Das von Willebrand- Syndrom

Transkript

1 Diplomarbeit Das von Willebrand- Syndrom Die Wirkung von DDAVP eingereicht von Weißenbacher Eva Mat.Nr.: zur Erlangung des akademischen Grades Doktorin der gesamten Heilkunde (Dr. med. univ.) an der Medizinischen Universität Graz ausgeführt an der Universitätsklinik für Kinder- und Jugendheilkunde Klinische Abteilung für allgemeine Pädiatrie unter der Anleitung von Univ. Prof. Dr. Wolfgang Muntean Graz, Juni 2009

2 Eidesstattliche Erklärung Ich erkläre ehrenwörtlich, dass ich die vorliegende Arbeit selbständig und ohne fremde Hilfe verfasst habe, andere als die angegeben Quellen nicht verwendet habe und die den benutzten Quellen wörtlich oder inhaltlich entnommenen Stellen als solche kenntlich gemacht habe. Graz, Juni 2009 EvaWeißenbacher

3 Danksagung Mein besonderer Dank gilt all jenen, die mir diese Arbeit ermöglicht haben. An erster Stelle möchte ich mich bei Univ. Prof. Dr. Wolfgang Muntean für die Bereitstellung des Themas, die immer freundliche und geduldige Betreuung sowie die Begutachtung bedanken. Des Weiteren gilt mein Dank der Universitätsklinik für Kinder- und Jugendheilkunde für die tatkräftige Unterstützung, Bereitstellung von Fachliteratur und Daten. Über diese Arbeit hinaus gebührt meiner Familie ein spezieller Dank, neben meiner Schwester Anja, die mir immer ein Vorbild und eine große Hilfe während all der Jahre gewesen ist, auch meiner Schwester Ines, welche mir immer eine große Stütze und engste Vertraute ist. Dankbar bin ich auch meinem Lebenspartner Lucas für sein Vertrauen und seinen festen Glauben an mich und meinen Handel. Ohne seine Hilfe wäre der Erfolg der letzten Jahre in dieser Weise nicht möglich gewesen. Vor allem aber gebührt meinen Eltern ein spezieller Dank. Sie haben mir durch ihre Unterstützung in jeder Hinsicht das Studium ermöglicht und mich mit Vertrauen durch alle Höhen und Tiefen begleitet. I

4 Zusammenfassung Einleitung:. Die Hämostase ist eines der komplexesten Systeme des menschlichen Körpers und ist abhängig von vielen einzelnen Faktoren. Zu diesen zählt auch der von Willebrand Faktor, dieser dient als Träger des F VIII. Ein Defizit, beziehungsweise ein Fehlen des von Willebrand Faktors führt zum so genannten von Willebrand- Syndrom. Diese Erkrankung wird je nach ihrem Schweregrad in drei verschiedene Typen eingeteilt, wobei der Typ zwei noch in Typ 2A, 2B, 2M und 2 N unterteilt wird. Zur Behandlung dieser Gerinnungsstörung gibt es verschiedene Therapievorschläge, unter anderem die Behandlung der Patienten mit Desmopressin. Um das Ansprechen der Patienten auf die Therapie mit Desmopressin (DDAVP, Minirin ) zu eruieren, wird an der Kinderklinik der so genannte DDAVP- Test durchgeführt. Im Zuge dieser Arbeit soll evaluiert werden, ob man diesen Test nicht nur für das Ansprechen der Patienten auf DDAVP, sondern auch als diagnostisches Hilfsmittel verwenden kann, da vor allem in der Pädiatrie eine Blutungsanamnese schwierig bzw. auch häufig nicht durchführbar ist. Von dieser Evaluierung würden vor allem Patienten mit mildem Typ 1 profitieren, da diese Patienten häufig in den so genannten Graubereich fallen und nur schwer zu diagnostizieren sind. Methoden: Im Rahmen einer retrospektiven Analyse, wurden Patientendaten der Kinderklinik Graz erhoben. Dabei handelt es sich um Patienten, bei denen wegen Verdacht auf das von Willebrand- Syndrom ein DDAVP- Test durchgeführt wurde. Hierbei wurden die Anstiege der einzelnen vwf- Parameter, wie vwf: Ag, vwf: RiCof und die F VIII: C, dokumentiert und verglichen. Ergebnisse: Unsere Ausarbeitung hat ergeben, dass alle Patienten einen guten Anstieg der vwf- Parameter auf DDAVP zeigen. Es fanden sich signifikant verminderte vwf- Parameter zum Zeitpunkt 0 bei Patienten mit positiver Eigen- und Familienanamnese gegenüber Patienten ohne Anamnese. Erstaunlicher weise konnten sonst keine relevanten signifikanten Unterschiede in den Anstiegen beobachtet werden. Daraus konnte geschlossen werden, dass eine positive Anamnese nicht mit einem verminderten Anstieg der Parameter assoziiert ist. Auch II

5 umgekehrt hat sich gezeigt, dass die Höhe der Anstiege nicht mit dem Vorhandensein einer Anamnese korreliert. Schlussfolgerung:. Der DDAVP- Test kann laut unserer Analysen nicht als diagnostisches Hilfsmittel angewendet werden. Schlüsselwörter: von Willebrand- Faktor; von Willebrand- Syndrom, DDAVP, präoperative Untersuchung III

6 Abstract Introduction: The haemostatic system is one of the most complex systems of the human body. A functional haemostasis causes on different blood factors. One of them is the von Willebrand factor. It is the carrier of the haemostatic factor VIII. A reduced or absent level of the vwf cause the von Willebrand syndrome. This disease is divided in three different types. The Type two is subdivided in 2A, 2B, 2M and 2N. There are different options for therapy of this disease. One of them is desmopressin (DDAVP). The so called DDAVP- test shows the response of treatment with desmopressin of patients with possible vws. This thesis should show if it is possible to use the DDAVP- test as a diagnostic tool. This would be a great step, in particular in paediatrics, because in children the bleeding history is very difficult to evaluate. Especially patients with type 1 would benefit, because they are often belonging to the so called grey zone of vws with marginal reduced vwf- parameters. Methods: A retrospective analysis of data obtained with routine DDAVP administration for test purposes in patient with borderline von Willebrand disease at the children clinic Graz was done. The increase of vwf: Ag, vwf: RiCof and F VIII: C has been document and compared. Results: All of our patients had a very good response after application of DDAVP. The increase of vwf: Ag, vwf: RiCof and F VIII: C was compared in patients with positive and negative bleeding anamneses. The patients with positive anamneses had significant lower parameters at the beginning, but surprisingly, a higher increase of the vwf- parameters after 30 minutes. The increase of vwf- parameters did not differ significantly between the other groups at the different time points. These results present that a positive anamnesis is not significant associated with a lower increase. On the other side a high increase is not associated with a negative anamnesis. Conclusion: The results of both analyses show that it is not possible to use the DDAVP- test as a diagnostic tool. Keywords: von Willebrand Factor, von Willebrand syndrome, DDAVP- Test; preoperative testing IV

7 Inhaltsverzeichnis 1 EINLEITUNG Das Blutgerinnungssystem Initiations- oder Aktivierungsphase Amplifikation oder auch Verstärkungsphase Propagationsphase Nachphase Der von Willebrand Faktor (vwf) Biosynthese des von Willebrand Faktors Funktionelle Domänen des vwf Interaktionen der vwf- Domänen mit der extrazellulären Matrix Die Interaktion der A1- Domäne mit dem Glycoprotein Ibα Die Interaktion der C1- Domäne mit dem Thrombozyten Integrin αiib β Die Funktion des vwf in der Thrombozytenadhäsion- und aggregation Scherkräfte und Thrombozytenadhäsion Die Bindung von vwf an subendotheliale Strukturen vwf und Thrombozytenadhäsion- und aggregation Das von Willebrand- Syndrom (vws) Geschichte Prävalenz Klassifikation des von Willebrand- Syndroms Von Willebrand Syndrom Typ Von Willebrand- Syndrom Typ Typ 2A Typ 2B Typ 2M Typ 2N Von Willebrand- Syndrom Typ Diagnostik des von Willebrand- Syndroms Die Veränderung der Laborparameter bezogen auf die einzelnen Typen Der vws- Typ V

8 Der vws- Typ Der vws- Typ Therapie des von Willebrand- Syndroms Lokale Blutstillung Zusätzliche Therapie DDAVP- Desmopressin Der DDAVP- Test Die vwf/ F VIII- Konzentrate Die Grauzone des von Willebrand- Syndroms Problemstellung Probleme zur Sicherung eines eindeutigen vws Anamnese vwf und Blutgruppe Die diagnostischen Tests Fragestellung Material und Methoden Analyse Analyse Ergebnisse Analyse Beschreibung und Darstellung der Ergebnisse der einzelnen Gruppen Schematische Zusammenfassung aller Gruppen Statistische Auswertung der vwf- Parameter Analyse Beschreibung der Ergebnisse der einzelnen Gruppen Schematische Zusammenfassung aller Gruppen Bei positiver Anamnese Bei negativer Anamnese Statistische Auswertung der vwf- Parameter Diskussion Literaturverzeichnis Anhang- Patientenstammblatt Curriculum Vitae VI

