b 13 Labor bericht Zöliakie Diagnostik einer unterschätzten Erkrankung Stand:

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1 b 13 w w w. b i o s c i e n t i a. d e Labor bericht Zöliakie Diagnostik einer unterschätzten Erkrankung Stand: A p r i l 2 013

2 Meilensteine der Zöliakie Einleitung 1888 Bei der Zöliakie des Kindes und der einheimischen Sprue des Erwachsenen handelt es sich um ein und dieselbe Erkrankung mit der gleichen Pathogenese. Gee 1954 Pauley 1955 Dicke 1958 Berger beschreibt das Krankheitsbild der klassischen Zöliakie erkennt die Zottenatrophie des Dünndarms als morphologisches Korrelat entdeckt Gliadin als Auslöser der Zöliakie/Sprue erstmalige Serodiagnostik der Zöliakie Sie stellt eine in Europa häufige Enteropathie dar, die infolge einer gluten-induzierten toxischen Schädigung der Dünndarmmukosa zu einer chronischen Malabsorption führt. Mit einer Prävalenz von etwa 1 : : 500 bei den klassischen Formen und 1 : : 200 bei den atypischen oder subklinischen Verläufen gehört die Zöliakie (Glutensensitive Enteropathie) zu den häufigeren chronischen Darmerkrankungen in unserer Population. Multifaktoriell bedingt, scheinen Umweltfaktoren, genetische Prädisposition (familiäre Häufung), immunologische aber auch zytotoxische Faktoren eine Rolle zu spielen. Familienstudien belegen, dass Verwandte 1. Grades in 5 15 % der Fälle betroffen sind und eineiige Zwillinge eine Konkordanz von bis zu 70 % aufweisen Granditsch Durchführung einer Dünndarmsaugbiopsie 1997 Dieterich gewebsständige Transglutaminase II als Autoantigen der Endomysium-Antikörper 1

3 Pathoimmunologie Die alkohollösliche Fraktion des Glutens, das hochmolekulare Gliadin, besteht aus 4 glutaminreichen Subgruppen, α-, β-, γ-, δ-, von denen jede einzelne Polypeptidkette immunogen wirkt und über eine zellvermittelte zytotoxische Reaktion der Dünndarmmukosa intestinale Läsionen herbeiführt (Abb. 1). Charakteristisch für die Zöliakie ist der histologische Nachweis von intraepithelialen Lymphozyten (IEL) in der Lamina propria. Die mukosale Transformation mündet schließlich bei unbehandelter Zöliakie in einer Zottenatrophie ( flat mucosa ) und Kryptenhyperplasie. Neben Zytokinen als proinflammatorische Mediatoren werden v. a. Arachidonsäure-Derivate freigesetzt. Als Schlüsselreaktion gilt dabei eine T-Zell-vermittelte Immunreaktion (HLA-DQ2 und HLA-DQ8 abhängig) auf Gliadin und deamidierte Gliadin-Peptide (Gliadin DP) mit Bildung spezifischer T-Zellklone (CD3+, CD4+, CD8+). Normale Zotten Zottenatrophie Kryptenhyperplasie Gliadinexposition Matrixabbau durch Metalloproteasen Dünndarm-Fibroblast Anti-tTG Aktivierte Plasmazelle TNF-α Anti-Gliadin-Ak und Anti-Gliadin DP-Ak HLA-DQ2 T-Zell-Rezeptoren Plasmazelle ttg Gliadin, Gliadin DP CD4+ CD8+ IL-4 Gliadin-Tg-Komplex B-Lymphozyt Abb. 1 Sequenz der immunologischen Reaktionen bei der Entwicklung der Zöliakie Die gluteninduzierte HLA-DQ2-vermittelte T-Zell-Aktivierung bewirkt die Freisetzung von proinflammatorischen Mediatoren. Stimulierte B-Zellen reagieren auf Gliadin und deamidierte Gliadin-Peptide, Transglutaminase II (ttg) und Gliadin-Transglutaminase-Komplexe mit Bildung spezifischer Antikörper. Als Autoantigen der Zöliakie wurde die Gewebstransglutaminase (Transglutaminase II, Molekluargewicht von 85 kd) nachgewiesen, die sich auch in Endothelzellen, Fibroblasten und Lymphozyten findet und an Wundheilung und Gewebsregeneration beteiligt ist. Die Freisetzung von TNF-α aus T-Zellen führt dann über Aktivierung von Fibroblasten im Stroma der villösen Zotten zu einem Abbau der extrazellulären Matrix durch Aktivierung von Proteasen. Zottenatrophie und kompensatorische Kryptenhyperplasie sind die Folgen. 2

