Komplex, der über einen Rezeptor namens Cubilin (Kozyraki et al. 1998) im Ileum aufgenommen wird. Die Resorption von Cbl über den IF-Mechanismus ist durch die Zahl der Cubilin-Rezeptoren auf 2–3 µg Cbl (beim Erwachsenen) limitiert. Eine kleine Menge (<1%) einer hohen Cbl-Dosis kann durch passive Absorption der Schleimhäute aufgenommen werden. Im Inneren der Mukosazelle wird Cbl von IF abgehängt und an Transcobalamin (TC) II, ein β-Globulin, gebunden. Der Komplex Cbl-TC II verlässt die Zelle durch einen exozytischen Vorgang zur Blutseite hin. Im Blut sind 80% des Cbl an Haptocorrin (TC I) gebunden. Haptocorrin wird u. a. von

myeloischen Zellen produziert. Bei gesteigerter Granulopoese wie bei myeloproliferativen Erkrankungen kommt es zu vermehrten Freisetzung von Haptocorrin ins Plasma. In diesen Fällen steigt der Cbl-Spiegel im Serum deutlich an. Nur das an TC II gebundene Cbl (20%) kann über einen entsprechenden Rezeptor mittels Endozytose in die Zelle aufgenommen werden ( Abb. 8.4). Die Cbl Serumkonzentrationen beim Erwachsenen liegen zwischen 120–180 pmol/l (170– 250 pg/ml). An Haptocorrin gebundenes Cbl wird nur von Hepatozyten aus dem Plasma entfernt. Es wird in die Galle sezerniert und nach Bindung an IF rückresorbiert. Die Unterbrechung des enterohepatischen Kreislaufs von täglich ca. 3 µg Cbl trägt bei Resorptionsstörungen zur Cbl-Depletion bei. Die Halbwertszeit von Cbl im Plasma beträgt 5 Tage, im Speicherorgan Leber mehr als ein Jahr. Nutritiver Vitamin-B12-Mangel Ein nutritiver Cbl-Mangel kann durch eine langfristige Diät ohne Fleisch, Fisch, Eier, Milch oder Käse (Veganer) entstehen. Neugeborenen von Müttern mit Vitamin-B12-Mangel haben eine verringerte plazentare Zufuhr, so dass es intrauterin nur zu einer unzureichenden Füllung der Vitamin-B12Speicher in der Leber kommt (Rosenblatt u. Whitehead 1999). Durch die Fähigkeit der Plazenta Vitamin B12 anzureichern, haben Neugeborene einen höheren Serumspiegel als ihre Mütter. Das Stillen mit der an Cbl verarmten Muttermilch (normal ca. 4 µg Cbl/100 ml) verschärft jedoch die Mangelsituation des Säuglings (Specker et al. 1990; Trugo u. Sardinha 1994; Allen 2002), die Vitamin-B12-Serumkonzentration sinkt in den ersten Lebensmonaten ab. Auch Säuglinge von Müttern mit gelegentlich unerkannter perniziöser Anämie können einen nutritiven Vitamin-B12-Mangel entwickeln. Da die Anti-IF-Antikörper plazentar übertragen werden, kann es bei diesen Kindern, besonders wenn die Antikörpertiter der Mutter hoch sind, zur Resorptionsstörung von Cbl kommen. Symptome des Cbl-Mangels zeigen sich meist ab dem 4.–7. Lebensmonat. Im Vordergrund stehen neurologische Veränderungen mit Entwicklungsstillstand oder Verlust von motorischen Fähigkeiten, Apathie, Irritabilität und Muskel-

115 8 · Megaloblastäre und kongenitale dyserythropoetische Anämien

hypotonie (Higginbottom et al. 1978; Grattan-Smith et al. 1997). Gedeihstörung, verlangsamtes Längen- und Kopfwachstum kommen hinzu, hämatologische Auffälligkeiten werden meist erst später beobachtet. Während sich das Blutbild unter Cbl-Substitution rasch normalisiert, kann die neurologische Schädigung irreversibel sein (Graham et al. 1992). Bei strikter veganischer Diät können auch ältere Kinder einen Cbl-Mangel mit megaloblastärer Anämie erwerben. Vitamin-B12-Resorptions- und Transportstörungen Die perniziöse Anämie ist Folge einer Autoimmungastritis, meist im Rahmen einer Polyendokrinopathie. Sie ist die häufigste Ursache des Vitamin-B12-Mangels im Erwachsenenalter. Ca. 20% der Angehörigen von betroffenen Patienten leiden selbst an einer perniziösen Anämie (Toh et al. 1997), die Erkrankung ist jedoch im Jugendalter selten (McIntre et al. 1965). Gastrointestinale Beschwerden oder Vitamin-B12induzierte neurologische Ausfälle müssen nicht parallel zu den hämatologischen Veränderungen verlaufen. Eine angeborene Cbl-Resorptionsstörung als Folge eines fehlenden oder biologisch inaktiven IF ist bei wenigen Kindern beschrieben (Yang et al. 1985; Remacha et al. 1992). Durch Zugabe von normalem IF aus Magensaft kann die CblAufnahme normalisiert werden. In Abwesenheit von größeren Deletionen werden Punktmutationen im menschlichen Gen für IF auf Chromosom 11 angenommen. Eine Vitamin-B12-Resorptionsstörung findet sich nach Resektion von Magen oder terminalem Ileum. Sie kann auch Teil eines Malabsorptionssyndroms sein, das in der Regel durch Symptome wie Enteritis oder Dystrophie auffällt. Ein defekter Transport von Vitamin B12 in Enterozyten liegt der autosomal-rezessiv vererbten megaloblastären Anämie I zugrunde. Sie wurde 1960 zeitgleich in Norwegen (Imerslund 1960) und Finnland (Gräsbeck et al. 1960) beschrieben (Imerslund-Gräsbeck-Syndrom). Die seltene Erkrankung mit ca. 200 publizierten Fällen ist weltweit verbreitet, zeigt aber die höchste Prävalenz im mittleren Osten und Skandinavien. Neben der Anämie, Gedeihstörung, gastrointestinalen und neurologischen Störungen zeigen einige Patienten auch eine Proteinurie. Mutationen im Cubilin-Gen sind ursächlich für die Erkrankung bei allen betroffenen finnischen Patienten (Aminoff et al. 1999). Die norwegischen Patienten weisen hingegen Mutationen im Gen eines anderen transmembranen Proteins, dem AMN-Gen (humanes Äquivalent zum murinen »amnionless«-Gen) auf (Tanner et al. 2003). Die genetischen Ursachen bei anderen Betroffenen sind bisher nicht bekannt. Die Proteinurie erklärt sich durch die Expression von Cubilin (und der anderen betroffenen Protein) im Nierentubulus. Sie wird im Gegensatz zu den hämatologischen Veränderungen durch eine parenterale Vitamin-B12-Substitution nicht korrigiert. Interessanter- und bisher ungeklärter Weise sind in Finnland und Norwegen in den letzten 30 Jahren fast keine neuen Erkrankungsfälle hinzugekommen. ! Im Gegensatz zum nutritiven Vitamin-B12-Mangel fallen Kleinkinder mit defektem Transport durch Enterozyten oft erst nach dem ersten Lebensjahr auf, da ihre Vitamin-B12-Speicher intrauterin ausreichend gefüllt wurden.

Der angeborene Mangel von Vitamin B12 bindenden Proteinen wie dem Haptocorrin oder dem Transcobalamin II ist selten (Carmel 1988; Kaikov et al. 1991). Kinder mit TC-IIMangel fallen in den ersten Lebensmonaten auf. Da Cbl im Serum in erster Linie an Haptocorrin (TC I) gebunden ist, zeigen sie eine normale Vitamin-B12-Serumkonzentration. Vitamin-B12-Stoffwechselstörungen Der intrazelluläre Metabolismus von Cbl ist in ⊡ Abb. 8.4 dargestellt. Der Komplex Cbl–TCII wird über einen spezifischen Rezeptor in die Zelle und in ein Lysosom aufgenommen. Hier wird er proteolytisch verdaut und über die Lysosomenmembran in das Zytosol transportiert. Das freie Cbl wird von Cbl3+ zu Cbl2+ und Cbl1+ reduziert und in dieser Form zu Methyl-Cbl methyliert oder Adenosyl-Cbl adenosyliert. Die reduktive Methylierung von Cbl erfolgt am Enzym Methioninsynthase und wird durch die Methioninsynthasereduktase katalysiert. Die Synthese von Adenosyl-Cbl ist weniger gut untersucht. Nach Reduktion im Zytoplasma wird Cbl in das Mitochondrium transportiert, in dem die nächste Reduktion und das Anhängen einer Adenosylgruppe erfolgt. Abhängig von der Art der Störung zeigen betroffene Patienten eine Homozystinurie oder Methylmalonazidurie oder beides (Quereshi et al. 1994; Savage et al. 1994). Zur Beschreibung der verschiedenen Erkrankungen konnten 8 Komplementationsgruppen (cblA bis cblH) definiert werden, deren Defekte sich in kultivierten Fibroblasten nach Kernfusion partiell korrigieren lassen (⊡ Abb. 8.4; Rosenblatt u. Fenton 2001). Bei der Komplementationsgruppe cblF scheint eine Blockierung der Ausschleusung von Cbl aus dem Lysosom vorzuliegen. cblC und cblD sind zytosolische Reduktasedefekte. Diese 3 Komplementationsgruppen führen durch Mangelzustände von Adenosyl- und Methly-Cbl zur Methylmalonazidurie und Homozystinurie mit Hypomethioninämie. Ein alleiniger Methyl-Cbl-Mangel mit Homozystinurie, Hypomethioninämie und ohne Methymalonazidurie findet sich bei Aktivitätsverlust der Methioninsynthase (cblG) oder des vorgeschalteten Schritts der Methioninsynthasereduktase (cblE). Ein Verlust der Aktivität der Adenosyl-Cbl abhängigen Methylmalonyl-CoA-Mutase kann im Gegensatz zum Adenosyl-Cbl-Mangel (cblA, cblB, cblH) nicht durch hohe VitaminB12-Dosen korrigiert werden. Drei der betroffenen Gene konnten kloniert werden: MTRR kodiert für die Methioninsynthasereduktase (cblE; Leclerc et al. 1999), MTR für die Methioninsynthase (cblG; Chen et al. 1997) und MMAA für die mitochondriale Cobalamin2+-Reduktase (Dobson et al. 2002). Störungen im intrazellulären Vitamin-B12-Stoffwechsel führen zu schweren autosomal rezessiv vererbten Krankheiten mit normaler Vitamin-B12-Serumkonzentration. Kinder mit Methylcobalaminmangel (cblE und cblG) präsentieren sich meist in den ersten beiden Lebensjahren mit megaloblastärer Anämie und verschiedensten neurologischen Auffälligkeiten. Alle anderen Patienten (cblF, C, D, A, H, B) fallen in der Regel im ersten Lebensjahr durch Apathie, Gedeihstörung, Erbrechen und Tachydyspnoe auf. Diese Erkrankungen sind durch eine schwere Azidose und Akkumulation von Methylmalonsäure in Blut, Urin und Liquor charakterisiert.

8

116

Pädiatrische Hämatologie: Anämien und Hämoglobinopathien

I

⊡ Abb. 8.4. Intrazellulärer Stoffwechsel von Vitamin B12 (nach Rosenblatt u. Fenton 2001). Die einzelnen enzymatischen Schritte sind anhand der Komplementationsgruppen beschrieben. Die den Komplementationsgruppen entsprechenden Gene und ihre voraussichtliche Funktionen sind: cblA (MMAA) mitochondriale Cobalamin2+Reduktase; cblB Cobalamin1+-Adenosyltransferase; cblC/cblD ver-

mutlich Cobalamin3+-Reduktase; cblE (MTRR) Methioninsynthasereduktase; cblF lysosomale Cobalamin Ausschleusung; cblG (MTR) Methioninsynthase; cblH vermutlich Komponente des Cobalamintransports oder der mitochondrialen Cobalamin2+-Reduktase (Dobson et al. 2002)

Diagnostik des Vitamin-B12-Mangels Anamnese und Blutbildveränderungen können auf einen Vitamin-B12-Mangel hinweisend sein. Wie oben dargestellt ist die Bestimmung der Vitamin-B12-Metabolite von großer differenzialdiagnostischer Wertigkeit (Schneede et al. 1994). Für einen nutritiven Mangel oder eine Resorptionsstörung beweisend ist eine verminderte Vitamin-B12-Serumkonzentration.

suchung eine Woche später mit gleichzeitiger oraler Applikation von IF kann der IF-Mangel von anderen Formen der Resorptionsstörungen unterschieden werden. Die Strahlenexposition beim Schilling-Test ist mit 0,2 mSv sehr niedrig (1/20 der Dosis der 99mTechnetium-Skelettszintigraphie).

! Durch Verlust der Koenzymfunktion kommt es beim nutritiven Vitamin-B12-Mangel immer zum Anstieg von Homocystein und Methylmalonsäure im Plasma und im Urin.

Intestinale Resorptionsstörungen können mit dem SchillingTest nachgewiesen und eingeordnet werden. Wenn beim Gesunden eine kleine Menge 57Cbl oral verabreicht wird, bindet sie im Magen an IF des Magensafts und wird im terminalen Ileum resorbiert. Von dort wandert sie an TC II gebunden in die Gewebe, ohne dass wesentliche Teile im Urin ausgeschieden werden. Wenn 2 h nach oraler Applikation des 57Cbl eine große Menge (1 mg) nicht radioaktiv markiertes Cbl parenteral injiziert wird (Ausschwemmdosis), erscheinen 10–30% des zuvor resorbierten 57Cbl im Urin. Beim Vorliegen einer Vitamin-B12-Resorptionsstörung finden sich weniger als 2% des 57Cbl im Urin wieder. Durch die Wiederholung der Unter-

Therapie von Vitamin-B12-Mangelzuständen Bei schwerer Anämie kann die Stabilisierung des Patienten mit Sauerstoffgabe, Diuretika und Transfusion einer geringen Menge eines Erythrozytenkonzentrats notwendig sein. Kann ein Folsäuremangel nicht sicher ausgeschlossen werden, muss vor Transfusion eine EDTA-Blutprobe zur Bestimmung der Folsäurekonzentration in Erythrozyten asserviert werden. Cave Bei schwer anämischen Patienten, die über Monate an niedrige Hämoglobinwerte adaptiert sind, kann eine zu rasche und zu großzügige Transfusion mit Erythrozytenkonzentraten zum Herzversagen und zu Hirninfarkten (Thrombosen, Embolien) führen.

Der nutritive Vitamin-B12-Mangel wird durch parenterale Vitamin-B12-Gaben über 5 Wochen ausgeglichen (Whitehead

117 8 · Megaloblastäre und kongenitale dyserythropoetische Anämien

et al. 2003). Da initial hohe Vitamin-B12-Dosen von einer schweren Hypokaliämie gefolgt sein können, wird für die ersten beiden Tage im Kindesalter eine Dosis von 0,2 µg/kg (Erwachsene 10 µg) empfohlen. Es schließt sich für eine Woche eine tägliche Gabe (Erwachsener 1000 µg/Tag, Kind 20 µg/kg/Tag) an, gefolgt von einmal wöchentlichen Dosen für weitere 4 Wochen (Erwachsener 100 µg/Woche, Kind 20 µg/kg/Woche; Kinderdosen abgeleitet von Erwachsenendosis; Whitehead et al. 2003). Anschließend kann eine orale Substitution durchgeführt werden, wenn die Zufuhr über die Nahrung nicht ausreichend ist. Parenteral (i.v., s.c. oder i.m.) wird Hydroxycobalamin verabreicht, da es die günstigsten pharmokologischen Eigenschaften besitzt (im Handel oft als »Depot« gekennzeichnet); für die orale Form steht Cyanocobalamin zur Verfügung. Auch beim Fehlen eines Folsäuremangels sollte bei der zu erwartenden massiven erythropoetischen Regeneration Folsäure 1 mg p.o. verabreicht werden. Langfristig entscheidend ist die Umstellung der Ernährung. Patienten mit IF-Mangel oder perniziöser Anämie bedürfen monatlicher parenteraler Vitamin-B12-Gaben (100 µg), Patienten mit enteraler Transportstörung oder intrazellulären Stoffwechseldefekten hoher Dosen (1000 µg) ein oder mehrfach wöchentlich. Beim Imerslund-Gräsbeck Syndrom wurde auch über erfolgreiche orale Therapie berichtet (Altay et al. 1997). Der Therapieeffekt kann über die Serumspiegel von Methylmalonsäure und Homocystein gesteuert werden. 8.1.5

Folsäure

Biochemie Die Bezeichnungen Folsäure und Folat werden synonym für alle Verbindungen benutzt, die als chemische Bestandteile einen Pteridinring, eine Para-Aminobenzoesäure und ein oder mehrere Glutaminsäurereste enthalten (⊡ Abb. 8.5). In der Natur sind Folsäure und ihre Derivate v. a. als Formen mit mehr als einem L-Glutamat (Folsäurepolyglutamate) vorhanden. Die biologisch aktive Form ist 5-Methyl-5,6,7,8,Tetrahydrofolat (THF). Physiologie Folsäure wird im proximalen Dünndarm als Monoglutamat resorbiert und in der Mukosazelle zu THF reduziert; als 5-Methyl-THF zirkuliert es im Blut. Für den Transport durch Zellmembranen existieren kleine Mengen von Transportproteinen mit niedrig-affiner oder hoch-affiner Bindungskapazität. Der Vorrat an Folsäure im menschlichen Körper

⊡ Abb. 8.5. Chemische Struktur von Folsäure

beträgt maximal 12–15 mg; diese Menge deckt den Bedarf für 3–4 Monate. Folsäure unterliegt dem enterohepatischen Kreislauf. THF nimmt im Stoffwechsel der Einkohlenstoffeinheiten eine zentrale Position ein ( Abb. 8.3). Die Teilnahme von THF-abhängigen Enzymen an der Synthese von Purinkörpern und Thymin erklärt seine fundamentale Rolle für das Wachstum und die Teilung von Zellen. Eine direkte Verbindung zum Vitamin-B12-Stoffwechsel besteht bei der Übertragung einer Methylgruppe von 5-Methyl-THF auf Histidin mit Hilfe der Cbl-abhängigen Methioninsynthase ( Abb. 8.3 und 8.4). Folsäuremangel führt daher auch zur erhöhten Konzentration von Homocystein in Urin und Plasma, letztere soll für eine frühzeitige Entwicklung von arteriosklerotischen Gefäßveränderungen verantwortlich sein. Die häufigsten angeborenen Störungen im Folsäurestoffwechsel sind Mangelzustände der Methylen-THF-Reduktase (MTHFR) und der Glutamat-Formiminotransferase (GFT). Beide führen zu neurologischen Auffälligkeiten (Fowler 1999), aber nicht zur megaloblastären Anämie. Der MTHFRMangel bedingt auch eine Thrombophilie ( Kap. 40). Da beim Folsäure- oder angeborenen GFT-Mangel im Histidinabbau die Reaktion Formiminoglatuaminsäure (FIGLU) → Glutaminsäure gestört ist, kommt es bei Folsäuremangelzuständen zur Ausscheidung von FIGLU im Urin. Folsäuremangel im ersten Drittel der Schwangerschaft wird auch für Neuralrohrdefekte verantwortlich gemacht. Folsäure-Antimetabolite sind Folsäureanaloga, die den Folsäuremetabolismus blockieren und über die Störung der DNA-Synthese zum Zelltod führen. Hierzu gehören z. B. Methotrexat und Trimethoprim, die die Dihydrofolat(DHF)Reduktase hemmen und so die Bildung des aktiven THF aus DHF verhindern. 5-Formyl-THF (Folinsäure) hebt die Methotrexatwirkung auf ( Kap. 50). Ursachen des Folsäuremangels Bei durchschnittlicher Ernährung werden täglich 150– 200 µg Folsäure aufgenommen. Der tägliche Bedarf liegt aber vermutlich höher, da ein unbekannter Anteil der durch die Darmbakterien gebildeten Folsäure hinzukommt ( Tabelle 8.2). Für Schwangere wird ein Bedarf von 600 µg/Tag angenommen (The National Academy of Science 1999). Folsäuremangel aufgrund inadäquater Zufuhr ist in Wohlstandsgebieten selten, häufig jedoch bei Kindern, Schwangeren und alten Menschen aus Armutsregionen. Erkrankungen mit einem erhöhten Bedarf wie hämolytische Anämien (z. B. Sichelzellanämie) oder Infektionen (Malaria, Hepatitis) erhöhen das Risiko einen Folsäuremangel zu erlei-

8

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Pädiatrische Hämatologie: Anämien und Hämoglobinopathien

den. Hitze zerstört Folsäure, so dass zu langes Kochen und mangelnde Aufnahme von Rohkost zu Folsäuremangel führen können. Ziegenmilch enthält nur einen Folsäureanteil von 6 µg/l; primär mit Ziegenmilch gefütterte Säuglinge können daher einen signifikanten Folsäuremangel erleiden. In der westlichen Welt ist die Zöliakie die häufigste Ursache des Folsäuremangels, der auch bei nahezu allen anderen Malabsorptionserkrankungen und parasitärer Darmbesiedelung auftreten kann. Die Resorption von Folsäure kann bei gleichzeitiger Einnahme bestimmter Medikament gestört sein, z. B. bei der Einnahme von Antikonvulsiva. Da der Fetus auch beim mütterlichen Mangel Folsäure bevorzugt aufnehmen kann, gibt es den klinischen Folsäuremangel beim Neugeborenen nicht. Den erhöhten Bedarf in den Folgemonaten muss die Nahrungszufuhr decken, ohne zusätzliche Vitamingaben erleiden alle Frühgeborene einen Folsäuremangel. Da das anämische Frühgeborene in der Regel transfundiert ist, können Thrombo- und Granulozytopenie die einzigen Hinweise auf das Vorliegen einer megaloblastären Anämie sein. Diagnostik und Therapie des Folsäuremangels Bei ihrer hohen Mitoserate sind die zellulären Elemente des Bluts von einem Folsäuremangel besonders frühzeitig betroffen. Neben den typischen Symptomen der megaloblastären Anämie und dem erniedrigten Folsäurespiegel im Serum ist auch der Folsäuregehalt im Erythrozyten erniedrigt. Da Folsäure von Erythroblasten im Knochenmark, aber nicht von reifen zirkulierenden Erythrozyten aufgenommen wird, ist die Folsäurekonzentration in Erythrozyten (normal >305 nmol/l entsprechend 140 ng/ml) ein Maß für die Langzeitversorgung mit Folsäure und aussagekräftiger als die Bestimmung der Serumspiegel (The National Academy of Science 1999). Zur Behandlung eines nutritiven Folsäuremangels ist eine orale Gabe von 200–500 µg Folsäure täglich ausreichend. Meist werden 1 oder 5 mg Folsäure verabreicht, da dies der Tablettengröße entspricht. Bei sicherem Ausschluss eines Vitamin-B12-Mangels ist die Gabe großer Folsäuremengen unbedenklich. Wenige Tage nach Substitution tritt eine Retikulozytose ein, 6–8 Wochen später ist die Hämoglobinkonzentration wieder im Normbereich (Duran et. 1993). Die Behandlung sollte für ca. 4 Monate fortgesetzt werden. Für Patienten mit schweren hämolytischen Anämien (Sichelzellerkrankung, Thalassaemia major, schwere Autoimmunhämolysen) wird die prophylaktische Gabe von Folsäure empfohlen (1 mg täglich oder 5 mg einmal wöchentlich). Bei leichten Hämolysen ist die Folsäurezufuhr durch eine ausreichende Nahrungsaufnahme adäquat. ! Bei Folsäuremangel muss ein gleichzeitig bestehender Vitamin-B12-Mangel sicher ausgeschlossen werden. Bei Patienten mit schweren Hämolysen und Folsäuresubstitution sollte einmal jährlich auch die Vitamin-B12-Serumkonzentration kontrolliert werden.

8.1.6

Andere Ursachen megaloblastärer Anämien

Megaloblastäre Anämien können auch bei anderen angeborenen Stoffwechselerkrankungen beobachtet werden (
Tabelle 8.1). Die Orotazidurie ist eine autosomal-rezessive Erkrankung mit Entwicklungsverzögerung und megaloblastärer Anämie, die nicht auf Vitamin-B12- oder Folsäure anspricht (Bensen et al. 1991). Der Defekt in der De-novoPyrimidinsynthese kann ohne Eisenmangel mit einer Hypochromie der Erythrozyten einhergehen. Die Orotazidurie kann durch Gaben von Uridin verbessert werden (Fox 1969). Die ebenfalls autosomal-rezessiv vererbte thiaminabhängige megaloblastäre Anämie (»thiamin-responsive megaloblastic anemia«, TRMA) ist durch das frühe Auftreten von megaloblastärer Anämie, Diabetes mellitus und sensorischer Schwerhörigkeit charakterisiert (Rogers et al. 1969). Neben einer moderaten Thrombo- und Granulozytopenie können auch Sideroblasten und myelodysplastische Veränderungen aller 3 Zellreihen bestehen (Bazarbachi et al. 1998). Ursächlich sind Mutationen im Gen SLC19A2, das für einen transmembranen Thiamintransporter kodiert (Diaz et al. 1999). Bei normalen Thiaminserumkonzentrationen sprechen die hämatologischen Veränderungen und der Diabetes mellitus auf hohe Thiamingaben (100 mg Vitamin B1 p.o. täglich) an. Beim Lesch-Nyhan-Syndrom werden vereinzelt megaloblastäre Veränderungen beobachtet (Van der Zee et al. 1969). Auch Medikamente, die die DNS-Synthese hemmen, wie Hydoxyurea, Ara-C oder 5-Fluorouracil können eine megaloblastäre Anämie induzierten. Differenzialdiagnostisch kommen die kongenitale dyserythropoetische Anämie Typ I oder myelodysplastische Syndrome, die ebenfalls megaloblastäre Veränderungen aufweisen können, in Frage. 8.2

Kongenitale dyserythropoetische Anämien

8.2.1

Definition

Die kongenitalen dyserythropoetischen Anämien (CDA) sind eine heterogene Gruppe von seltenen Anämien, die durch eine ineffektive Erythropoese und sehr charakteristische morphologische Veränderungen der Erythroblasten gekennzeichnet sind. Sie wurden erstmals von Wendt und Heimpel beschrieben (1967) und nach Dysplasiezeichen und Verhalten im Säurelysetest in Typ I–III klassifiziert (Heimpel u. Wendt 1968). Später wurden weitere Fälle beschreiben, die sich nicht einordnen ließen und als CDA-Varianten bezeichnet werden (Heimpel et al. 1999; Wickramasinghe 2000). 8.2.2

Klinische und hämatologische Befunde

Patienten mit CDA fallen durch eine angeborene, moderate bis selten schwere Anämie auf. Einzelfälle mit Hydrops fetalis sind beschrieben (Cantú-Rajnoldi et al. 1997). Oft wird die Diagnose erst im fortgeschrittenen Lebensalter gestellt, auch wenn retrospektiv die Störung der Erythropoese immer vorhanden war (Rössler et al. 2001). Fehlbildungen v. a. des Ske-

119 8 · Megaloblastäre und kongenitale dyserythropoetische Anämien

letts (Syndaktylien, Fehlen einzelner Phalangen) können bei CDA Typ I hinzutreten (Wickramasinghe 1998). Bei allen Formen der CDA ist die Erythropoese mit bis zu 80% Erythroblasten im Knochenmark deutlich gesteigert. Die intramedulläre Hämolyse bedingt immer eine indirekte Hyperbilirubinämie; die Patienten können einen Sklerenikterus und häufig Gallensteine aufweisen. Die gesteigerte Erythropoese kann auch zu vermehrter Eisenresorption mit konsekutiver Eisenüberladung und zur Splenomegalie führen. Die Erythropoese ist ineffektiv, d. h. durch die intramedulläre Apoptose roter Vorstufen, ist die relative Retikulozytenzahl im Blut nur mäßig und bezogen auf den Grad der Anämie inadäquat erhöht. Die Diagnose CDA Typ I–III kann für den morphologisch Erfahrenen eine Blickdiagnose sein. Varianten und atypische Formen bedürfen des Ausschlusses von häufigeren Ursachen für megaloblastäre und hämolytische Anämien. 8.2.3

a

Kongenitale dyserythropoetische Anämie Typ I

Patienten mit CDA Typ I zeigen eine moderate makrozytäre Anämie. Die dyserthropoetischen Veränderungen der Erythroblasten sind auf die reiferen Vorstufen, d. h. die poly- und orthochromatischen Formen beschränkt. Diese zeigen megaloblastoide Kerne bei reiferem Zytoplasma, es finden sich grobe Auflockerungen der Kernstrukturen mit plattigen, knotigen Verdichtungen und verdämmernde kaum noch anfärbbare Kerne (Heimpel et al. 1999). Charakteristisch für die CDA Typ I sind Chromatinbrücken zwischen 2 Erythroblastenkernen (⊡ Abb. 8.6a). In der Elektronenmikroskopie zeigt sich die Struktur des Heterochromatins schwammartig (»swiss-cheese like«). Die Kernporen sind erweitert, so dass Hämoglobin und Zellorganellen in den Zellkern eintreten können. Nach Kartierung des Genorts in konsanguinen Beduinen aus Israel wurde das betroffene Gen CODANIN-1 auf Chromosom 15q15 entdeckt (Dgany et al. 2002). Es kodiert für ein glykosyliertes Protein ohne Transmembrandomäne, welches vermutlich für die Integrität der Zellkernmembran verantwortlich ist. 8.2.4

8

b

Kongenitale dyserythropoetische Anämie Typ II

Die CDA Typ II ist die häufigste Form der CDA mit über 250 publizierten Fällen. Die Anämie ist normozytär und meist ausgeprägter als bei Typ I, 10–15% der Typ-II-Patienten sind zumindest intermittierend transfusionsbedürftig (Iolascon et al. 2001; Heimpel et al. 2003). In der deutlich gesteigerten Erythropoese sind 10–70% der reiferen Erythroblasten zweiund mehrkernig, sie zeigen auch Kernpyknosen, Kariorrhexis oder andere auffällige Teilungsfiguren (⊡ Abb. 8.6b). In der Elektronenmikroskopie weisen die Erythrozyten eine Doppelmembran auf (Wong et al. 1972), die als Anlagerung von endoplasmatischem Retikulum entsteht (Alloisio et al. 1996). In Abgrenzung zur CDA Typ I und III ist bei CDA Typ II der Säureserumtest positiv. Seren gesunder Personen enthalten einen IgM-Antikörper, der im Komplementoptimum bei

c ⊡ Abb. 8.6a–c. Kongenitale dyserythropoetische Anämien. a Typ I mit Chromatinbrücke; b Typ II mit doppelkernigen Erythroblasten; c Typ III mit mehrkernigen Erythroblasten (Präparat von H. Sandström, Schweden)

pH 6,7 die Lyse von CDA-Typ-II-Erythrozyten bewirkt. Aufgrund dieser Besonderheit wird die CDA Typ II auch als HEMPAS (»hereditay erythroblastic multinuclearity with a positive acid serum test«) bezeichnet (Crookston et al. 1969). Ein weiteres Charakteristikum für die CDA Typ II ist die postnatale Expression des i-Antigens auf der Erythrozytenoberfläche (Erdmann et al. 1970). Erythrozyten von CDA-Typ-II-Patienten zeigen eine verminderte Glykosylierung der Bande 3 (Anionentransporter;

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Pädiatrische Hämatologie: Anämien und Hämoglobinopathien

Anselstetter et al. 1977; Mawby et al. 1983). Die Sichtweise, dass es sich bei der CDA Typ II um einen primären genetischen Defekt der Gykosylierung handelt (Fududa 1990), wurde allerdings aufgegeben, nachdem Familienuntersuchungen keine Kopplung mit den Genen für die α-Mannosidase II und N-Acetyl-Glukosaminyltransferase II ergeben haben (Iolascon et al. 1997). Auch eine Reihe weiterer Kandidatengene konnte ausgeschlossen werden (Lanzara et al. 2003). In einigen italienischen Familien fand sich eine Kopplung mit einem Genort auf Chromosom 20q11.1 (Gasparini et al. 1997). Die molekulare Genese der CDA Typ II bleibt weiterhin offen, eine genetische Heterogenität ist anzunehmen. 8.2.5

Kongenitale dyserythropoetische Anämie Typ III

Die Anämie bei CDA Typ III ist normo- bis makrozytär. Charakteristisch sind im Knochenmarkausstrich sehr große basophile und polychromatische Erythroblasten mit bis zu 12 Zellkernen in reiferen Zellen (⊡ Abb. 8.6c). Diese auch als Gigantoblasten bezeichneten Zellen haben einen DNA-Gehalt von 4–48 c (1c=haploider DNA-Gehalt). Die CDA Typ III ist phänotypisch und genetisch heterogen. In einer nordschwedischen Familie, bei der auch eine erhöhte Prävalenz von monoklonalen Gammopathien und Sehstörungen beschrieben wurde (Sandström et al. 1997; Sandström u. Wahlin 2000), konnten Kopplungsanalysen einen Genort für CDA Typ III auf Chromosom 15q21–25 identifizieren (Lind et al. 1995). 8.2.6

Varianten

Als Varianten der CDA werden Phänotypen beschrieben, die nicht eindeutig den Typen I–III zuzuordnen sind (Boogaerts et al. 1982). Hierunter scheint die als CDA Typ IV beschriebene Variante (Wickramasinghe et al. 1991) am häufigsten zu sein. 8.2.7

Therapie

Bei schwerer Anämie können v. a. in den ersten Lebensjahren Transfusionen notwendig werden. Häufig stabilisiert sich im späteren Lebensalter der Hämoglobinwert über 7–8 g/dl, so dass nur bei interkurrenten Erkrankungen transfundiert werden muss. ! Wegen der erhöhten Eisenresorption sollte der

Eisenstatus auch bei Patienten, die keine Transfusionen erhalten haben, kontrolliert werden. Bei Hämosiderose ist eine Eisenentzugstherapie notwendig.

Die gesteigerte Erythropoese bedingt einen erhöhten Folsäurebedarf; eine Substitution von Folsäure wird empfohlen. Patienten mit CDA Typ II können von einer Splenektomie profitieren (Heimpel et al. 2003), die Indikation hierzu ist individuell zu stellen. Einzelfallberichte zeigen ein Ansprechen der CDA Typ I auf Interferon-α (Parez et al. 2000). Bei schweren Verlaufsformen sind allogene Stammzelltransplantationen erfolgreich durchgeführt worden (Ariffin et al. 1996).

Die zukünftige Entdeckung der Gene, die bei den verschiedenen Formen der kongenitalen dyserythropoetischen Anämien verändert sind, wird eine Neuordnung dieser gegenwärtig primär morphologisch definierten Gruppe von Erkrankungen möglich machen. Ähnlich wie die angeborenen Störungen des Vitamin-B12- und Folsäurestoffwechsels werden sie uns neue Einsichten in die Physiologie der Erythropoese ermöglichen.

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123

Angeborene Erythrozytenmembrandefekte S. Eber

9.1

Struktur und Funktion der Erythrozytenmembran – 123

9.1.1 9.1.2 9.1.3

Membranlipide – 123 Membranproteine – 123 Membranskelett – 124

9.2 9.3 9.4

Pathogenese – 125 Diagnostik – 125 Hereditäre Sphärozytose

9.4.1 9.4.2 9.4.3 9.4.4 9.4.5 9.4.6

Genetik und molekulare Defekte – 126 Pathogenese – 128 Klinische Symptomatik – 129 Komplikationen – 130 Diagnose – 130 Splenektomie und Cholezystektomie – 131

Als Ursache der aplastischen Krise wurde Parvovirus B19 nachgewiesen. Eine aplastische Krise infolge Parvirus-B19-Infektion ist nicht selten die Erstmanifestation einer hereditären Sphärozytose. Infolge der Unterdrückung der Erythropoese fehlt die bei hämolytischen Krisen typische Verstärkung des Ikterus. Da es bei aplastischen Krisen unbehandelt zu einem lebensbedrohlichen Abfall der Hämoglobinkonzentration kommt, müssen Patienten mit hämolytischer Anämie und ihre Eltern auf die plötzliche Blässe als Warnsymptom einer schweren Krise hingewiesen werden.

– 125

9.1

9.5

Hereditäre Elliptozytose

9.5.1 9.5.2 9.5.3 9.5.4 9.5.5

Milde hereditäre Elliptozytose – 132 Hereditäre Poikilozytose (Pyropoikilozytose) – 133 Hereditäre sphärozytäre Elliptozytose – 134 Südostasiatische Ovalozytose – 134 Splenektomie bei Elliptozytose – 134

– 132

9.6

Hereditäre Defekte der Kationendurchlässigkeit der Erythrozytenmembran – 134

9.6.1 9.6.2 9.6.3

Hereditäre Stomatozytose – 135 Hereditäre Xerozytose – 136 Behandlung von Stomatozytose und Xerozytose

9.7

Hereditäre Defekte von Membranlipiden – 136 Literatur – 136

– 136

Die Fähigkeit zur elastischen Verformbarkeit und die mechanische Resistenz seiner Membran sind die wesentlichen Voraussetzungen des Erythrozyten, den starken Scherkräften im Blutkreislauf zu widerstehen. Ermöglicht wird dies durch den einzigartigen Aufbau der Membran aus 2 Anteilen, einer äußeren Lipiddoppelschicht (Plasmamembran) und einem inneren, wandständigen Proteinnetzwerk, dem Membranskelett. Alle Proteine sind miteinander vernetzt (⊡ Abb. 9.1). 9.1.1

 Der 12-jährige Junge erkrankte plötzlich, 1 Woche nach einer kurzen fieberhaften Episode, mit Blässe, Kopfschmerzen und Appetitlosigkeit. Während der stationären Beobachtung fiel die Hämoglobinkonzentration auf minimal 6,2 g/dl ab, das MCV war normal. Es bestand eine Retikulozytopenie von 2‰, das Bilirubin war nicht erhöht, der Serumeisenspiegel mit 200 µg/dl deutlich erhöht. Die Mutter erkrankte zeitgleich unter denselben Symptomen; sie wies zusätzlich einen leichten Sklerenikterus und eine mäßiggradige Herzinsuffizienz auf. Die minimale Hämoglobinkonzentration betrug 5,4 g/dl, die Retikulozytenzahl war erniedrigt, das Bilirubin leicht erhöht. Aufgrund der Zeichen der kardialen Dekompensation erfolgte eine sofortige Transfusionsbehandlung der Mutter. Im Blutbild von Mutter und Sohn fanden sich vereinzelt Kugelzellen, die osmotische Fragilität der Erythrozyten war erhöht, so dass bei Mutter und Sohn die Diagnose einer hereditären Sphärozytose (mit bisher mildem Verlauf ) gestellt wurde. Zusammen mit der Retikulozytopenie lag eine aplastische Krise bei hereditärer Sphärozytose vor.

▼

Struktur und Funktion der Erythrozytenmembran

Membranlipide

Die Lipiddoppelschicht besteht vorwiegend aus Phospholipiden, unverestertem Cholesterol und Glykolipiden. Die Phospholipide sind asymmetrisch angeordnet: Cholinphospholipide (Phosphatidylcholin und Sphingomyelin) befinden sich vorwiegend in der äußeren Hälfte der Doppelschicht; die Aminophospholipide (Phosphatidylethanolamin und Phosphatidylserin) sowie die Phosphatidylinositole sind auf die innere Hälfte beschränkt (de Jong et al. 1999; Kuypers 1998). Die Aufrechterhaltung der Lipidasymmetrie ist für das Überleben der Zelle entscheidend. Die Exposition von Phosphatidylserin an der äußeren Erythrozytenoberfläche ist ein starker Induktor der Blutgerinnung. Sie trägt wesentlich zu dem erhöhten Thromboserisiko von Patienten mit Sichelzellerkrankung (Hebbel 2001) oder Pyruvatkinasemangel (Eber et al. 2000) bei. 9.1.2

Membranproteine

Die Erythrozytenmembran enthält 10–15 häufige und zahllose, oft kleinere Proteine (⊡ Abb. 9.1). Diese Proteine fallen in 2 Klassen, nämlich integrale und periphere Proteine. Integrale Proteine sind in die Lipiddoppelschicht eingebettet und

9

124

Pädiatrische Hämatologie: Anämien und Hämoglobinopathien

I

⊡ Abb. 9.1. Schematischer Aufbau der Erythrozytenmembran mit den wesentlichen Proteinen des Membranskelett und der Lipidmembran

tragen an ihrer Oberfläche die kohlenhydrathaltigen Blutgruppenantigene. Sie umfassen den Anionenaustauscher (Bande 3; Blutgruppe Ii) und die Glykoproteine A, B und C. Letztere sind sialinhaltig (Blutgruppenantigene MN und Ss) und machen den Hauptteil der negativen Membranladung des Erythrozyten aus. Die peripheren Proteine Spektrin, Aktin u. a. bilden ein Proteinnetzwerk, das die innere Oberfläche der Erythrozytenmembran auskleidet. (Zur detaillierten Übersicht über den Aufbau des Membranskeletts und seine Störungen bei angeborenen hämolytischen Anämien: Eber u. Lux 2004; Walensky et al. 2003; Yawata 2003) 9.1.3

Membranskelett

Spektrin. Dieses langgestreckte elastische Protein kommt in

genetisch unterschiedlichen Isoformen in Erythrozyten, Nervenzellen, Darm und anderen Geweben vor (Winkelmann u. Forget 1993). Es ist am intrazellulären Transport durch eine Golgi-spezifische Unterform beteiligt (Tse et al. 2001). Allen Unterformen gemeinsam ist die Bildung aus 100 nm langen faltbaren Ketten. Ein Spektrinmolekül (Spektrindimer) wird aus einer α- (280 kD) und einer β-Kette (246 kd) gebildet, die sich in entgegengesetzter Richtung aneinander lagern. Jede Kette besteht aus 16–20 sich wiederholenden Aminosäurengruppierungen (jede ≈106 Aminosäuren lang). Um die langen Fäden des Netzwerkes zu bilden, müssen sich 2 oder mehrere Spektrindimere Kopf an Kopf zu Spektrintetrameren und höheren Oligomeren aneinander lagern (Spektrin-Selbstaneinanderlagerung). Auf Seiten der αSpektrinkette ist dabei das N-terminale, 80.000 D messende Peptid für die Assoziation mit einer β-Kette verantwortlich. Durch die Selbstaneinanderlagerung zweier Dimere entsteht eine zusätzliche Untereinheit aus 106 Aminosäuren, die aus komplementären Teilen einer α- und einer β-Kette gebildet wird ( Abb. 9.1). Spektrintetramere und höhermolekulare Oligomere verhalten sich wie Federn: Sie leisten die Rückstellkraft der Erythrozytenmembran gegenüber Formveränderungen und führen den Erythrozyten nach der patronen-

förmigen, ellipsoiden Ausrichtung im Kreislauf wieder in die diskoidale Ruheform zurück. ! Die Spektrin-Selbstaneinanderlagerung ist für die Integrität der Erythrozyten unerlässlich: Mutationen, die sie behindern, sind für die Mehrzahl der hereditären Elliptozytosen und Poikilozyten verantwortlich. Interaktion der Membranproteine. An ihrem Schwanzende

sind die Spektrintetramere durch kurze Aktinfilamente verknüpft. Im Durchschnitt binden 6 Spektrintetramere an ein Aktinfilament. Dadurch entsteht eine hexagonale Form des Membranskeletts. Die Spektrin-Aktin-Wechselwirkung ist nur schwach, und wird erst durch die Bindung von Protein 4.1 verstärkt. Protein 4.1 bindet an das Schwanzende der β-Spektrinkette, nahe der Aktinbindungsstelle. Die Bindungstellen von Spektrin, Aktin und Protein 4.1 bilden die Knotenpunkte des Membranskelettnetzes. An die Spektrin-Aktin-Protein4.1-Knotenpunkte binden einige weitere Proteine (Bande 4.9, Dematin, Adduzin [Matsuoka et al. 2000], Tropomyosin, Troponin), die die Wechselwirkung der 3 Kernproteine regulieren und den Anforderung an die Membranstabilität anpassen. Über 2 Verankerungsproteine, Ankyrin und Bande 4.1, ist das Membranskelett an die integralen Proteine in der Plasmalipidmembran gebunden. Ankyrin stellt die wichtigste Verbindung dar, da es 2 voneinander unabhängige, hochaffine Bindungsstellen besitzt, eine für das zytoplasmatische Ende der Bande 3 und eine für β-Spektrin (nahe der Selbstassoziationsstelle). Protein 4.2 bindet an Ankyrin und Bande 3 und erhöht die Affinität der Bindung. Protein 4.1 bindet das Membranskelett an Glykophorin C in der Lipidmembran; die Affinität dieser Bindung ist wesentlich schwächer als die von Ankyrin und Bande 3. Die Bedeutung der Verankerung des Membranskeletts über die Bande 3 für die strukturelle Integrität des Erythrozyten wird am besten durch die außergewöhnlich starke Membranfragmentierung und Hämolyse der Erythrozyten von Mäusen verdeutlicht, denen die Bande 3 fehlt (Peters et al. 1996); das Membranskelett ist dabei weitgehend intakt, kann die Lipidmembran jedoch nicht zusammenhalten. Eine

125 9 · Angeborene Erythrozytenmembrandefekte

verstärkte Hämolyse infolge eines Membranverlusts und/ oder einer Membranfragmentierung tritt auch bei verschiedenen anderen Membrandefekten humaner Erythrozyten wie hereditärer Sphärozytose und Elliptozytose auf ( unten). 9.2

Pathogenese

Eine verminderte Konzentration von Membranproteinen oder ihre funktionelle Störung führen zu unterschiedlichen anomalen Erythrozytenmorphologien. Der Grad der Hämolyse reicht von klinisch asymptomatischen Anlageträgern bis zu Patienten mit schwerster Hämolyse und Hydrops fetalis. Die Konzentration der wichtigsten Membranproteine ist wesentlich kritischer als die von zytoplasmatischen Enzymen, so dass schon eine Verminderung der Spektrin- oder Ankyrinkonzentration von mehr als 10% zu leichter und von mehr als 20% zu mittelschwerer chronischer hämolytischer Anämie führt. Funktionelle Störungen z. B. der Spektrin-Selbstassoziation sind im heterozygoten Zustand meist asymptomatisch und führen nur bei homozygoten oder »compound« heterozygoten Patienten zu einer Hämolyse unterschiedlichen Schweregrads. ! Generell verursachen Defekte, die zu einer Störung der vertikalen Aufhängung des Membranskeletts an die Lipidschicht führen, eine hereditäre Sphärozytose; solche die zu einer gestörten horizontalen Vernetzung des Membranskeletts führen, eine Elliptozytose ( Abb. 9.1).

9.3

Diagnostik

Die Beurteilung des Blutausstrichs und die Bestimmung der osmotischen Fragilität der Erythrozyten sind die beiden nützlichsten Tests, um einen angeborenen Membrandefekt festzustellen (Bolton-Maggs 2000). Immunhämolytische Anämien, die ebenfalls mit vermehrten Sphärozyten und erhöhter osmotischer Fragilität einhergehen, müssen durch einen negativen Coombs-Test ausgeschlossen werden. Fast alle Membranstörungen führen zu einer veränderten Erythrozytenform. In vielen Fällen herrschen diagnostisch wegweisende Formanomalien vor: Sphärozyten, Elliptozyten, Fragmentozyten, Poikilozyten, Stomatozyten, Akanthozyten und Targetzellen (⊡ Abb. 9.2). Der osmotische Fragilitätstest misst die Fähigkeit der Erythrozyten, in einer Reihe von Lösungen mit schrittweise verminderten Salzkonzentrationen zu schwellen. Sphärozyten und Stomatozyten haben ein vermindertes Oberflächen-Volumen-Verhältnis und können aus diesem Grund nur vermindert osmotisch schwellen. Sie hämolysieren daher schon bei höheren Salzkonzentrationen. Xerozyten und andere dehydratisierte Zellen sowie Mikrozyten (z. B. Eisenmangel) haben ein erhöhtes Oberflächen-Volumen-Verhältnis und sind daher osmotisch resistenter. Spezielle Untersuchungen der Erythrozytenmembran können in ausgewählten Fällen die Diagnostik sichern oder erlauben eine Vorhersage des zu erwartenden klinischen Schweregrads der Anämie (⊡ Tabelle 9.1). Störungen der Membranverformbarkeit oder ihrer strukturellen Inte-

grität werden am besten mit dem Ektazytometer entdeckt; mit Hilfe der Ablenkung von Laserstrahlen werden die Verformung von Erythrozyten, die Integrität und die Steifheit der Membran unter verschiedenen Scherkraftbelastungen gemessen. Durch die Auftrennung der Erythrozytenmembranproteine auf einer denaturierenden Natriumdodecylsulfat-Polyacrylamid-Gelelektrophorese (SDS-Page) können fehlende oder mutierte Proteine (mit verändertem Molekulargewicht) identifiziert werden. Die elektrophoretische Analyse ist noch aussagekräftiger, wenn die (mutierten oder normalen) Proteine mittels spezifischer Antikörper gefärbt werden (Immuno- oder Westernblotting). SDS-Gele werden auch eingesetzt, um die Menge verschiedener Membranproteine (Spektrin, Ankyrin, Bande 3, Protein 4.1 und 4.2 u. a.) mittels Densitometrie quantitativ zu bestimmen. Durch den internen Bezug auf Bande 3 wird dabei das Ausmaß der Verminderung von anderen Membranproteinen besonders bei der hereditären Sphärozytose unterschätzt, da infolge des Verlusts an Membran auch die Bande 3 um ca. 10% vermindert ist. Für kleinere Proteine und Proteine wie Ankyrin, die sich mit anderen Banden im SDS-Gel überschneiden, sind die Ergebnisse der Densitometrie sehr ungenau. Die Menge an Spektrin oder anderen Membranproteinen wird am besten mittels Immunoadsorbtionstest (ELISA) unter Verwendung spezifischer Antikörper gemessen. Eine gestörte Spektrin-Selbstassoziation ist häufig bei hereditärer Elliptozytose und Poikilozytose. Für die Untersuchung wird Spektrin bei 0–4°C aus der Erythrozytenmembran der Patienten extrahiert. Bei dieser Temperatur ist die Umwandlung von Spektrintetramer in -dimer blockiert, so dass die In-vivo-Konzentration von Dimer und Tetramer nach Auftrennung des Spektrinextrakts auf einer nicht denaturierenden Agarose-Gelelektrophorese bestimmt werden kann. Im Fall einer erhöhten Spektrindimer-Konzentration kann der molekulare Defekt durch die Sequenzierung des DNS-Abschnitts identifiziert werden, der für das N-terminale 80.000 D-Fragment der α-Spektrinkette kodiert (Palek u. Jarolim 1993). Eine einfache Methode zum Nachweis der Instabilität des Membranskeletts ist die mikroskopische Bestimmung der Temperaturstabilität der Erythrozyten bei 49°C, die bei Elliptozytosen infolge einer gestörten Spektrin-Selbstaneinanderlagerung in unterschiedlichem Ausmaß vermindert ist. Bei Verdacht auf eine hämolytische Anämie infolge einer gestörten Kationenpermeabilität der Erythrozyten (hereditäre Stomatozytose und Xerozytose,  Abschn. 9.6) sollten die intraerythrozytären K+ und Na+-Konzentrationen am Flammenphotometer gemessen werden; darüber hinaus gehende Untersuchungen der Flussraten von Kationen über die Erythrozytenmembran sind sehr aufwendig und werden daher außer zu wissenschaftlichen Zwecken nicht mehr angeboten. 9.4

Hereditäre Sphärozytose

Die Sphärozytose oder Kugelzellenanämie (Erstbeschreibung: Vanlair u. Masius 1871) ist in Mitteleuropa bei weitem die häufigste Ursache angeborener hämolytischer Anämien

9

126

Pädiatrische Hämatologie: Anämien und Hämoglobinopathien

I

a

b

c

d

e

f ⊡ Abb. 9.2a–f. Abnorme Erythrozytenmorphologie bei hereditären Membrandefekten: a Sphärozytose; b Pilzförmige (»pincered«) Erythrozyten bei Sphärozytose infolge eines Bande-3-Defektes;

c Elliptozytose (stäbchenförmige Elliptozyten); d Südostasiatische Ovalozytose; e Poikilozytose; f Stomatozytose

(Häufigkeit 1:5000; Morton et al. 1962); d. h. in Deutschland, Österreich und Schweiz leben ca. 19.000 Patienten.

gerten Kontakten von den Makrophagen des sinusoidalen Maschenwerkes der Milz gefressen.

! Screening-Untersuchungen von gesunden Blutspendern deuten daraufhin, dass 1% der Bevölkerung klinisch asymptomatische Anlageträger einer rezessiven Sphärozytose sind (Eber et al. 1992; Godal u. Heisto 1981).

Charakteristika dieser Erkrankung sind die erhöhte osmotische Fragilität, vermehrte Kugelzellen (bei Bande-3-Defekten zusätzlich pilzförmige »pincered« Erythrozyten) im Blutausstrich ( Abb. 9.2) und die Milzvergrößerung. Die formveränderten und rigiden Erythrozyten werden selektiv während der Passage in der roten Milzpulpa festgehalten (Emerson et al. 1956; Young et al. 1951) und nach mehrmaligen verlän-

9.4.1

Genetik und molekulare Defekte

Die Erkrankung ist auf verschiedene Defekte in den Genen folgender Erythrozytenmembranproteine zurückzuführen: Am häufigsten sind Defekte im Gen für Ankyrin (ANK1: 40–60%; Eber et al. 1996; Lux et al. 1990; Özcan et al. 2003; Defekte im Gen für Bande 3 (EPB3; Eber et al. 1996; Jarolim et al. 1996) und für β-Spektringen (SPTB-Gen; Hassoun et al. 1995) machen jeweils ca. 20% der Fälle aus. Seltene Ursachen sind Defekte im Gen für Bande 4.2 (ELB42; Yawata 1994) und α-Spektrin (SPTA1; Wichterle et al. 1996). Die Erkrankung

Anomale Form*

Krankheit

Biochemie

Untersuchung

Indikation für Spezialuntersuchung

Kugelzellen

Sphärozytose

Spektrin ↓ Ankyrin ↓ Bande 3 ↓ Bande 4.2 ↓

SDS-Page Spektrin-ELISA

Ausschluss Immunhämolyse Rezessive oder spontane Erkrankung Pränatale Diagnose bei schwerer HS HS + neuromuskuläre Erkrankung

Elliptozyten (Poikilozyten)

Elliptozytose HE mit infantiler Poikilozytose

α-Spektrindefekt (selten β-Spektrin) Spektrintetramer ↓ Bande 4.1 ↓/Bande-4.1-Defekt GpC, GpD ↓ z. T. mit Spektrin-α-Lely

SDS-Page +/– PAS-Färbung etwas höher Natives Agarosegel Tryptischer Verdau von Spektrin

Prognostische Aussage: Zeitlich begrenzte Anämie (infantile Poikiolzytose) oder schwere chronische Anämie (HP) Pränatale Diagnose bei HP

Poikilozyten Fragmentozyten (Elliptozyten)

(Pyro)-Poikilozytose

Spektrintetramer ↓ Spektrindimer ↑ + Spektrin-α-Lely

Natives Agarosegel Tryptischer Verdau von Spektrin SDS-Page α-Spektringenanalyse

Stomatozyten Echinozyten Targetzellen

Stomatozytose Xerozytose

Bande 7b ↓ (nur bei HST) Anomale intraerythrozytäre Na+- ↑, K+-Konzentration ↓

SDS-Page Intraerythrozytäre Na+-, K+-Konzentration

9 · Angeborene Erythrozytenmembrandefekte

⊡ Tabelle 9.1. Spezielle Membranuntersuchungen bei Formanomalien der Erythrozyten

Diagnosestellung: HST oder HX HS oder HST

* vorherrschende Form kursiv. HS hereditäre Sphärozytose; HE hereditäre Elliptozytose; HP (HPP) hereditäre Poikilozytose (Pyropoikilozytose); HST hereditäre Stomatozytose; HX hereditäre Xerozytose; GpC Glykoprotein C; GpD Glykoprotein D; SDS-Page Sodiumdodecylsulfat-Polyacrylamid-Gelektrophorese; ELISA »enzyme-linked immunosorbent assay«; PAS-Färbung Perjodsäure-Schiff-Färbung.

127

9

128

I

Pädiatrische Hämatologie: Anämien und Hämoglobinopathien

wird in ⅔ der Fälle autosomal-dominant vererbt; in Familien mit sporadisch auftretender Sphärozytose liegt in der Hälfte der Fälle eine Neumutation vor, die vermutlich dominant weitervererbt wird. Nur in ca. 10–15% der Familien liegt ein rezessiver Erbgang vor, der auf Defekte im Gen für α-Spektrin, Ankyrin oder Bande 4.2 zurückzuführen ist (Miraglia del Giudice et al. 2001). Es gibt keinen häufigen molekularen Defekt; in der Mehrzahl der dominanten Sphärozytosen liegen Frameshift oder Nonsense-Mutationen im Gen für Ankyrin, Bande 3 oder β-Spektrin vor. Defekte im Bande-3-Gen führen oft zu einer leichteren Verlaufsform als Ankyrin oder β-Spektrindefekte. Aufgrund der Seltenheit der einzelnen Defekte ist eine molekulargenetische Diagnostik auf den zugrunde liegenden genetischen Defekt nur in wenigen Fällen (z. B. pränatale Diagnostik wegen schwerem familiärem Verlauf; Patienten mit unklarem Erbgang oder mit assoziierten neurologischen Symptomen) gerechtfertigt. 9.4.2

Pathogenese

In den meisten bisher charakterisierten Fällen ist die »vertikale« Aufhängung ( Abb. 9.1) der Proteine des Membranskeletts (Spektrin, Ankyrin, Protein 4.2) an die Bande 3 in der Lipidmembran gestört (Palek und Jarolim 1993). In ⅔ der Fälle sind die Konzentrationen von Spektrin und Ankyrin vermindert (Pekrun et al. 1993; Savvides et al. 1993); die Proteinkonzentrationen betragen meist zwischen 60–80% der Norm. In je 15–20% liegt ein isolierter Bande-3-Mangel (Jarolim et al. 1995) oder ein β-Spektrindefekt (Becker et al. 1993; Hassoun et al. 1997) vor. Selten sind ein rezessiv vererbter schwerer Spektrinmangel aufgrund von Mutationen im α-Spektringen (Agre et al. 1985; Whitfield et al. 1991; Wichterle et al. 1996) oder ein Bande-4.2-Mangel (v. a. bei japanischen Patienten; Yawata et al. 2000). Die verminderte Konzentration der Proteine des Membranskeletts führt zu einer Instabilität der Erythrozyten-

⊡ Abb. 9.4. Pathogenese der hereditären Sphärozytose

⊡ Abb. 9.3. Abschnürung kleinster Membranlipidareale aus der Erythrozytenmembran bei Sphärozytose. Aufnahme mit dem Atomic force microscope (mit freundlicher Genehmigung von Zachee; Zachee et al. 1996)

membran, die für die Pathogenese der Sphärozytose entscheidend ist. Kleinste Areale der Lipidmembran sind nicht von einem Membranskelett ausgekleidet und werden als Mikrovesikel aus der Membran abgeschnürt (⊡ Abb. 9.3). Dieser Vorgang geschieht v. a. bei der Passage durch das saure, energiearme Milieu der Milzpulpa immer wieder und wird als Milzkonditionierung der Kugelzellen bezeichnet. Sobald ein kritischer Membranverlust erreicht ist, verlängert sich die Kontaktzeit mit den Phagozyten die die endothelialen Schlitze der Milzsinus umgeben, so dass die Zellen einem zusätzlichen oxidativen Stress ausgesetzt sind und in der Milz vorzeitig hämolysieren (⊡ Abb. 9.4). Die Splenektomie führt bei Patienten mit Spektrin- und Ankyrinmangel zu einer verbesserten Verformbarkeit der Erythrozyten; bei einer Verminderung oder Bande 3 wird die Verformbarkeit durch die Splenektomie nicht verbessert. Die unterschiedliche Konditionierung in der Milz spricht dafür, dass Bande-3-Mangel-Erythrozyten zusätzliche Mechanismen für den vorzeitigen Abbau in der Milz aufweisen (v. a. vermehrte Bindung von natürlich vorkommenden Auto-

129 9 · Angeborene Erythrozytenmembrandefekte

antikörpern mit niedriger Affinität für Bande 3; Reliene et al. 2002). 9.4.3

throzyten. Mit Ausnahme der schweren Anämie bei aplastischer Krise benötigen sie keine Erythrozytentransfusion. Mittelschwere Sphärozytose. Die Mehrzahl der Patienten

Klinische Symptomatik

Die Kennzeichen sind Anämie, Ikterus und Milzvergrößerung (⊡ Tabelle 9.2). Die Berücksichtigung der unterschiedlichen Konzentration an Hämoglobin und Bilirubin sowie der Retikulozytenzahl erlaubt eine Einteilung in eine leichte, mittelschwere und schwere Form (⊡ Tabelle 9.3; Eber et al. 1990). Die semiquantitative Auswertung der osmotischen Resistenzprüfung im frischen und inkubierten Blut sowie die Bestimmung der Spektrinkonzentration mittels spezifischem ELISA kann zu dieser Einteilung beitragen. Leichte Sphärozytose. Patienten mit leichter Sphärozytose (⅓ der Fälle) haben eine leichte, nahezu vollständig kompensierte hämolytische Anämie mit milder Retikulozytose sowie in der Regel eine normale Spektrinkonzentration der Ery-

erkrankt an der mittelschweren Form. Die Hämoglobinkonzentration ist auf unter 100 g/l erniedrigt; die Bilirubinkonzentration und die Retikulozytenzahl sind deutlich erhöht. Die Spektrinkonzentration ist meist auf unter 80% der Norm vermindert. Transfusionen können im Rahmen hämolytischer Krisen erforderlich werden. Bei einigen Patienten mit mittelschwerer Form setzt die Erythropoese nach Geburt erst mit Verzögerung ein, so dass im ersten Lebensjahr eine ausgeprägte Anämie mit relativ niedriger Retikulozytenzahl vorliegt. Nach dem 1. Lebensjahr erreichen diese Patienten eine mittelschwere chronische Anämie mit einer Hb-Konzentration von 70–100 g/l und einer Retikulozytose von über 10%. Im Durchschnitt haben Patienten mit einer dominanten Sphärozytose einen leichteren Verlauf als die mit der rezessiven Form; es gibt aber eine erhebliche Überlappung der Schweregrade.

⊡ Tabelle 9.2. Kennzeichen der hereditären Sphärozytose

Symptomatik

Laborparameter

Anämie

Retikulozytose

Splenomegalie

Kugelzellen

Intermittierender Ikterus:  bei Hämolyse  bei Gallengangverschluss

MCHC erhöht Osmotische Fragilität erhöht (besonders im inkubierten Blut) Coombs-Test negativ

Aplastische Krisen

Verminderte Konzentration von Spektrin, Ankyrin oder Protein 3

Vererbung:  dominant 75%  nicht-dominant 25% Heilung nach Splenektomie

⊡ Tabelle 9.3. Klinische Schweregrade der hereditären Sphärozytose und Indikation zur Splenektomie (nach Eber et al. 1990)

Leichte HS

Mittelschwere HS

Schwere HSa

Hämoglobin (g/dl)

11–15

8–11

<6

Retikulozyten (%)

3–8

≥8

≥10c

Bilirubin (mg/dl)

1–2

≥2

≥3c

Spektringehalt (% des Normalwerts)

80–100

50–80

20–80b

Normal oder gering erhöht Deutlich erhöht

Deutlich erhöht Deutlich erhöht

Deutlich erhöht Deutlich erhöht

Sphärozyten u. a. im Blutausstrich

Oft nur vereinzelt

Deutlich vermehrt

Sphärozyten und Poikilozyten

Indikation zur Splenektomie

In der Regel im Kindes- und Jugendalter nicht erforderlich

Bei mehreren transfusionsbedürftigen hämolytischen Krisen oder ausgeprägter Leistungsminderung

Alle Patienten, nicht vor dem 6. Jahr

Osmotische Fragilität Frisches Blut Inkubiertes Blut

a

Patienten benötigen regelmäßige Transfusionen; b Bedingt durch unterschiedliche primäre Defekte ist der Spektringehalt der Erythrozyten sehr unterschiedlich; c Werte vor Beginn der regelmäßigen Transfusionen.

9

130

I

Pädiatrische Hämatologie: Anämien und Hämoglobinopathien

Schwere Sphärozytose. Selten sind Patienten mit der schwe-

ren Form (ca. 3% der Fälle). Sie benötigen regelmäßig Transfusionen um eine Hämoglobinkonzentration von >60 g/l zu halten. Die Vererbung ist fast immer rezessiv; beide Eltern haben Zeichen einer leicht gesteigerten Hämolyse oder erhöhte osmotische Fragilität im inkubierten Blut. Tipp für die Praxis Die Rate an schwerer Hyperbilirubinämie ist bei allen Neugeborenen mit Sphärozytose höher als bei gesunden. Ein neonataler Blutaustausch kann meist – aber nicht immer – durch einen frühzeitigen Beginn der Phototherapie vermieden werden.

State deutlich höhere Bilirubinkonzentrationen (>3–5 mg/dl) auf als Patienten, die »nur« eine gesteigerte Hämolyse aufweisen. Nach dem 30. Lebensjahr verläuft der Anstieg in der Frequenz von Gallensteinen parallel zur Häufigkeit von Gallensteinen in der »Normalbevölkerung«; dies deutet darauf hin, dass sich Gallensteine bei Patienten mit Sphärozytose bevorzugt in der 2. bis 3. Lebensdekade bilden. Die AbdomenUltraschalluntersuchung ist die verlässlichste Methode, um Patienten mit Sphärozytose und Gallensteinen zu identifizieren und sollte ab dem 5. Lebensjahr in jährlichen Abständen erfolgen. Andere Komplikationen. Gelegentlich entwickeln erwachsene

9.4.4

Komplikationen

Krisen, Indikation zur Transfusion. Die meisten Patienten mit

mittelschwerer Sphärozytose erleiden eine oder mehrere hämolytische Krisen, oft im Rahmen von viralen Infekten. Zunehmender Ikterus und Anämie sind typisch. Ursache ist vermutlich die im Rahmen der Infektion größer gewordene Milz und eine Aktivierung des retikuloendothelialen Systems in Milz und Leber. Transfusionen können gelegentlich erforderlich werden. Schwere, transfusionsbedürftige aplastische Krisen treten mit wenigen Ausnahmen nur einmal im Leben auf. Ursache ist eine Parvovirus-B19-Infektion, die eine lebenslange Immunität hinterlässt. Das für Parvovirus typische Wangen- und Rumpfexanthem fehlt bei Patienten mit hämolytischer Anämie. Eine Transfusion kann bei hämolytischen Krisen vermieden werden, wenn die Hämoglobinkonzentration nicht unter 50–70 g/l abfällt. Hingegen sollten Kinder mit der selteneren aplastischen Krise transfundiert werden, da wegen des raschen und ausgeprägteren Hämoglobinabfalls (oft unter 40–50 g/l) Symptome kardiovaskulärer Insuffizienz (Tachykardie, Schwindel u. a.) auftreten können. Die Herzinsuffizienz kann bei aplastischen Krisen und schwerer Anämie zum Tod führen. In manchen Fällen kann der schwere Verlauf der aplastischen Krise durch die frühzeitige Gabe von Immunglobulinpräparaten (die alle Anti-Parvovirus-Antikörper enthalten) günstig beeinflusst werden. Tipp für die Praxis Patienten mit regelmäßigem Transfusionsbedarf sollten ab einer Hämoglobinkonzentration von 60–70 g/l auf einen Wert von 90–100 g/l transfundiert werden.