9 Glossar und Abkürzungen TF TFPI vwf AT HMV- vwf mrna GP vws appt F VIII:C vwf: Ag vwf: RiCof RIPA PFA- 100 vwf: CB DDAVP EA FA Tissue factor Tissue factor pathway inhibitor von Willebrand Faktor Antithrombin High- Molecular- Weight von Willebrand Faktor messenger Ribonucleic acid alias Boten Ribonukleinsäure Glycoprotein von Willebrand- Syndrom Aktivierte partielle Thromboplastinzeit Faktor VIII- Aktivität von Willebrand- Syndrom Antigen Ristocetin Co- Faktor Ristocetin- induzierte Plättchenaggregation Plättchenfunktionanalyzer Kollagen- Bindungsaktivität Desmopressin, Minirin Eigenanamnese Familienanamnese VII

10 Abbildungsverzeichnis Abbildung 1 Stadien der Blutgerinnung... 4 Abbildung 2 Das vwf - Gen... 6 Abbildung 3 Die Entschlängelung des vwf unter hohen Scherkräften... 6 Abbildung 4 Produktion des Pre- Pro- vwf in den Ribosomen... 7 Abbildung 5 Signalpeptidase und Dimerisation des Pro- vwf- Monomers... 7 Abbildung 6 Proteolytische Spaltung des Propeptides im Trans Golgi- Netzwerk und Entstehung der HMV- vwf... 8 Abbildung 7 Funktionelle Domänen des vwf... 9 Abbildung 8 A3- Domäne, kollagene Bindungsseite Abbildung 9 Glycoprotein Ibα- Rezeptor an Thrombozyten Abbildung 10 Die A1 Domäne, thrombozytenbindende Region Abbildung 11 Blufluss im Gefäßsytem Abbildung 12 Darstellung des Gefäßschadens mit Freilegung der subendothelialen Skrukturen Abbildung 13 Bindung des HMW- vwf an den freiliegenden subendothelialen Skrukturen über die A3- Domäne Abbildung 14 Darstellung der A1- Domäne ist die Voraussetzung für die Thrombozytenadhäsion Abbildung 15 Hier kommt es zu der Anhaftung der Thrombozyten, Drehung und schließlich Ausbildung eines stabilen Thrombus Abbildung 16 Die Aktivierung der Thrombozyten ist Grundlage zur weiteren Anlagerung von Blutplättchen Abbildung 17 Die angelagerten Thrombozyten werden durch Brücken aus HMWvWF und Fibrinogen miteinander verbunden VIII

11 Abbildung 18 Die Thrombusstabilisierung ein dichtes Fibrinnetz Abbildung 19 Erbgang der Familie Aalands Abbildung 20 Klassifikation des von Willebrand- Syndroms Abbildung 21 Blutungssymptomatik bei Typ 3 des vws Abbildung 22 Multimerische Banden und Skruktur des vwf Abbildung 24 Ablaufdiagramm in der Diagnose des vws IX

12 Tabellenverzeichnis Tabelle 1 Symptome bezogen auf den Typ Tabelle 2 Zusammenfassung der hämatologischen Tests Tabelle 3 Therapie und perioperative Prophylaxe bezogen auf den Typ Tabelle 4Schematische Darstellung der Gruppeneinteilung der Analyse Tabelle 5 Anstieg der Gruppe 1 in Analyse Tabelle 6 Anstieg der Gruppe 2 in Analyse Tabelle 7 Anstieg der Gruppe 3 in Analyse Tabelle 8 Anstieg der Gruppe 4 in Analyse Tabelle 9 Anstieg der Gruppe 5 in Analyse Tabelle 10 Anstieg der Gruppe 6 in Analyse Tabelle 11 Anstieg der Gruppe 7 in Analyse Tabelle 12 Zusammenfassung der Steigerung des vwf: Ag aller Gruppen Tabelle 13 Zusammenfassung der Steigerung des vwf: RiCof aller Gruppen Tabelle 14 Zusammenfassung der Steigerung des F VIII: C aller Gruppen Tabelle 15 Schematische Darstellung der Gruppeneinteilung der Analyse Tabelle 16 Die Steigerung des vwf: Ag bei positiver Anamnese Tabelle 17 Die Steigerung des vwf: RiCof bei positiver Anamnese Tabelle 18 Die Steigerung der F VIII: C bei positiver Anamnese Tabelle 19 Die Steigerung des vwf: Ag bei negativer Anamnese Tabelle 20 Die Steigerung des vwf: RiCof bei negativer Anamnese Tabelle 21 Die Steigerung der F VIII: C bei negativer Anamnese X

13 1 EINLEITUNG 1.1 Das Blutgerinnungssystem Das Blutgerinnungssystem ist eines der größten und zugleich komplexesten Systeme des menschlichen Körpers. Ein fehler- und problemloses Funktionieren ist demnach unumgänglich und lebenswichtig. Es verhindert einen übermäßigen Blutverlust und ist die Voraussetzung für eine intakte Wundheilung. Das Wort Hämostase entstammt dem Griechischen αἷμα Häma Blut und στάσις Stasis Stauung, Stockung, Stillstand. Dem zu Folge ist es jener Prozess, der zur raschen Beendigung einer Blutung führt. Man unterscheidet hier primär von sekundär. Bei der primären Hämostase kommt es zur Wechselwirkung zwischen Kollagen des verletzten Gewebes und den Thrombozyten, wodurch es anschließend zu einer Thrombozytenaggregation kommt. Die sekundäre Phase hingegen läuft, in den unten angeführten Stadien ab und ist demnach ein überaus komplexer Prozess (1). Laut aktuellen Daten beeinflussen Zellen den Prozess der Blutgerinnung. Durch verschiedene Komponenten der Zelloberfläche wird die Koagulation reguliert. Dies zeigt welch wichtige Rolle spezifische, zelluläre Rezeptoren für die Blutgerinnung spielen. Die Anzahl der Oberflächenrezeptoren ist verantwortlich für die unterschiedlichen Rollen der Zellen im Gerinnungssystem. Man hat aufzeigen können, dass die Hämostase in drei sich überlappenden Stadien abläuft und nicht, wie bisher, angenommen in einer Kaskade. Um das Gerinnungssystem vollständig anzuführen, werde ich auch das Stadium der Fibrinolyse erläutern. Initiation durch eine Gewebeverletzung oder Aktivierung von Endothelzellen. Amplifikation, in dieser Phase werden Thrombozyten und deren Cofaktoren aktiviert. Dadurch kommt es zur Bildung von Thrombin. Propagation, die Bildung von Thrombin an der Thrombozytenmembran. Nachphase (Fibrinolyse), hier kommt es zur Blutgerinnselretraktion über den Abbau von Fibrin durch Plasmin (1). 1

14 Der Blutgerinnungsprozess besteht aus einer Serie von proteolytischen Reaktionen, das heißt jede Protease spaltet und aktiviert in Folge eine weitere. Verschiedene Komponenten des endogenen Weges der Gerinnung sind essentiell, wie Faktor VIII und IX. Durch einen Mangel kann es zu einer ausgeprägten Blutungstendenz kommen. Auch ein Mangel von Faktor X, F V und F VII kann zu schwerwiegenden Blutungen führen (2). Allgemein ist zu sagen, dass der exogene Weg und der endogene Weg der Hämostase nicht unabhängig voneinander sind. Der ausschlaggebende Punkt dafür ist, dass der F VIIa/TF- Komplex sowohl F IX, als auch F X, aktiviert. Auch Thrombin ist in der Lage direkt F XI zu aktivieren (3). Wie oben schon erwähnt, besteht die Hämostase aus drei, sich überlappenden, Stadien und der anschließenden Fibrinolyse Initiations- oder Aktivierungsphase Diese findet ihren Ausgang an TF- tragenden Zellen. Der TF (membranständige Gewebefaktor) bleibt, wie der Name schon sagt, in der Zellmembran fest verankert und wird auch dort synthetisiert. Verschiedene extrazelluläre Zellen sind in der Lage den TF unter normalen Bedingungen zu expremieren. Auch Monozyten im Blut und geschädigte Zellen produzieren diesen Faktor (4). Durch eine Gewebeläsion kommt das Plasma in Kontakt mit extravaskulären TFtragenden Stützzellen (exogene Aktivierung). Faktor VII, von dem 1 % immer durch spontane Hydrolyse aktiviert im Plasma vorkommt, bindet unter Beteiligung von Calciumionen an den TF. Der F VIIa/TF- Komplex aktiviert nun F V, F X und F IX, der wiederum F X aktiviert. Der TFPI (tissue factor pathway inhibitor) beendet die Initiationsphase. Durch einen Endotheldefekt und damit Kollagenfreilegung, kommt es zu einer Kontaktaktivierung von F XII (endogene Aktivierung). F XIIa aktiviert weiters F XI, dieser aktiviert dann wiederum F IX (1). 2

