Langzeitverlauf nach Hämolytisch-urämischen Syndrom Nachuntersuchung von Patienten der Klinik und Poliklinik für Kinderheilkunde der Universität

Aus dem Zentrum für Kinderheilkunde und Jugendmedizin der Universität zu Köln Klinik und Poliklinik für Allgemeine Kinderheilkunde Direktor: Universitätsprofessor Dr. med. Jörg Dötsch Langzeitverlauf nach Hämolytisch-urämischen Syndrom Nachuntersuchung von Patienten der Klinik und Poliklinik für Kinderheilkunde der Universität zu Köln Inaugural-Dissertation zur Erlangung der Doktorwürde der Hohen Medizinischen Fakultät der Universität zu Köln vorgelegt von Catherine Niederkorn aus Saarlouis Promoviert am 12. September 2012

Gedruckt mit der Genehmigung der Medizinischen Fakultät der Universität zu Köln 2012 Hundt Druck GmbH Zülpicher Straße 220 50937 Köln

Dekan: Universitätsprofessor Dr. med. Dr. h.c. Th. Krieg 1. Berichterstatter: Privatdozent Dr. med. C.P.B. Licht 2. Berichterstatterin: Frau Privatdozentin Dr. med. C. E. Kurschat Erklärung Ich erkläre hiermit, dass ich die vorliegende Arbeit ohne unzulässige Hilfe Dritter und ohne Benutzung anderer als der angegebenen Hilfsmittel angefertigt habe; die aus fremden Quellen direkt oder indirekt übernommenen Gedanken sind als solche kenntlich gemacht. Bei der Auswahl und Auswertung des Materials sowie bei der Herstellung des Manuskriptes habe ich Unterstützungsleistungen von folgenden Personen erhalten: Privatdozent Dr. med. C.P.B. Licht Weitere Personen waren an der geistigen Herstellung der vorliegenden Arbeit nicht beteiligt. Insbesondere habe ich nicht die Hilfe eines Promotionsberaters in Anspruch genommen. Dritte haben von mir weder unmittelbar noch mittelbar geldwerte Leistungen für Arbeiten erhalten, die im Zusammenhang mit dem Inhalt der vorgelegten Dissertation stehen. Die Arbeit wurde von mir bisher weder im Inland noch im Ausland in gleicher oder ähnlicher Form einer anderen Prüfungsbehörde vorgelegt und ist auch noch nicht veröffentlicht. Köln, den 10.04.2012 1

Die Krankengeschichten wurden von mir selbst ausgewertet. Die Nachuntersuchungen wurden gemeinsam mit Privatdozent. Dr. med. C.P.B. Licht, Prof. Dr. med. B. Hoppe, Dr. B. Beck, Dr. J. Denvenge, Privatdozent Dr. M. Wolf, Dr. M. Körber und Prof. Dr. G. Benz-Bohm durchgeführt. 2

Danksagung Wenngleich diese Arbeit meinen Namen trägt, so wäre deren Fertigstellung doch ohne die Unterstützung zahlreicher Personen nicht möglich gewesen. Zunächst gilt mein besonderer Dank meinem Doktorvater Prof. Dr. med. Christoph Licht, ohne dessen Ideen, Anmerkungen und konstruktive Kritik die Arbeit nicht die geworden wäre, die nun vorliegt. Ich möchte mich aber auch bei Prof. Dr. med. Bernd Hoppe und dem gesamten Team der Kindernephrologie der Klinik und Poliklinik für Kinderheilkunde und Jugendmedizin der Universität zu Köln, herzlich bedanken. Ein ganz besonderer Dank gilt Michaela Hamm, Martin Müller und meiner Schwester Martine Niederkorn, dessen kritisch-kompetente und vor allem detaillierte Lektüre des Manuskripts mir eine große Hilfe gewesen ist. Mein Dank gilt auch der Unterstützung außerhalb der Mauern der Universität Köln. Hier denke ich an meine moralischen Wegbegleiter auf dem Weg zur Promotion, Noemi, Marion, Melanie, Kerstin und Marc und an meine Familie (Marianne und René, Meme, Guido), die mir den Weg geebnet hat. Und natürlich an meinen Freund Jörg, dessen Unterstützung einen wesentlichen Anteil am Gelingen dieser Arbeit hatte. Widmen möchte ich diese Arbeit meinen Großeltern, die die Fertigstellung dieser Arbeit leider nicht mehr miterleben konnten. 3

Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis... 4 Abkürzungsverzeichnis... 5 1 Einleitung... 7 1.1 Thrombotische Mikroangiopathie... 7 1.2 D(+)-HUS... 9 1.2.1 Epidemiologie und Ätiologie...9 1.2.2 Klinik... 12 1.2.3 Therapie... 14 1.2.4 Outcome... 15 1.3 D(-)-HUS... 16 1.3.1 Epidemiologie und Ätiologie... 16 1.3.1.1 Komplementsystem... 16 1.3.1.2 Streptococcus pneumoniae... 18 1.3.1.3 Medikamententoxizität... 19 1.3.1.4 Knochenmarktransplantation... 19 1.3.1.5 Maligne Erkrankungen, Systemerkrankungen, Schwangerschaft (HELLP-Syndrom/Pre-Eklampsie)... 20 1.3.1.6 Cobalaminmetabolismusdefekt... 20 1.3.1.7 Nicht E.coli-Infektionen... 20 1.3.2 Klinik... 21 1.3.3 Therapie... 22 1.3.4 Outcome... 23 1.4 Pathologie der thrombotischen Mikroangiopathie... 24 2 Fragestellung... 27 3 Material und Methoden... 28 3.1 Studiendesign und Patienten... 28 3.2 Datenerhebung... 29 3.2.1 Akutphase... 29 3.2.2 Langzeitevaluation... 33 3.3 Statistik... 36 4 Ergebnisse... 37 4.1 Klinische- und Laborbefunde während der Akutphase des HUS... 37 4.2 Langzeitevaluation... 52 4.3 Atypisches HUS (ahus)... 64 5 Diskussion... 66 5.1 Akutphase... 66 5.2 Langzeitevaluation... 73 5.3 Atypisches HUS (ahus)... 80 6 Zusammenfassung... 82 7 Literaturverzeichnis... 85 8 Anhang... 106 9 Lebenslauf...107 4

Abkürzungsverzeichnis ADAMTS 13 A Disintegrin And Metalloprotease with ThromboSpondin type 1 repeats ARDS Acute respiratory distress syndrome CFB Faktor B CFH Faktor H CFI Faktor I CKD Chronic Kidney Disease CNI Calcineurininhibitor CR1 Complement receptor 1 DAF Decay accelerating factor EEG Elektroenzephalographie EHEC Enterohämorrhagische Escherichia coli FFP Fresh frozen plasma Gb3 Globotriaosylceramiderezeptor GFR Glomeruläre Filtrationrate GOT Glutamat-Oxalazetat-Transaminase GPT Glutamat-Pyruvat-Transaminase HD Hämodialyse HF Hämofiltration HUS Hämolyisch-urämisches Syndrom MAC Membran-attack complex MCP Membran-Kofaktor Protein MDT Magen-Darm-Trakt PD Peritonealdialyse PNH Paroxysmale nächtliche Hämaturie PP Plasmapherese SLT1 Shiga-like Toxin 1 SLT2 Shiga-like Toxin 2 THBD Thrombomodulin TMA Thrombotische Mikroangiopathie TTP Thrombotische thrombozytopenische Purpura VTEC Verotoxin-produzierende Escherichia coli 5