Gallensteine. Aufgrund des erhöhten Bilirubinanfalls ent-

wickeln Kinder und Erwachsene mit Sphärozytose vor Splenektomie häufig Gallensteine. Kinder mit Sphärozytose haben im Alter von <10 Jahren in 5% Gallensteine. Die Prävalenz von Gallensteinen steigt auf 40–50% in der 2. bis 5. Lebensdekade und auf 55–75% in höherem Alter an. Patienten, die neben der Sphärozytose auch einen hepatischen Glukuronyltransferase-Mangel (Morbus Gilbert-Meulengracht) vererbt haben, bekommen früher und häufiger Gallensteine als Patienten mit normaler Bilirubin-Clearance (Miraglia del Giudice et al. 1999). Diese Patienten weisen auch im Steady

Patienten mit Sphärozytose Gicht, schmerzlose Unterschenkelgeschwüre oder eine chronische erythematöse Dermatitis der Beine. Seltene, schwere Komplikationen sind extramedulläre Tumoren. Sie sind meist im Thorax paraspinal lokalisiert und treten v. a. bei Erwachsenen mit leichter Sphärozytose auf, die über Jahrzehnte eine erhöhte Blutbildung hatten. All diese Komplikationen bilden sich nach Splenektomie zurück. In seltenen Fällen wurde ein gleichzeitiges Auftreten von Sphärozytose mit spinozerebellärer Degeneration oder familiärer Kardiomyopathie beobachtet. Bisher ist unklar, ob eine gemeinsame Pathogenese zugrunde liegt oder ob es sich um eine zufällige Assoziation verschiedener Krankheiten handelt. 9.4.5

Diagnose

Bei typischer klinischer Symptomatik kann die Diagnose der Sphärozytose gestellt werden, wenn die osmotische Fragilität der Erythrozyten erhöht ist und im Blutausstrich Sphärozyten vermehrt sind. Die mittlere zelluläre Hämoglobinkonzentration (MCHC) ist in der Hälfte der Fälle auf >36% erhöht (MacKinney et al. 1962). Der Nachweis einer Rechtsverschiebung im MCHC Histogramm (messbar mit verschiedenen neueren Blutzählgeraten) ist ein eindeutiger Hinweis auf die Diagnose (Mohandas et al. 1986) und eignet sich z. B. für ein Screening von Familienangehörigen eines Patienten mit Sphärozytose. Die Bestimmung der Spektrinkonzentration (und/oder die von Ankyrin oder Bande 3) in der Erythrozytenmembran kann bei ungewöhnlichen Fällen (z. B. bei gleichzeitigem Nachweis von Anti-Erythrozytenantikörpern ( unten) erforderlich sein. Die Analyse der Erythrozytenmembran ist jedoch sehr aufwendig und bisher nur an wenigen Zentren möglich. Es gibt nur wenige Krankheiten, die mit einer Sphärozytose verwechselt werden können. Beim Neugeborenen kann die Diagnose schwierig sein: Nur 35% der betroffenen Neonaten haben eine Retikulozytose >10% (beachte die erhöhten Normalwerte im Neugeborenenalter bis 8%), und 33% weisen keine wesentlich erhöhte Zahl von Sphärozyten im Ausstrich auf (Schröter u. Kahsnitz 1983). Zudem ist die osmotische Fragilität fetaler/neonataler Erythrozyten im frischen Blut vermindert und erst nach 24-stündiger Inkubation erhöht (Erlandson u. Hilgartner 1959; Schroter u. Kahsnitz 1983), so dass die Verwendung von Normalwerten Erwachsener für die osmotische Fragilitätsprüfung zu

131 9 · Angeborene Erythrozytenmembrandefekte

falsch-negativen oder falsch-positiven Ergebnisse führen kann. Es müssen daher die für Neugeborene veröffentlichten Normalwerte angewandt werden (Schröter u. Kahsnitz 1983). Tipp für die Praxis Die Diagnose der Sphärozytose beim Neugeborenen durch den Nachweis einer verminderten osmotischen Fragilität ist einfacher mittels des »Acidified-glycerol-lysis«Tests (Eber et al. 1992) zu stellen. Von Vorteil ist die geringe Blutmenge (20 µl EDTA Blut), die dabei benötigt wird.

Die AB0-Inkompatibilität ist im Neugeborenenalter 4–5-mal häufiger die Ursache einer Hyperbilirubinämie als die Sphärozytose (Saada et al. 2000): Die Abgrenzung kann in den seltenen Fällen einer Coombs-negativen AB0-Inkompatibilität schwierig sein. Bei älteren Kindern müssen autoimmunhämolytische Anämien (v. a. solche durch Wärmeantikörper oder biphasische Antikörper vom Donath-Landsteiner-Typ) durch einen negativen Coombs-Test ausgeschlossen werden. Der Nachweis einer verminderten Spektrinkonzentration sichert in diesen Fällen die Diagnose: Bei immunhämolytischen Anämien ist – im Gegensatz zur Sphärozytose – die Konzentration von Spektrin normal. Sphärozyten finden sich als sekundäres Phänomen bei einigen anderen Erkrankungen; in diesen Fällen ist die Diagnose aber entweder leicht zu stellen (z. B. Verbrennungen, Schlangenbisse oder Clostridiumsepsis) oder die Sphärozyten sind nicht die vorwiegende morphologische Veränderung (z. B. bei mikroangiopathischen hämolytischen Anämien, oxidativen Hämolysen, instabilen Hämoglobinopathien oder Hämoglobin-SC-Krankheit). Die Diagnose einer Sphärozytose kann bei gleichzeitigem Eisenmangel oder cholestatischem Ikterus maskiert werden, da in diesen Fällen die osmotische Fragilität der Erythrozyten scheinbar normal ist. 9.4.6

Splenektomie und Cholezystektomie

Die Splenektomie heilt alle Patienten mit Sphärozytose. Die Hämoglobinkonzentration normalisiert sich in allen Fällen, die Retikulozytenzahl fällt – mit Ausnahme der sehr schweren Verläufe – auf unter 2% ab. Die Indikation wird jedoch zunehmend zurückhaltender gestellt, da 1–2 % der Patienten an einer fulminanten Postsplenektomie-Sepsis (Schwartz et al. 1982) oder an mesenterialen/portalen Gefäßverschlüssen versterben. Kinder, die im Alter von <5 Jahren splenektomiert werden, haben ein erhöhtes Risiko für eine Postsplenektomie-Sepsis. Sie sollten auf keinen Fall unter 2 Jahren und möglichst nicht vor dem 5. Lebensjahr splenektomiert werden – sogar wenn dafür regelmäßige Transfusionen in Kauf genommen werden müssen. Das Risiko für eine späte Sepsis nach Splenektomie ist lebenslang erhöht (Eber et al. 1999; Green et al. 1986). Patienten mit der mittelschweren Form sollten splenektomiert werden, wenn wiederholte Transfusionen im Rahmen von hämolytischen Krisen erforderlich waren (die Transfusion bei aplastischer Krise oder eine Austauschtransfusion bei Geburt zählen nicht mit). Patienten mit der schwe-

ren Form, die regelmäßig transfundiert werden, müssen in jedem Fall splenektomiert werden. ! Eine Splenektomie ist bei Kindern und Jugendlichen mit der leichten Form in der Regel nicht erforderlich. Subtotale Splenektomie. Bei der subtotalen Splenektomie wird ein Milzrest von 10 ml (Eber et al. 2001b) bis 30 ml (Bader-Meunier et al. 2001) belassen. Dies führt zu einer jahrelangen Normalisierung der Hämoglobinkonzentration (⊡ Abb. 9.5). Die Retikulozytenzahl und Bilirubinkonzentration sind in den ersten Jahren nach subtotaler Splenektomie normal und steigen dann langsam wieder an, ohne die hohen Ausgangswerte vor Splenektomie zu erreichen. Transfusionsbedürftige hämolytische oder aplastische Krisen oder andere Komplikationen treten nach subtotaler Splenektomie nicht auf. Die Restmilz wächst in den ersten Jahren auf die Größe einer normalen Milz; anschließend ist das Wachstum weitgehend parallel zu dem einer altersentsprechend normalen Milz (⊡ Abb. 9.5). Der Nachbeobachtungszeitraum von 7 Jahren ist allerdings noch zu kurz, um dieses Verfahren allen Patienten empfehlen zu können. Cholezystektomie. Patienten mit symptomatischen Gallensteinen sollten cholezystektomiert werden. Eine bloße Steinentfernung durch Cholezystotomie ist nicht zu empfehlen, da sich aufgrund der fortbestehenden Hämolyse die Gallensteine nachbilden. Bei Patienten mit mittelschwerer Form wird eine gleichzeitige, offene (subtotale) Splenektomie empfohlen. Patienten mit der leichten Form sollten laparaskopisch cholezystekomiert werden; mit einer Steinbildung in den ableitenden Gallenwegen ist nach Cholezystektomie nicht zu rechnen. Vor dem Eingriff muss eine steinbedingte Abflussbehinderung in den Gallenwegen durch eine Ultraschalluntersuchung sorgfältig ausgeschlossen werden. Antibiose. Nach Splenektomie ist das Risiko für schwere Infektionen durch Pneumokokken (Sepsis, Meningitis, Pneumonie) und andere kapseltragende Bakterien (Hämophilus, Meningokokken u. a.) sowie durch einige andere Parasiten (z. B. Malaria) mehrere 100-mal erhöht (Eber et al. 1999). Nach Splenektomie ist daher eine mindestens 3-jährige Dauerprophylaxe mit oralem Penicillin (erforderlich bei Splenektomie <10 Lebensjahr auf jeden Fall bis zum Alter von 10 Jahren). Die Dosierung beträgt 2×200.000 E/Tag bis zum 5. Lebensjahr; 2×400.000 E/Tag ab dem 5. Lebensjahr. Bei größeren Patienten empfiehlt sich die Dosierung nach Körpergewicht (50.000 E/kg KG; maximal 2×1,5 Mio. E). Bei Unverträglichkeit des oralen Präparats kann alternativ ein Depotpräparat i.m. (1,2 Mega) 1- bis 2-mal pro Monat injiziert werden. Anschließend muss lebenslang eine sofortige Gabe eines Breitbandantibiotikums (derzeit am besten Amipen mit β-Lactamhemmer) bei allen hochfieberhaften Infektionen zwingend erfolgen (Eber et al. 2001a). Impfung. Alle Patienten müssen vor der Splenektomie mit dem 23-valenten Pneumokokkenimpfstoff geimpft werden. Nicht-geimpfte, splenektomierte Patienten sollten mit dem neuen konjugierten Pneumokokkenimpfstoff vakziniert werden. Die Impfung bietet einen weitgehenden, aber nicht vollständigen Schutz vor invasiver Pneumokokkenerkrankung (Pedersen et al. 1982). Patienten ohne eine Hämophilus-

9

132

I

Pädiatrische Hämatologie: Anämien und Hämoglobinopathien

⊡ Abb. 9.5a, b. Ergebnisse der subtotalen Splenektomie bei hereditärer Sphärozytose. a Anstieg der Hämoglobinkonzentration nach Splenektomie bei 29 Patienten (Stöhr et al., persönliche Mitteilung); b Wachstum des Milzrestes nach Splenektomie (Eber et al. 2001b)

a

b

impfung oder Patienten mit ungenügendem Antikörpertiter sollten geimpft werden. Aufgrund des veränderten Erregerspektrums wird neuerdings auch die Meningokokkenimpfung (mit dem konjugierten Impfstoff) für alle splenektomierte Patienten empfohlen. Langzeitnebenwirkungen. Untersuchungen an langzeitüberlebenden Sphärozytosepatienten zeigen ein 6fach erhöhtes Risiko für Myokardinfarkt/zerebralen Schlaganfall nach dem 40. Lebensjahr (Schilling 1997): Mögliche Ursache ist die nach Splenektomie beschleunigte Arteriosklerose (Robinette u. Fraumeni 1977).

9.5

Hereditäre Elliptozytose

Obwohl die hereditäre Elliptozytose fast ebenso häufig wie die Sphärozytose ist (ungefähr 1: 2500 in der weißen nordeuropäischen Bevölkerung), ist ihre klinische Bedeutung wesentlich geringer. Typisch sind die stäbchenförmigen Elliptozyten in mehr als 20% der Erythrozyten im Blutausstrich (Kleihauer 1978). Nur ca. 10% der Patienten erkranken an einer signifikanten Hämolyse. In einigen Fällen kann die Hämolyse lebensbedrohlich sein. Wir unterscheiden 4 Untergruppen: die milde Elliptozytose (mit vorübergehender schwerer infantiler Poikilozytose), die hereditäre Poikilozytose, die sphärozytäre hereditäre Elliptozytose und die südostasiatische Ovalozytose (⊡ Tabelle 9.4).

9.5.1

Milde hereditäre Elliptozytose

Heterozygote Anlageträger dieser häufigsten, milden Form der Elliptozytose haben meist keine Anämie und eine nur leichte Retikulozytose (Retikulozytenzahl <4%). Die osmotische Fragilität der Erythrozyten kann normal bis leicht erhöht sein. Dagegen erkranken homozygote oder compound heterozygote Nachkommen an einer mittelschweren bis schweren hämolytischen Anämie. Pathogenese. Die milde hereditäre Elliptozytose und die

seltenen hereditären Poikilozytosen (s. unten) werden in der Mehrzahl durch verschiedene Störungen der »horizontalen« Vernetzung der Membranskelettproteine verursacht ( Abb. 9.1; Palek u. Jarolim 1993). Diese Verbindungen halten das den Erythrozyten stabilisierende Proteinnetzwerk zusammen. Die meisten Defekte vermindern die Aneinanderlagerung von Spektrindimeren und führen zu einem erhöhten Anteil von dimerem Spektrin nach Extraktion der Erythrozytenmembran bei niedriger Ionenstärke und Temperatur (Liu et al. 1982). Diese Mutationen liegen in den Spektrinketten nahe der Spektrin-Selbstaneinanderlagerungsstelle. Die meisten Defekte betreffen das N-terminale Ende der α-Spektrinkette; einige Defekte wurden auch im C-Terminus der β-Kette gefunden. Bei den Mutationen der α-Kette handelt es sich meist um Punktmutationen (Austausch einer Aminosäure), die die Struktur einer der 106 Aminosäure langen wiederholten Sequenzen zerstören. β-Spektrinmutationen führen zu einem verkürzten C-Terminus, der keine Verbindung zur α-Kette findet. Defekte der α-Spektrinkette verlaufen umso schwerer, je näher die Mutation an der Spektrin-

133 9 · Angeborene Erythrozytenmembrandefekte

⊡ Tabelle 9.4. Klinische Subtypen der hereditären Elliptozytose

Klinische Manifestation Milde HE Asymptomatisch Dominante Vererbung: ein Elternteil mit HE Varianten:  Neugeborene mit mäßig-schwerer hämolytischer Anämie und HPP-ähnlichem Ausstrich; wandelt sich zu einer typischen milden HE innerhalb eines Jahres  Patienten mit milder bis mäßiger chronischer Hämolyse, entweder wegen zusätzlicher Vererbung der α-Spektrinvariante (αLELY ) oder wegen Koexistenz einer chronischen Krankheit mit Splenomegalie Hereditäre Poikilozytose (Pyrokilozytose) Mäßig bis schwere hämolytische Anämie Splenomegalie Zeitweilige Gelbsucht Aplastische/hämolytische Krisen Rezessive Vererbung: Ein Elternteil mit HE und einer mit α-Spektrin-»Low-low-expression«-Variante; oder beide Eltern mit HE Besserung nach Splenektomie Sphärozytäre HE Anämie Splenomegalie Zeitweilige Gelbsucht Aplastische Krisen Dominantes Vererbungsmuster Gute Reaktion auf Splenektomie Südostasiatische Ovalozytose Asymptomatisch Dominante Vererbung Eingeborene der Lowlands von Melanesien oder Malaysia Keine Anämie oder Hämolyse; Malariaresistenz

Blutausstrich; biochemische Defekte

Elliptozyten, wenig bis keine Poikilozyten Geringe oder keine Hämolyse (Retikulozyten: 1–3%) Normale osmotische Fragilität Üblicherweise Defekt in Spektrin-Selbstassoziation. Seltener partieller Defekt oder Fehlfunktion von Protein 4.1 oder von Glykophorin C

Bizarre Poikilozyten Fragmentozyten, Sphärozyten, Elliptozyten Tiefes MCV Retikulozytose Erhöhte osmotische Fragilität Erniedrigte Hitzestabilität der Erythrozyten Defekt in Spektrin-Selbstassozation ↓ Spektrinkonzentration Runde Elliptozyten, ± Sphärozyten Retikulozyten Erhöhte Osmotische Fragilität Primärdefekt unbekannt

Runde Elliptozyten, manche mit Querstrich in der Mitte Anomale, oligomere Bande 3, der die Anionen-Austauschfunktion fehlt

HE hereditäre Elliptozytose; HPP hereditäre Pyropoikilozytose.

Selbstaneinanderlagerungsstelle liegt und je höher die Konzentration an Spektrindimer im Extrakt ist. Diese Regel wird allerdings durch die Auswirkungen einer gleichzeitigen Spektrin-α-Lely Mutation kompliziert ( unten). Nicht so selten liegen auch Defekte im Protein 4.1 vor (Conboy et al. 1993). Das Protein fehlt entweder oder kann seine wesentliche Aufgabe, die Spektrin-Aktin-Verbindung in den Knotenpunkten des Membranskeletts zu stärken, nicht erfüllen. Nur homozygote Patienten erkranken an einer schweren poikilozytären Anämie; heterozygote Anlageträger haben eine milde Elliptozytose. Spektrin-α-Lely. Dieser häufige wesentliche Polymorphismus

verändert das Spleißen der α-Spektrin-mRNA, so dass die Hälfte der α-Spektrinmoleküle funktionslos sind (Sp-α-Lely) und keine Bindung mit einer β-Kette eingehen (Wilmotte et al. 1993). Die Bildung einer normalen α-Spektrinkette ist vermindert. Die Mutation allein verursacht auch bei homozygoten Trägern keine klinische Symptomatik, da die α-Spektrinkette im Überschuss gebildet wird. Wird jedoch die Spektrin-α-Lely-Mutation in trans (auf dem anderen Allel) zu einer weiteren α-Spektrinmutation vererbt, die eine

hereditäre Elliptozytose (»Elliptozytosemutation«) verursacht, so führt dies zum Verlust der normalen α-Kette und zu einer relativ erhöhten Konzentration an dimerem Spektrin, das die mutierte α-Kette mit dem »Elliptozytosedefekt« enthält. Die relativ erhöhte Konzentration an defektem Dimer verstärkt wesentlich die Auswirkung der Elliptozytosemutation. »Compound« heterozygote Patienten mit einer α-Spektrin-Elliptozytosemutation und Spektrin-α-Lely erkranken daher entweder an einer hereditären Elliptozytose mit infantiler Poikilozytose ( unten) oder an einer mittelschweren, chronischen hämolytischen Anämie. Die Kombination ist häufig, da bis zu 30% der Bevölkerung den an sich harmlosen Spektrin-α-Lely-Polymorphismus aufweisen. 9.5.2

Hereditäre Poikilozytose (Pyropoikilozytose)

Patienten mit dieser seltenen Erkrankung haben eine mittelschwere bis schwere hämolytische Anämie und benötigen zum Teil regelmäßige Transfusionen. Die Anämie ist gekennzeichnet durch eine ausgeprägte Fragmentierung und Mikrozytose, bizarre Poikilozyten und hitzeempfindliche, osmo-

9

134

I

Pädiatrische Hämatologie: Anämien und Hämoglobinopathien

tisch labile Erythrozyten, die bei 45–46°C fragmentieren anstelle bei normalen 49°C. Aufgrund der Temperaturinstabilität wird die Erkrankung bisher als hereditäre Pyropoikilozytose (HPP) bezeichnet. Da die Temperaturstabilität oft nicht untersucht wird und der Begriff schwer verständlich ist, bevorzuge ich den Begriff »hereditäre Poikilozytose«. Die schwersten Verlaufsformen haben auch einen Spektrinmangel (um 20–40%), so dass sie Kennzeichen der Elliptozytose und der Sphärozytose aufweisen. Die Patienten sind auch nach Splenektomie nicht vollständig von der Hämolyse geheilt. Bei hereditärer Poikilozytose liegt typischerweise eine Homozygotie oder Compound Heterozygotie für 2 α-Spektrindefekte vor, die beide für sich eine milde Elliptozytose verursachen. Einige Patienten mit Poikilozytose sind auch compound heterozygot für die Kombination einer Spektrinα-Lely-Mutation mit einem der schwereren α-Spektrindefekte, der die Tetramerisierung verhindert. Transiente infantile Poikilozytose. Bei ungefähr 10% der Kin-

der mit milder Elliptozytose infolge einer gestörten Spektrin Selbstassoziation manifestiert sich die Erkrankung im Neugeborenenalter unter dem Bild einer schweren poikilozytären mikrozytären hämolytischen Anämie. Die Symptomatik ähnelt der hereditären Poikilozytose und Transfusionen können in den ersten Lebenstagen erforderlich sein. Im Gegensatz zur Poikilozytose geht der Schweregrad bei den Patienten mit der transienten Form während des ersten Lebensjahres in eine milde Elliptozytose über. Dieser Übergang geht parallel zum Abfall des fetalen Hämoglobins. Es wird angenommen, dass die hohe Konzentration an freiem 2,3-Diphosphoglycerat in Erythrozyten mit fetalem Hämoglobin die Interaktion von Spektrin, Aktin und Bande 4.1 in den Knotenpunkten des Membranskelett-Netzwerkes schwächt und so den vererbten Defekt der Spektrin Selbstassoziation bei den Neonaten verstärkt (Mentzer et al. 1987).

kommt sie kaum vor. Sie ist charakterisiert durch dickere Ovalozyten, von denen einige einen zentralen queren Balken aufweisen. Diese Erythrozyten sind außerordentlich steif. Heterozygote Anlageträger haben einen Überlebensvorteil bei Infektionen durch Malaria, was die hohe Prävalenz in Gebieten Südostasiens mit einer hohen Malariadurchseuchung erklärt. Aufgrund eines noch nicht genau identifizierten Mechanismus sind durch Malaria infizierte Patienten (mit der SAO-Mutation) vor einer zerebralen Malaria geschützt (Allen et al. 1999). Der primäre Defekt ist eine Deletion von 9 Aminosäuren in der Bande 3, die an der Verbindungsstelle zwischen dem zytoplasmatischen und Membrananteil liegt (Jarolim et al. 1991; Liu et al. 1990). Dieser Defekt verstärkt die Bindung von Bande 3 an Ankyrin, so dass die Bande 3 in den durch die Spektrinfäden vorgegebenen »Koppeln« gefangen ist; oder sie begünstigt eine Aggregation der Bande 3, die zu der Steifheit der Erythrozyten führt. Trotz ihrer verminderten Verformbarkeit können die Ovalozyten die engen Adventitiaschlitze der Milzsinus frei passieren und die Hämolyse ist bei Heterozygoten– wenn überhaupt – nur gering verstärkt. Vermutlich ist die Homozygotie ein Letalfaktor in der Fetalperiode, da homozygote Patienten nicht bekannt sind. 9.5.5

Die Entfernung der Milz ist nur bei compound heterozygoten oder homozygoten Patienten mit mittelschwerer bis schwerer Form der Elliptozytose oder Poikilozytose indiziert. Da der Grad der Hämolyse während der Säuglings- und frühen Kleinkindzeit abnimmt, sollte die Milzentfernung in keinem Fall vor dem dritten Lebensjahr und nach Möglichkeit erst nach dem fünften Jahr oder später erfolgen. In einigen Fällen wurde eine teilweise Milzentfernung mit Erfolg durchgeführt. 9.6

9.5.3

Hereditäre sphärozytäre Elliptozytose

Es handelt sich um eine seltene, autosomal dominant vererbte Form der Elliptozytose, die Kennzeichen von beiden, der Sphärozytose und der Elliptozytose trägt. Die Patienten haben eine milde bis mittelschwere hämolytische Anämie, die durch dickere Ovalozyten (als die bei Elliptozytose typischen stäbchenförmigen Elliptozyten) und gelegentlich Sphärozyten gekennzeichnet ist. Die osmotische Fragilität ist erhöht. Die Indikation zur Splenektomie entspricht der bei hereditärer Sphärozytose. In einigen Fällen liegt ein Defekt der β-Spektrinkette zugrunde, der sowohl zu einer gestörten Spektrin Selbstassoziation als auch – infolge einer verminderten β-Spektrin-Ankyrin-Interaktion – zu einer geschwächten vertikalen Verankerung des Membranskeletts an die Lipidmembran führt. 9.5.4

Südostasiatische Ovalozytose

Diese auffällige, dominant vererbte Erythrozytenmorphologie ist sehr häufig (bis zu 30%) bei Ureinwohnern Melanesiens, Indonesiens und Malaysias; außerhalb dieser Regionen

Splenektomie bei Elliptozytose

Hereditäre Defekte der Kationendurchlässigkeit der Erythrozytenmembran

Der Wassergehalt von Erythrozyten wird wesentlich von ihrem Gehalt an monovalenten Kationen (Na+ und K+) bestimmt. Ein Natriumeinstrom ist begleitet von einem vermehrten Wassereinstrom und führt infolge der Zellschwellung zu vermehrten Stomatozyten (Erythrozyten mit verringertem Oberflächenüberschuss); ein Kaliumausstrom geht mit einer zellulären Dehydratation einher; infolge eines Oberflächenüberschusses bilden sich Membranausstülpungen, die zur Bildung von Xerozyten und Echinozyten führen. Je nach den indirekten Zeichen des zellulären Wassergehalt ( unten) und der charakteristischem Zellform unterscheiden wir die hereditäre Stomatozytose von der Xerozytose (⊡ Tabelle 9.5). Der Schweregrad der Erkrankung, die Veränderung der intrazellulären Kationenkonzentration und die Morphologie sind sehr unterschiedlich. Neben den beiden Extremen (schwere hereditäre Stomatozytose und mittelschwere hereditäre Xerozytose) wurden mehrere seltene intermediäre Formen (Milde Stomatozytose; Kryohydrozytose; Pseudohyperkaliämie) beschrieben (Coles u. Stewart 1999; Walensky et al. 2003). Alle Krankheiten werden autosomal

135 9 · Angeborene Erythrozytenmembrandefekte

Tabelle 9.5. Merkmale von hereditärer Stomatozytose, Xerozytose und verwandter Erkrankungen (nach Walensky et al. 2003)

Stomatozytose1 mit zellulärer Überwässerung

Kryohydrozytose

Familiäre Pseudohyperkaliämie

Xerozytose

Hämolyse

Mittel bis schwer

Mild bis mittel

Mild bis normal

Mild bis mittel

Erythrozytenmorphologie

Stomatozyten ↑–↑↑↑

Stomatozyten (↑), tassenförmig; zentraler Balken

Targetzellen, Stomatozyten (↑)

Targetzellen ↑ Echinozyten ↑ Stomatozyten (↑)

MCV (80–100 fl)2

110–150

90–105

82–104

84–122

MCHC (32–36 g/dl)

24–30 ↑↑↑

34–38

33–39

Normal bis (↑)

(↓)

34–38 ↓

Erythrozytäres Na+ (5–12 mmol/l)

60–100

15–50

10–25

10–30

Erythrozytäres K+ (90–103 mmol/l)

20–55

55–65

75–100

60–90

Erythrozytäres K+ und Na+ (95–110 mmol/l)

110–140

75–105

87–109

75–99

Osmotische Fragilität

Passives Membranleak3

20–40

1–6

1–2

2–4

Stomatinverlust

Ja

Nein?4

Nein

Nein

Kälteautohämolyse

Nein K+ (↑) nach Lagerung

Ja

Nein

Nein

Ja

Ja, ↑↑↑

Teilweise

Pseudohyperkaliämie Intrauterin Aszites

Nein

Nein

Nein

Gering bis stark

Rückgang der Hämolyse nach Splenektomie

Gut

Gering bis gar nicht

Nicht erforderlich

Schlecht

PostsplenektomieThromboserisiko

↑↑↑

Normal?

Nicht bekannt

↑↑↑

1

Neben der schweren Form gibt es leichtere Verlaufsformen der hereditären Stomatozytose, bei denen Stomatozyten vermehrt sind, die zelluläre Überwässerung (MCV 95–130; Na+ 30–60) jedoch nur leicht ausgeprägt ist (Jarvis et al. 2001; Oski et al. 1969) 2 Die Normalbereiche sind in Klammern angeben 3 Definiert als der Ouabain- und Bumetanid-resistente 86Rubidiumeinstrom bei 37°C; es wird der Quotient des Patientenwerts zum normalen Einstrom angegeben (Norm: 0,06–0,1 mmol/l Erythrozyten/h; Coles et al. 1999) 4 Bei einem Patient mit angeblicher Kryohydrozytose wurde ein Fehlen des Stomatins beschrieben (Lande et al. 1982); dieser Patient hat aber eher Zeichen der Stomatozytose mit zellulärer Überwässerung. ↑ vermehrt; (↓) vermindert; ↑↑↑ deutlich vermehrt oder erhöht; (↑) leicht vermehrt oder erhöht; (↓) leicht erniedrigt.

dominant vererbt. Viel häufiger als die angeborenen Formen beobachtet man eine erworbene Vermehrung von Stomatozyten oder Xerozyten und Echinozyten nach Einnahme von Medikamenten oder bei Infektionen; diese Formveränderungen gehen meist nicht mit einer klinisch bedeutsamen Hämolyse einher. Die wesentlichen Charakteristika der kongenitalen Stomatozytose und Xerozytose und ihrer Zwischenformen sind in ⊡ Tabelle 9.5 gegenübergestellt. 9.6.1

Hereditäre Stomatozytose

Bei der seltenen schweren hereditären Stomatozytose mit zellulärer Überwässerung (Eber et al. 1989; Lande et al. 1982; Lock et al. 1961; Zarkowsky et al. 1968) führt ein dominant vererbter Defekt der Kationendurchlässigkeit zu einem ausgeprägten Natriumeinstrom in die Erythrozyten, der die Kapazität der auswärtstransportierenden Na-/K-Pumpe übersteigt und zu einem massiven Anstieg der intraerythrozytären Kationenkonzentration (Na+- und K+-Gesamtkonzentration) und zellulärem Wassergehalt (erhöhtes MCV und erniedrigte MCHC) führt. Bei einigen Familien kommt es

zu einer schweren Hämolyse. Die charakteristische Formveränderung besteht in einer queren zentralen Aufhellung der Erythrozyten, die wie ein Mund (griechisch Stoma) aussieht. Obwohl der primäre Defekt nicht bekannt ist, kann die vererbte Form der Stomatozytose durch den Nachweis einer fehlenden oder verminderten Konzentration der Bande 7.2 (Stomatin, ein integrales Membranprotein im Bande-7Komplex in der SDS-Polyacrylamid-Gelelektrophorese der Membranproteine) von einer häufigen erworbenen Vermehrung von Stomatozyten im Blutausstrich abgegrenzt werden. Eine Sonderform der Stomatozytose ist die hereditäre Kryohydrozytose (eine milde bis mittelschwere hämolytische Anämie mit einer starken Autohämolyse bei 4°C). Bei der erworbenen Stomatozytenvermehrung lagern sich Medikamente (Chlorpromazin, Ifosphamid, Cyclophosphamid u. a.) in die innere Lipidschicht der Doppellipidmembran ein und dehnen diese gegenüber der äußeren Lipidschicht aus (Reinhart et al. 1999).

9

136

Pädiatrische Hämatologie: Anämien und Hämoglobinopathien

9.6.2

Hereditäre Xerozytose

I Aufgrund eines bisher unbekannten Membrandefekts ist bei der seltenen, dominant vererbten Xerozytose (Synonyme: hämolytische Anämie mit hohem Phosphatidylcholingehalt; dehydratisierte Stomatozytose) die Kalium- und Natriumpermeabilität der Membran verändert, so dass das Verhältnis des Kaliumverlusts zum Natriumeinstrom den normalen Quotienten von 2:3 übersteigt. In der Folge fällt die Gesamtkonzentration monovalenter Kationen der Erythrozyten (Na+ und K+) ab und die Zellen verlieren Wasser. Typisch ist die erhöhte intraerythrozytäre Hämoglobinkonzentration (↑MCHC). Diese »ausgetrockneten« zähen Erythrozyten werden durch das retikuloendotheliale System der Milz aus dem Kreislauf entfernt (⊡ Tabelle 9.5). Einige der Kinder haben intrauterin einen schweren Hydrops mit ausgeprägtem Aszites bei mittelschwerer Anämie (Entezami et al. 1996). Bei Geburt sind die Neonaten schwer krank und bedürfen Intensivtherapie zur Ausschwemmung. Der Hämoglobingehalt ist auf 80 g/l erniedrigt (eigene unveröffentlichte Beobachtung). Nach der intensiven Neonatalperiode weisen die Patienten eine milde bis mittelschwere Hämolyse auf. Das Blutbild ist weitgehend unauffällig und zeigt neben gelegentlichen Targetzellen und einigen Stomatozyten bei genauer Durchsicht irregulär geformte Xerozyten (Stechäpfelerythrozyten mit runden Ausbuchtungen, so genanntes »budding«, besonders im Phasenkontrast gut sichtbar). Die osmotische Fragilität ist vermindert. Der Phosphatidylcholin Gehalt der Membran ist erhöht (12–20 fmol/Zelle; normal: 10–12; Clark et al. 1993). Die familiäre Pseudohyperkaliämie ist eine Sonderform der Xerozytose (Delaunay et al. 1999), die mit milder, kompensierter hämolytischer Anämie und mit einem Anstieg des Serumkalium bis zu 8 mmol/l nach Lagerung der Blutprobe ≥6 h einhergeht. Kopplungsanalysen zeigten, dass bei beiden Formen der Xerozytose der bisher unbekannte genetische Defekt auf Chromosom 16 lokalisiert ist (Carella et al. 1998). 9.6.3

Behandlung von Stomatozytose und Xerozytose

Patienten mit der mittelschweren bis schweren Form der Stomatozytose müssen bei niedrigen Hämoglobinwerten transfundiert werden. Die Hämolyse ist bei den Patienten mit der Xerozytose nach der Neugeborenenzeit selten so ausgeprägt, dass Transfusionen erforderlich sind. Obwohl die vollständige Splenektomie bei Stomatozytose zu einer deutlichen Besserung der Hämolyse führt, ist der Eingriff kontraindiziert. Fast alle Patienten mit Stomatozytose oder Xerozytose, die im Kindesalter splenektomiert wurden, erleiden im Erwachsenenalter (oftmals während Schwangerschaften) rezidivierende Thromboembolien und können infolge pulmonaler Hypertonie versterben (Stewart et al. 1996). Vermutlich zirkulieren thrombogene Erythrozytenfragmente nach Splenektomie im Kreislauf, die ähnlich der Sichelzellerkrankung zu der gehäuften Thromboserate führen (Eber et al. 2000). Bisher ist unklar, ob eine subtotale Splenektomie bei diesen Patienten zu einer ausreichenden Verminderung der gesteigerten Hämolyse führt und die Thrombosen nach Splenektomie verhindert. Patienten mit der hereditären Xerozytose

profitieren nicht von der Splenektomie, was darauf hindeutet, dass die Xerozyten vorwiegend in der Leber zerstört werden. 9.7

Hereditäre Defekte von Membranlipiden

Trotz ihrer Abundanz sind Störungen von Membranlipiden nur in seltenen Fällen Ursache einer hämolytischen Anämie. Die kongenitale Aβ-Lipoproteinämie (Bassen Kornzweig) führt zu einer progredienten Ataxie und zöliakieähnlichen Fettmangelabsorption. Eine klinisch signikante Anämie tritt nur auf, wenn es zu einem sekundären Eisen- oder Folatmangel kommt (Kane u. Havel 2001). Die seltene Tangier-Erkrankung (α-Lipoproteinmangel) ist durch stomatozytäre hämolytische Anämie, Hepatosplenomegalie, orangefarbene, cholesterinbeladene Tonsillen, leichte Hornhauttrübung, periphere Neuropathie und frühzeitige koronare Herzerkrankung charakterisiert. Sie ist auf einen genetisch bedingten Defekt des ABC-Transportproteins (Bodzioch et al. 1999; Brooks-Wilson et al. 1999; Rust et al. 1999) zurückzuführen, der zu einem Fehlen von Apolipoprotein A-I und »high density lipoprotein« sowie zu niedrigem Plasmacholesterol- und hohem Triglyzeridspiegel führt. Im Knochenmark finden sich typische Schaumzellen. Der familiäre Lecithin-Cholesterol-Acyltransferasemangel (Defekt im gleichnamigen Gen) ist eine seltene autosomal-rezessiv vererbte Erkrankung, die durch eine mittelschwere normochrome Anämie, Hornhauttrübung, Hyperlipidämie, Proteinurie, chronische Nephritis, und vorzeitige Arteriosklerose charakterisiert ist (Santamarina-Fojo et al. 2001). Sie tritt meist erst im Erwachsenenalter auf. Targetzellen und niedriger Gehalt an unverestertem Cholesterin und Phosphatidylcholin kennzeichnen die Störung der Erythrozytenmembran (Gjone et al. 1978).

Genetisch bedingte Membrandefekte sind in Mitteleuropa bei weitem die häufigste Ursache angeborener hämolytischer Anämien. Im letzten Jahrzehnt konnten die genetischen Defekte und die Pathogenese weitgehend geklärt werden. Durch einfache hämatologische Untersuchungen ist eine Unterteilung in verschiedene Schweregrade der Erkrankung möglich. Dies erlaubt eine prognostische Aussage über den zu erwartenden klinischen Verlauf und eine risikoadaptierte Indikation zur Splenektomie.

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139

Angeborene Erythrozytenenzymdefekte A. Pekrun, D. Reinhardt, O. Witt

10.1 10.2

Einleitung – 139 Glukose-6-Phosphatdehydrogenasemangel (Favismus) – 140

10.2.1 10.2.2 10.2.3 10.2.4 10.2.5

Genetik – 140 Pathophysiologie – 140 Klinik – 140 Diagnose – 140 Therapie und Prophylaxe – 140

10.3

Pyruvatkinasemangel

10.3.1 10.3.2 10.3.3

Klinik – 144 Diagnose – 144 Therapie – 144

10.4 10.5 10.6 10.7

Triosephosphatisomerasemangel – 144 Andere Enzymdefekte der Glykolyse – 144 Defekte des Adeninnukleotidstoffwechsels – 144 Methämoglobindiaphorasemangel – 145 Literatur – 145

10.1

Einleitung

– 140

 Ein 3-jähriger Junge italienischer Abstammung wird wegen zunehmender körperlicher Mattigkeit, Fieber und gelber Verfärbung der Augen vorgestellt. Der Urin sei dunkel verfärbt. Auf Nachfragen wird der Genuss von »dicken Bohnen« 2 Tage zuvor angegeben. Der Junge ist altersentsprechend entwickelt, fällt aber durch ein blass-ikterisches Hautkolorit auf. Bei der klinischen Untersuchung lässt sich eine grenzwertig vergrößerte Milz am Rippenbogen palpieren. Die Herzfrequenz beträgt 160/min, der Blutdruck wird mit 90/60 mmHg gemessen. Die Laboruntersuchungen ergeben eine Hämoglobinkonzentration von 5,3 g/dl, ein mittleres korpuskuläres Volumen (MCV) von 75 fl, einen mittleren korpuskulären Hämoglobingehalt (MCHC) von 27 pg und einen Retikulozytenanteil von 2,5 %. Das Bilirubin ist auf 3,5 mg/dl mit überwiegend unkonjugiertem Anteil erhöht, ebenso die Laktatdehydrogenase mit 550 U/l. Außerdem ist das Haptoglobin unterhalb der Nachweisgrenze und freies Hämoglobin im Serum nachweisbar. Der Coombs-Test ist negativ. Der Blutausstrich zeigt eine unauffällige Erythrozytenmorphologie, im Kresylblau-gefärbten Ausstrich werden etliche »Innenkörper« gesehen. Zusätzlich werden im Urin Bilirubin, Urobilinogen und freies Hämoglobin nachgewiesen. Die spezielle Untersuchung der Erythrozytenenzymaktivität en ergibt eine deutliche Aktivitätsminderung der Glukose-6Phosphatdehydrogenase in den Erythrozyten (vermindert auf weniger als 2 % der Norm). Aufgrund der Anamnese und der Laborergebnisse kann die Diagnose einer hämolytischen Krise bei Glukose-6-Phosp hatdehydrogenasemangel, ausgelöst durch Nahrungsmittel

▼

(»dicke Bohnen«), gestellt werden. Therapeutisch war die Transfusion eines Erythrozytenkonzentrats aufgrund des weiteren Abfalls der Hämoglobinkonzentration auf 4,6 g/dl erforderlich.

Zahlreiche hereditäre Enzymdefekte der Erythrozyten sind Ursache kongenitaler nicht-sphärozytärer hämolytischer Anämien. In der Regel werden dabei anomale Enzyme gebildet, deren Aktivität, Kinetik, Substrataffinität oder Stabilität verändert sind. Nur in Einzelfällen konnte bisher eine quantitativ verminderte Synthese eines normalen Enzymproteins gezeigt werden. Erythrozyten weisen im Vergleich zu anderen Zellen einen rudimentären Stoffwechsel auf. So ist die Energiegewinnung im Kohlenhydratstoffwechsel auf die anaerobe Glykolyse und den Pentosephosphatweg beschränkt. Aufgrund hereditärer Enzymdefekte kann der Stoffwechsel der Erythrozyten empfindlich gestört werden. Bei Störungen des Pentosephosphatzyklus (Glukose-6-Phosphatdehydrogenasemangel, Glutathionreduktasemangel) kommt es, besonders bei Einwirkung oxidativer Noxen, zu Veränderungen verschiedener erythrozytärer Proteine. Vermutlich führen schließlich sekundäre Schädigungen der Erythrozytenmembran zur vorzeitigen Zerstörung der Zelle. Hervorzuheben ist, dass einige Enzymdefekte (Triosephosphatisomerase – Schneider 2000 –, Phosphofruktokinase, Glukosephosphatisomerase – Kugler u. Lakomek 2000, Phosphoglyceratkinase) sich neben der Störung der Erythrozyten auch an anderen Organsystemen manifestieren. Dabei kommt es v. a. zu neuromuskulären Erkrankungen (Huck et al. 2004; Yao et al. 2004). Da die hämatologischen Störungen bei den betroffenen Patienten oft als erstes Symptom auftreten, ist bei jeder Funktionsstörung der Erythrozyten zur Prognose des weiteren Krankheitsverlaufs eine adäquate Diagnostik unter Einschluss der Enzymbestimmungen anzustreben. Erbgang. Die Mehrzahl der Enzymdefekte wird autosomal-

rezessiv vererbt. Nur der Glukose-6-Phosphatdehydrogenasemangel und der Phosphoglyceratkinasemmangel zeigen eine geschlechtsgebundene (X-chromosomale) Vererbung (Beutler 1990). Heterozygote Genträger sind im Allgemeinen gesund. Ein echt homozygoter Status für einen Enzymdefekt ist nur bei blutsverwandten Eltern, die jeweils den gleichen Defekt vererben, zu erwarten. Die Mehrzahl der Patienten ist dagegen »compound«-heterozygot. Diagnostik. Die Diagnose eines Erythrozytenenzymdefekts

wird durch Messung der entsprechenden Enzymaktivität im

10

140

I

Pädiatrische Hämatologie: Anämien und Hämoglobinopathien

Hämolysat gestellt. Zu beachten ist, dass die Aktivität der meisten Enzyme in Retikulozyten bis zu 20fach höher als in reifen Erythrozyten ist. Die gemessene Enzymaktivität muss daher unter Bezug auf die Retikulozytenzahl und/oder die Aktivität der übrigen Erythrozytenenzyme bewertet werden. Zusätzlich ist die Bestimmung der Enzymsubstrate und der Reaktionsprodukte oft diagnostisch hilfreich. Molekulargenetische Methoden kommen wegen der großen Vielfalt der für jeden einzelnen Enzymdefekt bekannten Mutationen nur selten zum Einsatz. Wichtig werden sie lediglich bei der pränatalen Diagnostik entsprechend schwerer Krankheitsbilder, wie z. B. dem Triosephosphatisomerasemangel mit schwerwiegenden neurologischen Komplikationen (Schneider 2000). 10.2

Glukose-6-Phosphatdehydrogenasemangel (Favismus)

Der X-chromosomal-rezessiv vererbte Glukose-6-Phosphatdehydrogenasemangel ist mit weltweit über 400 Millionen betroffenen Menschen eine der häufigsten genetisch bedingten Krankheiten. Die Genträger leben überwiegend in Gegenden, in denen Malaria vorkommt oder früher endemisch war. Vermutlich schützt der Defekt vor der Malaria-Erkrankung, so dass es zu einer positiven Selektion der Genträger kommt bzw. kam (Luzzatto 1979; Ruwende et al. 1995). In den Mittelmeerländern und in Afrika beträgt die Genfrequenz in der männlichen Bevölkerung 10–20%, die Erkrankung wird jedoch auch in der mittel- und nordeuropäischen Bevölkerung gelegentlich diagnostiziert.

10.2.3 Klinik Es gibt 2 unterschiedliche Verlaufsformen des Glukose-6Phosphatdehydrogenasemangels (Clarke et al. 2003). Am häufigsten ist der akut-intermittierende Verlauf. Viele der betroffenen Individuen sind über viele Jahre oder Jahrzehnte asymptomatisch. Die gesteigerte Hämolyse wird nur durch »oxidativen Stress« akut ausgelöst, während die hämatologischen Parameter im Intervall unauffällig sind. Die wichtigsten Hämolyse-induzierenden Ursachen sind Favabohnen, verschiedene Medikamente und chemische Substanzen (⊡ Tabelle 10.1), Azidose und gelegentlich Infektionen. Auch während der Neonatalperiode kann, oft sogar ohne erkennbare exogene Noxe, akut gesteigerte Hämolyse mit Icterus gravis einsetzen; die Ursache für diese besondere Gefährdung des Neugeborenen ist nicht eindeutig geklärt. Wesentlich seltener kommt es, bei bestimmten Varianten der Glukose-6-Phosphatdehydrogenase, zu einer chronischen hämolytischen Anämie. Auch dabei wird die Hämolyse durch oxidative Noxen verstärkt. Die Milz ist beim Glukose6-Phosphatdehydrogenasemangel in der Regel nicht vergrößert, eine Milzvergrößerung wird gelegentlich bei Patienten mit chronisch gesteigerter Hämolyse beobachtet. 10.2.4 Diagnose Die Diagnose wird durch Bestimmung der Enzymaktivität im Hämolysat gestellt. Zu beachten ist, dass kurz nach einer hämolytischen Krise bei dann stark gesteigerter Retikulozytenzahl die Enzymaktivität im Hämolysat gelegentlich fälschlich als normal bestimmt werden kann.

10.2.1 Genetik 10.2.5 Therapie und Prophylaxe Die X-chromosomale Vererbung ermöglicht verschiedene Genotypen. Männer können nur hemizygot sein, Frauen sind heterozygot oder homozygot. Bei hemizygoten Männern und homozygoten Frauen ist der Defekt gleich stark ausgeprägt. Bei heterozygoten Frauen wird das klinische Bild wesentlich von der zufälligen X-Chromosominaktivierung (Lyon-Hypothese) bestimmt. Diese Patientinnen zeigen 2 Populationen von Erythrozyten mit normaler oder aber mit stark verminderter Enzymaktivität. In der Regel sind heterozygote Frauen asymptomatisch. Sofern bei ihnen allerdings die Mehrzahl der Erythrozyten den Glukose-6-Phosphatdehydrogenasemangel zeigt, kommt es auch bei ihnen zur gesteigerten Hämolyse.

Die wichtigste Maßnahme ist die Vermeidung der Hämolyse auslösenden Noxen. In vielen Ländern wird deshalb, z. B. im Rahmen des Screenings nach Stoffwechseldefekten im Neugeborenenalter, systematisch nach Glukose-6-Phosphatdehydrogenasemangel gesucht. Die Splenektomie führt bei diesem Enzymdefekt meist nicht zu einer Verbesserung der Anämie. Zudem muss als Folge der Splenektomie das gesteigerte Risiko schwerwiegender, häufig tödlicher, bakterieller Infektionen bedacht werden (»overwhelming postsplenectomy infection«, OPSI;  Kap. 23). 10.3

10.2.2 Pathophysiologie Glukose-6-Phosphatdehydrogenase katalysiert den ersten Schritt des Pentosephosphatwegs zur Bildung reduzierender Äquivalente, insbesondere NADPH und im weiteren reduziertes Glutathion (⊡ Abb. 10.1). Beim Glukose-6-Phosphatdehydrogenasemangel ist der Erythrozyt in Gegenwart oxidativer Noxen nicht zur dann notwendigen gesteigerten Synthese von NADPH in der Lage. Es kommt zur Oxidation etlicher erythrozytärer Proteine, zu Veränderungen der Zellmembran und im Gefolge zu vorzeitigem Zelluntergang.

Pyruvatkinasemangel

Der Pyruvatkinasemangel ist der häufigste Defekt eines Glykolyseenzyms als Ursache einer hämolytischen Anämie (Bianchi u. Zanella 2000). Es kommt zu einer verminderten Bildung von ATP, Pyruvat und NAD+. Aufgrund des Substratstaus vor dem defekten Enzym entsteht vermehrt 2,3Diphosphoglycerat, das zu einer Abnahme der Sauerstoffaffinität des Hämoglobins führt (⊡ Abb. 10.2). Aus diesem Grund können Patienten mit Pyruvatkinasemangel niedrige Hämoglobinkonzentrationen wesentlich besser ohne Funktionseinbuße tolerieren, als Patienten mit ebenso schwerer Anämie anderer Ursache.

141 10 · Angeborene Erythrozytenenzymdefekte

⊡ Abb. 10.1. Pentosephosphatzyklus. auto-dom autosomal-dominant, auto-rez autosomal-rezessiv, hA hämolytische Anämie

10

142

I

Pädiatrische Hämatologie: Anämien und Hämoglobinopathien

⊡ Tabelle 10.1. Medikamente, Chemikalien und Nahrungsmittel, die bei Glukose-6-Phosphatdehydrogenasemangel eine Hämolyse erzeugen können. Zusätzlich kann nach Einnahme von frischen Bohnen (Fava-Bohnen = Saubohnen) eine Hämolyse in Form von Favismus bei einem Glukose-6-Phosphatdehydrogenasemangel ausgelöst werden. Bei Fieber/Schmerzen gilt Acetaminophen/Paracetamol als Mittel der Wahl bei einem Glukose-6-Phosphatdehydrogenasemangel Medikament

Handelsnamen

Medikamente, die schwere hämolytische Krisen auslösen können und vermieden werden sollten Acetazolamid (Sulfonamid)

Diamox/Diuramid/Glaupax

Co-trimoxazol (Antibiotikum)

Bactoreduct/Berlocid/Cotrim-BASF/Cotrim-Diolan/Votrim EU Rho/Cotrim forte Heumann/ Cotrim forte-ratiopharm/cotrim forte von ct/Cotrim Hefa/Cotrimhexal/Cotrim Holsten/ Cotrim-K-ratiopharm/Cotrim-ratiopharm/Co-trimoxazol/Cotrimoxazol AL/CotrimoxWolff/Cotrimstada/Co-trim-Tablinen Drylin/Eusaprim/Eusaprim E/Eusaprim K/Kepinol/ Kepinol forte/Microtrim/Sigaprim/Sigaprim für Kinder/Sigaprim forte/Supracombin/ Sigaprim forte/Supracombin/TMS/TMS forte

Dapson

Dapson-Fatol

Metamizol (Analgetikum)

Analgin/Baralgin/Berlosin/Novalgin/Novaminsulfon

Naphthalin (Benzolderivat, Mottenmittel) Nitrofurantoin (Chemotherapeutikum bei Harnwegsinfekten)

Cystit/Furadantin retard/Furadantin RP/Nifurantin/Nifuretten/Nitrofurantoin retardratiopharm/Uro-Tablinen

Sulfacetamid (Sulfonamid)

Albucid

Sulfamerazin (Sulfonamid) Medikamente, die möglicherweise hämolytische Krisen auslösen Chloramphenicol (Antibiotikum)

Aquamycetin/Chloramphenicol/ChloramsaarN/Oleomycetin/Paraxin/Posifinicol/ Thilocanfol

Chloroquin (Antimalariamittel, Antirheumatikum)

Chlorochin/Resochin/Weimerquin

Ciprofloxacin (Antibiotikum, Chemotherapeutikum)

Ciloxan/Ciprobay

Doxorubicin (Zytostatikum)

Adriablastin/Adrimedac/Cealyx/DOXO-cell/Doxorubicin/Ribodoxo-L

Hydroxychloroquin (Rheumatikum, Antimalariamittel)

Quensyl

Levodopa (Parkinsonmittel)

Dopaflex

Mefloquin (Antimalariamittel, Antirheumatikum)

Lariam

Paraaminosalicylsäure (PAS) (Vitamin-K-Antagonist) Phenazon (Analgetikum, Antipyretikum)

Aequiton-P/Migräne-Kranit/Otalgan

Propyphenazon (Antipyretikum, Antiphlogistikum, Analgentikum)

Demex/Eufibron/Isoprochin P

Sulfadiazin(Sulfonamid)

Brandiazin/Flammazine/Sterinor/Sulfadiazin-Heyl/Triglobe

Sulfalen (Sulfonamid)

Longum

Sulfasalazin (Sulfonamid)

Azulfidine/Colo-Pleon/Pleon RA/Sulfasalazin-Heyl

Sultiam (Antiepileptikum)

Ospolot

Toloniumchlorid (Hämostatikum)

Toluidinblau Inj.

Medikamente, bei denen bei normaler Dosierung keine Hämolyse zu erwarten ist, deren Überdosierung aber vermieden werden sollte Acetylsalicylsäure (Analgetikum, Antipyretikum)

ASS Acesal/Acetylsalicylsäure/Alacetan/Alka-Seltzer/Apernyl/Aspirin/Aspro/ASS/ASSabz/ASS AL/ASS ct/ASS-Dura/ASS Heumann/ASS Hexal/ASS-Kreuz/ASS-ratiopharm/ASS Stada/Boxazin/Chephapyrin-N/Coffepyrin/Doppel-Spalt/Fibrex/Glutisal/HA-Tabletten N/ Herz-ASS/Micristin/Miniasal/Neuralgin/Neuramidal/Quadronal/ratioGrippal + C/Ring N/ Rio-Josipyrin/Romigal/Santasal N/Spalt/Thomapyrin/Togal ASS

Chinin (Antipyretikum, Amarum, Antimalariamittel)

Chininum/Limptar N/Sagittaproct CH

Lysinacetylsalicylat (Analgetikum, Antirheumatikum, Thrombozytenaggregationshemmer)

Aspisol

Mesalazin (Antiphlogistikum, Darmmittel)

Asacolitin/Claversal/Pentasa/Salofalk

Norfloxasin (Antibiotikum)

Bactracid/Barazan/Chibroxin/Firin/Norflosal/Norflox/Norfloxacin

Phenazopyridin (Harnantiseptikum)

Urospasmon

Phytomenadion (Antihämorrhagikum)

Vitamin K1+ Kanavit/Konakion MM/Konakion für Neugeborene/Phytomenadion- Rotexmedica

Probenecid (Urikosurikum)

Probenecid Weimer

Vitamin C (Eine normale Dosierung, z. B. Früchte, ist unbedenklich.)

Ascorell/Ascorvit/Cebion/Cetebe/Hermes Cevitt/Vitamin C (Ascorbinsäure)

Vitamin K

143 10 · Angeborene Erythrozytenenzymdefekte

⊡ Abb. 10.2. Glykolyse. auto-dom autosomal-dominant, auto-rez autosomal-rezessiv, Fam. Familie, Pat Patient, hA hämolytische Anämie

10

144

Pädiatrische Hämatologie: Anämien und Hämoglobinopathien

Triosephosphatisomerasemangel

10.3.1 Klinik

10.4

Bei der Mehrzahl der Patienten besteht eine mäßig ausgeprägte hämolytische Anämie mit Hämoglobinkonzentrationen zwischen 8 und 12 g/dl; klinisch fallen Blässe, Ikterus und Splenomegalie auf. Das klinische Bild kann variieren und reicht von der schweren hämolytischen Anämie mit der Notwendigkeit von Austauschtransfusionen im Neugeborenenalter bis zur milden, weitgehend kompensierten Hämolyse, die gelegentlich erst im Erwachsenenalter als Zufallsbefund erkannt wird.

Triosephosphatisomerase katalysiert innerhalb der Glykolyse die Umwandlung zwischen den C3-Zuckern Glyzerinaldehydphosphat und Dihydroxyazetonphosphat ( Abb. 10.2). Beim Triosephosphatisomerasemangel kommt es im gesamten Körper, nicht nur in den Erythrozyten, zum Anstau des Substrats Dihydroxyazetonphosphat. Dieses Intermediärprodukt ist vermutlich direkt oder über weitere Abbauprodukte das toxische Agens der Erkrankung. Das autosomalrezessiv vererbte Krankheitsbild ist neben der gesteigerten Hämolyse v. a. durch die, sich nach 1–2 Jahren manifestierenden, schweren neuromuskulären Störungen gekennzeichnet. Viele Patienten versterben innerhalb weniger Jahre nach der Geburt. Eine etablierte Therapie gibt es nicht; eventuell ergibt sich ein neuer Therapieansatz durch die allogene Stammzelltransplantation (Pekrun et al. 1995).

I

10.3.2 Diagnose Die Aktivität der Pyruvatkinase und die Konzentrationen der veränderten Substrate und Metabolite werden im Hämolysat gemessen. Die morphologische Untersuchung der Erythrozyten ist unauffällig, gelegentlich finden sich Polychromasie und eine geringe Poikilozytose. Die osmotische Resistenz liegt im Normbereich, sie kann aber auch gesteigert oder vermindert sein. 10.3.3 Therapie Abhängig vom Ausmaß der Anämie und der klinischen Symptome sind Transfusionen notwendig. Mit der Splenektomie ist in der Mehrzahl der Fälle eine Heilung oder zumindest Besserung der Anämie zu erreichen. Nach der Splenektomie steigt die Retikulozytenzahl auf hohe Werte von 500–1000‰ an; diese Beobachtung bestätigt im Nachhinein die Diagnose, da sie ähnlich nur bei dem sehr seltenen Glukosephosphatisomerasemangel beobachtet wird (Kugler u. Lakomek 2000).

10.5

Andere Enzymdefekte der Glykolyse

Weitere gut untersuchte Glykolysedefekte sind der Mangel an Glukosephosphatisomerase, Hexokinase (Murakami et al. 2002), Phosphofruktokinase, Phosphoglyceratkinase (Morimoto et al. 2003) und 2,3-Diphosphoglyceratmutase. Die Abgrenzung gegenüber anderen hämolytischen Anämien ist, wie beim Pyruvatkinasemangel, durch die Bestimmung der entsprechenden Enzymaktivität im Hämolysat möglich. 10.6

Defekte des Adeninnukleotidstoffwechsels

Wichtigster Defekt des Adeninnukleotidstoffwechsels (⊡ Abb. 10.3) ist der Mangel an Pyrimidin-5-Nukleotidase

⊡ Abb. 10.3. Pyrimidinstoffwechsel

145 10 · Angeborene Erythrozytenenzymdefekte

den Lipidstoffwechsel betrifft, sterben die Patienten meist früh. Der Typ IV ist eine Rarität, die auf die Erythrozyten beschränkt ist. Mit Ausnahme der Therapie beim Neugeborenen sind bei der hereditären Methämoglonämie meist keine weiteren Maßnahmen erforderlich. Bei Therapiebedarf kann die Behandlung mit Vitamin C 0,5–1 g/Tag erfolgen, in akuten Fällen auch die Gabe von Methylenblau (1%ige Lösung, 1–2 ml/kg KG). Aufgrund der gesteigerten Empfindlichkeit gegen reduzierende Substanzen sollten diese gemieden werden.

⊡ Abb. 10.4. Basophile Tüpfelung der Erythrozyten beim Pyrimidin-5‘Nukleotidasemangel

(Rees et al. 2003), der entweder genetisch bedingt oder erworben infolge einer Bleiintoxikation auftreten kann. Die intrazelluläre Anhäufung von Abbauprodukten der Desoxyribonukleinsäure führt, vermutlich über eine sekundäre Membranschädigung, zur gesteigerten Hämolyse (Corrons 2000). Die Erythrozyten zeichnen sich durch eine ausgeprägte basophile Tüpfelung aus (⊡ Abb. 10.4). Als sehr seltene Erkrankung tritt bei der autosomaldominant vererbten gesteigerten Aktivität der Adenosindesaminase eine hämolytische Anämie auf (Chottiner et al. 1989). Im Gegensatz dazu führt die Aktivitätsminderung, autosomal-rezessiv vererbt zur Immundefizienz (Markert et al. 1987). Als weitere Enzyme sind in den Adeninstoffwechsel die Adenylatzyklase, die Adeninphosphoribosyltransferase, die AMP-Desaminase und die Katalase involviert. Bei Mangel dieser Enzyme sind allerdings keine klinisch symptomatischen Erkrankungen bekannt. 10.7

Methämoglobindiaphorasemangel

Der autosomal-rezessiv vererbte Methämoglobindiaphorasemangel (Tomatsu et al. 1989) (auch Zytochrom-B-Reduktasemangel) ist sehr selten und wurde in 4 Untertypen (I–IV) unterteilt. Allerdings wurde der Typ III mittlerweile als dem Typ I identisch identifiziert. Der Typ I und II resultiert aus dem Mangel an Zytochrom-B-Reduktase, lokalisiert auf Chromosom 22q13.31 (Percy et al. 2002), während der Typ IV auf dem Mangel an Zytochrom B beruht, kodiert auf Chromosom 18q23. Neugeborene mit einer Methämoglobinämie weisen bei Geburt eine deutliche Zyanose auf, der Allgemeinzustand ist jedoch nur mäßig beeinträchtigt. Es lässt sich ein deutlich erhöhter Methämoglobinwert (bis 40%) nachweisen, so dass aufgrund der verminderten Sauerstoffverfügbarkeit bei Neugeborenen eine Therapie mit Vitamin C oder Methylenblau erforderlich sein kann. Der Typ I der Methämoglobinämie ist auf die Erythrozyten beschränkt und verläuft häufig unkompliziert. Demgegenüber führt die generalisierte Methämoglobinämie Typ II bei den meisten betroffenen Kindern bereits früh zu schweren neurologischen Störungen wie mentaler Retardierung, Mikrozephalie, Krampfanfällen und Opisthotonus. Da der Enzymmangel auch Leber, ZNS, Muskulatur sowie

Angeborene Enzymdefekte als Ursache von hämolytischen Anämien betreffen alle Reaktionskaskaden der Erythrozyten. Obwohl die meisten Erkrankungen sehr selten sind, kommt der umfassenden Diagnostik ein hoher Stellenwert zu, da auch andere Organsysteme, insbesondere das zentrale Nervensystem, betroffen sein können. Eine kausale Therapie ist bislang nicht möglich. Die Erkrankungen sind in der Regel durch eine symptomatische Therapie oder Vermeidung von Hämolyse-auslösenden Substanzen beherrschbar sind.

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10

146

I

Pädiatrische Hämatologie: Anämien und Hämoglobinopathien

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147

Autoimmunhämolytische Anämien A. Salama, G. Gaedicke

11.1

11.1

Einleitung

11.1.1 11.1.2 11.1.3

Historischer Hintergrund – 147 Erythrozytäre Autoantikörper – 147 Klassifikation – 148

– 147

11.2

Autoimmunhämolytische Anämie vom Wärmetyp – 148

11.2.1 11.2.2 11.2.3 11.2.4 11.2.5 11.2.6 11.2.7 11.2.8

Epidemiologie – 148 Ätiologie – 148 Pathogenese – 148 Klinisches Bild – 149 Diagnostik – 149 Differenzialdiagnose – 149 Therapie – 150 Prognose – 150

11.3

Autoimmunhämolytische Anämie vom Kältetyp – 150

11.3.1 11.3.2

Akut-reversible AIHA vom Kältetyp – 150 Chronische AIHA vom Kältetyp – 151

11.4

Paroxysmale Kältehämoglobinurie

11.4.1 11.4.2 11.4.3 11.4.4 11.4.5 11.4.6

Epidemiologie – 151 Ätiologie und Pathogenese – 151 Klinisches Bild – 151 Diagnostik – 151 Differenzialdiagnose – 152 Therapie und Prognose – 152

11.1.1 Historischer Hintergrund

– 151

11.5

Medikamentös induzierte Immunhämolyse – 152

11.5.1 11.5.2 11.5.3 11.5.4 11.5.5

Ätiologie – 152 Pathogenese – 152 Klinisches Bild – 152 Diagnostik und Differenzialdiagnose Therapie und Prognose – 153

Literatur

Einleitung

Die erste Beschreibung einer autoimmunhämolytischen Anämie (AIHA) geht vermutlich auf das klinische Bild der paroxysmalen Kältehämoglobinurie zurück. Bereits im Jahr 1529 beschrieb der Arzt Johannes Actuarius in Konstantinopel die azur-livide und dunkle Verfärbung des Urins geschwächter Patienten nach Kälteexposition. Die Erkrankung wurde erneut im Jahr 1854 bei einem 10-jährigen Jungen und später bei weiteren Kindern beschrieben. Der Nachweis von Autoantikörpern als Ursache für die AIHA gelang ebenfalls zuerst bei der paroxysmalen Kältehämoglobinurie durch Donath und Landsteiner im Jahr 1904 (Mack u. Freedman 2000). Die von früher bekannte Lues-assoziierte Form kommt praktisch nicht mehr vor. Die häufigere Form ist akut-reversibel, wird häufig verkannt und man sieht sie fast ausschließlich bei Kindern unter 10 Jahren nach viralen Infektionen. Die bekannteste Form ist die AIHA vom Wärmetyp. Die AIHA vom Kältetyp und die medikamentös induzierte Form sind im Kindesalter sehr selten. Im Vergleich zu anderen Autoimmunerkrankungen sind alle AIHA bisher am besten geklärt und verstanden worden. Allerdings bleiben die Fragen nach der Ursache des Toleranzbruchs und der Bildung der autoreaktiven Antikörper nach der gestörten Regulation bei Autoimmunkrankheiten bislang ungelöst.

– 152

11.1.2 Erythrozytäre Autoantikörper

– 153

 Die autoimmunhämolytischen Anämien sind bei Kindern selten. Wenn sie auftreten, sind sie meistens durch eine akute und schwere Hämolyse gekennzeichnet. Wichtigster diagnostischer Test ist neben dem Blutbild der positive direkte Coombs-Test. Nach dem Reaktionsoptimum der Autoantikörper unterscheidet man Wärmeautoantikörper und Kälteautoantikörper. In der Regel sind die autoimmunhämolytischen Anämien sekundäre Erkrankungen, so dass nach primären Grunderkrankungen, besonders solchen aus dem Formenkreis der Autoimmunerkrankungen und nach Immundefekten, gesucht werden muß. Auch im Rahmen von Infektionen können sie auftreten. Medikamentös induzierte Formen sind bei Kindern selten. Für eine adäquate Behandlung ist eine enge Zusammenarbeit zwischen Klinik und Transfusionsmedizin erforderlich, zumal sich die Transfusionstherapie, vor allem im Initialstadium, schwierig gestalten kann.

Erythrozytäre Autoantikörper gehören meistens zu IgG-, seltener zu IgM- und nur ausnahmsweise zur IgA-Klasse. Die Autoantikörper sind gegen die eigenen Erythrozytenmerkmale (Antigene) gerichtet, die in der Regel bei fast allen Menschen vorkommen und deshalb mit den allermeisten und häufig sogar mit allen routinemäßig verfügbaren Erythrozyten reagieren. Serologisch werden Erythrozytenantikörper in komplette und inkomplette Antikörper unterteilt: ▬ Komplette Antikörper gehören meistens zur IgM-Klasse und führen zu sichtbarer Agglutination der Erythrozyten ohne Hilfsmittel. ▬ Inkomplette Antikörper bewirken dagegen ohne Hilfsmittel keine sichtbare Agglutination der Erythrozyten. Hierzu sind zusätzliche Reaktionsbedingungen, z. B. die Zugabe eines spezifischen Antihumanglobulinserums (Coombs-Serum), notwendig (Issitt u. Anstee 1998; Mollison et al 1997; Salama u. Heymann 2003). Je nach ihrer optimalen Reaktionstemperatur bei 37°C oder in der Kälte (0–4°C) werden erythrozytäre Antikörper als

11

148

I

Pädiatrische Hämatologie: Anämien und Hämoglobinopathien

Wärme- oder Kälteantikörper bezeichnet. Fast alle erythrozytären Antikörper lassen sich in Standardtestmethoden nachweisen (Issitt u. Anstee 1998; Mollison et al. 1997). Es muss jedoch betont werden, dass der Nachweis von Autoantikörpern nicht immer mit klinischer Relevanz verbunden ist und ein negatives Testergebnis das Vorliegen einer AIHA nicht immer ausschließen kann (Salama u. Heymann 2003). Daher bleiben die klinischen Daten der einzelnen Patienten immer notwendig für eine richtige Interpretation serologischer Befunde, bzw. für die Feststellung einer korrekten Diagnose.

11.2.1 Epidemiologie Die Inzidenz der Erkrankung wird auf 1:30.000 bis 1:70.000 Einwohner geschätzt. Die Erkrankung kommt in allen Alterstufen einschließlich des Säuglingsalters vor. Allerdings erkranken Erwachsene und ältere Menschen viel häufiger als Kinder; Frauen sind häufiger als Männer betroffen (Dacie 1975; Engelfriet et al. 1992; Pirofsky 1976; Worlledge u. Blajchman 1972). 11.2.2 Ätiologie

Wirkungsmechanismus. Erythrozytäre Autoantikörper kön-

nen sowohl extravasale als auch intravasale Immunhämolysen verursachen. Im ersten Fall werden die sensibilisierten Erythrozyten über die Fc-Rezeptoren für IgG Moleküle (IgG3, IgG1, selten IgG2) und/oder über den C3b-Komplementrezeptor (CR1/CD35) von Makrophagen, v. a. in der Milz und bei einer starken Beladung mit Antikörpern und/oder C3b-Fixation eher in der Leber abgebaut. IgA-Autoantikörper kommen selten allein vor und können sowohl eine intravasale als auch eine extravasale Immunhämolyse oder beides zusammen verursachen. Autoantikörper der IgG-Subklasse 4 aktivieren kein Komplement und verursachen keine Hämolyse (Abramson et al. 1970; Atkinson u. Frank 1974; Frank et al. 1977; Jandl u. Kaplan 1960; Jandl et al. 1957; Rosse et al. 1978). Die intravasale Immunhämolyse resultiert aus der Einwirkung der aktivierten terminalen Komplementkomponenten (C5b-9- bzw. membranattackierender Komplementkomplex) auf die Zellmembran (Lachmann 1991; Liszewski et al 1996). Während die extravasale Immunhämolyse von zahlreichen Faktoren abhängig ist (Makrophagenkapazität, Antikörperklasse und Subklasse, Antikörperkonzentration und Komplementaktivierung), wird die intravasale Immunhämolyse weitgehend von der Komplementaktivierung allein bestimmt. 11.1.3 Klassifikation Klinisch und serologisch werden die AIHA in 4 Klassen unterteilt: ▬ AIHA vom Wärmetyp, ▬ AIHA vom Kältetyp, ▬ AIHA vom Donath-Landsteiner-Typ (paroxysmale Kältehämoglobinurie) sowie ▬ AIHA vom medikamentös induzierten Typ. 11.2

Autoimmunhämolytische Anämie vom Wärmetyp

Definition Unter einer Autoimmunhämolyse vom Wärmetyp wird eine verkürzte Lebensdauer der Erythrozyten in der Zirkulation verstanden, die durch die Wirkung spezifischer Wärmeautoantikörper verursacht wird. Der Begriff Wärme bezieht sich auf die Körpertemperatur (37°C), bei der die Autoantikörper mit den Erythrozyten am stärksten reagieren (Issitt u. Anstee 1998; Mollison et al. 1997).