15 1.1.2 Amplifikation oder auch Verstärkungsphase Thrombozyten kommen durch einen Defekt mit extravaskulärem Gewebe in Kontakt und haften sich an Matrixkomponenten der beschädigten Zelle an. Durch diese Bindung werden die Thrombozyten aktiviert und sammeln sich in der nähe der TF- Expression an. Der Prothrombinaktivator ist ein Komplex, der durch die Verbindung von F Xa mit dem F V, Phospholipiden bzw. Kalciumionen und Zellmembran entsteht. Dieser wandelt das Prothrombin in Thrombin um. Thrombin aktiviert sowohl F V und verstärkt somit den Prothrombinaktivator, als auch F VII und F XI. Die F XIa und VIIIa bilden unter Vermittlung von Calciumionen einen Komplex, der nun F X aktiviert. Dadurch kommt es abermals zu einer Verstärkung des Prothrombinaktivators und somit zu einer neuerlichen Thrombinproduktion (1). Eine kleine Anzahl von Thrombin, welches an TF- Stützzellen gebildet wird, verstärkt das initiale, prokoagulatorische Signal (5). Thrombin ist ein starker Aktivator für Thrombozyten über den Protease-aktivierenden Rezeptor (PAR)(6). Die Thrombozyten lassen nach ihrer Aktivierung F V aus der α- Granula, in nur teilweise aktivierter Form, frei (7). Zur vollständigen Aktivierung kommt es dann durch Thrombin oder F Xa. Ein Teil des Thrombins bindet sich nicht an PAR- Rezeptoren, wie dem GPIb/IX und aktiviert auf diesem Weg andere Blutgerinnungsfaktoren an der Thrombozytenzelloberfläche (8). Der von Willebrand Faktor (vwf)/ FVIII- Komplex bindet sich an Thrombozyten und wird von Thrombin gespalten, um F VIII zu aktivieren und aus dem Komplex freizusetzen. Somit bleibt der F VIIIa an den Blutplättchen gebunden. Am Ende dieser Phase sind Thrombozyten aktiviert und am Aufbau des Blutgerinnungsprozesses essentiell beteiligt, indem sie Thrombin bilden (2) Propagationsphase Während der Propagationsphase werden die Tenase und Prothrombinase an der Thrombozytenoberfläche gesammelt und es werden Thrombingenerationen gebildet (2). An den Blutplättchen binden dann mit hoher Affinität F IXa, F Xa und F XIa. Wenn F IXa aus den Stützzellen in die Thrombozyten diffundiert, sammelt sich der Tenase (F VIIIa/IXa)- Komplex an der Oberfläche an. Dies geschieht allerdings nur, wenn er vorher nicht von Antithrombin (AT) oder anderen Inhibitoren gehemmt wird. 3

16 Außerdem fördert der Plasma F IX durch Bindung an aktivierte Thrombozyten die weitere Bildung von Thrombin (9). Der F IXa/ VIIIa- Komplex aktiviert wiederum F X, der sich dann mit seinen Cofaktor, F Va, verbindet. Dieser Komplex (F X/ F V) kann nun jene Menge Thrombin produzieren, das für die Bildung des Blutgerinnsel benötigt wird. Thrombin wandelt, unter der Abspaltung der Fibrinpeptide A und B Fibrinogen zu Fibrinmonomeren um. Diese werden dann spontan, über Wasserstoffbrückenbindungen, zu Fibrinpolymeren verbunden. Durch den F XIII, der durch Thrombin aktiviert wird, kommt es zwischen den Fibrinpolymeren zu kovalenten Bindungen. Dieser Prozess führt zur Bildung des unlöslichen Fibrins (1) Nachphase Es kommt über einen essentiellen physiologischen Mechanismus zur Rückbildung des Blutgerinnsels. Dies geschieht sowohl über ein intaktes Gefäßendothel, Thrombomodulin in Kombination mit Protein C u. S, Antithrombin, als auch Heparin und C1- Esterase- Inhibitor und Fibrinspaltprodukte. Abbildung 1 Stadien der Blutgerinnung Quelle: Klinisches Wörterbuch, 261. Auflage. Walter de Gruyter, Berlin, New York Pschyrembel 4

17 1.2 Der von Willebrand Faktor (vwf) Der von Willebrand Faktor hat drei essentielle Funktionen, um Blutungen nach einem vaskulären Defekt (primäre Hämostase) zu stoppen. Zu Beginn ist er in der Lage an subendotheliale Strukturen, die durch eine Gefäßläsion freigelegt wurden, zu binden. Weiters gehen dann die Thrombozyten mit dem Faktor eine Bindung ein. Nachfolgend übernimmt er gemeinsam mit Fibrinogen die Rolle als Ligand und bildet Brücken zwischen den angrenzenden Blutplättchen aus. Es kommt dadurch zur Ausbildung von stabilen Aggregaten (10). Auch in der endogenen Aktivierung der Hämostase ist der vwf von großer Bedeutung. Durch eine normale Funktion des F VIII kommt es zur Aktivierung von Thrombin und Fibrin, die unverzichtbar für die Stabilisierung von Thrombozytenaggregaten sind (11, 12). Wie aus den angeführten Punkten bereits hervorgeht, kann ein Mangel bzw. eine herabgesetzte Funktion des vwf zu erhöhter Blutungstendenz führen, auch bekannt als das von Willebrand- Syndrom (13). Der vwf ist das größte Protein im Plasma und zirkuliert dort als Multimer in einer Größe von 540 bis kda (11). Diese Multimere bilden faserartige Strukturen, die bis zu 1300 nm lang werden können (14). Die Moleküle werden geschlängelt (globuläre vwf) und vorübergehend an subendotheliale oder zelluläre Oberflächen gebunden. Die hohen Scherkräfte führen zu einer Entschlängelung des globulären vwf und damit zu einer Vermehrung der linearen Struktur dieser Moleküle (15). Das Gewicht des vwf ist abhängig von seinen Untereinheiten. Speziell das hoch polymerisierte vwf- Molekül, auch High- Molekular- Weight vwf-moleküle (HMWvWF), ist haemostatisch aktiv. Die Größe der vwf- Multimere korreliert direkt mit deren Funktion (16). Jede einzelne vwf- Untereinheit besitzt verschiedene Domänen, die sich mit Kollagen und den Glycoproteinen GPIbα und αiibβ3 der Thrombozyten verbinden. Das codierende Gen für den vwf ist am kurzen Arm vom Chromosom 12 lokalisiert (10). 5

18 Abbildung 2 Das vwf - Gen Quelle: Reininger A, Stockschläder M. Mechanisms of von Willebrand Factor. CD CSL Behring, 2003 Abbildung 3 Die Entschlängelung des vwf unter hohen Scherkräften Quelle: Reininger A, Stockschläder M. Mechanisms of von Willebrand Factor. CD CSL Behring, Biosynthese des von Willebrand Faktors Die Synthese des vwf findet ausschließlich an den endothelialen Zellen und in den Megakaryozyten (Thrombozyten-Vorläuferzellen) statt. Die ausgereiften vwf- Untereinheiten zirkulieren als multimere Formen im Plasma. Der vwf ist ein Beispiel für ein Protein, bei dem der letzte Schritt der Synthese die Speicherung von diesem in dafür vorgesehen Organellen ist. Dies sind die so genannten Weibel-Palade Körper und die α- Granula der Thrombozyten (10). Die vwf mrna wird im endoplasmatischem Retikulum in ein Vorläuferpolypeptid umgewandelt. Dieses wird, bestehend aus 22 Aminosäuren, auch als pre-pro-vwf 6

19 bezeichnet. Während der zellulären Synthese des pre-pro-vwf kommt es zur posttranslationalen Modifikation. Nach der Entfernung des Signalpeptids durch die Peptidase und anschließender Glycosylierung entstehen so genannte pro-vwf- Monomere, die dann durch die Bildung von Disulfidbrücken an deren Carboxyl- Enden zu pro-vwf-dimeren umgewandelt werden (17). Abbildung 4 Produktion des Pre- Pro- vwf in den Ribosomen Abbildung 5 Signalpeptidase und Dimerisation des Pro- vwf- Monomers Quelle: Reininger A, Stockschläder M. Mechanisms of von Willebrand Factor. CD CSL Behring, 2003 Diese werden in weiterer Folge zum Golgi- Apparat transportiert, wo es dann zu einer Sulfatierung, Glycosylierung und weiteren posttranslationalen Prozessen kommt. Durch die Polymerisation entsteht aus den vwf- Dimeren, vwf- Multimere durch Ausbildung von Disulfidbrücken in D3 und D` und nicht kovalenten Bindungen in den D1 und D2 Domänen. Während ihres Transportes durch den Golgi- Apparat fördern die vwf-propeptide die Verbindung der pro-vwf-dimere in vwf-multimere (18). 7

20 Pro-vWF Multimere werden anschließend zum Trans- Golgi Netzwerk transportiert, wo es zu einer proteolytischen Abspaltung des Propeptids kommt. Durch diesen Vorgang kommt es zu ausgereiften vwf- Multimeren, dem HMW-vWF und dem vwf- Propeptid Dimeren. Für diesen posttranslationale Vorgang wird Furin, eine membranständige, calciumabhängige Endoprotease, benötigt (19, 20). Abbildung 6 Proteolytische Spaltung des Propeptides im Trans Golgi- Netzwerk und Entstehung der HMV- vwf Quelle: Reininger A, Stockschläder M. Mechanisms of von Willebrand Factor. CD CSL Behring, 2003 Nach dieser Abspaltung bleiben die VWF- Multimere und vwf-propeptide nicht kovalent aneinander gebunden. Die zwei Organellen, die dafür als Speicher dienen, sind die endothelialen Weibel-Palade Körper und die α- Granula der Thrombozyten. Sie besitzen eine große Anzahl von HMW-vWF- Multimeren, bevor sie sezerniert werden und anschließend degenerieren (21, 22). Die Synthese in den Megakaryozyten ist bis heute noch nicht ganz geklärt, es werden aber die gleichen Prozesse angenommen (11). vwf- Multimere werden zum einen in das zirkulierende Blut (apikale Sekretion), zum anderen in die subendotheliale Matrix (basolaterale Sekretion) abgegeben. Anders als andere Proteine, wird der vwf auf zwei Arten sezerniert: zum einen direkt verbunden mit der Synthese, dem so genannten konstitutive Weg, zum anderen die Speicherung in Organellen und Ausschüttung nach Stimulation, dem regulativen Weg (18). 8