4 Klinisches Bild Die Erscheinungsformen der Zöliakie sind vielfältig und reichen von stummen Verläufen bis hin zur klassischen Symptomatik. Bei Kindern finden sich mit Beginn der Breifütterung im Lebensmonat: chronische Diarrhoe, Steatorrhoe, Gewichtsverlust, Malabsorption, Hypovitaminose, aufgetriebenes Abdomen, Gedeihstörung, Minderwuchs, Rachitis, Infektanfälligkeit. Auch unspezifische Transaminasenerhöhungen können als Frühsymptom auftreten. Nur in ca. 50 % der Fälle imponiert eine Zöliakie in dieser typischen Weise im frühen Kindesalter. Häufig tritt die Zöliakie erst im Erwachsenenalter auf, ohne dass vorher die krankheitsspezifischen Symptome beobachtet wurden. Prädilektionsalter stellt die 4. und 5. Dekade dar, selten manifestiert sich die Zöliakie im höheren Alter. Intestinale Dünndarm-Läsionen führen zu einer Malabsorption besonders für Fett, Eiweiß und Eisen. Sekundär betroffen ist dann auch die Resorption von Calcium und fettlöslichen Vitaminen. Dysbakterie des Dünn- und Dickdarms mit pathologischen Gärungsvorgängen, Anämie und Osteopenie dominieren im klinischen Erscheinungsbild. In seltenen Fällen manifestiert sich eine unerkannte Zöliakie in Form einer akuten intestinalen Blutung. Mit weiteren neuen Erkenntnissen über Manifestationsformen ist zu rechnen. Besondere Anforderungen an die Differenzialdiagnose stellen Patienten dar, bei denen extraintestinale Symptome mono- oder oligosymptomatisch im Vordergrund stehen. Diese weisen nicht unmittelbar auf die Grunderkrankung Zöliakie hin. Dies führt zu einer hohen Dunkelziffer, da die Mehrzahl der Patienten in diese Gruppe gehört. In diesem Zusammenhang spricht man von Eisbergphänomen (siehe Abb. 2). DR3-DQ2 DR5/7-DQ2 DR4-DQ8 Genetische Suszeptibilität Aktive Zöliakie Silente Zöliakie Dünndarmmorphologie Manifeste Läsionen der Mukosa Latente Zöliakie Gesunde Menschen Normale Morpholgie der Mukosa Abb. 2 Eisbergphänomen der Zöliakie und Spektrum der Glutensensitivität (nach Keller KM, 2003, Monatschr Kinderheilkd) 3