ZNS Zentrales Nervensystem 6

1 Einleitung In den Monaten Mai und Juni 2011 kam es zum bisher größten Ausbruch des hämolytisch-urämischen Syndroms in Deutschland. Als Erreger konnte Escherichia coli O104:H4 identifiziert werden. Ungewöhnlich war die hohe Anzahl an schweren Verläufen in sehr kurzem Zeitraum. Dies zeigt, dass das Wissen um den Langzeitverlauf des HUS, der in dieser Dissertation ausgearbeitet wird, von großer Bedeutung ist. Das hämolytisch-urämische Syndrom (HUS) gehört zu den thrombotischen Mikroangiopathien (TMA). Unter den thrombotischen Mikroangiopathien versteht man einerseits das hämolytisch-urämische Syndrom und andererseits die thrombotische thrombozytopenische Purpura (TTP), die ähnliche pathologische und pathoanatomische Besonderheiten aufweisen (188). Sie sind gekennzeichnet durch eine Endothelzellschädigung mit nachfolgender Bildung von Thromben in der Mikrozirkulation mit intravasaler Hämolyse und Thrombozytopenie. Ischämische Organdysfunktionen im Gehirn, den Nieren und anderen Organen prägen das klinische Bild. Während bei Erwachsenen das Auftreten einer neurologischen Symptomatik zur Diagnose der TTP führt, wird bei Kindern mit dem Leitsymptom Nierenversagen die Diagnose HUS gestellt (87). Das hämolytisch-urämische Syndrom (HUS) ist charakterisiert durch die Trias mikroangiopathische hämolytische Anämie, Thrombozytopenie und aufgrund einer sich entwickelnden thrombotischen Mikroangiopathie eintretendes, akutes Nierenversagen mit und ohne Beteiligung anderweitiger Organe. Es ist die häufigste Ursache für akutes Nierenversagen im Kindesalter (130, 181), tritt aber auch bei Jugendlichen und Erwachsenen auf (13, 27, 76). In seinen Merkmalen wurde es 1955 erstmalig von Gasser beschrieben (54). 1983 beschrieben Karmali at al. eine Verbindung zwischen HUS und dem Gastroenteritiserreger Escherichia coli (77). 1.1 Thrombotische Mikroangiopathie Die thrombotischen Mikroangiopathien bilden eine pathophysiologisch heterogene Gruppe von Erkrankungen, deren gemeinsames Merkmal die mikrovaskuläre Okklusion ist. Sie sind charakterisiert durch systemische oder intrarenale Thrombozytenaggregation und durch eine mechanische Erythrozytenschädigung in der okkludierten Mikrozirkulation. Die wichtigsten Vertreter sind das hämolytischurämische Syndrom (HUS) und die thrombotische thrombozytopenische Purpura 7

(TPP). Beim HUS tritt die mikrovaskuläre Okklusion hauptsächlich in den Nieren auf, bei der TTP hauptsächlich im Gehirn (106). Hämolytisch-urämisches Syndrom Man unterscheidet zwischen dem typischen D(+)-HUS und dem atypischen D(-)- HUS. Typisches D(+)-HUS Das häufigere typische, mit Diarrhoe assoziierte D(+)-HUS tritt infolge einer hämorragischen Kolitis, verursacht durch Shigatoxin produzierende enterohämorrhagische Bakterien (vor allem Escherichia coli vom Serotyp O157:H7) auf. Diese typische Form des HUS betrifft meist Kleinkinder zwischen dem ersten und fünften Lebensjahr (149). Gelegentlich zeigt die Krankheit epidemischen Charakter mit einer jahreszeitlichen Häufung (106, 48). Das infektassoziierte HUS ist mit Abstand die häufigste Ursache (in mehr als 90% der Fälle) für ein HUS (115, 149). EHEC-Infektionen können in ca. 85-90% der Fälle mit einem HUS nachgewiesen werden (188). Atypisches D(-)-HUS Von dem oben genannten typischen D(+)-HUS muss das atypische D(-)-HUS (ahus) unterschieden werden. Das atypische HUS entwickelt sich meist ohne vorherige Diarrhoe oder nachweisbare Infektion mit Shigatoxin-produzierenden Bakterien. Etwa 10% der Fälle mit HUS werden als atypisch klassifiziert. Es kann sporadisch oder familiär auftreten. Die Prognose des D(-)-HUS ist mit einer akuten Sterblichkeit von 25% schlecht und bis zu 50% der Überlebenden sind zumindest zeitweise auf eine Dialyse angewiesen (114). Der zweite wichtige Vertreter der thrombotischen Mikroangioangiopathien ist die thrombotische thrombozytopenische Purpura. 8

Thrombotische thrombozytopenische Purpura Die TTP ist verbunden mit einer schweren Defizienz der von Willebrand-Faktorcleaving-Protease (vwp-cp), ADAMTS 13 (A Disintegrin And Metalloprotease with ThromboSpondin type 1 repeats), entweder durch genetische Mutationen (das seltene Upshaw-Schulman-Syndrom) im ADAMTS 13-Gen oder aber durch Autoantikörper gegen ADAMTS 13 verursacht (97). Sie wurde erstmalig 1924 von M. Moschcowitz beschrieben (110). Die TTP ist charakterisiert durch eine Thrombozytopenie, eine mikroangiopathische-hämolytische Anämie und neurologische Symptome. Vor allem die neurologische Symptomatik steht im Gegensatz zum HUS im Vordergrund (185). Sie ist eine lebensbedrohliche Erkrankung, die vor allem bei Erwachsenen auftritt (97). 1.2 D(+)-HUS 1.2.1 Epidemiologie und Ätiologie Das HUS tritt auf allen 6 Kontinenten auf. Die Inzidenz ist geographisch jedoch unterschiedlich. Die höchsten Zahlen wurden aus Argentinien berichtet mit 22 Fällen/100.000 Kinder unter 5 Jahren in Buenos Aires (175). Andere Epidemiegebiete sind Südafrika und Kalifornien (84, 73, 92). Daneben gibt es auch Endemiegebiete, wo zwar ein sporadisches HUS auftritt, aber mit signifikanter Häufigkeit. Zu diesen Gebieten gehört Nordamerika sowie Ost- und Nordwest-Europa. Die Morbiditätsverteilung ist nicht gleichförmig, so dass in Westeuropa ein deutliches Nord-Süd-Gefälle mit signifikanter Erkrankungshäufigkeit in Holland, Belgien und Nordwest-Deutschland vorliegt, während in Süddeutschland, der Schweiz und in Italien das HUS deutlich seltener auftritt (21, 120, 37, 108, 174). In Deutschland wird eine Inzidenz von 0,7-1,0 Fälle pro 100.000 Kinder unter 15 Jahren angegeben (187). 2011 war in Deutschland vor allem der Norden Deutschlands betroffen, mit über 800 gemeldeten HUS- Erkrankungen in Mai und Juni (49). Im Bereich der westlichen Hemisphäre ist das HUS meistens eine Erkrankung des späten Säuglings- bzw. Kleinkindalters mit einer Häufung der Erkrankung zwischen dem 6. Lebensmonat und dem 3. Lebensjahr (21, 57, 73, 92, 166, 174). Erkrankungen wurden aber auch bei Neugeborenen (103, 133), Schulkindern und Erwachsenen (13, 27, 76) beschrieben. Während des HUS-Ausbruchs in Deutschland 2011 waren vor allem erwachsene Frauen betroffen (49). 9