21 Der vwf wird allerdings hauptsächlich über den konstitutiven Weg sezerniert, wogegen die größte und funktionell nützlichste Menge an HMW-vWF in den oben genannten Organellen gespeichert wird und über den regulativen Weg abgegeben wird (23) Funktionelle Domänen des vwf Die ausgereifte Untereinheit des vwf besitzt eine Menge funktioneller Abschnitte, die in viele biologische Aktivitäten involviert ist, wie die Interaktion mit Thrombozytenrezeptoren und Kollagenstrukturen. Diese so genannten funktionellen Domänen findet man auf jedem einzelnen vwf, unabhängig von der Anzahl der gespeicherten Multimere (24). Das höhere hämostatische Potenzial der HMW-vWF gegenüber den kleineren vwf- Multimeren ist der vermehrten Anzahl der funktionellen Abschnitte für die Interaktion mit Komponenten der Gefäßwände und Thrombozyten zu zuschreiben (10). Die funktionellen Domänen können, neben F VIII an D`, auch Integrin an αiibβ3 sowie Heparin, sulfierte Glycolipide und nicht physiologische Liganden an A1 binden (25, 26). In den letzen Jahren wurde besonderes Augenmerk auf diejenigen Domänen des vwf gelegt, die für Thrombozytenadhäsion an Komponenten der extrazellulären Matrix verantwortlich sind. Sie werden als die so genannten A1 und A3 Domänen, denen eine molekulare Struktur zugeschrieben werden kann, bezeichnet (10). Abbildung 7 Funktionelle Domänen des vwf Quelle: Reininger A, Stockschläder M. Mechanisms of von Willebrand Factor. CD CSL Behring,

22 Interaktionen der vwf- Domänen mit der extrazellulären Matrix Die Hauptkomponente der extrazellulären Matrix ist Kollagen, welches imstande ist freie vwf-multimere zu binden (10). Die A3- Domäne ist die Hauptbindungsstelle des vwf für Kollagen, aber auch die A1- Domäne hat teilweise die Möglichkeit Kollagen zu binden (27). Deren jeweiligen Rollen schwanken in Abhängigkeit vom Typ des Kollagens. Die A3- Domäne ist in der Lage sich an das fibrilläre Kollagen Typ I und II zu binden, währenddessen die A1- Domäne eine Bindungsstelle für Kollagen Typ VI besitzt. Die dynamischen Eigenschaften des Blutes und die mechanischen Belastungen beeinflussen diese Interaktionen. Die A1 und A3- Domäne bewirken in unterschiedlicher Weise eine Bindung des vwf an Komponenten der extrazellulären Matrix (28). Folglich bestimmt die Art der vaskulären Läsion die Bindung des vwf durch die A3- Domäne an der zellulären Oberfläche. Die Höhe der Affinität Kollagen zu binden, steht in direkter Relation mit der Größe der vwf- Multimere (29). Weder die Abspaltung der A2 und D4 Domänen, welche die A3- Domäne flankieren, noch die Abspaltung der A1- Domäne, führt zu einer verminderten Affinität Kollagen an vwf zu binden (30, 31). Nur die vwf- Multimere, die damit auch multimere A3- Domänen besitzen, sind in der Lage fest an Kollagen zu binden. Im Gegensatz dazu stellen monomere A3- Domänen zwar eine aktive Bindungsstelle für Kollagen, diese reicht aber für eine feste Bindung nicht aus (10). Abbildung 8 A3- Domäne, kollagene Bindungsseite Quelle: Reininger A, Stockschläder M. Mechanisms of von Willebrand Factor. CD CSL Behring,

23 Die Interaktion der A1- Domäne mit dem Glycoprotein Ibα Das Glycoprotein (GP) Ibα ist eine der Hauptkomponenten des Glycoprotein Ib-IX-V- Komplexes, ein Membranrezeptor an Blutplättchen, welcher an die A1- Domäne des vwf binden kann (32). Abbildung 9 Glycoprotein Ibα- Rezeptor an Thrombozyten Quelle: Reininger A, Stockschläder M. Mechanisms of von Willebrand Factor. CD CSL Behring, 2003 Nachdem der vwf an das freigelegte Subendothelium bindet, kommt es zu einer Präsentation der vwf-a1- Domäne und zur raschen Bindung gefäßwandnaher Thrombozyten aus dem zirkulierenden Blut. Dies ist der initiale Schritt für die Bildung von Thrombozyten- Aggregaten, um die Hämostase in Regionen hoher Scherkräften, wie in Arterien, Arteriolen, zu aktivieren (33, 34). Abbildung 10 Die A1 Domäne, thrombozytenbindende Region Quelle: Reininger A, Stockschläder M. Mechanisms of von Willebrand Factor. CD CSL Behring,

24 Da unter normalen Bedingungen vwf- Multimere nicht mit den Thrombozyten interagieren, kommt es erst unter dem Einfluss von hohen Scherkräften, zu einer Umwandlung der vwf- Multimere (32) Die Interaktion der C1- Domäne mit dem Thrombozyten Integrin αiib β3 Innerhalb der vwf- C1- Domäne konnte eine Arginin-Glycin-Asparginsäure (RGD)- Sequenz identifiziert werden, die für die Bindung vom vwf an das Integrin αiib β3 der Thrombozyten verantwortlich ist (35). Die Bindung der A1- Domäne an GPIbα und die nachfolgende Interaktion zwischen der RGD-Sequenz mit dem Integrin αiib β3, führen zu einer irreversiblen Adhäsion der einzelnen Thrombozyten. Die Aktivierung von αiib β3 führt zum einen zu einer Vermehrung der Thrombozyten, zum anderen fördert es das Thrombozytenwachstum. Deshalb ist dieser Prozess für die Ausbildung eines Blutgerinnsels von sehr großer Bedeutung (36) Die Funktion des vwf in der Thrombozytenadhäsion- und aggregation Während der ersten Phase der Blutgerinnung sind dem vwf viele wichtige Funktionen, wie die Bildung eines Thrombus, zu zuschreiben. Da der vwf die Fähigkeit besitzt sich, im Falle eines Gefäßschadens, sofort an das freiliegende Kollagen anzuhaften, ist seine Bindungsfähigkeit in Blutgefäßen, deren schneller Blutfluss der Ausbildung eines Thrombus entgegenwirkt; sehr entscheidend (10). Anschließend aktiviert er die Thrombozytenaggregation, indem er die Blutplättchen unter der Wirkung von hohen Scherkräften aus dem Blutfluss einfängt. Nachdem der Defekt mit der ersten Reihe von Thrombozyten gedeckt ist, hat der vwf die Funktion, als Ligand Brücken zwischen den benachbarten Blutplättchen zu bilden (Thrombozytenaggregation). Dadurch kommt es zu einem Wachstum des Blutgerinnsels. Die multimerische Struktur des vwf besitzt eine hohe Affinität sich an Kollagen und Thrombozyten zu binden, da sie durch seine Vielfalt an Bindungstellen ein erhöhtes Bindungspotenzial besitzt (37). 12

25 Scherkräfte und Thrombozytenadhäsion Die Integrität der Gefäßwände ist essentiell für die Aufrechterhaltung einer normalen Zirkulation. Im Gefäßsystem stellen die roten Blutkörperchen (Erythrozyten) den größten Anteil der zellulären Masse dar. Der Hauptteil der Erythrozyten fließt im Zentrum des Gefäßlumens, dadurch werden die Thrombozyten an die Gefäßwand verdrängt, wo sie ständig auf der Suche nach Gefäßwandschäden sind (38). Abbildung 11 Blufluss im Gefäßsytem Quelle: Reininger A, Stockschläder M. Mechanisms of von Willebrand Factor. CD CSL Behring, 2003 Durch diese Schäden kommt es zu Wirbelbildungen im Blutfluss. Die dadurch entstandenen hohen Scherkräfte führen folglich zu einer Anlagerung des HMW- vwf an das freiliegende Kollagen. Der vwf besitzt die Fähigkeit den hohen Scherbelastungen von Seiten des Blutflusses entgegenzuwirken und durch deren Einfluss permanent sich an subendotheliale Strukturen zu binden. Es folgt danach die Bindung der Blutplättchen über den GP Ibα- Rezeptor. Die letztere Bindung kann gegen die hohen Scherbelastungen nur vorübergehend bestehen. Die weitere Anhaftung der Thrombozyten ist direkt proportional zur Anzahl der Bindungsstellen am HMW- vwf (10) Die Bindung von vwf an subendotheliale Strukturen Die Freilegung subendothelialer Strukturen nach einem Gefäßschaden, bewirkt die Bindung von Plasma vwf über die A3- Domäne an das exponierte Kollagen. Die kollagenbindende Aktivität ist sehr aussagekräftig für die Funktion des vwf, die sehr 13