5 Durch die verbesserten diagnostischen Möglichkeiten werden immer mehr dieser Patienten erkannt, und deren Situation wird durch die glutenfreie Ernährung deutlich verbessert. Zöliakie-assoziierte Autoimmunerkrankungen/ -endokrinopathien: Juveniler Diabetes mellitus Primär biliäre Cirrhose Extraintestinale Manifestation einer Zöliakie (ca. 50 %): Dermatitis herpetiformis Duhring Eisenmangelanämie Osteoporose, Osteopenie Infertilität Unklare neurologisch-psychiatrisch Alterationen, periphere Neuropathie, Ataxie, Epilepsie Arthritis, Arthralgie, rheumatoide Arthritis Chronische Hepatitis, Hypertransaminasämie Rezidivierende orale Aphthosis Glomerulonephritis Bezeichnungen wie aktiv-silent-latent-potentiell reflektieren die Schwierigkeit der Erkennung und Eingruppierung atypischer Zöliakie-Formen. Zöliakie und andere Autoimmunerkrankungen Zahlreiche Untersuchungen zur Ätiopathogenese der Zöliakie belegen die gehäufte Koexistenz mit anderen Autoimmunerkrankungen, insbesondere Endokrinopathien. Der genaue Mechanismus für die Koinzidenz scheint noch nicht geklärt, jedoch stellen aktuelle Studien heraus, dass offenbar die Prävalenz von Autoimmunerkrankungen mit der Dauer der Glutenexposition zunimmt. Primär sklerosierende Cholangitis Colitis ulcerosa Sjögren-Syndrom und andere Kollagenosen Autoimmunthyreoiditis M. Addison Polyglanduläres Syndrom Typ 1 Zöliakie-Diagnostik im Allgemeinen Die endgültige Diagnose der Zöliakie wird aufgrund von Anamnese, klinischer Symptomatik und Laborergebnissen gestellt. Die Histologie ist in der neuen Version der Leitlinien der ESPGHAN (European Society for Pedatric Gastroenterology, Hepatology and Nutrition) von 2012 in den Hintergrund gerückt und ist nur noch in speziellen Fällen notwendig [1, 2]. Die Histologie allein für sich genommen kann andererseits auch zusätzliche Informationen liefern, da eine Zottenatrophie auch im Rahmen anderer Erkrankungen vorkommen kann: Tropische Sprue Kuhmilchprotein-Intoleranz Mukoviszidose Virale Gastroenteritis Intestinales Lymphom Lambliasis Helminthiasis M. Crohn Immundefizienz 4

6 Spezielle Labordiagnostik Mit der Etablierung verschiedener Antikörper-Nachweisverfahren ergab sich die Notwendigkeit der Standardisierung von Tests aus dem Bereich Zöliakie- Serologie. Gerade der Einsatz spezifischer Enzymimmunoassays hat die Erkennung nichtklassischer bzw. klinisch zunächst stummer oder latenter Zöliakie verbessert. Als Screening-Methode der 1. Wahl bietet sich daher die Zöliakie-Serologie an. Neben der bewährten Gewebstransglutaminase (ttg) wird im modernen Testsystem das Antigen Gliadin durch deamidierte Gliadin-Peptide ersetzt. Diese Moleküle kommen den physiologischen Stoffwechselvorgängen näher und bieten somit besonders bei Kindern eine verbesserte Spezifität bei Nachweis von IgG und IgA-Antikörpern. Die Prävalenz von Gliadin DP-IgA-Ak und Gewebstransglutaminase ttg-iga-ak (tissue Transglutaminase) beträgt nahezu 100 % bei unbehandelter Zöliakie. ttg-iga-ak ttg-igg-ak Gliadin DP-IgA-Ak Gliadin DP-IgG-Ak Spezifität (%) 98, ,9 98,4 Sensitivität (%) 82, ,7 87,8 Quelle Phadia Basso et al Phadia Phadia Tab. 1 Die ttg-iga-ak Messungen mit verschiedenen Testsystemen mit rekombinanter humaner Gewebstransglutaminase zeigen vergleichbare Ergebnisse zur Bestimmung der Endomysium(Em)-IgA-Ak und sind heute Standard in der Zöliakie-Diagnostik. Meist treten die beiden Antikörper gleichzeitig auf, sind aber nicht vollständig miteinander assoziiert. Erhöhungen aller Antikörper (Gliadin DP-IgA-Ak und Gliadin DP-IgG-Ak, ttg-iga-ak und ttg-igg-ak) korrelieren in > 95 % der Fälle mit einer Zöliakie. Die kombinierte Bestimmung der: ttg-iga-ak + Gliadin DP-IgG-Ak oder Gesamt-IgA bietet maximale Sensitivität zur Diagnosesicherung (auch bei IgA defizienten Patienten!). Die Hauptdomäne der Serodiagnostik liegt im Screening aktiver Zöliakie sowie im Monitoring der Diät- Compliance unter Glutenkarenz mittels Gliadin-DP-Ak. 5