Im Kindesalter sind beide Geschlechter gleich häufig betroffen (74, 111, 130). Bei den sporadischen, endemischen und epidemischen typischen HUS- Erkrankungen lässt sich im Bereich der nördlichen Hemisphäre ein Erkrankungsgipfel im Sommer und Herbst (vor allem Juni-September) beobachten (114). Das saisonale Auftreten in den Sommer- und Herbstmonaten und die Assoziation mit einer gastroenteritischen Prodromalerkrankung ließen schon frühzeitig an eine infektiöse Genese des HUS denken. 1983 erkannten Karmali und Kollegen erstmalig eine Assoziation zwischen einer Infektion mit Verotoxin-produzierenden E.coli (VTEC), später genannt Shiga-like toxinproduzierende enterohämorrhagische E.coli (EHEC), und der Entwicklung eines HUS. Mit diesem Wissen konnte E.coli O 157:H7 als erster Bakterienstamm aus der Gruppe der enterohämorrhagischen E.coli identifiziert werden (77, 78, 22). Bei über 90% der Patienten ist dies der am häufigsten nachgewiesene Serotyp (14, 15, 47). Mehr als 100 Serotypen konnten bis zum jetzigen Zeitpunkt gefunden werden. In der Gruppe der sogenannten non-o157:h7 Serotypen spielen O157:H-, O111:H-, O103:H- und O26:H- die wichtigste Rolle (3, 175). Als Erreger des aktuellen Ausbruchs in Deutschland im Frühjahr 2011 wurde E.coli O104:H4 identifiziert (49). Das wichtigste Reservoir dieses Keims ist der Gastrointestinaltrakt von Rindern; aber auch bei Schafen, Katzen, Hunden, Hühnern, Vögeln und Pferden konnten diese Bakterien nachgewiesen werden (47, 22, 175). Bei der Übertragung auf den Menschen spielt der Verzehr von unzureichend gegartem Rindfleisch und unpasteurisierter Rohmilch die Hauptrolle (60, 47, 175, 124). Belegt sind ebenso Übertragungen durch kontaminiertes Gemüse und Obst (47, 175). Des Weiteren wurden Schmierinfektionen von Mensch zu Mensch nachgewiesen (175, 98, 12). Darüber hinaus wurden Infektionen durch Trinkwasser (2, 175), Apfelsaft (159) und unpasteurisierten Käse beschrieben (34). Der Keim wird im Stuhl zwischen 17 und 20 Tagen ausgeschieden (12, 52). Verschiedene E.coli-Serotypen haben durch Phagentransfer eine fremde DNA inkorporiert und sind dadurch fähig, Shiga-like Toxin 1 (SLT1) und Shiga-like Toxin 2 (SLT2) zu produzieren (118). Diese Toxine bestehen aus einer A-Untereinheit und fünf B-Untereinheiten. Jede B-Untereinheit bindet mit großer Affinität an den Globotriaosylceramiderezeptor (Gb3) der Membranen von intestinalen und cerebralen Epithelzellen, von vaskulären und glomerulären Endothelzellen, von renalen Mesangiumzellen und tubulären Epithelzellen, Monozyten und Thrombozyten 10

(118, 105). Nach oraler Aufnahme gelangen die Toxine in den Darm und lagern sich durch das äußere Membranprotein Intimin an die Epithelzellen der gastrointestinalen Mucosa (38), dringen in die Zellen ein und zerstören diese. Dadurch werden das darunterliegende Gewebe und Gefäße verletzt und es entsteht der blutige Durchfall (105). Dann gelangen die Toxine mittels transzellulären Weges (1) in die Zirkulation, möglicherweise erleichtert durch das Einströmen von Neutrophilen (67), die die parazelluläre Permeabilität erhöhen. Der Weg des Transportes vom Darm zur Niere ist umstritten: in der Literatur wird über einen möglichen Transport mittels Erythrozyten (16), Thrombozyten (30), Monozyten (171) und Neutrophilen (161) diskutiert. In der Niere bindet das Toxin mittels der B-Untereinheit an den Gb3-Rezeptor der Zielzelle. Der Gb3-Rezeptor kommt nicht gleichmäßig verteilt im Körper vor, wobei insbesondere bei Säuglingen und Kleinkindern die Rezeptordichte in den Nieren höher ist als bei Erwachsenen. Dies erklärt, warum die Erkrankung gehäuft bei Kindern auftritt (188). Die Dichte der Gb3-Bindungsrezeptoren an renalen Endothelzellen und damit die erhöhte Bindung des Toxins wird durch TNF-α, Interleukin 6 und andere Zytokine hochreguliert. Diese Zytokine werden von Monozyten und renalen Epithelzellen nach Toxinbindung gebildet (134, 171, 172). Nach Aufnahme durch rezeptorvermittelte Endozytose bewirkt die A-Untereinheit eine Blockade der Verlängerung der Peptidkette mittels Elimination eines Adenins der 28 S RNA und damit eine Blockade der Proteinsynthese, gefolgt vom Zelltod (114, 105). Wahrscheinlich wird der Schaden an der Niere durch in die Glomeruli eindringende Monozyten und Neutrophile als Antwort auf von renalen Zellen produzierte Chemokine und Zytokine wie Interleukin-8 und MCP-1 (monocyte chemoattractant protein 1) erhöht (134, 173). Diese Vorgänge bewirken eine Endothelschwellung und ein Ablösen von der Basalmembran. Daraufhin kommt es zur Adhäsion und Aktivierung der Thrombozyten (106). Es entwickelt sich das typische histologische Bild der mikroangiopathischen Thrombose mit Organdysfunktion (137). Die Ablagerung von Thrombozyten im Bereich der geschädigten Endothelzellen und deren Inkorporation in den subendothelialen Raum, sowie die Elimination von alterierten Thrombozyten durch Leber und Milz lösen die Thrombozytopenie aus (22). Die durch Endothelschwellung und Thrombozytenanlagerung ausgelöste Okklusion der renalen Mikrovaskulatur im Bereich der Glomeruluskapillaren bewirkt, dass die durchströmenden Erythrozyten Läsionen erleiden, wodurch sich die hämolytische Anämie ausbildet mit Fragmentozytenbildung (105, 22). 11

Diese Veränderungen lassen sich bei Patienten mit HUS insbesondere in den kleinen Gefäßen der Nieren, im Vas afferens und in den glomerulären Kapillaren nachweisen. Auch in anderen Organen kommen derartige mikroangiopathische Veränderungen vor (188). 1.2.2 Klinik In den meisten Fällen tritt HUS nach einem Prodomalstadium auf, das in 90% der Fälle aus gastrointestinalen Symptomen, ausgelöst durch E.coli 0157:H7, besteht (104). Dieses Prodomalstadium tritt im Falle einer Infektion mit E.coli O157:H7 nach einer Inkubationszeit von etwa 2-14 Tagen auf (21). Die gastrointestinalen Symptome gehen einher mit starken Bauchschmerzen, Erbrechen, meist blutigen Diarrhöen und Fieber. Die abdominellen Symptome können so stark ausgebildet sein, dass Fehldiagnosen wie Colitis ulcerosa, Appendizitis oder eine Invagination gestellt werden. Als Komplikationen sieht man zum Beispiel Rektumprolaps, Invagination, toxisches Megacolon, intestinale Obstruktionen und Stenosen, und sogar Darmperforationen (51, 21, 22). Seltener besteht das Prodromalstadium aus einem Infekt der oberen und unteren Luftwege (128). Nach dem Prodromalstadium entwickelt sich das Vollbild eines hämolytischurämischen Syndroms, im Falle einer EHEC-Infektion in 9-30% der Fälle (51, 28, 10). Das Vollbild entwickelt sich mit plötzlich eintretender Blässe, Abgeschlagenheit, Petechien oder diskreten Hautblutungen. Eine ausgeprägte Anämie mit einem Hämoglobin-Abfall auf 4-9 g/dl kann sich innerhalb weniger Stunden bis Tage nach dem Prodomalstadium entwickeln. Es besteht oft kein Zusammenhang zwischen der Schwere der Hämolyse und dem Nierenversagen. Im Blutausstrich finden sich reichlich Fragmentozyten und Normozyten. Die Retikulozytenzahl ist erhöht, ebenso die Aktivität der Laktatdehydrogenase, der Haptoglobin-Spiegel ist erniedrigt. Der direkte Coombstest ist negativ mit Ausnahme von Patienten mit Neuraminidase-produzierenden Bakterien z.b. Pneumokokken. Häufig findet man eine Leukozytose mit einer Linksverschiebung, die meist die Anzahl von 15000/µl nicht überschreitet (51, 128, 21, 178). Ein konstantes Symptom ist die Thrombozytopenie mit Werten unter 20000/µl. Eine erhöhte Zahl der Megakaryozyten kann im Knochenmarks-Ausstrich gesehen werden. Die Überlebenszeit der Thrombozyten ist aufgrund eines verstärkten Plättchenabbaus reduziert (144, 51, 128). Ebenfalls finden sich aufgrund der 12

