Die transepitheliale Potenzialdifferenzmessung : Einführung der Superfusionsmethode zur Verbesserung der Mukoviszidose-Diagnostik

Abstract

Hintergrund: Die Messung der nasalen transepithelialen Potenzialdifferenz (PD) stellt ein wichtiges Hilfsmittel im Rahmen der Mukoviszidose-Diagnostik und -Forschung dar. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Mukoviszidose-Diagnostik durch Einführung der Superfusionsmethode bei der PD-Messung zu verbessern. Methodik: In einer initialen Messreihe wurden im Rahmen der konventionellen PD-Messung Werte für die nasale Applikation von Amilorid mittels Spray erhoben. In einer zweiten Versuchsanordnung wurde der konventionelle Versuchsaufbau mit Millivoltmeter, Silberchloridelektroden, Agargelbrücken, subkutaner Kanüle (Verbindung zur Referenzelektrode) und Messkatheter (Verbindung zur Messelektrode) über Dreiwegehähne mit den Superfusionslösungen verbunden, die zur Applikation verschiedener Pharmaka dienten. Nach der Ausgangsmessung wurden nacheinander die Superfusionslösungen (1. Amilorid, 2. Amilorid in chloridfreiem Puffer und 3. Amilorid in chloridfreiem Puffer + Isoproterenol) perfundiert, wobei jedes Pharmakon in einer eigenen Messreihe untersucht wurde. Insgesamt nahmen 162 Probanden ohne CF (Nicht-CF) in einem Alter von 0,2 bis 57,2 Jahre und 49 Mukoviszidose(CF)-Patienten in einem Alter von 0,1 bis 56,3 Jahre an den Messungen teil. Ergebnisse: Bei den PD-Ausgangswerten (Nicht-CF: -29,5 +- 9 mV, CF: -48,1 +- 13,9 mV; p = 8,02639E-73), sowie den Werten nach Amilorid-Nasenspray (Nicht-CF: -16,3 +- 7,5 mV, CF: -28,5 +- 5,2 mV; p= 0,0002) waren zwar statistisch signifikante Unterschiede zwischen Nicht-CF-Probanden und CF-Patienten zu beobachten. Diese erlaubten jedoch keine ausreichende diagnostische Zuordnung. Bei Superfusion von Amilorid in chloridhaltiger und Amilorid in chloridfreier Lösung ergaben sich zwar ebenfalls signifikante Unterschiede zwischen Probanden ohne CF und CF-Patienten, aber erst die Superfusion von Isoproterenol in chloridfreier Amilorid-Lösung (Nicht-CF: -30,3 +- 9,3 mV, CF: -13,3 +- 7,4 mV; p= 2,25E-22) ermöglichte eine eindeutige Trennung mit einer Sensitivität von 100 % und einer Spezifität von 98,6 %, während die Basalwerte ohne pharmakologische Tests lediglich eine Sensitivität von 59 % und eine Spezifität von 93 % aufwiesen. Fazit: Durch die Superfusion kann die Unterscheidung zwischen CF-Patienten und NON-CF-Probanden deutlich sicherer getroffen werden. Allerdings ist die Methode wegen der Anforderungen an die Kooperation erst ab einem Alter von ca. 5 - 6 Jahren anwendbar. Dennoch ist diese Form der PD-Diagnostik als deutliche Bereicherung anzusehen, vor allem bei Mutationen mit untypischem und mildem Verlauf, die meist erst spät diagnostiziert werden, da in diesen Fällen oft weder die Schweißanalyse noch die Genanalyse eindeutige Befunde liefert. Background: The measurement of the nasal transepithelial potentialdifference (PD) represents an important aid in the context of the diagnostics and research of cystic fibrosis (CF). A goal of this work was to improve the cystic fibrosis diagnostics by means of introduction of the superfusion method. Methods: In initials a series of measurements were done in the context of the conventional nasal PD measurement to get values for the nasal application of Amiloride by means of spray. In a second experimental assembly the conventional experimental setup with millivoltmeter, silver chloride electrodes, agar yellow backs, subcutaneous tube (connection to the reference electrode) and measuring catheter (connection to the test electrode) was connected by means of three-way cocks with the superfusion solutions, which served for the application of different medicines. After the basic measurement successively the superfusion solutions (1st Amiloride, 2nd Amiloride in chloride-free buffer and 3rd Amiloride in chloride-free buffer + Isoproterenol) by-founds, whereby each medication in its own series of measurements was examined. Altogether 162 healthy participants at an age from 0.2 to 57.2 years and 49 cystic fibrosis patients at an age from 0.1 to 56.3 years participated in the measurements. Results: With the PD initial values (NON-CF: -29,5 +- 9 mV, CF: -48,1 +- 13,9 mV; p = 8,02639E-73) as well as the values after nasal application of Amiloride by means of spray (NON-CF: -16,3 +- 7,5 mV, CF: -28,5 +- 5,2 mV; p= 0,0002) statistically significant differences between healthy participants and CF patients were to be observed. This permitted however no sufficient diagnostic allocation. The superfusion of Amiloride and Amiloride in chloride-free solution showed likewise significant differences between healthy participants and CF patients, but only the superfusion of Isoproterenol in chloride-free Amiloride solution (NON-CF: -30,3 +- 9,3 mV, CF: -13,3 +- 7,4 mV; p= 2,25E-22) brought a clear separation with a sensitivity of 100 % and a specificity of 98,6 %, while the basal values without pharmacologic tests exhibited only a sensitivity of 59 % and a specificity of 93 %. Conclusion: The distinction between CF patients and NON CF participants can be met by the superfusion more surely. However for this method cooperation is necessary, starting from an age of approx. 5 - 6 years, it is possible. But the CF mutations with atypical and mild process are noticeable more frequently only late and often do not show clear findings in the sweat-test and no clear clinical findings. Also more frequently the gene analysis is not clear in these cases, so that with the superfusion method also a further possibility insists to get additional information on the way to the diagnosis.