7 ttg-iga + (Gesamt-IgA oder DGP IgG) positiv negativ Überweisung an Gastroenterologen ttg-iga > 10 x ULN ttg-iga < 10 x ULN Diagnose: nicht CD EMA + HLA EMA negativ/ HLA positiv ULN = obere Normgrenze, optimaler Cut-off-Wert beide positiv EMA = Endomysium-Antikörper (Nachweis mit indirektem Immunfluoreszenztest) Biopsie Biopsie ttg = Gewebstransglutaminase, Transglutaminase 2 DGP = Deamidierte Gliadinpeptide Diagnose: CD Marsh 2: Diagnose: CD Marsh 2: Diagnose: CD CD = HLA = Zöliakie (Celiac Disease) Nachweis der HLA-Allele DQ2 und DQ8 Abb. 3 Algorithmus 1: Kinder und Jugendliche mit Symptomen oder Anzeichen, die auf Zöliakie schließen lassen (einschließlich atypischer Symptome)*, Empfehlung der ESPGHAN 2012 * Kinder und Jugendliche mit ansonsten unklaren Symptomen und Anzeichen von chronischer und periodisch auftretender Diarrhö, Gedeihstörungen, Gewichtsverlust, Wachstumsstörungen, verzögerter Pubertät, Amenorrhö, Eisenmangelanämie, Übelkeit oder Erbrechen, chronischen Bauchschmerzen, Krämpfen oder Blähungen, chronischer Verstopfung, chronischer Müdigkeit, rezidivierender Stomatitis aphthosa (Mundgeschwüren), Dermatitis-herpetiformis ähnlichem Ausschlag, erhöhter Frakturneigung/Osteopenie/Osteoporose, anomalen Leberwerten. HLA (+ optional ttg-iga) ttg-iga > 3 x ULN positiv ttg-iga + (Gesamt-IgA oder DGP IgG) ttg-iga < 3 x ULN Negativ negativ Diagnose: keine CD, kein CD-Risiko Biopsie Marsh 2: Diagnose: CD EMA positiv Diagnose: keine CD ULN = EMA = obere Normgrenze, optimaler Cut-off-Wert Endomysium-Antikörper (Nachweis mit indirektem Immunfluoreszenztest) Biopsie ttg = Gewebstransglutaminase, Transglutaminase 2 DGP = Deamidierte Gliadinpeptide Marsh 2: Diagnose: CD CD = HLA = Zöliakie (Celiac Disease) Nachweis der HLA-Allele DQ2 und DQ8 Abb. 4 Algorithmus 2: Für asymptomatische Kinder und Jugendliche mit CD-assoziierten Erkrankungen*, Empfehlung der ESPGHAN 2012 * Asymptomatische Kinder und Jugendliche mit erhöhtem CD-Risiko, z. B. Patienten mit Diabetes mellitus Typ 1, Down-Syndrom, autoimmuner Schilddrüsenerkrankung, Turner-Syndrom, Williams-Syndrom, selektivem IgA-Mangel, autoimmuner Lebererkrankung und Familienangehörigen ersten Grades mit CD. 6