intravasalen Gerinnung und der Fibrinolyse erhöhte Konzentrationen des Thrombin- Antithrombin-Komplexes, der Prothrombinfragmente 1 und 2 und der D-Dimere (128, 144, 168, 101, 131). Gleichzeitig entwickelt sich ein Nierenversagen, dessen Ausprägung sehr variabel sein kann und die Schwere und Prognose des klinischen Bildes und der Erkrankung bestimmt (130). Es tritt meistens akut auf. Einer mikroskopischen bzw. makroskopischen Hämaturie folgt zumeist eine Oligourie bzw. Anurie. Diese Anurie, die sich in 30-50% der Fälle entwickelt, kann entweder nur wenige Tage, aber in schweren Fällen mehrere Wochen andauern. Es treten ebenfalls Fälle auf, in denen es zu einer Polyurie kommen kann. Zumeist besteht eine Proteinurie in unterschiedlicher Ausprägung bis hin zum nephrotischen Syndrom. Eine Hämoglobinurie kann zur Rotfärbung des Urins führen. Mit Eintreten der Oligourie entwickelt sich eine zunehmende Hypervoluminämie, die als Folge periphere Ödeme, eine Blutdruckerhöhung und eine sich daraus entwickelnde hypertensive Enzephalopathie haben kann. Die Serumkonzentrationen von Kreatinin, Harnstoff, Harnsäure und Phosphat sind fast immer erhöht. Der Kaliumserumspiegel ist anfänglich aufgrund des gastrointestinalen Verlustes während der Prodromalphase häufig erniedrigt, später findet man zumeist erhöhte Konzentrationen von Kalium aufgrund der erniedrigten glomerulären Filtrationsrate. Die Serumspiegel von Natrium, Calcium, Bikarbonat und Albumin sind erniedrigt. Es entwickelt sich eine metabolische Azidose (140, 155, 156, 113, 51, 128, 22). Als Komplikationen der oben genannten Pathophysiologie (Elektrolyt- und Flüssigkeitsverschiebungen) kann es zu Somnolenz, komatösen Zuständen und Krampfanfällen kommen. In seltenen Fällen treten Hemiparesen auf. Darüber hinaus können irreversible Schädigungen durch intrazerebrale Blutungen, Mikrothromben oder Zellnekrosen beobachtet werden. Ebenso wird über das Auftreten von Hirnödemen berichtet (21, 37, 19, 167, 61, 62, 35). In einzelnen Fällen wird eine Pankreasbeteiligung beobachtet, wobei Amylase und Lipase erhöht sein können. Die Maximalvariante sind Pankreasnekrosen, die zu einer endokrinen oder exokrinen Pankreasinsuffizienz, bis hin zu einem insulinpflichtigen Diabetes mellitus führen können (6, 127). Manchmal besteht eine Lebervergrößerung mit Erhöhung der Transaminasen, aufgrund einer fokalen, hepatischen Hypoxie oder einer Hepatitis (169, 51). 13

Eine kardiale Beteiligung kann in Form einer Myokarditis, einer Kardiomyopathie, in Form von Aneurysmata oder eines kardiogenen Schocks auftreten. Eine Herzinsuffizienz tritt meist als Folge des erhöhten Blutdrucks auf (51). Eine kleine Zahl von Patienten kann Symptome eines ARDS (adult respiratory distress syndrome) entwickeln (51). Neueste Studien zeigen, dass auch beim typischen HUS ein Komplementverbrauch vorliegen kann. Dies kann die Vermutung, dass das Shiga-Toxin das Komplementsystem direkt aktivieren kann, untermauern (88). 1.2.3 Therapie Eine spezifische Therapie, außer der sorgfältigen Flüssigkeitsbilanzierung, die die Prognose von Kindern mit typischen D(+)-HUS verbessern kann, gibt es bis heute nicht. Die derzeitige Therapie ist symptomatisch und besteht in einer frühzeitigen supportiven Therapie. Sie ist in erster Linie auf die hämatologischen, hämorrhagischen und hypertensiven Komplikationen des HUS, sowie auf die Folgen der akuten Niereninsuffizienz gerichtet (51, 128). Neuere Untersuchungen zeigen, dass eine aggressive Flüssigkeitstherapie und damit die Aufrechterhaltung einer adäquaten Nierenperfusion das Outcome verbessern kann (18). Die wichtigste Rolle spielt dabei die Beherrschung der akuten Niereninsuffizienz. Eine sorgfältige Flüssigkeitsbilanzierung und eine Überwachung des Elektrolyt- und Säurebasenhaushaltes sind von besonderer Wichtigkeit. Bei einigen Patienten genügen diätetische Maßnahmen, bei etwa der Hälfte muss jedoch eine Nierenersatztherapie in Form einer Peritonealdialyse, Hämodialyse oder Hämofiltration durchgeführt werden. Die beste Option bietet bei Kindern die Peritonealdialyse (149). Klinische Kriterien, eine Nierenersatztherapie zu beginnen, sind ein Harnstoffanstieg über 200 mg/l, eine Azidose, eine Hyperkaliämie und Ödeme (149). Bei Absinken des Serumhämoglobingehaltes unter 7,0 g/dl sollten Erythrozytenkonzentrate, abhängig vom Alter und der Klinik des Patienten, gegeben werden. Diese sollten langsam, um einen fluid overload zu vermeiden, verabreicht werden (149). Ein arterieller Hypertonus sollte frühzeitig antihypertensiv behandelt werden. Bei zerebralen Krampfanfällen kommen Antikonvulsiva zur Anwendung. Auch die Gabe eines Schleifendiuretikums kann unterstützend wirken, indem das Urinvolumen aufrechterhalten oder erhöht werden kann, so dass die Flüssigkeitsbilanzierung erleichtert wird (51, 128, 22, 157). 14

