Genetische Diagnostik hereditärer Nahrungsmittelintoleranzen

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1 Genetische Diagnostik hereditärer Nahrungsmittelintoleranzen Dr. Alfred Schöller Klinischer Molekularbiologe Diagnostics Center Weinviertel (DCWV) Mobiltelefon: Seminar Molekulare Diagnostik

2 Was sind Nahrungsmittelunverträglichkeiten? toxische Reaktionen Lebensmittelvergiftungen nicht-toxische Reaktionen nicht-immunologische Reaktionen enzymatische Intoleranzen pharmakologische Intoleranzen Intoleranzen auf Nahrungsmittelzusatzstoffe immunologische Reaktionen IgE-vermittelt: Nahrungsmittelallergie IgE-unabhängig (IgA oder IgG-vermittelt) Zopf Y et al (2009) The differential diagnosis of food intolerance. Dtsch Arztebl Int. 106:359.

3 Nahrungsmittelintoleranz Unverträglichkeitsreaktionen ohne toxischen und/oder allergischen Hintergrund Enzymatische Intoleranzen (Enzymopathien) Adulte hereditäre Laktoseintoleranz Fruktosemalabsorption = Intestinale Fruktoseintoleranz Hereditäre Fruktoseintoleranz Galaktoseintoleranz (siehe auch Galaktosämie) Histaminintoleranz (Diaminoxidase-Mangel) Saccharoseintoleranz (Sucrase-Isomaltase-Mangel) Sorbitintoleranz Pharmakologische Nahrungsmittel-Intoleranzen Biogene Amine (Tryptamin in Tomaten, Phenylethylamin in Schokolade, Tyramin in reifem Käse und Schokolade, Serotonin in Bananen und Nüssen) Glutamate (Glutamatunverträglichkeit) Koffein Pseudoallergische Reaktionen auf Nahrungsmittelzusatzstoffe Bei den Pseudoallergien kommt es zu einer unspezifischen Aktivierung und Degranulierung von Mastzellen Komplexe Ätiologie: Sonderfall Glutenunverträglichkeit (Zöliakie)

4 Warum Gentests? - Abgrenzung von primären (hereditär genetisch) oder sekundären Mangelerscheinungen (Malabsorptionen, Allergien, andere Grunderkrankungen) - klinische Diagnostik oft langwierig und mit Beschwerden verbunden (Stimulierung mit der unverträglichen Substanz oft notwendig) - ökonomischer Aspekt: lebenslange Aufnahme teurerer Nahrungsmittel (Fruktose-, Laktose-, Glutenfreie Nahrungsmittel) ist nur nach einer sicheren Diagnostik sinnvoll

5 Hereditäre Laktoseintoleranz (Milchzuckerunverträglichkeit) Laktose (lat. lactis, Milch): Milchzucker Patienten mit Laktoseintoleranz können Laktose (Milchzucker) nicht verdauen und bekommen beim Genuss von Milchprodukten Durchfall, Blähungen, Übelkeit und Bauchschmerz. Der häufigste Grund dafür ist ein genetisch bedingter Mangel des Enzyms Laktase, das für den Abbau von Milchzucker verantwortlich ist. Die ungespaltene Laktose bindet Wasser und wird durch Darmbakterien abgebaut, was zu Gasbildungen (Blähungen), Durchfall, unspezifischen Schmerzen im Darm, Übelkeit und Erbrechen oder weiteren unspezifischen Beschwerden führen kann. Etwa 15% der Österreicher leiden an Laktose Intoleranz.

6 Hereditäre Laktoseintoleranz Nord - Süd-Gefälle und West - Ost - Gefälle der Laktoseintoleranz in Skandinavischen Ländern ca.2-5% in Österreich/Deutschland 10-15% im Mittelmeerraum 75% Afrika und Asien %

7 Hereditäre Laktoseintoleranz / vor dem Laktase/Laktase Phlorizin Hydrolase-Gen (LCT/LPH) gibt es einen A>G/T>C Polymorphismus im MCM6 Genlocus LCT TT: Kein Hinweis auf genetische Laktoseintoleranz (etwa 40% der Bevölkerung) LCT TC: Kein Hinweis auf genetische Laktoseintoleranz (etwa 45% der Bevölkerung) LCT CC: Genetische Anlage für Laktoseintoleranz (etwa 15% der Bevölkerung) Ingram CJ et al (2009) Lactose digestion and the evolutionary genetics of lactase persistence. Hum Genet 124:579. Lomer MC et al (2008) Review article: lactose intolerance in clinical practice--myths and realities. Aliment Pharmacol Ther 27:93.

