Serummarker für Matrixumbau und neutrophile Granulozyten als neue nicht-invasive diagnostische Marker zur Detektion der Lungenbeteiligung bei Mukoviszidose

Abstract

Die im Rahmen der zystischen Fibrose auftretende Lungenerkrankung ist eine der Hauptursachen der mit dieser Erkrankung assoziierten Morbidität und Mortalität. Charakteristisch für die Lungenerkrankung bei zystischer Fibrose ist eine Verschlechterung der Lungenfunktionsparameter (FEV1 <80%, VC <80%, FEV1/VC <70%). Neben der Lungenfunktionsuntersuchung gibt es bislang keine verlässlichen Biomarker zur Detektion der zystisch Fibrose-assoziierten Lungenerkrankung und dem Auftreten einer pulmonalen Exazerbation. Ziel unserer Untersuchungen war die Identifikation neuer experimenteller Biomarker für die Detektion der zystischen Fibrose-assoziierten-Lungenerkrankung und deren Exazerbation.Untersucht wurden 54 adulte und 26 pädiatrische Patienten einer universitären Spezialambulanz. Im Serum der untersuchten Patienten wurde die Konzentration von MMP-1, -2, -8, -9, -13, TIMP-1, TIMP-2, YKL-40, Hyaluronsäure und Prokollagen III Peptid mittels ELISA gemessen. Die Diagnose der zystischen Fibrose-assoziierten Lungenerkrankung wurde mittels Lungenfunktionsuntersuchung gestellt. Die Definition der pulmonalen Exazerbation erfolgt mit Hilfe eines klinischen Scores, der 2001 von Rosenfeld eingeführt wurde.Erwachsene und Kinder mit mittlerer bis schwerer Lungenbeteiligung wiesen signifikant erhöhte Serumkonzentrationen von MMP-8, MMP-9, YKL-40 und TIMP-1 auf. Die Serumkonzentrationen von MMP-8 (p=0,036), MMP-9 (p=0,012) und YKL-40 (p=0,003) bei erwachsenen Patienten, die unter einer pulmonalen Exazerbation litten, waren signifikant erhöht im Vergleich zu Patienten ohne klinische Zeichen einer pulmonalen Exazerbation. Die Serumkonzentrationen von MMP-8, MMP-9, YKL-40 und TIMP-1 wurden durch das Vorkommen einer zystischen Fibrose-assoziierten Lebererkrankung oder einer Pankreasinsuffizienz nicht beeinflusst.MMP-8, MMP-9 und YKL-40 können als neue nicht-invasive Biomarker zur einfachen serumassoziierten Detektion einer zystisch Fibrose-assoziierten Lungenerkrankung sowie deren pulmonaler Exazerbation dienen. Cystic Fibrosis lung disease is characterized by progressively declining lung function (FEV1 <80%, VC <80%, FEV1/VC <70%) and represents a major factor contributing to the high morbidity and mortality associated with cystic fibrosis. However, apart from spirometry, respiratory disease surrogate markers reliably indicating cystic fibrosis lung disease and the occurrence of pulmonary exacerbations are still lacking. The aim of our study was to identify novel experimental biomarkers for the detection of cystic fibrosis lung disease and its exacerbation.54 adult and 26 pediatric cystic fibrosis patients were included in the study and serum concentrations of MMP-1, -2, -8, -9, -13, TIMP-1, TIMP-2, YKL-40, hyaluronic acid and procollagen III peptide were quantified by ELISA. CF lung disease was diagnosed by lung function test. Pulmonary exacerbation was defined based on a clinical scoring established by Rosenfeld in 2001.Adults and children with moderate to severe cystic fibrosis lung disease exhibited significantly increased serum expression of MMP-8, MMP-9, YKL-40 and TIMP-1. Further, MMP-8 (p=0,036), MMP-9 (p=0,012) and YKL-40 (p=0,003) were significantly increased in adult cystic fibrosis patients suffering from pulmonary exacerbation compared to those without clinical signs of respiratory exacerbation. MMP-8, MMP-9, YKL-40 and TIMP-1 serum levels were unaffected by the presence or absence of cystic fibrosis liver disease or pancreatic insufficiency.MMP-8, MMP-9 and YKL-40 might serve as novel non-invasive serum-associated biomarkers of cystic fibrosis lung disease and pulmonary exacerbation.