Wie bereits erwähnt, gibt es keine spezifische Therapie (51, 128). Eine Vielzahl von Behandlungen wurde versuchsweise für das HUS angewandt, jedoch zeigte der Einsatz von Heparin (176, 31), Streptokinase (126), Urokinase (70), Acetylsalicylsäure, Dipyridamol (170), Vitamin E (157), Kortikosteroiden (123), IgG-Gabe (139) und anderen Antikoagulantien, Plättchenaggregationhemmern und Fibrinolytika (131, 160, 53) keine durchgreifenden Therapieerfolge, wie in wenigen kontrollierten prospektiven Studien berichtet wird. Besonders eine Therapie mit Plättchenaggregationshemmern, Antikoagulation und Fibrinolytika sollte aufgrund des erhöhten Blutungsrisikos nicht durchgeführt werden (149). Umstritten ist außerdem die Gabe von Antibiotika in der akuten Phase des HUS: es wurde gezeigt, dass eine antibiotische Therapie im Stadium der gastrointestinalen Infektion das Risiko eines HUS- Ausbruchs erhöht (183, 147). Antibiotika verletzen die Bakterienmembran und verursachen eine erhöhte Abgabe von Shiga-Toxin mit der Konsequenz, dass sich ein HUS häufiger entwickelt (149). Bei Patienten mit extrarenalen Komplikationen, besonders mit schwerer neurologischer Beteiligung werden empirisch Plasmapheresen oder Plasmagaben durchgeführt, um das Toxin aus der Zirkulation zu entfernen. Es gibt jedoch keine Evidenz in den Studien für den Einsatz dieser Therapieform (149, 102). Ältere Studien zeigen zeigten keinen Benefit von Plasmainfusionen bei der Behandlung von Kindern mit nicht rekurrierenden HUS gegenüber supportiver Therapie (95, 119). So war der Plasmaaustausch während des HUS- Ausbruch 2011 in Deutschland den Kindern mit schweren neurologischen Komplikationen vorbehalten. Für den Plasmaaustausch wurde 5% Albumin als Substitutionslösung benutzt (82). Bei Erwachsenen jedoch empfahl die Gesellschaft für Nephrologie die Plasmapherese bei allen Patienten mit renalen und/oder neurologischen Symptomen und einer Thrombozytopenie mit < 100000/nl für fünf Tage durchzuführen (82). 1.2.4 Outcome Das D(+) HUS ist meistens selbstlimitierend und zeigt generell ein relativ gutes shortterm outcome (149). Verschiedene Studien zeigen, dass in den meisten Fällen eine Erholung der Nierenfunktion eintritt (149). Trotzdem bleibt unklar, wie es sich mit dem Langzeitverlauf verhält. Die unter Umständen schweren Folgeprobleme, wie die Einschränkung der Nierenfunktion, Hypertonus oder Proteinurie, die auch Jahre nach der Erkrankung auftreten können, sind bisher kaum beschrieben und ausgewertet 15

worden. Die möglichen Spätfolgen und deren Inzidenz werden später in dieser Arbeit diskutiert. 1.3 D(-)-HUS 1.3.1 Epidemiologie und Ätiologie Das D(-)-HUS ist deutlich seltener als das typische HUS. Es macht nur 5-10% der HUS-Fälle aus. Es kann sich in jedem Alter manifestieren, wobei die familiäre Form häufiger im Kindesalter auftritt (115, 114). Die Inzidenz wird mit 2 Fällen auf 100000 Einwohner angegeben (114). Ein Krankheitserreger oder ein saisonales Muster fehlt. Bei dieser Form fehlt außerdem eine Prodomalerkrankung und der Beginn kann schleichend sein (46, 129). Es kann sporadisch oder familiär gehäuft auftreten (114). 1.3.1.1 Komplementsystem In den letzten Jahren stellte sich heraus, dass zahlreiche Patienten, deren akute TMA als ahus diagnostiziert wurde, eine defekte Regulation des alternativen Komplementaktivierungsweges aufweisen (179, 79, 9). Es können familiäre oder auch sporadische Formen auftreten (115). Zudem wird häufig über Rezidive berichtet (4). Das Komplementsystem ist eine wesentliche Komponente der angeborenen, unspezifischen Immunität. Es nimmt aber auch wesentliche Effektorfunktionen bei der antikörpervermittelten Immunabwehr wahr und bildet damit ein wichtiges Verbindungsglied zwischen dem angeborenen und dem erworbenen Immunsystem. Die bekannteste Funktion des Komplementsystems ist die Lyse von Bakterien und Zellen. Eine weitere wichtige Rolle des Komplements ist die Opsonisation von Fremdpartikeln wie Bakterien, Parasiten, Pilzen, Viren und Zellen. Dabei lagern sich an der Zelloberfläche einzelne Komplementkomponenten (C3b/C4b) ab, welche über eine rezeptorvermittelte Aufnahme die Phagozytose (Makrophagen) durch Effektorzellen stimulieren und zum intrazellulären mikrobiellen Tod bzw. zur Zellbeseitigung beitragen (114, 65). Die Aktivierung des Komplementsystems geschieht auf drei unterschiedlichen Wegen, dem klassischen, dem alternativen und dem Lektin-vermittelten Aktivierungsweg. Der klassische Komplementweg wird durch Antigen-Antikörper-Komplexe, der Lektin-Weg durch repetitive Zuckermoleküle an der Zelloberfläche aktiviert. Im Gegensatz dazu ist der alternative Komplementweg auf einem niedrigen Niveau dauer- 16

haft aktiv. Alle drei Wege führen über intermediäre proteolytische Spaltprodukte zu einem multimolekularen Komplex, dem sogenannten MAC (membran-attack complex), welcher sich als Pore in die Lipiddoppelmembran der Zielzelle einbaut und das osmotische Gefälle zwischen Zelläußerem und Zytoplasma aufhebt und schließlich zum Zelltod führt (65, 115). Im Vergleich zum klassischen Aktivierungsweg erfolgt beim alternativen Aktivierungsweg die Bildung der C3-Konvertase ausnahmslos ohne Beteiligung von Immunkomplexen. C3 ist ein hochkonzentriertes Plasmaprotein, das ein lokal toxisches Milieu für die Bekämpfung von Mikroorganismen erzeugt. Der alternative Weg der Komplementaktivierung wird durch die spontane Hydrolyse eines Thioesters zu C3 getriggert ( tick-over ). Dadurch wird C3 in C3a und C3b gespalten. Die kovalente Bindung von C3b an Pathogene und veränderte Gewebestrukturen führt zur Bildung der alternativen C3-Konvertase (C3bBb) und C5-Konvertase (C3bBb3b). Die C3- Konvertase spaltet dann weitere C3-Moleküle und aktiviert somit eine Amplifikationsschleife, die zur Bildung einer großen Anzahl von potenziell toxischen C3-Molekülen führt. Die entstandene C5-Konvertase spaltet C5 in ein kleineres C5a-Fragment und ein größeres C5b-Fragment. Dieses initiiert die weiteren Aktivierungsvorgänge der Komplementkaskade, welche schließlich in der Bildung des Membran-attackierenden Komplexes (MAK) resultiert. Eingelassen in die Zellmembran hebt dieser MAK das osmotische und biochemische Gleichgewicht auf und führt so zum Tod der Zelle. Mehrere Serum-und Membranproteine regulieren die (und schützen vor übermäßiger) Komplementaktivierung, einerseits durch die Inaktivierung von C3b und C4b, andererseits durch die Dissoziation der C3-und C5-Konvertasen (114, 115, 65, 149, 87, 138). Das atypische HUS ist mit einer Aktivierung des alternativen Komplementsystems assoziiert. Die Komplementkontrollstörung findet sich beim ahus vor allem an der Oberfläche der Endothelzellen (138). Insbesondere finden sich dabei Störungen der Komplementregulatoren, die eine (überschießende) Aktivierung des Komplementsystems verhindern (Inhibitoren), wie Faktor H (CFH), Faktor I (CFI), Faktor B (CFB) und dem Membran-Kofaktor Protein (MCP(CD46)). Grundsätzlich werden zwei Mutationsformen unterschieden: Zum einen die Loss-of-function -Mutationen (d.h. Verlust der Inaktivierung der C3-Konvertase) von CFH, CFI, MCP(CD46), Thrombomodulin (THBD/CD141), DAF/CD55 (decay accelerating factor), CR1 (complement receptor 17