8 Hereditäre Fruktoseintoleranz (HFI) Fruktose (lat. fructus): Fruchtzucker Durch einen Gendefekt (im Aldolase B Gen) kann Fruktose-1-Phosphat in den Leberzellen nicht abgebaut werden (zu Dihydroxyacetonphosphat, Glyceraldehyd-3-phosphat). Aufnahme von Fruktose führt zu Magen/Darmstörungen, Hypoglykämie und schweren Leberschäden.

9 Hereditäre Fruktoseintoleranz - Häufigkeit ca. 1 : Defekt im Aldolase B Gen (ALDOB): ca % aller klinischen Defekte umfassen die drei Mutationen A149P (64-65%), A174D (11-16%) und N334K (5-8%) Santer R et al (2005) The spectrum of aldolase B (ALDOB) mutations and the prevalence of hereditary fructose intolerance in Central Europe. Hum Mutat 25:594. Davit-Spraul A et al (2008) Hereditary fructose intolerance: frequency and spectrum mutations of the aldolase B gene in a large patients cohort from France--identification of eight new mutations. Mol Genet Metab 94:443.

10 Streifentests für Fruktose-/Laktoseintoleranz Fructose-Intoleranz PCR-Kit GenoType LCT Sugar Intolerance StripAssay

11 Glutenintoleranz Zöliakie (von griech. κοιλία = Bauch; Unterleib) Gluten (lat. Leim, Kleber) bestehend aus zwei Proteingruppen: Prolamin (beim Weizen Gliadin) und Glutelin (Glutenine); in Verbindung mit Wasser bildet Gluten das Klebereiweiß im Brot und Gebäck. 2. Jahrhundert n. Chr. Aretaeus(Aρεταῖος), der Kappadokier: erste Beschreibung der Zöliakie (Kühle des Magens, schlechte Verdauung, Stuhl mit schlechter Farbe, Geruch und Konsistenz; Patient atrophisch, blass, schwach, arbeitsunfähig).

12 Pathophysiologie der Zöliakie Schematische Darstellung der Veränderungen an der Darmschleimhaut entsprechend der Marsh-Klassifikation Mikroskopisches Bild der geschädigten Dünndarm- schleimhaut mit Zottenatrophie, Kryptenhyperplasie und Einwanderung von Lymphozyten Transglutaminase modifiziert Gliadin-Peptide. Diese passen exakt in die binding pockets der HLA-DQ2 Proteine (Antigenpräsentation ).

13 Zöliakie Ausschluss erfolgt indirekt über genetische Varianten des humanen Leukozyten Antigen (HLA System; Haupthistokompatibilitätsantigen) Welche klinische Bedeutung hat der Nachweis von HLA-DQ2 bzw. HLA-DQ8? Negativ für DQ2 und DQ8: Keine genetische Anlage für Zöliakie nachweisbar. Bei Personen ohne HLA-DQ2 bzw. HLA-DQ8 Varianten kann eine Zöliakie mit äußerst hoher Wahrscheinlichkeit ( 100%) ausgeschlossen werden. Positiv für DQ2 oder DQ8: Bei Personen mit einer HLA-DQ2 bzw. HLA-DQ8 Variante kann eine Zöliakie nicht ausgeschlossen werden. Homozygotes HLA- DQb1*0201 korreliert mit frühem Auftreten einer Zöliakie und schwerer Verlaufsform. Eine gesicherte Diagnose von Zöliakie erfordert aber weitere Tests (z.b. Zöliakieserologie, Duodenalbiopsie, Remission unter glutenfreier Ernährung). Wolters VM, Wijmenga C (2008) Genetic background of celiac disease and its clinical implications. Am J Gastroenterol 103:190.

14 Gentest für HLA-DQ2/DQ8 MHC-Klasse-II-Komplex Lage der humanen Leukozyten-Antigene auf dem Chromosom 6 mit seinen Genorten HLA-A, -B, -C, -DR, - DQ und -DP und 2 sind HLA DQ2/DQ8 negativ; eine Zöliakie ist mit 100% Wahrscheinlichkeit auszuschließen

15 Veranstaltungshinweis Real-Time PCR Kurs 2010 Donnerstag 6. Mai bis Samstag 8. Mai Stadtsaal Mistelbach Informationen und Anmeldung Ansprechperson: Dr. Alfred Schöller Fortbildungspunkte für BIOMEDS und Ärzte Distinguished keynote lectures: Univ. Prof. Dr. C. Mannhalter (AKH Wien) Univ. Prof. Dr. M. Kubista (TATAA Biocenter) Dr. M. Pfaffl (TU München) Nobel Laureate Lecture: Dr. Kary Mullis The Unusual Origin of PCR Spezialworkshop: H1N1 PCR Diagnostik (Tamiflu Resistenzen) Industrieausstellung: > 30 Firmen (alle wichtigen Real-Time PCR Instrumente vor Ort!)