26 stark mit der Größe des Moleküls korreliert. HMW- vwf besitzt zum Beispiel eine hohe spezifische Kollagen- Bindungsaktivität (39). Aber auch die subendotheliale Matrix beinhaltet einen so genannten Intrinsic vwf in einer Menge, die in der Lage ist, Thrombozyten zu binden (40, 41). Abbildung 12 Darstellung des Gefäßschadens mit Freilegung der subendothelialen Strukturen Abbildung 13 Bindung des HMW- vwf an den freiliegenden subendothelialen Strukturen über die A3- Domäne. Quelle: Reininger A, Stockschläder M. Mechanisms of von Willebrand Factor. CD CSL Behring, vwf und Thrombozytenadhäsion- und aggregation Der bereits gebundene vwf, ist in der Lage sehr rasch Thrombozyten, die sich in der Nähe des Gefäßendothels befinden, einzufangen und zu binden. Die Bindungsstellen für die zwei Thrombozytenrezeptoren, nämlich GP Ibα und αiib β3, sind Voraussetzung für den zuletzt erwähnten Vorgang. Dieser Schritt ist erforderlich, 14

27 um einerseits Thrombozyten an Zelloberfläche (Adhäsion) und andererseits Thrombozyten an Thrombozyten (Aggregation) zu binden (10). Wie oben schon mehrmals erwähnt wird vwf über die A3- Domäne an freiliegende subendotheliale Strukturen, wie Kollagen I, II, VI, gebunden. Der Plasma vwf liegt in gewundener Form vor, wird er nun an Kollagen gebunden kommt es zu einer konformativen Umwandlung des Moleküls (32). Die Entwicklung des HMW- vwf führt zu einer Darstellung der A1- Domäne und dadurch zur Interaktion mit den Thrombozyten über den GP Ibα- Rezeptor. Das HMW- vwf besitzt im Vergleich zu den kleineren vwf- Multimeren, eine höhere Dichte an A1- Domänen an der Oberfläche, dadurch sind mehr Möglichkeiten gegeben, an GP Ibα- Rezeptoren zu binden (10). Abbildung 14 Darstellung der A1- Domäne ist die Voraussetzung für die Thrombozytenadhäsion Quelle: Reininger A, Stockschläder M. Mechanisms of von Willebrand Factor. CD CSL Behring, 2003 Die Bindung des GP Ibα- Rezeptor und der A1- Domäne ist der initiale Schritt in der Bildung eines Thrombus (42). Die Verbindung ist jedoch nur von geringer Halbwertszeit und stellt keine irreversible Adhäsion dar. Die Thrombozyten drehen sich durch das Drehmoment des fließenden Blutes aus der Verbindung mit dem immobilisierten vwf. Während dieses Prozesses entsteht ein kontinuierlicher Verlust der GP Ibα/A1- Domänen Verbindung an einer Seite. Währendessen kommt es nach dem Umdrehen an der zweiten Seite wieder zu neuen Verbindungen zwischen GP Ibα und der A1- Domäne (43). Wenn sich die Thrombozyten über GP Ibα an vwf binden, kommt es durch diese Interaktion, zu einer Aktivierung des Integrins αiib β3. Das aktivierte Integrin ist nun in der Lage sich an die RGD- Sequenz der C1-15

28 Domäne zu binden. Dies führt in weiterer Folge zu einer Stabilisierung der Thrombozytenadhäsion, auch durch Unterstützung anderer weiterer Kollagenrezeptoren der Blutplättchen (44, 45). Abbildung 15 Hier kommt es zu der Anhaftung der Thrombozyten, Drehung und schließlich Ausbildung eines stabilen Thrombus Quelle: Reininger A, Stockschläder M. Mechanisms of von Willebrand Factor. CD CSL Behring, 2003 Sind die vorherrschenden Scherkräfte so groß, dass die Thrombozytenadhäsion ihnen nicht standhalten kann, lösen sich die Blutplättchen aus der Verbindung und kehren in den Blutstrom zurück. Durch die Adhäsion und Aktivierung der Blutplättchen kommt es zur Ausbildung einer Oberfläche, die ideal für eine weitere Anlagerung von adhäsiven Proteinen, hauptsächlich vwf und Fibrinogen, ist. Dadurch können sich dann wieder weitere Thrombozyten anhaften. Durch die aktivierten Rezeptoren GP Ibα und αiib β3 werden nicht nur weitere Thrombozyten eingefangen, sondern sie sind auch in der Lage angrenzende Blutplättchen miteinander über Brücken, bestehend aus vwf- 16

29 Multimeren und Fibrinogen, miteinander zu verbinden. Durch die zuletzt beschrieben Prozesse kommt es zur Bildung von aufeinander folgenden Zellreihen und somit zum Wachstum des Blutgerinnsels. Die Stabilisierung des Thrombus erfolgt durch ein dichtes, unauflösliches Fibrinnetzwerk. Diese Prozesse werden so lange fortgesetzt, bis der Thrombus groß genug ist, um einen weiteren Blutverlust zu verhindern (10). Abbildung 16 Die Aktivierung der Thrombozyten ist Grundlage zur weiteren Anlagerung von Blutplättchen Quelle: Reininger A, Stockschläder M. Mechanisms of von Willebrand Factor. CD CSL Behring, 2003 Abbildung 17 Die angelagerten Thrombozyten werden durch Brücken aus HMW- vwf und Fibrinogen miteinander verbunden Quelle: Reininger A, Stockschläder M. Mechanisms of von Willebrand Factor. CD CSL Behring,

30 Abbildung 18 Die Thrombusstabilisierung ein dichtes Fibrinnetz Quelle: Reininger A, Stockschläder M. Mechanisms of von Willebrand Factor. CD CSL Behring, 2003 Die Bedeutung des vwf, sowohl für die Thrombozytenadhäsion, als auch für die Aggregation, erhöht sich mit steigenden Scherkräften (46). Es gibt experimentelle Beobachtungen, dass der HMW- vwf eine essentielle Rolle in der Bildung eines Thrombus in Gebieten mit hohen Scherkräften, wie vor allem in Arteriolen, spielt (16). Die letzteren Anführungen haben gezeigt, wie wichtig eine normale Funktion des vwf ist, um Blutungen, die in Gebieten mit hohen Scherkräften, wie sie zum Beispiel in Schleimhäuten auftreten, zu vermeiden. Diese werden gehäuft bei Patienten gefunden, die am so genannten von Willebrand- Syndrom leiden (10). 1.3 Das von Willebrand- Syndrom (vws) Geschichte Das von Willebrand Syndrom wurde 1926 von einem finnischen Physiker, namens Dr. Erik von Willebrand, zum ersten Mal beschrieben. Basierend auf einer Familie, stammend von den Inseln Aalands, bezeichnete er sehr genau das klinische und genetische Bild dieser bis dahin unbekannten Krankheit. In dieser Familie starben fünf Mitglieder an schweren Blutungen, unter anderem eine junge Frau an ihrer erst vierten Menstruationsblutung. Im Gegensatz zur Hämophilie, welche bisher der Inbegriff der vererbbaren Gerinnungsstörungen gewesen war, betraf dieses Syndrom beide Geschlechter gleichermaßen. Auch die Schleimhautblutungen als Hauptsymptom waren 18

31 charakteristisch für diese Erkrankung. Die verlängerte Blutungszeit bei normalem Thrombozytengehalt im Blut war die wichtigste laborchemische Abnormalität. Aus diesem Grund vermutete man, dass eine Thrombozyten- Funktionsstörung in Kombination mit systemischen Gefäßläsionen wohl der Grund für die Gerinnungsstörung sein müsste. Dr. Erik von Willebrand nannte seine Entdeckung angeborene Pseudohaemophilie. Später wurde sie dann in vaskuläre Hämophilie unbenannt. Erst 1950 fand man heraus, dass bei Patienten mit verlängerter Blutungszeit ein Mangel an Faktor VIII (F VIII) besteht. In den 70ern wurde ein so genannter von Willebrand- Faktor (vwf), unabhängig von F VIII, entdeckt und als Ursache für diese Krankheit beschrieben. Dass durch einen Mangel an vwf auch ein vermindertes Level des F VIII besteht, zeigt die enge Beziehung dieser zwei Proteine zueinander. In den 80er Jahren gelang es den Wissenschaftlern erstmals das vwf Gen zu klonen und somit auch die molekulare Ursache der Krankheit zu belegen (47, 48). Abbildung 19 Erbgang der Familie Aalands Quelle: Schneppenheim R. von Willebrand- Syndrom: Pathophysiologischen und molekulare Grundlagen, Diagnostik und Therapie. 19