Die Erkrankung tritt isoliert und ohne erkennbare Ursachen bei etwa der Hälfte der betroffenen Patienten auf (idiopathische bzw. primäre Form). Bei dem Rest der Patienten kommt die AIHA als Begleiterkrankung vor (symptomatische bzw. sekundäre Form). Zu den ursächlichen Grunderkrankungen zählen im Kindesalter v. a. Infektionen, systemische Autoimmunerkrankungen und sehr selten lymphoproliferative Erkrankungen (Buchanan et al. 1976; Carapella de Luca et al. 1979; Gehrs u. Friedberg 2002; Habibi et al. 1974; Salama et al. 2002; Zuelzer et al. 1970; Zupanska et al. 1976). Grunderkrankungen und assoziierte AIHA vom Wärmetyp im Kindesalter:       





Infektionen, meistens akut und reversibel Lebendimpfungen (sehr selten) Immundefekte Lymphoproliferative Erkrankungen (sehr selten) Kollagenosen: systemischer Lupus erythematodes, rheumatoide Arthritis, Colitis ulcerosa Thymome (sehr selten) Leukämien (können bei Erwachsenen ursächlich beteiligt sein, bei den Tumoren im Kindesalter kommt eine begleitende AIHA praktisch nicht vor) Solide Tumoren (können bei Erwachsenen ursächlich beteiligt sein, bei den Tumoren im Kindesalter kommt eine begleitende AIHA praktisch nicht vor) Benigne Tumoren (können bei Erwachsenen ursächlich beteiligt sein, bei den Tumoren im Kindesalter kommt eine begleitende AIHA praktisch nicht vor)

Der genaue Mechanismus für die Entstehung der Autoantikörper ist bisher nicht geklärt. Eine genetische Disposition ist nicht bekannt. Es werden u. a. eine strukturelle Alteration der Erythrozytenmembran durch exogene Faktoren, einschließlich Haptene (Medikamente), Viren, mikrobielle Strukturen sowie somatische Mutationen vermutet (Dacie 1975; Engelfriet et al. 1992; Gehrs u. Friedberg 2002; Pirofsky 1976; Salama et al. 2002). 11.2.3 Pathogenese Wärmeautoantikörper sind meistens inkomplette IgG-Antikörper, die in vivo Komplement nicht oder nur teilweise aktivieren. Die sensibilisierten Zellen werden über die Fc-

149 11 · Autoimmunhämolytische Anämien

Rezeptoren für IgG Moleküle (IgG3, IgG1, und nur selten IgG2) und/oder C3b-Komplementrezeptoren (CR1) phagozytiert, v. a. in der Milz und bei einer starken Beladung mit Antikörpern und/oder C3b-Fixation eher in der Leber (Engelfriet et al. 1992; Gehrs u. Friedberg 2002; Jandl u. Kaplan 1960; Jandl et al. 1957; Salama et al. 2002). Stark Komplement-aktivierende Wärmeautoantikörper (Wärmehämolysine) sind sehr selten und gehören meistens zur IgM-Klasse (Freedman et al. 1987; Friedmann et al. 1998; Garratty et al. 1997; Shirey et al. 1987). IgA-Wärmeautoantikörper allein kommen als Ursache einer AIHA auch sehr selten vor (Clark et al. 1984; Gottsche et al. 1990a; Reusser et al. 1987; Sturgeon et al. 1979). Bei etwa 20% der Patienten werden mehr als eine Antikörperklasse gefunden (Lalezari 1976; Salama et al. 2002; Sokol et al. 1990). 11.2.4 Klinisches Bild Das klinische Bild ist extrem variabel. Die betroffenen Kinder können allmählich oder akut eine milde, mäßige bzw. starke Anämie entwickeln. Dabei ist die Symptomatik von der Akuität der Hämolyse und Anämie abhängig. Patienten mit milder Hämolyse fühlen sich in der Regel relativ wohl; Patienten mit massiver Hämolyse sind schwer krank. Bei der akuten Form klagen die Kinder gelegentlich über Fieber und Bauchschmerzen. Bei der chronischen Form können verschiedene Anämie- und Hämolysezeichen das klinische Bild prägen (⊡ Tabelle 11.1). Gelegentlich ist die Hämolyse kompensiert und lässt sich nur durch die auffälligen Hämolyseparameter erkennen. Bei der sekundären Form können die Symptome der Grunderkrankung auch in Erscheinung treten (Buchanan et al. 1976; Carapella de Luca 1979; Engelfriet 1992; Habibi et al. 1974; Pirofsky 1976; Zuelzer et al. 1970; Zupanska et al. 1976).

Grundkrankheit spezifische Befunde erhoben werden. Das Blutbild ist durch verminderte Erythrozytenzahlen, niedrige Hämoglobinkonzentration und Hämokrit gekennzeichnet. Im peripheren Blutausstrich lassen sich mit unterschiedlicher Ausprägung Anisozytose, Mikrozytose, Sphärozytose, Polychromasie und Retikulozytose nachweisen. Das Knochenmark zeigt eine erheblich verstärkte Erythrozytose (Dacie 1975; Engelfriet 1992; Pirofsky 1976; Worlledge u. Baljchman 1972). Der direkte Antiglobulintest (Coombs-Test) ist im klassischen Fall stark positiv. Bei ca. 80–90% der Fälle lassen sich zellgebundene IgG-Autoantikörper nachweisen (⊡ Tabelle 11.1), bei etwa der Hälfte der Patienten auch zellgebundene C3d-Fragmente. IgA- und IgM-Autoantikörper sind selten allein als Ursache einer AIHA vom Wärmetyp zu finden. In Einzelfällen lassen sich die ursächlichen Autoantikörper nur im Eluat nachweisen. Freie Autoantikörper finden sich bei etwa 40–60% der Fälle (Gehrs u. Friedberg 2002; Salama et al. 2002). 11.2.6 Differenzialdiagnose Die AIHA vom Wärmetyp lässt sich von anderen differenzialdiagnostisch relevanten Erkrankungen durch das charakteristische serologische Bild und dem Nachweis von Wärmeautoantikörpern abgrenzen (Gehrs u. Friedberg 2002; Salama et al. 2002):

11.2.5 Diagnostik Klinisch sind die Patienten häufig blass, ikterisch, tachykard und dyspnoisch. Die Milz und Leber sind selten tastbar vergrößert. Bei der sekundären Form können auch für die

Differenzialdiagnosen zur AIHA:  Medikamentös induzierte Hämolyse  Chimärismus-induzierte Immunhämolyse (nach Knochenmark- oder Organtransplantation)  Kugelzellanämie (hämolytisch oder aplastische Krise)  Perniziöse Anämie  Aplastische Anämie  Paroxysmale nächtliche Hämoglobinurie (PNH)  Toxische Hämolyse  Mechanische Hämolyse  Hämolytisch-urämisches Syndrom bei Kindern

⊡ Tabelle 11.1. Charakteristische Befunde bei der autoimmunhämolytischen Anämie vom Wärmetyp (keines der Symptome oder der Befunde kommt immer vor)

Klinische Befunde

Abnormale Laborwerte

Serologische Befunde

Anämiezeichen Blässe Müdigkeit Tachykardie Ohrensausen Belastungsdyspnoe Palpitationen

Retikulozyten in der Regel erhöht Sphärozytose + Poikilozytose + Anisozytose +

Positiver direkter Coombs-Test IgG (30%) IgG + C3d (40–50%) IgG + C3d ±; IgA ±; IgM (20%)

Hämolysezeichen Ikterus dunkler Urin Splenomegalie Hepatomegalie (selten)

Haptoglobin vermindert Indirektes Bilirubin leicht bis mäßig erhöht, selten >5 mg/dl

Positiver indirekter Coombs-Test (40–60%)

LDH leicht bis mäßig erhöht (selten >800 U/l)

Negativer direkter Coombs-Test (<3%)

BSG beschleunigt

Autoantikörper nur im Eluat nachweisbar (sehr selten)

Freies Hämoglobin normal oder leicht erhöht

11

150

Pädiatrische Hämatologie: Anämien und Hämoglobinopathien

11.2.7 Therapie

I Bluttransfusionen sind bei lebensbedrohlicher Anämie nach Einleitung der spezifischen Therapie (Prednisolon oder Dexamethason) in der Regel nicht nur gut verträglich, sondern am schnellsten wirksam (Salama et al. 1992). Die Transfusion wird mit relativ frischen (nicht gewaschenen) Erythrozyenkonzentraten vorgenommen. Eine positive serologische Verträglichkeitsprobe (Kreuzprobe) durch freie Autoantikörper darf auf keinen Fall zu einer Verzögerung einer vital indizierten Transfusion führen. Die spezifische Therapie besteht primär aus Prednisolon (initial 2 mg/kg KG und Tag) oder wenn möglich einer Dexamethason-Stoßtherapie (0,5 mg/kg KG an 4 aufeinander folgenden Tagen und Wiederholung je nach Verlauf alle 4 Wochen, insgesamt bis zu 6 Zyklen bei Respondern). Falls keine Stabilisierung unter Beibehaltung einer niedrigen Prednisolondosis erfolgt, ist eine zusätzliche Gabe von Azathioprin (1–2 mg/kg KG und Tag) erforderlich (Thiopurinmethyltransferase-Defizienz ausschließen!), v. a. bevor eine klinisch signifikante Nebenwirkung durch Kortikosteroide manifest wird (Salama et al. 2002). Nur wenn diese Therapiekombinationen unwirksam bleiben sollte oder gar nicht möglich ist, ist die Behandlung mit Anti-CD 20 (Rituximab) zu versuchen (375 mg/m2 über 5 h pro einer Woche bis zu 4 Wochen; Ahrens et al. 2002; Zecca et al. 2003). Als Alternative für (Rituximab) kommt eine Behandlung mit Cyclophosphamid (1–2 mg/ kg KG) unter Beibehaltung einer niedrigen Kortikosteroiddosis in Frage (Murphy u. LoBuglio 1976; Salama et al. 2002). Beim unkomplizierten Verlauf sollte die Behandlung unter kompletter Remission der Erkrankung nicht vor 6 Monaten beendet werden, um ein schnelles Rezidiv zu vermeiden. Die hochdosierte intravenöse IgG-Therapie (2–5 g/kg KG auf 2 bzw. 5 Tage verteilt) ist eine Alternativtherapie bei Kleinkindern mit Verdacht auf infektassoziierte AIHA vom Wärmetyp (Bussel et al. 1986; Salama et al. 1983b). Weitere therapeutische Maßnahmen wie Plasmaaustausch, Immunadsorption, Ciclosporin und Danazol führen nur in Einzelfällen zum Erfolg. Die Splenektomie führt bei der chronischen Verlaufsform selten zur Remission und wird gerade im Kindesalter nur noch als Ultima-ratio-Maßnahme angesehen (Gehrs u. Friedberg 2002; Salama 2002). 11.2.8 Prognose Der Verlauf ist bei der idiopathischen Form in der Regel chronisch und hängt bei der symptomatischen Form von der Grunderkrankung ab. Die infektassoziierte Form ist meistens unkompliziert und akut-reversibel. Bei allen anderen symptomatischen Formen ist die Prognose primär von der Grunderkrankung abhängig. Bei der chronischen Form ist der Verlauf variabel, bei adäquater und konsequenter Therapie ist die Prognose meistens günstig. Insgesamt sind Todesfälle bei der AIHA vom Wärmetyp sehr selten geworden (Dacie 1975; Gehrs u. Friedberg 2002; Pirofsky 1976; Salama et al. 2002).

11.3

Autoimmunhämolytische Anämie vom Kältetyp

Nach dem klinischen Bild und Verlauf lassen sich akut-reversible und chronische Krankheitsbilder unterscheiden. 11.3.1 Akut-reversible AIHA vom Kältetyp

Definition Bei der akut-reversiblen AIHA vom Kältetyp handelt sich um eine akute und stets reversible Hämolyse, die im Anschluss an eine Infektion auftritt. Sie wird durch die Bildung polyklonaler, kältewirksamer und komplementaktivierender Autoantikörper gegen Erythrozyten verursacht.

Die Krankheit ist selten und tritt vorwiegend ab 14 Jahren auf (Nydegger 1991; Roelcke 1989), meistens im Anschluss an eine atypische Pneumonie oder Mononukleose und seltener nach anderen Infektionen. Der Mechanismus für die Kälteautoantikörperbildung ist nicht bekannt (Nydegger 1991; Roelcke 1989). Die Hämolyse wird meist durch IgM-Autoantikörper verursacht, die meistens gegen den Erythrozyten-AntigenKomplex I/i gerichtet sind und in der Kälte zu Erythrozytenagglutination sowie bei Temperaturen über 10°C zur Komplementaktivierung und intravasaler Hämolyse führen (Salama et al. 1983a). Die Hämolyse ist abhängig von der Temperaturamplitude und Konzentration der Antikörper sowie von der betroffenen Gesamterythrozytenmasse, die bei der Reaktion involviert ist. Klinisch relevante IgG- und IgAKälteautoantikörper kommen extrem selten vor (Roelcke 1989). Klinisches Bild und Diagnostik. Die Symptome und Befunde bei der akuten AIHA vom Kältetyp sind kaum von denen bei der AIHA vom Wärmetyp zu unterscheiden. Die Kinder haben Anämiezeichen, Ikterus, Hämoglobinurie und laborchemisch Hämolysezeichen (Buchanan et al. 1976; Carapella de Luca et al. 1979; Habibi et al. 1974; Zuelzer et al. 1970; Zupansky et al. 1976). Die spontane Agglutinabilität der Erythrozyten und die dunkel-livide Verfärbung des Urins reflektiert in der Regel die ersten Hinweise auf das Vorliegen einer AIHA vom Kältetyp. Das Vorgehen der Untersuchungen ist weitgehend identisch mit den Untersuchungen bei der AIHA vom Wärmetyp. Die Symptome der ursächlichen Infektion klingen meistens vor der Hämolysemanifestation ab. Differenzialdiagnose. Differenzialdiagnostisch kommen

v. a. in Frage die paroxysmale Kältehämoglobinurie, die medikamentös induzierte Immunhämolyse, die autoimmunhämolytische Anämie vom Wärmetyp und das hämolytischurämische Syndrom. Der Nachweis von hochtitrigen Kälteagglutininen im Serum und C3d-Komponenten an den autologen Erythrozyten (C3d-positiver direkter Antiglobulintest) sind beweisend für das Vorliegen einer autoimmunhämolytischen Anämie vom Kältetyp (Gehrs u. Friedberg 2002; Nydegger 1991; Roelcke 1989; Salama et al. 2002).

151 11 · Autoimmunhämolytische Anämien

Therapie und Prognose. Die am schnellsten wirksame The-

rapie bei der AIHA vom Kältetyp ist der Schutz vor Kälteeinwirkungen. Gegebenfalls sollten Bluttransfusionen über ein für Bluttransfusionen zugelassenes Wärmegerät durchgeführt werden (Bartholomew et al. 1987; Gehrs u. Friedberg 2002; Hamblin 2000; Salama et al. 2002). Es handelt sich um eine akut-reversible Erkrankung, die sich meistens nach wenigen Tagen komplett zurückbildet. 11.3.2 Chronische AIHA vom Kältetyp

11.4

Paroxysmale Kältehämoglobinurie

Definition Die paroxysmale Kältehämoglobinurie (autoimmunhämolytische Anämie vom Donath-Landsteiner-Typ) ist gekennzeichnet durch eine akute intravasale Hämolyse. Sie wird verursacht durch komplementaktivierende und meist niedrigtitrige biphasische Kälteautoantikörper der Klasse IgG und seltener der Klasse IgM (Worlledge u. Rousso 1965).

Definition Die chronische AIHA vom Kältetyp wird durch die Bildung von monoklonalen, kältewirksamen IgM-Autoantikörpern gegen Erythrozyten verursacht.

Die Erkrankung ist im Kindesalter eine Rarität (Buchanan et al. 1976; Hadnagy 1993). Sie tritt als idiopathisch benigne monoklonale IgM-Gammopathie oder symptomatisch im Rahmen einer lymphoproliferativen Erkrankung auf (Gehrs u. Friedberg 2002; Nydegger et al. 1991; Roelcke 1989; Salama et al. 2002). Die klinisch relevanten Antikörper sind meistens gegen den I/i-Antigenkomplex und selten gegen andere Antigene gerichtet (Gottsche et al. 1990b; Roelcke 1989; Salama et al. 1985). Die Hämolyse wird, wie bei der akuten Form, durch Kälteeinwirkung und Komplementaktivierung induziert (Nydegger et al. 1991; Roelcke 1989; Salama et al. 1983a). Klinisches Bild und Diagnostik. Die Symptome ähneln denen der akuten AIHA vom Kältetyp. Die Zeichen der intravasalen Hämolyse sind meistens ausgeprägter als bei der AIHA vom Wärmetyp. Die Untersuchungen sind identisch mit denen bei der akuten AIHA vom Kältetyp. Darüber hinaus ist hier eine Untersuchung auf monoklonale Antikörper (Immunelektrophorese) und deren Ursache angezeigt. Die Abgrenzung gegenüber allen anderen hämolytischen Syndromen erfolgt wie bei der akuten reversiblen Form im wesentlichen serologisch.

11.4.1 Epidemiologie Die paroxysmale Kältehämoglobinurie ist die häufigste autoimmunhämolytische Anämie im Kindesalter und verläuft akut; meist ist sie reversibel. Sie kommt fast ausschließlich bei Kindern unter 10 Jahren vor und tritt nach viralen Infektionen auf, wie Luftwegsinfekten, Masern, Mumps, Windpocken oder Grippe. Die von früher bekannte Form bei tertiärer Lues kommt heute praktisch nicht mehr vor (Gottsche et al. 1990c; Nordhagen et al. 1984). 11.4.2 Ätiologie und Pathogenese Der pathogenetische Zusammenhang zwischen Infektionen und der Bildung von Kälteautoantikörpern vom DonathLandsteiner-Typ ist bisher nicht geklärt (Salama et al. 2002). Die Hämolyse wird verursacht durch IgG-, seltener durch IgM-Autoantikörper, die wie die Kälteagglutinine mit den autologen Erythrozyten in der Kälte reagieren und bei Temperaturen über 10°C zur Komplementaktivierung bzw. intravasalen Hämolyse führen (Salama et al. 1983). Die extravasale Immunhämolyse spielt bei der paroxysmalen nächtlichen Kältehämoglobinurie meist nur eine geringe Rolle (Gottsche et al. 1990c; Heddle1989; Nordhagen et al. 1984; Worllegde u. Rousso 1965). 11.4.3 Klinisches Bild

Therapie und Prognose. Die schnellstwirksame Therapie

besteht, wie bei der AIHA vom Kältetyp, aus Schutz vor Abkühlung und ggf. Bluttransfusionen über entsprechende Wärmegeräte (Bartholomew et al. 1987; Gehrs u. Friedberg 2002; Hamblin 2000; Salama et al. 2002). Die Behandlung mit Rituximab ist nur bei bestimmten Patienten mit schwerer Verlaufsform oder vor Operationen zur Vermeidung der Hämolyse bei Unterkühlung wie bei Herzoperationen indiziert (Bauduer 2001; Lee u. Kueck 1998). Die Krankheit ist bei der idiopathischen Form chronisch und ohne Therapie irreversibel. Die Prognose bei der symptomatischen Form ist von der Grunderkrankung abhängig.

Die betroffenen Kinder entwickeln meistens nach Kälteexposition schlagartig Hämoglobinurie und Blässe. Sie klagen häufig über heftige, krampfartige Bauchschmerzen, Übelkeit, Erbrechen, Diarrhö, Rückenschmerzen, Schüttelfrost und Fieber (Göttsche et al. 1990c; Heddle 1989; Nordhagen et al. 1984). Phasen der Hämoglobinurie gehen dem Fieber oft voraus. 11.4.4 Diagnostik Das Vorgehen bei den Untersuchungen ist wie bei der akuten autoimmunhämolytischen Anämie vom Kältetyp (Göttsche et al. 1990c). Der Donath-Landsteiner(DL)-Hämolysetest ist in der akuten Phase praktisch immer positiv. Falls erforderlich, kann der direkte DL-Hämolysetest vom behandelnden Arzt ohne Hilfsmittel zu jeder Zeit durchgeführt werden:

11

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I

Pädiatrische Hämatologie: Anämien und Hämoglobinopathien

Durchführung des direkten Donath-LandsteinerHämolysetest:  1. Blutprobe (1–2 ml Vollblut) warm abnehmen und sofort bei 37°C warm stellen.  2. Blutprobe (1–2 ml Vollblut) abnehmen und bei 0–4°C für 30 min kalt stellen (Eiswasser oder Kühlschrank).  Beide Proben bei 37°C nebeneinander stellen und visuell beurteilen.  Der DL-Hämolysetest ist positiv, wenn die zweite Probe hämolysiert (roter Überstand). Differenzialdiagnose AIHA vom Kältetyp!

die zur Bildung von Autoantikörpern und/oder medikamentenabhängigen Antikörpern führen. Die minimale Zeit für eine primäre und klinisch relevante Immunantwort beträgt 5–6 Tage (Salama u. Mueller-Eckhardt 1992). Die Immunisierung kann während der Therapie und häufig nach Absetzen des Medikamentes bzw. durch eine Reexposition entstehen. Theoretisch kann jedes Medikament eine Immunhämolyse verursachen. Zur Zeit werden die medikamentös induzierten Immunhämolysen am häufigsten durch nichtsteroidale Antirheumatika, insbesondere Diclofenac, Cephalosporine der dritten Generation und Tuberkulostatika ausgelöst (Salama et al. 2002). 11.5.2 Pathogenese

11.4.5 Differenzialdiagnose Die differenzialdiagnostisch relevantesten Erkrankungen sind die autoimmunhämolytische Anämie vom Wärmetyp, die autoimmunhämolytische Anämie vom Kältetyp, die medikamentös induzierte Immunhämolyse, das hämolytischurämische Syndrom, die paroxysmale nächtliche Hämoglobinurie und die angeborenen hämolytischen Anämien (Göttsche et al. 1990c; Lindgren et al. 1985; Nordhagen 1991; Ries et al. 1971). 11.4.6 Therapie und Prognose Die schnellstwirksame Therapie ist der Schutz vor Kälteeinwirkung und ggf. Bluttransfusionen über ein Wärmegerät für Bluttransfusionen. Bei Lues-Erkrankungen ist eine hochdosierte Penicillintherapie notwendig (Göttsche et al. 1990c; Heddle 1989). Der klinische Verlauf bei der akuten Form ist trotz des in vielen Fällen schwerwiegenden hämolytischen Syndroms ausgesprochen gutartig. Die Hämolyse bildet sich in der Regel innerhalb weniger Tage spontan und komplett zurück (Göttsche et al. 1990c; Heddle 1989). 11.5

Medikamentös induzierte Immunhämolyse

Definition Als medikamentös induzierte Immunhämolysen werden alle hämolytischen Syndrome bezeichnet, die durch medikamenteninduzierte Antikörper (Autoantikörper und/oder medikamenten- bzw. metabolitenabhängige Antikörper) verursacht werden. Sie ist bei Kindern extrem selten (Salama u. Mueller-Eckhardt 1989, 1992).

Die medikamentös induzierten Autoantikörper sind serologisch und klinisch von den so genannten idiopathischen IgGAutoantikörpern nicht zu unterscheiden. Sie aktivieren kein Komplement, liegen in der Regel in hoher Konzentration vor und verursachen extravasale Immunhämolysen. Die komplementaktivierenden IgG- und/oder IgM-Antikörper reagieren nur in Anwesenheit des ursächlichen Medikamentes bzw. dessen Metaboliten und führen zu Komplementaktivierung und intravasaler Zellzerstörung. Darüber hinaus können Penicillin und bestimmte Cephalosporine zur Bildung von nicht-komplementaktivierenden Antikörpern führen, die nur mit ErythrozytenMedikament-Komplexen reagieren. α-Methyldopa verursacht dosis- und zeitabhängig fast ausschließlich die Bildung von nicht komplementaktivierenden IgG-Autoantikörpern gegen Erythrozyten, die nur bei einem Teil der Patienten Hämolysen verursachen können (Salama u. Mueller-Eckhardt 1992, 1989; Salama et al. 2002). 11.5.3 Klinisches Bild Das klinische Bild der medikamentös induzierten Autoimmunhämolyse ist von dem Bild bei den idiopathischen Formen nicht zu unterscheiden. Die Hämolyse beginnt meistens allmählich und bildet sich langsam, gelegentlich über Wochen und Monate nach Antigenkarenz zurück. Komplementaktivierende Antikörper verursachen eine akute intravasale Immunhämolyse, die häufig innerhalb von wenigen Minuten bis Stunden nach Einnahme des Medikamentes ausgelöst wird. Die Patienten klagen häufig über Fieber, Schüttelfrost, Tachykardie, Luftnot, Bauchbeschwerden, Übelkeit und Erbrechen. Nierenversagen und Schocksymptomatik kommen vor (Salama u. Mueller-Eckhardt 1989). 11.5.4 Diagnostik und Differenzialdiagnose

11.5.1 Ätiologie Die genauen Mechanismen der Immunisierung sind bisher nicht geklärt. Möglicherweise werden durch Medikamente bzw. Metabolite an der Zelloberfläche Neoantigene erzeugt,

Die sorgfältige Anamnese ist absolut notwendig für die Diagnosestellung einer medikamentös induzierten Immunhämolyse. Die serologische Untersuchung gibt genauen Aufschluss über die Art der vorliegenden Antikörper (Salama u. Mueller-Eckhardt 1989). Zum Nachweis metabolitenspezifischer Antikörper werden ggf. Ex-vivo-Antigene des ursäch-

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lichen Medikaments verwendet (Serum und/oder Urin von anderen Personen nach Medikamenteneinnahme). Die differenzialdiagnostisch relevantesten Erkrankungen sind die autoimmunhämolytische Anämie vom Wärmtyp, der anaphylaktische Schock, das hämolytisch urämische Syndrom, die paroxysmale nächtliche Hämoglobinurie, der septische Schock und selten andere Erkrankungen. Differenzialdiagnose der medikamentös induzierten Immunhämolyse:       

Autoimmunhämolytische Anämie vom Wärmetyp Anaphylaktischer Schock Hämolytisch-urämisches Syndrom Thrombotisch-thrombozytopenische Purpura Septische Reaktion Toxische Hämolyse Paroxysmale nächtliche Hämoglobinurie

11.5.5 Therapie und Prognose Alle verdächtigen Medikamente müssen sofort abgesetzt werden. Bei klinisch relevanter Anämie werden Erythrozytenkonzentrate transfundiert. Komplikationen wie Schocksymptome und Gerinnungsstörungen werden symptomatisch behandelt. Bei Nierenversagen und persistierender Hämolyse durch Medikamentenreste in der Zirkulation ist der Plasmaaustausch bzw. Hämodialyse angezeigt (Salama u. Mueller-Eckhardt 1989). Die Prognose hängt z. T. von dem Zeitpunkt der richtigen Diagnosestellung ab. Wird die Ursache des hämolytischen Syndroms rechtzeitig erkannt, können der Verlauf und die Prognose nach Antigenkarenz trotz des initial dramatischen Krankheitsbildes insgesamt günstig verlaufen. Meist bilden sich die Krankheitssymptome innerhalb von wenigen Tagen bis Wochen zurück. Auch die Niereninsuffizienz ist durch entsprechende Behandlung fast immer vorübergehend und heilt ohne Residuum aus. Dennoch kommt es in der akuten Phase als Folge von begleitenden Komplikationen wie Schock, Verbrauchskoagulopathie und Nierenversagen immer wieder zu Todesfällen (Meyer et al. 1999; Salama u. Mueller-Eckhardt 1989).

Die autoimmunhämolytischen Anämien entstehen durch die Bildung von Autoantikörpern gegen Erythrozytenantigene. Im klassischen Fall lassen sich klinisch relevante Hämolyse und Autoantikörper gegen Erythrozyten nachweisen. Reaktive Autoantikörper bei physiologischer Körpertemperatur werden Wärmeautoantikörper, reaktive Antikörper unter 37°C (Optimun 0–4°C) Kälteautoantikörper genannt. Die meisten Wärmeautoantikörper gehören zur IgG-, selten allein zur IgM- oder IgA-Klasse. Bei der Hälfte der Patienten ist die autoimmunhämolytische Anämie vom Wärmetyp mit einer Grunderkrankung assoziiert, v. a. Infektionen. Die Ursache der Autoimmunisierung bei den übrigen Patienten ist unklar (idiopathische autoimmunhämolytische Anämie).

▼

In den meisten Fällen sind Kortikoide relativ schnell wirksam. Langfristig benötigen jedoch viele Patienten eine Kombinationstherapie, die aus einer niedrigdosierten Prednisolongabe und Azathioprin besteht. Bei therapierefraktären Patienten ist der Einsatz von Rituximab oder Cyclophosphamid gerechtfertigt. Die am schnellsten wirksame Therapie bei lebensbedrohlicher Anämie ist die Bluttransfusion. Kälteagglutinine sind nur in seltenen Fällen die Ursache der Hämolyse. Diese Antikörper sind nur bei Temperaturen unter 37°C wirksam (Optimum 0–4°C). Die Warmhaltung dieser Patienten ist die am schnellsten wirksame Maßnahme zur Vermeidung von Hämolysen. Die paroxysmale Kältehämoglobinurie (Donath-Landsteiner Autoimmunhämolyse) kommt meistens bei Kindern unter 10 Jahren vor und bildet sich innerhalb von wenigen Tagen spontan zurück. Die medikamentös induzierte Immunhämolyse ist bei Kindern extrem selten. Die medikamentös induzierten Autoantikörper gehören zur IgG-Klasse, aktivieren kein Komplement und verursachen extravasale Immunhämolyse. Dagegen gehören die medikamentös abhängigen Antikörper zur IgG- und/oder IgMKlasse und führen in aller Regel zur intravasalen Komplementaktivierung bzw. Immunhämolyse. Viele Patienten bilden jedoch sowohl Autoantikörper als auch medikamentenabhängige Antikörper, und die Erkrankung wird häufig mit der idiopathischen autoimmunhämolytische Anämie verwechselt.

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Pädiatrische Hämatologie: Anämien und Hämoglobinopathien

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155

Erworbene angiopathische und mechanische hämolytische Anämien M. Brandis, U. Kontny

12.1 12.2

Einleitung – 155 Hämolytisch-urämische Syndrome

12.2.1 12.2.2 12.2.3 12.2.4 12.2.5 12.2.6 12.2.7

Ätiologie – 155 Epidemiologie – 156 Pathogenese – 156 Klinik des HUS – 157 Diagnostik – 157 Therapie – 157 Prognose – 157

12.3

Thrombotisch-thrombozytopenische Purpura – 158

12.3.1 12.3.2 12.3.3 12.3.4 12.3.5

Ätiologie und Epidemiologie – 158 Pathogenese – 158 Klinik – 158 Diagnostik – 158 Therapie und Prognose – 158

12.4

Thrombotische Mikroangiopathien bei Stammzelltransplantationen – 158 Maligne Hypertension – 158 Kasabach-Merritt-Syndrom – 158 Mechanische und thermische Schädigungen der Erythrozyten – 159

12.5 12.6 12.7 12.7.1 12.7.2 12.7.3 12.7.4

– 155

Kardiovaskuläre Ursachen – 159 Marschhämoglobinurie – 159 Verbrennungen – 159 Verbrauchskoagulopathie – 159

Literatur

Ergebnis der Stuhlkultur, das nach wenigen Tagen eingeht, zeigt einen enterohämorrhagischen Escherichia coli (EHEC) vom Serotyp O26:H11. Der Keim wird auch beim asymptomatischen Bruder und der Mutter isoliert, die somit als Überträger des Keims auf den Patienten in Frage kommen. 11 Tage nach Beginn kann die Peritonealdialyse bei gebesserter Nierenfunktion beendet werden, der Junge wird 18 Tage nach Aufnahme in gutem Allgemeinzustand entlassen.

12.1

Einleitung

Die Gruppe der mechanisch und angiopathisch vermittelten hämolytischen Anämien ist durch eine Fragmentierung von Erythrozyten und dem Vorliegen von Zeichen der intravaskulären Hämolyse gekennzeichnet. Aufgrund der typischen Erythrozytenmorphologie wird sie auch als schistozytische hämolytische Anämie bezeichnet. Unter den Krankheitsbildern dieser Gruppe ist das hämolytisch-urämische Syndrom aufgrund seiner relativen Häufigkeit und Schwere von besonderer Bedeutung. 12.2

Hämolytisch-urämische Syndrome

– 159 Definition

 Familie R. verbringt die Sommerferien mit ihren 9 Monate und 4 Jahre alten Söhnen auf dem Bauernhof. Die Eltern und der ältere Sohn trinken Rohmilch. Der jüngere Sohn entwickelt dünne Stühle ohne Fieber, die sich nach 2 Tagen unter Schonkost normalisieren. 2 Wochen später kommt es bei ihm erneut zum Auftreten dünner, nicht-blutiger Stühle, zusammen mit Bauchkrämpfen und Erbrechen. Am Folgetag erleidet der Junge einen generalisierten Krampfanfall und wird stationär aufgenommen. Bei der Untersuchung ist er somnolent, die Körpertemperatur 37,2°C, der Blutdruck mit 132/62 mmHg deutlich erhöht. Im Blutbild fallen ein Hb von 7,2 g/dl und eine Thrombozytenzahl von 52.000/µl auf; das Kreatinin im Serum ist mit 2,09 mg/dl erhöht, ebenso das Kalium mit 7,2 mmol/l und die LDH mit 1014 U/l. Im Blutausstrich imponieren Fragmentozyten. Die Diagnose eines hämolytisch-urämischen Syndroms wird gestellt. Ein Tenckhoff-Katheter wird in Intubationsnarkose gelegt und eine Peritonealdialyse begonnen, zudem erfolgt eine antihypertensive Behandlung mit einem β-Blocker. Das

▼

Eine hämolytische Anämie mit Thrombozytopenie und akutem Nierenversagen wird hämolytisch-urämisches Syndrom (HUS) genannt. Meist sind Kinder in den ersten Lebensjahren betroffen. Eine gastrointestinale Erkrankung mit blutig-schleimigen Durchfällen geht dem akuten Ereignis in den meisten Fällen voraus.

12.2.1 Ätiologie Der Auslöser des klassischen HUS (D+-HUS) ist meist eine enterale Infektion mit Escherichia-coli-Typ O157. Selten sind es andere Erreger, die ebenfalls Shigatoxin 1 und 2 (STX 1 und 2) produzieren. Das D–-HUS (auch atypische Verlaufsform genannt) tritt häufig jenseits des Kleinkindesalters auf und basiert auf einer Reihe von seltenen Ursachen (Coppo et al. 2002; Elliott et al. 2001; Grabowski 2002). Eine Vorerkrankung des Gastrointestinaltraktes wird nicht beobachtet. Familiäre Formen treten in derselben Generation unter Geschwistern oder auch in mehreren Generationen auf, wenn auch extrem selten. Nach hereditären Faktoren muss im Einzelfall gesucht werden (Kaplan u. Leonard 2000). Hereditäre Formen basieren sowohl auf autosomal-rezessivem als auch

12

156

I

Pädiatrische Hämatologie: Anämien und Hämoglobinopathien

dominantem Erbgang. Defekte der Komplementaktivierung mit Fehlen oder strukturellen Defekten der Komplementfaktor-H-Komponente spielen bei hereditären Formen eine besondere Rolle (Landau et al. 2001). Verschiedene Medikamente sind als Auslöser eines HUS bekannt geworden. Hierzu zählen Ciclosporin, Mitomycin u. a. (Medina et al. 2001). In der Folge von Stammzelltransplantationen sind Krankheitsverläufe beschrieben worden, die dem Bild eines HUS sehr ähnlich sind ( unten).

men haben, wiederholt beschrieben worden. Genetische Formen des HUS wie Faktor-H-Defekte sind sehr selten (Landau et al. 2001). 12.2.3 Pathogenese

Es tritt bevorzugt in den Frühjahrs- und Sommermonaten auf. Nicht selten besteht ein Zusammenhang mit dem Verzehr von nicht pasteurisierter Kuhmilch, da der bevorzugte Keim, E. coli O157 bei Rindern endemisch vorhanden ist. Wenn auch die Infektion mit diesem Erreger in ca. 10% zu einer gastrointestinalen Erkrankung führt, ist nur ein Bruchteil von <5% der Erkrankten empfänglich für das Auftreten eines HUS. Genetische Prädispositionen spielen bei der Manifestation des Krankheitsbildes eine dominierende Rolle. Endemisches Auftreten ist in ländlichen Gegenden oder bei Kindergruppen, die nicht durchgebratenes Rindfleisch zu sich genom-

Aus Zellkulturuntersuchungen lässt sich das folgende pathogenetische Modell über den Ablauf der HUS Erkrankung durch enterohämorrhagische E. coli und der Wirkung von STX 1 und 2 herleiten (⊡ Abb. 12.1; Andreoli et al. 2002; Coppo et al. 2002; Grabowski 2002; Moake 2002; Raife u. Montgomery 2001): Nach Freisetzung von STX 1 und 2 werden diese aus dem Darmlumen ins Blut resorbiert. Als frei zirkulierende Proteine sowie gebunden an Thrombozyten und Monozyten gelangen sie in die Niere. Durch Bindung an den Globotriaosylceramid-Rezeptor 3 (Gb3) haben STX 1 und 2 eine besondere Affinität zu renalen Tubuluszellen, glomerulären und arteriolären Endothelien der Niere sowie Granulozyten und Monozyten. Nach Binden der Toxine an Gb3 kommt es in Monozyten und Nierenepithelzellen zur Bildung und Sekretion von Zytokinen wie TNFα, IL-1 und IL-6 sowie im Kolonepithel von IL-8. Dieser Vorgang wird durch die gleichzeitige Bindung von Lipopolysaccharid verstärkt. Die Zytokine bewirken eine Aktivierung von Granulozyten sowie eine verstärkte Expression von Gb3 in den Endothelien der Niere. Es kommt zu einer bevorzugten Komplexbindung von STX 1 an den Gb3-

⊡ Abb. 12.1. Pathogenetische Vorstellung der Endothelläsion beim HUS und TTP. EHEC enterohämorrhagische Escherichia coli, PAF Plätt-

chenaktivierender Faktor, PAI-1 Plasminogenaktivator-Inhibitor Typ 1; VWF Von-Willebrand-Faktor, ROS reacting oxygen system

12.2.2 Epidemiologie ! Das HUS mit gastrointestinalem Vorstadium, das D+-HUS, ist die häufigste Ursache des akuten Nierenversagens im Kindesalter.

157 12 · Erworbene angiopathische und mechanische hämolytische Anämien

Rezeptor. Nach Komplexbildung wird dieser intrazellulär internalisiert. Danach wirkt das mittransportierte STX 2 als Hemmer der Proteinsynthese. In der Folge kommt es zur Apoptose der Endothelzelle und zur Freisetzung von thrombophilen Substanzen wie dem Plättchen-aktivierenden Faktor (PAF), dem Plasminogenaktivator-Inhibitor Typ 1 (PAI-1) und Multimeren des VonWillebrand-Faktors (VWF). Dies führt zur Entstehung von Mikrothromben, die das durch einen lokalen Mangel an Prostazyklinen bereits eingeengte Kapillarlumen verlegen. Sekundär entsteht eine Thrombozytenaggregation mit konsekutiver Thrombozytopenie. Zu einer weiteren Schädigung der Endothelien kommt es über die Bildung von NO infolge der vermehrten mechanischen Belastung der Endothelien durch Thrombosierung der Gefäße. Eine mechanische Zerstörung von Erythrozyten ist die sekundäre Folge einer mechanischen Läsion im Endstromgebiet der renalen Blutgefäße.

10% der Erythrozyten in einem Gesichtsfeld ausmachen können (⊡ Abb. 12.2). Daneben findet man vereinzelt Schießscheibenzellen, Sphärozyten und Tränentropfenzellen. Die hämolytische Anämie ist gekennzeichnet durch eine niedrige Hämoglobin-Konzentration, Retikulozytose sowie eine Erhöhung der Lactatdehydrogenase und des unkonjugierten Bilirubins im Serum. Das Serumkreatinin ist angestiegen auf >2 mg/dl bis 6–7 mg/dl. Anfangs ist die Kalium-Konzentration noch normal, kann aber je länger die Urämie besteht, erhöht sein (Werte bis 6–7 mmol/l). Die Urinanalyse zeigt eine Erythrozyturie und Proteinurie. 12.2.6 Therapie ! Die Therapie muss sofort erfolgen! Bei Oligo- oder Anurie, wenn Zeichen der Überwässerung mit Lungenödem bestehen und/oder der Serumkaliumwert über 6 mmol/l beträgt, ist eine Dialysetherapie sofort notwendig!

12.2.4 Klinik des HUS Bei der häufigsten Form des HUS erkranken die Kinder zunächst an einer meist blutig-schleimigen Diarrhö. Innerhalb von wenigen Tagen versiegt die Diurese, die Kinder fallen durch Blässe und petechiale Blutungen auf. In 25% der Fälle kommt es früh zu zentralnervösen Symptomen mit Krampfanfällen. Bei Erstuntersuchung wird häufig ein Hypertonus beobachtet. Nach Erstversorgung geraten die Patienten häufig in einen Zustand der Überwässerung mit Lungenödem, wenn nicht primär eine an der Diurese orientierte Bilanz eingehalten wird. 12.2.5 Diagnostik Die Diagnostik erstreckt sich auf Blut- und Urinuntersuchungen. Es besteht eine Thrombozytopenie mit Werten bis zu 20000/mm3. Im Blutausstrich lassen sich fragmentierte Erythrozyten (Fragmentozyten) nachweisen, die bis zu 5–

Meist wird heute die Peritonealdialyse der Hämodialyse vorgezogen (Andreoli et al. 2002; Raife u. Montgomery 2001). Nach Beginn der Dialysetherapie kommt es innerhalb von 24 h zur Besserung des Flüssigkeitshaushalts und Senkung der Kaliumkonzentration. Bei Hypertonie erfolgt die antihypertensive Behandlung mit ACE-Hemmern in Kombination mit β-Blockern und Kalziumantagonisten. Das Ziel ist eine Normotonie, da nicht selten ZNS-Symptome, wenn sie schon von Anfang an bestehen, durch eine Hypertonie aggraviert werden. Eine strenge Bilanzierung des Flüssigkeitshaushalts mit Ein- und Ausfuhr erleichtert die Reduktion der Flüssigkeitsüberladung. Die Anämie wird durch Erythrozytentransfusionen korrigiert. Thrombozytentransfusionen können den thrombotischen Prozess theoretisch verschlechtern, so dass sie nur bei lebensbedrohlichen Blutungen indiziert sind. 12.2.7 Prognose Die Prognose des D+-HUS ist für Kleinkinder meist günstig. Innerhalb von wenigen Tagen bis Wochen kommt es zum Wiedereintreten der Diurese und langsamen Erholung der Nierenfunktion. Die Hämolyse bessert sich, die Thrombozytenwerte steigen an. Die Dialysetherapie kann beendet werden. Über einen Zeitraum von Monaten und Jahren behält ein Teil der Kinder Zeichen einer Glomerulopathie mit Mikrohämaturie und Proteinurie. Nach Jahren sind in 20–40% noch Zeichen des Bluthochdrucks und progressiver Nierenerkrankung festzustellen (Andreoli 1998; Moghal et al. 1998; Raife u. Montgomery 2001). Die Überwachung der Patienten muss daher über viele Jahre fortgesetzt werden. Bei persistierender Glomerulopathie ist der Einsatz von ACE-Hemmern indiziert.

⊡ Abb. 12.2. Blutausstrich eines HUS-Patienten mit typischen Fragmentozyten (600fache Vergrößerung)

12

158

Pädiatrische Hämatologie: Anämien und Hämoglobinopathien

12.3

I

Thrombotisch-thrombozytopenische Purpura

Gegensatz zum HUS finden sich supranormale Multimere des VWF.

Definition Eine Mikroangiopathie mit Thrombozytopenie, Fieber, neurologischen Symptomen einschließlich Krampfanfällen und Nierenbeteiligung ist die Grundlage der Diagnose thrombotisch-thrombozytopenische Purpura (TTP; Morbus Moschkowitz).

12.3.1 Ätiologie und Epidemiologie Ursächlich für die TTP ist das Vorliegen so genannter supranormaler Multimere des VWF in Folge einer verringerten Aktivität der VWF-spezifischen Metalloprotease ADAMTS 13 (Furlan et al. 1998; Kap. 39). Die erworbenen Formen der TTP sind durch Autoantikörper gegen ADAMTS 13, die rezessiv vererbten durch homozygote oder »compound« heterozygote Mutationen in ADAMTS 13 verursacht (Levy et al. 2001; Robson u. Tsai 2002). Im Gegensatz zum HUS ( oben) ist die TTP bei Kindern sehr viel seltener. 12.3.2 Pathogenese Eine mikrovaskuläre Thrombose ist die Primärläsion, gefolgt von Gewebsischämie (Coppo et al. 2002). Diesem Geschehen geht eine Endothelzellschädigung voraus, die durch verschiedene Mechanismen getriggert wird, bei Infektionen, durch Medikamente, bei malignen Erkrankungen unter Chemotherapie und nach Transplantationen. Als Folge der Endothelzellschädigung kommt es ähnlich wie beim HUS zur Freisetzung prothrombotischer Substanzen, u. a. des VWF ( Abb. 12.1). Durch den bestehenden Mangel an VWF-spaltenden Enzymen kommt es zur Persistenz der Multimere mit multiplen thrombotischen Ereignissen. 12.3.3 Klinik Die Krankheit zeichnet sich durch Purpurablutungen und neurologische Symptome aus. Die Blutungsneigung zeigt sich durch Epistaxis, Schleimhautblutungen, gastrointestinale Blutungen, Hämoptyse und Retinablutungen. Allgemeine Symptome sind Blässe, Übelkeit, Arthralgien und Ikterus. Die Anämie ist mittelschwer mit Hämoglobinwerten zwischen 7 und 9 g/dl. Die neurologischen Symptome stehen im Vordergrund mit Krampfanfällen, Kopfschmerzen, Lähmungen, Aphasien und Sehstörungen bis zum Koma. Die Nierenbeteiligung ist durch eine Proteinurie und Hämaturie ausgewiesen. Die Nierenfunktion ist in 40–80% eingeschränkt, im Gegensatz zum HUS ist Nierenversagen aber seltener.

12.3.5 Therapie und Prognose Das dramatische Krankheitsbild führt unbehandelt in wenigen Tagen zum Tode. Die Behandlung mit Plasmapherese unter Austausch der VWF-Multimere mit normalem Plasma hat zu einer starken Senkung der Mortalität mit teilweiser Heilung geführt. Dennoch versterben immer noch einzelne Patienten im akuten Stadium. Besonders bei genetisch bedingten Ursachen ist die Prognose nicht immer günstig. 12.4

Thrombotische Mikroangiopathien nach einer Stammzelltransplantation treten bei etwa 5% der Transplantierten auf (Kondo et al. 1998; Ruutu et al. 2002). Bei oft unterschiedlicher, überwiegend klinischer Definition werden sie in den verschiedenen Studien teils als HUS, teils als TTP bezeichnet. Da eine Verminderung der ADAMTS 13 nur in seltenen Fällen zugrunde liegt, handelt es sich hier im eigentlichen Sinne um hämolytisch-urämische Syndrome (Vesely et al 2003). Zu einem HUS kann es sowohl nach allogener und weniger häufig auch nach einer autologen Transplantation kommen (Kondo et al. 1998). Die mediane Zeit zum Auftreten eines HUS nach Transplantation beträgt etwa 1,5 Monate, und kann zwischen 2 Wochen und 1 Jahr schwanken (Ruutu et al. 2002). Als Risikofaktoren gelten Ganzkörperbestrahlung, Transplantation von einem Fremdspender, Ciclosporinprophylaxe, akute GvHD, CMV-Infektion und weibliches Geschlecht (Kondo et al. 1998; Ruutu 2002). Die Therapie ist uneinheitlich und besteht in der Regel im Absetzen von Ciclosporin. In manchen Fällen ist eine Plasmapherese, die Infusion von Plasma, die hochdosierte intravenöse Gabe von Immunglobulinen oder die Gabe von Defibrotide wirksam. Die Mortalität des HUS nach Transplantation liegt bei etwa 30% (Ruutu et al. 2002). 12.5

Wie beim HUS liegt eine mikroangiopathische hämolytische Anämie mit Retikulozytose und Thrombozytopenie vor. Im

Maligne Hypertension

Endothelschädigungen im Rahmen einer malignen Hypertension können zu einer Mikroangiopathie führen. Die dadurch ausgelöste intravaskuläre Hämolyse ist im Allgemeinen von einer leichten Thrombozytopenie begleitet. Durch Senkung des Blutdrucks lässt sich ein Rückgang der Hämolyse verzeichnen. 12.6

12.3.4 Diagnostik

Thrombotische Mikroangiopathien bei Stammzelltransplantationen

Kasabach-Merritt-Syndrom

! Das Kasabach-Meritt-Syndrom, 1940 erstmals beschrieben, ist durch die Trias Gefäßtumor, Thrombozytopenie und Verbrauchskoagulopathie gekennzeichnet.

159 12 · Erworbene angiopathische und mechanische hämolytische Anämien

Als Ursache der Thrombozytopenie wird eine Aktivierung von Thrombozyten durch proliferierende Endothelien in den Blutkapillaren betrachtet. Infolge der Thrombozytenaktivierung kommt es zu einer disseminierten intravasalen Gerinnungsstörung. In einigen Fällen tritt beim Kasabach-MerrittSyndrom eine intravaskuläre Hämolyse auf, die als Folge der Mikroangiopathie und Verbrauchskoagulopathie angesehen wird (Hall 2001). 12.7

Mechanische und thermische Schädigungen der Erythrozyten

12.7.1 Kardiovaskuläre Ursachen Pathogenese. Beim Überschreiten bestimmter Flussge-

schwindigkeiten geht die laminare Strömung des Blutes in eine turbulente heterogene Strömung über. Dabei kommt es zum Auftreten von Scherkräften, gegenüber welchen Erythrozyten besonders empfindlich sind. Die Stärke der Scherkräfte (τ) wird durch die Formel τ=µdν/dr beschrieben, wobei µ die Viskosität, ν die Flussgeschwindigkeit und r den Gefäßradius bezeichnet. In-vitro-Untersuchungen haben gezeigt, dass Scherkräfte >300 N/m2 zur Zerstörung von Erythrozyten führen. Solche Scherkräfte werden aufgrund der notwendigen Flussgeschwindigkeiten im Allgemeinen nur bei turbulenten Strömungsverhältnissen im Linksherz erzielt (Wright 2001). Klinik. Mechanisch-bedingte hämolytische Anämien bei angeborenen Herzvitien, infektiösen Endokarditiden und nach Einsetzen nicht-endothelialisierter künstlicher Herzklappen sind in der Regel mild. Durch Verbesserung der Operationstechniken und durch zunehmende Verwendung von endothelialisierten Xenograft-Prothesen ist eine hämolytische Anämie nach Klappenersatz selten geworden. Zu einer schweren akuten hämolytischen Anämie kann es bei Operationen kommen, bei denen ein kardiopulmonaler Bypass erfolgt. Ursächlich hierfür sind insbesondere der negative Pumpensog sowie das Eindringen von Luft aus dem Operations-Saugersystem. Beim Eintreten von Luft treten hohe Scherkräfte auf, da Luft eine deutlich geringere Viskosität als Blut aufweist, und somit deutlich schneller als Erythrozyten fließt (Mulholland et al. 2000) !Das akute Auftreten einer schweren mechanisch-bedingten Hämolyse nach operativer Korrektur eines Herzvitiums kann Ausdruck eines neu aufgetretenen Defekts im Operationsbereich sein !

12.7.2 Marschhämoglobinurie Zu einer Schädigung der Erythrozyten und zur Hämolyse durch äußere mechanische Einwirkungen kann es nach intensivem Laufen auf harten Oberflächen kommen. Diese als Marschhämoglobinurie bezeichnete Erscheinung kann auch bei Kampfsportlern oder Conga-Trommlern beobachtet werden (Schwartz u. Flessa 1973). 12.7.3 Verbrennungen Infolge thermischer Schädigung der Erythrozyten treten im Rahmen ausgedehnter Verbrennungen Zeichen einer akuten Hämolyse auf. Diese kann in schweren Fällen ein akutes Nierenversagen mitbedingen. Therapieversuche mit intravenös appliziertem Haptoglobin die Inzidenz des akuten Nierenversagens zu senken, erwiesen sich als nicht erfolgreich (Gando u. Tedo 1994). 12.7.4 Verbrauchskoagulopathie Im Rahmen einer disseminierten Gerinnungsstörung ( Kap. 40) gebildete Fibrinfäden können die Erythrozyten bei ihrer Passage durch die Mikrozirkulation schädigen und somit zur Hämolyse führen.

Unter den erworbenen angiopathischen und mechanischen hämolytischen Anämien sind das hämolytischurämische Syndrom (HUS), die thrombotisch-thrombozytopenische Purpura (TTP) und die kardial bedingten Anämien klinisch am bedeutsamsten. Bei ähnlicher pathophysiologischer Endstrecke und ähnlichem klinischen Erscheinungsbild haben HUS und TTP jedoch unterschiedliche Ursachen. Während beim klassischen HUS die Shigatoxine 1 und 2 auslösend sind, wird die TTP durch eine Verminderung der Aktivität des Enzyms ADAMTS 13 herbeigeführt. Therapeutisch steht beim klassischen HUS eine symptomatische Therapie mit ggf. frühzeitiger Dialyse im Vordergrund, bei der TTP eine Elimination von Antikörpern gegen ADAMTS 13 mittels Plasmapherese bzw. eine Substitution von ADAMTS 13 mittels Plasmagaben, in Zukunft auch mittels rekombinantem ADAMTS 13. In Entwicklung befinden sich Impfstoffe gegen Escherichia coli Typ O157 zur Prävention des klassischen HUS.

Literatur Diagnostik und Therapie. Neben den charakteristischen Zei-

chen einer intravaskulären Hämolyse und dem Nachweis von Fragmentozyten im Blutausstrich lassen sich echokardiographisch bestimmte Flussmuster erkennen, die mit dem Auftreten hoher Scherkräfte einhergehen (Yeo et al. 1998). Die Schwere der Hämolyse korreliert nicht mit dem Ausmaß der hämodynamischen Veränderungen. In seltenen Fällen kann die Hämolyse so ausgeprägt sein, dass die Transfusion von Erythrozytenkonzentraten erforderlich ist und auch bei ausreichender Hämodynamik eine operative Korrektur vorgenommen werden muss (Gradon et al. 1996).

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160

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Pädiatrische Hämatologie: Anämien und Hämoglobinopathien

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161

Hämoglobinvarianten und seltene Hämoglobinkrankheiten A.E. Kulozik

13.1

Hämoglobinstruktur

13.1.1 13.1.2 13.1.3

Primärstruktur – 161 Sekundärstruktur – 161 Tertiäre und quaternäre Struktur

13.2 13.3

Hämoglobinfunktion – 162 Normale Hämoglobinvarianten

13.3.1 13.3.2 13.3.3 13.3.4

Adulte Hämoglobine – 163 Fetale Hämoglobine – 163 Embryonale Hämoglobine – 164 Veränderungen im Verlauf der Entwicklung

13.4

Seltene Hämoglobinkrankheiten

13.4.1 13.4.2 13.4.3 13.4.4 13.4.5

Instabile Varianten – 165 Thalassämische Varianten – 166 Varianten mit erhöhter Sauerstoffaffinität – 167 Varianten mit verminderter Sauerstoffaffinität – 167 HbM-Anomalien – 167

Literatur

– 161

– 162

– 163

– 164

– 165

– 168

 Hämoglobin ist ein tetramerer Proteinkomplex, der aus 2 Globinkettenpaaren mit einem Molekulargewicht von 64.400 Da besteht. Der eine Typ dieser Globinketten ist an der Spitze des kurzen Arms von Chromosom 16 im α-Globingenkomplex mit dem embryonalen ζ- und den adulten α1- und α2-Genen kodiert. Der andere Globinkettentyp wird auf dem kurzen Arm des Chromosoms 11 (11p14) durch den β-Globingenkomplex mit dem embryonalen ε-, den fetalen G γ- und Aγ- und den adulten δ- und β-Globingenen kodiert. Jede dieser 4 Untereinheiten ist kovalent an das Ferroprotoporphyrin Häm als Ligand gebunden. Die Struktur und die Funktion des Hämoglobins ermöglichen das hohe Maß an Löslichkeit und Stabilität im Erythrozyten. Außerdem sind die physikochemischen Eigenschaften dieses Moleküls für die Aufnahme, den Transport und die Abgabe großer Mengen von Sauerstoff unter physiologischen Bedingungen entscheidend. Die meisten der inzwischen fast 1000 Hämoglobinvarianten sind funktionell insignifikant, wohingegen einige Varianten Krankheitsbilder mit ganz unterschiedlicher Ausprägung und Schweregrad hervorrufen können.

13.1

und funktioneller Ähnlichkeit dieser Proteine wird durch ihr große Sequenzhomologie reflektiert. Die α- und ζ-Ketten sind an 84 der 141 Aminosäuren identisch (60%). Die Homologie der ε-, γ-, δ- und β-Gene ist mit einer Identität von 94 der 146 Aminosäuren (64%) sogar noch stärker ausgeprägt. Das Häm wird kovalent zwischen dem Eisen und dem Histidin an Position 87 in der α-Kette und an Position 92 in der β-Kette gebunden. Die funktionell wichtigen Aminosäuren wie die an den α-β-Kontaktstellen oder an der Hämbindungsstelle sind besonders stark konserviert. 13.1.2 Sekundärstruktur Die Globinketten sind als Segmente von α-Helices organisiert, die durch nicht-helikale Konfigurationen unterbrochen sind. Die β-Kette besteht aus 8 helikalen Segmenten, die als A-H-Helix bezeichnet werden. Die α-Kette ist ähnlich, wobei die D-Helix jedoch fehlt. Die Aminosäuren können bezüglich der Position in den Helices bezeichnet werden. Das Ausmaß an Homologie zwischen den Globinketten wird bei dieser Orientierung an der sekundären Struktur besonders deutlich. So befinden sich die hämbindenden Histidinreste an Position 87 in der α- und 92 in der β-Kette jeweils an Position 8 in der F-Helix (F8) beider Globinketten. Homologe Positionen in den Globinen können daher besser durch ihre helikale Bezeichnung als durch ihre numerische Bezeichnung in der Primärstruktur dargestellt werden.

Hämoglobinstruktur

13.1.1 Primärstruktur Die Globinketten werden durch die α- und β-Globingenkomplexe (⊡ Abb. 13.1) kodiert und enthalten 141 bzw. 146 Aminosäuren. Das hohe Maß an phylogenetischer Konservierung

⊡ Abb. 13.1. Sekundärstruktur der β-Globinkette

13

162

Pädiatrische Hämatologie: Anämien und Hämoglobinopathien

13.1.3 Tertiäre und quaternäre Struktur

I Die dreidimensionale Struktur des Hämoglobins wurde wesentlich durch die Pionierarbeiten der Röntgenkristallographie durch Max Perutz aufgeklärt. Definition Der Begriff Tertiärstruktur bezieht sich auf die räumlichen Verhältnisse der Aminosäuren innerhalb der individuellen Globinketten, wohingegen sich die quaternäre Struktur auf die Interaktionen der Untereinheiten bezieht.

Da beide Begriffe die funktionell wichtige dreidimensionale Struktur des gesamten Protein-Häm-Komplexes beschreiben, werden sie hier gemeinsam abgehandelt. Die Helices der individuellen Globinketten bilden kompakte sphärische Strukturen (⊡ Abb. 13.2). Die nach außen gerichteten Aminosäurereste sind vornehmlich polar, wohin-

a

gegen die nach innen gerichteten Reste vornehmlich hydrophob sind. Diese Verteilung ist zum einen für die hervorragende Löslichkeit des Hämoglobins, zum anderen für das hohe Maß an Stabilität durch die Blockierung des Eindringens von Wasser in die zentralen Abschnitte des Komplexes verantwortlich. In der Nähe der Oberfläche ist das Hämmolekül zwischen den proximalen und den distalen Histidinresten an Position F8 und E7 aufgehängt. Die 6 freien Elektronen des Fe2+-Ions gehen eine chemische Koordination mit den 4 Stickstoffatomen des Pyrrolmoleküls bzw. des Imidazols von His F8 und dem Sauerstoff ein. Zusätzlich wird der Porphyrinring in der Hämtasche durch 60 hydrophobe Bindungen mit einem hohen Maß an Stabilität gehalten. Die funktionelle Bedeutung dieser Kontaktstellen ist durch die starke phylogenetische Konservierung und durch die Auswirkung von Aminosäuresubstitutionen dokumentiert, die zu instabilen Hämoglobinvarianten führen. Die 4 Untereinheiten des Hämoglobins assemblieren sich zu einem Ellipsoid von 64×55×50 Å. Die α- und β-Ketten besitzen 2 Kontaktflächen miteinander, eine mit der α1- (α2-) und β1- (β2-) und die andere zwischen den α1- (α2-) und β2bzw. β1-Ketten. Das Charakteristikum des α1-β2-Kontaktes besteht darin, dass 2 mögliche Konformationen in Abhängigkeit von dem Oxygenierungsgrad des Moleküls eingenommen werden können. Die Deoxyform ist stabiler (tight; T-Form) und wird von 40 van der Waals- und Wasserstoffbrückenbindungen gehalten. Dagegen wird die Oxyform nur von 22 van der Waals- und Wasserstoffbrückenbindungen gehalten und ist daher weniger fest gebunden (relaxed; R-Form). Als Ergebnis dieser physikochemischen Eigenschaften ist das Oxyhämoglobin weniger stabil als das Deoxyhämoglobin. Die allosterische Beweglichkeit an der α1-β2-Kontaktfläche ist außerdem wesentlich für den kooperativen Charakter der Sauerstoffbindung. Mechanistisch gesehen erfordert der Übergang von der T- in die R-Form die Sauerstoffbindung entsprechend der Symmetrieregel, d. h. wann immer die Sauerstoffbindung ein Tetramer mit wenigstens einer geladenen Untereinheit jedes dimären Halbmoleküls (α1β1 oder α2β2) bildet, so kommt es zum Umschalten der Quaternärstruktur. Die T-Form wird weiterhin durch Chloridionen und durch 2,3-Diphosphoglycerat (2,3-DPG) stabilisiert. 2,3-DPG ist ein Polyanion, das mit den positiv geladenen N-terminalen Aminogruppen von Lysin 82 und den Histidinresten an Position 2 und 143 der β-Ketten reagiert. 13.2

b ⊡ Abb. 13.2a, b. Tertiäre und quaternäre Struktur des Hämoglobins. Bei der Deoxyform (a) sind die beiden Hämmoleküle enger aneinandergelagert als bei der Oxyform (b)

Hämoglobinfunktion

Die wichtigste Funktion des Hämoglobin ist es, Sauerstoff in den Lungen aufzunehmen und in die peripheren Gewebe zu transportieren, wo es im Austausch für CO2 entladen wird. Die Mengen des transportierten Sauerstoffs sind enorm. Ein Mol Hämoglobin kann 4 Mole Sauerstoff binden. Da ein Mol eines Gases bei Standardtemperatur und Standarddruck 22,4 l entspricht, kann 1 g Hb 1,39 ml O2 binden. Bei einer Hämoglobinkonzentration von 15 g/dl können 100 ml Blut somit 20 ml Sauerstoff transportieren. Entscheidend für die Funktion von Hb als Sauerstofftransporter ist der kooperative Effekt der Untereinheiten,

163 13 · Hämoglobinvarianten und seltene Hämoglobinkrankheiten

der strukturell auf dem Allosterismus der R- und T-Formen basiert. Dies bedeutet, dass die Sauerstoffbindung allosterische Veränderungen induziert, was die Aufnahme weiterer Sauerstoffmoleküle erleichtert (Homotropismus). Dieser kooperative Effekt wird durch andere Moleküle, 2,3-DPG, H+, Cl– und CO2, moduliert (Heterotropismus). Das physiologische Korrelat dieses kooperativen Effektes ist die sigmoide Bindungskurve, nach der das Hämoglobin bei physiologischen Sauerstoffpartialdrucken rasch mit Hämoglobin bebzw. wieder entladen werden kann. Von besonderer klinischer Bedeutung ist die Interaktion mit 2,3-DPG, da die intrazelluläre Konzentration dieses kleinen Moleküls bei chronischer Hypoxie hochreguliert werden kann. Da 2,3-DPG Deoxy-Hb stabilisiert, wird so die Sauerstoffaffinität vermindert und die Sauerstoffentladung erleichtert. Hierbei handelt es sich um einen der wesentlichen kompensatorischen Mechanismen bei einer chronischen Anämie oder auch bei länger dauernden Aufenthalten in großer Höhe. Die erhöhte O2-Affinität von HbF im Vergleich zum HbA ist durch einen Sequenzunterschied zwischen den γ- und den β-Globinketten verursacht: β143-His korrespondiert zu γ143-Ser, einer neutralen Aminosäure, die kein 2,3-DPG bindet. 13.3

Normale Hämoglobinvarianten

13.3.1 Adulte Hämoglobine HbA. Nach Beendigung des Umschaltens von der fetalen zur adulten Hämoglobinsynthese ist HbA das dominante menschliche Hämoglobin. HbA wird posttranslational am N-terminalen Valin und an internen Lysinresten glykosyliert. Dies ist eine 2-Schritt-Reaktion, bei der die erste die Hb-NH2Gruppen schnell, aber reversibel in ein Aldimin überführt. Die zweite Reaktion erfolgt langsamer, aber irreversibel zu einem Ketoamin. Die posttranslational modifizierten Hämoglobine können in einer Säulenchromotographie als schnell eluierende Fraktionen (HbAIa–c) identifiziert werden. Eine dieser Fraktionen (HbAIc) kann technisch relativ einfach quantifiziert werden und stellt einen nützlichen Marker für die langfristige metabolische Kontrolle von Patienten mit Diabetes mellitus dar.

a

b

⊡ Abb. 13.3a–c. Saure Elution von HbA. HbF wird aus fetalen Erythrozyten nicht eluiert (a), wohingegen HbA aus adulten Zellen herausgelöst wird (b und c). Fetale Erythrozyten können so im mütterlichen

HbA2. Ungefähr 2,5% des adulten Hämoglobins ist HbA2

(β2 δ2 ). Funktionell sind HbA2 und HbA identisch. Allerdings ist HbA2 wegen seiner geringen Expression physiologisch irrelevant und eine fehlende HbA2 -Synthese ohne klinische Auswirkung. Die δ-Globinkette ist der β-Kette hoch homolog und unterscheidet sich nur in 10 Aminosäuren. Sie kann jedoch elektrophoretisch oder chromatographisch leicht vom HbA getrennt werden. Die geringere Expression des δ-Globingens im Vergleich zum β-Globingen wird zum einen durch eine verminderte Effizienz des Promotors, das Fehlen eines transkriptionalen Enhancers und durch eine verminderte Stabilität der δ-Globin-mRNA erklärt. Außerdem weisen δGlobinketten eine geringere Affinität für α-Globinketten auf. Dieses Charakteristikum wird bei der Diagnostik der heterozygoten β-Thalassämie ausgenutzt. Wenn β-Globinketten in einer geringeren Konzentration vorhanden sind, wird es den δ-Globinketten trotz ihrer geringeren Affinität erleichtert, Heterotetramere mit α-Ketten und somit HbA2 zu bilden. 13.3.2 Fetale Hämoglobine Struktur und Funktion. Die γ-Globinketten werden durch zwei direkt nebeneinander liegende weitgehend identische Gene kodiert. Einen Unterschied gibt es jedoch an Position 136, wo das weiter 5′ gelegene Gγ-Gen für ein Glycin und das 3′-gelegene Aγ-Gen für ein Alanin kodiert. Strukturell und funktionell ist das fetale Hämoglobin (HbF; α2γ2) dem HbA sehr ähnlich. Einige der 39 Unterschiede in der Primärstruktur erklären jedoch physiologische Unterschiede wie etwa die erhöhte Stabilität von HbF, die verminderte Interaktion mit 2,3-DPG und auch die diagnostisch bedeutsame verstärkte Resistenz gegenüber Alkali und Säure. Diagnostische und therapeutische Bedeutung von HbF.