8 Screening von Risikogruppen Mit einer Prävalenz von etwa 1 % ist die Zöliakie eine relativ häufige, aber aufgrund der unspezifischen Symptome, oft unentdeckte Erkrankung. Um diese Situation zu verbessern biete sich das Screening von Risikogruppen an, bei denen die Zöliakie mit bis zu 10 % deutlich häufiger auftritt. Besonders betroffene Gruppen sind: Typ 1 Diabetiker autoimmune Schilddrüsenerkrankungen (Hashimoto-Thyreoiditis, Morbus Basedow) Osteoporose Familienangehörige Minderwuchs Erhöhte Abortrate Down-Syndrom Turner-Syndrom Sjögren-Syndrom Patienten mit IgA-Mangel Dabei sind die hervorgehobenen Gruppen besonders betroffen. Bei Patienten mit der Zöliakie als Begleiterkrankung ist die Diagnose umso wichtiger; da deren Behandlung auch häufig den therapeutischen Erfolg der Grunderkrankung erhöht. Monitoring unter Glutenkarenz Unter adäquater Diät fallen die Gliadin DP-Ak und ttg- IgA-Ak innerhalb von wenigen Monaten auf niedrige Werte bzw. unterhalb der Nachweisgrenze ab. Permanent hohe bzw. persistierende Gliadin DP-Ak oder ttg-iga-ak > 9 12 Monate sprechen für ein Therapieversagen, Dyscompliance oder Diätfehler. Zum Monitoring der Glutenkarenz ist die Messung von Gliadin DP-IgA-Ak oder DP-IgG-Ak in der Regel geeignet, da Sie schneller reagieren als ttg-ak. Dabei sollte die erste Messung erst ca. 8 Wochen nach Beginn der Diät erfolgen. Die Messung der Ak erlaubt allerdings keine Aussage über den Zustand der Darmmukosa. Während die serologische Erholung nach 12-monatigeer Glutenkarenz fast vollständig ist, findet sich lediglich in 40 % der Fälle eine histologische Remission. Somit eilt die Serokonversion der histologischen Reparation voraus. Zöliakie-Labordiagnostik bei selektivem IgA-Mangel Der selektive IgA-Mangel führt mit einer Inzidenz von 1 : 400 zu primärer Immundefizienz, die familiär gehäuft auftritt. Die Prävalenz dieser häufigen Erkrankung unter Patienten mit Zöliakie wird auf 1 10 % geschätzt. Unter Patienten mit einem selektiven IgA- Mangel finden sich etwa 7,7 % mit Zöliakie. Bei Patienten, insbesondere bei Säuglingen und Kleinkindern mit klinischem Verdacht auf eine Zöliakie und fehlendem Nachweis von ttg-iga-ak und Gliadin DP- IgA-Ak, ist an einen selektiven IgA-Mangel zu denken. In diesen Fällen lassen sich fast obligatorisch IgG gegen Gliadin DP nachweisen. Stellenwert der Typisierung des HLA-DQ Locus Mehr als 95 % der betroffenen Patienten sind Träger der HLA- Allele DQ2 oder DQ8, so dass eine sehr enge Assoziation zwischen diesen Merkmalen und der Erkrankung besteht. Allerdings sind ebenso % der kaukasischen Bevölkerung für DQ2 oder DQ8 positiv. Dadurch gewährleistet die Testung zwar eine sehr hohe Sensitivität, die Spezifität ist hingegen vollkommen unzureichend. Ein positives Ergebnis hat somit keinerlei diagnostischen Wert, ein negatives Ergebnis macht eine Zöliakie jedoch sehr unwahrscheinlich (negativ prädiktiver Wert je nach Studie zwischen 95 % und 100 %). 7