32 1.3.2 Prävalenz Das von Willebrand- Syndrom ist die häufigste vererbbare Gerinnungsstörung, die unabhängig von Geschlecht und ethischer Herkunft ist. Die Prävalenz beträgt 0,8-1,3%. Klinische relevant ist das Auftreten des vws aber nur bei 1: Die seltene, schwere Form besitzt eine Prävalenz von 0,5-3: (49) Klassifikation des von Willebrand- Syndroms Wie oben bereits erwähnt, sind schwere und anhaltende Schleimhautblutungen das Hauptsymptom dieser Gerinnungsstörung. Dazu zählen, zum einen Nasen- und Zahnfleischblutungen oder Blutungen bei trivialen Verletzungen, zum anderen schwerwiegende postpartale und menstruelle Blutungen. Auch bei Kindern können diese Symptome, zum Beispiel nach einer banalen Impfung oder nach Verlust des ersten Milchzahnes, auftreten. Ein anderes Charakteristikum ist die erhöhte Neigung der Patienten zu Hämatomen. Im Kindesalter ist es rein anamnestisch nicht einfach eine Diagnose zu stellen, da auch gesunde Kinder häufig an Nasenbluten und Hämatomen leiden. Außerdem fehlen in der Pädiatrie zum Teil die klassischen Symptome, wie verlängerte und verstärkte Menstruationsblutung oder Komplikationen nach Operationen, im Gegensatz zum Erwachsenen. Auf Grund dieser Tatsachen war und ist man sehr bemüht, klinische Werkzeuge zu finden, die speziell auf die Fragestellung in der Pädiatrie fokussiert sind (48). Ein Beispiel dafür ist das so genannte Epistaxis Scoring System, bei dem Kinder mit schweren und anhaltenden Nasenbluten in einen milden Typ oder einen schweren Typ einteilt werden (50). Eine ideale Klassifikation des vws sollte für einen Kliniker, Genetiker und Molekularbiologen gleich nützlich sein, konnte aber bis dato noch nicht realisiert werden. Deshalb stützt sich die Klassifikation, vor allem bei Borderline- Fällen, auf die klinische Praxis. Um das Ausmaß einer angeborenen oder erworbenen Blutungstendenz und ihrer Symptome besser abschätzen zu können benützen Hämatologen, neben der molekularen und hämatoseologischen Diagnostik zusätzlich noch ein vereinfachtes System bei Patienten, mit bereits bekanntem kongenitalem vws: 20

33 Sehr mild: Die Patienten leiden unter ein oder zwei ungeklärten leichten Blutungssymptomen, ohne Komplikationen nach Zahnextraktionen oder anderen Operationen. Mild: Diese Patienten haben ein oder zwei deutliche Blutungskomplikationen, wie immer wiederkehrendes Nasenbluten und/oder verlängerter und verstärkter Menstruationsblutungen. Hier treten auch gehäuft Hämatome auf. In dieser Gruppe ist eine medizinische Behandlung oder spezifische Gabe eines F VIII/ vwf- Konzentrat noch nicht notwendig. Mäßig: Hier wurde bereits eine erhöhte Blutungswahrscheinlichkeit in der Kindheit festgestellt. Die Patienten leiden unter wiederkehrenden Schleimhautblutungen nach Zahnextraktionen, Traumen oder Operationen. Sie benötigen medizinische Versorgung und/oder die spezifische Therapie mit dem F VIII/vWF- Konzentrats. Schwer: Diese Patientengruppe leidet unter schweren Schleimhautblutungen seit früher Kindheit, in Kombination mit Gelenks- und Muskeleinblutungen. Sie bekommen zur Prophylaxe das F VIII/vWF- Konzentrat (51, 52). Durch das bereits große Wissen über diese Erkrankung war man in der Lage eine genaue Einteilung des vws mit Typen und Subtypen zu erstellen, welche in direkter Korrelation mit dem Phäno- oder Genotyp stehen (53). Das vws wird nach der überarbeiteten Klassifikation in zwei Hauptkategorien eingeteilt, zum einen in einen quantitativen (Typ 1 und 3), zum anderen in einen qualitativen (Typ 2) vwf- Defekt. Tabelle 1 Symptome bezogen auf den Typ Quelle: Quelle: Schneppenheim R. von Willebrand- Syndrom: Pathophysiologischen und molekulare Grundlagen, Diagnostik und Therapie. 21

34 Von Willebrand Syndrom Typ 1 Diese Form liegt bei circa 80% der Patienten mit einem diagnostizierten vws vor. Hier besteht ein quantitativ, moderates Defizit des vwf und F VIII im Plasma. Dieses kann bis auf die Hälfte des Normalwertes reduziert sein. Die Vererbung ist autosomal dominant. Bei diesem Typ besteht nur eine geringe Blutungstendenz, die in der Regel nicht von klinischer Relevanz ist (47, 49). Diese Patienten leiden häufiger an Nasenbluten und besitzen eine vermehrte Neigung zu Hämatomen, im Gegensatz zur gesunden Bevölkerung. Auch die verlängerte und verstärkte Menstruationsblutung bei Frauen, wie auch vermehrte Schleimhautblutungen und Komplikationen nach Zahnextraktionen, können Indikatoren für die Erkrankung sein. Die Diagnose dieser Form kann sehr schwierig sein, da eine große Vielfalt an Symptomen und Laborwerten zwischen den einzelnen Patienten bestehen kann. In solchen Fällen führen meistens nur immer wieder durchgeführte Labortests zu einem zufrieden stellenden Ergebnis (49) Von Willebrand- Syndrom Typ 2 Der Typ 2 des vws ist charakterisiert durch einen qualitativen Defekt des vwf. Auch diese Form wird autosomal dominant vererbt, jedoch ist hier, im Gegensatz zum Typ 1, gewöhnlich eine positive Familienanamnese gesichert. Hinsichtlich der klinischen Präsentation ist sie dem Typ 1 sehr ähnlich, jedoch mit einer höheren Komplikationsrate nach Operationen und Traumen (48, 49). Bei dieser Form wurden vier Subtypen identifiziert, die sich durch verschiedene pathophysiologischen Mechanismen voneinander unterscheiden. Beim Typ 2A und 2B fehlen die HMW-vWF- Multimere im Plasma, zusätzlich besitzt der Typ 2B eine gesteigerte Affinität zum GP Ibα- Komplex der Thrombozyten. Die Feststellung einer Variante mit einem Abfall der Thrombozyten abhängigen Funktion bei normalem Gehalt an HMW-vWF- Multimeren im Plasma, führte zum Subtyp 2M. Die Patienten mit einem diagnostizierten Typ 1 wurden häufig als Typ 2M neu klassifiziert, da eine Missens- Mutation, welche sich auf Funktion des vwf auswirkte, nachgewiesen wurde. Unbeeinflusst bei diesem Typ sind die multimerische Struktur und der Aufbau des vwf. Auch bei Typ 2N (Normandie) ist die Anordnung der Multimere normal, jedoch besteht hier ein Defekt in der N- terminalen Region des vwf, der für die Bindung an 22

35 F VIII verantwortlich ist. Diese Form kann durch einen F VIII/vWF- Bindungstest nachgewiesen werden (47). Der nächste Abschnitt beschäftigt sich mehr mit den einzelnen Subtypen Typ 2A Dieser Subtyp macht 10% der an von Willebrand- Syndrom erkrankten Patienten aus. Wie bereits erwähnt, handelt es sich hier um einen Verlust der HMW- vwf- Multimere, zurückführen auf einen Defekt in der Synthese derselben (54) Typ 2B Beim Typ 2B kommt es durch eine Mutation zum Funktionsgewinn innerhalb der GP Ibα- Bindungsdomäne des vwf (55). Durch die starke Bindung des mutierten vwf an die Thrombozyten kommt es, zum einen zu einer Verminderung bis hin zur Abwesenheit der Multimere, zum anderen zu einer Zirkulation der Thrombozytenaggregate mit daraus resultierender Thrombozytopenie. Die Veränderungen am vwf konnten bereits genau identifiziert werden und zeigen eine Vielzahl an Missens- Mutationen in der A1- Bindungsdomäne (56) Typ 2M Dieser Typ ist charakterisiert durch verminderte Interaktion zwischen vwf und den Thrombozyten bei normalen HMW- vwf- Multimeren im Plasma. Es handelt sich hier auch um eine Mutation in der A1- Domäne Bindungsseite für GP Ibα- Rezeptors der Blutplättchen (57) Typ 2N Der so genannte Typ Normandie, benannt nach der Region, in welcher die ersten Fälle beschrieben wurden, wird bezeichnet als eine autosomale Form der Hämophilie A. Sie spielt eine wichtige Rolle in der Differentialdiagnose bei Patienten mit einem verminderten F VIII- Gehalt. Im Labor findet man eine signifikante Verminderung des F VIII bei normalem oder leicht gesenktem vwf- Level. Bei dieser Form finden wir eine Mutation der F VIII- Bindungsregion am vwf- Gen (58, 59). 23

36 Abbildung 20 Klassifikation des von Willebrand- Syndroms Quelle: Sadler JE. A revised classification of von Willebrand disease. Thrombosis and haemostasis 1994; 71(4): Von Willebrand- Syndrom Typ 3 Diese Form wird zu den quantitativen Typen gezählt, sie ist charakterisiert durch die völlige Abwesenheit des vwf. Der schwere Typ 3 ist die seltenste Form und kommt bei weniger als 1% der Patienten mit vws vor. Die Vererbung erfolgt autosomal rezessiv. Meist finden sich bei heterozygoten Familienmitgliedern nur verminderte Laborwerte oder Symptome, die auf einen Typ 1 hinweisen (49). Üblicherweise manifestiert sich diese Form schon im frühesten Kindesalter über schwere Blutungen, wie Gelenks- oder Weichteilblutungen und den anderen üblichen Komplikationen, nur im höheren Ausmaß (48). Viele molekulargenetische Studien haben gezeigt, dass Patienten mit dem vws Typ 3 an einer Vielzahl an genetischen Defekten leiden können. Alle diese Mutationen, wie Deletionen oder Rasterverschiebungen innerhalb des vwf- Gens, führen zu einem so genannten Stopcodon und zur Beendigung der Synthese (60). 24