1) und CD59 (24, 115, 33, 138, 90, 83, 141, 93). Zum anderen die Gain-of-function - Mutationen (d.h. vermehrte Aktivität der C3-Konvertase) von C3 und CFB (138, 115, 59). Am häufigsten werden CFH-Mutationen beobachtet. CFH ist der wichtigste Regulator des alternativen Komplementweges. CFH ist ein Plasmaprotein mit einem Molekulargewicht von 155.000 Dalton, das aus 20 homologen Einheiten (short consensus repeats, SCR) besteht (122). Mehr als 80 Punkt -Mutationen sind für CFH beschrieben bei Patienten mit atypischen HUS. Zum einen bindet er C3b und verhindert so die Assoziation von C3b mit CFB und damit die Formation von C3bBb, der C3- Konvertase, die weiteres C3 aktivieren würde. Zum anderen fungiert CFH als Kofaktor für CFI, der C3 spaltet und inaktiviert (68). Zudem unterstützt CFH die Dissoziation der alternativen C3-Konvertase (138). Die meisten CFH- Mutationen bei Patienten mit atypischen HUS sind heterozygot und betreffen den CFH-C-Terminus. CFI-Mutationen kommen in 4-10% bei Patienten mit atypischen HUS vor (24, 115). Bei 10-15% der Patienten mit HUS werden Mutationen des MCP beschrieben (24). Etwa 4-10% der Patienten mit D(-)-HUS weisen heterozygote Mutationen von C3 auf, normalerweise mit erniedrigten C3-Spiegeln (50). In 1-2% der atypischen HUS-Fälle werden CFB-Mutationen beschrieben (59). Bei etwa 6-10% der Patienten mit atypischen HUS wird eine Autoimmunform beschrieben (39, 153, 40). Die Autoantikörper binden an das C-terminale Ende von CFH (71, 39). Die IgG-Antikörper entwickeln sich oft auf dem Hintergrund zusätzlicher genetischer Defekte; es findet sich zudem eine CFHR1/CFHR3-Deletion - eine Kombination, die als DEAP-HUS (deficiency of CFHRs and autoantibody positive) bezeichnet wird (72, 138). 1.3.1.2 Streptococcus pneumoniae Auch nach Infektion mit neuramininidaseproduzierenden Pneumokokken kann sich ein HUS entwickeln. Durch Streptococccus pneumoniae ausgelöste Infektionen machen 40% der D(-)-HUS-Erkrankungen aus und 4,7% der Fälle von HUS im Kindesalter in den USA (29). Neurominidase-produzierende S. pneumoniae exponieren das Thomsen-Friedenreich-T-Antigen auf Erythrozyten, Thrombozyten und Endothelzellen. Dieses Thomsen-Friedenreich-Antigen reagiert dann mit Anti-T- 18

Antigen-Antikörper, die normalerweise im Serum jedes Menschen zirkulieren, auf den Erythrozyten, Thromboyzten und Endothelzellen und führen zu einer Thrombozytenaggregation und einer Endothelschädigung (116, 42, 149). Das klinische Bild ist normalerweise schwer mit akutem Lungenversagen, neurologischer Beteiligung, Koma und einer Mortalitätsrate von 50% (116). 1.3.1.3 Medikamententoxizität Eine medikamentöse Pathogenese eines ahus ist bei vielen unterschiedlichen Medikamenten zu berücksichtigen. Hier spielen die Calcineurininhibitoren (CNI- Toxizität), wie Tacrolimus und Ciclosporin A, als Auslöser eines ahus eine große Rolle. Durch Tacrolimus oder Cylosporin behandelte Endothelzellen produzieren ultralange Von-Willebrand-Multimere. Dieser Prozess überlastet langsam die Kapazität der von Willebrand-Faktor-Cleaving-Protease, ADAMTS 13, so dass dies zu einer Thrombosierung der Mikrozirkulation und zu einer Mikroangiopathie führt. Es gibt Analogien zur Pathopysiologie des D(+)-Hus. Auch nach der Gabe von Zytostatika, wie Mitomycin, Cisplatin, Bleomycin und Gemcitabin kann ein D(-)-HUS sich entwickeln. Daneben wurden auch die Thrombozytenaggregationshemmer Ticlopedin und Clopidogrel als HUS-assoziierte Medikamente identifiziert. Das Risiko nach Gabe von Mitomycin ein HUS zu entwickeln beträgt 2-10%. Der Ausbruch des ahus tritt verzögert auf, nahezu ein Jahr nach der Behandlung. Die Prognose ist schlecht mit einer Mortalitätsrate von 75% (23, 132, 8, 36, 185, 145, 107). 1.3.1.4 Knochenmarktransplantation Mit einer ansteigenden Frequenz wird über ein D(-)-HUS nach Knochenmarktransplantationen berichtet (4, 136). Es kann bei Patienten, die nie ein HUS durchmachten, oder bei Patienten, bei denen die primäre Ursache des Nierenversagens das HUS war, auftreten. Hier kann es als Folge der Gabe von Calcineurininhibitoren auftreten. In 5-15% der Fälle von transplantierten Patienten kann es nach Gabe von Ciclosporin und in 1% der Erkrankungen nach Gabe von Tacrolimus auftreten (146). Die Pathophysiologie und die Therapie sind noch unklar (107). 19

1.3.1.5 Maligne Erkrankungen, Systemerkrankungen, Schwangerschaft (HELLP-Syndrom/Pre-Eklampsie) Zudem wird das HUS bei Krebserkrankungen, bei Systemerkrankungen (z.b. Lupus erythematodes, Slerodermie und Antiphospholipid-Syndrom) und während der Schwangerschaft beschrieben (89, 51, 22, 114). Eine Schwangerschaft kann den Ausbruch eines komplementbasierten ahus triggern. Es zeigt sich eine hohe Inzidenz von Mutationen in den Komplementgenen, wobei CFH-Mutationen die häufigsten bilden (43). 1.3.1.6 Cobalaminmetabolismusdefekt Außerdem kann ein ahus durch Störungen des Cobalaminstoffwechsels auftreten. Defekte im angeborenen Vitamin B12-Metabolismus, verursacht durch Mutationen im Cobalamin-Gen können die Ursache eines atypischen HUS sein (152). Biochemisch besteht bei dieser Form eine Homocysteinämie, welche für das Auftreten des ahus verantwortlich gemacht wird. Die Homocysteinämie induziert den Schaden am glomerulären Endothel, indem Homocystein die antithrombotische Beschaffenheit des vaskulären Endotheliums verändert (152). 1.3.1.7 Nicht E.coli-Infektionen Aber auch eine Reihe anderer Bakterien und Viren kann ein HUS auslösen: Shigella dysenteriae, Salmonella typhi, Yersenia pseudotuberculosa, Camphylobacter jejuni und Citrobacter freundii (128). So können auch bestimmte Stämme dieser Bakterien Shiga-like Toxine bilden und so zu einem HUS führen (114). Auch eine virale Genese steht im Zusammenhang mit dem atypischen HUS. So wurden Erkrankungen bei HIV-Infektionen beobachtet (128). 20

Einteilung des hämolytisch-urämischen Syndrom D(+)-HUS Shiga-like toxinproduzierende enterohämorrhagische E.coli D(-)-HUS Komplementvermittelt: CFH-Mutationen CFI-Mutationen MCP-Mutationen THBD-Mutationen DAF-Mutationen CR1-Mutationen C3-Mutationen CFB-Mutationen CFH-Autoantikörper CFHRs Streptococccus pneumoniae Medikamententoxizität Calcineurininhibitoren (CNI-Toxizität) Zytostatika Thrombozytenaggregationshemmer Nach Knochenmarktransplantation Maligne Erkrankungen Schwangerschaft/HELLP-Syndrom Systemerkrankungen Cobalaminmetabolismusdefekt Nicht-E-coli-Infektionen Abbildung 1: Einteilung des hämolytisch-urämischen Syndroms 1.3.2 Klinik Auch das D(-)-HUS ist charakterisiert durch die Trias von hämolytischer Anämie, Thrombozytopenie und Nierenversagen. Patienten die an einem D(-)-HUS erkranken weisen meist kein Prodromalstadium mit blutigen Diarrhöen auf. Manche Patienten zeigen bereits bei Ausbruch der Erkrankung zentralnervöse Symptome wie Krämpfe oder Bewusstseinseintrübungen. Viele Kinder zeigen zu Beginn einen Hypertonus. Charakteristisch sind fragmentierte Erythrozyten, ein akuter Hämoglobinabfall, eine massive Erhöhung der LDH, niedrige oder nicht feststellbare Haptoglobinspiegel und eine Thrombozytopenie. Die renale Beteiligung zeigt sich in Form einer Oligourie oder Anurie, einer Hämaturie oder Proteinurie, einer Erhöhung der Retentionsparameter und einer Erniedrigung der Kreatinin-Clearance (149). Eine extrarenale Beteiligung zeigt sich in 20% der Fälle (115). 21