9 Die Bestimmung der HLA-DQ Merkmale stellt folglich keinen Bestandteil der primären Labordiagnostik der Zöliakie dar. Eine maßgebliche Bedeutung kommt dieser Untersuchung allerdings bei Patienten mit erhöhtem Erkrankungsrisiko (z. B. familiär bedingt, andere Autoimmunerkrankung etc.) zu, wenn auf Grund einer unklaren Konstellation der serologischen Marker (z. B. auch bei selektivem IgA-Mangel) keine klare Diagnose möglich ist. Labordiagnostik zum Ausschluss zöliakiebedingter Folgeerkrankungen Neuere Untersuchungen zeigen, dass der gelegentliche Verzehr glutenhaltiger Lebensmittel (bis 2 Gramm Gluten pro Tag) nicht zu einer Erhöhung der Gliadin-Ak führt, in der Lamina propria finden sich jedoch vermehrt IEL. Bei sekundärem Lactasemangel sind Milchprodukte zu meiden. Gelegentlich kann eine Substitution mit Eisen und Vitaminen sowie bei lebensbedrohlichen Zuständen einer Zöliakie-Krise die Gabe von Corticosteroiden erforderlich sein. Nur durch strikte Glutenkarenz sind gefürchtete Komplikationen bzw. Spätfolgen, z. B. T- Zell-Lymphome oder refraktäre Sprue, zu vermeiden. Kleines Blutbild Eisen Ferritin Transferrin Alkalische Phosphatase Calcium Zink Folsäure Albumin Quick PTT Ausblick Es ist zu vermuten, dass weitere neue Symptome oder Manifestationen das Spektrum der Zöliakie-Symptomatologie erweitern werden. Die Vielseitigkeit der Erscheinungsformen bedingt, dass insbesondere bei extraintestinalen Manifestationen oft nicht an die Möglichkeit einer Zöliakie gedacht wird. Ggf. Lactose-Toleranztest zum Nachweis eines sekundären Lactase-Mangels. Therapie Bei unspezifischer Gedeihstörung im Kindesalter bzw. unklarer Eisenmangelanämie des Erwachsenen, selbst bei unklaren intestinalen Blutungen, sollte die Zöliakie immer differenzialdiagnostisch in Betracht gezogen werden. Die Gliadinintoleranz bleibt i. d. R. lebenslang bestehen. Die Therapie der Wahl bei klassischen und atypischen oder auch zunächst klinisch stummen Verlaufsformen der Zöliakie besteht aus einer strikten Glutenkarenz, d. h. glutenhaltige Cerealien wie Weizen, Gerste und Roggen sind zu meiden. Die Serodiagnostik der Zöliakie leistet als entscheidende noninvasive Diagnostik einen erheblichen Beitrag zum Screening solcher atypischen Zöliakie-Formen. Hafer enthält kein Gluten, jedoch kann bei der Herstellung eine Kontamination mit glutenhaltigen Mehlen oft nicht ausgeschlossen werden, so dass auch Haferprodukte primär gemieden werden sollten. Andererseits belegen Studien, dass der moderate Verzehr von Hafer bei Erwachsenen mit Zöliakie keine Verschlechterung der Zottenhistologie herbeiführt. 8

10 Literatur 1. European Society for Paediatric Gastroenterology, Hepatology and Nutrition (ESPGHAN) 2 Husby S et al (2012). European Society for Paediatric Gastroenterology, Hepatology,and Nutrition guidelines for the diagnosis of coeliac disease. JPGN 54: Hill PG, Holmes GKT (2008). Coeliac disease: a biopsy is not always necessary for diagnosis. Aliment Pharmacol Ther 27, ) Angehörige und Betroffene finden Hilfe bei: Deutsche Zöliakie-Gesellschaft Filderhauptstraße Stuttgart Telefon

11 Bioscientia Institut für Medizinische Diagnostik GmbH Regionallabors: Labor Berlin Lützowstraße 89/ Berlin Tel Fax Labor Freiburg Mülhauser Straße Freiburg Tel Fax labor-freiburg@bioscientia.de Labor Ingelheim Konrad-Adenauer-Straße Ingelheim Tel Fax labor-ingelheim@bioscientia.de Labor Jena Orlaweg Jena Tel Fax labor-jena@bioscientia.de Labor Karlsfeld Liebigstraße Karlsfeld Tel Fax labor-karlsfeld@bioscientia.de Labor Mainz Wallstraße Mainz Tel Fax labor-mainz@bioscientia.de Labor Moers Zum Schürmannsgraben Moers Tel Fax /35 labor-moers@bioscientia.de Bioscientia MVZ Saarbrücken GmbH Winterberg Saarbrücken Tel Fax labor-saarbruecken@bioscientia.de Herausgeber Bioscientia Institut für Medizinische Diagnostik GmbH Konrad-Adenauer-Straße Ingelheim Verantwortlich PD Dr. med. Markus Nauck Autoren Dr. med. Andreas Meißner Dr. med. Birgit Gierten Fachärzte für Laboratoriumsmedizin Dr. rer. nat. Peter Gohl Diplom Biologe Redaktion Nadja Franzen