37 Abbildung 21 Blutungssymptomatik bei Typ 3 des vws Quelle: Schneppenheim R. von Willebrand- Syndrom: Pathophysiologischen und molekulare Grundlagen, Diagnostik und Therapie Diagnostik des von Willebrand- Syndroms Die Diagnostik erfolgt durch eine Vielzahl von laborchemischen Tests, die eine wesentliche Rolle in der Klassifikation der vws- Typen spielen. Um die verschiedenen Typen einteilen zu können, orientiert man sich an gewissen Laborparametern. Als Grundlage für den nächsten Abschnitt, werden jene Werte, die von diagnostischer Wichtigkeit sind, näher erläutert. Aktivierte partielle Thromboplastinzeit (aptt) Die aptt ist meist bei Patienten mit einem vws verlängert. Dieser Laborparameter ist jedoch wenig sensitiv und sehr unspezifisch. Er kann auch bei einer möglichen Hämophilie verändert sein (61). Thrombozytenzahl Die Erfassung der Thrombozytenzahl ist insofern wichtig, dass man in der Lage ist, einerseits eine seltene Form des vws Typ 2B und anderseits eine Verminderung der Blutplättchen als Ursache für die Blutungsneigung zu erkennen (61). Faktor VIII- Aktivität (F VIII:C) Der F VIII muss beim vws nicht unmittelbar betroffen sein. Da er im Plasma von vwf stabilisiert wird, ist er erst dann vermindert, wenn es zu einer starken Reduktion des vwf (unter 30%) kommt (61). 25

38 Die F VIII- Bindungsaktivität von vwf kann für die Identifikation spezifischer Typen des vws herangezogen werden, die durch einen Defekt in der Bindung von F VIII und vwf charakterisiert sind (62). Von Willebrand-Faktor Antigen (vwf: Ag) Ein verminderter oder nicht messbarer vwf:ag- Wert lässt auf einen quantitativen Defekt schließen. Dieser wird durch einen so genannten enzyme-linked immunosorbent Assay (ELISA) oder durch andere immunologischen Methoden gemessen (63). Die verminderten funktionellen Parameter decken sich mit der Reduktion des vwf. Das vwf: Ag ist in 80% der Fälle vermindert. Personen mit der Blutgruppe 0 besitzen von Natur aus einen verminderten Spiegel an vwf, ohne Auftreten von Blutungen und deren Komplikationen (61). Die Konzentration im Plasma von F VIII:C und vwf: Ag beträgt 1 U/ml. Daraus resultiert, dass der F VIII:C/vWF:Ag- Quotient von normalen Individuen mit Blutgruppe 0 und nicht 0, 1 beträgt (64). Ristocetin Co- Factor (vwf: RiCof) Dieser Faktor ist ein indirekter Messwert für die Affinität des thrombozytenbindenden Glycoprotein Ib am vwf. Diese kann, einerseits bei schweren Typen des vws vermindert und andererseits bei bestimmten Typen erhöht sein (65, 66). Thrombozyten in einem Reagenzglas reagieren mit dem Stoff Ristocetin und vwf. Es kommt zur Agglutination. Der RiCof verhält sich wie das vwf:ag. Eine große Rolle in der klinischen Diagnostik spielt das Verhältnis von vwf:ag zu RiCof (61). Ristocetin- induzierte Plättchenaggregation (RIPA) Dies ist eine Methode, bei der die Aggregation der Thrombozyten in Anwesenheit von vwf im Reagenzglas bestimmt wird. In Abhängigkeit für die hiefür benötigte Menge an Ristocetin können die Subtypen festgestellt werden. Wegen seiner geringen Empfindlichkeit ist dies kein Suchtest für vws, man wendet es hauptsächlich zum Erkennen der gesteigerten Aggregationsfähigkeit der Thrombozyten an (61). Dieser Test ist sehr nützlich in der Identifikation von Patienten mit vws Typ 2B. In diesen Fällen ist die Thrombozytenoberfläche mit dem mutierten, stark bindenden vwf überladen. Dies führt schon bei geringen Mengen an Ristocetin (0,6 mg/ml) zur Agglutination (67). 26

39 Der Plättchenfunktionanalyzer PFA- 100 Es handelt sich hier um einen Test, der einen schnellen und einfachen Wert über die Thrombozytenfunktion, in Abhängigkeit von vwf unter dem Einfluss hoher Scherkräfte, ergibt. Diese Analyse ist zwar sensitiv für das Screening des vws, aber nicht spezifisch, deshalb müssen zusätzlich auch andere vwf- Tests durchgeführt werden (68). Bei dieser Methode fließt Blut durch eine künstlich gebaute Kapillare, in der die gleich hohen Scherkräfte wie in vivo herrschen. Es soll die primären Haemostase simuliert werden. Der resultierende Wert ist die so genannte Closure Time (CT). Zurzeit stehen zwei verschiedene Filter zur Verfügung. Beide sind mit einer Membran aus Kollagen ausgekleidet und sind zusätzlich entweder mit Epinephrin oder ADP ummantelt (Coll/Epi und Coll/ADP). Die CT sollte theoretisch ein Maximum von 300 s aufweisen, in der Praxis ist jedoch die maximale Verlängerung bereits ab 250 s beschrieben (69). Kollagen- Bindungsaktivität (vwf:cb) Ein Mangel oder eine Verminderung der HMW- vwf wird vermehrt durch dieses Testverfahren überwacht. Es handelt sich um eine hoch sensitives Verfahren (70). Bei dieser Methode wird eine Gefäßverletzung im Reagenzglas nachgestellt. Die vwf:cb ist hoch empfindlich auf vwf, denen insbesondere die Multimere fehlen. Man kann im Labor durch die Analyse von vwf:ag und vwf:cb, sowie deren Quotienten (CBA/vWF:Ag), die Funktionsfähigkeit des vwf bestimmen. Der Grenzwert liegt allgemein bei 0,8, das bedeutet, dass 80% des vwf:ag an Collagen gebunden sein sollte. Die darunter liegenden Werte sind pathologisch und bedürfen weiterer spezieller Tests (61). Multimer- Analyse Bei der vwf- Multimeranalyse handelt es sich um eine SDS Polyacrylamide Gel Electrophoresis (SDS-PAGE). Dies ist die nützlichste Methode für die Typisierung und Subtypisierung des vws. 27

40 Abbildung 22 Multimerische Banden und Skruktur des vwf Quelle: Reininger A, Stockschläder M. Mechanisms of von Willebrand Factor. CD CSL Behring, 2003 Tabelle 2 Zusammenfassung der hämatologischen Tests Quelle: Schneppenheim R. von Willebrand- Syndrom: Pathophysiologischen und molekulare Grundlagen, Diagnostik und Therapie Die Veränderung der Laborparameter bezogen auf die einzelnen Typen Wie oben bereits erwähnt, ist die Bestimmung der einzelnen Parameter essentiell für die Einteilung der Typen des vws. Die Klassifikation stützt sich nicht nur auf die klinische Anamnese, sondern auch auf die Resultate der haematoseologischen Testung und oben genannter Verfahren Der vws- Typ 1 Dieser Typ ist sehr heterogen und seine klinische Präsentation korreliert stark mit der zirkulierenden Menge an funktionellem vwf, auch gemessen an vwf: RiCof (47). Eine proportionale Verminderung des vwf: Ag und des vwf: RiCof, sowie eine vwf:ricof/ag- Quotient von < 0,7, weist auf einen Typ 1 hin. Hingegen ist der F VIII/vWF: Ag- Quotient immer 1 (71). 28

41 Der vws- Typ 2 Der Typ 2 zählt, wie oben schon erwähnt, zu den qualitativen Defekten des vwf. Man findet hier normale bis verminderte Werte an F VIII:C and vwf:ag und stark reduzierte Werte von vwf:ricof (72). Der vwf:ricof/ag- Quotient ist < 0,7, auch der F VIII/vWF: Ag- Quotient ist vermindert. Der Typ 2B ist charakterisiert durch eine erhöhte RIPA (< 0,8 mg/ml), wohingegen Typ 2A und 2M durch eine verminderte RIPA (>1,2 mg/ml) identifiziert werden können. Die Multimeranalyse ist bei Typ 2 ein wesentlicher Bestandteil in der Einteilung der Subtypen. Durch dieses Verfahren kann man zwischen Typ 2A, charakterisiert durch das Fehlen der großen und mittleren Multimere, und Typ 2M, bei dem alle Multimere vorhanden sind, unterscheiden (71). Bei dem Typ 2 N kommt es, sowohl bei Homozygoten, als auch doppelt Heterozygoten, zu einer Verminderung des F VIII/vWF: Ag- Quotient, basierend auf dem Bindungsdefekt des F VIII:C an vwf. Der Wert von 1,50 ist ein Indikator, dass viele F VIII:C- Bindungstellen am vwf: Ag noch frei sind (64) Der vws- Typ 3 Patienten mit Typ 3 haben meist eine stark verlängerte Blutungszeit (BT) und appt. Das F VIII:C Level liegt zwischen 1-9%. vwf: Ag und vwf:cb sind nicht messbar, auch RIPA fehlt komplett (51, 72). 29