Nach dem perinatalen Umschaltprozess von der fetalen zur adulten Hämoglobinsynthese finden sich gegen Ende des ersten Lebensjahres nur noch Spuren von HbF im peripheren Blut. Fetale Erythrozyten können von adulten Zellen durch die leichtere Eluierbarkeit von HbA gegenüber HbF im sauren Milieu unterschieden werden. Dadurch können fetale Erythrozyten in der mütterlichen Zirkulation nachgewiesen und das Ausmaß einer fetomaternalen Bluttransfusion abgeschätzt werden (⊡ Abb. 13.3).

c Blut nachgewiesen werden (mit freundlicher Genehmigung von E. Kleihauer)

13

164

I

Pädiatrische Hämatologie: Anämien und Hämoglobinopathien

Erhöhte HbF-Konzentrationen kommen sowohl bei Hämoglobinkrankheiten als auch bei erworbenen Erkrankungen des hämatopoetischen Systems vor. Bei der Sichelzellerkrankung ist das HbF als Ergebnis eines Selektionsvorteils von F-Zellen erhöht. HbSS-Patienten mit höheren HbF-Konzentrationen zeigen im allgemeinen einen milderen klinischen Phänotyp, was therapeutisch durch die Gabe von Hydroxyharnstoff (HU) genutzt werden kann ( Kap. 15). Bei Patienten mit homozygoter β-Thalassämie ist das erhöhte relative HbF pathognomonisch. Während die HbFSynthese pro Zelle bei den meisten Patienten nicht erhöht ist, wird in dem stark hyperplastischen Knochenmark eine absolut höhere Zahl von F-Zellen gebildet. Diese Zellen überleben selektiv, da die α- zu non-α-Globinketten-Imbalance in F-Zellen weniger stark ausgeprägt ist als in Zellen ohne γ-Globinkettensynthese. Wenn zusätzlich genetische Determinanten vorliegen, die zu einer erhöhten γ-Globingenexpression pro Zelle führen (Mutationen in den γ-Globingenpromotoren, Deletionen des β-Globingenkomplexes) kann es zu einer wesentlichen Abmilderung des klinischen Schweregrades der homozygoten β-Thalassämie kommen. Therapeutische Versuche, die HbF-Synthese pharmakologisch zu reaktivieren, zeigten zunächst vielversprechende Ergebnisse, sind bisher jedoch nur bei ausgesuchten Patienten einsetzbar. Es gibt eine Vielzahl von erworbenen Erkrankungen, die mit einem erhöhten HbF assoziiert sind. Beispiele sind die juvenile myelomonozytäre Leukämie (JMML) und die Fanconi-Anämie. Ein erhöhtes HbF kann auch im Verlauf der hämatologischen Erholung nach einer Stammzellen-Transplantation oder einer intensiven Chemotherapie beobachtet werden. 13.3.3 Embryonale Hämoglobine Während der 2. bis zur 14. Woche produziert der Dottersack 3 verschiedene Hämoglobine: ξ2ε2 (Hb Gower I), α2ε2 (Hb Gower II) und ζ2γ2 (Hb Portland). Die ε-Globinketten sind den β- und den γ-Ketten homolog und werden durch ein ein-

⊡ Abb. 13.4. Ontogenese der Hämoglobinsythese

zelnes Gen am 5′-Ende des β-Globingenkomplexes kodiert. Die ζ-Globinkette ist der α-Kette homolog und durch ein einzelnes Gen am 5′ Ende des α-Globingenkomplexes kodiert. Alle 3 embryonalen Hämoglobine zeigen einen Allosterismus und einen kooperativen Effekt bei der Sauerstoffbindung. Normalerweise sind diese Hämoglobine während des fetalen oder postnatalen Lebens nicht nachweisbar. Bei α0-Thalassämieformen können embryonale Hämoglobine jedoch auch in der fetalen oder postnatalen Phase gefunden werden. 13.3.4 Veränderungen im Verlauf der Entwicklung Die unterschiedlichen Globingene werden während verschiedener Phasen der Entwicklung in großen Mengen produziert. Die α- und β-ähnlichen Globingene sind in ihren jeweiligen Genkomplexen auf dem Chromosom 11 und dem Chromosom 16 so arrangiert, dass sie nacheinander exprimiert werden (⊡ Abb. 13.4). Ungefähr 14 Tage post conceptionem werden die 3 embryonalen Hämoglobine und ein wenig später das HbF vom Dottersack synthetisiert. Nach etwa 8 Wochen werden die embryonalen Gene inaktiviert und HbF wird das dominante Hämoglobin, das zunächst in der Leber und in der Milz und dann zunehmend im Knochenmark gebildet wird. HbA wird in dieser Zeit nur in kleinen Mengen synthetisiert. In der Perinatalzeit wird die γ-Globinketten- und die HbF-Synthese durch die β-Globinketten- und HbA-Synthese abgelöst. Postnatal ist das Knochenmark das einzige Organ normaler Erythropoese. Der Schaltvorgang von der embryonalen zur fetalen bzw. von der fetalen zur adulten Hämoglobinsynthese wird durch eine komplexe Interaktion von übergeordneten transkriptionalen Steuerelementen, der so genannten Locuskontrollregion (LCR) und den lokalen Promotoren der Globingene gesteuert. Diese Umschaltvorgänge sind wichtige Paradigmen für Genregulationsvorgänge im Verlauf der Ontogenese und daher von großem Interesse für die Entwicklungsbiologie. Das medizinische Interesse an einem tieferen Verständnis der Hämoglobinschalt vor-

165 13 · Hämoglobinvarianten und seltene Hämoglobinkrankheiten

gänge ist in der Hoffnung begründet, einen effektiven Weg für die Reaktivierung der γ-Globingene und damit eine Behandlung der β-Globinopathien zu finden. 13.4

Seltene Hämoglobinkrankheiten

13.4.1 Instabile Varianten Hämoglobin ist ein hochorganisierter Komplex, dessen Funktion und Stabilität durch das subtile Arrangement verschiedener oben beschriebener struktureller Eigenschaften bedingt ist. Viele Mutationen führen daher zu einer gewissen Instabilität, die durch In-vitro-Tests identifiziert werden können, jedoch keine signifikante klinische Bedeutung haben. Definition Die klinische Definition instabiler Hämoglobinvarianten bezieht sich daher lediglich auf die kongenitale hämolytische Heinz-Körper-Anämie. Die häufigste Variante dieser Art ist das Hb Köln, so dass die instabilen Hämoglobinopathien gelegentlich auch als Hb-Köln-Krankheit subsumiert werden.

Pathogenese Bei der Denaturierung instabiler Hämoglobinvarianten kommt es zur Auflösung der streng organisierten dreidimensionalen Struktur des Moleküls, wobei die R-Konfiguration und daher die oxygenierte Form begünstigt wird. Im Oxyhämoglobin wird das Fe2+ leichter zur Fe3+-Form oxidiert (Hb Fe2+ + O2 → Hb Fe3+ + O2–). Sowohl das O2–-Anion als auch das sich bildende Wasserstoffperoxid können die Bildung von Methämoglobin verursachen. Das Fe3+-Häm hat eine niedrige Affinität zum Globin, was zum Hämverlust und zur schnellen Denaturierung führt. Zusätzlich verursacht die Veränderung der quaternären Konfiguration eine direkte Bindung des E7-Histidins mit dem oxidierten Häm (reversibles Hemichrom). Im weiteren Verlauf beteiligen sich auch andere Aminosäuren an dieser Bindung mit dem oxidierten Häm, was einer irreversiblen Denaturierung des Globins und zur Präzipitation als Heinz-Körper führt. Das als HeinzKörper denaturierte Globin bindet sich an die innere Seite der Zellmembran und die so veränderten Erythrozyten werden von der Milz erkannt und hämolysiert. Viele instabile Varianten können elektrophoretisch oder chromatographisch identifiziert werden. Bei ausgeprägter Instabilität reichen die proteinbasierenden analytischen Techniken jedoch nicht aus, so dass die genaue Diagnose am einfachsten durch eine DNA-Analyse gestellt wird ( Abb. 13.4). Bei manchen solcher Varianten ist die klinische Symptomatik erstaunlich mild. Bei anderen kommt es zu einer ausgeprägten ineffektiven Erythropoese, was auf eine Beeinträchtigung eines frühen Schritts der Komplexformation hindeutet. Grundsätzlich gibt es 5 verschiedene molekulare Mechanismen, die zu einer Destabilisierung der dreidimensionalen Struktur des Komplexes führen können. Am häufigsten wird die Interaktion zwischen dem Globin und dem Häm gestört. Beispielhaft ist hier das Hb Köln (β98 [FG5] Val → Met). Diese Variante und auch einige seltene andere betreffen die

hydrophoben Aminosäuren der CD-, E,- F- und FG-Regionen der so genannten Hämtasche. Die Einführung von hydrophilen Aminosäuren in diese Region stört die Häm-GlobinInteraktion und führt zur Instabilität des Gesamtkomplexes. Andere seltene instabile Hämoglobinvarianten führen zur Störung der α-helikalen Sekundärstruktur, zu hydrophilen Substitutionen im hydrophoben Kernbereich des Komplexes, zu Aminosäuredeletionen oder zur Verlängerung einer der Globinketten. Genetik ! Instabile Hämoglobine werden autosomal-dominant vererbt und zeigen den Phänotyp einer kongenitalen hämolytischen Heinz-Körper-Anämie bereits beim heterozygot Betroffenen.

Da die klinischen Auswirkungen Teil der Definition der instabilen Hämoglobinopathien sind, ergibt es sich, dass die β-Varianten viel häufiger als die α-Varianten sind. Jedes der 2 Allele des β-Globingens steuert 50% der Gesamt-β-Globinsynthese, wohingegen es insgesamt 4 (2 α2 und 2 α1) α-Globingenallele gibt. Die α2-Gene sind in etwa doppelt so hoch exprimiert wie die α1-Gene. Jedes der α2-Allele steuert daher 30–35% und jedes der α1-Allele ungefähr 15–20% der Gesamt-α-Globinsynthese. α1-Varianten verursachen daher nur eine milde Hämolyse, auch wenn sie homozygot vorkommen. Ebenso führen analoge Aminosäuresubstitutionen der α-Globinketten zu einem sehr viel geringer ausgeprägten klinischen Phänotyp als die entsprechenden β-Globinkettenvarianten. γ-Globinkettenvarianten sind selten. Beim Hb Poole (Gγ 130 Trp → Gly) kommt es zu einer fetalen und neonatalen hämolytischen Anämie, die mit dem fetalen zum adulten Hämoglobin Umschalten verschwindet. Es gibt keinen positiven Selektionsdruck für die instabilen Hämoglobine, so dass diese Varianten im Allgemeinen selten und meist nur in einzelnen Familien beschrieben sind. Spontanmutationen kommen häufig vor. Der homozygote Genotyp für instabile Hämoglobinvarianten ist ausgesprochen selten. Bei einem homozygoten Patienten mit Hb Bushwick (β74 Gly → Val) ist eine chronische Anämie mit einer Kombination von Hämolyse und ineffektiver Erythropoese beschrieben. Klinik Das Manifestationsalter der chronischen hämolytischen Heinz-Körper-Anämie hängt vom Ausmaß der Instabilität und davon ab, welche Globinkette betroffen ist. Wie oben beschrieben, sind die β-Kettendefekte schwerwiegender als die α-Kettendefekte. Bei einer schweren Heinz-Körper-Anämie beginnen die Symptome meist im frühen Kindesalter und fallen entweder durch eine chronische Anämie oder durch eine hämolytische Krise, etwa bei fieberhaften Erkrankungen auf. Gelegentlich wird die Diagnose auch im Verlauf einer aplastischen Krise in Folge einer Parvovirusinfektion gestellt. Der Urin ist durch die Ausscheidung von Bilirubindegradationsprodukten dunkel (Mesobilifuszinurie). Auch die sich meist bildenden Gallensteine können zu entsprechenden Symptomen führen. Mildere instabile Varianten bleiben oft asymptomatisch und werden dann als Zufallsbefund diag-

13

166

Pädiatrische Hämatologie: Anämien und Hämoglobinopathien

tomatischen Patienten besteht wie auch sonst eine Operationsindikation.

I

Hydroxyharnstoff. Dieses Medikament ist definitiv bei Kindern und Erwachsenen mit einem schweren Verlauf der Sichelzellerkrankung indiziert ( Kap. 15). Es gibt einen Fallbericht von 2 Patienten mit einer schweren Heinz-KörperAnämie, deren Beschwerdebild sich durch eine Hydroxyharnstoff-Therapie besserte.

13.4.2 Thalassämische Varianten

⊡ Abb. 13.5. Brilliantcresylblau-gefärbter Blutausstrich eines Patienten mit Heinz-Körper-Anämie

nostiziert. Der körperliche Untersuchungsbefund hängt vom Schweregrad der Hämolyse ab. Ikterus und Splenomegalie sind häufig. Bei manchen Patienten entwickelt sich ein Hyperspleniesyndrom. Zur Zyanose kann es bei Formen mit einer signifikanten Methämoglobinkonzentration kommen (z. B. Hb Freiburg). Bei einzelnen Patienten wurden auch Ulcera cruris beschrieben. Diagnostik Die Routinehämatologie zeigt Zeichen der hämolytischen Anämie mit Retikulozytose, indirekter Hyperbilirubinämie und vermindertem Haptoglobin. Brilliantcresylblau gefärbte Blutausstriche zeigen die charakteristischen Heinz-Einschlusskörper (⊡ Abb. 13.5). Mittels Hämoglobinanalyse können in vielen Fällen die abnormen Varianten charakterisiert werden. Heute ist es jedoch technisch einfacher und in der diagnostischen Aussagekraft auch eindeutiger, durch eine DNA-Analyse die Mutation zu diagnostizieren. Therapie Die meisten Patienten mit einer Heinz-Körper-Anämie bedürfen keiner spezifischen Behandlung. Bei starker Hämolyse sollten oxidierende Medikamente wie Sulfonamide vermieden werden und der Patient über die Möglichkeit hämolytischer Krisen etwa bei fieberhaften Erkrankungen oder einer aplastischen Krise bei Parvovirusinfektion aufgeklärt werden. Einfache Antipyretika wie Paracetamol und ASS sind im Allgemeinen unproblematisch. Splenektomie. Bei Patienten mit Hyperspleniesyndrom ist

die Splenektomie indiziert. Ansonsten ist der Erfolg dieser operativen Maßnahme sehr variabel und die Indikation sollte daher zurückhaltend gestellt werden. Neben dem natürlich auch bei diesen Patienten bestehenden Problem der Postsplenektomiesepsis gibt es Berichte bei Patienten mit instabilen Hämoglobinopathien, bei denen es nach einer Splenektomie zu einer Polyzythämie und zu einer Lungenembolie kam. Außerdem gibt es Fallberichte von Postsplenektomiepriapismus. Cholezystektomie. Gallensteine sind oft asymptomatisch und erfordern dann natürlich keine Behandlung. Bei symp-

Diese Varianten sind zusätzlich zu ihrem Strukturdefekt durch eine Verminderung der Globinkettensynthese charakterisiert. Dies kann durch eine verminderte transkriptionale Aktivität, eine Verminderung der mRNA-Prozessierungseffizienz, der mRNA-Stabilität oder durch eine erhöhte posttranslationale Degradation verursacht sein. Klinisch sind diese Varianten durch die Zeichen der Thalassämie charakterisiert. Pathogenese und Klinik Das Paradigma dieses Typs von Hämoglobinvariante ist das Hb Lepore, das statt der normalen β-Kette eine δβ-Fusionskette enthält. Diese Kette ist durch ein δβ-Fusionsgen kodiert, das durch eine ungleiche Rekombination zwischen den stark homologen δ- und β-Globinketten zustande kommt. Je nach Fusionspunkt der beiden Gene gibt es unterschiedliche Typen von Hb Lepore, die sich jedoch pathogenetisch und klinisch nicht unterscheiden. Die transkriptionale Aktivität dieser Fusionsgene wird durch den δ-Globingenpromotor reguliert, der durch das Fehlen einer CACCC-Box im Vergleich zum β-Globingenpromotor sehr viel weniger effizient ist. Die Erythrozyten heterozygot Betroffener sind hypochrom. Die Hb Lepore-Variante macht etwa 7–15% des Gesamt-Hb aus und das HbF ist meist leicht erhöht. Gemischt heterozygot Betroffene mit einem β0- oder einem schweren β+-Thalassämieallel auf dem anderen Chromosom sind ebenso wie die seltenen homozygoten Patienten meist transfusionsbedürftig. Die häufigste thalassämische Hämoglobinvariante ist das HbE (β26 Glu → Lys), das ausgesprochen hohe Genfrequenzen in Südostasien und in Südasien erreicht. Sowohl die βEMutation als auch die sehr viel seltenere Hb Knossos-Variante (β27 Ala → Ser) verursachen die Aktivierung einer kryptischen Spleiß-Stelle im Exon 1 des β-Globingens und beeinträchtigen dadurch die mRNA-Prozessierung. Zusätzlich ist HbE leicht instabil. HbE Homozygote zeigen meist eine leichte hämolytische Anämie, wohingegen gemischt Heterozygote mit einer schweren β-Thalassämiemutation auf dem anderen Allel oftmals transfusionsbedürftig sind. Durch einen bislang noch unbekannten Mechanismus können solche Patienten allerdings auch eine milde Thalassaemia intermedia entwickeln. Andere Hämoglobinvarianten können zu einer schweren Thalassämie führen. So inaktiviert Hb Monroe (β30 Arg → Thr) fast vollständig die Spleißeffizienz der β-Globin-prä-mRNA. Die mRNA und Globinkettenstabilität kann durch Mutationen des Terminationskodons beeinträchtigt werden. Beispiele sind hier die α-Globinkettenvarianten Hb Constant

167 13 · Hämoglobinvarianten und seltene Hämoglobinkrankheiten

Spring, Hb Icaria, Hb Koya Dora und Hb Seal Rock. Klinisch handelt es sich hier um typische Thalassämiemutationen und die Varianten selbst sind, wenn überhaupt, nur in Spuren nachweisbar. Letztlich kann sich ein Thalassämiephänotyp bei den so genannten hyperinstabilen Varianten ergeben. Die so betroffenen Globinketten werden bereits abgebaut, bevor sie in das Tetramer inkorporiert werden können. Proteinbasierte analytische Methoden sind in diesen Fällen nicht informativ und die DNA-Analyse muss für die Diagnostik eingesetzt werden. Eine Besonderheit dieser β-Globinkettenvarianten besteht darin, dass die betroffenen Ketten bereits in den erythroiden Vorläuferzellen abgebaut werden. Sekundär müssen dann auch die überflüssigen α-Globinketten abgebaut werden, was die proteolytische Kapazität dieser Zellen überlastet und somit zur ineffektiven Erythropoese führt. Das klinische Kennzeichen dieser Thalassämieformen ist der dominante Vererbungsmodus und das klinisch variable Bild einer Thalassaemia intermedia. Die Behandlung erfolgt entsprechend der häufigen Thalassämieformen ( Kap. 14). 13.4.3 Varianten mit erhöhter Sauerstoffaffinität Definition Bei diesen Varianten ist das Gleichgewicht zwischen der R- und der T-Konformation zugunsten der R-Form gestört. Die sigmoide Sauerstoffbindungskurve ist somit linksverschoben, d. h. die Sauerstoffaufnahme ist erleichtert und die Sauerstoffabgabe in den peripheren Geweben erschwert.

Viele dieser Varianten sind außerdem instabil. Im Gegensatz zur kongenitalen hämolytischen Heinz-Körper-Anämie äußern sich diese Varianten jedoch durch ihre Erythrozytose/ Polyglobulie und nicht durch eine Hämolyse. Pathogenese Je weiter die Sauerstoffbindungskurve nach links verschoben ist, desto schwieriger wird es für den Komplex, seine quaternäre Konformation zu ändern. Der so erschwerte Allosterismus führt zum Verlust des kooperativen Effekts und des Bohr-Effekts. Diese Varianten ähneln funktionell somit anderen Hämoproteinen wie dem Myoglobin. Obwohl keine Hypoxämie vorliegt, ist die Verfügbarkeit von Sauerstoff vermindert. Dies führt zur Erythropoetinproduktion und zur kompensatorischen Erythrozytose. Die meisten Patienten mit diesen Varianten zeigen eine normale Belastungsfähigkeit, obwohl Blutverlust oder ein Aderlass zu einem numerisch normalen Hb aber zu einer klinisch relevanten Hypoxie führen kann. Viele der Varianten mit einer erhöhten Sauerstoffaffinität tragen Substitutionen an der α1β2-Kontaktfläche, wo die meisten allosterischen Veränderungen stattfinden. Außerdem spielen die C-terminalen Enden der Globinketten und die 2,3-DPG-Bindungsstelle eine wichtige Rolle bei der Stabilisierung der T-Konformation, so dass auch hier Varianten mit hoher O2-Affinität vorkommen.

Genetik Die meisten Affinitätsvarianten werden autosomal-dominant vererbt. α-Varianten sind aus den oben beschriebenen Gründen weniger häufig als β-Varianten. Homozygot betroffene Patienten sind nur als Einzelfälle von Varianten mit einer nur mäßiggradig verminderten allosterischen und Bohr-Effekten beschrieben. Klinik Die meisten Patienten sind asymptomatisch, können jedoch eine bläuliche Hautfarbe und eine periphere Zyanose zeigen. Bis auf eine gelegentlich auftretende Splenomegalie ist der körperliche Untersuchungsbefund in der Regel unauffällig. Meist werden die Varianten mit einer hohen O2-Affinität als Zufallsbefund wegen einer Polyglobulie diagnostiziert. Symptome einer erhöhten Viskosität des Blutes treten in der Regel nicht auf, obwohl es Fallberichte von Ausnahmen gibt. Theoretisch könnte man erwarten, dass es bei einer Mutter mit einer Variante mit hoher O2-Affinität oder bei Müttern mit hereditärer Persistenz fetalen Hämoglobins zu einer schlechten Sauerstoffversorgung des Fetus kommen könnte. Praktisch scheint das jedoch keine Rolle zu spielen, und die Kinder entwickeln sich normal. Diagnostik Das Blutbild zeigt eine Polyglobulie mit einem Hb zwischen 17 und 22 g/dl. Da nur etwa 50% aller Varianten mit hoher O2-Affinität elektrophoretisch oder chromatographisch erfasst werden können, muss zur sicheren Diagnostik meist eine DNA-Analyse erfolgen. Die Messung der Sauerstoffdissoziationskurve ist aufwendig und meist nicht erforderlich. Therapie Varianten mit hoher Sauerstoffaffinität verursachen harmlose Veränderungen der hämatologischen Parameter. Polyglobulie ist als Kompensationsmechanismus für die verminderte Verfügbarkeit von Sauerstoff zu sehen. Daher ist eine Aderlasstherapie kontraindiziert. Die wenigen Patienten mit Hyperviskositätssymptomen stellen eine Ausnahme von dieser Regel dar. 13.4.4 Varianten mit verminderter

Sauerstoffaffinität Bei diesen sehr seltenen Varianten ist die T-Konformation stabilisiert, so dass die Sauerstoffaufnahme erschwert und die Abgabe erleichtert ist. Die Rechtsverschiebung der Sauerstoffbindungskurve führt zu einer guten Sauerstoffverfügbarkeit, so dass eine leichte Anämie ein mögliches Charakteristikum ist. Ein Behandlungsbedarf ergibt sich nicht. 13.4.5 HbM-Anomalien Definition Bei den HbM-Anomalien handelt es sich um seltene Varianten, die durch Aminosäuresubstitutionen der Hämbindungsregion charakterisiert sind und zu einer vollständigen Oxidation des Hämeisens zur Fe3+-Form führen.

13

168

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Pädiatrische Hämatologie: Anämien und Hämoglobinopathien

HbM-Anomalien sind daher für den Sauerstofftransport ungeeignet. Eine Instabilität ist kein prominentes Charakteristikum dieser Anomalien, was sie von den instabilen Varianten mit einer hohen spontanen Oxidationsrate unterscheidet. Pathogenese Normales Hämoglobin wird langsam zu Methämoglobin oxidiert (ungefähr 3% täglich). Alle bekannten 7 HbM-Anomalien sind His→Tyr-Substitutionen an Position F8 oder E7, d. h. der Hämbindungsstelle. Das Tyrosin geht eine kovalente Bindung mit dem Fe3+-Ion ein, was dadurch stabilisiert wird. Die M-Hämoglobine können nicht wie das normale Hämoglobin durch die NADH-abhängige Zytochrom-b5-Reduktase reduziert werden. Die klinische Toleranz von Methämoglobin hängt ähnlich wie die Toleranz einer Anämie von der Geschwindigkeit der Entstehung ab. In chronischen Fällen wie denen mit HbM oder Zytochrom-b5-Reduktasemangel werden Met-Hb Konzentrationen von bis zu 40% gut toleriert. Im Gegensatz dazu entstehen Symptome der Hypoxie bereits bei Methämoglobinkonzentrationen von etwa 20%, wenn die Methämoglobinämie plötzlich, etwa in Folge einer Vergiftung entsteht. Toxische Met-Hämoglobinämien kommen am häufigsten im Neugeborenenalter vor, wenn die Zytochrom-b5Reduktase nur etwa halb so aktiv ist wie bei älteren Kindern oder bei Erwachsenen. Genetik und Klinik M-Hämoglobine werden autosomal-dominant vererbt, wobei Spontanmutationen häufig sind. Heterozygot Betroffene sind zyanotisch, ohne dass die körperliche Belastungsfähigkeit eingeschränkt ist. Diagnose und Therapie Am wichtigsten ist es, die richtige Diagnose zu stellen und unnötige und gegebenenfalls gefährliche diagnostische Prozeduren etwa zum Ausschluss von Herz- oder Lungenerkrankungen zu vermeiden. Redoxagenzien wie Methylenblau oder Ascorbinsäure sind wirkungslos. Die Diagnose kann in der Hämoglobinelektrophorese oder durch DNA-Analyse eindeutig gestellt werden.

Das Hämoglobin ist ein heterotetrameres Protein, das sich durch eine exzellente Löslichkeit, Stabilität und durch die Fähigkeit auszeichnet, große Mengen an Sauerstoff zu transportieren. Die meisten Hämoglobinvarianten sind funktionell neutral und daher im Sinne eines Polymorphismus zu sehen. Andere Varianten vermindern jedoch die Löslichkeit oder die Stabilität des Proteinkomplexes, was zu charakteristischen Erkrankungen, meist mit dem Bild einer hämolytischen Anämie, oder auch zu systemischen Mikrozirkulationsstörungen führt. Selten kann es auch zu einer veränderten Sauerstoffaffinität mit dem Leitsymptom der Zyanose kommen. Diagnostisch ist heute in vielen Fällen die DNA-Analyse wegen ihrer höheren Spezifität und Sensitivität den auf einer veränderten Proteinstruktur basierenden Techniken vorzuziehen.

Literatur Kulozik AE (1999) Hemoglobin variants and the rarer hemoglobin disorders. In: Lilleyman JS, Hann IM, Blanchette VS (eds) Pediatric hematology, 2nd ed, pp 231–256. Churchill Livingstone, London 1999 Steinberg MH, Forget BG, Higgs DR, Nagel RL (2001) Disorders of hemoglobin. Cambridge University Press, Cambridge

169

Thalassämien A.E. Kulozik

14.1 14.2 14.3

Struktur und Ontogenese der Hämoglobine – 169 Genetische Kontrolle der Globinsynthese – 169 β-Thalassämie – 169

14.3.1 14.3.2 14.3.3 14.3.4 14.3.5 14.3.6 14.3.7 14.3.8 14.3.9

Pathophysiologie – 169 Klinisches Bild – 170 Therapie – 171 Diagnose und Therapie der Komplikationen – 174 Knochenmarktransplantation – 174 Genetische Beratung – 175 Psychosoziale Unterstützung – 175 Behandlung der Thalassaemia intermedia – 175 Ausblick – 175

14.4

α-Thalassämie

14.4.1 14.4.2 14.4.3 14.4.4

Pathophysiologie und Klinik – 176 Molekulare Pathologie – 176 Diagnostik – 177 Behandlung – 177

Literatur

– 176

– 178

 Die Thalassämien sind autosomal und bis auf seltene Ausnahmen rezessiv vererbte Erkrankungen, die sich durch eine stark verminderte oder fehlende Synthese einer oder mehrerer Globinketten auszeichnen. Endemisch kommen diese Erkrankungen im Mittelmeerraum, in weiten Teilen Asiens und in Afrika vor. In Deutschland hat der Zuzug von Menschen aus diesen Teilen der Welt dazu geführt, dass die Thalassämien auch hier zu den häufigen Erkrankungen in der pädiatrischen Hämatologie gehören. Insgesamt werden an deutschen Kinderkliniken derzeit etwa 400 Patienten mit einer transfusionsbedürftigen homozygoten β-Thalassämie behandelt. Behandlungsbedürftige α-Thalassämien sind in Deutschland sehr viel seltener. α-Thalassämien spielen jedoch als genetische modifizierende Faktoren der β-Thalassämie oder auch der Sichelzellerkrankung eine klinisch relevante Rolle. Dieses Kapitel wird sich auf eine Beschreibung der α- und der β-Thalassämien beschränken. Die seltenen thalassämischen Hämoglobinvarianten werden in Kap. 13 besprochen.

14.1

Hb Gower I, Gower II und Portland sind Tetramere der α- bzw. der α-ähnlichen ζ-Ketten und der β-ähnlichen ε- und γ-Globinketten. Das fetale Hämoglobin HbF (α2γ2) wird bis zum Geburtstermin gebildet und fällt dann exponentiell und parallel zur Steigerung der adulten (α2β2) Hämoglobinsynthese ab ( Kap. 13, ⊡ Abb. 13.4). Die β-Globinketten werden in physiologisch relevanter Menge also erst postnatal gebildet, was den Zeitraum der klinischen Manifestation der β-Thalassämie meist im 2. Lebenshalbjahr erklärt. Im Gegensatz dazu sind die α-Globinketten bereits Bestandteil des fetalen Hämoglobins, so dass sich die schwere Form der α-Thalassämie pränatal als Hydrops fetalis manifestiert.

Struktur und Ontogenese der Hämoglobine

Hämoglobin ist ein tetramerer Proteinkomplex, der aus 2 Globinkettenpaaren besteht. Jede dieser Ketten trägt ein Hämmolekül mit einem Fe2+-Ion als Ligand. Im Laufe der Entwicklung des menschlichen Organismus werden unterschiedliche Hämoglobine gebildet. Die embryonalen Formen

14.2

Genetische Kontrolle der Globinsynthese

Die genetische Information für die Synthese der Globinketten befindet sich in 2 verschiedenen Regionen des Genoms auf dem kurzen Arm des Chromosoms 11 in der zytogenetisch definierten Bande 11p15 bzw. telomernah auf dem kurzen Arm des Chromosoms 16 (⊡ Abb. 14.1). Die gewebespezifische und ontogenetische Kontrolle der Hämoglobinsynthese erfolgt durch Transkriptionsproteine, die sich an spezifische Sequenzmotive der DNA in den Globingenkomplexen binden. 14.3

β-Thalassämie

14.3.1 Pathophysiologie Bei der β-Thalassämie ist die Synthese der β-Globinketten vermindert oder fehlt ganz. Die Genexpression kann an allen ihren Schritten durch über 100 verschiedene Mutationen gestört sein. Dabei kommt es einerseits zum Substratmangel bei der Hämoglobinsynthese, andererseits aber auch zum pathophysiologisch besonders bedeutsamen Überschuss an α-Globinketten. Diese sind schlecht wasserlöslich, präzipitieren bereits in den erythroiden Vorläufern im Knochenmark und führen bei homozygoten Patienten zur ineffektiven Erythropoese, d. h. zu einer intramedullären Hämolyse und schwersten Anämie (⊡ Abb. 14.2). ! Die Anämie führt zu einer erythroiden Hyperplasie des Knochenmarks, dadurch zu Skelettdeformitäten (Facies thalassaemica) und zum erhöhten Folatund Energiebedarf. Nur bei besonderen genetischen Konstellationen ( unten) kommt es zur funktionell ausreichenden Kompensation der Anämie. In der Regel besteht lebenslanger und regelmäßiger Transfusionsbedarf. Dadurch und durch eine erhöhte intestinale Eisenresorption entsteht eine Siderose, die wiederum zur Kardiomyopathie, zur Leberfibrose und zu multiplen endokrinen Ausfällen führt.

14

170

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Pädiatrische Hämatologie: Anämien und Hämoglobinopathien

⊡ Abb. 14.1. Genetische Kontrolle der normalen Hämoglobinsynthese. 2 α- oder 2 α-ähnliche Globinketten, kodiert auf dem kurzen Arm des Chromosoms 16, verbinden sich mit 2 β- oder β-ähnlichen Ketten, die auf dem kurzen Arm des Chromosoms 11 kodiert sind. Hb Gower I und Hb Gower II sowie Hb Portland sind embryonale Hämoglobine. Das HbF findet sich in großen Mengen beim Fetus und jenseits des 6. Lebensmonats nur in Spuren. HbA und HbA2 machen mehr als 97% bzw. ≈2,5% des adulten Hämoglobins aus

⊡ Abb. 14.2. Schematische Darstellung der Pathophysiologie der β-Thalassämie

14.3.2 Klinisches Bild Der Vererbungsmodus ist autosomal-rezessiv; heterozygote Überträger sind klinisch gesund. Das Blutbild zeigt jedoch eine ausgeprägte Mikrozytose und Hypochromie der Erythrozyten ohne oder mit einer nur leichten Anämie. Als einzige mögliche Komplikation kann es bei Schwangeren zu einer behandlungsbedürftigen Anämie kommen. Das hämatologische Korrelat der heterozygoten β-Thalassämie ist somit die Thalassaemia minor, die vom Eisenmangel und anderen Ursachen der Hypochromie durch das erhöhte HbA2 unterschieden werden kann. Aus der Pathophysiologe der β-Thalassämie, d. h. aus der wichtigen Rolle des α-Globinkettenüberschusses, lässt sich jedoch erklären, warum es manchmal auch bei der heterozygoten Form zu einer stärkeren Anämie mit extramedullärer Blutbildung kommen kann ( Übersicht). Bei solchen Patienten findet man oft 5 oder 6

statt der normalen 4 α-Globingene, die einen Überschuss an α-Globinketten produzieren. Pathogenese der Thalassaemia intermedia: Homozygote β-Thalassämie  Thalassämiemutationen mit einer hohen Restaktivität des β-Globingens  HPFH-Mutationen  α-Thalassämiedeletionen Heterozygote β-Thalassämie  Triplizierte α-Globingene  Autosomal-dominante β-Thalassämie  Instabile β-Globinketten α-Thalassämie  HbH-Krankheit

171 14 · Thalassämien

Bei der homozygoten β-Thalassämie prägt sich meist das klinische Bild einer Thalassaemia major aus. Dabei handelt es sich um eine lebenslang und regelmäßig transfusionsbedürftige Anämie, die unbehandelt noch im frühen Kindesalter zum Tode führt. Zum milderen Bild der Thalassaemia intermedia, d.h. zu einer nicht regelmäßig oder gar nicht transfusionsbedürftigen Anämie kann es allerdings auch bei der homozygoten Form kommen, wenn der α-Globinkettenüberschuss weniger stark ausgeprägt ist. Dies kann durch eine hohe Restaktivität der β-Globingene, durch eine gleichzeitig vorliegende α-Thalassämie oder durch genetische Veränderungen des β-Globingenkomplexes zustande kommen, die zu einer postnatal persistierenden γ-Globingenexpression und somit zur hereditären Persistenz der fetalen Hämoglobinsynthese (HPFH) führen. Erstmanifestation und Sicherung der Diagnose. Die Diagnose einer Thalassaemia major wird meist im 1. Lebensjahr gestellt. Etwa 20% der Patienten werden allerdings erst im 2. Lebensjahr zum ersten Mal transfundiert. Erste Symptome können eine Gedeihstörung, eine zunehmende Blässe, eine Infektneigung oder eine Auftreibung des Abdomens durch die Splenomegalie sein. Später kann es bei unzureichender Behandlung zur Wachstumsretardierung, zu Skelettanomalien, zur Kachexie und zur massiven Hepatosplenomegalie kommen. Der weitere Verlauf ohne adäquate Behandlung ist durch eine zunehmende Anämie, rezidivierende Infektionen, pathologische Frakturen, eine hämorrhagische Diathese, einen Hypersplenismus, eine Cholelithiasis und durch eine Vielfalt von Verdrängungssymptomen durch die extramedulläre Hämatopoese gekennzeichnet. Das Blutbild zeigt immer eine schwere Anämie mit einer bizarren Anisozytose und Poikilozytose. Targetzellen und Erythroblasten sind regelmäßig zu sehen (⊡ Abb. 14.3). Gesichert wird die Diagnose durch das erhöhte HbF in der Hämoglobinanalyse. Familienuntersuchungen und die Identifikation der Thalassämiemutationen haben eine Bedeutung für die genetische Beratung und die Pränataldiagnostik. In einzelnen Fällen lässt sich auch die individuelle Prognose abschätzen.

14.3.3 Therapie Seit Anfang der 60er-Jahre wird die Thalassaemia major durch Bluttransfusionen behandelt. Die sich dadurch regelmäßig entwickelnde Hämosiderose wird nach ersten Versuchen 1962 heute noch immer als Standardmedikament mit Deferoxamin therapiert. Bei Patienten mit DeferoxaminIntoleranz ist in Deutschland inzwischen das enteral resorbierbare Deferipron zugelassen. Weitere oral applizierbare Eisenchelatbildner befinden sich in der Entwicklung. ! Der Erfolg der konventionellen Therapie ist wesentlich von der Eisenelimination abhängig und hat bei optimaler Durchführung die Aussichten für Patienten mit einer Thalassaemia major soweit gebessert, dass ein Überleben bis weit in das Erwachsenenalter hinein möglich ist.

Die einzige kurative Behandlungsmodalität ist jedoch die Stammzelltransplantation, die als Therapie der Wahl zu sehen ist, sofern ein verwandter, HLA-identischer Spender zur Verfügung steht. Der Einsatz nicht verwandter, HLAidentischer Spender wird heute noch kontrovers beurteilt. Trotz vielfältiger Bemühungen spielen Substanzen zur pharmakologischen Reaktivierung der fetalen Globinsynthese bei der Thalassaemia major heute nur eine untergeordnete Rolle und finden sich lediglich in wenigen experimentellen Protokollen. Ebenso ist heute auch die somatische Gentherapie trotz einiger gerade in letzter Zeit sehr ermutigender Fortschritte im Tiermodell noch keine konkrete Option. Im Folgenden finden sich praktische Hinweise zur Durchführung der Behandlung von Patienten mit einer Thalassaemia major. Bluttransfusion Die Transfusion von Erythrozyten dient primär der Verbesserung der Oxygenierung. Weiterhin ist es ein wesentliches Ziel, die endogene Erythropoese zu supprimieren. Dadurch sollen Skelettveränderungen, die Entwicklung extramedullärer Hämatopoese und eines Hypersplenismus vermieden werden. Andererseits soll das Transfusionsvolumen bzw. die damit einhergehende Eisenzufuhr aber minimal sein. Optimaler Therapiebeginn. Wenn die Hämoglobinkonzentration ohne eine sonst erkennbare Ursache <7–8 g/dl liegt, ist damit zu rechnen, dass sich die Komplikationen der unbehandelten Thalassämie entwickeln ( oben). Diese Situation ist somit eine Indikation zur regelmäßigen Transfusion. Hält sich die Hämoglobinkonzentration >8 g/dl, kann es sich um eine Thalassaemia intermedia handeln, die unter regelmäßigen Kontrollen ein abwartendes Handeln rechtfertigt. Zur Vermeidung von Immunhämolysen bei Patienten mit chronischem Transfusionsbedarf muss darauf geachtet werden, dass auch in den Untergruppen kompatible Konserven verwendet werden. Optimale Hämoglobinkonzentration vor Transfusion (BasisHb). Ein Basis-Hb von >10 g/dl bewirkt eine Suppression der

⊡ Abb. 14.3. Peripheres Blutbild bei homozygoter β-Thalassämie

endogenen Erythropoese, einen guten Allgemeinzustand und eine gute Entwicklung der Patienten. Dies wird allerdings auch mit einem Basis-Hb von 9 g/dl bei einer allerdings um 10–20% reduzierten Eisenbelastung erreicht.

14

172

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Pädiatrische Hämatologie: Anämien und Hämoglobinopathien

Optimale Transfusionsintervalle. Zur Reduktion des Transfusionsvolumens sollten die Zeitabstände zwischen den Transfusionen so kurz wie möglich gehalten werden, müssen aber auch mit der Lebensführung des Patienten vereinbar sein. Als Kompromiss wird ein dreiwöchiger Abstand empfohlen, der rechnerisch eine 20% geringere Eisenbelastung verursacht als etwa ein Abstand von 5 Wochen. Optimale Transfusionsmenge. Es sollte soviel Erythrozytenkonzentrat gegeben werden, dass ein Basis-Hb von 9–10 g/dl nicht unterschritten wird. Bei einem Transfusionsintervall von 3 Wochen und einer Überlebenszeit der transfundierten Erythrozyten von etwa 100 Tagen bedeutet dies, dass ein Hb von 12–13 g/dl nach der Transfusion erreicht werden sollte. Das dazu benötigte Transfusionsvolumen errechnet sich nach der Formel 1:

Ery-Konzentrat [ml] (Hbsoll – Hbist [g/dl]) · KG [kg] · VkgKG [ml/kg] = 00000005 Hbkons [g/dl] Hbsoll = angestrebtes Hb nach Transfusion Hbist = Hb vor Transfusion HbKons = Hb der Erythrozytenkonserve KG = Körpergewicht Vkg KG = Blutvolumen/kg KG Das Blutvolumen kann im Steady State mit 80 ml/kg KG angenommen werden. Die meisten Konserven werden mit einem Hb von ≈27 g/dl geliefert. Formel 1 kann dann in Formel 2 vereinfacht werden: Ery-Konzentrat [ml] = (Hbsoll – Hbist [g/dl]) · KG [kg] · 3 Zu Beginn der Behandlung und bei stark anämisierten Patienten kann das Blutvolumen allerdings höher liegen, und bei manchen Präparationen liegt die Hb-Konzentration der Konserven deutlich niedriger. In solchen Fällen muss der Faktor entsprechend Formel 1 angeglichen werden. Wichtig ist in jedem Fall, die Transfusionsmenge zu dokumentieren, um den Basisbedarf für den individuellen Patienten ermitteln und einen gestiegenen Bedarf registrieren zu können. Als Differenzialdiagnose kommt dann eine Sequestration in der Milz, eine Immunhämolyse oder eine schlechte Qualität der Konserven in Betracht. Optimale Transfusionsgeschwindigkeit. Bei einem herzge-

sunden Patienten kann die Transfusion mit einer Geschwindigkeit von 5–7 ml/kg KG/h erfolgen. Bei herzinsuffizienten Patienten oder bei sehr niedrigem Ausgangs-Hb muss dies mit 2 oder 1 ml/kg KG/h sehr viel langsamer und ggf. nach Prämedikation von Furosemid geschehen. Bei einer ausgeprägten Herzinsuffizienz müssen die Transfusionsintervalle außerdem verkürzt werden. Eisenelimination Eisen ist ein Spurenelement, das für die normale Erythropoese und als Kofaktor für eine Reihe von Enzymen benötigt wird. Dabei spielt Eisen häufig eine Rolle beim Elektronentransfer. Das hohe Redoxpotenzial zwischen der Fe3+- und der Fe2+-Form und die Neigung, hochreaktive, toxische Radi-

kale entstehen zu lassen, erfordern eine effiziente Kontrolle des Eisenmetabolismus auf zellulärer Ebene und auf der Ebene des Gesamtorganismus ( Kap. 16). Normalerweise liegt der Gesamteisengehalt des Menschen bei etwa 4 g. Die Homöostase wird physiologisch auf der Ebene der intestinalen Resorption reguliert. Bei einem Gesunden werden täglich etwa 1–1,5 mg und in der Mangelsituation bis zu 15 mg Eisen aufgenommen. Über Mechanismen der Eisenelimination verfügt der Mensch nicht. Durch die Transfusionsbehandlung wird der intestinale Resorptionsblock umgangen, und es entsteht eine Eisenüberladung. 1 ml einer durchschnittlichen Erythrozytenkonserve enthält ≈1 mg Eisen. Bei einem durchschnittlichen Transfusionsbedarf von 200 ml Erythrozytenkonzentrat/Jahr und kg KG werden einem 30 kg schweren Patienten somit jedes Jahr 6 g Eisen, d. h. das 1,5fache des normalen Gesamtkörpereisens zugeführt. Zur Vermeidung der durch die Hämosiderose verursachten Organschäden an Herz, Leber und endokrinem Gewebe wird das Eisen medikamentös eliminiert. Das Standardmedikament für diesen Zweck ist der Eisenchelatbildner Deferoxamin (DFO), der als eisenbeladenes Feroxamin im Stuhl und im Urin ausgeschieden wird. Maximal kann 1 g DFO 85 mg Eisen binden. Allerdings hängt die Bindungskapazität vom Grad der Eisenüberladung und dem Vitamin-C-Status ab. Außerdem ist DFO nur bei einer Applikation als Dauerinfusion s.c. oder i.v. wirksam. Bei Patienten mit DFO-Intoleranz ist das intestinal resorbierbare und somit oral applizierbare Deferipron indiziert. Die langfristige Wirksamkeit von Deferipron ist derzeit noch weniger gut belegt als mit DFO. Es gibt jedoch erste Berichte darüber, dass Deferipron insbesondere das kardiale Eisen eliminiert und auch in einer Kombinationsbehandlung mit DFO eingesetzt werden kann. Optimaler Deferoxaminapplikationsmodus. Auch bei einer

massiven Eisenüberladung befindet sich nur ein kleiner Teil des Eisens im so genannten chelierbaren Pool, der sich nur langsam nachfüllt. Außerdem beträgt die Halbwertzeit von DFO nur 75 min. Aus diesen Gründen sind i.m. Bolusapplikationen nur wenig wirksam und einer s.c. oder einer i.v. Dauerinfusion über 12–14 h weit unterlegen. Oral ist DFO unwirksam. Tipp für die Praxis Als praktisches Vorgehen hat sich die tägliche Infusion mit einer tragbaren Pumpe über 10–12 h in der Nacht bewährt. Bei Patienten mit einer Kardiomyopathie kann auch eine über 24 h durchgeführte i.v. Therapie unter Benutzung eines Port-a-cath-Systems erfolgen.

Optimale Deferoxamindosis. Grundsätzlich sind die Neben-

wirkungen von DFO von der verwendeten Dosis und von der Eisenbelastung abhängig. Leider ist die Serumferritinkonzentration insbesondere bei fortgeschrittener Siderose kein zuverlässiger quantitativer Parameter für das Ausmaß der Eisenbeladung. Die empfohlene tägliche Dosis für die Standardbehandlung beträgt 40 mg/kg KG. Dosismodifikationen können in Abhängigkeit von dem tatsächlich nachgewiesenen Ausmaß der Hämosiderose abhängig gemacht werden. Diese Messung kann entweder chemisch im Leberbiopsat

173 14 · Thalassämien

oder nicht-invasiv mit einem SQUID (»superconducting quantum-interference device«) durchgeführt werden. ▬ Die DFO-Therapie sollte bei einer Leber-Eisenkonzentration >3 mg/g Lebertrockengewicht mit einer Dosis von 25 mg/kg KG 5-mal pro Woche begonnen werden. Dies ist nach einem Jahr regelmäßiger Transfusionsbehandlung zu erwarten. ▬ Bei einer Leber-Eisenkonzentration von 7–15 mg/g sollte die Dosis auf 40 mg/kg KG 6–7-mal pro Woche gesteigert werden. Dies ist in der Regel bei Serumferritinkonzentrationen von 1000 µg/l erreicht. ▬ Bei Leber-Eisenkonzentrationen von >15 mg/g wird die Dosis auf 50 mg/kg KG 7-mal/Woche gesteigert werden. Zusätzlich kann die Behandlungsintensität gesteigert werden, indem die Infusionsdauer bei gleicher Dosierung verlängert wird. In der Vergangenheit gelegentlich eingesetzte höhere Dosierungen sind nicht sicher stärker effektiv und mit teils gefährlichen Nebenwirkungen belastet. Die Eisenelimination ist bei Vitamin-C-Mangel weniger effektiv. Bei einer hierzulande üblichen Diät ist ein VitaminC-Mangel jedoch nicht zu erwarten, so dass eine Substitution in der Regel nicht erforderlich ist. In Zweifelsfällen sollte eine tägliche Gabe von 100 mg Ascorbinsäure p.o. erfolgen. Das Problem der mangelnden Therapieadhärenz. Die Eisen-

eliminationstherapie ist aufwendig, unangenehm und erfordert eine hohe Kooperationsbereitschaft der Familie und des Patienten. Bei vielen Patienten misslingt die dazu nötige Motivierung, was mit einer hohen Rate psychosomatischer und psychiatrischer Störungen assoziiert ist. Eine sorgfältige Überprüfung der Therapieadhärenz durch eine sorgfältige Anamnese und Dokumentation der DFO-Rezeptierung sowie eine angemessene psychotherapeutische Intervention kann diese Situation bessern.

einer Osteoporose und anderer Skelettveränderungen beschrieben. Wieweit hier eine kausale Verknüpfung besteht, ist allerdings schwierig zu beurteilen, da auch die Grundkrankheit zur Osteoporose und zum Hypoparathyreoidismus führt. Das Wachstum von Yersinia enterocolitica ist eisenabhängig und kann durch DFO gefördert werden. Infektionen mit diesem Erreger sind bei DFO-behandelten Patienten daher nicht selten. Bei akuten fieberhaften Erkrankungen, v. a. mit Halsschmerzen, Diarrhö, Erbrechen und Bauchschmerzen sollte die DFO-Therapie daher unterbrochen werden. Bei sehr hoch-dosierten Behandlungen (>240 mg/kg KG) sind fatal verlaufende restriktive Ventilationsstörungen der Lunge beschrieben. Eisenelemination mit Deferipron. In Deutschland ist Deferipron zur Eisenelimination bei Patienten zugelassen, bei denen Kontraindikationen bzw. eine Intoleranz gegenüber DFO besteht. Deferipron ist oral resorbierbar, somit oral applizierbar. Deferipron führt zu einer Eisenelimination über den Urin und wird in einer Dosis von 3-mal 25 mg/kg KG eingesetzt. Selbstverständlich ist der orale Applikationsmodus dieses Medikaments jedoch ein sehr vorteilhaftes Charakteristikum, das bei einzelnen Patienten zu einer erheblichen Steigerung der Therapieadhärenz führt. Darüber hinaus ist Deferipron mit DFO kombinierbar (DFO 40–50 mg/kg KG 2-mal wöchentlich plus 3-mal 25 mg/kg KG Deferipron täglich) und führt so zu einer negativen Eisenbilanz. Grundsätzlich muss hier jedoch bedacht werden, dass es für diesen Vorgehen keine langfristigen systematischen Daten bezüglich der Wirksamkeit oder auch des Nebenwirkungsprofils gibt. Häufig kommt es bei mit Deferipron behandelten Patienten zu Übelkeit, Arthralgie und zu einer, wenn auch seltenen, so jedoch grundsätzlich lebensbedrohenden Agranulozytose. Quantifizierung der Hämosiderose. Der empfindlichste Pa-

Deferoxaminnebenwirkungen. Am häufigsten kommt es zu

lokalen, juckenden oder schmerzhaften Hautrötungen und Indurationen an der Infusionsstelle. Eine tief subkutane Platzierung der Nadel ist wichtig, um diese unangenehmen Begleiterscheinungen zu vermeiden. Reicht das nicht aus, sollte der Infusionslösung eine geringe Menge Glukokortikoide zugesetzt werden. Eine erhebliche Morbidität kann durch die ototoxischen Nebenwirkungen des DFO entstehen (Tinnitus, Innenohrschwerhörigkeit zunächst im Hochtonbereich), v. a. wenn hohe Dosierungen bei nur geringer Eisenbelastung gegeben werden. In diesen Fällen sollte die DFO-Therapie für 4 Wochen ausgesetzt und dann mit einer reduzierten Dosis fortgeführt werden. Dennoch sind diese Nebenwirkungen leider oft nicht reversibel. Seltener kann es zu okulotoxischen Nebenwirkungen kommen (Katarakt, Pigmentverschiebungen in der Retina, Einschränkungen des Gesichtsfeldes, des Farben- und Nachtsehens sowie des Visus). Diese Komplikationen sind nach einem Aussetzen der Therapie und einer anschließenden Dosisreduktion aber meist reversibel. Bei zu hohen Dosierungen kann es auch zu Knochenund Gelenkschmerzen und zur Reduktion der Wachstumsgeschwindigkeit kommen. Ebenso werden Assoziationen

rameter für die Diagnose einer Eisenüberladung ist die Transferrinbindungskapazität, die jedoch schon sehr früh ein Plateau erreicht und daher für die Verlaufskontrolle von Patienten mit einer Thalassaemia major nicht geeignet ist. Eine direkte Messung der Eisenbelastung ist durch die Analyse eines Leberbiopsats möglich, wegen der Belastung des Patienten und der Risiken aber nur in besonderen Situationen angemessen. Nicht-invasiv kann die Lebereinsenkonzentration mit einem »superconducting quantum interference device« (SQUID) gemessen werden. Diese Messung korreliert in exzellenter Weise mit der direkt gemessenen Lebereisenkonzentration. Sie erlaubt die nicht-invasive und damit serielle Bestimmung des Lebereisens und ist für die Steuerung der Eiseneliminationstherapie somit ideal geeignet. Der technische Aufwand dieser Messmethode ist jedoch erheblich, so dass das SQUID in Deutschland aktuell nur an der Universitätsklinik Hamburg-Eppendorf verfügbar ist. Das Serumferritin ist erheblichen Tagesschwankungen unterlegen und kann nur begrenzt zur Verlaufskontrolle der Eisenbeladung verwendet werden. Statistisch besteht zwar eine recht gute Korrelation der Serumferritinkonzentration mit dem Gesamtkörpereisen bis ≈20 g, die Streuung ist jedoch erheblich. Funktionelle Parameter der Eisenbelastung wie etwa eine sonographisch oder nuklearmedizinisch er-

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Pädiatrische Hämatologie: Anämien und Hämoglobinopathien

fassbare Kardiomyopathie und endokrine Ausfälle sind sämtlich Spätzeichen einer schweren Hämosiderose. Splenektomie Ohne eine ausreichende Transfusionsbehandlung kommt es regelmäßig und früh zum Hypersplenismus. Aber auch mit Transfusionen auf eine Basis-Hb >10 g/dl entwickeln die meisten Patienten einen Transfusionsbedarf von >200 ml Erythrozyten/kg KG und Jahr, der nach der Splenektomie auf etwa 150–160 ml bzw. um etwa 20% gesenkt werden kann. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit zur genauen Dokumentation des Transfusionsbedarfs und ggf. die Indikation zur Splenektomie mit dem Ziel, die zugeführte Eisenmenge zu begrenzen. Andere seltenere Indikationen zur Splenektomie sind ein Hyperspleniesyndrom mit Panzytopenie, Schmerzen oder mechanische Behinderungen. Zur Prophylaxe der Postsplenektomiesepsis ist mindestens 6 Wochen vor der Operation eine Impfung gegen Pneumokokken und Haemophilus influenzae der Gruppe B und danach eine p.o. oder i.m. durchgeführte Penicillinprophylaxe nötig. Bei fieberhaften Erkrankungen muss v. a. bei einer intestinalen Symptomatik auch an eine schwere Yersinia-enterocolitica-Infektion gedacht und bei der Wahl des Antibiotikums berücksichtigt werden. 14.3.4 Diagnose und Therapie der Komplikationen ! Die Mortalität der β-Thalassämie geht in erster Linie auf die Hämosiderose des Herzens zurück. Weitere Todesursachen sind Infektionen und eine chronische Lebererkrankung sowie andere seltene Ereignisse. Zusätzlich entsteht jedoch eine erhebliche Morbidität durch endokrine Ausfälle.

bensjahr. Als Mechanismus kann ein siderosebedingter Wachstumshormonmangel oder eine verminderte hepatische Synthese von Somatomedin sein. Kleinwuchs ist per se keine absolute Indikation für eine Intensivierung der Eiseneliminationstherapie. Allerdings ist diese Komplikation häufig mit anderen Erscheinungen der Hämosiderose assoziiert. Meist ist mit einer präpuberalen Wachstumsverzögerung auch eine Pubertas tarda assoziiert. Als Pathogenese konnte sowohl eine gestörte hypothalamo-hypophysäre Funktion als auch eine Insuffizienz der Zielorgane nachgewiesen werden. Eine verzögerte Pubertätsentwicklung stört die normale gesellschaftliche Integration und kann zu schweren Depressionen führen. Testosteron bzw. Östrogene sollten bei Jungen mit einem Knochenalter von 13 oder bei Mädchen mit 11 Jahren substituiert werden, wenn präpuberale TannerStadien, Hodenvolumina <3 ml bzw. eine Amenorrhö und ein inadäquater Gonadotropinanstieg nach LHRH-Gabe vorliegen. Bei Jungen sollte mit 50 mg Testosteron einmal im Monat i.m. für 3 Monate begonnen werden, um einen pubertären Wachstumsschub auszulösen. Kommt es dann nicht zu einer spontanen Pubertätsentwicklung, so sollte man unter Kontrolle des Skelettalters eine Dauertherapie mit zunächst 50 mg und dann 100 mg Testosteron einleiten. Liegt kein primärer Hypogonadismus vor (HCG-Test), so kann auch eine Pubertätseinleitung mit HCG/FSH erfolgen. Dabei kommt es zur Hodenreifung und zur spontanen Testosteronproduktion. Bei Mädchen kann Ethinylöstradiol in einer Dosis von 2,5 µg/Tag für 3–6 Monate mit einer Steigerung auf 5 und dann 10–20 µg in Kombination mit einem Gestagen gegeben werden, ohne das Längenwachstum zu beeinträchtigen. Hypothyreose. Eine Unterfunktion der Schilddrüse ist bei

Kardiomyopathie. Diese Komplikation manifestiert sich ent-

weder als atriale oder ventrikuläre Arrhythmie, als AV-Block oder als Herzinsuffizienz. Echokardiographische Veränderungen sind zunächst als diastolische Restriktion der linksventrikulären Füllung und dann in der Systole als Verminderung der »shortening fraction« bzw. des Auswurfvolumens zu erkennen. Etwas empfindlicher sind nuklearmedizinische Untersuchungen unter Belastung. Die Therapie erfolgt symptomatisch mit Digitalispräparaten und Antiarrhythmika. Als kausaler Ansatz kann eine kontinuierlich i.v. durchgeführte DFO-Therapie versucht werden, die eine Verminderung der Eisenüberladung und eine Verbesserung der Herzfunktion erbringen kann. Diabetes mellitus. Diese Komplikation tritt v. a. bei Patienten

mit schwerer Hämosiderose, Leberfunktionsstörungen und einer genetischen Belastung auf. Als pathogenetischer Mechanismus wird eine frühe Insulinresistenz und eine zunehmende β-Zellerschöpfung angenommen. Wenn die orale Glukosebelastung eine gestörte Glukosetoleranz zeigt, dauert es meist nur noch wenige Monate bis zur Manifestation eines Diabetes mellitus, der zunächst mit oralen Antidiabetika, sehr bald aber auch mit Insulin behandelt werden muss. Kleinwuchs und Pubertas tarda. Meist manifestiert sich ein Abweichen von der bis dahin verfolgten Perzentile im 12. Le-

älteren eisenüberladenen Patienten häufig und wird mit den üblichen Methoden diagnostiziert. Bei einer subklinischen Hypothyreose kann man versuchen, mit einer Intensivierung der Eiseneliminationsbehandlung eine Besserung der Schilddrüsenfunktion zu erreichen. Sonst ist eine Substitutionstherapie erforderlich. Hypoparathyreodismus. Auch diese Komplikation ist bei äl-

teren Patienten häufig und meist mit Symptomen der Osteoporose wie pathologische Frakturen oder Rückenschmerzen assoziiert. Die Behandlung erfolgt mit Vitamin D. Daten großer und langfristiger Studien zum Einsatz von Bisphosphonaten gibt es nicht. Erste Untersuchungsergebnisse mit wenigen Patienten weisen jedoch darauf hin, dass eine monatliche i.v. Gabe von 30 mg Pamidronsäure zu einer Erhöhung der Knochendichte führt. 14.3.5 Knochenmarktransplantation ! Die allogene Knochenmarktransplantation ist die einzige kurative Behandlung der homozygoten β-Thalassämie. Eindeutig indiziert ist die Transplantation mit einem HLA-identischen verwandten Spender. In diesen Fällen sollte die Transplantation möglichst noch vor dem Schulalter durchgeführt werden, da

175 14 · Thalassämien

die Behandlungsergebnisse bei jungen, noch wenig eisenbeladenen Patienten besser sind als bei älteren Patienten mit einer ausgeprägten Hämosiderose.

Modifizierte Konditionierungsregimes haben jedoch das Risiko auch bei der älteren Patientengruppe deutlich senken können, so dass ein höheres Lebensalter bzw. eine stärker ausgeprägte Hämosiderose per se keine Kontraindikation für die Durchführung der Stammzelltransplantation darstellen. Wesentlich ist in diesem Zusammenhang auch, dass Transfusionsunabhängigkeit auch mit einem gemischten Chimärismus erreicht werden kann. Kontroverser wird der Einsatz nicht HLA-verwandter Spender bei der Thalassaemia major beurteilt. Das Mortalitätsrisiko und auch die Morbidität einer »graft versus host disease« (GVHD) ist bei diesem Behandlungsmodus sicherlich höher. Allerdings gibt es auch hier ermutigende Serien erfolgreich behandelter Patienten. Bei erfolgreich transplantierten Patienten mit einer erheblichen Hämosiderose ist eine Aderlasstherapie zur Eisenelimination indiziert, die 2 Jahre nach der Transplantation begonnen werden kann.

⊡ Abb. 14.4. Aufweitung der Diploe mit Bürstenschädel bei Thalassaemia intermedia

14.3.6 Genetische Beratung Die β-Thalassämie wird bis auf die seltenen Ausnahmen der dominanten β-Thalassämie autosomal-rezessiv vererbt und trägt somit ein 25%iges Wiederholungsrisiko. Eine Pränataldiagnostik durch eine DNA-Analyse von Chorionzottengewebe oder kultivierten Amniozyten ist möglich. 14.3.7 Psychosoziale Unterstützung Für die gesellschaftliche Integration der Patienten ist eine individuelle Betreuung und schulische/berufliche Beratung der Patienten und des sozialen Umfeldes vonnöten. Dabei muss eine Überprotektion jedoch vermieden werden, um die Entwicklung einer selbstständigen Persönlichkeit zu ermöglichen. Praktisch ist es wichtig, die Patienten regelmäßig und ihren sich altersentsprechend entwickelnden intellektuellen Fähigkeiten und Bedürfnissen angepasst in die Aufklärungsgespräche einzubeziehen. 14.3.8 Behandlung der Thalassaemia intermedia Die Behandlung von Patienten, die aufgrund einer hohen Restaktivität ihrer β-Globingene, einer HPFH oder einer zusätzlich vererbten α-Thalassämie auch ohne Transfusion auskommen, ist paradoxerweise besonders schwierig. Bei vielen Patienten hält sich die Hb-Konzentration nur durch eine maximale Hyperplasie der medullären und extramedullären Erythropoese in einem Bereich zwischen 6 und 9 g/dl. Dadurch entstehen irreversible Skelettanomalien z.B. eines Bürstenschädels (⊡ Abb. 14.4), evtl. aber auch mit pathologischen Frakturen. Ein besonderes Problem sind auch Kompressionssyndrome des Rückenmarkes. Weiterhin entwickeln diese Kinder besonders häufig eine Cholelithiasis und gelegentlich auch eine Hyperurikämie, Ulcera cruris und rezidivierende Infektionen.

Andererseits entsteht die Hämosiderose mit ihren Komplikationen trotz der erhöhten intestinalen Eisenresorption ohne eine Transfusionsbehandlung natürlich sehr viel später und weniger ausgeprägt als bei regelmäßig transfundierten Patienten. Leider ist es nicht möglich, den zu erwartenden klinischen Verlauf primär abzuschätzen und von vorneherein Therapieempfehlungen zu geben. Im Verlauf ergibt sich die Indikation zur regelmäßigen Transfusionsbehandlung, wenn sich Wachstumsstörungen, schwere Skelettveränderungen, pathologische Frakturen oder Pseudotumoren extramedullärer Hämatopoese entwickeln. Meist korreliert dies mit einem Hb, das dauerhaft unter 7–8 g/dl liegt. Das Transfusionsschema entspricht dann dem der Thalassaemia major. Bei einem Hypersplenismus ergibt sich die Indikation zur Splenektomie. Extramedulläre Pseudotumoren müssen meist bestrahlt oder operiert werden, da sie oft auch unter einer Transfusionstherapie nicht zurückgehen. Wegen der erhöhten intestinalen Eisenresorption sollte eine eisenarme Diät eingehalten werden. Eine Eiseneliminationstherapie sollte bei einem Lebereisengehalt von >5 mg/g Trockengewicht oder einer Serumferritinkonzentration von >1000 µg/l eingeleitet werden. Bei nicht dauerhaft transfundierten Patienten kann die Dosis und die Häufigkeit der DFO-Therapie im Vergleich zur Behandlung der Thalassaemia major jedoch reduziert werden. 14.3.9 Ausblick Die Therapie der β-Thalassämie hat sich in den letzten 40 Jahren nach Einführung der regelmäßigen Transfusionstherapie sehr zum Vorteil der betroffenen Patienten entwickelt. Die wichtigsten Meilensteine waren bisher die Einführung des DFO und der Stammzelltransplantation. Auch die Zulassung des enteral resorbierbaren Deferipron hat die Lebensqualität vieler Patienten erheblich verbessert. Weitere

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Entwicklungen oral applizierbarer Eiseneliminatoren mit größerer Effektivität, einem verbesserten Nebenwirkungsprofil und einer Verringerung der täglich einzunehmenden Substanzmenge sind hier auf dem Wege. Hoffnungen verbinden sich auch mit der pharmakologischen Reaktivierung der fetalen Globingene durch kurzkettige Fettsäuren. Bislang gibt es jedoch noch keine Behandlungsprotokolle, die eine ausreichende Wirksamkeit bei Patienten mit einer Thalassaemia major erkennen lassen. Nachdem im Jahre 1979 das β-Globingen als erstes menschliches Gen mittels rekombinanter DNA-Technologie kloniert werden konnte, wurden früh Hoffnungen auf eine klinische Entwicklung der somatischen Gentherapie der Thalassaemia major geweckt. Das besondere Problem der Thalassämien liegt jedoch in der ausgesprochenen Gewebespezifität der Globingenexpression und darin, dass für eine klinisch relevante Wirkung eine sehr hohe Expression erreicht werden muss. Trotz einer detaillierten Kenntnis der molekularen Anatomie und Physiologie der Globingene ist es bisher jedoch noch nicht gelungen, in klinischen Protokollen eine quantitativ ausreichende und stabile Expression exogener Globine im Knochenmark zu erreichen. Derzeitige Bemühungen richten sich v. a. auf ein Vektor-Design, das eine stabile Integration und eine hochgradige Expression der fremden DNA erlaubt. In der Beratung von Patienten und in der Planung der Therapie darf die Perspektive auf eine somatische Gentherapie gegenwärtig jedoch noch keine Rolle spielen. 14.4

α-Thalassämie

! Die α-Thalassämie ist durch eine reduzierte oder fehlende α-Globinkettensynthese gekennzeichnet. Sie tritt häufig in den tropischen und subtropischen Endemiegebieten der Malaria auf.

