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Schimke, Lena-Friederike (2011): Klinische, immunologische und molekulargenetische Differenzierung von Patienten mit autosomal-dominantem Hyper-IgE-Syndrom (HIES) und Patienten mit Verdacht auf HIES: Phänotyp-Genotyp-Korrelationsanalysen und Entwicklung eines modifizierten HIES Diagnostik-Scores. Dissertation, LMU München: Faculty of Medicine
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Abstract

Das autosomal-dominante Hyper-IgE-Syndrom (AD-HIES) gehört zu den angeborenen Immundefekten und wird durch Ekzem, erhöhtes Serum-IgE, Eosinophilie, rezidivierende Abszesse und Lungeninfektionen sowie assoziierte Skelett- und Bindegewebssymptome charakterisiert. Durch die Assoziation von Mutationen im Gen STAT3 bei Patienten mit AD-HIES gelang es 2007 die ätiologische Ursache dieses Krankheitsbildes aufzuklären, wodurch die Diagnose heute molekulargenetisch bestätigt werden kann (Holland et al. 2007; Minegishi et al. 2007). Ziel der vorgelegten Arbeit war es, den klassischen AD-HIES-Phänotyp mit dem STAT3-Genotyp zu korrelieren und die bestmöglichen Kriterien zu definieren, die Patienten mit STAT3-HIES charakterisieren und eine Abgrenzung zu ähnlichen Erkrankungen (z.B. atopische Dermatitis) sowie eine frühzeitige Diagnose ermöglichen. Hierfür wurden 78 Patienten mit unterschiedlich ausgeprägtem HIES-Phänotyp auf eine Mutation in STAT3 untersucht. Der Phänotyp der Patienten wurde anhand des NIH-Scores quantitativ beurteilt, der die Wahrscheinlichkeit für ein HIES bestimmt (≥40 Punkte entsprechen der klinischen Diagnose HIES) (Grimbacher et al. 1999b). Bei 48 der untersuchten Patienten konnte eine heterozygote Mutation in STAT3 identifiziert werden. Es handelte sich um 24 verschiedene Mutationen, darunter 19 Erstbeschreibungen, die in drei funktionellen Domänen des STAT3 Proteins auftraten. Alle Mutationen erlauben die Expression eines veränderten STAT3 Proteins, das einen dominant-negativen Effekt auf die STAT3 Funktion ausübt (Minegishi et al. 2007; Renner et al. 2008). 96% der Patienten mit STAT3 Mutation (STAT3-mut Patienten) hatten ≥40 Punkte im NIH-Score und dementsprechend die klinisch-gesicherte Diagnose eines HIES. Bei 30 Patienten wurde auf genomischer DNA-Ebene keine Mutation in STAT3 gefunden (STAT3-wt Patienten); 90% gehörten der Gruppe der „Verdacht auf HIES“-Patienten an (<40 NIH-Score Punkte). Nur zwei STAT3-mut Patienten hatten einen NIH-Score unter 40 Punkten und bei drei Patienten mit ≥ 40 NIH-Score-Punkten konnte keine Mutation in STAT3 identifiziert werden. Klinische Merkmale, die eine Differenzierung von STAT3-mut und STAT3-wt Patienten zulassen, wurden durch Sensitivitäts- und Spezifitätsberechnungen ermittelt (vergl. Tabelle 10). Während die Trias Ekzem, erhöhtes Serum-IgE und Eosinophilie keinen Unterschied in den beiden Kohorten zeigten, sprachen folgende Symptome besonders für ein STAT3-HIES (>85% Spezifität): Organabszesse, schwere Infektionen (Sepsis, Meningitis, Osteomyelitis), Pneumatozelen, Frakturen ohne adäquates Trauma, Skoliose und Nagel/mukokutane Candidiasis. Funktionell spielt STAT3 eine wichtige Rolle bei der Differenzierung von IL-17 produzierenden CD4+-T-Zellen (TH17-Zellen), die bei der Abwehr von extrazellulären Bakterien und Pilzen beteiligt sind (Yang et al. 2007; Ochs et al. 2009). Diese Arbeit konnte bestätigen, dass STAT3-mut Patienten signifikant erniedrigte TH17-Zellen im Vergleich zu STAT3-wt Patienten und normalen Kontrollen haben. Zum einen kann hiermit die Abwehrschwäche gegenüber Staphylococcus aureus und Candida albicans erklärt werden, zum anderen stellen die TH17-Zellen einen sehr sensitiven und spezifischen diagnostischen Marker für ein STAT3-HIES dar. Aus der Literatur ist außerdem bekannt, dass STAT3-Signalwege eine wichtige Rolle bei der Differenzierung von Osteoblasten und Osteoklasten spielen, und für die Aufrechterhaltung der Knochenhomöostase von Bedeutung sind (O'Brien et al. 1999; Itoh et al. 2006). Daraus ergibt sich eine mögliche Erklärung für die Skelett- und Bindegewebsanomalien bei STAT3-HIES Patienten, die aufgrund einer verminderten STAT3-Proteinfunktion entstehen können. Basierend auf den klinischen und immunologischen Korrelationsanalysen wurde der NIH-Score in den vereinfachten 5-Punkt-Score weiter entwickelt, der keine qualitative Wertung der Ausprägung und Häufigkeit der Symptome enthält (vergl. Tabelle 12). Die retrospektive Erhebung des 5-Punkt-Scores erzielte in dieser Studie eine vergleichbar hohe Korrelationsrate wie der NIH-Score (vergl. Tabelle 13). Zusammen mit der TH17-Zellzahlbestimmung stellt der 5-Punkt-Score ein diagnostisches Hilfsmittel für STAT3-HIES dar, ohne dem NIH-Score überlegen zu sein. Die Erkenntnisse dieser Studie liefern einen wichtigen Beitrag zur klinisch-genetischen Definition des STAT3-assoziierten HIES und stellen wesentliche Kriterien, die zur Diagnosefindung und Abgrenzung klinisch ähnlicher Erkrankungen führen, dar. Durch eine frühzeitige Diagnosestellung wird schließlich die Einleitung einer adäquaten Therapie ermöglicht, durch die Komplikationen vermieden und die Lebensqualität sowie Prognose der Patienten deutlich verbessert werden können. Weitere Untersuchungen von Zusammenhängen zwischen STAT3-Mutationen, der STAT3-Proteinfunktion und der Entstehung der einzelnen Symptome können in Zukunft neue Therapieansätze generieren und wichtige Erkenntnisse über die Entstehung von eigenständigen Erkrankungen wie der Osteoporose, der idiopathischen Skoliose oder Erkrankungen aus dem atopischen Formenkreis liefern.