Der C4-Komplementspiegel im Serum ist fast immer im Normbereich. Der C3-Spiegel kann, muss aber nicht erniedrigt sein. Niedrige C3-Spiegel und CFB-Spiegel sind bei Patienten mit CFH oder CFI-Mutationen häufig, während die C3-Spiegel bei Patienten mit MCP-Mutationen im Normbereich liegen (4, 69). Bei CFH-Mutationen können sich erniedrigte CFH-Spiegel im Serum finden (114). In den Fällen, in denen genetische Mutationen ursächlich für das D(-)-HUS sind, zeigt sich der Ausbruch während der Kindheit (24). Bei Patienten mit Autoantikörpern gegen CFH wird die Krankheit vor dem 16. Lebensjahr diagnostiziert (153). 1.3.3 Therapie Therapie der Wahl ist gegenwärtig die Plasmatherapie. Die Plasma-basierte Therapie kann eingeteilt werden in Plasmainfusion und in Plasmaaustausch. Ziel der Plasmainfusion ist es die dysfunktionalen Komplementfaktoren und Regulatoren zu ersetzen. Der Vorteil des Plasmaaustausches ist es, die mutierten CFH, CFI, CFB, C3 und Autoantikörper gegen CFH zu entfernen und durch funktionale Komplementfaktoren zu ersetzen (149, 7, 180). Dies kann das Risiko einer Niereninsuffizienz vermindern. Es ist zu beachten, dass die Plasmainfusion mit einem höheren Risiko bei den Patienten, die bereits unter einem Hypertonus leiden und deren vaskuläres Volumen bereits durch die Nierenschädigung erhöht ist, verbunden ist (69). Seit kurzer Zeit wird auch Eculizumab, ein humanisierten Maus- Antikörper gegen das Komplementprotein C5, welches die Aktivierung des terminalen Komplementweges inhibiert, weltweit klinisch verwendet. Eculizumab wurde bereits sehr erfolgreich für die Behandlung der paroxysmalen nächtlichen Hämaturie (PNH) eingesetzt (41). Zahlreiche Berichte bestätigen jetzt den erfolgreichen Einsatz von Eculizumab in der Behandlung des atypischen HUS während Rezidiven und Erstmanifestationen, aber auch im Rahmen von Nierentransplantationen (115, 99, 117, 85). Zudem ist die symptomatische Therapie der Flüssigkeitsbilanzierung wichtig. Die Erythrozytentransfusion ist wie beim D(+)-Hus bei Hämoglobinwerten von 5-7mg/dl indiziert. Die Gabe von Thrombozytenkonzentraten ist nur bei chirurgischen Eingriffen oder akuten Blutungen notwendig (149), da es durch die Thrombozytengabe bei Patienten mit CFH-Autoantikörper zu einer Thrombozytenaggregation und Agglutination kommen kann (91). Die Gabe von FFP, Thrombozytenaggregationshemmern, Steroiden, Heparin oder Fibrinolytika und Im- 22

munglobulinen zeigen keinen beständigen Vorteil in der Behandlung des D(-)-HUS (114). Eine andere Möglichkeit kann die Splenektomie sein. Diese sollte den Patienten, die aufgrund einer hohen Rezidivrate viele Plasmaaustauschtherapien benötigten, vorbehalten werden (7, 149). Wichtig ist die rasche Diagnose der HUS-Erkrankung. In diesem Zusammenhang sollte eine Analyse des Komplementsystems (C3, CFH, CFH-Antikörper, CFH- Mutationen, CFI, MCP) durchgeführt werden. Das klinische Bild, das Therapieansprechen und die Überlebensrate sind abhängig von dem zu Grunde liegendem Genotyp (25). So sprechen Patienten mit einer CFH-Mutation in 60% der Fälle auf eine Plasmatherapie an, währenddessen Patienten mit einer CFB-Mutation nur in 30% der Fälle eine Remission nach Plasmatherapie erreichen (79). Die rasche Klassifikation des HUS ist besonders wichtig bei den Patienten, bei denen eine Nierentransplantation erwogen wird, das Outcome nach Transplantation wird nicht unwesentlich durch die Art der Mutation beeinflusst. Bei Patienten mit Mutationen der Serumkomplementregulatoren CFH und CFI ist die Rezidivrate nach Nierentransplantation über 80%, während Patienten mit einer Mutation des Transmembranproteins MCP eine viel bessere Überlebenschance der Transplantatniere aufweisen (79, 115). Somit wird der Phänotyp im Wesentlichen vom zugrunde liegendem Genotyp beeinflusst (115, 25). 1.3.4 Outcome Das Outcome ist schlecht mit einer Mortalitätsrate von 25% während der akuten Phase und einer raschen Progression zur Niereninsuffizienz in 50% der Fälle (149). Zudem treten häufige Rezidive, selbst nach Nierentransplantation auf (149). Der Langzeitverlauf ist abhängig von der zugrunde liegenden Komplementanomalie. So entwickelt sich in 60-70% der Fälle bei Patienten mit CFH-, CFI-, oder C3 Mutationen und in 30% der Fälle bei Kindern mit Autoantikörpern gegen CFH eine Progression zur Niereninsuffizienz oder sie sterben während der Akutphase (115). Bei CFB- Mutationen entwickelt sich sogar in 88% der Fälle eine Niereninsuffizienz (59). Zudem besteht bei diesen Mutationen ein hohes Rekurrenzrisiko nach Transplantation (69). Patienten mit MCP-Mutationen und mit CFH-Autoantikörpern haben eine bessere Prognose mit einer Remissionsrate von 80-90% der Fälle, zudem besteht hier ein geringeres Risiko ein Rezidiv nach Nierentransplantation zu bekommen (96). 23

1.4 Pathologie der thrombotischen Mikroangiopathie Die thrombotische Mikroangiopathie als morpholgisches Korrelat des HUS und der TTP kann nicht zur Unterscheidung der beiden Krankheiten betragen. HUS Die anatomische Grundläsion des HUS ist die thrombotische Mikroangiopathie (TMA), die sich meistens allein auf die Niere konzentriert, aber auch andere Organe betreffen kann (167, 63). Die thrombotische Mikroangiopathie umfasst einen Endothelschaden und Mikrothromben. Diese Mikrothromben können außer in der Niere auch im Darm, im Gehirn und im Pankreas gefunden werden (142, 64). Lichtmikroskopisch findet man in der Niere entweder glomeruläre oder arterioläre/arterielle Läsionen, häufig auch in Kombination (32). Die charakteristische glomeruläre Läsion ist häufig herdförmig ausgebildet und besteht aus einer Wandverdickung der Glomeruluskapillare, aufgrund einer Schwellung der Endothelzelle mit Ablösung von der Basalmembran und einem erweiterten subendothelialem Raum. Die Basalmembran ist intakt. In diesen geschwollenen Glomeruluskapillaren finden sich Thromben. Ferner zeigen einige Glomeruli eine unterschiedlich ausgeprägte herdförmige Mesangiolyse, sowie epitheliale Halbmondbildungen oder ischämische Veränderungen. Die Läsionen in den kleinen Arterien und Arteriolen sind ebenfalls herdförmig ausgebildet. Man sieht verengte, teilweise komplett obliterierte Gefäßlumina. Diese entstehen durch eine Intimaverdickung, Endothelzellproliferationen, Erweiterungen des subendothelialen Raums und Thrombosierung. Mittels immunhistochemischer Untersuchungen findet man mehr oder weniger starke Fibrinablagerungen in den verdickten Glomeruluskapillarwänden, im Mesangium und am stärksten in den Thrombi. Ablagerungen von Immunglobulin und Komplement bestehen im Bereich der Glomeruluskapilllaren, des Mesangiums und im Bereich des subendothelialen Raumes der Arteriolen. Der Schweregrad und die Verteilung der glomerulären und arteriellen Läsionen sind für die unterschiedlichen Ausprägungen des HUS verantwortlich. Bei Kleinkindern findet sich meist die mit einer guten Prognose verbundene glomeruläre Schädigung, während bei älteren Kindern, Jugendlichen und Erwachsenen der mit einer schlechteren Prognose einhergehende glomerulär-arterioläre Mischtyp oder der rein arterioläre Typ vorherrscht. Die Nierenrindennekrose ist die schwerste Ausprägung des vaskulären Befalls (51,128, 22, 144, 63, 162, 177, 56, 100, 109). 24