14.4.1 Pathophysiologie und Klinik Die fehlende α-Globinkettensynthese führt zum relativen Überschuss von γ- oder β-Ketten, die die Homotetramere Hb Bart’s (γ4) bzw. HbH (β4) bilden. Weder Hb Bart’s noch HbH zeigen einen kooperativen Effekt bei der Sauerstoffbindung und funktionieren daher nicht als Sauerstofftransporter. Darüber hinaus ist die Löslichkeit dieser Homotetramere in den erythroiden Zellen geringer als die des HbA. Die daher ausfallenden Überschusshämoglobine führen zu Schädigungen der Erythrozytenmembran und zur hämolytischen Anämie. Das klinische Bild der α-Thalassämie wird durch die Zahl der noch funktionierenden α-Globingene determiniert. Das Spektrum umfasst den intrauterinen Fruchttod bei einer Inaktivierung aller 4 α-Globingene (Hb-Bart's-Hydrops fetalis), die Thalassaemia intermedia bei der Inaktivierung von 3 Genen (HbH-Krankheit), die Thalassaemia minor bei noch 2 funktionierenden α-Globingenen und eine klinisch und hämatologisch nicht fassbare Form bei erhaltener Funktion von 3 α-Globingenen. Eine weitere klinisch wichtige Eigenheit der α-Thalassämie ist ihr Einfluss auf den Verlauf anderer Hämoglobino-

pathien, wie der β-Thalassämie oder der Sichelzellerkrankung. Die Mitvererbung einer α-Thalassämie führt zu einer besseren Hämoglobinisierung der Erythrozyten bei der heterozygoten β-Thalassämie, zu einem relativ milden klinischen Bild der homozygoten β-Thalassämie und beeinflusst die Ausprägung der homozygoten Sichelzellerkrankung. 14.4.2 Molekulare Pathologie Molekulargenetisch ist auch die α-Thalassämie ausgesprochen heterogen. Am häufigsten ist die Deletion eines der beiden eng aneinander gekoppelten α-Globingene durch ein ungleiches Crossing-over während der Meiose. Die beiden α-Globingene (αα) liegen jeweils innerhalb eines ca. 4 Kb langen DNA-Abschnittes, in der 2 verschiedene, als X- bzw. Z-Box bezeichnete Sequenzelemente phylogenetisch hoch konserviert erhalten geblieben sind. Zwischen diesen homologen Sequenzelementen können während der Meiose Rekombinationsereignisse auftreten. Abhängig von der Lokalisation dieser Rekombinationsereignisse kommt es zu einer Deletion von 3,7 Kb (-α3,7) oder von 4,2 Kb (-α4,2). Beide Läsionen führen zur Deletion nur eines der beiden gekoppelten α-Globingene (α+-Thalassämie). Es ist bemerkenswert, dass die unterschiedlich hohe Expression der beiden α-Globingene im normalen αα-Gen-Arrangement bei den Deletionen fast aufgehoben ist. Phänotypisch unterscheiden sich die -α3,7 und die -α4,2-Deletionen daher kaum. Neben diesen beiden häufigen sind derzeit weitere 3 seltene Deletionen und etwa 50 Punktmutationen bekannt, die zu einer teilweisen Inaktivierung des α-Globingenkomplexes führen (α+-Thalassämie). Andere Deletionen entstehen durch nicht homologe Rekombinationsereignisse und betreffen meist beide α-Globingene und führen somit zur vollständigen Inaktivierung des betroffenen α-Globingenkomplexes (α°-Thalassämie). Interessanterweise ist das Vorkommen der α°-Deletionen geographisch sehr begrenzt. So kommt eine der häufigeren α°Deletionen vornehmlich im Mittelmeerraum (–MED) und eine andere in Südostasien (–SEA) vor. Es gibt Hinweise dafür, dass die α°-Deletionen nur jeweils einmal entstanden sind und sich dann durch den Selektionsdruck der Malaria in definierten Bevölkerungsgruppen verbreiten konnten. Dies kontrastiert mit den durch homologe Rekombination verursachten α+-Deletionen, die weltweit wohl mehrmals unabhängig voneinander entstanden sind. Die α+-Deletionen, v. a. die α3,7-Form, sind daher weltweit fast ubiquitär zu finden, wenn auch sehr viel häufiger in endemischen Gebieten für die Malaria. Punktmutationen der α-Globingene (αT) sind im Vergleich zu den Deletionen selten. Sie betreffen verschiedene Schritte der Genexpression und finden sich vornehmlich im α2-Globingen. Der Grund dafür liegt wahrscheinlich in der untergeordneten Rolle des α1-Gens, dessen isolierte Inaktivierung phänotypisch kaum auffällt. Interessanterweise kann das α1-Gen bei der Inaktivierung von α2 nicht wie bei den Deletionsformen der α-Thalassämie kompensatorisch aufgewertet werden. Daher wirkt sich eine αT-Thalassämie phänotypisch stärker aus als die -α3,7 und die -α4,2-Deletionen. Vom mutierten Chromosom kommen hier nicht 50%, sondern nur etwa 30% der normalen Expression.

177 14 · Thalassämien

14.4.3 Diagnostik Für die Diagnose bei den schweren Verlaufsformen der α-Thalassämie liefert das charakteristische klinische und hämatologische Bild wichtige Anhaltspunkte. Der Hb-Bart’sHydrops fetalis ist durch eine schwere pränatale Anämie gekennzeichnet (⊡ Abb. 14.5), die ohne eine intrauterin durchgeführte Transfusionsbehandlung zur Totgeburt oder zu einem frühen postnatalen Tod führt. Bei der Obduktion findet sich ein meist generalisierter Hydrops, eine ausgeprägte Hepatomegalie und eine starke Ablagerung von Hämosiderin, die auf eine schwere hämolytische Anämie hinweist. Das Hämoglobin besteht hauptsächlich aus dem γ-Globinkettenhomotetramer Hb Bart’s (γ4) und Spuren des β-Globinkettenhomotetramers HbH (β4). HbA und HbF fehlen. Die HbH-Krankheit ist durch eine hämolytische Anämie unterschiedlicher Ausprägung gekennzeichnet. Das instabile HbH kann in vitro durch Redoxagenzien wie Brilliantcresylblau präzipitiert und in charakteristischer Weise im Blutausstrich sichtbar gemacht werden (⊡ Abb. 14.6). Außerdem kann das sehr instabile HbH in der alkalischen Hämoglobinelektrophorese frisch entnommenen Blutes an seiner schnellen Wanderungsgeschwindigkeit erkannt werden.

Während das Hb-Bart’s-Hydrops-fetalis-Syndrom und die HbH-Krankheit durch relativ einfache klinische und hämatologische Methoden diagnostiziert werden können, sind die Formen der α-Thalassämie mit 2 oder 3 funktionierenden α-Globingenen sehr viel schwieriger zu identifizieren. Obwohl bei statistischer Betrachtung eine gewisse Hypochromie und Mikrozytose vorliegt, überschneiden sich die Verteilungen von MCH und MCV von Personen mit einer α-Thalassämie oder einem normalen α-Globingenotyp soweit, dass eine individuelle Diagnose in der Regel nicht sichergestellt werden kann. Das gleiche gilt für die Untersuchung der Hämoglobinkettensynthese. Bei Neugeborenen kann Hb Bart's als schnell wandernde Bande in der Hämoglobinelektrophorese einen Hinweis auf das Vorliegen einer α-Thalassämie liefern. Werte über 5% im Nabelschnurblut sind mit einer α-Thalassämie assoziiert. Die Quantifizierung von Hb Bart’s erlaubt es jedoch nicht, den α-Globingenotyp zu bestimmen und kann auch nicht für die Diagnose älterer Patienten verwendet werden. Letztlich können bei manchen Personen mit einer milden Form der α-Thalassämie nach einer Brilliantcresylblaufärbung des peripheren Blutausstriches wenige HbH-Körper gefunden werden. Die Sensitivität dieses Tests ist jedoch nicht ausreichend, um eine milde α-Thalassämie mit Sicherheit auszuschließen. ! Die einzige sichere Methode für die Diagnose der milden α-Thalassämien ist die DNA-Analyse, durch die die Struktur der α-Globingene direkt determiniert werden kann. Für die häufigen Deletionsformen der α-Thalassämie können die sehr robuste Southern-Blot-Analyse restriktionsverdauter genomischer DNA oder spezifische PCR-Reaktionen verwendet werden.

Die selteneren Punktmutationen des α2-Globingens können nach einer spezifischen PCR-Amplifikation durch DNASequenzierung erkannt werden. ⊡ Abb. 14.5. Peripherer Blutausstrich bei Hb-Bart‘s-Hydrops fetalis

14.4.4 Therapie

⊡ Abb. 14.6. HbH-Zellen im Brilliantcresylblau gefärbten Blutausstrich

Beim Hb-Bart’s-Hydrops fetalis sind bereits intrauterin Transfusionen erforderlich, die postnatal analog der Behandlung der β-Thalassämie weitergeführt werden müssen. Ebenso wie bei der β-Thalassämie ist bei der konservativen Behandlung eine Begleitmedikation zur Eisenelimination nötig. Die einzig kurative Behandlung ist die Stammzelltransplantation. Die meisten Patienten mit der hämolytischen Anämie einer HbH-Krankheit sind klinisch unbeeinträchtigt und benötigen keine spezifische Behandlung. Auf eine ausgewogene Ernährung mit einer ausreichenden Folsäurezufuhr ist jedoch zu achten. Insbesondere kleinere Kinder können an hämolytischen Epsioden erkranken, die auch transfusionsbedürftig sein können. In diesen Fällen sollte auch an einen komplizierenden Glukose-6-Phosphatdehydrogenase (G6PD)-Mangel gedacht werden. In Patienten mit Hyperspleniesyndrom kann die Hb-Konzentration durch eine Splenektomie erhöht werden. Dies muss jedoch mit den dann entstehenden Thrombose- und PostsplenektomiesepsisRisiko abgewogen werden. Darüber hinaus ist eine an den

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Pädiatrische Hämatologie: Anämien und Hämoglobinopathien

Symptomen (Ulcera cruris, Cholelithiasis) orientierte supportive Therapie nötig. Menschen mit einer α-Thalassaemie minor oder minima benötigen keine Behandlung.

Die Therapie der Thalassämien hat sich in den letzten 40 Jahren nach Einführung der regelmäßigen Transfusionstherapie sehr zum Vorteil der betroffenen Patienten entwickelt. Die wichtigsten Meilensteine waren bisher die Einführung des DFO und der Stammzelltransplantation. Auch die Zulassung des enteral resorbierbaren Deferipron hat die Lebensqualität vieler Patienten erheblich verbessert. Weitere Entwicklungen oral applizierbarer Eiseneliminatoren mit größerer Effektivität, einem verbesserten Nebenwirkungsprofil und einer Verringerung der täglich einzunehmenden Substanzmenge sind hier auf dem Wege. Hoffnungen verbinden sich auch mit der pharmakologischen Reaktivierung der fetalen Globingene durch kurzkettige Fettsäuren. Bislang gibt es jedoch noch keine Behandlungsprotokolle, die eine ausreichende Wirksamkeit bei Patienten mit einer Thalassaemia major erkennen lassen. Nachdem im Jahre 1979 das β-Globingen als erstes menschliches Gen mittels rekombinanter DNA-Technologie kloniert werden konnte, wurden früh Hoffnungen auf eine klinische Entwicklung der somatischen Gentherapie der Thalassaemia major geweckt. Das besondere Problem der Thalassämien liegt jedoch in der ausgesprochenen Gewebespezifität der Globingenexpression und darin, dass für eine klinisch relevante Wirkung eine sehr hohe Expression erreicht werden muss. Trotz einer detaillierten Kenntnis der molekularen Anatomie und Physiologie der Globingene ist es bisher jedoch noch nicht gelungen, in klinischen Protokollen eine quantitativ ausreichende und stabile Expression exogener Globine im Knochenmark zu erreichen. Derzeitige Bemühungen richten sich v. a. auf ein Vektor-Design, das eine stabile Integration und eine hochgradige Expression der fremden DNA erlaubt. In der Beratung von Patienten und in der Planung der Therapie darf die Perspektive auf eine somatische Gentherapie gegenwärtig jedoch noch keine Rolle spielen.

Literatur Anderson LJ, Wonke B, Prescott E et al (2002) Comparison of effects of oral deferiprone and subcutaneous desferrioxamine on myocardial iron concentrations and ventricular function in betathalassaemia. Lancet 360:516–520 Chui DHK, Waye JS (1998) Hydrops fetalis caused by α-thalassemia: an emerging health care problem. Blood 91:2213–2222 Hochedlinger K, Jaenisch R (2003) Nuclear transplantation, embryonic stem cells, and the potential for cell therapy. N Engl J Med 349: 275–286 Mourad FH, Hoffbrand AV, Sheikh-Taha M et al (2003) Comparison between desferrioxamine and combined therapy with desferrioxamine and deferiprone in iron overloaded thalassaemia patients. Br J Haematol 121:187–189 Olivieri NF, Brittenham GM (1997) Iron-chelating therapy and the treatment of thalassemia. Blood 89:739–761

Olivieri NF (1999) The β-thalassemias. N Engl J Med 341:99–109 Reich, S, Bührer C, Vetter B et al (2000) Oral isobutyramide reduces transfusion requirements in some patients with homozygous β-thalassemia. Blood 96:3357–3363 Steinberg MH, Forget BG, Higgs DR, Nagel RL (2001) Disorders of hemoglobin. Genetics, pathophysiology, and clinical management. Cambridge University Press, Cambridge Voskaridou E, Terpos E, Spina G et al (2003) Pamidronate is an effective treatment for osteoporosis in patients with beta-thalassaemia. Br J Haematol 123:730-737

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Sichelzellkrankheit R. Dickerhoff, A.E. Kulozik

15.1 15.2 15.3 15.4 15.5

Definition – 179 Genetische Grundlagen – 179 Epidemiologie – 179 Pathophysiologie – 180 Klinische Manifestationen – 180

15.5.1 15.5.2 15.5.3 15.5.4

Chronische hämolytische Anämie – 180 Vasookklusion bzw. Sequestration – 180 Erhöhte Infektionsneigung – 181 Wachstum und Schwangerschaft – 181

15.6

Krankheitsverlauf modifizierende Faktoren – 181

15.6.1 15.6.2

Genetische Faktoren – 182 Umweltfaktoren – 182

15.7 15.8

Diagnose – 182 Therapie – 182

15.8.1 15.8.2 15.8.3

Prävention – 182 Symptomatische Therapie – 183 Stammzelltransplantation – 184

15.9 Prognose – 184 15.10 Zukünftige Entwicklung Literatur – 184

– 184

Schmerzmedikament ist auch zu spüren, aber es ist zu wenig. Nur keiner hört auf mich. Ich schreie noch immer. Warum helfen die mir nicht? Warum lassen sie sich nicht von mir helfen? D.C., eine türkische Sichelzellpatientin, beschreibt eine Schmerzkrise.

15.1

Definition

Die Sichelzellkrankheit ist eine erbliche Hämoglobinopathie, der das pathologische Hämoglobin S (HbS) zugrunde liegt – entweder in homozygoter (HbSS) oder in compound heterozygoter Form, d. h. in Kombination mit einer β-Thalassämie – oder einer anderen Mutation im β-Globinlokus (HbC, HbD, Hb Lepore, HbO Arab). Sie ist inzwischen weltweit verbreitet, auch in Nordeuropa. Die heterozygote Trägerschaft hat keinen Krankheitswert. 15.2

Genetische Grundlagen

 Es ist ein ganz normaler Tag. Ich habe viel geleistet und gehe ins Bett. Ich ordne meine Gedanken für den nächsten Tag und schlafe ein. Plötzlich der Albtraum, ich spüre Schmerzen, sehr heftige. Gemein, mich im Traum zu erwischen! Es kommt meistens überraschend mit den Schmerzen, beim Einkaufen, im Schlaf, bei einem Discobesuch. Die Schmerzmittel, die ich zu Hause habe, wirken diesmal nicht, also am besten rasch in die Klinik. Das Pochen wird immer schlimmer, das Laufen immer mühseliger, und ich habe fast eine Stunde Fahrt vor mir. Ich rufe in der Klinik an, dass meine Akte rausgesucht wird. Die Fahrt ist qualvoll. Ich bete, dass ich auch diese Krise in den Griff bekomme, dass ich einen Arzt antreffe, den ich vielleicht schon kenne. Endlich in der Klinik angekommen. Ich kann nicht mehr laufen, werde in die Notaufnahme gebracht. Es ist keine Akte da und alle scheinen sehr viel Zeit zu haben. Nur ich nicht! Ich habe schon fast keine Stimme mehr vom Schreien. Ich habe auch schon versucht nicht zu schreien, dann verkrampfe ich mich aber so, dass ich mich übergebe. Schließlich kommt eine Ärztin, die alle Zeit der Welt zu haben scheint. Sie erzählt mir, dass sie sich mit dieser Erkrankung auskennt und weiß, dass ich gegen Malaria immun bin – welch ein Segen. Ich werde nicht gefragt, was mir in Schmerzkrisen am besten hilft, die »Götter in Weiß« wissen schließlich alles. Ich soll ein bisschen tapfer sein und ein bisschen leiser, es sind ja auch noch andere Patienten da. Nach mehreren Versuchen ist ein Zugang gelegt, das

▼

Durch die Substitution von Adenin durch Thymidin im 6. Kodon des β-Globingens (GAG→GTG) wird an der 6. Stelle der β-Globinkette ein Valin statt der Glutaminsäure eingebaut. Die pathologischen β-S-Ketten bilden mit den normalen α-Ketten das HbS. Die Erkrankung wird autosomalrezessiv vererbt, d. h. heterozygote Überträger sind gesund. Der Überträgerstatus ist jedoch durch eine Hb-Analyse einfach festzustellen. 15.3

Epidemiologie

Die Sichelzellmutation ist, wie durch Untersuchungen der DNA-Strukturen, die den β-Globinlokus umgeben (Haplotyp), herausgefunden wurde, in verschiedenen geographischen Regionen entstanden. Mehr als 90% der afrikanischen HbS-Gene finden sich vergesellschaftet mit den 3 Haplotypen Bantu, Senegal und Benin (Nagel et al. 1985). Der 4. große Haplotyp kommt in Asien, v. a. im Osten Saudi-Arabiens und in Indien vor und ist mit einem milderen Phänotyp der Erkrankung assoziiert (Kulozik et al. 1986; Kar et al. 1986). In Malariaregionen konnte sich die Mutation erhalten, da HbSHeterozygote den selektiven Vorteil eines milderen Verlaufs bei Malaria tropica haben. Das HbS-Gen gelangte von Afrika durch Handelsverbindungen in den Mittelmeerraum und durch den Sklavenhandel nach Amerika. Seit den 60er-Jahren haben Einwanderer aus dem östlichen Mittelmeerraum und aus Zentralafrika die Sichelzellkrankheit nach Deutschland gebracht (Dickerhoff et al. 1998).

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Pädiatrische Hämatologie: Anämien und Hämoglobinopathien

Im Jahre 2002 lebten in Deutschland ca. 400–450 Sichelzellpatienten, eine kleine Zahl im Vergleich mit England und Frankreich. Dort ist die Erkrankung aufgrund der kolonialen Vergangenheit wesentlich häufiger (ca. 8000–9000 Patienten). Die größte Gruppe der Patienten in Deutschland kommt aus dem Mittelmeerraum (Türkei, Italien, Griechenland, Mittlerer Osten, Nordafrika) gefolgt von Zentralafrika (Kongo, Angola, Westafrika) und arabischen Ländern (Libanon, Nordafrika). 15.4

Pathophysiologie

HbS polymerisiert bei Deoxygenierung und bildet 14-strängige Bündel, die Fasern bilden und den Erythrozyten in die lange, spitze Form, die sog. Sichelzelle, zwingen. Die Polymerisierung wird begünstigt durch Dehydrierung des Erythrozyten und erschwert durch eine verringerte intrazelluläre Hb-Konzentration (hoher HbF-Anteil, bessere Hydrierung des Erythrozyten). Dieser Vorgang ist reversibel unter O2-Aufnahme; schließlich aber entsteht die irreversibel gesichelte Zelle, die nach ca. 10–12 Tagen überwiegend extravasal von Makrophagen zerstört wird. Die chronische Hämolyse führt zu einer Retikulozytose. Die Retikulozyten haften, da sie noch über Adhäsionsmoleküle (α4β1 und CD36) verfügen, am Endothel über VCAM-1 (»vascular cell adhesion molecule«-1) und VNR (»vitronectin receptor«; Steinberg u. Rodgers 2001). Sie verengen die Strombahn und führen gleichzeitig zu einer ständigen Endothelschädigung und zu chronischer Inflammation: Zytokine und TNFα sind vermehrt, die NO-Produktion vermindert. Beides bewirkt eine erhöhte Expression von VCAM-1. Gesichelte Zellen bleiben in der von Retikulozyten verengten Strombahn stecken und führen zur Vasookklusion, der Grundlage von Schmerzkrisen und akuten oder chronischen Organschäden ( Abschn. 15.5). Ein weiterer Faktor in der Genese der Vasookklusion ist der Zustand ständiger Hyperkoagulabilität, in der sich Sichelzellpatienten befinden. Die Kenntnis dieses multifaktoriellen Prozesses eröffnet unterschiedliche Therapieansätze (Kaul et al. 2000). 15.5

Klinische Manifestationen

! Die Sichelzellkrankheit ist eine Multiorgankrankheit, die durch eine chronische Hämolyse, Schmerzepisoden, akute sowie chronische Organschäden durch Vasookklusion oder Sequestration und eine erhöhte Infektneigung gekennzeichnet ist. Die Krankheit wird meist ab dem 2. Lebenshalbjahr manifest, wenn die fetale γ-Globinkette nach dem perinatalen Umschalten der Kettensynthese zunehmend durch die adulte β-Globinkette ersetzt wird.

15.5.1 Chronische hämolytische Anämie Die Anämie ist normo- (HbSS, HbSD, HbSO Arab) bzw. mikrozytär (HbSS mit α-Thal, HbSβ Thal, HbSC, HbS Lepore) mit Hb-Werten von 5–9 g/dl und Retikulozyten von 5–30%. Aufgrund der geringen Sauerstoffaffinität des HbS und der

2,3-DPG-vermittelten Kompensationsmechanismen werden auch sehr niedrige Hb-Werte gut vertragen. Die chronische Hämolyse führt zur frühzeitigen Cholelithiasis. Bei Infektion mit Parvovirus B19 kommt es zur temporären Aplasie der Erythropoese und, wie bei allen chronischen hämolytischen Anämien, zur lebensbedrohlichen aplastischen Krise. 15.5.2 Vasookklusion bzw. Sequestration Skelettsystem. Vasookklusionen im aktiven Knochenmark

sind die Ursache von Schmerzkrisen, die bei jungen Kindern in den peripheren Knochen (so genanntes Hand-Fuß-Syndrom), bei älteren Patienten in den rumpfnahen Skelettanteilen (Becken, Thorax, Wirbelsäule, lange Röhrenknochen) lokalisiert sind (Ballas 1998). Schmerzkrisen sind für den Patienten die am stärksten belastenden Manifestationen der Erkrankung und der Grund von 90% der stationären Aufenthalte. Schmerzkrisen können spontan auftreten oder durch Dehydrierung, Infekte, Unterkühlung und Alkohol ausgelöst werden. Meist sind sie begleitet von Ödem der die betroffenen Skelettabschnitte umgebenden Weichteile, mäßigem Fieber und einem CRP-Anstieg, da nekrotisches Gewebe die Ausschüttung von IL-2 stimuliert. Die Schmerzen werden als vernichtend empfunden. Opiate sind oft unumgänglich. In Zweifelsfällen kann die Abgrenzung zur bei Sichelzellpatienten vermehrt auftretenden Osteomyelitis nur durch direkten Erregernachweis vorgenommen werden (Punktion der im Ultraschall nachgewiesenen Schicht subperiostaler Flüssigkeit, die bei Osteomyelitis breiter ist als bei einer Schmerzkrise). Meist betreffen Schmerzkrisen jedoch mehrere Skelettabschnitte mit einer oft symmetrischen Verteilung, was in der Regel eine klinische Abgrenzung zur Osteomyelitis erlaubt. Avaskuläre Nekrosen treten am häufigsten im Femurkopf auf. Deckplatteneinbrüche der Wirbelkörper und Osteopenie durch ausgeweitete Markräume sind Ursachen chronischer Schmerzen ab der 3. Dekade. Kardiopulmonales System. Das akute Thoraxssyndrom

(ATS) ist nach Schmerzkrisen die häufigste Ursache stationärer Aufenthalte und die häufigste letal verlaufende Komplikation jenseits des Säuglings- und Kleinkindesalters. Es ist charakterisiert durch Thoraxschmerzen, Fieber, Husten, Tachypnoe, Hypoxie und das Auftreten neuer röntgenologischer Verschattungen. Unterschiedliche Faktoren wie Fettemboli aus dem Knochenmark, Hypoventilation oder Infektion bewirken eine Gefäßreaktion, die zur Sequestrierung von Blut in den Pulmonalgefäßen führt (Knight et al. 1999, Quinn u. Buchanan 1999). Die Differenzialdiagnose zur Pneumonie ist meist nicht möglich, insbesondere weil das ATS auch durch Pneumonien präzipitiert werden kann. Durch frühzeitige Transfusion bzw. Austauschtransfusion begleitet von einer antibiotischen Therapie kann dieser Prozess rückgängig gemacht werden (Vichinsky et al. 1997). Ab der 3. Dekade kann eine Lungenfibrose entstehen, die zum Cor pulmonale führen kann. Myokardinfarkte sind selten und beruhen nicht auf koronaren Verschlüssen, sondern auf Mikrodurchblutungsstörungen des Myokards.

181 15 · Sichelzellkrankheit

Milz. Im Säuglings- und Kleinkindesalter stellt die Milzsequestrationskrise (MS) neben der Pneumokokkensepsis die häufigste Komplikation mit letalem Ausgang dar. Dabei kann ein großer Teil des Blutvolumens in den erweiterten Milzsinus versacken. Folgen sind rasche Milzvergrößerung, evtl. abdominale Schmerzen, Schock, Hb-Abfall, Retikulozytose (Dickerhoff 2002). Sofortige Transfusion ist lebensrettend bei großen MS (Hb-Abfall >3 g/dl), während sich kleine MS (Hb-Abfall <3 g/dl) spontan zurückbilden können. MS neigen zum Rezidiv mit zunehmendem Schweregrad, so dass eine Splenektomie auch bei jungen Kindern nach einer großen MS oder nach der 2. kleinen MS indiziert ist. Nachdem die Milz bei Homozygoten bis zum 6. Lebensjahr durch Autosplenektomie atrophiert ist, ist für diese Patienten nach dem 6. Lebensjahr das MS-Risiko minimal. Bei »compound« Heterozygoten (HbS-β-Thalassämie, HbSC) oder auch bei Patienten mit hohem HbF oder einer koexistierenden α-Thalassämie kann die Milz bis ins Erwachsenenalter erhalten bleiben und es kann auch noch später zur MS kommen (Kar et al. 1986; Kulozik et al. 1987). Rezidivierende Vasookklusionen der Milzgefäße sind die Ursache der Autosplenektomie. Aber auch bei anatomisch noch erhaltener Milz besteht eine funktionelle Asplenie, die bei HbSS-Patienten meist schon am Ende des 1. Lebensjahres festzustellen ist und zu einer ausgeprägten Infektionsneigung v. a. durch bekapselte Erreger wie Pneumokokken führt. ZNS. Neurologische Komplikationen treten bei 25% aller Sichelzellpatienten auf. ZNS-Infarkte durch Verschluss großer Arterien sind am häufigsten im Kindesalter, während Erwachsene eher ZNS-Blutungen erleiden (Ohene-Frempong et al. 1998). Transitorische Ischämische Attacken, Krampfanfälle, Hörsturz oder Vertigo durch Innenohrschäden sowie Myelitis sind beschrieben. Auch Patienten ohne manifeste ZNS-Infarkte haben häufig kognitive Defekte durch so genannte silente Infarkte (Schatz et al. 2001). Nach einem ZNSInfarkt ist eine Dauertransfusionstherapie mit einem ZielHbS von ca. 30% indiziert. Prädiktiv für einen ZNS-Infarkt kann eine sonographisch fassbare Flussbeschleunigung in den großen intrakraniellen Gefäßen sein. Bei diesen Patienten können ZNS-Infarkte durch ein chronisches Transfusionsprogramm weitgehend verhindert werden (Adams et al. 1999). Gastrointestinaltrakt. Abdominelle Schmerzen bei Sichelzellpatienten haben vielfältige Ursachen. Neben Milzsequestrationen und Infarkten der Wirbelsäule mit Ausstrahlung der Schmerzen ins Abdomen können Gallensteine, das so genannte Girdle-Syndrom, Leberinfarkte- oder Sequestrationen abdominellen Schmerzen zugrunde liegen. Gallensteine als Folge der chronischen Hämolyse können schon im Kindesalter auftreten. Infarkte der Mesenterialgefäße manifestieren sich als Girdle-Syndrom, einem paralytischen Ileus mit diffus schmerzhaftem Abdomen, spärlicher oder fehlender Peristaltik, massiv aufgeweiteten Darmschlingen auf der Abdomenübersicht. Die Therapie ist konservativ (Flüssigkeit, Analgetika, evtl. Austauschtransfusion). Eine Laparotomie ist nicht indiziert. Eine Appendizitis ist bei Sichelzellpatienten seltener als bei Gesunden. Die Leber kann betroffen sein durch Infarkte, Sequestrierung von Blut oder akuter Cholestase.

Urogenitaltrakt. Die Konzentrationsfähigkeit der Niere ist

bei allen Sichelzellpatienten eingeschränkt. Dies verstärkt die Neigung zu Dehydratation mit vasookklusiven Krisen. Durch Papillennekrosen kann es zur schmerzlosen Makrohämaturie kommen. Durch chronische, meist subklinische Vasookklusion der Nieren kommt es im Erwachsenenalter häufig zum chronischen Nierenversagen, dessen Entwicklung durch eine frühzeitig erkannte Mikroproteinurie und dann indizierte Behandlung mit ACE-Hemmern verzögert werden (Ataga u. Orringer 2000). Priapismus, eine spontane, schmerzhafte, oft langanhaltende Erektion durch Sequestrierung von Blut in den Corpora cavernosa kann schon präpubertär auftreten und durch Etilefrin, p.o. oder als intrakavernöse Injektion, behandelt werden (Virag et al. 1996). Andere Organmanifestationen. Die proliferative Retinopathie tritt v. a. bei Jugendlichen und jungen erwachsenen Patienten auf. Ein besonderes Risiko besteht bei Patienten mit einer HbSC-Erkrankung. Photokoagulation der proliferierenden Gefäße ist die Therapie der Wahl. Unterschenkelulzera kommen in gemäßigten Klimazonen selten vor. Es gibt verschiedene Therapieversuche: Ruhigstellung, Transfusionen, Deckung mit Spaltlappen.

15.5.3 Erhöhte Infektionsneigung Die funktionelle Asplenie bedingt eine erhöhte Gefährdung durch Kapselbakterien, v. a. Pneumokokken. Osteomyelitiden kommen gehäuft vor (Salmonellen, Staphylokokken). 15.5.4 Wachstum und Schwangerschaft Wachstum und Pubertät sind bei einigen Patienten verzögert. Die Fertilität bei Frauen ist normal, bei Männern eingeschränkt. Zur Kontrazeption sind alle gängigen Methoden auch für Sichelzellpatientinnen erlaubt, inklusive Pille oder Spirale. Während der Schwangerschaft treten vermehrt Schmerzkrisen und ATS auf. Eine engmaschige Überwachung schwangerer Sichelzellpatientinnen, prompte Behandlung von Harnwegsinfekten und Behandlung interkurrenter Komplikationen hat die früher hohe Rate an Fehl-, Früh- und Totgeburten erheblich senken können. Transfusionen während der Schwangerschaft nützen nur der Mutter, haben aber keinen Einfluss auf die Entwicklung des Kindes (Koshy et al. 1988). 15.6

Krankheitsverlauf modifizierende Faktoren

Das Spektrum des klinischen Schweregrades der Sichelzellkrankheit reicht von einem bereits im Kleinkindesalter beginnenden komplikationsreichen Verlauf bis zum weitgehend asymptomatischen Bild bis ins hohe Erwachsenenalter. Einige der modifizierenden Faktoren sind genetisch, andere exogen bedingt.

15

182

Pädiatrische Hämatologie: Anämien und Hämoglobinopathien

15.6.1 Genetische Faktoren

I Patienten mit HbSS, HbSβ°Thal, HbSD haben meist einen schwereren Verlauf als HbSC-, HbSβ+Thal-, HbS-Lepore- und HbSO-Arab-Patienten. Patienten mit einer erheblich gesteigerten γ-Globinkettensynthese und einem HbF von 15–20% zeigen meist einen erheblich milderen Krankheitsverlauf als Patienten mit niedrigerem HbF. Regelhaft ist diese Konstellation in Ost-Saudi-Arabien und Indien und dort mit Veränderungen einer der γ-Globingenpromotoren assoziiert (Kar et al. 1986; Kulozik et al. 1987; Padmos et al. 1988). Therapeutisch wird der positive Einfluss des HbF durch Medikamente wie Hydroxyharnstoff oder, in ersten Behandlungsversuchen, durch kurzkettige Fettsäuren genutzt (Charache et al. 1995; Atweh et al. 1999). Diese Substanzen führen zu einer Eröffnung der nukleosomalen Struktur um die γ-Globingene, die somit transkriptional aktiviert werden. Eine koexistierende α-Thalassämie (häufig bei Patienten aus Zentralafrika und Asien, seltener aus dem Mittelmeerraum) führt zur Abmilderung einiger der Komplikationen der Sichelzellkrankheit (ATS, Hämolyse, Retinopathie, Ulcera cruris), während andere (Schmerzkrisen, avaskuläre Nekrosen) im Wesentlichen unbeeinflusst bleiben (Higgs et al. 1983; Kulozik et al. 1988). 15.6.2 Umweltfaktoren Die geographische Lage (Malariaregion?) bzw. die sozioökonomische Situation der Familie (Hygiene? Medizinische Betreuung?) haben eine erhebliche Bedeutung für Krankheitsverlauf und Prognose. In den meisten afrikanischen Ländern erreichen wenige Patienten das Erwachsenenalter, während dies in Europa und den USA inzwischen die Regel ist. 15.7

Diagnose

Neugeborenen-Screening für die Sichelzellkrankheit (USA, England, Frankreich) ermöglicht den rechtzeitigen Beginn der Penicillinprophylaxe und die Anleitung der Eltern zur Milzpalpation (Powars 1989). In Ländern, in denen es dieses Screening nicht gibt (deutschsprachige Länder, Holland, Belgien, Skandinavien), muss eine Sichelzellerkrankung bei Kindern aus einem Risikoland mit einer normo- oder mikrozytären hämolytischen Anämie, mit rezidivierenden Schmerzepisoden oder einer der anderen klassischen Manifestationen der Erkrankung vermutet werden. Die Diagnose wird gestellt durch die Hämoglobinanalyse (Hb-Elektrophorese, HPLC), in einem dafür qualifizierten Labor. Molekulargenetische Untersuchungen können für die Identifikation modifizierender genetischer Faktoren (α-Thalassämie, Mutationen der γ-Globingene) eingesetzt werden, sind aber nicht indiziert zur Bestätigung der HbAnalyse, da es nur eine einzige Mutation gibt, die zum HbS führt. Außerdem werden molekulargentische Untersuchungsmethoden für die pränatale Diagnostik aus fetalen Zellen (Chorionzottenbiopsie 10–12.,Amniozentese 12. bis 16. Schwangerschaftswoche) eingesetzt. Die pränatale Diagnostik sollte auch Paaren angeboten werden, die bislang noch kein betrof-

fenes Kind haben, beide Partner jedoch heterozygote Träger der Sichelzellmutation sind. 15.8

Therapie

! Die Therapie von Sichelzellpatienten ist einem stetigen Wandel unterworfen. Es ist deshalb unerlässlich, sich durch aktuelle Therapiehinweise auf dem laufenden zu halten (NIH Publication 2002; Leitfaden 2002).

15.8.1 Prävention Als primäre Prävention kann die pränatale Diagnostik eingesetzt werden. Die anderen präventiven Maßnahmen sind sekundärer Natur und richten sich gegen die Komplikationen der Sichelzellkrankheit. Eine besondere Bedeutung kommt der Infektionsprophylaxe durch Penicillin und Impfung zu. Die Penicillinprophylaxe vom 3. bis zum 5. Lebensjahr, kombiniert mit dem konjugierten (ab 2. Lebensmonat) bzw. dem 23-valenten Polysaccharid-Pneumokokkenimpfstoff (ab 2. Geburtstag) kann die Mortalität durch Pneumokokkensepsis im Kindesalter erheblich senken (Gaston et al. 1986). Die Vollständigkeit der übrigen Impfungen ist selbstverständlich. Zur Senkung der Mortalität durch zu spät erkannte Milzsequestration hat es sich bewährt, Eltern betroffener Kleinkinder die Milzpalpation bei jedem Wickeln beizubringen, um bei einer Vergrößerung sofort den Arzt aufzusuchen zu können. Die routinemäßige Folsäuregabe (0,5–1 mg/Tag) ist bei ausgewogener Kost nicht notwendig. Ob Folsäure in höherer Dosis über eine Senkung des bei Sichelzellpatienten erhöhten Homozysteinspiegels Gefäßschädigungen verhindern kann, ist noch unklar (Lowenthal et al. 2000). Die Häufigkeit von Schmerzkrisen kann durch hohe Flüssigkeitszufuhr bei hohen Umgebungstemperaturen oder bei Durchfallerkrankungen (wegen eingeschränkter Konzentrationsfähigkeit der Niere) und durch Vermeiden von Unterkühlung vermindert werden. Bei Patienten, die dennoch an häufigen, schweren Schmerzkrisen leiden, ist eine Behandlung mit Hydroxyharnstoff (HU) indiziert. HU wird unter Kontrolle des Blutbildes und der Leberfunktion je nach klinischem Erfolg bis zu einer Höchstdosis von 35 mg/kg KG gegeben und führt bei ca. 75% der Patienten zur Reduktion der Frequenz schwerer Schmerzkrisen bzw. von Episoden des ATS (Charache et al. 1995; Ferster et al. 2001). Der genaue Wirkungsmechanismus ist noch unklar. Diskutiert werden die vermehrte HbF-Produktion, die Verminderung von Adhäsionsmolekülen auf den Retikulozyten (Styles et al. 1997), die verbesserte Hydrierung der Erythrozyten und eine erhöhte NO-Produktion durch das Endothel. Teratogenität für den Menschen ist nicht bewiesen, dennoch wird eine konsequente Kontrazeption empfohlen. Bisher wurde auch nach langfristigem Follow-up keine Häufung maligner Erkrankungen bei mit HU behandelten Patienten beobachtet. Ein prophylaktisches Dauertransfusionsprogramm wird nach einem ZNS-Infarkt zur Prävention eines Reinfarktes und zur primären ZNS-Infarktprophylaxe bei Kindern emp-

183 15 · Sichelzellkrankheit

fohlen, die in der transkraniellen Doppler-Sonographie der A. carotis interna bzw. der A. carotis cerebri media auch bei Kontrolle eine Flussgeschwindigkeit von mehr als 200 cm/sec haben (Adams et al. 1998). 15.8.2 Symptomatische Therapie ! Sichelzellpatienten müssen wie andere chronisch kranke Patienten in regelmäßigen Abständen im symptomfreien Intervall untersucht und beraten werden. Kontinuität ist eine Grundvoraussetzung einer optimalen Betreuung.

Die notwendige Therapieadhärenz kann nur erwartet werden, wenn ein Vertrauensverhältnis zwischen Patient und Arzt entsteht. Patienten bzw. Eltern müssen umfassend über alle Aspekte der Erkrankung informiert werden (evtl. mit Dolmetscher). Eine psychologische Betreuung kann bei einigen Patienten notwendig sein.

Analgetika. Zur Therapie gehören neben einer ausreichenden Flüssigkeitszufuhr (1,5-mal Erhaltungsbedarf) Analgetika, die der Schmerzintensität entsprechen (Grundy et al. 1993). Der 3-Stufen-Plan der WHO (WHO 1990) ist Richtschnur bei der Wahl der Analgetika (⊡ Tabelle 15.1). Patienten mit schwersten Schmerzen brauchen Opiate, die mit peripher wirkenden Analgetika kombiniert werden. Die Angst vor Abhängigkeit bei Patienten und Ärzten ist unbegründet, da zur Schmerzbekämpfung eingesetzte Opiate keine Sucht verursachen. Bei Dauerinfusion von Opiaten muss der Patient zur Erkennung der einschlägigen Nebenwirkungen wie Hypoventilation, Obstipation und Juckreiz engmaschig überwacht werden. !Die wichtigste Grundregel bei der Behandlung der Schmerzkrisen ist: Dem Patienten müssen die Schmerzen geglaubt werden. Transfusionen. Bei den in ⊡ Tabelle 15.2 genannten, oft le-

bensbedrohlichen Komplikationen müssen Erythrozytentransfusionen mit untergruppengleichen Konserven eingesetzt werden (Telen 2001). Schmerzkrisen oder die chronische Anämie erfordern keine Transfusionen.

⊡ Tabelle 15.1. Empfohlene Analgetika bei Schmerzkrisen

Substanz

Dosis (mg/kg/Dosis)

Applikation

Intervall

A. Leichte Schmerzen Paracetamol

15

oral

alle 4 h

Metamizol

15

oral

alle 4 h

Ibuprofen

10

oral

alle 8 h

B. Stärkere Schmerzen: eines der unter A aufgeführten Analgetika plus: Codein bzw.

1

oral

alle 4 h

Tramadol

1–2

oral

alle 4–6 h

Intravenös

Bolusinjektion alle 1–2 h Dauerinfusion oder PCA

C. Starke Schmerzen: eines der unter A aufgeführten Analgetika plus: Morphin

0,1–0,15 dann 0,1–0,15 oder 0,4–0,6 mg/kg/8 h

⊡ Tabelle 15.2. Hauptindikationen für Transfusionen bzw. partielle Austauschtransfusionen

Art der Transfusion

Transfusion meistens notwendig

Transfusion manchmal notwendig

Einmalige Transfusion

Aplastische Krise Milzsequestration Akutes Thoraxsyndrom

Lebersequestration Akute Blutung Gesteigerte Hämolyse

Austauschtransfusion

ZNS-Infarkt/Blutung Schwere Infektion Multiorganversagen Akute Probleme in der Schwangerschaft Vor größeren chirurgischen Eingriffen Vor Angiographie

Akutes Thoraxsyndrom Girdle-Syndrom

Chronische Transfusion

Nach ZNS-Ereignis Chronische renale, pulmonale, kardiale Probleme

Schwerste, durch starke Analgetika nicht zu beeinflussende Schmerzen

15

184

I

Pädiatrische Hämatologie: Anämien und Hämoglobinopathien

Operative Verfahren. Die Splenektomie ist indiziert nach einer großen oder mehr als 2 kleinen Milzsequestrationen, die Cholezystektomie bei symptomatischer Cholelithiasis. Durch die Schenkelhalsbohrung (»core decompression«) kann bei Patienten (>10 Jahre alt) mit einem frühen Stadium der Hüftkopfnekrose Schmerzfreiheit erzielt werden. In späteren Stadien kann durch eine Umstellungsosteotomie das Fortschreiten der Nekrose aufgehalten werden. In manchen Fällen ist eine Endoprothese notwendig.

15.8.3 Stammzelltransplantation Die Stammzelltransplantation (SZT) ist die einzige kurative Behandlungsmöglichkeit, die allerdings erhebliche Risiken einer behandlungsbedingten Mortalität und Morbidität mit sich bringt. Aus diesem Grund ist die SZT bei den heute guten Ergebnissen einer konservativen Therapie nur bei Patienten mit einem komplizierten Verlauf (z. B. nach ZNS-Infarkt), die ein HLA-identisches Geschwister haben, indiziert (Walters et al. 1996; Vichinsky 2002). 15.9

Prognose

In Europa und in USA erreichen bei optimaler Betreuung 80–90% aller Sichelzellpatienten das Erwachsenenalter. Die durchschnittliche Lebenserwartung für homozygote Patienten liegt zwischen 40–50 Jahren, für Patienten mit HbSβ+Thal bzw. HbSC-Erkrankung zwischen 50–60 Jahren. Eine frühzeitige Diagnose durch Neugeborenen-Screening und ein hoher HbF-Spiegel, verlängert die Lebenserwartung (Powars 1989; Platt et al. 1994; Steinberg et al. 2000). Die Lebensqualität ist ausgesprochen variabel und hängt wesentlich von der Häufigkeit und Schwere der Komplikationen sowie von der sozialen Integration ab. Insgesamt kann die Prognose in einem Land mit hohem sozio-ökonomischem Standard und bei optimaler medizinischer Betreuung jedoch recht optimistisch eingeschätzt werden. 15.10

Zukünftige Entwicklung

Aktuell befinden sich verschiedene neue Therapiestrategien in der Entwicklung. Dabei handelt es sich zum einen um Medikamente, die durch eine verbesserte Hydrierung des Erythrozyten bzw. eine gesteigerte HbF-Synthese die Polymerisationsneigung des HbS reduzieren oder durch eine Modulation der Interaktion der Erythrozyten mit dem Endothel die Rheologie verbessern (Brugnara et al. 2001; de Simone et al. 2002; Kaul et al. 2000; Knight 1999). Zum anderen könnte die Weiterentwicklung nicht-myeloablativer Konditionierungsverfahren die Risiken der SZT verringern und evtl. die SZT einer größeren Zahl schwer betroffener Patienten ermöglichen mit dem Einsatz nicht-verwandter Spender. Es ist auch denkbar, dass selektives Neugeborenen-Screening in Ländern mit niedriger Inzidenz der Sichelzellkrankheit die Komplikationen in den ersten Lebensjahren vermindern. Die genetische Therapie ist noch im Stadium der Versuche mit transgenen Mäusen. Ein klinischer Einsatz ist für die nächsten Jahre nicht zu erwarten.

Bei der Sichelzellkrankheit handelt es sich um eine der weltweit häufigsten hereditären Erkrankungen überhaupt, die in der Folge der Deportationen während der Kolonialzeit und durch postkoloniale Völkerwanderungen heute auch in nichtendemischen Gebieten vorkommt. Klinisch manifestiert sich die Sichelzellkrankheit als chronische Multiorgankrankheit mit variabler Ausprägung. Durch Neugeborenen-Screening, Penicillinprophylaxe und Aufklärung der Eltern kann die Frühmortalität erheblich gesenkt werden. Durch ein aufeinander abgestimmtes interdisziplinäres Betreuungskonzept kann die Lebenserwartung, aber auch die Lebensqualität der Patienten deutlich verbessert werden.

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185 15 · Sichelzellkrankheit

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15

I

Anämien chronischer Erkrankungen M.U. Muckenthaler, A.E. Kulozik

16.1

Klinisches Erscheinungsbild – 186

16.1.1

16.1.4

Auswirkungen der Eisenumverteilung auf Patienten mit einer ACD – 186 Zytokin-induzierte Anreicherung von Eisen in Monozyten – 187 Zytokin-vermittelte Hemmung der Proliferation und Differenzierung erythroider Vorläuferzellen – 188 Verringerte Erythropoetinantwort – 189

16.2 16.3

Hepcidin – 189 Therapie – 189

16.3.1 16.3.2 16.3.3

Eisengabe – 189 Transfusionstherapie – 189 Rekombinantes Erythropoetin – 189

16.1.2 16.1.3

Literatur

– 190

 Die Anämie chronischer Erkrankungen (»anemia of chronic disease«, ACD) gehört zu den am häufigsten auftretenden Formen der Anämie. Sie ist eine Begleiterscheinung von chronisch-entzündlichen Erkrankungen wie Morbus Crohn oder rheumatoider Arthritis, Autoimmunerkrankungen wie systemischer Lupus erythematodes, chronisch-infektiösen Erkrankungen wie Tuberkulose oder systemische Pilzinfektionen sowie von Krebs. Obwohl die Auswirkung der Anämie auf das Wohlbefinden der Patienten sehr unterschiedlich sein kann, konnten Studien eine direkte Korrelation zwischen der Hb-Konzentration und dem körperlichen und geistigen Wohlbefinden feststellen. Dieser Beitrag befasst sich mit der Pathophysiologie der ACD sowie möglichen Behandlungsstrategien.

⊡ Abb. 16.1. Pathophysiologische Faktoren, die zur Entstehung einer ACD beitragen

16.1

Klinisches Erscheinungsbild

Das klinische Erscheinungsbild der ACD ist geprägt durch Störungen im Eisenstoffwechsel. Dabei kommt es zu einer Umverteilung des Eisens des Blutkreislaufs und des Knochenmarks in die Speichergewebe des retikuloendothelialen Systems (RES; ⊡ Abb. 16.1). Die ACD ist eine hypoproliferative normo- oder mikrozytäre Anämie, die mit einer Hypoferrämie, normalen oder meist erhöhten Ferritinkonzentrationen im Serum (Hyperferritinämie) sowie verringerter Transferrinsättigung einhergeht (Cash u. Sears 1989; Means u. Krantz 1992; Weiss 2002). Da eisenbeladenenes Transferrin die wichtigste Eisenquelle der Erythrozyten darstellt (Levy et al. 1999; Trenor et al. 2000), ist das Knochenmark eisendefizient, obwohl die Eisenspeicher des Körpers gefüllt sind. 16.1.1 Auswirkungen der Eisenumverteilung

auf Patienten mit ACD Trotz der negativen Auswirkungen auf die Erythropoese kann die Eisenumverteilung in das RES auch zur Kontrolle der zugrunde liegenden Erkrankung beitragen. Eisen stellt einen essenziellen Bestandteil aller lebenden Organismen dar, weil es ein wichtiger Kofaktor von Enzymen des Zitratzyklus, der mitochondrialen Atmungskette, der DNA-Synthese sowie von Hämoglobin und Myoglobin ist. Schnell wachsende und sich teilende Zellen haben daher einen erhöhten Bedarf an Eisen. Der Entzug von Eisen führt dazu, dass es für das Wachstum von pathogenen Mikroorganismen oder sich schnell teilenden (malignen) Geweben vermindert zur Verfügung

187 16 · Anämien chronischer Erkrankungen

steht. So konnte gezeigt werden, dass eine erhöhte Eisenbeladung von Labormäusen zur verstärkten Proliferation von Mycobacterium avium oder Vibrio vulnificus führt (Hor et al. 2000; Gomes et al. 2001). In einer Studie mit 14.000 Erwachsenen wurde ein erhöhtes Krebsrisiko bei Männern mit erhöhter Transferrinsättigung korreliert (Stevens et al. 1988). Weiterhin stellen erhöhte Eisenwerte der Leber und der Milz Risikofaktoren für hepatozelluläre Karzinome und Tuberkulose dar (Gordeuk et al. 1996). Bei Kindern zeigt sich die Bedeutung der Eisenüberladung sehr eindrücklich am Risiko, an schweren Yersinia-entercolitica-Infektionen zu erkranken. Bei 70% der Kinder mit einer Yersinia-Sepsis finden sich Zeichen einer Eisenüberladung (Francois et al. 1987). Außerdem zeigte eine Studie eine Korrelation erhöhter Transferrinsättigung mit Therapieresistenz bei Kindern mit akuter lymphoblastischer Leukämie (Potaznik et al. 1987), obwohl die Eisenüberladung hier sicher keinen dominanten Risikofaktor darstellt. Die Behandlung der Anämie bei Autoimmunerkrankungen und chronisch entzündlichen Erkrankungen führt zur signifikanten Verbesserung der Lebensqualität (Brock 1994; Weiss 2002). Außerdem wirkt sich der zelluläre Eisengehalt auf die Funktionsfähigkeit von Monozyten und Makrophagen und damit auf die Immunantwort aus, die gegen Pathogene und Tumorzellen gerichtet ist. So hemmt Eisen beispielsweise die Aktivität von Interferon γ, einem Zytokin, das in der Immunabwehr von Pathogenen eine maßgebliche Rolle spielt (Weiss 2002; Recalcati et al. 1998). Deshalb können eisenbeladenene Makrophagen intrazelluläre Pathogene, wie Legionella, Listeria, Ehrlichia, Candida und Viren, nicht mehr effizient abwehren (Brock 1994). So ist es nicht überraschend, dass das Immunsystem und die Eisenhomöostase regulatorisch eng miteinander verknüpft sind. 16.1.2 Zytokin-induzierte Anreicherung

von Eisen in Monozyten Zytokine, wie TNF-α, IL-1 und IFN-γ, sind bei Erkrankungen erhöht, die einer ACD zugrunde liegen (Weiß 2002). Dieselben Zytokine regulieren die Expression wichtiger Komponenten des Eisenregulationsnetzwerkes (⊡ Tabelle 16.1). So führt die Behandlung von Mäusen mit TNF-α und IL-1,

ähnlich wie bei der ACD beobachtet, zur Hypoferrämie, zur erhöhten Ferritinsynthese sowie zur erhöhten Eisenaufnahme und Eisenspeicherung in den Zellen des RES (Alvarez-Hernandez et al. 1989). TNF-α, Il-1 und IFN-γ stimulieren die Ferritinsynthese primär durch die transkriptionelle Aktivierung des Ferritin-H-Kettengens in Makrophagen. Es wird angenommen, dass die erhöhte Menge an Eisenspeicherprotein verstärkt das Eisen bindet, das ansonsten für die Erythropoese zur Verfügung stehen würde. Zusätzlich kann aber auch die Ferritintranslation durch die Zytokine IL-1 und IL-6 verändert werden. Dafür notwendig ist eine RNA-Sequenz in der 5´-nicht-translatierten Region der Ferritin-mRNA – die so genannte Akutphasenbox (Rogers J.T. 1996). IL-1, IL-6 und IFN-γ erniedrigen aber gleichzeitig die Expression der Transferrinrezeptor(TfR-1)mRNA. Es bleibt daher offen, auf welchem Transportweg das Eisen verstärkt in die Makrophagen aufgenommen wird (⊡ Tabelle 16.1). IFN-γ reduziert die Expression der TfR-1-mRNA, indem es die Bindung der »iron regulatory proteins« (IRP) an die »iron responsive elements« (IRE) hemmt, die in der 3´-nichttranslatierten Region des TfR-1 lokalisiert sind. Ebenso hemmt die IRP-Bindung an ein einzelnes IRE in der 5´-nichttranslatierten Region der Ferritin-H-Ketten- und FerritinL-Ketten-mRNA deren Translation (⊡ Abb. 16.2) Das IRE/ IRP-System ist das zentrale zelluläre Eisenregulationssystem, das sowohl durch Eisen, aber auch Stickoxid und H2O2 beeinflusst wird (⊡ Abb. 16.2). Im Falle von IFN-γ konnte gezeigt werden, dass der Einfluss auf das IRE/IRP Regulationssystem über die Induktion von Stickoxid erfolgt (Weiss 2002). Interessanterweise stimuliert IFN-γ auch die Expression des vormals im Duodenum identifizierten Eisentransporters DMT-1 (»divalent metal transporter«), was zu einem erhöhten Eiseninflux in menschliche Monozyten führt (Wardrop u. Richardson 2000; Ludwiczek et al. 2003). Gleichzeitig reduziert es den Eisenexport, indem es die Expression des Eisenexporters Ferroportin (Ludwiczek et al. 2003) hemmt ( Tabelle 16.1). Auch die antiinflammatorischen Zytokine IL-4, IL-10 und IL-13 rufen Veränderungen in der Eisenhomöostase ähnlich einer ACD hervor ( Tabelle 1) (Weiss 2002). In Übereinstimmung mit diesen In-vitro-Daten führt eine Behandlung von Patienten mit Morbus Crohn mit IL-10 zur Ausbildung einer ACD (Tilg et al. 2002).

⊡ Tabelle 16.1. Molekulare Auswirkungen von Zytokinen auf die zelluläre Eisenhomöostase

Effekte auf die Eisenhomöostase

Zytokine

Stimulation der Ferritinsynthese

TNF-α, IL-1, IFN-γ, IL-4, IL-13

Stimulation der TfR-vermittelten Eisenaufnahme

IL-13

Stimulation der DMT-1-Expression und Eisenaufnahme

IFN-γ

Hemmung der Ferritintranslation

IFN-γ

Hemmung der TfR-1-Expression

IL-1, IL-6, IFN-γ

Hemmung der Ferroportinexpression

IFN-γ

Regulation des IRE/IRP-Systems

IL-4, IL-10, IFN-γ

Hypoferrämie

TNF-α, IL-1, IL-6

Stimulation der Eisenabsorption in Makrophagen und Enterozyten

Hepcidin

16

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Pädiatrische Hämatologie: Anämien und Hämoglobinopathien

I

⊡ Abb. 16.2. Das IRE/IRP-Regulationssystem reguliert die zelluläre Eisenhomöostase. »Iron responsive elements« (IRE) sind RNA-Elemente, die sich in der 3‘-nicht-translatierten Region der Transferrinrezeptor1-mRNA befinden. Binden daran regulatorische Proteine, die »iron regulatory proteins« (IRP), dann verhindern diese den Abbau der TfR1mRNA durch Nukleasen. Die Stabilisierung der TfR1-mRNA führt zur

erhöhten Eisenaufnahme. Die Bindung von IRP and ein einzelnes IRE in der 5‘-nicht-translatierten Region der Ferritin-H-Ketten oder L-Ketten-mRNA hemmen dagegen deren Translation und vermindern die Synthese des Eisenspeicherproteins. Die Bindung von IRP-1 an IRE kann sowohl durch Eisen, oxidativen Stress, Stickoxid sowie durch Zytokine moduliert werden

! Die Summe der durch Zytokine hervorgerufenen Veränderungen in der zellulären Eisenhomöostase der Monozyten führen dazu, dass sich Eisen in den Monozyten anreichert. Von Th-1 und Th-2 ausgeschüttete Zytokine führen zur Induktion von Hypoferrämie und Hyperferritinämie bei chronisch entzündlichen Prozessen.

16.1.3 Zytokin-vermittelte Hemmung

Zusätzlich gibt es Hinweise, dass Akutphasenproteine wie α1-Antitrypsin und α2-Makroglobulin zur Veränderung des Eisenmetabolismus beitragen, indem sie die TfR-1-vemittelte Eisenaufnahme in erythroiden Vorläuferzellen hemmen (Graziadei et al. 1994). Wichtig in diesem Zusammenhang ist, dass der Serumtransferrinrezeptor (sTfR), ein verkürzter Teil des membranständigen TfR-1, nicht als Marker zur Diagnose einer Anämie bei chronischen Erkrankungen eingesetzt werden kann (Kuiper-Kramer et al. 1996). Während bei Patienten ohne zugrunde liegenden Entzündungserkrankungen die Expression des sTfR direkt mit dem Bedarf an Eisen für die Erythropoese korreliert, ist die Expression dieses diagnostischen Markers durch den Einfluss von Entzündungen verändert (Kuiper-Kramer et al. 1996; Punnonen et al. 1997). Dies liegt wahrscheinlich daran, dass die TfR-1-Expression durch proinflammatorische Zytokine und durch die erythroide Eisendefizienz in gegensätzlichen Richtungen reguliert wird.

der Proliferation und Differenzierung erythroider Vorläuferzellen Zytokine wirken sich aber auch direkt auf die Erythropoese aus, indem sie das Wachstum erythroider Vorläuferzellen hemmen (Means u. Krantz 1992;  Abb. 16.1). Proinflammatorische Zytokine, wie TNF-α, IFN-γ und Typ-1-Interferone, inhibieren die BFU-E- und die CFU-E-Kolonieformation (Wang et al. 1995). Diese Befunde spiegeln sich in der inversen Korrelation von gemessener IFN-γ-Menge mit Hb-Konzentrationen und der Anzahl an Retikulozyten wider (Fuchs et al. 1991). Zusätzlich führt die Umverteilung des Eisens in das RES zur verringerten Verfügbarkeit von Eisen für die Hämbiosynthese und damit für die Proliferation erythroider Zellen. Damit übereinstimmend sind Befunde, dass sich im Serum von Patienten mit einer ACD erhöhte Zn-Protoporphyrin-IX-Werte nachweisen lassen (Hastka et al. 1993). Wenig untersucht ist bisher, ob Zytokine wie TNF-α die Halbwertszeit von Erythrozyten verringern können. Dies könnte dazu führen, dass es zur erhöhten Erythrophagozytose kommt, ein physiologischer Vorgang, der darauf angelegt ist, alternde oder defekte Erythrozyten zu entfernen. Erythrozyten werden dabei von Monozyten/Makrophagen durch Endozytose aufgenommen; das Eisen wird aus dem Hämoglobin freigesetzt, um erneut für die Hämoglobinsynthese zur Verfügung gestellt zu werden. Inwieweit Zytokine in diesen Prozess eingreifen ist noch nicht geklärt. Aber da es bei der ACD häufig zur Vergrößerung der Milz kommt, ist ein Einfluss auf die Halbwertszeit der Erythrozyten und/oder die Erythrophagozytose denkbar. Diese Beobachtung stimmt

189 16 · Anämien chronischer Erkrankungen

auch mit der Beobachtung vermehrter Eisenspeicherung in den Kupffer-Zellen der Leber und in den Makrophagen der Milz bei entzündlichen Erkrankungen überein. Die Proliferation erythroider Vorläuferzellen kann aber auch direkt, durch die Invasion von Tumorzellen, Mikroorganismen oder deren toxischen Produkten, behindert werden, wie es am Beispiel einer HIV- oder Plasmodium-Infektion gezeigt werden konnte. 16.1.4 Verringerte Erythropoetinantwort Typischerweise zeigt sich eine inverse Korrelation zwischen dem Serum- oder Plasmaerythropoetinspiegel und der HbKonzentration: Ist der Hb erniedrigt, erhöht sich der EPOSpiegel (Erslev et al. 1980). Auch Patienten mit einer ACD zeigen einen erhöhten EPO-Spiegel im Vergleich mit Gesunden. Es wird aber angenommen, dass der EPO-Spiegel zu gering ist für das Ausmaß der Anämie. Diese Annahme ergibt sich dadurch, dass der EPO-Spiegel bei Patienten mit einer Eisenmangelanämie wesentlich stärker erhöht ist als bei Patienten mit juveniler chronischer Arthritis und Kindern mit Krebserkrankungen (Cazzola et al. 1996; Corazza et al. 1998). Es könnte daher sein, dass der EPO-Spiegel davon abhängig ist, welche Erkrankung der Anämie zugrunde liegt. Die Wirksamkeit des EPO wird aber auch durch das Ausmaß der Erkrankung und die Menge an zirkulierenden Zytokinen beeinflusst. In-vitro-Daten konnten zeigen, dass hohe Zytokinkonzentrationen (IFN-γ und TNF-α) dazu führen, dass größere Erythropoetinmengen benötigt werden, um die CFUKolonieformation wiederherzustellen (Means u. Krantz 1991). 16.2

Hepcidin

! Eine Schlüsselrolle in der Pathophysiologie der ACD spielt das erst vor kurzem entdeckte Hepcidin (Ganz 2003). Dabei handelt es sich um ein leberspezifisches, antimikrobielles Peptid, das sowohl im Blut als auch im Urin gemessen werden kann.

Der Einfluss des Hepcidins auf den Eisenstoffwechsel konnte zuerst im Mausmodell gezeigt werden: Mäuse ohne Hepcidin entwickeln eine Eisenüberladung der Hepatozyten und des Pankreas, während die Makrophagen der Milz und die Kupffer-Zellen der Leber eisendefizient erscheinen. Ähnliche Symptome beobachtet man bei Hämochromatosepatienten mit defektem HFE-Gen. Interessanterweise kann bei diesen Patienten sowie bei entsprechenden Tiermodellen der Maus der Hepcidinspiegel nicht an die erhöhten Lebereisenwerte angepasst werden. Dies führt möglicherweise zu der erhöhten duodenalen Eisenaufnahme, die bei der Hämochromatose beobachtet wird (Bridle et al. 2003; Muckenthaler et al. 2003; Nicolas et al. 2003). Auch stellen Mutationen im menschlichen Hepcidin die Ursache für eine neu identifizierte Form der juvenilen Hämochromatose dar. Transgene Mäuse, die Hepcidin überexprimieren, sterben bereits bei Geburt an einer starken Eisenmangelanämie. Diese Studien zeigen, dass Hepcidin die Eisenabsorption im Duodenum, den Export des Eisens aus den Makrophagen und den Transport des Eisens über die Plazenta hemmt. Darüber hinaus überexprimieren

Patienten mit großen Leberadenomen und sonst ungeklärter Anämie Hepcidin in den Tumoren (Weinstein et al. 2002). Experimente im Tiermodell zeigen, dass die Expression des Hepcidins sowohl durch den Lebereisengehalt als auch durch Lipopolysaccharide (LPS) und Turpentine reguliert wird. Damit übereinstimmend findet man eine stark erhöhte Hepcidinkonzentration im Urin von Patienten mit Infektionen, Entzündungen und Eisenüberladung. Die Hepcidinkonzentration verhält sich dabei proportional zur Ferritinkonzentration (Nemeth et al. 2002). In Zellkultur wird Hepcidin dramatisch durch IL-6, aber nicht durch IL-1 und TNF-α induziert, was darauf hindeutet, dass Hepcidin ein Typ-IIAkutphasenprotein ist (Nemeth et al. 2002). Zusammengenommen weisen diese Daten stark darauf hin, dass Hepcidin ein lösliches Signalmolekül ist, das in der Umverteilung des Eisens bei der ACD eine Rolle spielt. 16.3

Therapie

Die beste Behandlung einer ACD ist zweifellos die Heilung der zugrunde liegenden Krankheit, was jedoch häufig nicht möglich ist. 16.3.1 Eisengabe Die alleinige Gabe von Eisen bei einer ACD ist nicht indiziert. Zum einen wird oral appliziertes Eisen nur schwer resorbiert, da durch Mechanismen, die zur Umverteilung des Eisens in das RES führen, auch die Eisenaufnahme im Dünndarm erniedrigt wird. Intravenös verabreichtes Eisen wird zwar effizient dem Organismus zur Verfügung gestellt, birgt aber mehrere Nachteile. Wie bereits beschrieben, ist Eisen essenziell für das Zellwachstum und die verstärkte Proliferation von Mikroorganismen und Tumorzellen – und wirkt damit der Eisenumverteilungsstrategie des Körpers entgegen. Weiterhin behindert die Eisenbeladung von Makrophagen und Monozyten die TH1-vermittelte Immunantwort, die eine zentrale Rolle im Kampf gegen pathogene Mikroorganismen und auch gegen maligne Zellen spielt (Brock 1994). Darüber hinaus wird appliziertes Eisen, bedingt durch die Eisenumverteilungsstrategien des Körpers und die Verminderung der Erythropoese den erythroiden Vorläuferzellen nicht effizient zur Verfügung gestellt (Kuiper-Kramer et al. 1996). 16.3.2 Transfusionstherapie Bei einer schweren ACD können Bluttransfusionen erforderlich sein, die neben den grundsätzlichen infektiologischen Bedenken bei wiederholter Anwendung natürlich auch die Gefahr einer Hämosiderose mit sich bringen ( Kap. 14). 16.3.3 Rekombinantes Erythropoetin Bei der ACD kommt es bedingt durch die erniedrigte HbKonzentration zwar zur Erhöhung des EPO-Spiegels. Allerdings muss man davon ausgehen, dass diese Reaktion für das Ausmaß der Anämie quantitativ nicht ausreicht ( oben).

16

190

I

Pädiatrische Hämatologie: Anämien und Hämoglobinopathien

! Humanes rekombinantes Erythropoetin ist eine therapeutische Möglichkeit. Die Wirksamkeit ist erwiesen, wenn die Anämie durch eine Krebserkrankung, chronische Infektionen oder Autoimmunerkrankungen verursacht wird (Rizzo et al. 2001).

So erniedrigte die Einführung von rekombinantem EPO bei diesen Erkrankungen die Anzahl benötigter Bluttransfusionen und erhöhte die Lebensqualität in einigen Patientengruppen. Die benötigte, und von der American Society of Hematology empfohlene Dosis bewegt sich zwischen 150 U/ kg dreimal wöchentlich bzw. 40.000 U einmal pro Woche (Rizzo et al. 2001). Die Behandlung mit EPO ist jedoch teuer und die Wirksamkeit der Behandlung nicht immer gewährleistet. Die Bestimmung sowohl des endogenen EPO-Spiegels als auch der Serumferritinkonzentration kann über die Wirksamkeit von rekombinanten EPO Aufschluss geben. Eine EPO-Therapie war meist dann unwirksam, wenn endogene EPO-Werte von 100 mU/ml überschritten und/oder Serumferritinkonzentrationen über einem Wert von 400 ng/ml lagen (Ludwig et al. 1994). Während der endogene EPO-Gehalt ein Indikator für das Ausmaß der Anämie ist und damit für den Mangel an Eisen für die Erythropoese, stellt der Ferritinwert sowohl ein Maß für den Eisengehalt der Leber als auch für das Ausmaß der Aktivierung des Immunsystems oder das Ausmaß der Entzündung dar. Das heißt, sowohl die Menge an verfügbaren Eisen als auch der Grad der Entzündung ist wichtig für die Wirksamkeit einer EPO-Therapie (Greendyke et al. 1994; Nordstrom et al. 1997). Die Wirksamkeit des EPO bei der ACD kann durch eine Begleitherapie mit Eisen weiter verbessert werden, da die Verfügbarkeit des Eisens durch die Eisenumverteilung in das RES bei der ACD stark vermindert ist (Macdougall 1999). Bei erwachsenen Patienten mit rheumatoider Arthritis zeigt die Kombinationstherapie Erfolg (Nordstrom et al. 1997). Aber auch hier gelten die beschriebenen nachteiligen Effekte einer Behandlung mit Eisen. Ob die Vorteile dieser Behandlungsstrategie (Stimulation der Hämbiosynthese/Erythropoese) die Nachteile einer Eisenbehandlung überwiegen, muss durch prospektive Studien erst noch geklärt werden (Weiss 2002).

Die Anämie chronischer Erkrankungen ist eine häufige Begleiterscheinung von chronisch-entzündlichen Erkrankungen. Sowohl im Laufe der Akutphasenantwort freigesetzte Zytokine als auch das den β-Defensinen ähnliche antimikrobielle Peptid Hepcidin sind Teil der Mechanismen, die zur Eisenretention im RES führen und zur Verteidigung des Wirtes gegen invasive Mikroorganismen beitragen.

