Serum Proteome Profiling identifiziert neuartige und leistungsfähige Marker für die Leberbeteiligung bei Mukoviszidose

Abstract

HintergrundMukoviszidose ist eine der häufigsten genetischen Erkrankungen der kaukasischen Bevölkerung. Ca. 30 % der Patienten entwickeln im Rahmen ihrer Erkrankung eine Mukoviszidose assoziierte Hepatopathie (CFLD), die auch die dritthäufigste Todesursache darstellt. Bis zum heutigen Zeitpunkt ist noch kein geeigneter, nicht invasiver Parameter für die routinemäßige Diagnostik einer CFLD etabliert worden. Das Ziel der vorliegenden Studie war somit die Identifizierung potentieller neuer Serummarker für die Detektion einer CFLD unter Einbezug und Vergleich der Bestimmung der Lebersteife mittels transienter Elastographie.Material und MethodenDas Kollektiv umfasste 45 Mukoviszidosepatienten, als Kontrolle dienten 18 Patienten mit einer chronischen Hepatitis C Infektion. Aus dem Kollektiv aller Mukoviszidosepatienten wurden je vier Patienten mit bzw. ohne CFLD für eine Proteome Profiler Analyse ausgewählt und deren Serum auf insgesamt 220 Proteine analysiert. Die Expression von vier interessanten Proteinen wurde im Anschluss bei allen 45 CF Patienten und den 18 HCV Patienten untersucht und verglichen.Ergebnis Aus allen Proteinen der Proteome Profiler Analyse, die mindestens zweifach erhöht oder erniedrigt im Serum nachweisbar waren, wurden TIMP-4, Endoglin, HGF und Pentraxin 3 für die weitere Analyse mittels ELISA ausgewählt. Es konnte gezeigt werden, dass die Expression von TIMP-4 und Endoglin im Serum von CFLD Patienten signifikant erhöht und die Expression von Pentraxin 3 signifikant reduziert war. Im Serum von HCV Patienten war die Expression von TIMP-4 und Endoglin bei Patienten mit einer manifesten Zirrhose signifikant erhöht im Vergleich zu Patienten mit einer mittel- bis hochgradigen Fibrose. Die Lebersteife war bei CFLD Patienten signifikant erhöht. Mittels ROC-Analyse wurde der optimale Cut-Off-Wert für die Diagnose einer CFLD für TIMP-4 bei 1603 pg/ml, für Endoglin bei 8,6 ng/ml und für die Lebersteife bei 6,3 kPa ermittelt. Sowohl TIMP-4 als auch Endoglin und die transiente Elastographie zeigten eine gute diagnostische Performance für die Diagnose einer CFLD. Durch die Kombination der drei Parameter nahmen die Sensitivität und Spezifität zu.Schlussfolgerung TIMP-4 und Endoglin sind im Serum von CFLD Patienten signifikant erhöht und weisen gute diagnostische Eigenschaften zur Detektion einer CFLD auf. Die diagnostische Aussagekraft nimmt durch die Kombination mit der transienten Elastographie weiter zu. Anhand der HCV Patienten konnte gezeigt werden, dass die Expression der Serummarker mit dem Ausmaß der Leberbeteiligung korreliert. Background Cystic fibrosis is one of the most common genetic diseases among the Caucasian population. About 30 % of the patients develop a Cystic fibrosis associated liver disease (CFLD) which is the third cause of death for patients suffering from Cystic Fibrosis. Due to the fact that there is no established non-invasive sensitive diagnostic tool for detecting CFLD, the aim of the study was to identify new experimental serum markers and to compare their expression with liver stiffness, obtained by transient Elastographie.Material and methodsThe cohort contained 45 patients with Cystic fibrosis and was splitted in two groups, depending on the presence of CFLD. First, the serum samples of two subgroups with and without CFLD were analysed for 220 proteins using four different Proteome Profilers for the detection of chemokines, cytokines, soluble receptors and for angiogenesis factors. Subsequently, the expression of four interesting proteins was quantified by ELISA in the whole cohort. In order to compare the expression to the degree of hepatic fibrosis, a cohort of 18 patients with hepatitis C infection served as control. A liver biopsy of all patients in the control group was available.Results Several proteins, at least two fold up- or down regulated could be identified by the use of the proteome profilers. Four out of all regulated proteins were chosen for further analyses. TIMP-4 and Endoglin were significantly upregulated und Pentraxin 3 significantly decreased in CDLD patients, compared to CF patients without CFLD. HGF did not differ in the two groups. The comparison of HCV patient with cirrhosis to patient with a moderate to severe fibrosis revealed a significant difference with higher values of TIMP-4 and Endoglin in the group of patients with cirrhosis. The liver stiffness of CFLD patients was significantly higher in CFLD patients than in CF Patients without CF. By the use of a ROC-Analyse, the optimal Cut-Off-Wert for Endoglin was 8,6 ng/ml, for TIMP-4 1602 pg/ml and for the stiffness of the liver 6,3 kPa. Endoglin as well as TIMP-4 and the stiffness showed a high diagnostic accuracy for the detection of CFLD with even better results by combining the transient Elastographie with TIMP-4 or Endoglin.Conclusion TIMP-4 and Endoglin have a significantly higher expression in the serum of patients with CFLD compared to CF patients without CFLD and both show a highly diagnostic accuracy for the detection of CFLD. The combination of the serum marker with transient Elastographie may have remarkable impact on the non-invasive diagnostic of CFLD.