TTP Die TTP ist verbunden mit einer Defizienz der von Willebrand-Faktor-cleaving- Protease, ADAMTS 13 (A Disintegrin And Metalloprotease with ThromboSpondin type 1 repeats), entweder verursacht durch genetische Mutationen (das seltene Upshaw-Schulman-Syndrom) im ADAMTS 13-Gen oder durch Autoantikörper gegen ADAMTS 13 (97). Die TTP ist eine relativ seltene Erkrankung mit einer jährlichen Inzidenz von etwa 3-10/1000000 (186). Sie eine lebensbedrohliche Erkrankung, die vor allem bei Erwachsenen auftritt (97). Die Sterblichkeit liegt ohne Behandlung bei über 90% (5). Sie wurde erstmalig 1924 von Moschcowitz anhand des Falls eines 16jährigen Mädchens, das nach plötzlichem Einsetzen von petechialen Blutungen, Anämie, Fieber und neurologischen Symptomen verstarb (110). Sie ist eine schwere mikrovasulär okklusierende thrombotische Mikroangiopathie, die durch eine systemische Thrombozytenaggregation, eine Organischämie, eine schwere Thrombozytopenie (mit einer erhöhten Zahl der Megakaryozyten im Knochenmark) und einer Erythrozytenfragmentierung charakterisiert ist (105). Nicht alle Patienten zeigen das Vollbild der diagnostischen Pentade: mikroangiopathische Hämolyse, Thrombozytopenie, neurologischer Symptomatik, Nierendysfunktion und Fieber (55, 87). Es zeigt sich eine deutliche erhöhte LDH, als Folge der intravasalen Hämolyse und Ischämie diverser Organe oder Nekrosen. Die Thrombozytenagglutination ist mit einer Thrombozytenzahl um die 20000/µl verbunden. Eine Ischämie des Gehirns oder des Magendarmtraktes ist häufig. Die neurologischen Symptome können in Form von Hemiparesen, Hemiplegien, Aphasie, Krampfanfällen oder Koma auftreten. Eine mentale Retardierung, Verhaltensauffälligkeiten, Epilepsien und sensorische Ausfälle können als Spätfolge auftreten (107). Pathogenetisch beruht die TTP auf der Freisetzung von ultralangen Von-Willebrand- Multimeren aus Endothelzellen mit vermindertem Abbau dieser großen Moleküle durch die vwf-spaltenden Metalloprotease ADAMTS 13. Dies führt zu einer Persistenz der von ultralangen Von-Willebrand-Multimeren in der Mikrozirkulation mit nachfolgender mechanischer Hämolyse und Thrombosierung der Mikrozirkulation unter hohen Schwerkräften (87). Man unterscheidet zwischen einer hereditären und einer erworbenen Form der TTP. Während bei der erworbenen Form der TTP in der Regel Autoantikörper gegen ADAMTS 13 zur Persistenz der ultralangen Von-Willebrand-Multimeren führen, ist die 25

kongenitale TTP durch eine verminderte Plasmaaktivität der ADAMTS 13 gekennzeichnet (150). Die hereditäre Form ist selten, normalerweise tritt sie erstmals im Säuglingsalter oder im Kleinkindesalter auf. Nach dem ersten Schub nimmt sie in der Regel einen chronisch-rezidivierenden Verlauf. Die erworbene Form tritt üblicherweise im Erwachsenenalter oder nach dem achten Lebensjahr auf (97, 107). Die erworbene Form kann in einem idiopathischen oder einem autoimmunen Kontext stehen (hauptsächlich in Zusammenhang mit einem Lupus erythromatodes oder einem Antiphospholipid-Syndrom) (97, 107). Die Therapie der Wahl bei TTP ist die Plasmapherese. Seit Einführung der Plasmapheresetherapie mit Ersatz durch FFP zeigte sich eine dramatische Reduktion der Mortalität von über 90% auf etwa 20%. Zusätzlich werden gleichzeitig Glucokortikoide unter der Vorstellung der Suppression der Autoantikörperproduktion verwendet (87). In den letzten Jahren wurde der chinäre monoklunale Anti-CD20- Antikörper Rituximab bei mehreren Patienten mit plasmaphareserefraktärer oder häufig rezidivierender TPP mit offensichtlich gutem Erfolg verwendet (143). Bereits vor Erstbeschreibung der ADAMTS13 wurde über Jahre eine empirische Splenektomie durchgeführt, die in kleineren Fallserien Remissionsraten von 50-100% erbrachte. Heute kann man nach Splenektomie in Remission eine Normalisierung der ADAMTS-13-Aktivität und den Rückgang des Inhibitors darstellen (86). Die Splenektomie sollte refraktären oder rezidivierenden Fällen vorbehalten sein. 26

2 Fragestellung Das hämolytisch-urämische Syndrom (HUS) ist neben der Schockniere im Rahmen von kardiochirurgischen Eingriffen, Asphyxie und Sepsis die häufigste Ursache für ein akutes Nierenversagen im Kindesalter. Während das D(+)-HUS, verursacht durch Shigatoxin produzierende enterohämorrhagische Bakterien (v.a. Escherichia coli vom Serotyp O157:H7) die häufigste Ursache bildet und eine gute Prognose hat, verläuft das D(-)-HUS progredient mit einem hohen Risiko in eine terminale Niereninsuffizienz fortzuschreiten. Zudem ist es mit einer hohen Mortalität assoziiert und selbst nach Nierentransplantation werden häufig Folgeschäden beschrieben. Besonders das Wissen um den Langzeitverlauf des HUS, der in dieser Arbeit untersucht wird, ist von besonderer Wichtigkeit. Es wird zunehmend evident, dass es auch außerordentlich aggressiv verlaufende Endemien des D(+) HUS gibt, wie zum Beispiel der aktuelle HUS-Ausbruch in Deutschland in den Monaten Mai bis Juni 2011 belegt. Selbst das Shiga-Toxin assoziierte HUS zeigt Progressionen, die erst viel später auftreten und den Langzeitverlauf wesentlich beeinflussen, obwohl man lange davon ausging, dass es benigne verläuft. Es ist jedoch vielmehr so, dass sowohl bei Endemien als auch bei sporadisch auftretendem Hus mit kompliziertem und progredienten Verlauf mit schweren Langzeitverläufen zu rechnen ist. Damit wird deutlich, dass noch große Wissenslücken im Langzeitverlauf des D(+)-HUS bestehen. Aus diesem Grund wurden die Daten der letzten Jahre aufgegriffen und die Frage gestellt, welche Spätfolgen generell auftreten können, in welcher Häufigkeit und zu welchem Zeitpunkt. Hierzu wurden 41 Kinder, die an einem D(+)-hämolytischurämischen Syndrom erkrankten, untersucht. 27