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191 16 · Anämien chronischer Erkrankungen

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16

I

Granulozytopenien C. Zeidler, K. Welte

17.1 17.2 17.3 17.4 17.4.1 17.4.2 17.4.3 17.4.4 17.4.5 17.4.6 17.4.7 17.4.8 17.4.9

Einleitung – 192 Schweregrade der Neutropenie – 193 Differenzialdiagnose der schweren chronischen Neutropenie – 193 Schwere kongenitale Neutropenie – 194 Definition – 194 Vererbung – 194 Pathophysiologie – 194 Diagnosestellung – 194 Klinik – 195 Therapie mit G-CSF – 195 Entwicklung von sekundären myelodysplastischen Syndromen und Leukämien – 196 Hämatopoetische Stammzelltransplantation – 197 Allgemeines Management von Patienten mit schwerer kongenitaler Neutropenie – 197

17.5

Zyklische Neutropenie

17.5.1 17.5.2 17.5.3 17.5.4 17.5.5

Definition – 197 Ätiologie – 197 Diagnosestellung – 198 Klinik – 198 Therapie und Prognose – 198

– 197

17.6 17.7 17.8

Myelokathexis – 198 Retikuläre Dysgenesie – 198 Shwachman-Diamond-Syndrom

17.8.1 17.8.2 17.8.3

Diagnosestellung – 198 Klinik – 199 Therapie und Prognose – 199

17.1

Definition – 200 Ätiologie – 200 Diagnosestellung – 200 Therapie und Prognose – 200

17.11 Neutropenie bei primären Immundefektsyndromen – 200 17.12 Infektionsbedingte Neutropenie – 201 17.13 Medikamentös induzierte Neutropenie – 201 17.14 Neutropenie bei Malnutrition – 201 17.15 Idiopathische Neutropenie – 201 Literatur – 201

 Im Alter von 3 Jahren wurde bei dem Mädchen eine Granulozytopenie festgestellt, dieselbe Krankheit, an der auch ihr älterer Bruder litt. In den ersten Lebensjahren machte sich die Erkrankung durch häufige Entzündungen in der Mundhöhle bemerkbar. Später kamen wiederholte Lungen-

▼

Einleitung

– 198

17.9 Neutropenie bei Stoffwechselstörungen – 199 17.10 Autoimmunneutropenie des Kleinkindesalters – 200 17.10.1 17.10.2 17.10.3 17.10.4

entzündungen hinzu, die mehrwöchige Krankenhausaufenthalte notwendig machten. Als wegen einer sehr schweren Darminfektion eine Darmoperation durchgeführt wurde, platzte die Wunde immer wieder auf, so dass das Kind in weniger als 3 Wochen dreimal operiert wurde. Es erholte sich nur langsam, der Krankenhausaufenthalt dehnte sich auf fast ein Jahr aus. 11 Jahre später schlugen die Ärzte eine komplette Zahnsanierung vor, um so möglicherweise den schlechten Allgemeinzustand zu verbessern. Trotz der Zahnbehandlung trat keine Besserung ein, die Patientin wurde schließlich in eine Spezialklinik für Knochenmarktransplantation überwiesen. Obwohl zum Glück mehrere Geschwister als mögliche Spender in Frage kamen, wurden die Heilungschancen durch eine Transplantation als gering angesehen. Daher wurde eine Behandlung mit dem damals neuen Medikament G-SCF durchgeführt. Seit 1989 erhält die Patientin G-CSF mit gutem Erfolg; sie kann ein relativ normales Leben führen. Heute erinnern nur noch die zahlreichen Narben an die Kindheit.

Granulozytopenien sind Erkrankungen, bei denen die Zahl der neutrophilen Granulozyten im peripheren Blut vermindert ist. Sie werden daher auch kurz Neutropenien genannt. Die Hauptaufgabe der neutrophilen Granulozyten, oder kurz Neutrophilen, besteht in der Abwehr bakterieller Infektionen. Angelockt durch die bei Entzündungen freigesetzten Chemokine wandern die Neutrophilen aus der Blutbahn in das entzündete Gewebe. Mittels in Vesikeln gespeicherter Noxen werden die Bakterien von den neutrophilen Granulozyten phagozytiert und abgetötet. Für die Langzeitprognose ist die Unterscheidung zwischen transienten und chronischen Neutropenien von besonderer Bedeutung. Medikamentös induzierte Neutropenien sowie Neutropenien nach Virusinfektionen oder radioaktiver Bestrahlung sind meist transient. Die Hämatopoese erholt sich nach einiger Zeit, die Granulozytenwerte normalisieren sich. Nur in Einzelfällen kommt es hier zu chronischen Verläufen. Bei einer über mehr als 3 Monate persistierenden Neutropenie spricht man von einer chronischen Neutropenie. Es gibt verschiedene Möglichkeiten die chronischen Neutropenien einzuteilen: ▬ Nach der Entstehung: in primäre Erkrankungen der Myelopoese und sekundäre Neutropenien bei komplexen Krankheitsbildern oder Syndromen. ▬ Nach dem Zeitpunkt der Entstehung in angeborene oder erworbene Neutropenien.

193 17 · Granulozytopenien

! Der Begriff »schwere chronische Neutropenie (SCN)« beschreibt unterschiedliche Erkrankungen, deren gemeinsames Merkmal eine anhaltende Verminderung der Neutrophilenwerte auf weniger als 500/µl verbunden mit einer erhöhten Infektanfälligkeit ist.

Die meisten schweren chronischen Neutropenien sind vererbt oder ursächlich durch einen genetischen Defekt bedingt, können aber auch erworben werden. Die verschiedenen Erkrankungen unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Schwere und Begleitsymptome. Bei einer Verminderung der absoluten neutrophilen Granulozyten unter 500/µl oder gar dem vollständigen Fehlen der reifen neutrophilen Granulozyten im peripheren Blut kann es aufgrund der fehlenden Abwehr zu letalen Verläufen von bakteriellen oder Pilzinfektionen kommen. Die Infektanfälligkeit ist jedoch nicht allein von der Neutrophilenzahl und Dauer der Neutropenie abhängig, sondern auch von der Art der zugrunde liegenden Erkrankung. Bei einer schweren angeborenen Neutropenie, wie dem Kostmann-Syndrom, können aufgrund eines Ausreifungsstops der Granulopoese im Knochenmark keine reifen Granulozyten gebildet werden. Schwere Infektionen, häufig bereits während der ersten Lebensmonate, sind die Folge. Bei der erworbenen infantilen Autoimmunneutropenie können die Granulozyten im peripheren Blut genauso stark vermindert sein, hierbei handelt es sich jedoch nicht um eine Bildungsstörung. Diese Kinder weisen im Gegensatz zur kongenitalen Neutropenie nur sehr selten ein erhöhtes Infektionsrisiko auf. Die Entdeckung hämatopoetischer Wachstumsfaktoren in den 80er-Jahren und ihre pharmakologische Verfügbarkeit, insbesondere des G-CSF (»granulocyte colony-stimulating factor«), veränderten die Prognose für Patienten mit Neutropenien maßgeblich. Während für die angeborenen Neutropenien vor der Zytokin-Ära die einzige Therapieoption in einer Knochenmarktransplantation bestand, können diese Patienten heute mit einer G-CSF-Dauertherapie erfolgreich behandelt werden. Bei der geringen Inzidenz der einzelnen Erkrankungen sind die heutigen Erkenntnisse zu Pathophysiologie und klinischem Verlauf v. a. dem Aufbau eines internationalen Erkrankungsregisters für Neutropenie zu verdanken. Seit 1994 sammelt das »Severe Chronic Neutropenia International Registry (SCNIR)« mit Sitz in Seattle (University of Washington), USA und Hannover (Medizinische Hochschule Hannover), Deutschland, weltweit Longitudinaldaten von mehr als 1000 Patienten mit angeborenen und erworbenen schweren chronischen Neutropenien zu Erkrankungsverlauf, sekundären Erkrankungen, Therapieansprechen und Nebenwirkungen der Therapie. Gleichzeitig haben neue molekularbiologische Techniken und die Grundlagenforschung in den letzten Jahren auch bei diesen Erkrankungen neue Einblicke in die Mechanismen der Erkrankungsentstehung und malignen Transformation eröffnet. Die exakte Diagnosestellung und Kenntnis der Prognose ist für die adäquate Therapie und Aufklärung des Patienten von größter Bedeutung. 17.2

Schweregrade der Neutropenie

Die Verminderung der absoluten Neutrophilenzahl im Blutbild und damit der Schweregrad der Neutropenie kann er-

Tabelle 17.1. Schweregrade der Neutropenie

Art der Neutropenie

Absolute Neutrophilenzahl

Milde Neutropenie

1×109/l−1,5×109/l

Mittelgradige Neutropenie

0,5×109/l−1,0×109/l

Schwere Neutropenie

<0,5×109/l

heblich variieren. Die normale Zahl der peripheren neutrophilen Granulozyten unterliegt im Kindesalter erheblichen Schwankungen. Es ist daher für die Diagnosestellung einer Neutropenie von größter Wichtigkeit, die Absolutwerte zu errechnen und mit den altersentsprechenden Normwerten zu vergleichen. Die absolute Neutrophilenzahl (ANZ) errechnet sich aus % (stabkernige + segmentkernige Granulozyten) × Leukozytenzahl: 100. ⊡ Tabelle 17.1 gibt eine Einteilung der Schweregrade der Neutropenie als altersunabhängige Richtlinie. Die Krankheitssymptome eines Patienten hängen vom Schweregrad und der Dauer der Neutropenie ab. Je niedriger die Neutrophilenzahl, desto höher ist das Risiko für eine Infektion. Zu den Infektionen, die häufig bei einer Neutropenie auftreten, gehören Gingivitiden und Ulzerationen der Mundschleimhaut, Mittelohrentzündungen, Tonsillitiden und Hautabszesse. Seltener treten Pneumonien und Abszesse der inneren Organe, wie Leberabszesse auf. Zu systemischen Pilzinfektionen, die rasch progredient verlaufen können, kommt es vermehrt nach prolongierter antibiotischer Therapie ohne gleichzeitige medikamentöse Pilztherapie. ! Jedes Fieber (Körpertemperatur >38,5°C) muss bei Patienten mit schwerer Neutropenie sehr ernst genommen werden und den behandelnden Arzt zu entsprechender Diagnostik veranlassen.

17.3

Differenzialdiagnose der schweren chronischen Neutropenie

Eine Vielzahl unterschiedlicher Erkrankungen kann mit einer schweren chronischen Neutropenie einhergehen. Angeborene Neutropenien:  Primäre Erkrankungen der Myelopoese − Schwere kongenitale Neutropenie − Zyklische Neutropenie − Myelokathexis − Retikuläre Dysgenesie  Neutropenie bei Stoffwechselerkrankungen − Glykogenose Typ 1b  Neutropenie bei Immundefekterkrankungen − Hyper-IgM-Syndrom − Griscelli-Syndrom  Syndrome assoziiert mit Neutropenie − Shwachman-Diamond-Syndrom − Chediak-Higashi-Syndrom − Barth-Syndrom

▼

17

194

Pädiatrische Hämatologie: Granulozyten/Monozyten/Makrophagen

17.4.3

I

Pathophysiologie

Erworbene Störungen der Granulopoese:     

Alloimmun-, Autoimmunneutropenie Infektionsbedingte Neutropenie Medikamentös induzierte Neutropenie Neutropenie bei Malnutrition Idiopathische Neutropenie

Neutropenien im Rahmen von anderen hämatologischen Erkrankungen:  Erworbene oder angeborene Störungen mit Knochenmarkversagen  Leukämien

17.4

Schwere kongenitale Neutropenie

17.4.1

Definition

Der Begriff »schwere kongenitale Neutropenie« wurde in der Vergangenheit mehr und mehr für eine Gruppe hämatologischer Erkrankungen mit gemeinsamen klinischen Manifestationen benutzt. Sie sind durch einen Ausreifungsstopp der Myelopoese auf der Stufe der Promyelozyten oder Myelozyten bei normaler Zellularität des übrigen Knochenmarks und daraus resultierender schwerer Neutropenie mit absoluten Neutrophilenzahlen <200/µl charakterisiert. Schwere, zum Teil lebensbedrohliche bakterielle Infektionen treten meist bereits im frühen Kindesalter auf. Die wichtigste Erkrankung aus dieser Gruppe ist das Kostmann-Syndrom. 17.4.2

Vererbung

Rolf Kostmann beschrieb erstmals Patienten mit einer autosomal-rezessiven schweren Neutropenie ohne zusätzliche hämatologische Veränderungen oder weitere angeborene Fehlbildungen (Kostmann 1956). Der genetische Defekt des rezessiv vererbten Kostmann-Syndroms ist noch nicht identifiziert. Eine schwere angeborene Neutropenie ist auch gehäuft bei Kindern konsanguiner Eltern zu beobachten. Die Diagnose »Kostmann-Syndrom« wird heute häufig auch für Patienten mit ähnlichen Blutbildveränderungen, jedoch ohne einen eindeutigen Erbgang, gebraucht. Es wurden in den letzten Jahren zahlreiche Patienten identifiziert, bei denen ein sporadisches Auftreten des bislang unbekannten Gendefektes oder eine Neumutation vermutet wird. Zusätzlich gibt es Einzelfälle mit eindeutig autosomal-dominantem Erbgang. Es bleibt unklar, ob den Erkrankungen ein gemeinsamer Gendefekt zugrunde liegt oder verschiedene Veränderungen in einer Gruppe von Genen, die in einem umschriebenen Bereich lokalisiert sind (beispielsweise auf dem gleichen Chromosomenabschnitt). Daher ist der Begriff »kongenitale Neutropenie« zur Beschreibung dieser heterogenen Patientengruppe zu bevorzugen. Die geschätzte Häufigkeit dieser Erkrankungen liegt bei 1–2 Erkrankungen pro Million Einwohner bei gleicher Geschlechtsverteilung.

Der Gendefekt, der dem Kostmann-Syndrom zugrunde liegt, konnte bislang nicht identifiziert werden. Interessanterweise wurden jedoch Ende der 90er-Jahre Mutationen im Gen für die Neutrophilen-Elastase identifiziert (Horwitz et al. 1999), die ursächlich für die zyklische Neutropenie zu sein scheinen und auch bei einem Teil der Patienten mit kongenitaler Neutropenie nachweisbar sind (Germeshausen et al. 2001; Dale et al. 2000). Inwieweit Mutationen im Elastasegen auch bei der Entstehung des Kostmann-Syndroms involviert sind, wird derzeit noch diskutiert und überprüft (Germeshausen et al. 2001). Der Ausreifungsarrest der granulozytären Reihe ist auch in vitro nur schwer zu überwinden. Normale Stimulatoren der Myelopoese wie G-CSF oder GM-CSF führen in vitro nur in sehr hohen Konzentrationen zum Auswachsen von einzelnen neutrophilen Granulozytenkolonien, während das Wachstum anderer Kolonien, z. B. Monozytenkolonien oder Kolonien eosinophiler Granulozyten, normal ist. Antikörper gegen myeloische Zellen oder Seruminhibitoren konnten nicht nachgewiesen werden. Ursprünglich wurde angenommen, dass die kongenitale Neutropenie durch eine genetisch fixierte Verminderung der endogenen G-CSF-Produktion oder ein vermindertes Ansprechen der neutrophilen Vorläuferzellen auf G-CSF und/oder andere hämatopoetische Wachstumsfaktoren hervorgerufen wird. Bereits Anfang der 90er-Jahre konnte jedoch gezeigt werden, dass ▬ die G-CSF-Serumspiegel von Patienten mit KostmannSyndrom normal bis erhöht sind (Mempel et al. 1991), ▬ endogenes G-CSF eine normale biologische Aktivität zeigt, ▬ G-CSF-Rezeptoren auf myeloischen Zellen in normaler bis leicht erhöhter Zahl exprimiert werden (Kyas et al. 1992) und ▬ die Bindungskonstante für G-CSF an seinen Rezeptor normal ist (Kyas et al. 1992). Dennoch kann bei Patienten mit kongenitaler Neutropenie durch die Gabe von rekombinant hergestelltem G-CSF in pharmakologischen Dosen ein Anstieg der Neutrophilenzahl erzielt werden. Der Signalübertragungsweg für diesen Effekt ist noch weitgehend unbekannt. Untersuchungen zur Signalübertragung ergaben keinen Hinweis auf eine Beteiligung der intrazellulären Signalproteine, wie JAK2 (Rauprich et al. 1995), Lyn und Syk (Kasper et al. 1999), wohingegen eine Überexpression der SHP-1 und SHP-2 Proteine (Tidow et al. 1999) oder eine verminderte Expression der kleinen G-Proteine (rac 2; Kasper et al. 2000) in Neutrophilen von Patienten mit kongenitaler Neutropenie nachweisbar waren. Es bleibt jedoch offen, ob diese Veränderungen Folge oder Ursache des zugrunde liegenden Defektes sind. 17.4.4

Diagnosestellung

Die chronische Verminderung der absoluten Neutrophilenzahl auf Werte zwischen 0 und 200/µl muss durch wiederholte Differenzialblutbilder bestätigt werden. Im Blutbild findet sich häufig zusätzlich eine milde Anämie (Hämoglobinwert

195 17 · Granulozytopenien

ersten Lebensjahren ihren Infektionen. 42% der früher publizierten Patienten mit schwerer kongenitaler Neutropenie verstarben bereits in den ersten 2 Lebensjahren infolge von Sepsis oder Pneumonie. Unter Antibiotikaprophylaxe (z. B. mit Trimethoprim/Sulfamethoxazol) erreichen einzelne Patienten das Erwachsenenalter, jedoch meist nicht ohne rezidivierende schwere bakterielle Infektionen. 17.4.6

⊡ Abb. 17.1. Typischer Knochenmarkausstrich eines Patienten mit kongenitaler Neutropenie

10–12 g/dl) und Thrombozytose (bis ca. 800.000/µl). Weiterhin können Monozyten und Eosinophile vermehrt sein. Eine Erhöhung der Immunglobulinspiegel für IgG findet sich bei der Mehrzahl der Patienten unabhängig von ihrem Infektionsstatus. Die spezifische Immunkompetenz nach Impfung ist normal. Das Knochenmark zeigt eine regelrechte oder leicht verminderte Zellularität. Es findet sich in der Regel ein Ausreifungsstop der neutrophilen Vorläuferzellen auf einer frühen Stufe (Stadium der Promyelozyten/Myelozyten). Im Knochenmarkausstrich lassen sich keine oder nur wenige reifere Zellen der neutrophilen Zellreihe nachweisen. Die Anzahl der Promyelozyten ist leicht erhöht (Welte u. Boxer 1997; Zeidler u. Welte 2002). Die Morphologie der Promyelozyten zeigt Veränderungen wie Vakuolisierung oder Kernatypien. Eine Knochenmarkeosinophilie findet sich häufig. Die Anzahl und Morphologie der Megakaryozyten ist normal. Eine typische Knochenmarkmorphologie zeigt ⊡ Abb. 17.1. Differenzialdiagnostisch ist die schwere kongenitale Neutropenie von der Immunneutropenie dadurch abzugrenzen, dass bei kongenitaler Neutropenie die Reifungsstufen nach den Myelozyten fast völlig fehlen, während bei der Immunneutropenie alle Vorstufen der neutrophilen Granulopoese bis zu den stabkernigen Granulozyten vorhanden sind. 17.4.5

Klinik

Bei Patienten mit kongenitaler Neutropenie treten schwere bakterielle Infektionen bereits während des ersten Lebensjahres auf. Eine Omphalitis direkt nach der Geburt kann ein erstes Symptom der Erkrankung sein. In den ersten Lebensjahren stehen Pneumonien, Otitiden und Stomatitiden im Vordergrund, während ältere Kinder und Erwachsene zunehmend an Abszessen der Haut, Lunge und Leber, sowie Gingivitiden mit Zahnverlust, leiden. In Blutkulturen von Patienten mit bakteriellen Infektionen werden meist Staphylokokken oder Streptokokken nachgewiesen, aber auch andere Keime, wie Pseudomonaden, Peptostreptokokken und Pilze können gefunden werden. Schwere Infekte, v. a. mit anaeroben Keimen (z. B. Clostridien) können trotz antibiotischer Kombinationstherapie rasch tödlich verlaufen. In der Ära vor einer Behandlungsmöglichkeit mit G-CSF erlagen Patienten ohne Antibiotikaprophylaxe meist in den

Therapie mit G-CSF

Bis in die 80er-Jahre war die einzige Therapieoption eine Knochenmarktransplantation (Rappeport et al. 1980). Seit Ende 1987 kann G-CSF gentechnisch hergestellt werden und ist seither für den klinischen Einsatz bei kongenitaler Neutropenie verfügbar (Souza et al. 1986; Nagata et al. 1986). Durch die G-CSF-Therapie haben die meisten Patienten eine Lebenserwartung weit über das zweite Lebensjahrzehnt hinaus und eine entscheidend verbesserte Lebensqualität. Patienten, die auf G-CSF ansprechen, erleiden signifikant weniger schwere bakterielle Infektionen; dementsprechend sind nahezu keine Krankenhausaufenthalte mehr erforderlich. Patienten können am alltäglichen Leben nahezu ohne Einschränkungen teilnehmen. Dies schließt im Kindesalter den Besuch von Kindergarten und Schule und später eine freie Berufswahl ein (Dale et al. 1993; Zeidler et al. 1993; Bonilla et al. 1994; Welte u. Dale, 1996; Welte u. Boxer, 1997). Eine Isolation zum Schutz vor bakteriellen Infektionen ist nicht mehr notwendig. Die neutrophilen Granulozyten sind in der Lage, Bakterien normal zu phagozytieren und intrazellulär abzutöten (eigene Ergebnisse). G-CSF wirkt überwiegend stimulierend auf die Proliferation und Differenzierung der Myelopoese. In klinischen Studien konnte gezeigt werden, dass individuell unterschiedliche pharmakologische Dosen von G-CSF (1–80 µg/kg/Tag) bei mehr als 90% der Patienten einen signifikanten Anstieg der absoluten Neutrophilenzahl auf Werte über 1000/µl induzieren, wodurch sich auch die Zahl schwerer bakterieller Infektionen signifikant reduziert (Bonilla et al. 1989; Welte et al. 1990). Das Ansprechen auf G-CSF, gemessen an der Zahl der neutrophilen Granulozyten im Blut, ist sehr heterogen. Etwa zwei Drittel der Patienten benötigen Dosen zwischen 3 und 10 µg/kg/Tag, während ein Drittel zwischen 20 und 60 µg/kg/ Tag benötigt, um mehr als 1000 neutrophile Granulozyten/µl im Blut aufzuweisen. Die mediane Dosis liegt bei 12,5 µg/kg/ Tag. Die Therapie mit G-CSF wird von der Mehrzahl der Patienten gut vertragen, lokale Reaktionen an der Einstichstelle sind selten (Zeidler u. Welte 2002). Eine Behandlung mit rekombinantem humanem G-CSF sollte mit 5µg/kg/Tag subkutan begonnen werden. Falls die absolute Neutrophilenzahl <1×109/l bleibt, kann die Dosis auf 10µg/kg/Tag s.c. und nachfolgend jeweils um 10µg/kg/Tag s.c. in 14-tägigen Intervallen erhöht werden. Sobald die absolute Neutrophilenzahl um 1×109/l gehalten werden kann, ist eine weitere Dosiserhöhung nicht erforderlich, da bei diesen Neutrophilenzahlen die Infektionshäufigkeit drastisch abnimmt. Die G-CSF-Dosis kann reduziert werden, falls die absoluten Neutrophilenzahlen auf 5×109/l oder mehr ansteigen. Es ist mit diesen Richtlinien möglich, eine für den Patienten niedrigste G-CSF-Dosis festzulegen, die eine ausreichende Neutrophilenzahl garantiert.

17

196

I

Pädiatrische Hämatologie: Granulozyten/Monozyten/Makrophagen

⊡ Abb. 17.2. Verlauf der medianen Granulozytenzahlen von 305 Patienten mit schwerer kongenitaler Neutropenie

Im Internationalen Register für schwere chronische Neutropenien (SCNIR) sind mittlerweile weltweit Daten von mehr als 400 Patienten mit kongenitaler Neutropenie gespeichert. Registerdaten zeigen, dass es im Verlauf nicht zur Erschöpfung der Myelopoese und Reduktion der Neutrophilenzahlen kommt (⊡ Abb. 17.2). Ca. 5–10% der Kinder sprechen selbst auf G-CSF-Dosen von bis zu 120 µg/kg/Tag, kontinuierlich in Infusion gegeben, nicht an. Eine Behandlung mit GM-CSF (»granulocyte/ monocyte stimulating factor«) führt bei Patienten mit kongenitaler Neutropenie nicht zu einem Anstieg der Neutrophilen, sondern lediglich der Eosinophilen (Welte et al. 1990). 17.4.7

Entwicklung von sekundären myelodysplastischen Syndromen und Leukämien

Bereits in der Zeit vor einer G-CSF-Therapie gab es einzelne Berichte über Leukämien bei Patienten mit chronischer Neutropenie, die ihre Infektionen überlebten (Gilman et al. 1970; Rosen et al. 1979). Wegen der kurzen Lebensdauer der meisten Patienten konnte das tatsächliche Leukämierisiko jedoch nicht bestimmt werden. Es bleibt daher unklar, ob die heute

verlängerte Lebenserwartung das erhöhte Leukämierisiko nur offen legt und somit den natürlichen Verlauf der Grunderkrankung darstellt, oder ob G-CSF einen zusätzlichen Einfluss auf die maligne Transformation ausübt, beispielsweise durch Wachstumsvorteil eines malignen Klons unter G-CSF. Seit dem Beginn klinischer Studien mit G-CSF im Jahr 1987 wurden insgesamt 51 Patienten an das SCNIR gemeldet, die ein sekundäres myelodysplastisches Syndrom (MDS) oder eine sekundäre Leukämie entwickelt haben. Bei allen Patienten war initial eine schwere kongenitale Neutropenie diagnostiziert worden. Bei einem durchschnittlichen Followup von 5–6 Jahren liegt die Inzidenz von MDS/Leukämie bei kongenitaler Neutropenie derzeit bei 11%. Patienten mit Konversion in MDS/Leukämie zeigen häufig bestimmte genetische Veränderungen in ihren hämatopoetischen Zellen wie Monosomie 7 oder Mutation im RASGen oder im Gen für den G-CSF-Rezeptor (Dong et al. 1995; Tidow et al. 1997). Eine Mutation in der kritischen Region des G-CSF-Rezeptors resultiert in einer trunkierten C-terminalen zytoplasmatischen Region des Proteins, einem Bereich, der eine entscheidende Rolle in der Übertragung von Ausreifungssignalen spielt (⊡ Abb. 17.3; Dong et al. 1995; Tidow et al. 1997; Germeshausen et al. 1999).

⊡ Abb. 17.3. Nonsense-Mutationen in der kritischen Region des G-CSF-Rezeptorgens bei Patienten mit schwerer kongenitaler Neutropenie

197 17 · Granulozytopenien

Diese genetischen Veränderungen sind jeweils erworben und treten meist zu unterschiedlichen Zeitpunkten im Verlauf der Erkrankung auf (Tschan et al. 2001; Zeidler et al. 2002). Dies weist darauf hin, dass es sich bei der Entwicklung eines MDS/Leukämie um eine schrittweise Entwicklung mit einer Serie zellulärer genetischer Veränderungen handelt, die auf eine genetische Prädisposition für eine maligne Transformation hinweisen. Die Leukämogenese folgt demnach einem Multistep-Prozess bei genetischer Instabilität. Die G-CSF-Rezeptoranalyse kann aus den genannten Gründen zwar nicht zur Diagnosestellung von chronischer Neutropenie herangezogen werden, sie kann jedoch helfen, das individuelle Leukämierisiko eines Patienten abzuschätzen. Das SCNIR Advisory Board empfiehlt daher die jährliche Kontrolle der Knochenmarkzytogenetik, um eine Monosomie 7 oder andere Veränderungen, die auf eine Transformation hinweisen, zu identifizieren. Dies könnte eine frühzeitige therapeutische Intervention, wie beispielsweise eine Knochenmarktransplantation, erlauben, bevor sich die Prognose nach Ausbruch einer Leukämie verschlechtert. Chemotherapie allein führte bislang bei keinem der dokumentierten Leukämiepatienten zur Heilung. Heilungschancen bestanden lediglich nach Durchführung einer Knochenmarktransplantation und liegen bei derzeit ca. 31% (11 Überlebende bei 35 Patienten). Zu den Sekundär- oder Begleiterkrankungen bei mit GCSF behandelten Patienten mit schwerer chronischer Neutropenie gehören auch eine Osteopenie bei nahezu 50%, eine Vaskulitis bei 3% und eine milde Splenomegalie bei 40% aller Patienten. Die molekularen Ursachen dieser Begleiterkrankungen sind noch nicht bekannt. 17.4.8

Hämatopoetische Stammzelltransplantation

Für Patienten, die nicht auf G-CSF ansprechen, und Patienten, die im Verlauf der Erkrankung eine sekundäre Leukämie entwickeln, bleibt die hämatopoetische Stammzelltransplantation (HSCT) zur Zeit die einzige Behandlungsmöglichkeit (Zeidler et al. 2000). Bei erfolgreichem Verlauf normalisiert sich die Hämatopoese der Patienten nach der Transplantation, so dass keine weitere Zytokintherapie benötigt wird. Die Option einer Stammzelltransplantation für Patienten, die gut auf die G-CSF-Therapie ansprechen und keinen Hinweis auf eine bevorstehende maligne Transformation aufweisen, muss trotz der kurativen Chancen der Stammzelltransplantation sorgfältig abgewogen werden. Auch bei einer Transplantation von einem HLA-identischen Geschwister besteht ein Risiko für einen therapiebedingten Tod oder eine chronische Folgeerkrankung nach Transplantation, das gegen das Risiko einer Leukämieentwicklung abzuwägen ist. Patienten, bei denen eine Monosomie 7, eine andere wesentliche Chromosomenveränderung oder eine Myelodysplasie/AML auftritt, sollten schnellstmöglich transplantiert werden. Die Daten über alternative Stammzellspender, wie z. B. haploidente Spender, sind noch unzureichend, um eine Bewertung für Patienten mit kongenitaler Neutropenie abzugeben.

17.4.9

Allgemeines Management von Patienten mit schwerer kongenitaler Neutropenie

! Alle Patienten mit chronischer Neutropenie sollten mindestens zweimal im Jahr von einem Arzt gesehen werden. Unter G-CSF-Therapie sollten mindestens alle 3 Monate eine Kontrolle der Blutwerte (Leukozyten, Hämoglobin, Thrombozyten und Differenzialblutbild) und eine körperliche Untersuchung, einschließlich Gewichts- und Längenmessung, sowie einer Dokumentation der zwischenzeitlich durchgemachten Infektionen erfolgen.

Eine Registrierung der Patienten im Internationalen Register für schwere chronische Neutropenien ist sehr wünschenswert, da nur durch ausreichende Patientenzahlen Aussagen über die Langzeitprognose und sekundäre Erkrankungen möglich sind. Die Untersuchung des Knochenmarks (Morphologie und Zytogenetik) ist einmal im Jahr erforderlich, um nach zytogenetischen Veränderungen zu suchen. Die Analyse des G-CSF-Rezeptors aus heparinisiertem Blut oder Knochenmark in Labors, die mit dem SCNIR verbunden sind, sollte bei Patienten mit kongenitaler Neutropenie ebenfalls regelmäßig durchgeführt werden. 17.5

Zyklische Neutropenie

17.5.1

Definition

Die zyklische Neutropenie ist durch periodische Oszillationen von neutrophilen Granulozyten im Blut definiert. Alle 18–22 Tagen kommt es zu einer Neutropeniephase, die 4–8 Tage andauert. Dabei werden neutrophile Granulozytenzahlen unter 500/µl gemessen. Während der restlichen Zeit steigen die Neutrophilen meist auf niedrig-normale bis normale Werte an. Nicht nur die neutrophilen Granulozyten, sondern auch andere Blutzellen (Retikulozyten, Thrombozyten etc.) können in ihrer Zahl oszillieren (Dale et al. 2002). 17.5.2

Ätiologie

Die zyklische Neutropenie wird autosomal-dominant vererbt (Morley 1967) oder tritt sporadisch auf. Anhand von Kopplungsanalysen bei Familien mit zyklischer Neutropenie konnte gezeigt werden, dass unterschiedliche Mutationen im Gen für Neutrophilen-Elastase (ELA2-Gen) für den Phänotyp der zyklischen Neutropenie verantwortlich zu sein scheinen (Horwitz 1999; Dale 1999). Der exakte regulatorische Defekt, der für das Oszillieren verantwortlich ist, ist nicht bekannt. Es wurden mathematische Modelle zur Erklärung der periodischen Oszillationen beschrieben (Haurie et al. 1998).

17

198

Pädiatrische Hämatologie: Granulozyten/Monozyten/Makrophagen

17.5.3

Diagnosestellung

I Sobald Infektionen (meist aphthöse Stomatitis) in einem regelmäßigen Abstand von etwa 3 Wochen auftreten, sollte an eine zyklische Neutropenie gedacht werden. Der typische zyklische Verlauf der neutrophilen Granulozyten kann häufig nur durch wiederholte Blutbildkontrollen (mindestens 3 Differenzialblutbilder pro Woche über 6 Wochen) gefunden werden. ! Die Diagnose ist durch Dokumentation des zyklischen Verhaltens der neutrophilen Granulozytenzahlen zu stellen.

Das Knochenmark zeigt eine je nach Entnahmezeitpunkt während des Zyklus unterschiedliche Zellularität. Kurze Zeit vor und während der Neutropenie ist eine starke Verminderung der neutrophilen Granulozytenvorstufen zu finden. Dazwischen normalisiert sich die Granulopoese; entsprechend sind alle Vorstufen der neutrophilen Granulozyten in normaler Verteilung zu sehen. 17.5.4

Klinik

Patienten mit zyklischer Neutropenie zeigen je nach individueller Dauer der Neutropenie unterschiedlich schwere Krankheitsbilder. Patienten mit einer Neutropeniedauer pro Zyklus von einer Woche oder länger, zeigen schon in den ersten Lebensmonaten schwere bakterielle Infekte, während Patienten mit einer kürzeren Neutropeniedauer von nur einem oder wenigen Tagen kaum schwere Infekte erleiden. Nahezu alle Patienten mit klinisch symptomatischer zyklischer Neutropenie haben alle 3 Wochen Phasen von schwerer Neutropenie und Infektionen in fast jedem Zyklus. Schwere Infektionen, wie z. B. Pneumonien und Sepsis sind jedoch selten. In der neutropenischen Zyklusphase treten v. a. Stomatitiden, Lymphadenopathien oder Hautabszesse auf (Dale et al. 1993, 2002). 17.5.5

Therapie und Prognose

Wie bei der schweren kongenitalen Neutropenie wird G-CSF auch bei der zyklischen Neutropenie seit dem Ende der 80erJahre erfolgreich eingesetzt (Hammond 1989). Patienten mit zyklischer Neutropenie sprechen schon auf G-CSF-Dosen von 1–5 µg/kg/Tag, subkutan appliziert, mit einem signifikanten Anstieg der neutrophilen Granulozyten an. Allerdings wird der zyklische Verlauf der Neutrophilenzahlen durch die Gabe von G-CSF nicht aufgehoben, sondern nur auf ein höheres Niveau mit einer kürzeren Neutropeniephase angehoben (Hammond 1989). Die Zyklen sind auch nach einem Beobachtungszeitraum von 5 Jahren unter G-CSF-Therapie ähnlich wie zu Beginn der Behandlung (Bonilla et al. 1994). Klinisch kommt es durch die G-CSF-Therapie zu einer deutlichen Verbesserung der Lebensqualität. Die Zahl und Schwere der bakteriellen Infekte nimmt signifikant ab. Nach einem Beobachtungszeitraum von mehr als zehn Jahren gibt es bislang keine Hinweise, dass die chronische Verabreichung von G-CSF zu unerwünschten Langzeitnebenwirkungen führt. Insbesondere gibt es unter Langzeitbehandlung mit

G-CSF bislang keine Hinweise auf ein erhöhtes Risiko für eine leukämische Transformation. ! Zur Zeit ist G-CSF die Therapie der Wahl für Patienten mit zyklischer Neutropenie.

17.6

Myelokathexis

Myelokathexis ist eine seltene Form einer angeborenen schweren chronischen Neutropenie (Zuelzer 1964). Sie ist durch eine Hyperplasie der myeloischen Zellreihe im Knochenmark und degenerative Veränderungen der reifen neutrophilien Granulozyten wie Vakuolisierung des Zytoplasmas, Hypersegmentierung und Kernpyknosen gekennzeichnet. Pathogenetisch wird eine Imbalance von pro- und antiapoptotischen Faktoren postuliert (Aprikyan et al. 2000). Einige Patienten zeigen auch Warzen (extensive Papillomavirusinfektionen), Hypoglammagloblinämie, rekurrente bakterielle sinopulmonale Infektionen neben einer Myelokathexis (WHIM-Syndrom). Der Phänotyp des WHIM-Syndroms wird durch Mutationen im Chemokinrezeptor CXCR4 hervorgerufen (Hernandez et al. 2003). 17.7

Retikuläre Dysgenesie

Der angeborenen retikulären Dysgenesie liegt ein Defekt der myeloischen und lymphatischen Stammzellen zugrunde (Emile et al. 2000). Betroffene Säuglinge zeigen eine schwere Neutropenie, eine moderate bis schwere Lymphopenie und fehlendes lymphatischen Gewebe. Erythro- und Megakaryopoese sind normal. Die Indikation zur frühzeitigen hämatopoetischen Stammzelltransplantation ist gegeben. 17.8

Shwachman-Diamond-Syndrom

Shwachman (Shwachman et al. 1964) beschrieb 1964 erstmals ein Syndrom mit sehr unterschiedlichen Manifestationen, bei dem hauptsächlich Pankreas, Hämatopoese und Skelettsystem Veränderungen aufwiesen. Erst kürzlich konnte gezeigt werden, dass Mutationen in einem bislang nicht charakterisierten Gen, genannt SBDS (Shwachman-Bodian-DiamondSyndrom), für diese rezessiv vererbbare Erkrankung verantwortlich sind (Boocock et al. 2003). Jungen sind etwas häufiger betroffen als Mädchen. 17.8.1

Diagnosestellung

Es gibt keinen spezifischen biochemischen Test, der die Diagnose des Shwachman-Diamond-Syndroms (SDS) bestätigt oder ausschließt. Der Nachweis der genetischen Veränderungen des SBDS-Gens ist ebenfalls kein Routineverfahren und wird nur in einzelnen Forschungslabors im Rahmen von Studien durchgeführt. Die Diagnose SDS wird anhand klinischer und laborchemischer Parameter gestellt (Dror u. Freedman 2002).

199 17 · Granulozytopenien

Diagnosekriterien für das Shwachman-DiamondSyndrom:  Exokrine Pankreasdysfunktion (mindestens eins der beiden Kriterien): − Verminderte Elastase im Stuhl − Pathologische 72 h-Stuhlfettanalyse plus Nachweis einer Pankreaslipomatose mittels Sonographie oder Computertomographie  Plus hämatologische Veränderungen: − Chronische Zytopenie einer oder mehrerer Zellreihen (zweimalig im Abstand von mindestens 6 Wochen) mit Produktionsdefekt im Knochenmark (Neutrophilenzahl <1,5×109/l und/oder Hämoglobinkonzentration <2 Standardabweichungen unter dem Altersmittelwert und/oder Thrombozytopenie <150×109/l − Myelodysplastisches Syndrom  Zusätzliche Auffälligkeiten (nicht obligat): Minderwuchs, Skelettanomalien, Leberfunktionsstörung  Folgende Erkrankungen müssen ausgeschlossen werden: zystische Fibrose (Mukoviszidose), PearsonSyndrom.

17.8.2

Klinik

SDS-Patienten leiden vermehrt unter rezidivierenden viralen, bakteriellen und Pilzinfektionen. Dazu gehören Otitiden, Sinusitiden, Mundulzerationen, Bronchopneumonien, Hautabszesse und Sepsis. Septische Verläufe führen in den ersten Lebensjahren nicht selten zum Tod. Neben dem quantitativen und qualitativen Defekt der Neutrophilen wurden auch unterschiedliche T- und B-Zelldefekte bei SDS beschrieben, die die Infektanfälligkeit noch verstärken. Bei mehr als 85% der Patienten mit Shwachman-Diamond-Syndrom steht während der ersten Lebensjahre eine Gedeihstörung im Vordergrund, die durch Maldigestion aufgrund exokriner Pankreasinsuffizienz hervorgerufen wird. Mit zunehmendem Alter kommt es bei nahezu 50% der Patienten zu einer deutlichen Verbesserung der Pankreasfunktion und bei einigen Patienten sogar zu völliger Normalisierung der Steatorrhö. Die Schwere der Pankreasinsuffizienz korreliert nicht mit anderen Parametern wie hämatologischen Veränderungen oder Skelettanomalien. Eine Studie mit 116 Familien zeigte, dass bei 98% der Patienten eine Neutropenie persistierend oder intermittierend auftrat (Ginzberg et al. 1999). Zusätzlich können auch noch weitere hämatopoetische Zellreihen vermindert sein (Anämie bei 42%, Thrombozytopenie bei 34% und Panzytopenie bei 19% der Patienten). Gleichzeitig weisen die Neutrophilen bei allen SDS-Patienten einen Defekt in der Motilität und Chemotaxis auf. Die Knochenmarkzellularität reicht von Hypozellularität bis Hyperzellularität und kann auch normal ausfallen. Morphologisch findet sich ebenfalls ein heterogenes Bild von normal, links verschoben bis hin zu dysplastischen Veränderungen oder Leukämie. In vitro Untersuchungen haben gezeigt, dass bei SDS-Patienten sowohl

die Anzahl der CD34-positiven Zellen als auch ihre Fähigkeit hämatopoetische Kolonien zu bilden, vermindert ist. Gleichzeitig findet sich eine reduzierte Fähigkeit des Knochenmarkstromas, die Hämatopoese normaler CD34-Zellen zu unterstützen, sowie eine akzelerierte Apoptose (Dror u. Freedman 1999, 2001). Zytogenetische Veränderungen können bei etwa der Hälfte der Patienten nachgewiesen werden. Die Wahrscheinlichkeit einer Transformation in eine maligne hämatologische Erkrankung wurde mit unterschiedlicher Häufigkeit angegeben, liegt aber sicherlich bei über 10% (Smith 2002). 17.8.3

Therapie und Prognose

! Die Therapie von SDS Patienten sollte interdisziplinär unter Mitwirkung von Hämatologen und Gastroenterologen sowie, je nach Bedarf, anderer Spezialisten erfolgen.

In der Regel muss eine Substitution von Pankreasenzymen erfolgen. Je nach Schwere der Blutbildveränderungen und Infektstatus kann eine Therapie mit hämatologischen Wachstumsfaktoren (z. B. G-CSF) hilfreich sein. Das Auftreten von MDS und Leukämien bei SDS-Patienten unter G-CSF-Therapie hat zu Verunsicherungen über die Rolle des Wachstumsfaktors geführt. Ein Zusammenhang zwischen einer G-CSFTherapie und dem Übergang in eine Leukämie konnte bislang jedoch nicht nachgewiesen werden. Die hämatopoetische Stammzelltransplantation bei SDS wird durch den Stromadefekt kompliziert und sollte wenigen Zentren vorbehalten bleiben. 17.9

Neutropenie bei Stoffwechselstörungen

Kinder mit Störungen des Stoffwechsels von Aminosäuren und organischen Säuren wie Hyperglyzinämie, Isovalerianazidämie, Propionazidämie, Methymalonazidämie und Tyrosinämie zeigen oft eine Neutropenie. Beim X-chromosomal vererbten Barth-Syndrom liegt eine dilatative Kardiomyopathie, Wachstumsstörung und eine 3-Methylglutarazidurie vor. Die Glykogenose Typ 1b ist eine seltene erbliche Stoffwechselerkrankung, die das Transportsystem des Glukose-6Phosphatase-Stoffwechsels betrifft (Annabi et al. 1998). Patienten fallen durch Hepatomegalie, Gedeihstörung, Nierenfunktionsstörung und rezidivierende bakterielle Infektionen auf. Neben der chronischen Neutropenie sind die phagozytischen Zellen dieser Patienten durch eine verminderte Superoxidanionen-Produktion, Kalziummobilisation und Chemotaxis charakterisiert. Bei Patienten mit Glykogenose Typ 1b führt die Therapie mit G-CSF nicht nur zum Anstieg der Neutrophilenzahlen, sondern auch zu einer Verbesserung der phagozytischen Aktivität der Neutrophilen (Schroten et al. 1991; McCawley et al. 1994; Kannourakis 2002).

17

200

Pädiatrische Hämatologie: Granulozyten/Monozyten/Makrophagen

17.10

I 17.10.1

Autoimmunneutropenie des Kleinkindesalters Definition

! Die Autoimmunneutropenie (AIN) im Kindesalter wird in die primäre und sekundäre Autoimmunneutropenie unterteilt. Die primäre AIN ist die häufigste Ursache für eine schwere chronische Neutropenie im Kindesalter. Sie wird meist zwischen dem 5. und 15. Lebensmonat diagnostiziert und ist im Vergleich zur Schwere der Neutropenie durch eine milde Infektionsneigung gekennzeichnet.

Die Mehrzahl der früher als »chronisch benigne Neutropenie« eingeordneten Erkrankungen repräsentieren vermutlich Formen der primären AIN, die ähnlich wie die Autoimmunthrombozytopenie (idiopathische thrombozytopenische Purpura, ITP) oder autoimmunhämolytische Anämien im Kindesalter zu verstehen sind. Bei Auftreten einer AIN in Assoziation mit Autoimmunerkrankungen (systemischem Lupus erythematosus, rheumatoider Arthritis), Infektionen (EBV, HIV) oder Malignomen (Lymphome), spricht man von einer sekundären AIN. Die sekundäre AIN ist im Kindesalter sehr viel seltener als die primäre AIN; sie kann auch im Erwachsenenalter erstmalig auftreten. Die Prognose der sekundären AIN wird im Wesentlichen durch das Auftreten weiterer Immunphänomene bzw. die Grunderkrankung beeinflusst. Im Gegensatz zur primären AIN sind bei der sekundären AIN Infektionskomplikationen häufig zu beobachten, und der Verlauf ist nicht selbstlimitierend. Bei der seltenen Alloimmunneutropenie des Neugeborenen kommt es in Analogie zur Alloimmunthrombozytopenie ( Kap. 36) und zum Morbus haemolyticus neonatorum ( Kap. 27) zur Sensibilisierung der Mutter gegen Oberflächenantigene kindlicher Granulozyten. Der transplazentare Übertritt der antineutrophilen IgG-Antikörper in den kindlichen Kreislauf führt hier zum peripheren Verbrauch der Granulozyten. Dies kann vorübergehend eine schwere Neutropenie verursachen.

17.10.3

Die Diagnose der primären AIN ergibt sich meist aus der Präsentation mit jungem Alter des Kindes, Fehlen von schwerwiegenden Infektionen und einem – abgesehen von der Neutropenie – unauffälligem Blutbild. Der Nachweis eines früheren normalen Blutbilds, z.B. zum Zeitpunkt der Geburt, kann hilfreich sein. Im Regelfall ist die Durchführung von Antikörperbestimmung und Knochenmarkpunktion nicht dringlich. Bei Vorliegen einer ernstzunehmenden Symptomatik sollte jedoch die Diagnostik mit diesen Untersuchungen erweitert werden. Die Bestimmung der Antikörper kann anhand verschiedener immunologischer Testmethoden (z. B. indirekter Granulozyten-Immunfluorezenztest, GIFT; »monoclonal antibody immobilization of granulocyte antigens assay«, MAIGA) aus dem Serum der Patienten erfolgen (Bux et al. 1998). Da es sich um den Nachweis freier Antikörper im Serum handelt, können nur bei etwa 74% der Patienten die Antikörper bereits bei der ersten Untersuchung nachgewiesen werden. In Einzelfällen können die Antikörper auch nach wiederholter Untersuchung im Serum nicht nachgewiesen werden. 17.10.4

Therapie und Prognose

! Die Erkrankung ist selbstlimitierend. Die mediane Neutropeniedauer bei primärer Autoimmunneutropenie beträgt 20 Monate. In über 95% der Fälle hat sich das Blutbild zwischen dem zweiten und vierten Lebensjahr normalisiert.

Bei erhöhter Infektanfälligkeit profitieren die meisten Patienten von einer antibiotischen Prophylaxe, z.B. mit Cotrimoxazol. Nur in Einzelfällen, z. B. bei schweren Infektionskomplikationen, ist eine Therapie mit G-CSF erforderlich. Während G-CSF regelmäßig zu einem Anstieg der neutrophilen Granulozyten führt, ist dies unter Kortikosteroiden oder Immunglobulinen nur bei 75% bzw. 50% der Kinder mit AIN zu beobachten. 17.11

17.10.2

Diagnosestellung

Neutropenie bei primären Immundefektsyndromen

Ätiologie

Aus bislang ungeklärter Ursache werden granulozytenspezifische Antikörper gebildet. In mehr als 95% der Fälle handelt es sich um IgG-Antikörper, die bei 35% der Patienten gegen die neutrophilen Antigene NA1 oder NA2 gerichtet sind. Ein Zusammenhang mit vorausgegangenen Virusinfekten, insbesondere einer Infektion mit Parvovirus B19, wurde vermutet, konnte jedoch nicht nachgewiesen werden (Bux et al. 1998). Diese Autoantikörper führen zu einem vermehrten Abbau der Neutrophilen in der Peripherie. Im Gegensatz zu Patienten mit kongenitaler Neutropenie ist bei AIN die Produktion neutrophiler Granulozyten im Knochenmark regelrecht. Entsprechend findet sich ein normo- bis hyperzelluläres Mark mit linksverschobener Granulopoese. Die Zahl der reifen Granulozyten ist auch im Knochenmark schon oft vermindert.

Primäre Immundefekte sind eine heterogene Gruppe von mehr als 75 Erkrankungen, die durch unterschiedliche Funktionsstörungen des Immunsystems charakterisiert sind.Viele dieser Erkrankungen sind mit Störungen der Hämatopoese assoziiert. Zu den Immundefektsyndromen, bei denen häufig eine Neutropenie zu finden ist, gehören das Hyper-IgMSyndrom, »common variable immunodeficiencies« (CVID), »X-linked agammaglobulinemia« (XLA), das Griscelli-Syndrom und andere. Das Hyper-IgM-Syndrom kann durch mindestens 3 Gendefekte verursacht werden. Am häufigsten finden sich X-chromosomal rezessiv vererbte Mutationen im Gen des CD40Liganden. Der CD40-Ligand wird auf der Oberfläche von T-Lymphozyten exprimiert und induziert durch die Bindung mit CD40 auf B-Lymphozyten den Immunglobulinklassenwechsel von der IgM-Produktion zu IgG oder IgA. Beim

201 17 · Granulozytopenien

Hyper-IgM-Syndrom fehlt diese Interaktion. Es resultiert eine Verminderung von IgG und IgA, sowie eine Vermehrung von IgM. Klinisch manifestiert sich die Erkrankung meist während der ersten beiden Lebensjahre mit rezidivierenden bakteriellen Infektionen, häufig auch mit opportunistischen Keimen. Eine Neutropenie wird bei 68% der Patienten beschrieben, wobei 45% eine chronische Neutropenie entwickeln. 17.12

Infektionsbedingte Neutropenie

! Zahlreiche Infektionen können eine isolierte Neutropenie oder Aplasie des Knochenmarks mit unterschiedlicher Beteiligung aller Zellreihen auslösen. Häufig ist die Neutropenie nur transient.

Neben akuten Virusinfektionen, wie Influenza A und B, Masern, Röteln, Varizellen, EBV und Hepatitis, können auch chronische Virusinfektionen, wie HIV mit einer Neutropenie assoziiert sein. Parvovirus B19 wurde in zahlreichen Veröffentlichungen als Ursache für eine vorübergehende oder chronische Neutropenie beschrieben. Der Zusammenhang zwischen einer Parvovirus-B19-Infektion und einer chronischen Neutropenie kann aber ebenfalls nur selten bewiesen werden. Auch bei einigen bakteriellen Infektionen kann eine Neutropenie auftreten. Bei schweren septischen Verläufen kann sie Hinweis auf eine ungünstige Prognose sein. 17.13

Medikamentös induzierte Neutropenie

Neben Zytostatika können eine Vielzahl von Medikamenten zur Neutropenie führen. Hierzu gehören Antibiotika (Penicilline, Sulfonamide, Chloramphenicol), Anti-inflammatorische Substanzen (Ibuprofen, Indomethacin, Phenylbutazon), Antikonvulsiva (Phenytoin, Carbamazepin), Sedativa (Chlorpromazin, Phenothiazin), Thyreostatika (Propylthiouracil), Protonenpumpenhemmer (Cimetidin, Ranitidin) und viele andere. Die Pathogenese ist im Einzelfall oft unklar. Neben einer erhöhten Sensibilität myeloischer Progenitoren können toxische Metabolite oder eine immunologische Zerstörung myeloischer Zellen ursächlich sein. 17.14

Neutropenie bei Malnutrition

Unterernährung wie bei Anorexia nervosa, Marasmus oder gelegentlich parenteraler Ernährung führt zur Leukopenie und Neutropenie (Devuyst et al. 1993). Folge der ineffektive Hämatopoese bei Vitamin B12 und Folsäuremangel kann auch eine Neutropenie sein. Auch Kupfermangel kann zu einer Neutropenie führen. 17.15

Idiopathische Neutropenie

Die chronische idiopathische Neutropenie ist eine erworbene Erkrankung mit isolierter Neutropenie unklarer Genese und unterschiedlichem Schweregrad. Häufig finden sich Granu-

lozytenwerte im Bereich der milden bis mittelgradigen Neutropenie ohne eine vermehrte Infektanfälligkeit der Patienten. Da die Diagnose durch den Ausschluss anderer Erkrankungen gestellt wird, ist sie erheblich von der Quantität und Qualität diagnostischer Verfahren abhängig. Der Nachweis eines kausalen Zusammenhanges der chronischen Neutropenie mit einer vorausgegangenen Infektion oder einem Medikament ist häufig genauso schwierig, wie der Nachweis antigranulozytärer Antikörper im Serum der Patienten. Daher bleibt die Diagnose idiopathische Neutropenie ein Sammeltopf unterschiedlicher Erkrankungen. Idiopathische Neutropenien finden sich im Erwachsenenalter weit häufiger als bei Kindern. Hier muss die Diagnose vor allem gegen Autoimmunerkrankungen, wie den systemischen Lupus erythematosus (SLE) oder das Sjögren-Syndrom abgegrenzt werden. Patienten mit schwerer chronischer idiopathischer Neutropenie und erhöhter Infektanfälligkeit profitieren von einer Therapie mit dem hämatopoetischen Wachstumsfaktor G-CSF. Sie benötigen in der Regel eine weitaus geringere Dosis als Patienten mit kongenitaler Neutropenie.

Supportive Therapiemaßnahmen wie der klinische Einsatz des hämatopoetischen Wachstumsfaktors G-CSF haben die Prognose von Patienten mit schweren chronischen Neutropenien deutlich verbessert. Durch die Entdeckung der zugrunde liegenden genetischen Defekte einiger angeborener Formen der Neutropenien, wie der zyklischen Neutropenie und der Myelokathexis, wurden neue Einblicke in die Pathophysiologie dieser Erkrankungen möglich. Es ist zu erwarten, dass in den kommenden Jahren auch die zellulären und molekularen Mechanismen von erworbenen Neutropenien, wie der idiopathischen Neutropenie, besser verstanden werden können, so dass sich neuartige Behandlungsmöglichkeiten eröffnen.

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17

202

I

Pädiatrische Hämatologie: Granulozyten/Monozyten/Makrophagen

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203

Granulozytenfunktionsstörungen R. Seger

18.1

18.1

Biologie und Funktion neutrophiler Granulozyten – 203

18.1.1 18.1.2 18.1.3 18.1.4 18.1.5

Allgemeines – 203 Rollen, Adhäsion und Diapedese – 203 Chemotaxis – 204 Opsonisation und Phagozytose – 204 Abtötung und Verdauung – 204

18.2

Krankheitsbilder bei Störungen der Motilität (Chemotaxis und Ingestion) – 205

18.2.1 18.2.2 18.2.3 18.2.4 18.2.5 18.2.6 18.2.7 18.2.8

Leukozytenadhäsionsdefekt Typ I – 205 Leukozytenadhäsionsdefekt Typ II – 207 Leukozytenadhäsionsdefekt Typ III – 207 Formylpeptidrezeptordefekt – 207 Rac2-GTPase-Defekt – 207 β-Aktindefekt – 208 Mangel spezifischer Granula – 208 Chediak-Higashi-Syndrom – 208

18.3

Krankheitsbilder bei Störungen der Mikrobenabtötung – 209

18.3.1 18.3.2

Septische Granulomatosen – 209 Glukose-6-Phosphatdehydrogenase-Mangel

Literatur

18.1.1 Allgemeines

– 212

– 212

 Elias Metschnikow war Biologe im Dienst des Institut Pasteur in Paris und erkannte als Erster die grundlegende Bedeutung phagozytierender Zellen für die Infektabwehr. Als Modell untersuchte er unter dem Mikroskop die gegenseitigen Reaktionen zwischen dem durchsichtigen Wasserfloh Daphnia und den länglichen zugespitzten Sporen der primitiven Pilzart Monospora bicuspidata. Zwischen Resistenz und erfolgreicher Phagozytose bestand ein enger Zusammenhang. »Als Metschnikow lange genug den Wasserflöhen zugesehen hatte, wie sie hopsend ihr zweckloses Dasein vollbringen, sah er plötzlich durch seine Linse, wie ein Floh die scharfen, nadelgleichen Sporen der gefährlichen Mikrobe schluckte. Er konnte beobachten, wie sie durch den winzigen Schlund in den Magen kamen und diesem ihre scharfen Spitzen in die Wände bohrten. In diesem Augenblick sah Metschnikow die wandernden Zellen dieses Wasserflohs, wie sie zu den gefährlichen Nadeln hinflossen, sie umringten, verzehrten, auflösten, verdauten. Bald erlebte er noch Entscheidenderes: Wenn ein Wasserfloh solche Nadeln schluckte und seine Phagozyten sich nicht in den Kampf stürzten, so trieben die Eindringlinge bald Knospen und wuchsen zu schwärmenden Keimen, die ihrerseits an dem Wasserfloh zehrten und seinen Körper vergifteten, was für ihn soviel bedeutete als: Adieu, du schöne Welt!« Paul de Kruif, Mikrobenjäger, 1927

Biologie und Funktion neutrophiler Granulozyten

Neutrophile Granulozyten gehören zu den wichtigsten phagozytierenden Zellen (den Phagozyten). Sie stellen eine erste Abwehrlinie gegen die Invasion von Bakterien und Pilzen dar. Ihr Lebenszyklus ist kurz, aber komplex und umfasst 3 wichtige Funktionsschritte: ▬ Um einen Infektfokus zu erreichen, müssen die Granulozyten die Gefäße verlassen und ins Gewebe auswandern. Die randständigen Granulozyten rollen über das Endothel der postkapillären Venolen, werden dabei aktiviert und adhärieren an der Gefäßwand. Sie passieren zwischen den Endothelzellen (Diapedese) und bewegen sich entlang einem Chemotaxingradienten auf den Infektfokus zu (Chemotaxis). ▬ Am Ort der Infektion müssen Granulozyten die Erreger erkennen und aufnehmen. Fc-gamma-Rezeptoren in der Granulozytenmembran interagieren mit den Fc-Teilen »opsonisierender« IgG-Antikörper, die die Mikroben bedecken. Dieser Erkennungsvorgang aktiviert den Prozess der Phagozytose. ▬ Bei der Erregerabtötung und -verdauung werden mikrobizide Sauerstoffradikale generiert und azurophile Granula degranuliert, die zytotoxische Proteasen sowie Hydrolasen in die phagozytische Vakuole freisetzen. 18.1.2 Rollen, Adhäsion und Diapedese Dem ersten Schritt, der Emigration aus postkapillären Venolen (⊡ Abb. 18.1), geht eine niedrig-affine Interaktion zwischen neutrophilen Granulozyten und Endothelzellen voraus, die als Rollen bezeichnet wird. Rollen beruht auf der Interaktion der Granulozyten mit Selektinen, die wie das P-Selektin aus Granula der Zytokin-aktivierten Endothelzellen sofort freigesetzt oder wie das E-Selektin nach 4- bis 6-stündiger Neusynthese an der Oberfläche der Gefäßwand exprimiert werden. P- und E-Selektin interagieren ihrerseits mit einem Glykoprotein auf der Granulozytenoberfläche, das fukosylierte Strukturen wie Sialyl-Lewis X enthält (CD15 s). Daraus resultiert eine verlangsamte Gewebepassage, die eine intensive Exposition der Granulozyten gegenüber Chemokinen der Endothelzelle, z. B. Interleukin 8, ermöglicht. Interleukin 8 aktiviert eine zweite Familie von Adhäsionsmolekülen, die so genannten Leukozyten-β2-Integrine auf den Granulozyten. Es gibt 4 verschiedene Leukozyten-Integrine, mit gemeinsamer β-Untereinheit (CD18), jedoch 4 verschiedenen α-Untereinheiten. Die beiden wichtigsten Integrine sind CD11a/CD18 (LFA1), das von allen

18

204

Pädiatrische Hämatologie: Granulozyten/Monozyten/Makrophagen

filamente, die als monomere G-Aktinbausteine neu zur Verfügung stehen.

I

18.1.4 Opsonisation und Phagozytose Die Phagozytose setzt die feste Bindung opsonisierter Pathogene an die Phagozytenmembran voraus. Die Opsonisation wird durch IgG-Antikörper wie IgG1 und IgG3, die an die Fc-gamma-Rezeptoren der Typen I, II und III binden, sowie durch Komplementfragmente wie C3b und C3bi, die an die Komplementrezeptoren CR1 und CR3 binden, ermöglicht. Das Lamellipodium umfließt den so fixierten Erreger »reißverschlussartig« und nimmt ihn in eine phagozytische Vakuole auf. ! Molekularbiologisch gesehen ist die Phagozytose ein Sonderfall der Chemotaxis ( oben), mit zusätzlicher Fusion der Zellmembran.

⊡ Abb. 18.1. Übersicht über die Funktion neutrophiler Granulozyten von der Adhäsion bis zur Verdauung von Pathogenen

Leukozyten und CD11b/CD18 (CR3), das vorwiegend von phagozytierenden Zellen exprimiert wird. Die Zunahme der Affinität von LFA1 und CR3 führt zur hochaffinen Bindung an ihre endothelialen Liganden ICAM1 und ICAM2. Die hieraus resultierende starke Adhäsion fixiert den Phagozyten am Endothel. Jetzt kann die eigentliche Diapedese erfolgen. 18.1.3 Chemotaxis Die Emigration ins Gewebe findet entlang einem Gradienten von Chemotaxinen statt. Chemotaxine sind funktionell redundant und umfassen Substanzen wie Formylpeptide aus dem Bakterienmetabolismus, das Komplementfragment C5a und Leukotrien B4 aus dem Arachidonsäuremetabolismus. Ein wandernder Neutrophiler hat ein polarisiertes Aussehen mit einem führenden Lamellipodium oder Pseudopodium, das reich an Aktinfilamenten und frei von Organellen ist. Die Lamellipodien gleiten nach vorne und ziehen den Zellkörper samt Zellkern hinter sich her. Die Neutrophilenfortbewegung hängt vom Auf- und Abbau von Aktinfilamenten ab, der durch diverse Aktin-bindende Proteine vermittelt und durch intrazelluläre Signalmoleküle gesteuert wird. Aktin liegt entweder als lösliches Monomer (globuläres G-Aktin) oder in helikalen Filamenten (filamentöses F-Aktin) vor. Aktinfilamente sind dank Crosslinkern als verzweigtes Netzwerk organisiert. Andere Aktinbindende Proteine, z. B. Cofilin, zerschneiden das filamentöse Aktin wieder in kleinere Stücke. Bei Aktivierung der Granulozyten wird Phosphatidylinositol-Biphosphat (PIP2) durch Phospholipase C hydrolysiert, was den Aktinaufbau (über membrangebundenes Profilin) fördert. Daneben sind GTP-bindende Proteine, wie Rac2 und Rho, in der Signaltransduktion und Lamellipodienbildung involviert. Im mittleren und rückwärtigen Teil der Zelle steigt die lokale Kalziumkonzentration an und bewirkt den Abbau der Aktin-

18.1.5 Abtötung und Verdauung Sauerstoffunabhängige Zytotoxizität. Zahlreiche kationische antimikrobielle Proteine sind in den azurophilen Granula, den Lysosomen der Neutrophilen enthalten. Die wichtigsten sind die Serinproteasen mit den Vertretern Cathepsin G sowie Elastase. Beide Proteasen werden als neutral bezeichnet, da ihre pH-Optima um pH 7 liegen. Sie sind in Kombination gegen Gram-positive und -negative Bakterien sowie Pilze wie Candida albicans und Aspergillen gerichtet. Daneben enthalten die azurophilen Granula noch eine Reihe saurer Hydrolasen, die ein niedriges pH-Optimum (<6) aufweisen und in erster Linie Verdauungszwecken dienen. Genaue Messungen haben gezeigt, dass der pH in der phagozytischen Vakuole zunächst in den alkalischen Bereich ansteigt (Optimum der Proteasen) und dann allmählich sauer wird (Optimum der Hydrolasen). Sauerstoffabhängige Zytotoxizität. Innerhalb von Sekunden

nach Kontakt mit opsonisierten Mikroben steigt der Sauerstoffverbrauch dramatisch um mehr als das 100-fache. Eine Elektronentransportkette (das NADPH-Oxidasesystem) transferiert Elektronen von NADPH auf der zytoplasmatischen Seite der Zellmembran auf molekularen Sauerstoff auf der extrazellulären Seite und bildet Superoxidanion, O–2 , das in H2O2 umgewandelt wird. Um in der phagozytischen Vakuole die entstandene negative Ladung zu kompensieren, strömen außer Protonen eine große Menge von Kaliumionen in die phagozytische Vakuole (bis zu einer Konzentration von 200–300 mM). Die kationischen Proteasen Cathepsin G und Elastase, die in den Granula an eine stark anionische Proteoglykan-Matrix gebunden sind, werden dadurch solubilisiert. Jetzt können sie die phagozytierten Mikroorganismen angreifen. Entsprechend diesem Modell der Mikrobenabtötung wird die NADPH-Oxidase primär zur Aktivierung der Proteasen benötigt. Myeloperoxidase schützt die Proteasen vor oxidativer Inaktivierung, indem es das entstandene H2O2 rasch abbaut. Die NADPH-Oxidase ist ein Multienzymkomplex (⊡ Abb. 18.2), der bei Granulozytenaktivierung aus membrangebundenen und löslichen Proteinen zusammengesetzt

205 18 · Granulozytenfunktionsstörungen

18.2

Krankheitsbilder bei Störungen der Motilität (Chemotaxis und Ingestion)

18.2.1 Leukozytenadhäsionsdefekt Typ I Definition Beim Leukozytenadhäsionsdefekt Typ I ((LAD I) handelt es sich um eine autosomal-rezessiv vererbte Krankheit mit verzögertem Nabelschnurabfall sowie nekrotisierenden Bakterien- und Pilzinfektionen bei massiver Leukozytose. Die Infektanfälligkeit beruht auf einer defekten Adhäsionsfähigkeit aller Leukozyten, speziell der Phagozyten (Bunting et al 2002).

Ätiologie und Pathogenese. Die molekulare Basis der Er-

⊡ Abb. 18.2. Übersicht über das NADPH-Oxidasesystem. Fe Hämgruppe, gp Glykoprotein, p Protein, -p Phosphatgruppe, phox Phagozytenoxidase

wird (⊡ Abb. 18.2; Segal et al 2000). Die Oxidase-Untereinheiten werden auch mit phox bezeichnet, für Phagozytenoxidase. Ein ungewöhnliches Flavozytochrom b558, das in der Zellmembran und in den spezifischen Granula Neutrophiler lokalisiert ist, vermittelt den Elektronentransport. Dieses B-Typ-Zytochrom ist ein Heterodimer eines glykosylierten 91-KD-Proteins (gp91phox) und einer nicht glykosylierten Untereinheit (p22phox). Gp91phox enthält eine NADPH-Bindungsstelle, eine Flavingruppe und 2 Hämgruppen. Die Aktivierung des Elektronentransfers benötigt die Teilnahme von mindestens 3 weiteren Komponenten: zweier Zytosol-ständiger Oxidase-Untereinheiten (p47phox und p67phox) sowie einer kleinen Rac2-GTPase. Bei Zellaktivierung kommt es zur Phosphorylierung von p47phox mit Konformationsänderung, wonach der p47phox/p67phox-Komplex an die Zellmembran transloziert. Während p47phox lediglich eine Adapterfunktion zu erfüllen hat, ist p67phox für den Elektronentransport absolut erforderlich. Außerdem dissoziert bei Zellaktivierung das zytosolständige Rac2 vom GDP-Dissoziationsinhibitor (GDI). GDP wird gegen GTP ausgetauscht, und Rac2 assoziiert neu an den membranständigen NADPH-Oxidase-Komplex, der jetzt mit dem Elektronentransport beginnt. Die Sauerstoffradikale werden auf der extrazellulären Seite der Zellmembran gebildet und direkt an der Mikrobenkontaktstelle innerhalb der phagozytischen Vakuole freigesetzt.

krankung liegt im Synthesedefekt von CD18, einer β-Kette mit Molekulargewicht 95 kD, mit deren Hilfe die α-Ketten von 4 Adhäsionsproteinen in der Leukozytenmembran verankert sind (CD11a–d). Die meisten Mutationen liegen in den Exonen 5–8 des CD18-Gens, die für die Ligandenbindungsdomäne kodieren. Mutationen der α-Ketten sind bisher nicht bekannt (Roos u. Law 2001). Der funktionelle Defekt betrifft sowohl die Phagozyten als auch die zytotoxischen T-Lymphozyten und NK-Zellen. Die Phagozyten können nicht an Endothelzellen adhärieren und deshalb nicht die Gefäße verlassen. Außerdem phagozytieren sie wegen des CD11b/ CD18(=CR3)-Mangels schlecht und bilden während der Ingestion von Bakterien und Pilzen weniger Sauerstoffradikale. Die zytotoxischen T-Lymphozyten und NK-Zellen haften nur ungenügend an fremden Zielzellen und können diese daher nicht abtöten oder »abstoßen«. Klinik. Die Patienten fallen zunächst durch Omphalitis und

verzögerten Nabelschnurabfall (nach mehr als 3 Wochen) auf. Sie erkranken bald darauf an Infektionen mit bakteriellen Erregern bzw. Pilzen. Trotz Hyperleukozytose (bis 100.000 Neutrophile pro µl) verlaufen die Entzündungen ulzerierend bzw. nekrotisierend. Kutanherde heilen häufig mit dystrophen Narben ab. Viele Kinder entwickeln eine Hepatosplenomegalie und Gedeihstörung. Bei älteren Kindern und Erwachsenen sind partielle Defekte bekannt, bei denen rezidivierende Haut- und Schleimhautulzera im Vordergrund stehen sowie chronische Gingivitis und Periodontitis bis zum Ausfall der Zähne; aber auch diese Patienten sind nicht vor Pneumonien und lebensbedrohlichen Infektionen gefeit. Diagnostik. Die Diagnose ist aus der direkten Untersuchung der Adhäsionsproteine mittels monoklonaler Antikörper in der Durchflusszytometrie eindeutig zu stellen (Fehlen oder Minderexpression von CD18). Therapie. Die einzig erfolgreiche Therapie besteht in einer Stammzelltransplantation (Thomas et al. 1995). Sie sollte bei kompletten, aber auch bei inkompletten Defekten mit schwerer Infektanfälligkeit baldmöglichst durchgeführt werden. Sie kann mit HLA-identischen und semiidentischen Stammzellen erfolgreich realisiert werden, da die Abstoßung meist deutlich vermindert ist.