42 Abbildung 23 Ablaufdiagramm in der Diagnose des vws Quelle: Federici AB. Diagnosis of inherited von Willebrand disease: a clinical perspective. Semin Thromb Hemost 2006; 32(6): Therapie des von Willebrand- Syndroms Im Allgemeinen besteht die Therapie beziehungsweise das klinische Management dieser Erkrankung aus vier Abschnitten. Erstens sollte versucht werden die Blutung zu stillen oder minimieren. Zweitens hat man die Möglichkeit der zusätzlichen Therapie mit Pharmazeutika mit indirektem hämostatischem Potenzial. Drittens gibt es Therapien, die direkt an der Erhöhung der vwf und F VIII- Werte ansetzen (48). An vierter Stelle steht die Therapie mit vwf/ F VIII- Konzentraten bei schweren Fällen des vws Lokale Blutstillung Die lokale Blutstillung ist essentiell, um eine Blutung schnell in den Griff zu bekommen und zu kontrollieren. Sollte es nach Zahnbehandlungen oder Verlust der Milchzähne zu einer starken Blutung kommen, ist die lokale Kompression mit einer Mullbinde und gleichzeitige Kryotherapie am effektivsten. Bei Verletzungen an den Extremitäten oder der Gelenke, sollte neben der Kompression auch eine Kryotherapie gemacht werden, um die Entstehung und Ausbreitung von Hämatomen 30

43 zu minimieren. Das Management des Nasenblutes ist sehr oft schwierig und bedarf in manchen Fällen einer Verödung der Blutgefäße (48) Zusätzliche Therapie Es gibt einige zusätzliche Therapien, die einen hohen Benefit im Management des vws aufweisen. Dazu gehören die Antifibrinolytika, wie Cyclokapron (Tranexamsäure) oder dem so genannten Amicar (Aminocarponsäure). Diese inhibieren die Aktivierung von Plasminogen zu Plasmin. Man kann auch für die topische Anwendung einen Fibinkleber für blutende Stellen benutzen. Die Menorrhagien bei Frauen könne durch Gabe von Östrogenen positiv beeinflusst werden. Auch bei Kindern hilft eine topische Anwendung einer östrogenhaltigen Creme zur Stoppung der Blutung (48) DDAVP- Desmopressin DDAVP, auch Desmopressin oder Minirin, ist ein synthetisches Analogon des antidiuretischen Hormons Vasopressin. Da aber DDAVP nur einen geringen Effekt am (V)-1 Rezeptor besitzt, kommt es zu keiner vasokonstruktiven Aktion, keiner Blutdruckerhöhung und führt nicht zu einer Kontraktion des Uterus oder des Gastrointestinaltraktes (73). DDAVP ist jedoch ein sehr starker Agonist für den (V)- 2- Rezeptor, der die Wasser- Reabsorption in den Nieren, durch Wirkung auf die Acquaporine, steuert. Die Halbwertszeit des Mittels beträgt 4 bis 5 Stunden, was für den antidiuretischen Effekt mehr relevant ist, als für den sekundär hämostatischen (74). Durch die Anwendung von DDAVP beim vws kommt es zu einer Erhöhung der vwf und FVIII- Levels im Plasma. Diese können auf doppelte bis achtfache Werte, innerhalb von 2 Stunden nach Gabe, ansteigen (75). Dieser Effekt ist das Resultat der Abgabe des vwf aus den für ihn bestimmten Speicherorganellen, den Weibel- Palade Körpern der Endothelzellen. Dadurch komm es auch sekundär zu einer Stabilisierung des F VIII. Die Applikation des Desmopressin erfolgt subkutan, intravenös oder intranasal (76). Den höchsten Peak erreicht man nach zirka 30 bis 90 Minuten. Die übliche parenterale Dosis liegt bei 0,3 µg/kg KG, aufgelöst in 50 ml Kochsalz für maximal 30 Minuten. Bei Kindern sollte die Infusion nicht länger als 20 Minuten dauern, um 31

44 mögliche Komplikationen zu vermeiden. Es sollte auch die Dosis von 20 µg nicht überschritten werden. Für die intranasale Applikation verwendet man höhere Konzentrationen. Bei Kindern unter 50 kg sollte es eine Dosis von 150 µg und bei Erwachsenen oder Kindern über 50 kg eine Dosis von 300 µg sein (74). DDAVP ist die Prophylaxe der Wahl bei Zahnbehandlungen und kleineren invasiven Eingriffen. Es wird auch zur Behandlung von Nasenbluten und Menorrhoe verwendet. Hierfür ist eine Erhöhung der vwf und F VIII auf das Dreifache des Basiswertes notwenig (77). Bei Patienten mit einem vws- Typ 1 beobachtet man meist einen adäquaten Anstieg des vwf von 56% auf 190% nach Desmopressin- Gabe (74). Das Ansprechen mit einem Anstieg nach der Verabreicherung von DDAVP ist individuell verschieden, deshalb ist ein präoperativer Test, der so genannte DDAVP- Test, unumgänglich, um eventuelle Blutungskomplikationen zu vermeiden (74). Patienten mit einem vws- Typ 1 werden vor größeren Eingriffen oder in anderen klinischen Situationen mit DDAVP und einem Antifibrinolytikum behandelt (78). Kommt es zu einer entsprechenden Response des Patienten, wird diesem perioperativ DDAVP verabreicht Der DDAVP- Test Hierbei wird den Patienten mit verminderten vwf- Parametern die therapeutische Dosis von 3µg/kg KG appliziert. Danach wird zum Zeitpunkt 0, nach 30 Minuten, 60 Minuten und schließlich 120 Minuten der Anstieg der vwf- Laborparameter gemessen. Patienten mit vws steigen normalerweise diskreter an als Andere (74). Bei Patienten mit vws- Typ 2 ist das Ansprechen auf Desmopressin sehr variabel und hängt vom jeweiligen Subtyp ab. Der Typ- 2A zeigt meist ein adäquates Ansprechen auf DDAVP und Erfolge in der Therapie. Hingegen kommt es beim Typ- 2M zu keinem Anstieg des vwf- und F VIII- Levels. Wegen der vorübergehenden Thrombozytopenie, verursacht durch die Abgabe des mutierten vwf, bei Patienten mit Typ- 2B, dachte man lange, dass DDAVP kontraindiziert sei. Doch auch hier wurde die hämostatische Wirksamkeit dokumentiert und erlaubt es DDAVP auf individueller Basis einzusetzen (79, 80). Auch Patienten mit Typ- 2N wurden auf DDAVP getestet und es kam zu einem doppelt- bis neunfachen Anstieg des vwfund F VIII Levels. Da die Verweildauer des F VIII im Plasma nur drei Stunden anhält, 32

45 wird Desmopressin bei diesem Typ nur in klinischen Situationen, die eine schnelle und vorübergehende Erhöhung des F VIII benötigen, eingesetzt. Bei Typ 3 bleibt ein Anstieg nach Verabreicherung typischerweise aus (48, 81). Desmopressin ist ein sehr sicheres und im Allgemeinen gut verträgliches Präparat. Trotzdem sollte es in der Pädiatrie mit Vorsicht verwendet werden. Als milde Komplikation kann es eine Flush- Symptomatik, Kopfschmerzen, Tachykardie und Schwindelgefühle verursachen. Schwere Komplikation wären die Hyponatriämie und Neigung zu Krämpfen, verursacht durch den antidiuretischen Effekt. Man sollte als Vorsichtsmaßnahmen, erstens die Flüssigkeitszufuhr innerhalb der nächsten 24 Stunden nach Verabreicherung reduzieren und zweitens den Elekrtolythaushalt kontrollieren (74, 82, 83). Bei mehrmaliger Anwendung kann es bei DDAVP zu einer Tachyphylaxie kommen. Bei einer wiederholten Verabreichung innerhalb von 24 Stunden, fallen die Werte von vwf und F VIII fast auf 70% des initial erreichten Levels ab (84). Tabelle 3 Therapie und perioperative Prophylaxe bezogen auf den Typ Quelle: Schneppenheim R. von Willebrand- Syndrom: Pathophysiologischen und molekulare Grundlagen, Diagnostik und Therapie Die vwf/ F VIII- Konzentrate Situationen, wie eine schwere Operation, Traumen oder lebensbedrohliche Blutungen erfordern eine intravenöse Therapie mit Plasmakonzentraten, angereichert mit vwf und FVIII (Humate- P und Alphanate ). Die Dosierung erfolgt in vwf: RiCof- Einheiten und basiert auf dem Körpergewicht. Abhängig von der klinischen Situation kann alle 12 bis 24 Stunden die Infusion wiederholt werden. Unter dieser Therapie sollten vwf: RiCof und F VIII unter ständiger Beobachtung stehen, nicht nur um eine adäquate Hämostase zu garantieren, sondern auch einen unphysiologischen Anstieg des F VIII und so eine venöse Thrombose, zu verhindern (48, 85). 33