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Titel: Nachweis von Alpha-1-Antitrypsin in exhaliertem Atemwegskondensat
Autor: Noeske, Sarah
Weitere Beteiligte: Bals, Robert (Prof. Dr. Dr.)
Erscheinungsjahr: 2011
URI: https://archiv.ub.uni-marburg.de/diss/z2011/0217
DOI: https://doi.org/10.17192/z2011.0217
URN: urn:nbn:de:hebis:04-z2011-02175
DDC: Medizin, Gesundheit
Titel(trans.): Detection of alpha-1-atitrypsin in exhaled breath condensate

Dokument

Schlagwörter:
Antitrypsin <alpha-1->, Exhaliertes Atemwegskondensat, Hypo-alpha-1-Antitrypsinämie, Obstruktive Ventilationsstörung, pH-Wert, Alpha-1-antitrypsin deficiency, Exhaled breath condensate, COPD, pH

Zusammenfassung:
Der Alpha-1-Antitrypsin-Mangel (AAT-Mangel) ist eine genetische Erkrankung, die den Träger für die Entwicklung einer chronisch obstruktiven Lungenerkrankung (COPD) sowie einer Leberzirrhose prädisponiert. Die Hauptfunktion von Alpha-1-Antitrypsin besteht darin, das Lungengewebe gegen den Einfluss von Neutrophiler Elastase (NE) zu schützen. Es ist sehr schwierig, die Konzentration von Alpha-1-Antitrypsin in den verschiedenen Kompartimenten der Lunge zu bestimmen. Die Bronchoskopie gilt bisher als Goldstandard, um den unteren Atemwegstrakt und den bronchialen Flüssigkeitsfilm zu untersuchen. Die Gewinnung und Untersuchung von Exhaliertem Atemwegskondensat (EBC) stellt die Möglichkeit dar, nicht invasiv wichtige Inhaltsstoffe des epithelialen Atemwegsflüssigkeitsfilms zu beurteilen und Veränderungen der physiologischen Homöostase zu detektieren. Ziel dieser Arbeit war es zu zeigen, dass AAT nicht invasiv in EBC gemessen werden kann. Dazu wurde sowohl ein AAT-ELISA als auch ein AAT-Western Blot etabliert. Es konnte weiterhin gezeigt werden, dass AAT auch im EBC von Patienten mit AAT-Mangel nachgewiesen werden kann. Eine Korrelation der gemessenen AAT-Werte im EBC zu den AAT-Werten im Serum konnte jedoch nicht nachgewiesen werden. Als weiteres Ziel dieser Arbeit wurden die AAT-Konzentrationen im EBC von gesunden Kontrollpersonen mit den AAT-Konzentrationen im EBC von Patienten mit stabiler COPD, exazerbierter COPD sowie substituierten und nicht substituierten Patienten mit AAT-Mangel verglichen. Es zeigten sich signifikant höhere AAT-Werte im EBC von Patienten mit exazerbierter COPD gegenüber Patienten mit stabiler COPD und Gesunden. Auch substituierte Patienten mit AAT-Mangel hatten signifikant höhere AAT-Werte im EBC als Gesunde und Patienten mit stabiler COPD. Nicht substituierte Patienten mit AAT-Mangel zeigten signifikant höhere AAT-Werte im Vergleich zu substituierten Patienten mit AAT-Mangel. Als letzter Punkt dieser Arbeit wurde das Verhalten von pH-Wert und Interleukin-8 (IL-8) als Marker der pulmonalen Inflammation im EBC von Patienten mit stabiler und exazerbierter COPD, substituierten und nicht substituierten Patienten mit AAT-Mangel und von Gesunden untersucht. Es zeigten sich signifikant niedrigere pH-Werte im Exhalat von Patienten mit stabiler sowie exazerbierter COPD im Vergleich zu Gesunden. Die IL-8 Werte im EBC der Patienten mit AAT-Mangel waren signifikant höher als im EBC der Patienten mit COPD und der Gesunden. Die Ergebnisse machen deutlich, dass die Methode des exhalierten Atemwegskondensats eine nicht invasive, einfach durchzuführende und günstige Methode darstellt. Sie könnte besonders für eine individuelle Messung von Patienten mit stabilen und auch exazerbierten Krankheitsstadien geeignet sein. Es konnte gezeigt werden, dass AAT eine Rolle als Akute-Phase-Protein und Inflammationsmarker besitzt. Besonders bei inflammatorischen Prozessen in der Lunge kommt ihm eine wichtige Bedeutung zu. Bis jetzt ist jedoch noch nicht sicher geklärt, ob die erhöht gemessenen AAT-Werte auf eine lokale oder eine systemische Reaktion zurückzuführen sind. Für eine routinemäßige Anwendung der beschriebenen Methode sowohl in der Forschung als auch in der klinischen Praxis sind jedoch noch umfangreiche weiterführende Experimente und Untersuchungen notwendig.

Summary:
Alpha-1-antitrypsin deficiency (AATD) is a genetic disorder that predisposes to chronic obstructive pulmonary disease (COPD) and liver cirrhosis. The main function of alpha-1-antitrypsin (AAT) is to protect the lungs against neutrophil elastase. It is difficult to measure the levels of AAT in different compartments of the lung. Bronchoscopy is still the gold standard to assess the lower respiratory tract and the epithelial lining fluid (ELF). Measurement of exhaled breath condensate (EBC) is a non invasive method to investigate parameters of the epithelial lining fluid of the lung and to detect changes in physiological homeostasis. It was the aim of the study to show that AAT is measurable with the non invasive method of EBC. An AAT-ELISA and AAT-Western Blot were standardized to detect very small amounts of AAT in EBC. AAT was also measurable in patients with AATD. No correlation could be found between AAT-serum-levels and AAT-levels in EBC. A further aim of this study was to compare AAT-levels in EBC of healthy controls (HC), patients with stable and exacerbated COPD as well as augmented and non-augmented patients with AATD. Patients with exacerbated COPD had significantly increased AAT-values compared to HCs and patients with stable COPD. Augmented patients with AATD had also significantly higher AAT-values in EBC compared to HCs and patients with stable COPD. Furthermore, non augmented AATD-patients showed significantly higher AAT-values compared with augmented AATD-patients. In a final step pH- and interleukin-8-values (IL-8) as markers of pulmonary inflammation were measured in EBC from patients with stable and exacerbated COPD, augmented and non augmented patients with AATD and from healthy controls. Patients with stable and exacerbated COPD showed significantly lower pH-values compared to HCs. IL-8-values in EBC of patients with AATD were significantly higher than in patients with COPD and HCs. In conclusion we found EBC collection is extremely simple to perform, non invasive, inexpensive and reproducible. Therefore, it is well-suited for non invasive analysis in longitudinal follow-ups and individual monitoring of patients with chronicle disease. It could be shown that AAT has an important role as acute-phase-protein and marker of inflammation. Especially in inflammatory processes of the lung it has major impact. More standardization work must be done to improve the method of EBC for future approach.


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