18

I 206

Gen

Chromosomale Lokalisation

Proteinfunktion

Zellulärer Phänotyp

Weitere Kennzeichen

Leukozytenadhäsionsdefekt 1 (LAD I; 11 69 20)

INTG2

21q22.3

Adhäsionsprotein (CD18)

Adhäsion ↓ Chemotaxis ↓ Phagozytose ↓

Leukozytose Nabelschnurabfall ↓ Wundheilung ↓

Leukozytenadhäsionsdefekt 2 (LAD II,26 62 65)

FUCT1

11p11.12

GDP-Fukose-Transporter

Rollen ↓ Chemotaxis ↓

Leukozytose hh-Blutgruppe Geistige Behinderung Kleinwuchs

Formylpeptidrezeptordefekt (13 65 37)

FPR1

19q13.4

Chemokinrezeptor

Chemotaxis ↓ (nur fMLP-induzierte)

Juvenile Periodontitis (lokalisierte)

RAC2-Defekt (RAC2;60 20 49)

RAC2 (a/d)

22q13.1

GTP-bindendes Protein

Aktinpolymerisation ↓ Degranulation ↓ O2–-Produktion ↓

Leukozytose

β-Aktindysfunktion (10 26 30)

ACTB (a/d)

7p15–12

Zytoplasmatisches Aktin

Motilität ↓

Geistige Behinderung Kleinwuchs

Mangel an spezifischen Granula (SGD;24 54 80)

CEBPE

3q21–23

Myeloid-spezifischer Transkriptionsfaktor

Chemotaxis ↓

Kernsegmentierung ↓

Chediak-Higashi-Syndrom (CHS;21 45 00)

LYST

1q42.1–2

Regulator der Granulafusion

Chemotaxis ↓

Riesengranula

Septische Granulomatose (CGD, gp91phox-Mangel; 30 64 00

CYBB

Xp21.1

Elektronentransportprotein (Zytochrom B, schwere Kette)

O2–-Produktion ↓

McLeod-Phänotyp (evtl.)

Septische Granulomatose (CGD, p22phox-Mangel; 23 36 90)

CYBA

16q24

Elektronentransportprotein (Zytochrom B, leichte Kette)

O2–-Produktion ↓

Septische Granulomatose (CGD, p47phox-Mangel; 23 37 00)

NCF1

7q11.23

Zytoplasmatisches Adapterprotein

O2–-Produktion ↓

Septische Granulomatose (CGD, p67phox-Mangel; 23 37 10)

NCF2

1q25

Zytoplasmatisches Aktivierungsprotein

O2–-Produktion ↓

Glukose-6-Phosphatdehydrogenase-Mangel (schwere Form) (G6PD; 30 59 00)

G6PD

Xq28

NADP-reduzierendes Enzym

O2–-Produktion ↓

Krankheit (OMIM)

Störungen der Motilität

St örungen der Abtötung

OMIM Online Mendelian Inheritance in Man (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/omim).

Hämolytische Anämie (chronisch)

Pädiatrische Hämatologie: Granulozyten/Monozyten/Makrophagen

⊡ Tabelle 18.1. Angeborene Neutrophilenfunktionsdefekte

207 18 · Granulozytenfunktionsstörungen

18.2.2 Leukozytenadhäsionsdefekt Typ II Definition Beim Leukozytenadhäsionsdefekt Typ II (LAD II; »congenital disorder of glycosylation IIc«) handelt es sich um eine autosomal-rezessiv vererbte Krankheit mit bakteriellen Infektionen bei Hyperleukozytose, mentaler Retardierung, Kleinwuchs und fehlender AB0-Blutgruppe. Die Infektanfälligkeit beruht auf einem defekten Rollen der Phagozyten (Etzioni et al 1992).

Ätiologie und Pathogenese. Die molekulare Basis der Erkrankung liegt im Synthesedefekt eines GDP-Fukosetransporters in der Golgi-Membran (Lühn et al. 2001). Infolge des gestörten Transportes von GDP-Fukose vom Zytoplasma in das Golgi-Lumen enthalten Glykoproteine wie der Ligand für P-Selektin auf der Granulozytenoberfläche kein Fukosyliertes Sialyl-Lewis X. Der Fukosylierungsdefekt ist generalisiert. Betroffen sind ebenfalls die Erythrozyten (keine AB0-Blutgruppensynthese) sowie das zentrale Nervensystem. Im Gegensatz zum LAD I sind die zytotoxischen T-Lymphozyten und NK-Zellen nicht funktionsgestört.

die Leukozyten-β2-Integrine und den β3-Integrin-Kollagenrezeptor auf Thrombozyten aktiviert. Dieses Krankheitsbild kann durch Stammzelltransplantation erfolgreich behandelt werden. 18.2.4 Formylpeptidrezeptordefekt Definition Der Formylpeptidrezeptordefekt ist eine autosomalrezessiv vererbte Krankheit mit lokalisierter juveniler Periodontitis. Die Infektanfälligkeit beruht auf einer selektiv gestörten Chemotaxis.

Ätiologie und Pathogenese. Die Ligandenbindungsstelle des

Formylpeptidrezeptors ist bei den bisher untersuchten Patienten mutiert (Seifert u. Wenzel-Seifert 2001). Dies führt zu einer stark reduzierten Bindung des bakteriellen Chemotaxins Formyl-Methionylleucylphenylalanin (fMLP) und entsprechend reduzierter Chemotaxis. Die Wanderungsfähigkeit gegenüber anderen Chemotaxinen wie C5α ist normal. Klinik. Die Patienten fallen im Alter von 11–15 Jahren durch

Klinik. Die Infektanfälligkeit ist milder als beim LAD I. Der

verzögerte Nabelschnurabfall infolge Omphalitis fehlt, hingegen ist die Leukozytose auch im infektfreien Intervall ausgeprägt. Eine AB0-Blutgruppe kann nicht bestimmt werden (Bombay-Blutgruppe hh).

eine zunehmende Periodontitis der permanenten Schneidezähne und/oder ersten Molaren auf. In den Gingivataschen findet man bevorzugt Actinobazillus actinomycetemcomitans. Die juvenile Periodontitis kann zum Verlust der betroffenen Zähne führen, bleibt aber in jedem Fall lokalisiert. Es besteht keine generalisierte Infektanfälligkeit.

Diagnostik. Die Diagnose ist aus der direkten Untersuchung

von Sialyl-Lewis X mittels monoklonalem Antikörper in der Durchflusszytometrie eindeutig zu stellen (Fehlen von CD15 s). Als Screening-Test ist auch die Untersuchung der Glykosylierung von Serumtransferrin in der isoelektrischen Fokussierung geeignet.

Diagnostik. Bei entsprechend positiver Familienanamnese

ist die Chemotaxis mit fMLP gestört, hingegen mit C5α normal. Therapie. Die Behandlung umfasst systemische Antibiotika-

therapie, lokales Debridement und Mundhygiene. Therapie. Eine Stammzelltransplantation kann den genera-

lisierten Fukosylierungsdefekt, der insbesondere auch das ZNS betrifft, nicht heilen. Die Gabe von oraler Fukose kann den Fukosetransportdefekt überspielen (Marquardt et al. 1999). 18.2.3 Leukozytenadhäsionsdefekt Typ III Definition Bei dem noch nicht endgültig molekular charakterisierten Leukozytenadhäsionsdefekt Typ III (LAD III) liegt klinisch eine Kombination von LAD I mit einer hämorrhagischen Diathese infolge gestörter Thrombozytenfunktion vor (Kujpers et al. 1997).

Die Leukozytenintegrine (CD11a–d/CD18) sind zwar normal auf der Granulozytenoberfläche exprimiert, können jedoch durch Chemokine nicht zu hochaffiner Ligandenbindung aktiviert werden. Dementsprechend findet man eine gestörte Adhäsion und Chemotaxis. Es wird die defekte Aktivierung eines intrazellulären Signalmoleküls (der Rap-1-GTPase; Etzioni, persönliche Mitteilung) vermutet, das gleichzeitig

18.2.5 Rac2-GTPase-Defekt Definition Beim Rac2-GTPase-Defekt handelt es sich um eine Störung Aktin-abhängiger Neutrophilenfunktionen, die zu einem LAD-I-ähnlichen klinischen Bild mit verspätetem Nabelschnurabfall infolge Omphalitis, Hyperleukozytose und Gewebsneutropenie führt.

Ätiologie und Pathogenese. Die hämatopoesespezifische GTPase Rac2 reguliert die Aktinpolymerisation. Die heterozygoten Mutationen mit defekter GTP-Bindung sind dominant-negativ und beeinträchtigen die Lamellipodienbildung, die Chemotaxis, die Phagozytose, die Sekretion azurophiler Granula und die Produktion von Sauerstoffradikalen (Williams et al. 2000). Klinik. Der Rac2-GTPase-Defekt stellt eine Phänokopie des klinischen Bildes des LAD I dar.

18

208

I

Pädiatrische Hämatologie: Granulozyten/Monozyten/Makrophagen

Diagnostik. Die Verdachtsdiagnose kann aufgrund des klinischen Bildes, der normalen Expression von CD18 sowie einer gestörten Chemotaxis und Sauerstoffradikalproduktion mit opsonisiertem Zymosan (nicht jedoch mit PMA) vermutet werden. Die definitive Diagnosestellung und die Abgrenzung vom LAD Typ III ist Speziallaboratorien vorbehalten (Untersuchung der Aktinpolymerisation, Rac2-Gen-Mutationsanalyse). Therapie. Eine Dauerheilung ist einzig durch Stammzell-

transplantation möglich. 18.2.6 β-Aktindefekt Definition Der β-Aktindefekt ist durch Infektanfälligkeit, mentale Retardierung und Photosensibilität charakterisiert. Die schweren bakteriellen Infektionen sind auf eine gestörte Chemotaxis, Phagozytose und Sauerstoffradikal-Produktion zurückzuführen.

Ätiologie und Pathogenese. Ursächlich liegt eine heterozygote Mutation des nicht-muskulären β-Aktins vor, die die Bindungsstelle von Profilin beeinträchtigt (Nunoi et al. 1999). Die Mutation wirkt sich dominant-negativ aus. Therapie. Eine Stammzelltransplantation kann lediglich die

hämatologischen Manifestationen des Gendefektes korrigieren. 18.2.7 Mangel spezifischer Granula Definition Es handelt sich um einen Mangel an spezifischen neutrophilen Granula, der v. a. infolge gestörter Chemotaxis zu erhöhter Infektanfälligkeit führt (Gombart u. Koeffler 2002).

Ätiologie und Pathogenese. Zugrunde liegt ein Defekt eines Myelopoese-spezifischen Transkriptionsfaktors (C-EBP-ε), der die Synthese von Proteinen, v. a. der spezifischen Granula, reguliert (Lekstrom-Himes 2001). Spezifische (sekundäre) Granula stellen ein intrazelluläres Reservoir von Rezeptoren für chemotaktische Faktoren (z. B. fMLP) und von Adhäsionproteinen (z. B. β2-Integrinen) dar, die nach Aktivierung der Zelle auf die Zelloberfläche gelangen. Mangel an spezifischen Granula bedingt deshalb eine Chemotaxisstörung und folglich Gewebsneutropenie. Klinik. Nekrotische, ulzerierende Läsionen der Haut und Schleimhäute, sowie rezidivierende Pneumonien stehen im Vordergrund. Auffällig ist die fehlende Eiterbildung, ohne dass eine Blutneutropenie vorliegt. Diagnostik. Abnorme Kernsegmentierung (doppelt gelappter Zellkern) ist verdächtig. Eine gestörte Chemotaxis sowie eine stark reduzierte Anzahl spezifischer Granula in elektro-

nenmikroskopischen Studien sind diagnostisch. Beobachtet werden kleine Vesikel, die vermutlich leere spezifische Granula darstellen. Therapie. Mit einer Antibiotikadauerprophylaxe erreichen

die meisten Kinder das Erwachsenenalter. 18.2.8 Chediak-Higashi-Syndrom Definition Das Chediak-Higashi-Syndrom (CHS) ist ein autosomalrezessiv vererbtes Syndrom mit okulokutanem Albinismus, rezidivierenden bakteriellen Infekten, langsam zunehmender Neurodegeneration, Riesengranula in allen granulahaltigen Zellen sowie einer Panzytopenie mit Hämophagozytose durch Makrophagenaktivierung im Terminalstadium (Ward et al. 2002).

Ätiologie und Pathogenese. Das CHS-Gen kodiert für ein

zytoplasmatisches Protein, das normalerweise die Fusion von Lysosomen verhindert. Ist das Gen mutiert, verschmelzen die azurophilen Granula der Neutrophilen zu Riesengranula. Diese führen zu starrer Zellstruktur, beeinträchtigen die Migrationsfähigkeit und können nicht in die phagozytischen Vakuolen sezerniert werden. Es resultieren Neutropenie sowie Chemotaxis- und Mikrobenabtötungsstörungen mit Neigung zu bakteriellen und mykotischen Infekten. Die granulahaltigen NK- und T-Zellen zeigen defekte zytotoxische Aktivität. Dies erklärt die meist EBV-induzierte Terminalphase (De Saint Basile u. Fischer 2001). Klinik. Der okulokutane Albinismus fällt durch helle Haut, silbrigen Haarglanz, helle Iris und Photophobie auf. Die rezidivierenden Bakterieninfektionen betreffen v. a. Haut- und Luftwege. Im Terminalstadium kommt es zu diffuser histiozytärer Proliferation und Makrophagenaktivierung, insbesondere Lymphadenopathie, Hepatosplenomegalie, Panzytopenie infolge Hämophagozytose sowie meningealer Infiltration. Unbehandelt tritt der Tod nach wenigen Wochen infolge Blutung oder Infekt ein. Diagnostik. Riesengranula in allen granulahaltigen Zellen,

insbesondere in den Phagozyten und Melanozyten (Blutund Haarmikroskopie!), gestörte Chemotaxis sowie defekte T-/NK-Zellzytotoxizität sind diagnostisch. Therapie. Die Terminalphase kann durch Antilymphozyten-

globulin (ALG), Steroide und Ciclosporin A vorübergehend beherrscht werden. Einzig erfolgreiche Kausaltherapie ist die Stammzelltransplantation (Haddad et al. 1995). Der okulokutane Albinismus und die mit zunehmendem Alter ins Gewicht fallende periphere und zentrale Neurodegeneration werden dadurch leider nicht korrigiert.

209 18 · Granulozytenfunktionsstörungen

18.3

Krankheitsbilder bei Störungen der Mikrobenabtötung

18.3.1 Septische Granulomatosen Definition Bei den septischen Granulomatosen (»chronic granulomatous diseases«; CGD) handelt es sich um eine Gruppe von 4 Erkrankungen, die durch rezidivierende, abszedierend/granulomatöse Bakterien- und Pilzinfektionen charakterisiert ist. Die Infektanfälligkeit beruht auf einer defekten oxidativen Mikrobizidie aller Phagozyten bei intakter Phagozytose (Segal et al. 2000).

Ätiologie 4 molekulare Defekte sind bekannt, davon betreffen 2 das membrangebundene Flavozytochrom b558 (der X-chromosomal vererbte Mangel an gp91-Phagozytenoxidase (phox) und der autosomal rezessiv vererbte Mangel an p22phox). Die anderen beiden Defekte betreffen Zytosolaktivierungsfaktoren (der autosomal-rezessiv vererbte Mangel an p47phox und derjenige an p67phox). Die Defekte im gp91phox-Gen machen ungefähr 2/3 der CGD-Fälle aus, Mutationen im p47phox-Gen die meisten anderen. Die Mutationen können zu einem totalen Fehlen des Proteins führen, zu einer reduzierten Menge des Proteins oder zu einem defekten Proteinprodukt, das in normaler Konzentration vorliegt. Bei X-CGD sind die Mutationen über das gesamte gp91phox-Gen verteilt (Heyworth et al. 2001). Neumutationen treten in ca. 10% der Fälle auf. Meist fehlt gp91phox komplett (X910). Große Deletionen, Nonsense-Mutationen und die meisten Mutationen an Spleißstellen führen zu X910CGD. In weniger als 10% der Fälle beträgt der Flavozytochrom-b-Spiegel 1–25% der Norm (X91–). X91–-Fälle entstehen durch Missense-Mutationen oder kleine Deletionen ohne Leserasterverschiebung. Die meisten Patienten mit X91– werden später diagnostiziert als X910-Patienten und haben einen milderen klinischen Verlauf. Nur wenige Patienten sind bekannt, bei denen Zytochrom b in normaler Menge in der Zellmembran exprimiert wird, dieses jedoch nicht funktionell ist (X91+). Hierbei können insbesondere die NADPHbzw. FAD-Bindungsstellen gestört sein, ein Defekt in den Hämzentren vorliegen oder die Andockstellen von p47phox und p67phox beeinträchtigt sein. Weiterhin wurden mehrere X-CGD-Patienten mit Mutationen im gp91phox-Promotor gefunden. Bei diesen ist die Bindungsstelle für einen kritischen Transkriptionsfaktor der terminalen Neutrophilenausreifung, PU.1, defekt (Voo u. Skalnik 1999). Obwohl eine X910-Mutation vorliegt, ist der klinische Verlauf milder als sonst, da die gp91phox-Expression in Eosinophilen nicht PU.1 abhängig ist.Bei ca. 5% der X-CGD-Patienten schließlich liegen relativ große Deletionen (über 30 kb) am Genlokus in Xp21.1 vor, bei der benachbarte Gene miteinbezogen sind. Diese sind vom Zentromer her nach p-terminal: die Gene für den Ornithin-Transcarbamoylase-Mangel, die X-gekoppelte Retinitis pigmentosa, gp91phox, das Erythrozytenantigen Kx und das Gen für die Duchenne-Muskeldystrophie. Die Gene für gp91phox und Kx sind relativ nahe beieinander (annähernd 500 kb), so dass bei großen interstitiellen Deletionen häufig beide Genloci

betroffen sind. Aufgrund des Fehlens von Kx können keine Kell-Antigene synthetisiert werden, was in einer hämolytischen Anämie mit Akanthozytose resultiert (so genanntes McLeod-Syndrom). Im Gegensatz zu den übrigen CGD-Formen ist die Mehrzahl der p47phox-CGD-Fälle auf ein und die gleiche Mutation zurückzuführen: eine Deletion von GT am Beginn des Exon2, die zu einer Verschiebung des Leserasters und zu einem vorzeitigen Stopp bei Aminosäure 51 führt (Cross et al. 2000). Die Erklärung liegt in 2 flankierenden p47phoxPseudogenen. Aberrante Rekombinationen zwischen dem p47phox-Gen und einem der beiden Pseudogene sind für die hohe Prävalenz von GT-Deletionen bei der p47phox-CGD verantwortlich (Roesler et al. 2000). Pathogenese Neutrophile, Monozyten/Makrophagen und Eosinophile von CGD-Patienten können Bakterien und Pilze zwar normal phagozytieren, jedoch Katalase-positive Mikroorganismen nicht intrazellulär abtöten. Infolge der fehlenden NADPHOxidasefunktion wird kein Superoxidanion und kein Wasserstoffperoxid gebildet. Dadurch bleibt der Kaliumeinstrom in die phagozytische Vakuole aus, so dass die positiv geladenen Serinproteasen, Kathepsin G und Elastase, nicht aus der negativ geladenen Matrix der azurophilen Granula freigesetzt werden können. Die fehlende H2O2-Bildung und die fehlende Aktivität der Serinproteasen resultiert in einer Abtötungsstörung (Reeves et al. 2002). Das Krankheitsbild der CGD ist ferner durch überschießende Entzündung charakterisiert, die zur Granulombildung führt, z. B. in Form von granulomatöser Enteritis, Harnwegsund Blasen-Granulomen sowie schlechter Wundheilung und Dehiszenz. Sogar abgetötete Erreger können bei CGD eine exzessive Entzündungsantwort auslösen. Eine der Ursachen dürfte die fehlende oxidative Inaktivierung von freigesetzten Chemotaxinen sein. Außerdem scheinen häufige, ungünstige Polymorphismen der Gene proinflammatorischer Entzündungsmediatoren und Zytokine zu den entzündlichen Komplikationen beizutragen. Klinik Die Patienten fallen bereits in den ersten Lebensmonaten durch Pyodermie, Lymphadenitis und Hepatosplenomegalie auf. In der Folgezeit manifestieren sich rezidivierende Bakterien- und Pilzinfektionen an den Eintrittspforten (Haut, Schleimhäute, Lungen) und im mononukleären Phagozytensystem (Lymphknoten, Leber, Milz). Abszesse perforieren spontan nach außen, wobei die Wundheilung durch Fistelbildung kompliziert wird. Viele Kinder sind untergewichtig und kleinwüchsig. Nachdem eine intensive Antibiotikaprophylaxe die Häufigkeit von Bakterieninfektionen reduziert hat, stehen heute Pilzinfektionen im Vordergrund. Aspergillen können von der Lunge ausgehend ins Perikard, Zwerchfell, den knöchernen Thorax und die Wirbelkörper einwachsen, in den Rückenmarkkanal einbrechen und eine Querschnittslähmung verursachen. Bei ungenügender Elimination und Persistenz mikrobieller Antigene kommt es zu Granulombildung und Fibrose, was schließlich zu sekundären Organdysfunktionen führt. Granulomatöse Entzündungen in Hohlorganen können eine Stenosesymptomatik bedingen, z. B. eine Antrumstenose

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Pädiatrische Hämatologie: Granulozyten/Monozyten/Makrophagen

mit rezidivierendem Erbrechen oder eine Ureterstenose mit Hydronephrose. Die häufigsten inflammatorischen Manifestationen sind jedoch Crohn-ähnliche Erkrankungen des Darmes und restriktive Lungenerkrankungen. Bei den aus Infektherden isolierten Erregern handelt es sich in erster Linie um Staphylokokken, Enterobakterien und Aspergillen. Gelegentlich werden Nokardien, Actinomyces, Burkholderia cepacia und atypische Mykobakterien kultiviert. Zu einer generalisierten Infektion nach BCG-Impfung kommt es in aller Regel jedoch nicht. CGD-Patienten sind auch nicht gegenüber Katalase-negativen Bakterien wie Streptokokken und Pneumokokken anfällig. Überträgerinnen der X-CGD sind bei ungünstiger Inaktivierung des gesunden X-Chromosoms (Lyonisierung) klinisch ebenfalls auffällig mit rezidivierender Stomatitis, diskoidem Lupus erythematodes und Infektanfälligkeit. Im Allgemeinen reichen jedoch 5–10% normaler Phagozyten zur Infektabwehr. Dabei ist zu bedenken, dass dies nicht für größere infektiöse Inokula gilt und dass sich das Ausmaß der Lyonisierung bei Überträgerinnen von X-CGD mit zunehmendem Alter verschlechtern kann (Lun et al. 2002). Diagnostik Jedes Kind mit rezidivierender Abszessbildung, AspergillusPneumonie oder unklarer granulomatöser Entzündung insbesondere der Lunge und des Darmes, ist verdächtig auf das Vorliegen einer septischen Granulomatose und sollte durch Messung der Sauerstoffradikalbildung abgeklärt werden. Der zytochemische Nitroblautetrazolium-Test (NBT-Test) ist als Screening-Test nur begrenzt geeignet, da partielle Krankheitsformen verpasst werden können. Bei klinischem Verdacht sollte immer eine quantitative Bestimmung der Superoxidanion- oder Wasserstoffperoxidproduktion durchgeführt werden. Besonders geeignet ist ein Fluoreszenz-Assay der die Umwandlung von Dihydroxyrhodamin 123 (DHR) in Rhodamin 123 durch H2O2 misst. Mit diesem DHR-Test können in der Durchflusszytometrie auch Überträgerinnen von X-CGD (durch Nachweis von 2 Zellpopulationen) identifiziert und ein p47phox-Mangel (durch Nachweis einer Rest-H2O2-Produktion) von den anderen 3 Formen der CGD (ohne H2O2-Produktion) abgegrenzt werden (Vowells et al. 1996). Bei nachgewiesenem Defekt der Sauerstoffradikalbildung erfolgt die Differenzierung in einen der 4 molekularen Defekte. Ein Mosaik Oxidase-positiver und -negativer Neutrophiler in der mütterlichen Familie spricht für das Vorliegen einer X-gekoppelten CGD. Das Fehlen eines Mosaiks bei der Patientenmutter schließt jedoch eine X-CGD nicht aus, da Neumutationen möglich sind. Das Fehlen des Flavozytochrom b558 in der Spektroskopie (Hämspektrum), in der Durchflusszytometrie mit dem Antikörper 7D5 (Yamauchi et al. 2001) oder im Immunoblot weist auf einen Defekt von gp91phox oder p22phox hin, da diese nur zusammen, als Heterodimere, in der Zellmembran exprimiert werden. Zwischen beiden Defekten kann nur durch direkte Sequenzierung der Gene unterschieden werden. Beim p47phox und p67phox-Mangel hingegen reicht der Immunoblot zur definitiven Diagnose. Eine pränatale Diagnose ist bei allen betroffenen Familien mittels pränataler Nabelschnur-Blutentnahme in der 20. Schwangerschaftswoche durchführbar (so spät wegen der

physiologischen Neutropenie). Bei informativen Familien ist eine pränatale Diagnose mittels Chorionzottenbiopsie und Analyse gekoppelter polymorpher Genmarker oder direkt durch Mutationsanalyse ab der 9. Schwangerschaftswoche vorzuziehen. Therapie Infektprophylaxe. Die primäre Infektprophylaxe mit einem zellgängigen Antibiotikum (Sulfamethoxazol + Trimethoprim, 30 + 6 mg/kg KG/Tag) und einem Antimykotikum (Itraconazol, 10 mg/kg KG/Tag) kann die Zahl der Infekte deutlich reduzieren. Cotrimoxazol hat eine breite Aktivität gegen die wichtigsten bakteriellen Pathogene (Staphylokokken, Enterobakterien, z. B. Burkholderia cepacia und Serracia marcescens, sowie Nocardien). Es ist lipophil, wird in den Phagozyten konzentriert und gut toleriert, da es die anaerobe Darmflora nicht beeinträchtigt. Retrospektive Analysen haben die Wirksamkeit der Infektprophylaxe mit Cotrimoxazol belegt: die Rate der Infektionen bei autosomal rezessiven CGD-Patienten (meist p47phox-Patienten), sank von 7,1 auf 2,4 pro 100 Patienten-Monate, diejenige bei X-CGD von 15,8 auf 6,9 Infektionen pro 100 Patienten-Monate (Margolis et al. 1990). Bei Sulfamethoxazol-Allergie kann Ciprofloxacin als Alternative eingesetzt werden. Itraconazol ist hochlipophil, wird durch Phagozyten aufgenommen und ist intrazellulär gegen phagozytierte Aspergillus-Sporen wirksam. Eine retrospektive Analyse hat die Prävention von Aspergillus-Infektionen belegt durch Senkung der Infektrate von 11,5 auf 3,4 pro 100 Patienten-Jahre (Mouy et al. 1994) und wurde kürzlich durch eine prospektive, placebo-kontrollierte Studie bestätigt (Gallin et al. 2003). Itraconazol sollte mit 10 mg/kg/Tag hochdosiert werden, da bei niedrigeren Dosen eine Resistenzentwicklung beobachtet wurde. Interferon-γ ist ein Makrophagen-aktivierendes Zytokin, das die H2O2-Bildung zirkulierender Phagozyten verstärkt. Eine seltene Untergruppe von CGD-Patienten mit Mutationen von Spleißstellen, spricht auf die Interferon-γ-Behandlung mit verstärkter Bildung korrekt gespleißter gp91phoxTranskripte an. Die Superoxidanionproduktion von Neutrophilen steigt 11 Tage nach einmaliger Interferongabe deutlich an und fällt erst nach 2–4 Wochen wieder ab (u. a. Tshibashi et al. 2001). Diese Beobachtung veranlasste die Durchführung einer großen, randomisierten Multicenter-Studie, um die Effizienz von Interferon-gamma bei verschiedenen CGDFormen zu testen (International CGD Study Group 1991). Während sich bei den amerikanischen Patienten eine Senkung der Infektrate verglichen mit alleiniger Antibiotikaprophylaxe zeigte, war jedoch die Infektprävention bei den europäischen Patienten im Antibiotika-Arm bereits ähnlich gut wie im Interferon-γ-Arm. Da der Wirkungsmechanismus von Interferon-γ bei der Mehrzahl der CDG-Patienten bis heute nicht bekannt und die prophylaktische Wirkung gegenüber Aspergillus-Infektionen nicht belegt ist, wird Interferon-γ in Europa zurückhaltend angewandt: Rekombinantes humanes Interferon-γ, 50 µg/m2 subkutan 3-mal pro Woche, wird nur bei Versagen der oralen Antibiotikatherapie als Infektprophylaxe eingesetzt. Therapie akuter Infektionen. Antibiotika: Infektionen bei CGD müssen prompt und aggressiv behandelt werden. Da

211 18 · Granulozytenfunktionsstörungen

selten ein Erreger isoliert wird, muss die initiale Therapie empirisch sein. Ciprofloxacin ist lipophil und erreicht hohe intrazelluläre Konzentrationen, so dass es zusammen mit Teicoplanin für die Startbehandlung Gram-positiver und -negativer Infektionen gut geeignet ist (Goldblatt 2002). Ungewöhnliche Organismen hingegen bedürfen einer spezifischen Behandlung z. B. hochdosiertes Cotrimoxazol bei Burkholderia-cepacia-Pneumonie oder Nokardiose. Andere geeignete lipophile Antibiotika sind Rifampizin gegen Grampositive Organismen und Phosphomycin gegen Gram-negative Erreger. Rifampizin ist lipophil und diffundiert durch die Phagozytenmembran, Phosphomycin wird aktiv in die Phagozyten hineintransportiert. Antimykotika: Hochdosiertes Amphothericin B (1,5 mg/ kg/Tag) ist zur Therapie von Aspergillus-Infektionen geeignet. Da die Behandlung 1–2 Monate lang täglich erfolgt, müssen die renalen Nebenwirkungen von Amphothericin B genau beachtet werden. Es ist deshalb vorteilhaft, von Anfang an das weniger nephrotoxische, liposomale Amphothericin B einzusetzen (3–5 mg/kg/Tag) oder alternativ Voriconazol in der Dosierung von 8 mg/kg/Tag. Beide Antimykotika können mit Caspofungin in der Dosis von 1 mg/kg/Tag kombiniert werden. An die intravenöse antimykotische Therapie schließt sich eine lebenslängliche Sekundärprophylaxe mit oralem Voriconazol an. Immunmodulation: Die Gabe von Interferon-γ als Adjuvans bei der Behandlung refraktärer schwerer Infektionen ist nur durch anekdotische Fallberichte belegt. Kürzlich wurde über die In-vitro-Rekonstitution der Mikrobizidie durch Glukoseoxidase enthaltende Liposomen berichtet. Sollte sich diese neue Therapie im Tierversuch als wirksam und untoxisch erweisen, könnte sie einmal in die Behandlung refraktärer Infektionen Eingang finden (Gerber et al. 2001). Granulozytentransfusionen: Diese Therapieform erlebt derzeit durch Anwendung von G-CSF zur Neutrophilenmobilisation bei gesunden Blutspendern eine Renaissance. Verglichen mit Dexamethason erhöht G-CSF die Ausbeute bei der Leukapharese und schiebt die Apoptose transfundierter Granulozyten um 1–2 Tage hinaus. In vitro konnte eine Kreuzkorrektur der defekten Aspergillen-Abtötung bei CGDNeutrophilen gezeigt werden, die mit einem kleinen Prozentsatz normaler Neutrophiler gemischt waren. Wahrscheinlich kann das H2O2 der normalen Neutrophilen in die CGD-Neutrophilen diffundieren und deren Mikrobizidiedefekt intrazellulär korrigieren. Granulozytentransfusionen werden meist gut vertragen, sollten aber nicht gleichzeitig mit Amphothericin B-Infusionen gegeben werden, da sich Granulozytenaggregate bilden können. Weiterhin besteht das Risiko der Allo-Immunisation durch Antikörper gegen HLA-Klasse 1- oder granulozytenspezifische Antigene nach 1–2 Wochen Therapiedauer. Leukoagglutinine machen sich durch febrile Transfusionsreaktionen und fehlenden Anstieg NBT-positiver Granulozyten nach Transfusion bemerkbar. Deshalb sollten Granulozytentransfusionen für die Behandlung refraktärer, schwerer Infektionen wie multiple Leberabszesse oder invasive Aspergillosen vorbehalten bleiben. Bei multiplen Leberabszessen können Granulozytentransfusionen im Anschluss an die chirurgische Ausräumung und Einlagerung von Omentummaius-Straßen in die Abszesshöhlen erfolgreich sein (von Planta et al. 1997).

Behandlung inflammatorischer Komplikationen. Die Behandlung inflammatorischer Komplikationen wie Kolitis und Stenosen von Hohlorganen erfolgt immunmodulatorisch. Die initiale Therapie der Kolitis beinhaltet die Gabe von Sulfasalazin und Steroiden (2 mg/kg/Tag PrednisolonÄquivalent). Nach Induktion einer Remission kann Sulfasalazin langfristig verabreicht werden. Bei Steroidabhängigkeit können TNFα-Antagonisten evaluiert werden (anekdotische Fallberichte). Bei fortbestehender Steroidabhängigkeit wird Azathioprin eingesetzt (Schappi et al. 2001) bzw. ist eine HLA-genoidentische Knochenmarktransplantation zu diskutieren. Bei obstruktiven Komplikationen z. B. Antrumstenosen oder Blasengranulomen, sind Steroide rasch wirksam, wobei es allerdings beim Ausschleichen zu Rezidiven kommen kann (Walther et al. 1992) Wenn eine obstruktionsbedingte Hydronephrose unter Steroidtherapie nicht reversibel ist, kann zystoskopisch vorübergehend ein Pigtail-Katheter eingelegt werden, um den Ureter durch interne Schienung offen zu halten. Kurative Therapien. Stammzelltransplantation: Da CGD ein

Defekt der hämatopoetischen Stammzelle darstellt, bietet sich die hämatopoetische Stammzelltransplantation an, um eine Population normaler myeloider Progenitoren zu etablieren. Die meisten geheilten Patienten haben 100% zirkulierende Spenderzellen. Bei einem Patienten reichte ein Chimärismus von nur 10% normaler Zellen zur dauerhaften Protektion gegen Infekte aus. Patienten mit aktiver Infektion (z. B. Aspergillose) oder aktiver Entzündung (z. B. Kolitis) zum Zeitpunkt der Transplantation zeigen eine hohe Rate an Komplikationen, einerseits durch Streuung der Infektionen, andererseits durch inflammatorische Komplikationen und Auslösung von Graft-versus-HostReaktionen. Im Tierversuch konnte bei CGD-k/o-Mäusen gezeigt werden, dass hohe Chemokinspiegel mit konsekutiver Invasion von Spender-T-Lymphozyten und -Monozyten ursächlich an diesen Komplikationen beteiligt sind. Aus diesem Grunde werden bisher nur Transplantationen mit HLA-genoidentischen Geschwisterspendern empfohlen. In Europa wird eine myeloablative Konditionierung mit Busulfan und Cyclophosphamid durchgeführt (Seger et al. 2002), sowie bei Vorliegen akuter Infektionen oder Entzündungen eine zusätzliche GvH-Prophylaxe mit einer kleinen Dosis des monoklonalen Campath-1H (anti-CD52)-Antikörpers. Eine Graft-versus-Host-Prophylaxe durch extensive Invitro-T-Zelldepletion hingegen führte zu einer erhöhten Rate an Non-Engraftment (Horwitz et al. 2001). Die Transplantation mit molekular gematchten Fremdspendern kann erst empfohlen werden, wenn eine zuverlässige Prophylaxe der inflammatorischen Komplikationen erarbeitet worden ist. Dennoch darf festgehalten werden, dass inzwischen sogar Hochrisikopatienten mit refraktärer Aspergillose, mit steroidabhängiger aktiver Kolitis oder mit schwerer pulmonaler Restriktion als Folge abgelaufener Pneumonien durch HLAgenoidentische Transplantationen geheilt werden konnten. Bemerkenswert ist auch die allmähliche Erholung der Lungenfunktion über Monate bis Jahre bei schwer eingeschränkten, Sauerstoff-abhängigen Patienten mit chronischer Lungengranulomatose.

18

212

I

Pädiatrische Hämatologie: Granulozyten/Monozyten/Makrophagen

Da Patienten mit septischer Granulomatose infektfreie Intervalle über Monate bis Jahre aufweisen, muss der Zeitpunkt der Transplantation mit Bedacht gewählt werden. Die Europäische Arbeitsgruppe für Knochenmarktransplantationen bei Inborn Errors empfiehlt die Transplantation erst bei Auftreten manifester Komplikationen: z. B. bei nicht gesicherter Antibiotikaprophylaxe oder fehlender medizinischer Langzeitbetreuung, mehr als einer schweren Bakterien- oder Pilzinfektion, zunehmender Lungenrestriktion nach restriktiver Pneumopathie und steroidabhängiger Kolitis. Gentherapie: Für CGD-Patienten ohne HLA-genoidentischen Spender bleibt die Gentherapie eine potenzielle Behandlungsmöglichkeit (Grez et al. 2000). Ihr Potenzial ist durch eine Anzahl präklinischer Studien belegt, z. B. die genetische Korrektur von k/o-Mäusen mit gp91phox- bzw. p47phox-Defizienz. Der Erfolg der Gentherapie bei CGD ist durch den fehlenden Wachstumsvorteil gentransduzierter gegenüber unkorrigierten Zellen limitiert. Bei einem klinischen Versuch an 5 Patienten mit p47phox-Mangel waren 3– 6 Wochen nach Transfusion autologer, gentransduzierter CD34-positiver peripherer Blutstammzellen nur maximal 0,05% der zirkulierenden Granulozyten korrigiert (Malech et al. 1997). Gegenwärtig sind klinische Protokolle mit myelosuppressiver Kondionierung bei gp91phox-Defizienz geplant. Prognose. Das Überleben von CGD-Patienten hat sich in den

letzten 4 Dekaden schrittweise verbessert. Von entscheidender Bedeutung war die Einführung einer konsequenten antimykotischen Prophylaxe (mit Itraconazol), sowie der Einsatz geeigneter neuerer Antibiotika/Antimykotika und G-CSF-induzierter Granulozytentransfusionen im Infektfall. Dennoch darf die heutige Letalität nicht unterschätzt werden. Daten des amerikanischen CGD-Registers zeigen eine 5-JahresSterberate von 2% pro Jahr bei der autosomal rezessiven CGD (in erster Linie p47phox-Defekte) sowie 5% pro Jahr bei der X-gekoppelten CGD (Winkelstein et al. 2000). Weitere Verbesserungen sind nur durch neue antimykotische Therapien (ein Drittel der Todesfälle sind auf invasive Aspergillose zurückzuführen!) bzw. neue immunmodulatorische Agenzien (mit zunehmendem Überleben treten granulomatöse Komplikationen in den Vordergrund!) zu erwarten. Große Hoffnung wird in die Weiterentwicklung der hämatopoetischen Stammzelltransplantation und in die somatische Gentherapie gesetzt, den derzeit einzigen kurativen Therapiemöglichkeiten. 18.3.2 Glukose-6-Phosphatdehydrogenase-Mangel

( Kapitel 10.4) Definition Der Glukose-6-Phosphatdehydrogenase (G6PD)-Mangel ist ein X-chromosomal vererbtes Krankheitsbild mit chronisch-hämolytischer Anämie und mäßiger Infektanfälligkeit.

Ätiologie und Pathogenese. Glukose-6-Phosphatdehydroge-

nase ist das erste Enzym im Hexosemonophosphat-Shunt, das NADPH für die NADPH-Oxidase und damit für die Super-

oxidanionproduktion zur Verfügung stellt. Leukozyten- und Erythrozyten-G6PD werden durch das gleiche Gen kodiert. Erst ein sehr schwerer G6PD-Mangel (unter 5% der Norm) beeinträchtigt die NADPH-Synthese (Cooper et al. 1972). Da die meisten G6PD-Mutationen nur zu einem instabilen Enzym führen, wirken sich diese kaum auf die kurzlebigen Neutrophilen aus. Es ist deshalb nicht verwunderlich, dass bisher weniger als 10 Fälle in der Literatur beschrieben wurden. Klinik. Das Krankheitsbild sollte bei der Kombination von

chronischer, nicht-sphärozytärer hämolytischer Anämie ab Geburt und Infektanfälligkeit vermutet werden. Diagnostik. Eine Messung des erythrozytären G6PD-Spiegels

und der leukozytären NADPH-Oxidase-Aktivität sind diagnostisch. Therapie. Die Behandlung erfolgt gemäß den Grundsätzen der septischen Granulomatosen. Hinzu kommen Bluttransfusionen bei schwerer Anämie.

Angeborene Granulozytenfunktionsstörungen sind zwar insgesamt selten, jedoch von hoher praktischer Bedeutung für die Betroffenen. Sie gehören in jede Differenzialdiagnose chronisch-rezidivierender bakterieller und mykotischer Infektionen. Nur die präzise und frühzeitige Diagnostik im Speziallabor ermöglicht eine optimale, maßgeschneiderte Therapie (bis hin zur Knochenmarktransplantation) sowie die Entdeckung weiterer Überträger in der Familie und deren genetische Beratung.

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213 18 · Granulozytenfunktionsstörungen

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18

I

Monozyten, Makrophagen und dendritische Zellen J. Roth, J. Ritter

19.1 19.2

Einleitung – 214 Heterogenität von Makrophagen und dendritischen Zellen – 214

19.2.1 19.2.2 19.2.3

Differenzierungswege – 214 Aktivierungsmechanismen – 215 Dendritische Zellen – 215

19.3

u Fnktionen von Monozyten, Makrophagen und dendritischen Zellen – 216

19.3.1 19.3.2 19.3.3 19.3.4 19.3.5

Adhärenz und Diapedese – 216 Pathogenerkennung und Chemotaxis – 216 Phagozytose – 217 Antigenpräsentation – 218 Regulatorische Funktionen von Makrophagen und dendritischen Zellen – 218

19.4

Die Rolle von Makrophagen und dendritischen Zellen bei neoplastischen Erkrankungen – 219 Literatur – 219

 Der Prozess der Phagozytose ist als ein wichtiger Mechanismus des angeborenen Immunsystems seit der Erstbeschreibung mobiler Phagozyten durch Metchnikov Ende des 19. Jahrhunderts allgemein anerkannt. Später hat van Furth das mononukleare phagozytische System als eigenständigen Bestandteil des Immunsystems definiert. Bereits Virchow hat 1863 erkannt, dass verschiedenste Tumoren eine große Anzahl Makrophagen enthalten. In jüngster Zeit ist dieser Zelltyp wieder in das Zentrum des Interesses der onkologischen Forschung gerückt, seit man die Bedeutung von Makrophagen für die Angiogenese im Rahmen der Tumorentstehung erkannt hat.

19.1

Einleitung

Makrophagen werden in nahezu jedem Gewebe gefunden. Sie partizipieren an so unterschiedlichen biologischen Prozessen wie Entzündung, Entwicklung, Knochenmetabolismus, Angiogenese oder Wundheilung. Über spezifische Rezeptoren identifizieren sie pathogene Erreger, die sie nach Phagozytose durch antimikrobielle Mechanismen unschädlich machen. Makrophagen initiieren spezifische Immunreaktionen und stellen wichtige Effektorzellen in verschiedenen Entzündungsreaktionen dar. Makrophagen bilden keine einheitliche Population, sondern üben in Abhängigkeit von ihrem Differenzierungs- und Aktivierungszustand sowohl pro- wie auch antientzündliche Funktionen aus. Die Aktivierung dieser Zellen unterliegt einer strengen Kontrolle, da überschießende Reaktionen von Makrophagen bei verschiedenen

Erkrankungen eine wesentliche Bedeutung zukommt (Johnston 1988; Underhill u. Ozinsky 2002). In diesem Kapitel sollen die verschiedenen Funktionen von Makrophagen und die Rolle dieser Zellen im Rahmen von neoplastischen Erkrankungen erörtert werden. Phagozytendefekte werden in Kap. 18 behandelt. 19.2

Heterogenität von Makrophagen und dendritischen Zellen

19.2.1 Differenzierungswege Makrophagen und ihre Vorläufer werden aufgrund ihrer gemeinsamen Abstammung, morphologischer Kriterien und gemeinsamer funktioneller Eigenschaften unter dem Begriff mononukleäre Phagozyten zu einem funktionellen System zusammengefasst. Dabei umfasst diese Gruppe neben den typischen Gewebemakrophagen so unterschiedliche Zelltypen wie Kupffer-Zellen, Osteoklasten, Mikroglia, dendritische Zellen sowie Peritoneal- und Alveolarmakrophagen (⊡ Tabelle 19.1). Die molekularen Mechanismen, die zu dieser Diversität führen, sind weitgehend unbekannt. Makrophagen entwickeln sich aus Vorläuferzellen des Knochenmarks. Die Transitzeit von der ersten monozytären Vorläuferzelle bis zum ausgereiften Blutmonozyten beträgt ungefähr 6–7 Tage. Im Gegensatz zu Granulozyten gibt es für Monozyten keine vergleichbare Knochenmarkreserve. Für die Entwicklung der ersten Granulozyten-Monozyten-Vorläufer aus pluripotenten Stammzellen des Knochenmarks ist die Expression der Transkriptionsfaktoren PU-1 und c-Myb erforderlich. Im weiteren Verlauf sind neben PU-1 auch Mitglieder der MAF-, C/EBP- oder Jun-Familie in die Entwicklung von Monozyten involviert (Friedman 2002; Valledor et al. 1998). Auf Seiten der Zytokine sind zunächst IL-1 und IL-3, im weiteren Verlauf IL-3, M-CSF (»monozyte colony stimulating factor«) und GM-CSF (»granulocyte/monocyte colony stimulating factor«) für die Entwicklung von Granulozyten-MonozytenVorläufern erforderlich. Die letzten 3 Zytokine induzieren auch die weitere Ausdifferenzierung über Monoblasten und Promonozyten zum reifen Monozyten (Valledor et al. 1998). Für die weitere Differenzierung zu Makrophagen stellt M-CSF den wohl potentesten Stimulus dar. Die Halbwertszeit für Monozyten im peripheren Blut beträgt ungefähr 3 Tage (Johnston 1988). Schon hier lassen sich verschiedene Subpopulationen anhand von Oberflächenmolekülen und funktionellen Eigenschaften identifizieren (Grage-Griebenow et al. 2001; Johnston 1988; Rutherford et al. 1993). Nach der Emigration aus der Zirkulation gibt es wahrscheinlich keine Rezirkulation von Monozyten aus dem Gewebe ins Blut, sondern nach der Transmigration differenzieren die Zellen in

215 19 · Monozyten, Makrophagen und dendritische Zellen

⊡ Tabelle 19.1. Phänotypische Diversität von mononukleären Phagozyten Zelltyp

Gewebe

Spezifische Relevanz

Monozyten

Knochenmark und Blut

Scavenger-Funktionen, Phagozytose

Gewebemakrophagen

Ubiquitär

Phagozytose, Entzündung

Alveolarmakrophagen

Lunge

Phagozytose, Entzündung

Kupffer-Zellen

Leber

Phagozytose, Entzündung

Pleuramakrophagen

Pleura

Phagozytose, Entzündung

Peritonalmakrophagen

Peritoneum

Phagozytose, Entzündung

Synoviazellen (Typ A)

Synovia

Synovialitis

Zentralnervensystem

Mikroglia

Phagozytose, Entzündung

Plazentamakrophagen

Plazenta

Lokale Immunsuppression?

Osteoklasten

Knochen

Knochenabbau

Epitheloidzellen

Granulome

Chronische Entzündung

Dendritische Zellen

Ubiquitär

Antigenpräsentation

Langerhans-Zellen

Haut

Antigenpräsentation

Abhängigkeit von gewebespezifischen Stimuli zu reifen Makrophagen aus (Johnston 1988; Rutherford et al. 1993). Nach Stammzelltransplantation haben Alveolarmakrophagen und Kupffer-Zellen innerhalb von ungefähr 3 Monaten den Genotyp des Spenders (Johnston 1988). Bei der Erneuerung von Gewebemakrophagen wird neben dem Influx von Blutzellen auch einer begrenzten lokalen Proliferation eine Bedeutung zugeschrieben (Rutherford et al. 1993). ! Die Bedeutung der Makrophagenheterogenität liegt in den vielfältigen Aufgaben dieser Zellen und in unterschiedlichen Funktionen in verschiedenen Phasen von Entzündungsreaktionen (Rutherford et al. 1993).

19.2.2 Aktivierungsmechanismen Residente Gewebemakrophagen sind immunologisch relativ inert (Rutherford et al. 1993). Schon früh fielen morphologische Veränderungen von Makrophagen nach Kontakt mit entzündlichen Stimuli auf, wie z. B. Veränderungen der Membranoberfläche oder eine verstärkte Adhärenz. Gleichzeitig vervielfacht sich der Energiebedarf dieser Zellen. Bei der Aktivierung von Makrophagen werden generell 2 Stufen unterschieden. Das erste Stadium ist das so genannte »priming«, das z. B., induziert durch IFN-γ, zu einer erhöhten HLA-DRExpression und Antigenpräsentation führt. Zur vollständigen Aktivierung bedarf es eines zweiten Signals durch Infektion oder Gewebeschädigung, Immunkomplexe, Komplementfaktoren sowie verschiedene Zytokine (Johnston 1988). Verschiedene intrazelluläre Signalwege werden im Rahmen der Stimulation von Makrophagen aktiviert. Eine wichtige Signalkaskade stellen die so genannten MAP-Kinasen (»mitogen acitvated protein kinases«) dar (Dong et al. 2002). Diese werden u. a. durch Tollrezeptoren oder den TNF-Rezeptor aktiviert (Dong et al. 2002; Herlaar u. Brown 1999; Rao 2001). MAP-Kinasen kontrollieren die Expression von TNF, IL-1, IL-6 oder IL-12. Tollrezeptoren aktivieren den Transkriptionsfaktor NFκB, der für die Induktion zahlreicher proinflammatorischer Gene verantwortlich ist (Janeway u. Medzhitov 2002; Medzhitov u. Janeway 2000). Des Weiteren

kommt der Erhöhung des intrazellulären Kalziums mit Aktivierung der Proteinkinase C eine entscheidende Funktion im Rahmen der Aktivierung von Makrophagen zu (Pettit u. Fay 1998; Underhill u. Ozinsky 2002). ! In Abhängigkeit von ihrem Aktivierungsgrad können Makrophagen ganz unterschiedliche Eigenschaften aufweisen und können somit zu einer Chronifizierung oder auch Herunterregulation einer Entzündungsreaktion beitragen.

19.2.3 Dendritische Zellen Der Begriff »dendritische Zelle« umfasst zunächst eine morphologisch definierte, heterogene Zellgruppe. Dendritische Zellen weisen das höchste Potenzial zur Antigenpräsentation auf. Auch wenn die Abstammung der verschiedenen dendritischen Zellen letztendlich nicht aufgeklärt ist, so fungieren monozytäre Zellen des peripheren Blutes unbestritten als wichtige Vorläuferquelle (⊡ Abb. 19.1). Bezüglich der phänotypischen Divergenz mononukleärer Phagozyten stellen dendritische Zellen in Abhängigkeit von verschiedenen entzündlichen Stimuli einen sehr interessanten Sonderfall dar. Unreife, dendritische Zellen haben eine hohe Phagozytosekapazität, sind aber kaum im Stande, eine spezifische Immunantwort zu induzieren. Dieser Zellgruppe scheint eher eine antientzündliche Funktion zuzukommen. Erst die Aktivierung der unreifen Zellen, z. B. durch TNF, induziert einen Phänotyp, dessen phagozytische Eigenschaften deutlich reduziert sind, der jedoch starke antigenpräsentierende Eigenschaften aufweist und somit prädestiniert ist, spezifische Immunreaktionen zu induzieren (⊡ Tabelle 19.2; Lutz u. Schuler 2002; Shortman u. Liu 2002). In ersten experimentellen Ansätzen wird zurzeit versucht, dendritische Zellen in vitro gegen Tumorantigene zu sensibilisieren, um auf diese Weise nach Retransfusion dieser Zellen eine spezifische Immunantwort gegen Tumoren zu erzeugen (Nestle et al. 1998).

19

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Pädiatrische Hämatologie: Granulozyten/Monozyten/Makrophagen

I

⊡ Abb. 19.1. Die Abbildung zeigt die Hauptdifferenzierungswege von dendritischen Zellen und die verantwortlichen Stimuli für die verschiedenen Differenzierungsschritte. B B-Lymphozyt, DC dendritische

⊡ Tabelle 19.2. Funktionelle Eigenschaften unreifer und reifer dendritischer Zellen (DC)

Unreife DC

Reife DC

Phagozytose

+++

+

Makropinozytose

+++

+

Antigenpräsentation

+

+++

Interleukin-12-Produktion

–

++

TumornekrosefaktorProduktion

–

+

CC-Chemokinrezeptor7-Expression

–

+

CD40-Expression

–

+

schaffen, an den sich die transendotheliale Diapedese anschließt. Die transendotheliale Migration von Leukozyten erfordert ein exaktes Wechselspiel der Leukozyten mit dem Endothel, wobei der Auflösung endothelialer Zell-Zell-Kontakte eine zentrale Rolle zukommt (Alexander 2000; Bazzoni et al. 1999; Johnson-Leger et al. 2000; Springer 1994). Zu den Mechanismen, über die inflammatorische Stimuli und Monozyten Endothelzellkontakte modulieren, liegen nur sehr begrenzte Daten vor (Allport et al. 2000; Bannerman et al. 1998; Tinsley et al. 1999). 19.3.2 Pathogenerkennung und Chemotaxis

CD86-Expression

–

+

HLA-DR-Expression

+

+++

19.3

Zelle, GM-CSF »granulocyte-monocyte colony stimulating factor«, Gr Granulozyt, LC Langerhans-Zelle, IL Interleukin, M-CSF MonozytenCSF, Mo Monozyt, TGFβ »transforming growth factor β«, T T-Lymphozyt

Funktionen von Monozyten, Makrophagen und dendritischen Zellen

19.3.1 Adhärenz und Diapedese Bei der Adhärenz von Blutmonozyten an das vaskuläre Endothel kommt es im ersten Schritt zu einem Rollen der Zellen auf der Endothelzelloberfläche, das durch die Interaktion von Selektinen mit spezifischen Kohlenhydratstrukturen auf Ligandenproteinen bedingt ist. Diese reversible Adhäsion erlaubt den Kontakt von Blutmonozyten mit chemotaktischen Signalen. Hierdurch wird die Bindung von Integrinrezeptoren auf Monozyten an ihre spezifischen Liganden der Immunglobulinfamilie auf Endothelzellen induziert und ein fester Kontakt zwischen Monozyten und Endothelzellen ge-

Während das adaptive Immunsystem in der Lage ist, gegen eine Vielzahl von Strukturen spezifische Reaktionen zu entwickeln, obliegt die Entscheidung, ob auf einen bestimmten Stimulus überhaupt eine Entzündungsreaktion ausgelöst wird, dem angeborenen Abwehrsystem, speziell den mononukleären Phagozyten. Im Laufe der Evolution entwickelten sich Multiligandrezeptoren (»pattern recognition receptors«, PRR), die konservierte Motive z. B. auf mikrobiellen Erregern (»pathogen-associated molecular patterns«, PAMP), aber auch auf geschädigten Körperzellen erkennen. Es gibt lösliche PRR, z. B. Komplementfaktoren oder das Mannan-bindende Protein, die über die Opsonierung von Partikeln Phagozytose vermitteln (s. unten). Unter den membranständigen Rezeptoren befinden sich u. a. Tollrezeptoren, Makrophagen-Mannose-Rezeptor, der Makrophagen-ScavengerRezeptor und CD14 (Janeway u. Medzhitov 2002). Das zurzeit am besten charakterisierte Beispiel für einen PRR ist die Erkennung des Bakterienwandproduktes Lipopolysaccharid (LPS), das im Komplex mit dem LPS-bindenden Serumprotein mit dem Oberflächenrezeptor CD14 auf Makrophagen

217 19 · Monozyten, Makrophagen und dendritische Zellen

interagiert. CD14 bedarf zur Induktion eines intrazellulären Signals der Interaktion mit dem Tollrezeptor 4 (Medzhitov u. Janeway 2000). Weitere Tollrezeptoren erkennen so unterschiedliche Liganden wie Peptidoglykane, bakterielle Lipoproteine, LPS, Zymosan, Flaggelin oder unmethylierte CpGDNA, wie sie in Bakterien vorkommt (Janeway u. Medzhitov 2002). Neben der Stimulation durch mikrobielle Produkte reagieren Makrophagen auch auf eine große Anzahl chemotaktischer Moleküle, die z. B. von Endothelzellen sezerniert werden. Innerhalb von Sekunden induziert ein chemotaktischer Stimulus deutliche morphologische Veränderungen und eine Polarisation der Makrophagen (Pettit u. Fay 1998). ! Während des Prozesses der Migration sind Makrophagen in der Lage, Konzentrationsunterschiede eines Chemokins von 2% über die Zelllänge zu unterscheiden und zielgerichtet auf einen chemotaktischen Auslöser zu zu wandern.

Eine Tabelle der derzeit bekannten Chemokine und ihrer Rezeptoren findet sich im Anhang. Eine zentrale Bedeutung für Migrationsprozesse kommt der Polarisation des Aktinzytoskeletts zu. Ein Komplex aus 7 Proteinen, Arp 2/3, und das so genannte Wiskott-AldrichSyndrom-Protein regulieren diese Polarisation des Aktinsystems. Aktiviert wird dieser Mechanismus über verschiedene Chemokinrezeptoren, Phospholipase C, Phosphoinositid-3Kinase und so genannte kleine GTPasen, Rho, Rac und cdc42 (Jones 2000). Ein weiterer wichtiger intrazellulärer Signalweg wird über die Konzentration des freien, intrazellulären Kalziums vermittelt. Dabei ist unklar, wie es im Rahmen der gerichteten Zellbewegung zu einem intrazellulären Kalziumgradienten kommt. Es ist jedoch auffallend, dass Phagozyten über eine sehr große Kalziumbindungskapazität verfügen. Ein solcher Kalziumpuffer könnte die Entstehung eines Gradienten begünstigen (Pettit u. Fay 1998). Mehr als 50% der Kalziumbindungskapazität in Monozyten stellen 2 Proteine aus der S100-Familie, MRP8 und MRP14, dar (Roth et al. 1993; van den Bos et al. 1996). Kalzium beeinflusst die Organisation des Mikrotubulisystems, das für die gerichtete Migration erforderlich ist (Pettit u. Fay 1998). Die Migration definierter Makrophagensubtypen in verschiedene Zielorgane unter Ruhebedingungen und nach entzündlicher Stimulation ist zurzeit nur unzureichend verstanden, erfolgt jedoch offensichtlich über die Expression lokaler Chemokine (Muller u. Randolph 1999). 19.3.3 Phagozytose Die Phagozytose von Partikeln erfordert den Umbau des Zytoskeletts, Änderungen des Membranumsatzes, die Aktivierung antimikrobieller Prozesse, die Produktion und Freisetzung pro- und antiinflammatorischer Chemokine und Zytokine. ! Makrophagen exprimieren ein weites Spektrum an Rezeptoren, die bei der Erkennung und Internalisierung von Fremdpartikeln involviert sind (Underhill u. Ozinsky 2002).

Immunglobulin-G-Rezeptoren (Fcγ-Rezeptoren). Makro-

phagen verfügen über verschiedene, spezifische Rezeptoren für die konservierte Fc-Region des IgG (Fcγ-Rezeptoren, Fcγ-R). Der hochaffine Fcγ-RI und der niedrigaffine Fcγ-RIIA und Fcγ-RIIIA führen zur Aktivierung von Phagozyten. Fcγ-RIIB hingegen übt inhibitorische Effekte aus. Das Verhältnis von pro- und antientzündlichen Fcγ-R entscheidet letztendlich über den Grad der Aktivierung von Makrophagen durch IgG-opsonierte Partikel und Immunkomplexe (Underhill u. Ozinsky 2002). Komplementrezeptoren. Verschiedene Komplementfaktoren können Bakterien über IgG-abhängige und -unabhängige Mechanismen opsonieren. Makrophagen exprimieren die Komplementrezeptoren CR1, CR3 (CD11b/CD18, Mac 1) und CR4 (CD11c/CD18). CR1 bindet die Komplementfaktoren C1q, C4b und C3b sowie das Mannan-bindende Lektin (MBL). CR1 bedarf eines kostimulatorischen Signals, z. B. durch Fcγ-R, zur Induktion von Phagozytose. CR3 und CR4 binden vornehmlich C3b. Für CR3 ist bekannt, dass verschiedene entzündliche Stimuli, wie z. B. TNF oder LPS, die Affinität des Rezeptors auf der Oberfläche von Phagozyten erhöhen. Für eine effektive Phagozytose durch Makrophagen in vivo ist eine koordinierte Funktion von Fcγ-R und Komplementrezeptoren offensichtlich von besonderer Bedeutung (Underhill u. Ozinsky 2002). Andere Rezeptoren. Neben Fcγ-R und CR kommen auch Mitgliedern der Scavenger-Rezeptorenfamilie Funktionen im Rahmen der Phagozytose zu, die u. a. bakterielle Zellwandbestandteile erkennen. Für den Prozess der Phagozytose bedürfen Scavenger-Rezeptoren der Kooperation mit Fcγ-R oder CR. Über Lektine werden Bindungen an mikrobielle Kohlenhydratstrukturen vermittelt und Phagozytose induziert. Darüber hinaus sind auch weitere Mitglieder der Integrinfamilie in phagozytotische Prozesse involviert (Underhill u. Ozinsky 2002). Phagozytose apoptotischer Zellen. Eine weitere Funktion

von Makrophagen ist die Phagozytose von geschädigten Zellen (Johnston 1988; Morrissette et al. 1999). Ein Hauptmerkmal apoptotischer Zellen ist die Oberflächenexpression von Phosphatylserin, das durch einen kürzlich auf Makrophagen identifizierten Rezeptor erkannt wird (Messmer u. Pfeilschifter 2000). Die Phagozytose apoptotischer Zellen erfolgt daneben über den Integrinrezeptor αvβ3, der in Assoziation mit CD36 Thrombospondin bindet, das sich auf apoptotischen Zellen anlagert. Darüber hinaus wird eine Beteiligung von CD14, Lektinen und Scavenger-Rezeptoren diskutiert (Aderem 2002; Messmer u. Pfeilschifter 2000). Die Phagozytose von apoptotischen Zellen führt über auto- und parakrine Mechanismen zu einer Deaktivierung von Makrophagen, wodurch eine Gewebeprotektion z. B. im Rahmen der Wundheilung bewirkt wird (Messmer u. Pfeilschifter 2000; Underhill u. Ozinsky 2002). Molekulare Mechanismen der Phagozytose. In der initialen Phase der Phagozytose kommt es zu einer lokalen Polymerisierung des submembranösen Aktinzytoskeletts am Ort der Phagozytose. Die Polymerisation des Aktins wird durch kleine GTPasen aus der Rho-Familie reguliert. Die Phosphoi-

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Pädiatrische Hämatologie: Granulozyten/Monozyten/Makrophagen

nositid-3-Kinase (PI3-Kinase), die Phospholipase C, Mitglieder der Rho-GTPase-Familie und die Proteinkinase C sind die wohl wichtigsten Regulatoren der Phagozytose. Die Aktivierung von PI3-Kinase und Phospholipase C (PLC) induziert letztendlich eine Freisetzung intrazellulärer Kalziumspeicher. Kalzium wiederum aktiviert die kalziumabhängigen Isoformen der Proteinkinase C (Aderem 2002). Die verantwortlichen intrazellulären Signalwege unterscheiden sich zum Teil in den unterschiedlichen Phagozytosewegen. Die Fcγ-R-abhängige Phagozytose scheint durch kalziumunabhängige Isoformen der Proteinkinase C vermittelt zu werden. Die Tatsache, dass die hier beschriebenen Signalwege auch bei anderen zellulären Prozessen, wie Adhäsion, Chemotaxis oder Apoptose eine Rolle spielen, weist darauf hin, dass diese verschiedenen, biologischen Funktionen eng verknüpft sind (Underhill u. Ozinsky 2002). Phagozytose und Aktivierung von Makrophagen. Die Phagozytose von mikrobiellen Erregern über Fcγ-R führt in der Regel zur Aktivierung von Makrophagen, während die isolierte Stimulierung von Komplementrezeptoren keine Effekte auslöst (Morrissette et al. 1999). Durch die Interaktion von weiteren Oberflächenrezeptoren, z. B. Toll-Rezeptoren, können intrazelluläre Signalmechanismen weiter moduliert werden (s. unten). Ein wichtiger Schritt ist die Aktivierung der NADPH-Oxidase, die durch die Produktion von Superoxidanionen und Hydrogenperoxid einen wesentlichen antimikrobiellen Mechanismus darstellt. Weiterhin kommen verschiedenen kationischen Peptiden wie z. B. den Defensinen sowie einer Reihe lysosomaler Enzyme antimikrobielle Funktionen zu (Gudmundsson u. Agerberth 1999; Underhill u. Ozinsky 2002). Daneben ist die Induktion verschiedener proinflammatorische Genprodukte, wie z. B. von verschiedenen Chemokinen und Zytokinen, für die effektive Induktion einer Immunantwort unabdingbar. Verschiedene Mikroorganismen haben subtile Strategien entwickelt, die Effektormechanismen von Makrophagen zu unterlaufen, indem sie die Phagozytose durch Hemmung des PI-3-Signals bzw. der Aktinpolymerisation blockieren (E. coli, Yersinien) oder mit der Ausreifung des Phagosoms interferieren (Salmonellen, Legionellen, Mykobakterien, Chlamydien, Leishmanien; Underhill u. Ozinsky 2002). So inhibieren E. coli und Yersinien die Phagozytose durch Hemmung des PI-3-Signals bzw. der Aktinpolymerisation. Salmonellen, Mykobakterien, Legionellen, Chlamydien und Leishmanien interferieren mit der Ausreifung des Phagosoms auf verschiedenen Ebenen.

19.3.4 Antigenpräsentation Im Anschluss an den Prozess der Phagozytose und der Abtötung von pathogenen Erregern kommt es zur Proteinprozessierung und zur Präsentation von Peptiden an Zellen des spezifischen Immunsystems (Medzhitov u. Janeway 2000). Zum einen wird diese Funktion von Gewebemakrophagen, zum anderen aber auch von spezialisierten, antigenpräsentierenden Zellen (dendritischen Zellen) ausgeübt. Bei der Antigenpräsentation lassen sich prinzipiell 2 Wege unterscheiden (Klein u. Sato 2000). Defekte, verbrauchte oder

fremde, intrazelluläre Proteine (z. B. Viren) werden im Zytosol durch das Proteasom zu Peptiden abgebaut. Ein Teil dieser Peptide wird dann in das endoplasmatische Retikulum transportiert und auf neusynthetisierte HLA-Klasse-I-Moleküle geladen, die über den Golgi-Apparat auf die Zelloberfläche gelangen. Extrazelluläre Proteine kommen über den Prozess der Phagozytose im Lysosom nach enzymatischer Degradation in Kontakt mit HLA-Klasse-II-Molekülen und werden anschließend zur Zelloberfläche transportiert (Klein u. Sato 2000). Konservierte Strukturen erlauben einen engen Kontakt des HLA-gebundenen Peptides mit der Peptiderkennungsregion des T-Zellrezeptors. Korezeptoren entscheiden, ob ein bestimmter T-Zellklon mit HLA-I- (über CD8) oder HLA-II-Molekülen (CD4) interagiert. Nur wenn die variable Region des T-Zellrezeptors eine enge Wechselwirkung mit dem gebundenen Peptid aufweist, kommt es zu einer intrazellulären Signaltransduktion in den Lymphozyten (Signal 1). Dieses erste Signal allein ist jedoch nicht in der Lage T-Zellen zu aktivieren (Klein u. Sato 2000). ! Das spezifische Immunsystem erkennt zwar über T-Zellrezeptoren und Antikörper eine fast unbegrenzte Zahl an verschiedenen Antigenstrukturen (Signal 1). Letztendlich entscheidet aber die antigenpräsentierende Zelle über die Expression kostimulatorischer Moleküle (Signal 2), ob es zu einer spezifischen Immunantwort kommt, oder Toleranz bzw. Anergie gegen ein spezifisches Antigen erzeugt werden (isoliertes Signal).

