Entwicklung, Validierung und klinische Anwendung einer diagnostischen Methode zum Nachweis von Mycobacterium ulcerans unter tropischen Bedingungen

Siegmund, Vera (2006): Entwicklung, Validierung und klinische Anwendung einer diagnostischen Methode zum Nachweis von Mycobacterium ulcerans unter tropischen Bedingungen. Dissertation, LMU München: Medizinische Fakultät

Abstract

Die Buruli-Ulkus-Erkrankung stellt ein gravierendes Problem der öffentlichen Gesundheitsfürsorge in tropischen Ländern dar. Unbehandelt kann die Erkrankung zu Kontrakturen und durch Sekundärinfektionen sogar zum Tode führen. Kontrollstrategien betroffener Länder beschränken sich auf die Früherkennung und die chirurgische Behandlung klinisch diagnostizierter Fälle. Die Diagnostik des Buruli-Ulkus kann anhand des mikroskopischen Nachweises von AFB, der Kultivierung von Mycobacterium ulcerans und der PCR durch die Untersuchung von Abstrichen und Biopsien sowie der histopathologischen Untersuchung von Biopsien durchgeführt werden. Ein diagnostischer Gold-Standard zur Laborbestätigung klinischer Verdachtsfälle existiert nicht. Sensitive Diagnostikmethoden wie Histopathologie oder PCR sind in Endemiegebieten aufgrund technischer Schwierigkeiten oder dem Fehlen ausgebildeten Personals meist nicht verfügbar. Hervorgerufen durch die verzögerte Diagnosestellung, können ausgedehnte Behandlungskosten durch lange Krankenhausaufenthalte entstehen, die ein großes sozioökonomisches Problem der betroffenen Länder darstellen. Es werden daher dringend sensitive Labormethoden, wie die PCR, zur Bestätigung von Verdachtsfällen im frühen Krankheitsstadium benötigt, die zusätzlich noch verlässlich und einfach durchzuführen sind. Allerdings wird die Durchführung konventioneller PCR-Techniken unter tropischen Bedingungen vor allem aufgrund des Klimas, der fehlenden Laborausstattung, unzuverlässiger Stromversorgung und den begrenzten finanziellen Möglichkeiten der Gesundheitssektoren der Endemiegebiete erschwert. Die im Rahmen dieser Arbeit anhand der derzeit zur Diagnose der Buruli-Ulkus-Erkrankung verwendeten Standard-PCR-Methode entwickelte, auf Trockenreagenzien basierende, DRB-PCR ist aufgrund ihrer vereinfachten Handhabung perfekt an tropische Bedingungen und die dort vorherrschenden schwierigen klimatischen und technischen Begebenheiten angepasst: Zur Durchführung der DRB-PCR werden keine Kühl- und Gefriergeräte oder Generatoren zur Stabilisierung der Stromversorgung benötigt, da alle Reagenzien bei Raumtemperatur gelagert werden können. Die Qualität der Reagenzien ist stets vergleichbar, da sie nicht, wie gefroren gelagerte PCR-Reagenzien, durch die in tropischen Ländern üblicherweise vorherrschende unzuverlässige Stromversorgung häufigen Auf- und Abtauprozessen unterliegen. Weiterhin ist das Kontaminationsrisiko gegenüber der Standard-PCR bedeutend vermindert, da außer den lyophyllisierten Primern nur die „PuReTaq Ready-To-Go-PCR-Beads“ und die DNA zugegeben werden muss. Die Materialkosten der DRB-PCR betragen nur ca. 2 – 3 € mehr als die herkömmlicher PCR-Methoden. Es konnte gezeigt werden, dass die DRB-PCR hinsichtlich Sensitivität und Spezifität der Standard-PCR zum Nachweis von M. ulcerans gleichzusetzen ist. Die DRB-PCR bietet sich daher zukünftig zur Routineanwendung in Laboren tropischer Endemiegebiete an. Zur Gewährleistung verlässlicher Ergebnisse ist allerdings optimale Qualität und Beschaffenheit des Untersuchungsmaterials essentiell. Allgemein scheint das Alter der Läsion einen nicht zu vernachlässigenden Einfluss auf die diagnostische Sensitivität der DRB-PCR zu besitzen: Die Untersuchung früher Läsionstypen ist offensichtlich zur Laborbestätigung klinischer Verdachtsfälle geeigneter als ältere Erkrankungsstadien, bei denen teilweise nur noch wenige Bakterien nachweisbar sind. Im Vergleich mit anderen Diagnostikmethoden erscheint die DRB-PCR als sensitivste vor Ort durchführbare Methode geeignet zur Laborbestätigung von Buruli-Ulkus-Verdachtsfällen: Die in dieser Studie ermittelte diagnostische Sensitivität der Mikroskopie betrug bis zu 40 %, die diagnostische Sensitivität der Kultur ist aufgrund der Vorbehandlung der meisten Patienten mit antimykobakteriellen Medikamenten im Studiengebiet nicht repräsentativ. Außerdem erscheint die Kultur aufgrund der langen Generationszeit von M. ulcerans als diagnostische Methode ungeeignet. Durch die DRB-PCR konnte eine diagnostische Sensitivität von bis zu 75 % erreicht werden, die diagnostische Sensitivität der Standard-PCR lag mit ca. 80,0 % nur geringfügig höher. Die Inter-Assay-Übereinstimmungsrate zwischen DRB-PCR und Standard-PCR betrug, abhängig vom Untersuchungsmaterial, > 96 %. Die Ergebnisse der Histopathologie stehen in Endemiegebieten nicht zeitnah zur Verfügung, so dass sich diese Methode lediglich als Referenzmethode bzw. zur Differentialdiagnosestellung eignet. Gemäß bestehenden WHO-Empfehlungen werden derzeit zwei positive Laborergebnisse zur gesicherten Diagnose des Buruli-Ulkus benötigt. Würde nur ein positiver Test als ausreichend angesehen, könnten anhand der im Rahmen dieser Arbeit gewonnenen Daten 20 % mehr Verdachtsfälle bestätigt werden. Da strukturelle, technische und finanzielle Beschränkungen eine umfassende Labordiagnose in Endemiegebieten erschweren, erscheint es daher sinnvoll, die bestehenden Empfehlungen zu überdenken. Vor dem Hintergrund der Kosten- und Zeitersparnis wäre eine nacheinander erfolgende Stufendiagnostik, beginnend mit weniger sensitiven Nachweismethoden, wie z. B. der Mikroskopie, gefolgt von der Untersuchung der mikroskopisch negativen Proben durch hochsensitive Diagnostikmethoden wie DRB-PCR denkbar. Bei prä-ulzerativen Läsionen würden so > 35 % aller Verdachtsfälle schon allein durch die Mikroskopie bestätigt, durch die DRB-PCR würden noch weitere fast 30 % der Verdachtsfälle bestätigt. Im Falle ulzerativer Läsionen würden präoperativ und nicht-invasiv durch Untersuchung der Abstriche durch Mikroskopie bis zu 35 % der klinischen Verdachtsfälle laborbestätigt, durch anschließende DRB-PCR würden zusätzlich > 30 % gefunden. Postoperativ könnten durch Mikroskopie und PCR der Biopsien weitere 6 % bzw. 5 % der Verdachtsfälle bestätigt werden. Dieser relativ niedrige zusätzliche diagnostische Gewinn ist jedoch in Verbindung mit dem hohen Laboraufwand und den entstehenden Kosten kritisch abzuwägen. Die Daten dieser Arbeit legen nahe, dass Supervision und unterstützendes, regelmäßiges Training des Laborpersonals zur Aufklärung von Faktoren wichtig ist, die die Durchführung und Auswertung diagnostischer Verfahren negativ beeinflussen könnten. Begleitend zur Labordiagnostik durchgeführte EQA-Maßnahmen erscheinen daher essentiell, um die Qualität der Ergebnisse sicherzustellen. Die Qualität der Ergebnisse ist beispielsweise bei der zukünftig denkbaren, vor der Operation durchzuführenden, laborbestätigten Bestimmung der Exzisionsausdehnung von entscheidender Bedeutung. Es war im Rahmen der Studie nicht möglich, visuell eine bakterienfreie Exzisionsweite zu bestimmen. Obwohl die Bakterienkonzentration vom Läsionszentrum zur Peripherie abnimmt, kann makroskopisch gesund erscheinendes, an eine Buruli-Ulkus-Läsion angrenzendes Gewebe M. ulcerans enthalten. Rezidive ließen sich möglicherweise durch die Gabe von antimykobakteriellen Medikamenten, kombiniert mit einer vor der Operation durchgeführten laborunterstützten Bestimmung von bakterienfreien Schnitträndern, vermindern.

• Dokumententyp: Dissertationen (Dissertation, LMU München)
• Keywords: Buruli Ulkus, Mycobacterium ulcerans, PCR, tropenadaptierte trockenreagenzbasierte Diagnostikmethode
• Themengebiete: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften ; 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 610 Medizin und Gesundheit
• Fakultäten: Medizinische Fakultät
• Sprache der Hochschulschrift: Deutsch
• Datum der mündlichen Prüfung: 13. November 2006
• 1. Bericht­erstatter:in: Löscher, Thomas