Zu diesen kostimulatorischen Molekülen gehören membranständige Rezeptoren auf der Oberflächen von Makrophagen mit korrespondierenden Liganden auf Lymphozyten wie CD80 und CD86 oder CD28 und B7, aber auch lösliche Moleküle wie IL-1, IL-6, IL-10 oder IL-12 (Medzhitov u. Janeway 2000; Lutz u. Schuler 2002). Die Expression dieser Moleküle auf Makrophagen und dendritischen Zellen hängt wiederum vom Aktivierungsgrad dieser Zellen ab ( Tabelle 19.2). 19.3.5 Regulatorische Funktionen von

Makrophagen und dendritischen Zellen Makrophagen haben wichtige Aufgaben für die Gewebehomöostase wie auch für die Reaktion auf unterschiedliche gewebeschädigende Reize, die sich sowohl in der Zahl sezernierter Moleküle wie auch in den vielfältigen Rezeptoren dieser Zellen widerspiegeln (⊡ Tabelle 19.3). Zu den von Makrophagen freigesetzten Substanzen gehören Zytokine, verschiedene Chemokine, NO und eine Vielzahl an Prostaglandinen. Daneben werden Gerinnungs- und Komplementfaktoren sowie verschiedene Enzyme wie Lysozym oder Kollagenasen synthetisiert. Im Gegenzug können Makrophagen über die Expression diverser Rezeptoren für Zytokine, Wachstumsfaktoren, Gerinnungs- und Komplementfaktoren, Hormone oder Immunglobuline auf eine Vielzahl von extrazellulären Stimuli reagieren (Johnston 1988). Über die Produktion von Molekülen der extrazellulären Matrix und Metalloproteinasen nehmen sie aktiv am Metabolismus des Bindegewebes teil.

219 19 · Monozyten, Makrophagen und dendritische Zellen

⊡ Tabelle 19.3. Entzündungsrelevante Genprodukte von Monozyten und Makrophagen (Auswahl) Zytokine

IL-1, IL-6, IL-8, TNF, IFN-γ, MIP-1, MIP-2, MIP-3, M-CSF, GM-CSF, G-CSF, PDGF, FGF, TGF-β

Antimikrobielle Substanzen

Sauerstoffradikale, NO, Proteasen, Lysozym, Defensine

Zytotoxische Substanzen

H2O2, NO, TNF, Proteasen

Pyrogene Substanzen

IL-1, TNF, IL-6

Bioaktive Lipide

Prostaglandine, Prostazyklin, Thromboxan, Leukotriene

Komplementfaktoren

Klassischer (C1–5) und alternativer Aktivierungsweg (Faktoren B, D, P, I, H)

Gerinnungsfaktoren

Faktor V, VII, IX, X, Prothrombin, Plasminogenaktivator und -inhibitor

Proteinasen und Inhibitoren

Elastase, Kollagenase, Cathepsin D und L, Lysozyme, Angiotensinkonvertase, α2-Makroglobulin, α1-Proteinaseinhibitor, Plasmin- und Kollagenaseinhibitor

! Mit ihrem breiten Repertoire an Effektormechanismen sind Makrophagen an der Infektabwehr, der Kontrolle des spezifischen Immunsystems, des Abbaus von geschädigtem Gewebe, der Wundheilung und der Angiogenese beteiligt.

19.4

Die Rolle von Makrophagen und dendritischen Zellen bei neoplastischen Erkrankungen

Nach der Erstbeschreibung durch Virchow 1863 ist heute allgemein akzeptiert, dass die meisten Tumoren eine große Anzahl an Makrophagen enthalten, die bis zur Hälfte der Tumormasse ausmachen können. ! Unstimulierte Makrophagen besitzen generell keine zytotoxischen Eigenschaften gegenüber Tumorzellen.

Nach Stimulation mit IFN-γ oder LPS lassen sich jedoch zytotoxische Mechanismen gegenüber Tumorzellen in vitro nachweisen. Dabei lassen sich direkte Effekte über die Freisetzung von zytotoxischen Zytokinen, Serinproteasen und NO-Metaboliten, von Antikörper-vermittelten Reaktionen unterscheiden (Bingle et al. 2002). Die Relevanz dieser antitumorösen Befunde in vivo ist jedoch umstritten. Viele Tumoren können z. B. durch verschiedene Zytokine wie TGF-β, M-CSF, IL-4, IL-10, MDF (»macrophage deactivating factor«) und PGE2 die zytotoxischen Eigenschaften von aktivierten Makrophagen inhibieren (Elgert et al. 1998). Ein maligner Tumor kann eine Größe von maximal 2– 3 mm3 nicht überschreiten, ohne eine Gefäßversorgung, d. h. eine Angiogenese zu induzieren. Angiogenese ist ein komplexer Vorgang, der verschiedene Prozesse wie den Abbau von Bindegewebe, die Proliferation und Migration von Endothelzellen erfordert. Über die Expression verschiedener Zytokine und Matrix-abbauender Enzyme können Makrophagen diesen Prozess induzieren und Tumorwachstum fördern (Bingle et al. 2002; Elgert et al. 1998). Verschiedene Tumoren exprimieren Makrophagen-spezifische Chemokine und verschaffen sich auf diese Weise ihr Makrophageninfiltrat. Die relevantesten Faktoren sind offensichtlich MCP-1 (Monozyten-chemoattraktives Protein 1), M-CSF (»monocyte colony stimulating factor«) und VEGF (»vascular endothelial growth factor«; Bingle et al. 2002; Elgert et al. 1998).

Makrophagen akkumulieren in hypoxischen Arealen, in die sie durch untergehende Zellen und Zytokine angelockt werden. Unter hypoxischen Bedingungen wird die Expression einer Anzahl von angiogenen Genen, z. B. für VEGF und Angiogenin, induziert. Makrophagen synthetisieren MatrixMetalloproteinasen, denen bei Umbauvorgängen im Rahmen der Angiogenese ebenfalls wichtige Funktionen zukommen (Bingle et al. 2002). Darüber hinaus zeigen Makrophagen in Tumoren einen Phänotyp, der auf T-Lymphozyten supprimierende Effekte ausübt und so eine Immunantwort gegen den Tumor unterdrücken kann (Elgert et al. 1998). Tumoren scheinen besonders die Expression von IFN-γ und IL-12 in Makrophagen zu unterdrücken, wodurch v. a. eine effektive TH1-Antwort verhindert wird (Elgert et al. 1998). Empirische Studien konnten für verschiedene Tumoren eine direkte Beziehung zwischen der Anzahl der infiltrierenden Makrophagen und einer schlechten Prognose belegen (Bingle et al. 2002). Darüber hinaus spielen Makrophagen auch bei der Beseitigung apoptotischer und nekrotischer Zellen im Rahmen der Chemotherapie eine Rolle. Weiterhin stellen residente Gewebemakrophagen nach Hochdosistherapie in Aplasie einen wesentlichen Anteil der verbliebenen Abwehr gegen infektiöse Erreger dar.

In den letzten Jahren sind Komponenten des angeborenen Immunsystems, insbesondere Makrophagen und dendritische Zellen, immer mehr in den Blickpunkt des wissenschaftlichen Interesses gerückt, da offensichtlich geworden ist, dass dieser Zellgruppe eine zentrale Rolle in der Regulation von Entzündungsreaktionen und Tumorwachstum zukommt. Ob die gezielte Modulation von Makrophagen und dendritischen Zellen es in Zukunft erlauben wird, das Wachstum neoplastischer Erkrankungen gezielt zu inhibieren, bleibt allerdings noch abzuwarten.

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221

Histiozytosen H. Gadner, N. Grois

20.1 20.2 20.3 20.4

Klassifikation – 221 Juveniles Xanthogranulom – 222 Sinushistiozytose mit massiver Lymphadenopathie – 222 Langerhans-Zell-Histiozytose – 223

20.4.1 20.4.2 20.4.3 20.4.4 20.4.5 20.4.6 20.4.7 20.4.8

Epidemiologie – 223 Ätiologie und Pathogenese – 223 Histopathologie – 223 Klinik und Differenzialdiagnostik – 223 Diagnostik – 225 Einteilung und Klassifikation – 227 Therapie – 227 Spätfolgen – 229

Literatur

– 229

 Ein 2 Jahre altes Mädchen kommt wegen einer seit über 12 Monaten bestehenden ulzerierenden Windeldermatitis und rezidivierenden Mittelohrentzündungen mit Otorrhö zur Aufnahme. Die Untersuchung ergibt normale Laborwerte bis auf eine erhöhte BSG (48/83 mm/h) und eine geringe Hepatomegalie. Ein Schädelcomputertomogramm zeigt osteolytische Veränderungen im Os temporale, die Hautbiopsie bestätigt eine Langerhans-Zell-Histiozytose. Nach 6-monatiger Chemotherapie (Prednisolon und Vinblastin) bilden sich alle Symptome bis auf eine geringe persistierende Verschattung im Mastoid rasch zurück. 9 Monate nach Therapieende entwickelt das Kind einen Diabetes insipidus, nach 6 Monaten kommt es zu einer Gingivaschwellung und Lockerung von Zähnen sowie zur Rötung und Schuppung der Kopfhaut. Das Computertomogramm zeigt multiple Kieferosteolysen und bestätigt die Reaktivierung. Eine erneute Chemotherapie führt zu einem neuerlichen Response, die Zähne bleiben alle erhalten. Ein Kontroll-MRT nach 1 Jahr zeigt einen normalen Hypophysenstiel einen fehlenden »bright spot«, eine kleine Hypophyse und pathologische Signale im Zerebellum und den Basalganglien. Das mittlerweile 6 Jahre alte Mädchen besucht die Schule und ist neurologisch unauffällig. Es hat jedoch einen Wachstums- und Schilddrüsenhormonmangel entwickelt und zeigt Konzentrations- und Merkstörungen.

20.1

Klassifikation

Die Histiozytosen umfassen eine Gruppe heterogener Krankheitsbilder ungeklärter Ätiologie mit unterschiedlichen klinischen Phänotypen und biologischem Verhalten. Den Krankheiten gemeinsam ist die Infiltration und Akkumula-

tion dendritischer Zellen oder Zellen des Monozyten/Makrophagensystem, die sich von hämatopoetischen Vorläuferzellen des Knochenmarks ableiten. Ihre Zirkulation im peripheren Blut nach Maturation und ihre Absiedelung in unterschiedlichen Organen und Organsystemen (z. B. Kupffer-Zellen der Leber, Langerhans-Zellen der Haut) erklärt die Vielfalt der klinischen Präsentation. Dendritische Zellen sind antigenpräsentierende Zellen, während Makrophagen an der Phagozytose und Antigenverarbeitung beteiligt sind ( Kap. 19). Mit dem Ziel, exakte Kriterien für die definitive Diagnose der Histiozytosen zu erarbeiten, wurde von der internationalen Histiozytose Gesellschaft 1987 eine neue Klassifikation vorgeschlagen (Writing Group Histiocyte Society 1987; Gadner u. Grois 1998). Danach werden die Krankheitsbilder nach dem klinischen Verlauf in benigne, variable und maligne Entitäten getrennt und in 3 Klassen unterteilt (Favara et al. 1997). Klassifikation der Histiozytosesyndrome: Benigner oder variabler Verlauf Klasse I: Erkrankungen der dendritischen Zelle  Langerhans-Zell-Histiozytose  Juveniles Xanthogranulom  Solitäres Histiozytom  Sekundäre dendritische Zellproliferationen Klasse II: Erkrankungen der ordinären Histiozyten/ Makrophagen  Hämophagozytische Lymphohistiozytose − Primär: familiär, sporadisch − Sekundär: infektassoziiert, tumorassoziiert, andere  Sinushistiozytose mit massiver Lymphadenopathie (Rosai-Dorfman)  Multizentrische Retikulohistiozytose

Maligne Erkrankungen Klasse III: Monozytenreihe  Leukämien − Akute monozytäre Leukämie (FAB M5A und B) − Akute myelomonozytäre Leukämie (FAB M4) − Chronische myelomonozytäre Leukämie (CMML) − Juvenile myelomonozytäre Leukämie (JMML)  Monozytisches Sarkom Klasse III: Histiozytäre Zelllinie  Histiozytisches Sarkom (ordinärer Histiozyten/ Makrophagentyp, dendritischer Zelltyp)  Maligne Histiozytose (ordinärer Histiozyten/ Makrophagentyp, dendritischer Zelltyp)

20

222

I

Pädiatrische Hämatologie: Granulozyten/Monozyten/Makrophagen

Die in Klasse I zusammengefassten Krankheiten gehen von dendritischen Zellen aus und inkludieren als häufigste Form die Langerhans-Zell-Histiozytose (LCH) sowie das juvenile Xanthogranulom. Die Klasse II beschreibt Syndrome der so genannten »ordinären« Histiozyten/Makrophagen, wie die hämophagozytische Lymphohistiozytose und die Sinushistiozytose mit massiver Lymphadenopathie (Rosai-Dorfman-Krankheit). Der Nachweis von mononukleären Zellen dendritischen oder histiozytären Ursprungs mit eindeutigen malignen Eigenschaften charakterisiert die Klasse III, die die monozytären Leukämien und die maligne Histiozytose umfasst. Letztere ist, seitdem die Abgrenzung der großzelligen anaplastischen Lymphome als eigene Subgruppe der NonHodgkin-Lymphome allgemein akzeptiert ist (⊡ Kap. 63), eine selten vorkommende Rarität mit gewöhnlich infauster Prognose. Sie präsentiert sich meistens als generalisierte, selten als lokalisierte Proliferation von großen, oft vakuolisierten histiozytären Zellelementen mit eindeutig malignem Charakter. Als mögliche Option ist eine von der AML abgeleitete Therapie mit allogener Stammzelltransplantation zu empfehlen (Bucsky u. Egeler 1998). 20.2

Juveniles Xanthogranulom

Das juvenile Xanthogranulom (JXG) ist eine der häufigsten Nicht-Langerhans-Zell-Histiozytosen. Vorwiegend werden Säuglinge und Kleinkinder betroffen (medianes Alter 2 Jahre); es besteht eine deutliche Bevorzugung des männlichen Geschlechts (Ratio 1,5:1). Die Bezeichnung juvenil ist umstritten, weil das Krankheitsbild auch bei Erwachsenen vorkommt. Das JXG ist häufig mit einer Neurofibromatose Typ 1 (Morbus Recklinghausen) assoziiert. In diesen Fällen besteht ein 20- bis 30-faches Risiko für die Entwicklung einer juvenilen myelomonozytären Leukämie (Rotte et al. 1994).

⊡ Abb. 20.1. Säugling mit generalisiertem grobknotigen Xanthogranulom der Kopfhaut. Die tumorösen Läsionen hatten sich nach 6-monatiger Beobachtung am Kopf und Stamm sowie an den betroffenen Extremitäten spontan zurückgebildet

zur Phagozytose noch in stärkerem Maße vorhanden. Allerdings finden sich im nodulären Infiltrat auch reguläre Makrophagen, die morphologisch kaum abzugrenzen sind (Schmitz u. Favara 1998). Therapie und Prognose. Das JXG der Haut zeigt eine starke

Klinik. Die Krankheit präsentiert sich häufig schon bei der

Geburt, wobei die Haut das bevorzugte Organ ist. Es finden sich einzelne bis multiple klein- bis großknotige Tumoren von rötlich-brauner, z. T. gelblicher oder livider Farbe mit bevorzugter Lokalisation am Kopf, Hals, oberen Stamm und distalen oberen Extremitäten. Es gibt aber auch extrakutane Manifestationen, besonders am Auge (Irisbefall!) sowie in Organen wie ZNS, Leber, Milz, Nieren und Lunge. Im Gegensatz zur LCH ist das Skelettsystem kaum beteiligt. In ca. 4–10% der Fälle liegt ein systemischer Befall mit multipler Organbeteiligung vor, man spricht dann auch von einer Xanthogranulomatose oder einem Xanthoma disseminatum (⊡ Abb. 20.1; Giller et al. 1988). Histopathologie. Ähnlich wie bei der LCH ist eine Akkumulation von histiozytären Zellen mit eingestreuten Riesenzellen (so genannte Touton-Zellen) in den betroffenen Geweben typisch. Die läsionalen Zellen entstammen den dendritischen Zellen, haben jedoch im Gegensatz zur Langerhans-Zell-Histiozytose nicht deren endgültige Reifungsstufe erreicht. Typischerweise fehlen daher die BirbeckGranula im Elektronenmikroskop und, abgesehen von einigen Ausnahmen, sind die Zellen CD1a negativ. Neben der Antigenpräsentation ist bei diesen Zellen auch die Fähigkeit

Tendenz zu einer spontanen Regression, die innerhalb von Monaten bis 1–2 Jahren eintritt. Hautmanifestation bedürfen daher in der Regel keiner Therapie. Problematischer ist die Situation bei den extrakutanen bzw. systemischen Manifestationen, weil sie of erhebliche Komplikationen mit sich bringen. Hier werden Medikamente wie bei der LCH eingesetzt, insbesondere das Prednison, evtl. ergänzt durch Vinblastin, Etoposid, Methotrexat oder 6-Mercaptopurin. Die Prognose dieser Krankheitsformen ist aufgrund des Fehlens prospektiver Behandlungsstudien schwer einzuschätzen, neben spontanen Regressionen sind auch Verläufe mit letalem Ausgang trotz aggressiver Therapie beschrieben (Freyer et al. 1996). 20.3

Sinushistiozytose mit massiver Lymphadenopathie

Die Sinushistiozytose mit massiver Lymphadenopathie (SHML) wurde erstmals 1969 von Rosai-Dorfman als eigene klinisch pathologische Entität beschrieben (Foucar et al. 1992). Obwohl die Ätiologie der Erkrankung unbekannt ist, wird ursächlich ein Zusammenhang mit einer gestörten Immunreaktion auf einen Virusinfekt (insbesondere EBV, HHV6) nicht ausgeschlossen. Betroffen sind gewöhnlich

223 20 · Histiozytosen

Kinder und Jugendliche in den ersten 2 Lebensdekaden (meistens vor dem 10. Lebensjahr). Mädchen sind mit einer Ratio 1,4:1 bevorzugt. Klinik. Die Patienten präsentieren sich gewöhnlich mit einer

länger bestehenden, schmerzlosen, bilateralen zervikalen Lymphadenopathie (»Cäsarenhals«). Auch andere, insbesondere mediastinale, retroperitoneale und inguinale Lymphknotenstationen können betroffen sein. In 30–40% der Fälle kommt auch ein extranodaler oder Multisystembefall vor. Die Krankheit kann mit Fieber, Leukozytose, Anämie, gesteigerter BSG und polyklonaler Hypergammaglobulinämie assoziiert sein (McAlister et al. 1990). Histopathologie. Die betroffenen Lymphknoten sind durch eine starke fibröse Verdickung der Kapsel und die residuellen Lympfollikel durch eine ausgeprägte follikuläre Hyperplasie charakterisiert. Die Lymphknotensinus präsentieren sich angeschoppt mit proliferierenden Histiozyten, die eine ausgeprägte Phagozytose von Lymphozyten und Plasmazellen (Emperipolesis) zeigen. Phänotypisch sind die Histiozyten der SHML phagozytierende Makrophagen, die dieselben immunologischen Charakteristika tragen wie die normalen Histiozyten und Makrophagen, sie sind daher CD1a- und Birbeck-Granula-negativ. Therapie und Prognose. Die Mehrzahl der SHML-Patienten zeigt einen benignen Krankheitsverlauf mit häufigen spontanen Remissionen. Eine schlechte Prognose mit einer signifikanten Todesrate von 7% ist bei disseminierten, mit immunologischen Auffälligkeiten assoziierten Erkrankungen beschrieben (Stones u. Havenga 1992). Eine spezifische Behandlung für die vergrößerten Lymphknoten ist nicht bekannt, die Krankheit spricht aber im Regelfall auf Kortikosteroide bzw. Vinkaalkaloide und Metaboliten (6-Mercaptopurin, Methotrexat) sowie Etoposid an (McAlister et al. 1990). Die Erfassung dieser Patienten in einem internationalen Register und die Entwicklung prospektiver Behandlungsprotokolle wurde kürzlich von der Histiozytose-Gesellschaft beschlossen (www.histio.org/society).

Ornvold 1993). Die jährliche Inzidenz von Kindern <15 Jahre beträgt 0,2–1,0/100.000, die Inzidenz bei Erwachsenen ist nicht bekannt. Obwohl gelegentlich ein familiäres Vorkommen beobachtet wurde, ist eine genetische Prädisposition nicht gesichert. Ein Zusammenhang mit Umwelteinflüssen konnte nur hinsichtlich Nikotinabusus bei isolierter Lungenmanifestation bestätigt werden (Favara et al. 1997; Broadbent et al. 1994; Arceci 1999). 20.4.2 Ätiologie und Pathogenese Pathophysiologisch wird eine gestörte interzelluläre Kommunikation zwischen Effektorzellen (v. a. T-Zellen) und den Antigen-präsentierenden Langerhans-Zellen (LC) angenommen. Dabei kommt es zu einer atypischen Immunreaktion mit Freisetzung proinflammatorischer Mediatoren und einer Zytokinimbalance, und dadurch zu einer Proliferation und Akkumulation dendritischer Histiozyten und zu schweren Gewebsschäden mit anschließender Fibrose (Gliose im ZNS) (Kannourakis u. Abbas 1994; Schmitz u. Favara 1998; Arceci 1999). Neuerdings wird die Akkumulation von LangerhansZellen im Gewebe auf eine aberrante Expression von Chemokinrezeptoren oder eine Dysregulation der Chemokingesteuerten Migration der LC zurückgeführt (Annels et al. 2003). Obwohl ein klonaler Ursprung der läsionalen dendritischen Zellen nachgewiesen werden konnte, fehlen sichere Hinweise für Malignität (Willman et al. 1994). 20.4.3 Histopathologie

Die Langerhans-Zell-Histiozytose (LCH) geht mit einer granulomatösen Infiltration histiozytärer Zellen vom Langerhans-Zell-Phänotyp in verschiedenen Organen und Geweben einher. Sie präsentiert sich mit einem vielfältigen klinischen Erscheinungsbild und variablem Verlauf. Ihre Ursache und Pathogenese sind unklar, weswegen die Erkrankung mit verschiedensten Synonyma bezeichnet wurde, wie Histiozytose X, eosinophiles Granulom, Hand-Schüller-Christian Krankheit, Abt-Letterer-Siwe Krankheit. Seit 1985 hat sich der Begriff LCH durchgesetzt (Writing Group Histiocyte Society 1987; Favara et al. 1997).

Die dendritischen Zellen sind durch ihre Größe, ein zart eosinophiles Zytoplasma und einen oft kaffeebohnenartig gelappten Kern gekennzeichnet. Sie bilden – zusammen mit variablen Anteilen an Lymphozyten, Plasmazellen, neutrophilen und eosinophilen Granulozyten, Fibroblasten und gelegentlich mehrkernigen Riesenzellen – typische Infiltrate in verschiedenen Geweben und Organen. Initial sind die Granulome sehr zellreich, nehmen aber mit der Zeit ein vermehrt xanthomatöses und fibrotisches Muster an (Schmitz u. Favara 1998). Für die Identifizierung der Langerhans-Zellen sind histochemische, immunologische und ultrastrukturelle Marker ausschlaggebend. Histochemisch am wichtigsten sind der Nachweis von S-100 Protein, Erdnuss-Agglutinin und a-DMannosidase. Immunzytochemisch zeigen läsionale Langerhans-Zellen eine ähnliche Markerexpression wie normale Langerhans-Zellen, wobei neben den Klasse-II-MHC-Molekülen, dem CD68-Aktivierungsmarker, dem MIB-1-Antigen und dem Nachweis des CD1a-Antigenkomplexes die größte Bedeutung zukommt. Elektronenoptisch sind in den Langerhans-Zellen einzigartige zytoplasmatische Organellen (Birbeck-Granula) nachzuweisen, deren Bedeutung bislang unbekannt ist (Writing Group Histiocyte Society 1987).

20.4.1 Epidemiologie

20.4.4 Klinik und Differenzialdiagnostik

Die LCH kommt in jedem Lebensalter vor und zeigt eine Bevorzugung des männlichen Geschlechts (2:1; Carstensen u.

Es wird zwischen lokalisiertem Befall von nur einem Organ oder Organsystem und disseminierter Beteiligung von meh-

20.4

Langerhans-Zell-Histiozytose

20

224

Pädiatrische Hämatologie: Granulozyten/Monozyten/Makrophagen

Windelbereich, inguinal, perianal, in den Achseln, am Nacken oder retroaurikulär. Nach Abheilung bleiben meist depigmentierte Areale oder Narben zurück (Munn u. Chu 1998; Egeler u. D‘Angio 1995). Kongenitale noduläre Hautläsionen mit spontaner Rückbildungstendenz werden auch als Hashimoto-Pritzker-Erkrankung bezeichnet (Gadner u. Grois 1993). Eine Abgrenzung gegenüber Mykosen, seborrhoischer, atopischer oder infektiöser Dermatitis und juvenilem Xanthogranulom ist oft erst durch den Verlauf möglich. Mundschleimhautbefall (Wange, Zahnfleisch, Gaumen) präsentiert sich in über 20% der LCH-Fälle in Form von weißlich-granulomatösen Plaques mit Neigung zu Ulzerationen und Blutung (Filocoma et al. 1993). Ähnliche Läsionen findet man auch im Gastrointestinaltrakt, u. U. mit Zeichen der Malabsorption oder chronischer Enteropathie (Choi et al. 2003). Ein Befall des Uro- und/oder Anogenitalbereichs mit Geschwürbildung und Obstruktionen ist selten und wird vorwiegend bei erwachsenen Frauen beschrieben (Axiotis et al. 1991).

I

Lymphohämatopoetisches System. Der Befall einzelner oder ⊡ Abb. 20.2. Röntgenbild des Schädels mit typischer knöcherner Läsion bei Langerhans-Zell-Histiozytose

reren Organen unterschieden. Die Krankheit kann mit ausgeprägten Allgemeinsymptomen und Funktionsstörungen der betroffenen Organe einhergehen (Egeler u. D’Angio 1995; Broadbent et al. 1994). Knochen- und Weichteilbefall. Die häufigste Krankheitsloka-

lisation ist das Skelett (80%), v. a. Schädelknochen (ca. 40%), Wirbelsäule (ca. 20%), Rippen, lange Röhrenknochen und Becken. Die Läsionen können zu schmerzhaften Weichteilschwellungen, funktioneller Beeinträchtigung und pathologischer Fraktur führen (Titgemeyer et al. 2001; Kilkpatrick et al. 1995). Radiologisch sieht man meist scharf demarkierte osteolytische Areale mit Sklerosezone oder periostaler Reaktion (⊡ Abb. 20.2). Herde in den Kieferknochen können sich durch Lockerung von Zähnen, Zahnverlust oder vorzeitiges Durchbrechen der bleibenden Zähne äußern, ein periorbitaler Befall mit Exophthalmus, ein Befall des Os temporale mit dem Bild einer chronischen purulenten Otitis, eventuell mit Hörverlust und Schwindel (Grois et al. 2000). ! Kraniofaziale Läsionen (so genannte »spezielle Lokalisationen«) im Bereich der Mastoide, Felsenbeine, Orbitae und Nasennebenhöhlen, mit oder ohne intrakranieller Ausbreitung, gehen mit erhöhtem Risiko für eine ZNS-Beteiligung, insbesondere mit Diabetes insipidus einher. Haut- und Schleimhautmanifestationen. Ein Hautbefall im Rahmen einer LCH wird bei über 30% der Patienten beobachtet. Er tritt gewöhnlich bei einer Multisystemerkrankung, aber auch isoliert bei ca. 10% der Säuglinge auf. Man sieht umschriebene noduläre Läsionen oder diffus auftretende polymorphe, makulopapulöse Exantheme, eventuell mit Hämorrhagien, Ulzerationen und Krustenbildung. Diese Läsionen finden sich v. a. an der Kopfhaut, am Stamm, im

multipler Lymphknoten, isoliert oder regionär bei Knochenoder Hautmanifestationen, ist mit <10% selten. Infektiöse oder maligne Lymphadenopathien müssen ausgeschlossen werden (Broadbent et al. 1994). Die Häufigkeit des Knochenmarkbefalls durch LCH ist nicht systematisch untersucht. Im Gegensatz zu leukämischen Infiltraten sieht man nur vereinzelt CD1a-positive Zellen in einem eventuell zellverminderten Mark mit Nestern von histiozytären Zellen und Zeichen der Hämophagozytose und/oder Myelodysplasie. In fortgeschrittenen Fällen ist eine Milzvergrößerung typisch und kann für die Entwicklung einer Panzytopenie verantwortlich sein. Eine Thymusvergrößerung findet sich in Ausnahmeällen als Zufallsbefund, aber auch bei normaler Größe wurden bioptisch gelegentlich morphologische Auffälligkeiten beschrieben (Broadbent et al. 1994). Leberbeteiligung. Eine Hepatomegalie aufgrund einer Infiltration mit CD1a-positiven LCH-Zellen (meist ohne BirbeckGranula) tritt bei einer Multisystemerkrankung häufig auf und führt oft zu einer funktionellen Störung mit Hypoalbuminämie, Ödem- und Aszitesbildung, Koagulopathie, Cholestase und Hyperbilirubinämie (Lahey 1975). ! Der Befall kann zu Leberversagen mit Fibrose oder biliärer Zirrhose führen und histologisch dem Bild einer sklerosierenden Cholangitis ähneln (Braier et al. 1999; Schmitz u. Favara 1998). Lungenbefall. Ein isolierter Lungenbefall ist bei Kindern

extrem selten und tritt bei Erwachsenen meist in Verbindung mit Nikotinabusus auf (McClain et al. 2002). Das klinische Bild wechselt von spontaner Rückbildung bis zu rascher Progression mit schwersten Krankheitssymptomen wie Husten, Tachypnoe, Dyspnoe und Pneumothorax (⊡ Abb. 20.3; Lahey 1975). Röntgenologisch findet sich eine bilaterale interstitielle Verschattung, die im Computertomogramm (CT) retikulonoduläre Infiltrate erkennen lässt, und bei Progression zur Entwicklung von Zysten und Bullae sowie Fibrose (»Honigwabenlunge«) führt. Zur Bestätigung der Diagnose ist eine

225 20 · Histiozytosen

20

⊡ Abb. 20.3. Typische Lungenveränderungen im Röntgenbild und CT bei LCH

a

b ⊡ Abb. 20.4a, b. ZNS-Befall bei Langerhans-Zell-Histiozytose. a Verdickter Hypophysenstiel im sagittalen MRT (T1-gewichtet mit

Kontrastmittel); b bilaterale Hyperintensitäten im Zerebellum (axiale FLAIR-gewichtete MR-Aufnahme)

Lungenbiopsie oder eine bronchoalveoläre Lavage unerlässlich. Über 5% CD1a-positiver Zellen in der Lavageflüssigkeit gelten als diagnostisch (Vassalo et al. 2000; Egeler u. D’Angio 1995).

neurologischen Ausfällen führen (Barthez et al. 2000; Grois et al. 1998).

Zentrales Nervensystem. Ein ZNS-Befall kommt isoliert oder

im Rahmen einer Multisystemerkrankung vor. Die Hypophysen-Hypothalamusregion mit dem Leitsymptom Diabetes insipidus ist am häufigsten betroffen. In der Magnetresonanztomographie (⊡ Abb. 20.4) sieht man typischerweise eine Verdickung des Infundibulums und ein Fehlen des normalen hyperintensen Signals des Hypophysenhinterlappens (»bright spot«; Grois et al. 1998). Bis zu 50% der Diabetesinsipidus-Patienten entwickeln auch einen Ausfall von Hormonen des Hypophysenvorderlappens (Nanduri et al. 2000). LCH-Infiltrate können auch in den Meningen, dem Plexus choroideus, der Glandula pinealis und im Hirnparenchym auftreten. Neurodegenerative ZNS-Veränderungen ohne Nachweis von LCH-Zellen mit typischen MR-Läsionen, v. a. symmetrisch im Kleinhirn und in den Basalganglien, können klinisch über Jahre inapparent bleiben oder zu schweren

! Eine Verdickung des Infundibulums bzw. der Hypophyse mit Diabetes insipidus ist typisch für einen Befall einer LCH, kann jedoch auch auf einen Keimzelltumor ( Kap. 74) oder niedriggradiges Gliom ( Kap. 66) hinweisen.

20.4.5 Diagnostik Initialdiagnostik. Zur Diagnosesicherung ist die Biopsie und

histopathologische Untersuchung, unter Umständen auch aus mehreren Organen, unerlässlich. ! Nach der Empfehlung der Histiozytose-Gesellschaft beruht die definitive Diagnose einer LCH auf dem immunhistochemischen Nachweis von CD1a-Antigen auf der Zelloberfläche bzw. dem elektronenoptischem Nachweis von Birbeck-Granula im Zytoplasma zusätzlich zu charakteristischen Veränderun-

226

I

Pädiatrische Hämatologie: Granulozyten/Monozyten/Makrophagen

gen in der Lichtmikroskopie. Nur unter Einbeziehung eines Referenzpathologen sollte man sich mit einer rein lichtmikroskopischen oder zytochemischen Diagnose zufrieden geben (Writing Group Histiocyte Society 1987).

Für die Diagnosestellung und Verlaufsuntersuchungen liegen einheitliche Richtlinien der Histiozytose-Gesellschaft vor. Die Basisuntersuchungen inkludieren eine genaue Anamnese und eine gründliche körperliche Untersuchung. Bei bestimmten Indikationen sind zusätzliche spezielle Untersuchungen notwendig (Writing Group Histiocyte Society 1989; ⊡ Tabelle 20.1).

Obligate Vorgaben bei Diagnose:  Anamnese: Fieber, Schmerzen, Gereiztheit, Gedeihstörung, Ernährungszustand, Appetitverlust, Durchfälle, Polydipsie, Polyurie, Aktivitätslevel, Verhaltensstörungen, neurologische Auffälligkeiten  Klinik: Messung von Körpertemperatur, Größe, Gewicht, Kopfumfang, Pupertätsstatus, Hautausschläge, Purpura, Blutungsneigung, rinnendes Ohr, Orbita-Auffälligkeiten, Lymphadenopathie, Mundschleimhautläsionen, Zahnungsprobleme, Weichteilschwellung, Dyspnoe, Tachypnoe, intercostale Einziehungen, Leber- und Milzgröße, Aszites, Ödem, Ikterus, neurologische Untersuchung, Papillenödem, Hirnnervenausfälle, zerebelläre Dysfunktion  Laborbefunde: komplettes Blutbild, Leberfunktionsproben (SGOT, SGPT, γ-GT, alkalische Phosphatase, Bilirubin, Gesamteiweiß und Albumin),

Gerinnung (PTT, TPZ, Fibrinogen), Harnosmolalität, Vasopressinbestimmung in Serum und Harn (nach Durstversuch)  Röntgenologische Untersuchung: Thoraxröntgen (a.p. und seitlich), Ganzkörperskelettstatus

Nachsorgediagnostik. Die Nachsorge über viele Jahre ist bei allen Patienten mit LCH wichtig. Röntgenkontrollen von bekannten Knochenherden sollten bis zur Feststellung einer beginnenden Knochenrekonstruktion (Größenabnahme, Sklerosierung) etwa in 3- bis 6-monatigen Intervallen durchgeführt werden. Nur bei klinischem Verdacht auf neuen Befall sind Kontrollen auch später notwendig. Bei Multisystemerkrankungen mit Risikoorganbeteiligung sind Blutbildkontrollen, Leberfunktionsproben sowie bildgebende Darstellung und Funktionsuntersuchungen der Lunge in Abhängigkeit vom klinischen Schweregrad der Erkrankung und vom Verlauf notwendig. Besonders zu achten ist auch auf Zeichen einer ZNS-Beteiligung, wie Diabetes insipidus (Polyurie, Polydipsie), andere Hormonstörungen sowie neuropsychologische Auffälligkeiten (Wachstums- und Gewichtskontrollen, Sexualentwicklung, Schädel-MRT, endokrinologische, neurologische und neuropsychologische Untersuchungen; Grois et al. 2000). Bei Reaktivierungen sollte nochmals das gesamte diagnostische Programm wie bei der Erstdiagnose durchgeführt werden.

▼

Cave Aus Gründen der Strahlenbelastung sollten bei chronischrekurrierenden Knochenläsionen Röntgenkontrollen nur an Stellen mit klinischen Herdsymptomen durchgeführt werden.

⊡ Tabelle 20.1. Untersuchungen bei speziellen Indikationen

Untersuchung

Indikation

Knochenmarkaspiration und -biopsie

Anämie, Leukozytopenie, Thrombozytopenie

Lungenfunktionstestung

Pathologisches Thorax-Röntgenbild, Tachypnoe, interkostale Einziehungen

Lungenbiopsie (nach vorangegangener negativer bronchoalveolärer Lavage)

Bei pathologischem Thorax-Röntgenbefund zum Ausschluss einer opportunistischen Infektion, wenn Chemotherapie geplant ist

Dünndarmpassage und Biopsie

Unklare chronische Diarrhö oder Gedeihstörung, Malabsorption

Leberbiopsie

Leberfunktionsstörung, einschließlich Hypoproteinämie nicht infolge von Proteinverlust bei Enteropathie, zur Abgrenzung einer LCH der Leber von einer Zirrhose

Zahnröntgen (Panorama)

Befall von Gingiva, Mundschleimhaut oder Kiefer

Schädel-CT

Orbita, Temporalknochen oder Schädelbasisbefall; hormonelle, visuelle oder neurologische Auffälligkeiten

MRT des Gehirns (Einbeziehung der HypothalamusHypophysenachse und i.v. Kontrastmittelgabe)

Wachstumsstörungen, Diabetes insipidus, und andere hormonelle Störungen

Endokrinologische Untersuchungen

Diabetes insipidus, neurologische Auffälligkeiten

Neurologisch/psychologische Untersuchungen

Veränderungen in der MRT des Gehirns

HNO-Konsilium, Audiogramm

Eitrige Sekretion aus dem Ohr, Taubheit

HLA-Typisierung

Nur für Multisystempatienten mit Befall von Leber, Milz, Hämatopoese oder Lunge

227 20 · Histiozytosen

20.4.6 Einteilung und Klassifikation Bei der Beurteilung des Krankheitsstadiums unterscheidet man nach den Kriterien der Histiozytose-Gesellschaft zwischen lokalisierter Krankheitsmanifestation (»single system disease«) und disseminiertem Befall (»multi system disease«). Für die Therapiestratifizierung werden Patienten mit Multisystemerkrankung in Abhängigkeit von der Beteiligung von Risikoorganen wie Leber, Lunge, Milz und hämatopoetisches System in die Kategorien »Niedrigrisiko« und »Risiko« eingeteilt. Einteilung der Langerhans-Zell-Histiozytose: »Single system disease«  Knochenbefall – monoostotisch/polyostotisch  Hautbefall  Lunge  Lymphknoten – solitär/multipel  ZNS »Multi system disease«  ≥2 Organe/Organsysteme mit oder ohne Organfunktionsstörung  »Risikopatienten« mit »Risikoorganbeteiligung«  »Niedrigrisiko« ohne »Risikoorganbeteiligung«

Dem Wesen der LCH-Erkrankung entsprechend sollte man auch von unterschiedlichen Stadien der Krankheitsaktivität und -inaktivität sprechen und nicht von Remission oder Rezidiv (Gadner et al. 2001). Diese Definitionen sind besonders im Zusammenhang mit der Beurteilung des Therapieansprechens wichtig.

! Bei extrem großen Defekten oder auch bei isolierten Herden mit spezieller Lokalisation, wie z. B. im Wirbelkörper, in der Orbita und Os temporale, ist eine systemische Chemotherapie, z. B. eine Kombinationsbehandlung mit Prednison (40 mg/m2/Tag) und Vinblastin (6 mg/m2/Woche) über einen Zeitraum von mindestens 6 Wochen indiziert.

Bei multifokalem Knochenbefall ist eine Chemotherapie gegenüber reinen Lokalmaßnahmen zwecks Vermeidung von Reaktivierungen und damit verbundenen Spätfolgen vorteilhaft (LCH-III-Studie 2001; Titgemeyer et al. 2001). Des Weiteren gibt es Berichte über gutes Ansprechen auf eine Kortikoidmonotherapie, Prostaglandinhemmer (z. B. Indomethazin 2 mg/m2/Tag), Biphosphonate (Egeler 2001) oder Kombinationen von 6-Mercaptopurin und oralem Methotrexat (Womer et al. 1995; Munn et al. 1999). Hautbefall. Bei diffusem, exanthematösem Hautbefall kommt es bei Säuglingen oft zu einer spontanen Regression, selten auch zu einer chronisch rezidivierenden Verlaufsform mit Übergang in eine Multisystemerkrankung. Lokalmaßnahmen umfassen topische Kortikosteroide, 20%ige Nitrogen-Mustargenlösung oder PUVA-Photochemotherapie (Sheehan et al. 1991). Bei Progression ist eine systemische Steroidtherapie mit oder ohne Vinblastin angezeigt (Titgemeyer et al. 2001). Isolierte Hautknoten oder solitärer Lymphknotenbefall werden vorzugsweise operativ entfernt. Lymphknoten, die einer risikoarmen operativen Entfernung nicht zugänglich sind, sollten einer systemischen Kortikoidtherapie mit oder ohne Vinblastin zugeführt werden (Broadbent und Gadner 1998; Titgemeyer et al. 2001).

Cave Die Persistenz von fibrotischen Gewebsformationen (z. B. Exophthalmus, intraspinale Verdickungen, Pneumatozelenbildung, Gallengangsobstruktion), aber auch von Osteolysen, darf nicht mit Nicht-Ansprechen auf die Therapie verwechselt werden. Diese Veränderungen sind Folgezustand der Krankheit und durch Therapieumstellung nicht zu beeinflussen.

20.4.7 Therapie Lokalisierte Manifestation Knochenbefall. Isolierte Knochenherde werden im Rahmen der diagnostischen Biopsie ausgeräumt, eventuell chirurgisch oder orthopädisch versorgt und bedürfen im Regelfall keiner weiteren Therapie. Auch die intraläsionale Instillation von Steroiden (75–150 mg kristallines Methylprednisolon) hat sich als effektive Behandlungsmaßnahme erwiesen (Egeler et al. 1992; Titgemeyer et al. 2001; Broadbent u. Gadner 1998). Der Einsatz der Strahlentherapie mit 6–10 Gy (150– 200 cGy/Tag) ist nur in Einzelfällen gerechtfertigt, z. B. bei isolierten Läsionen, die einem operativen Zugriff nicht zugänglich sind, und/oder bei Gefahr bedrohlicher Konsequenzen wie Umscheidung des Nervus opticus oder Rückenmarkkompression (Selch u. Parker 1990).

Lungenbefall. Der isolierte Lungenbefall bei Jugendlichen

und Erwachsenen kann allein durch absolute Nikotinkarenz zu einer Rückbildung gebracht werden. Bei Progredienz können Kortikosteroide und Chemotherapie mit Vinblastin eingesetzt werden. Es gibt auch Berichte über ein gutes Ansprechen auf 2-Chlorodeoxyadenosin (2-CdA) und Ciclosporin A (Weitzmann et al. 1999; McClain et al. 2002). Der extrem seltene, isolierte Lungenbefall im Kindesalter sollte auf jeden Fall wie eine Multisystemerkrankung behandelt werden. ZNS-Befall. Die Behandlung der ZNS-Veränderungen bei LCH hängt weitgehend von der Lokalisation, der Art der Läsion und der Vorbehandlung der Patienten ab. Tumoröse LCH-Läsionen sprechen üblicherweise auf konventionelle Chemotherapie, 2-CdA oder Radiotherapie gut an (Grois et al. 1998; Watts et al. 2001; Broadbent u. Pritchard 1997; Barthez et al. 2000). Eine spezielle Therapie für neurodegenerative Formen der LCH kann zur Zeit noch nicht empfohlen werden.

Multisystemerkrankung Ergebnisse der Therapie-Optimierungsstudien. Durch multi-

zentrische Therapiestudien konnte gezeigt werden, dass ein frühzeitiger Einsatz einer Kombinationschemotherapie (DAL-HX-, LCH-II-Studie) gegenüber einer Monotherapie (LCH-I-Studie) Reaktivierungen und Spätfolgen wirksamer verhindern konnte (Gadner et al. 1994); Vinblastin- und Eto-

20

228

Pädiatrische Hämatologie: Granulozyten/Monozyten/Makrophagen

I

⊡ Abb. 20.5. Protokoll der Initialbehandlung bei Risikopatienten und Dauerbehandlung (LCH-III-Studie)

posid-Monotherapie erwiesen sich als gleichwertig (Gadner et al. 2001). Bei Patienten mit Risikoorganbefall und Alter <2 Jahren wurde sowohl mit einer 2-Mitteltherapie (Prednison und Vinblastin) als auch einer 3-Mitteltherapie (Prednison, Vinblastin und Etoposid) mit anschließender 6-monatiger Erhaltungstherapie ein vergleichbares Ergebnis bezüglich Ansprechen, Überleben, Reaktivierungsrate, Toxizität erzielt. Der retrospektive Vergleich der LCH-I- und LCH-IIStudienergebnisse mit denjenigen der DAL-HX-83/90-Studie zeigte außerdem, dass die Reaktivierungsfrequenz mit über 50% nach 6-monatiger Therapiedauer in den LCH-I- und -IIStudien deutlich höher lag als nach 12-monatiger Therapiedauer in der DAL-HX-Studie mit 27% (Gadner et al. 2001; Minkov et al. 2002). Eine Senkung der Gesamtmortalität unter 20% konnte allerdings in keiner Studie erreicht werden (Minkov et al. 2002). Das Risiko, an einer Krankheitsprogression zu versterben, betraf ausschließlich Patienten mit Befall von so genannten Risikoorganen (d. h. »Risikopatienten«) und schlechtem Ansprechen auf die Initialbehandlung. ! Die Wahrscheinlichkeit eines tödlichen Verlaufes bei Patienten, die nach 12-wöchiger Behandlung noch immer eine intermediär oder progressiv aktive Erkrankung aufweisen, liegt statistisch bei 75% (LCH-III-Studienprotokoll 2001). Aktuelle Initialbehandlung. Der Befall von Risikoorganen

und das Therapieansprechen sind unabhängige prognos-

tische Faktoren hinsichtlich des Überlebens (Gadner et al. 2001; Minkov et al. 2002). Das Konzept des Behandlungsplans der aktuellen LCH-III-Studie der Histiozytose-Gesellschaft (⊡ Abb. 20.5; LCH-III-Studie, Start April 2001) besteht aus einer 6-wöchigen Initialbehandlung mit einem 2. Behandlungskurs bei unbefriedigendem Ansprechen und anschließender 46-monatigen Dauertherapie. Risikopatienten werden nach Randomisierung einem Behandlungsarm mit Vinblastin und Prednison mit oder ohne Methotrexat zu geführt, gefolgt von einer Dauertherapie inklusive 6-Mercaptopurin. Bei Niedrigrisikopatienten wird randomisiert getestet, ob eine Dauertherapie von 6 oder 12 Monaten ausreicht, um die Reaktivierungsfrequenz und Inzidenz von Spätfolgen zu verringern. Salvage- und experimentelle Therapie. Risikopatienten, die auf die Initialtherapie nicht ansprechen, sollten möglichst schnell (nach 6 oder 12 Wochen) einer Alternativtherapie oder Salvage-Therapie zugeführt werden.

Cave Sehr intensive Chemotherapien sollten bei therapieresistenten Patienten wegen der zu erwarteten Verschlechterung der Lebensqualität und Lebensbedrohung durch Toxizität und bleibende Spätfolgen nicht angewandt werden.

229 20 · Histiozytosen

Über den Einsatz von allogener Stammzelltransplantation oderImmunsuppression(CiclosoporinAund/oderAntithymozytenglobulin und/oder hochdosiertes Methylprednisolon) sowie von monoklonalen Antikörper (Anti-CD1a, AntiTNFα) als Salvage-Therapie liegen ungenügende Erfahrungen vor (Minkov et al. 1999; Minkov et al. 2003; Kelly u. Pritchard 1994; Henter et al. 2001; Greinix et al. 1992). Die von der Histiozytose-Gesellschaft für Risikopatienten, die auf die konventionelle Protokolltherapie nicht angesprochen haben, vorgeschlagene Monotherapie mit 2-Chlorodeoxyadenosin hatte sich für diese Patientengruppe als nicht wirksam erwiesen (Weitzman et al. 1999; Choi et al.2003). Weitere Studien müssen klären, ob ein früher Wechsel zu anderen Therapieansätzen (Stammzelltransplantation mit weniger intensiver Konditionierung, Immuntherapie), die Überlebenschancen verbessern kann.

Die LCH ist eine seltene Krankheit dendritischer Zellen vom Langerhans-Phänotyp und stellt einen reaktiven Prozess mit Zytokinimbalance dar. Die Manifestation ist unterschiedlich, mit Befall einzelner oder multipler Organe, und resultiert in verschiedenen Spätfolgen. Lokalisierte Erkrankungen haben eine exzellente Prognose unabhängig von der Art der Therapie. Die Prednison/Vinblastin-Kombination ist die Standardtherapie der Multisystemerkrankung, die meist auch bei wiederholten Krankheitsreaktivierungen wirksam ist. Experimentelle Behandlungsansätze wie z. B. Stammzelltransplantation und Immuntherapie sind in Erprobung. Der Befall von so genannten Risikoorganen (Leber, Milz, hämatopoetisches System und Lunge) mit schlechtem Therapieansprechen in den ersten 6–12 Behandlungswochen sind unabhängige Prognosekriterien mit ca. 75% Wahrscheinlichkeit eines fatalen Verlaufs.

20.4.8 Spätfolgen Folgezustände der LCH sind nahezu ausschließlich mit ursprünglichen Krankheitsherden assoziiert. Sie sind oft schon bei Diagnose vorhanden und korrelieren mit der Dauer und Häufigkeit aktiver Krankheitsphasen (bei Patienten mit Multisystemerkrankung 30–50%; Gadner et al. 1994; Braier et al. 1999). Knochenherde können zu Keilwirbelbildung, Beinlängendifferenz, Zahnausfall oder Schwerhörigkeit führen. Fibrotische Veränderungen mit Beeinträchtigung der Leberund Lungenfunktion sind möglich. Hormonausfälle mit Diabetes insipidus, Wachstumshormonmangel, sekundäre Hypothyreose und Hypogonadismus sind bei Befall der Hypophysen-Hypothalamus-Region typisch (McClain et al. 2002; Willis et al. 1996; Broadbent u. Pritchard 1997). Die neurodegenerativen ZNS-Veränderungen können mit Gangstörungen bis zu massiver Ataxie, Reflexanomalien und Tremor sowie mit intellektuellen Behinderungen und psychischen Auffälligkeiten assoziiert sein (Grois et al. 1998; Whitsett et al. 1999). Cave Ein bislang ungeklärter Zusammenhang zwischen der LCH und Malignomen (5% der LCH Patienten) wird angenommen (Egeler et al. 1998). Nur selten (Inzidenz 1%) wurde die Entwicklung eines sekundären Malignoms (z. B. einer sekundären akuten myeloischen Leukämie) als Spätfolge einer vorausgegangenen Etoposidbehandlung mit hohen kumulativen Dosen beschrieben (Ladisch u. Gadner 1994; Haupt et al. 1997).

Die Histiozytosen resultieren aus einer Akkumulation von spezifischen Histiozyten, die dendritischen oder monozytär/phagozytären Ursprungs sind und durch histopathologische und immunologische Kriterien definiert werden können. Meistens handelt es sich um benigne proliferative Erkrankungen, die möglicherweise klinische Varianten eines zugrunde liegenden atypischen Immunprozesses darstellen.

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230

I

Pädiatrische Hämatologie: Granulozyten/Monozyten/Makrophagen

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231

Hämophagozytische Lymphohistiozytosen G. Janka-Schaub, M. Schneider

21.1 21.2 21.3 21.4 21.5 21.6 21.7 21.8

Allgemeine Einleitung – 231 Einteilung – 231 Genetik, Ätiologie, Pathogenese – 232 Epidemiologie – 232 Pathohistologie – 232 Klinik – 232 Diagnose – 233 Therapie und Prognose – 235 Literatur – 235

HLH wurde erstmals als autosomal-rezessive vererbte Krankheit bei 2 Geschwistern beschrieben (Farquhar u. Claireaux 1952). Das Krankheitsbild der HLH tritt jedoch nicht nur bei angeborenen genetischen Defekten auf, sondern betrifft auch Patienten mit iatrogener Immundefizienz, Malignomen, rheumatischen Erkrankungen, Stoffwechseldefekten sowie Kinder und Erwachsene ohne bekannte zugrundeliegende Störung der Immunfunktion. Die Krankheit wird häufig nicht rechtzeitig erkannt und hat unbehandelt eine hohe Letalität.

 21.2 Es war eine ganz normale Schwangerschaft und Geburt; die Freude über das zweite gesunde Kind war groß. Im Alter von 6 Wochen bekam der Kleine Fieber, Schnupfen und Husten, ohne dabei sehr krank zu sein. Das hohe Fieber hielt über eine Woche an, und das Kind wurde antibiotisch behandelt, ohne dass das Fieber dadurch beeinflusst wurde. Im Krankenhaus ergaben die Untersuchungen eine Hepatosplenomegalie, eine leichte Anämie und Thrombozytopenie sowie normale Leukozyten mit Lymphozytose. Transaminasen und direktes Bilirubin waren erhöht. Durch eine Knochenmarkpunktion konnte eine Leukämie ausgeschlossen werden. Die Erregersuche ergab einen positiven Nachweis für Zytomegalie, eine entsprechende Behandlung wurde eingeleitet. Bei weiter fallendem Hb und Thrombozyten wurden Transfusionen nötig. Das Kind entfieberte kurzfristig, die Thrombozyten stiegen auf fast normale Werte an. Mit erneut hohem Fieber fielen auch Hb und Thrombozyten wieder ab, und es entwickelte sich eine schwere Neutropenie. Die Leber und Milz wurden immer größer und alle Blutprodukte schienen darin verschluckt zu werden. Schließlich kam es zu einer schweren Gerinnungsstörung mit nicht mehr messbaren Fibrinogenwerten. Blutkulturen zeigten jetzt Wachstum von E. coli. Trotz Umstellung der antibiotischen Therapie und allen intensivmedizinischen Bemühungen kam es zum Tod des kleinen Patienten. Die abschließende klinische Diagnose war Sepsis mit Multiorganversagen. Die Autopsie zeigte ein lymphohistiozytäre Infiltration aller Organe mit Hämophagozytose durch morphologisch benigne Makrophagen.

21.1

Allgemeine Einleitung

Die hämophagozytischen Lymphohistiozytosen (HLH) sind gekennzeichnet durch eine überschießende, ineffektive Immunantwort mit Aktivierung von Lymphozyten und Histiozyten mit Hyperzytokinämie und Hämophagozytose. Die

Einteilung

Einteilung der hämophagozytischen Lymphohistiozytosen: Angeborene (primäre, familiäre) Formen  Bekannte Gendefekte (z. B. Perforinmutationen)  Unbekannte Gendefekte Erworbene (sekundäre) Formen  Exogene Noxen (pathogene Keime, Toxine): infektionsassoziierte HLH  Endogene Noxen (Gewebeschäden, Radikalstress, Stoffwechselprodukte)  Rheumatische und Autoimmunerkrankungen: Makrophagenaktivierungssyndrom  Maligne Erkrankungen

Man unterscheidet angeborene (primäre, familiäre) Formen mit in der Segregation nachgewiesenen genetischen Defekten von erworbenen (sekundären) Formen. Ist die Familienanamnese positiv, spricht man von einer familiären HLH (FHLH). Auch bei progressiven oder rezidivierenden Verläufen muss von einem familiären genetischen Defekt ausgegangen werden. Für die erworbene, durch Infektionen ausgelöste HLH, bei der vorwiegend Viren, aber auch alle anderen infektiösen Erreger in Frage kommen, ist heute der Begriff infektassoziiertes hämophagozytisches Syndrom (IAHS) üblich. Das Bild einer HLH bei Patienten mit rheumatischen oder Autoimmunerkrankungen wird auch als Makrophagenaktivierungssyndrom (MAS) bezeichnet. ! FHLH und IAHS lassen sich durch klinische Symptome nicht unterscheiden. Eine eindeutige Labordiagnostik der familiären HLH beschränkt sich auf Patienten mit bekannten Gendefekten. Weitere Laborbefunde sind für eine Unterscheidung FHLH und IAHS nicht informativ. Auch bei familiären Fällen wird die Krankheit häufig durch Infektionen ausgelöst.

21

232

Pädiatrische Hämatologie: Granulozyten/Monozyten/Makrophagen

21.3

Genetik, Ätiologie, Pathogenese

21.5

Pathohistologie

I Die klinischen Symptome der HLH entstehen auf dem Boden verschiedener angeborener oder erworbener Immundefekte. Für die angeborene primäre Form der HLH müssen mehrere genetische Defekte verantwortlich sein (Arico et al. 2001). (Null-)Mutationen des Perforingens auf Chromosom 10 wurden nur bei 20–30% der Fälle beschrieben. Die Häufigkeit der kürzlich beschriebenen Mutationen im hMunc13-4-Gen ist noch unklar. Eine HLH kann auch als Komplikation oder Erstmanifestation von bekannten genetischen Defekten auftreten wie das Chediak-Higashi-Syndrom, das lymphoproliferative Syndrom (Purtilo-Syndrom), das Griscelli-Syndrom oder schwere kombinierte Immundefekte. Patienten mit sekundären Formen haben nur in der Minderzahl eine bekannte erworbene Immundefizienz wie nach Transplantationen oder unter zytostatischer Therapie (Janka et al. 1998). Eine erworbene Immundefizienz kann auch durch die Infektion von immunologischen Effektorzellen direkt entstehen bzw. indirekt durch die immunsuppressive Wirkung inflammatorischer Mediatoren auf diese Zellen. Endogene Faktoren wie Radikalstress, Gewebeschäden und Stoffwechselprodukte können ebenfalls zu einer Aktivierung von immunologischen Effektorzellen führen. Bei Patienten mit rheumatischen Erkrankungen werden Infektionen durch die Immunsuppression, eine Immundysregulation, aber auch Medikamente diskutiert (Morhart u. Truckenbrodt 1997). Bei der HLH im Zusammenhang mit Malignomen spricht der hohe Anteil von lymphoproliferativen Erkrankungen der T- und NK-Zellen für die Wechselwirkung der malignen Zellen mit dem Immunsystem (Janka et al.1998). Im Vordergrund der Erkrankung steht ein hyperinflammatorisches Syndrom unter dem zentralen Einfluss verschiedener proinflammatorischer Mediatoren (bevorzugt Zytokine; Henter et al. 1991), freigesetzt aus aktivierten Lymphozyten, Monozyten und Histiozyten. Ein charakteristischer Befund bei der familiären HLH ist der persistierende funktionelle Defekt der natürlichen Killerzellen (NK-Zellen; Perez et al. 1984; Eife et al. 1989; Schneider et al. 2002). NKZellen kontrollieren in der »first-line of defense« Virus-infizierte Zellen. Weiterhin kontrollieren NK-Zellen dendritische Zellen, die durch Fremd- oder Autoantigene aktiviert wurden (Wilson et al. 1999). Für einen Einfluss funktionierender NK-Zellen auf den Differenzierungsstatus der dendritischen Zellen sprechen pathohistologische Befunde der Infiltratzellen mit einem hybriden Phänotyp zwischen Makrophagen und dendritischen Zellen (Hansmann et al. 1989). 21.4

Charakteristisch ist eine diffuse Infiltration aller Organe durch Lymphozyten und Histiozyten (⊡ Abb. 21.1). Die morphologisch benignen Histiozyten zeigen eine mehr oder weniger ausgeprägte Hämophagozytose, die jedoch bei Beginn der Erkrankung fehlen oder spärlich sein kann. Der zweite charakteristische Befund ist die Atrophie des lymphatischen Gewebes, auch in Fällen ohne vorhergehende Therapie. 21.6

Klinik

Der Krankheitsbeginn ist liegt den angeborenen genetischen Formen in 70% im Säuglingsalter, ein freies Intervall nach Geburt ist typisch (Janka 1983). In seltenen Fällen sind Neugeborene oder Patienten jenseits des 10. Lebensjahres betroffen (Janka 1983; Arico et al. 2001). Geschwisterkinder erkranken meist im gleichen Lebensalter. Die initialen Symptome lassen zuerst eine normale Infektion vermuten. Hohes Fieber ist das erste Zeichen, häufig assoziiert mit einem respiratorischen oder gastrointestinalen Infekt. Fast alle Patienten haben bereits initial eine vergrößerte Leber und Milz. Vergrößerte Lymphknoten, Ikterus und flüchtige Hautausschläge sind seltener. Nur ca. 10% Patienten haben initial neurologische Symptome wie eine opisthotone Haltung, Krampfanfälle oder Hirnnervenlähmungen (Janka 1983); eine Pleozytose oder Eiweißerhöhung wird bei der ersten Lumbalpunktion bei einem Drittel der Patienten gefunden (⊡ Abb. 21.2). Eine Manifestation der Erkrankung im ZNS entwickelt sich jedoch bei vielen Kindern im Verlauf der Erkrankung. An Laborwerten sind typisch eine progrediente Thrombozytopenie und Anämie, weniger häufig ist eine Granulozytopenie. Charakteristisch sind erhöhte Triglyzeride und ein erniedrigtes Fibrinogen. Weitere mögliche Laborveränderungen sind Erhöhung von Transaminasen, Bilirubin, Ferritin (⊡ Abb. 21.2) sowie eine Hyponatriämie und Hypoproteinämie Die Hämophagozytose im Knochenmark fehlt anfangs in über der Hälfte der Fälle (Janka 1983). Bei ZNSBefall sind Demyelinisierungsherde in der Kernspintomografie typisch. Diagnostische Schwierigkeiten können dadurch entstehen, dass bei vielen Patienten initial eine vorübergehende Besserung mit unspezifischen Maßnahmen wie

Epidemiologie

Die Inzidenz der familären HLH wurde auf 1 unter 50.000 Geburten im mitteleuropäischen Raum geschätzt. Dies sind minimale Zahlen, da noch immer eine Dunkelziffer angenommen werden muss. Knaben und Mädchen sind gleichermaßen betroffen. Für die Häufigkeit nicht-genetischer Formen gibt es keine zuverlässigen Angaben; sie dürfte jedoch weit höher liegen als die der angeborenen Formen.

⊡ Abb. 21.1. Histiozyt im Knochenmark mit phagozytierten Blutzellen

233 21 · Hämophagozytische Lymphohistiozytosen

⊡ Abb. 21.2. Klinische und Laborparameter bei 65 Patienten mit HLH bei initialer Vorstellung und bei Diagnosestellung. Bizytopenie: Verminderung von 2/3 Zellreihen (Hb <9 g/dl, Thrombozyten

<100 000/µl, Granulozyten <1000/µl); Hämophagozytose: Knochenmark oder Liquorzellen oder Lymphknoten

Transfusionen, Immunglobulinen oder Antibiotika auftritt oder dass schwere neurologische Störungen, eine massive Hepatosplenomegalie oder Leberfunktionsstörungen bis hin zur Verbrauchskoagulopathie im Vordergrund stehen. Während das Vollbild der Erkrankung mit der progredienten Hepatosplenomegalie und Panzytopenie sowie den biochemischen Veränderungen die Diagnose einer ungewöhnlich schwer verlaufenden Infektion und damit einer HLH nahe legt, sind anfänglich häufig nur ein Teil der geforderten diagnostischen Kriterien erfüllt (⊡ Abb. 21.2).

21.7

! Keinesfalls sollte das Fehlen einer Hämophagozytose dazu verleiten, weiter abzuwarten, wenn die anderen klinischen Kriterien für eine HLH sprechen. Zur Sicherung der Diagnose sind die immunologischen Untersuchungen eine wertvolle Hilfe.

Unbehandelt verläuft die angeborene HLH tödlich; die Patienten versterben an bakteriellen oder Pilzinfektionen durch die zunehmende Granulozytopenie oder an einer zentralen Dysregulation durch ZNS-Befall (Janka 1983). Die sekundäre HLH kann einen selbstlimitierenden bis hin zu einem foudroyant tödlichen Verlauf aufweisen (Janka et al. 1998).

Diagnose

Diagnostische Kriterien der HLH:     

    

Familiäre Erkrankung/bekannter genetischer Defekt Klinische und Laborkriterien (5/8 Kriterien gefordert) Fieber Splenomegalie Zytopenie ≥2 Zelllinien − Hämoglobin <90 g/l (unter 4 Wochen <100 g/l) − Thrombozyten <100 000/µl − Neutrophile <1000/µl Triglyzeride ≥3 mmol/l oder/und Fibrinogen ≤1,5 g/l Ferritin ≥500 ng/ml sCD25 ≥2400U/ml Verminderte oder fehlende NK-Zellaktivität Hämophagozytose in Knochenmark, Liquor oder Lymphknoten

Die überarbeiteten diagnostischen Richtlinien der Histiocyte Society, revidiert 2003 (Henter et al. 1991; Janka u. Schneider 2004), sind in der Übersicht dargestellt. Zusätzliche Hinweise sind Konsanguinität der Eltern, neurologische Symptome mit Liquorpleozytose und/oder Eiweißerhöhung, erhöhte Transaminasen, Bilirubin sowie LDH >1000 U/l. Die Suche

21

234

Pädiatrische Hämatologie: Granulozyten/Monozyten/Makrophagen

I

⊡ Abb. 21.3. Plasmakonzentrationen von IL-10, den inflammatorischen Zytokinen IFN-γ, TNF-α, MIP-1α, IL-8 sowie der Liganden sCD25 und sCD178 (sCD95L) bei Patienten mit HLH im aktiven Krankheitsstadium. Die Plasmakonzentrationen von n=65 Patienten sind als Boxplots mit Angaben des Medians (horizontaler Balken im Plot), den

5% und 95% Perzentilen und allen Ausreißern (Punkte) dargestellt. Normwerte im Plasma gesunder Spender waren 0–10 pg/ml für IL-10 (n=92); 0–10 pg/ml für INF-γ (n=60); 0–8,1 pg/ml für TNF-α (n=58); <46 pg/ml für MIP-1α (N=40); 0–22 pg/ml für IL-8 (n=21); 200–1000 U/ml für sCD25 (n=120), <50 pg/ml für sCD95L (n=39)

nach einem infektiösen Agens (Bakterien, Viren, Pilze, Protozoen) gehört ebenfalls zur Diagnostik, da u. U. eine erregerspezifische Therapie bei sekundären Formen für die Behandlung ausreichen kann. Hier ist auch an eine Leishmaniase zu denken, selbst wenn kein Auslandsaufenthalt bestand. Neben den Laborparametern sind folgende immunologische Untersuchungen für die Diagnose einer HLH wichtig: ▬ Bestimmung der Palette pro- und antiinflammatorischer Zytokine, die der löslichen α-Kette des Interleukin-2Rezeptors (sCD25) sowie die des löslichen Liganden für den Apoptoserezeptor CD95 im Plasma (⊡ Abb. 21.3); ▬ durchflusszytometrische Analyse von Lymphozytensubpopulationen, zirkulierenden dendritischen Zellen und Makrophagen; ▬ Bestimmung der Aktivität der natürlichen Killerzellen und der gesamtlytischen Aktivität.

fast allen Patienten im Blut zirkulierende Zellen identifizieren, die APC-Marker und T-Zellantigene exprimieren (Schneider et al. 1999). Am ehesten handelt es sich um Vorläufer der Gewebe-infiltrierenden Histiozyten. Bei der HLH ist die klassische NK-Funktion, die durch die Lyse der Zielzelle K562 im 4-h-Assay gemessen wird, immer negativ. Der Großteil der Patienten hat keine messbare zelluläre zytotoxische Funktion, auch wenn die Testbedingungen durch Zusatz von Mitogen oder Interleukin-2 modifiziert werden bzw. eine längere Inkubationszeit gewählt wird (Typ III). In diese Gruppe gehören alle genetischen Fälle. Bei der zweiten ebenso großen Gruppe ist ausschließlich die schnelle NK-Funktion, nicht aber die gesamtlytische Funktion defekt (Typ I). Hier finden sich die Mehrzahl der Patienten mit erworbener, häufig passagerer HLH. Zwei kleinere Gruppen von Patienten werden als Typ II bzw. Typ IV zusammengefa