Individualisierte Medizin bei

cholestatischen Leberkrankheiten

Prof. Dr. Verena Keitel

Klinik für Gastroenterologie,Hepatologie und Infektiologie

Direktor: Professor Dr. D. HäussingerHeinrich-Heine-Universität Düsseldorf

KFO 217

Einführung cholestatische Lebererkrankungen

Genetische Störungen des hepatobiliären Transports als

Ursache intrahepatischer Cholestasen

Individualisierte Medizin beicholestatischen Lebererkrankungen

Molekulare Mechanismen der Gallebildung

Ausblick: individualisierte Diagnostik und Therapie bei

cholestatischen Lebererkrankungen

1. HepatozytenStörung der Galle-

bildung

3. Größere GallengängePrimär sklerosierende Cholangitis (PSC)

IgG4 Cholangitis

Sekundär sklerosierende Cholangitiden

Mukoviszidose (CFTR, ABCC7)

Obstruktive Cholestasen

2. Kleine GallengängePrimär biliäre Cholangitis (PBC)

Small Duct PSC

Störungen der Tight Junctions

(TJP2 Mutationen)

Cholestatische Lebererkrankungen

Molekulare Mechanismen der Gallesekretion

Bilirubin

Gallen-säuren

Cholesterin

Amino-phospholipide

Phosphatidyl-cholin

BSEP

CYP7A1

FXR

BSEP

Hepatozyt

FXR = Farnesoid X Receptor (NR1H4)

MRP2 = Multidrug Resistance associated Protein 2 (ABCC2)

BSEP = Bile Salt Export Pump (ABCB11)

MDR3 = Multidrug Resistance Protein 3 (ABCB4)

FIC1 = Familial Intrahepatic Cholestasis 1 (ATP8B1)

Genetische Ursachen intrahepatischer Cholestasen

Gallen-säuren

Cholesterin

Amino-phospholipide

Phosphatidyl-cholin

BSEP

FXR

BSEP

TJP2

PFIC4

ATP8B1

ICP

BRIC1

PFIC1

ABCB4

ICP

LPAC

PFIC3

ABCB11

ICP

DILI

BRIC2

PFIC2

Myo5B

PFIC6

ICP = Intrahepatische Schwangerschaftscholestase

BRIC = benigne rekurrente intrahepatische Cholestase

PFIC = progressive familiäre intrahepatische Cholestase

LPAC= low phospholipid associated cholelithiasis syndrome /erbliches Gallensteinleiden

DILI = drug induced liver injury / med.-tox. Leberschaden

TJP2 = Tight Junction Protein 2

MYO5B = Myosin 5 B

Myo5B

NR1H4

ICP

PFIC5

PFIC 1-3 machen 10-15% der neonatalen Cholestasen aus(Inzidenz: 1:50.000-1:100.000 Geburten)

Intrahepatische Schwangerschaftscholestase (ICP)

Meist im 3. Trimenon (25% im 2. und 10% im 1. Trimenon)

Diagnose: Pruritus und Erhöhung der Serumgallensäurespiegel (>10 µmol/l)

Inzidenz: 0,5-2% aller Schwangerschaften in Deutschland (bis 27% in Chile)

Bei Serumgallensäuren > 40 µmol/l: linearer Anstieg des Risikos für den Fetus

• Erhöhte Rate an Frühgeburtlichkeit (OR 5,4)

• Erhöhte Rate an respiratorischen Problemen/Asphyxie beim Neugeborenen (Gallensäuren in Lunge des Fetus zerstören Surfactant Struktur)

• Erhöhte Rate an Totgeburten (1,5% vs. 0,5% in Kontrollkohorte) (Gallensäuren können Arrhythmien verursachen)

Glantz A et al., Hepatology 2004; 40: 467-474Geenes et al., Hepatology 2014; 59: 1482-1491Zhang et al., Nat. Commun 2015; 6:8186

Ätiologie/Pathogenese der ICP

Östrogen- und Progesteron-metabolite hemmen BSEP

Anstieg der Gallensäure-spiegel in den Leberzellen

und Serum der Mutter

hormonell

Genetische PrädispositionBSEP (ABCB11):

häufige Polymorphismen (p.V444A, intronisch rs7577650, OR 1,4) sowie

weitere seltenere Mutationen

MDR3 (ABCB4):

Polymorphismen (p.I237I, OR 2), unterschiedliche Mutationen, teils

heterozygot, oft auch Gallensteine

FIC1 (ATP8B1); FXR (NR1H4)

Wasmuth et al., Gut 2007; 56: 265-270

Dixon et al., Am J Gastroenterol 2014; 109: 76-84

Pauli-Magnus et al., Pharmacogenetics 2004; 14: 91-102

Meier et al., WJG 2008; 14: 38-45

Dixon et al., Clin Res Hepatol Gastroenterol 2016; 40: 141-153

FXR

EE Phosphatidyl-

serin

Phosphatidyl-cholin

P

P

BSEP

ERα E

BSEPGallen-säuren

0

10

20

30

40

50

8 12 16 20 24 28 32 36 40

Schwangerschaftswoche

Gallensalze

GOT

GPT

x-f

ach

e E

rh

öh

un

g

Keitel et al., Gastroenterology 2006; 131: 624-629

Keitel et al., ZfG 2016, in press

BSEPMRP2 MDR3

Schwere ICP bei Kombination von ABCB11 (BSEP) p.V444A mit ABCB4 (MDR3) Mutation(en)

Pruritus in 9. SSWGallensäuren i.S. 98 µmol/l

Früh-Geburt

BSEP (ABCB11): homozygot c.1331T>C p.V444A

Mutationsanalyse:

MDR3 (ABCB4): homozygot c.959C>T p.S320F

Geburt in 35. SSW, Apgar 8/8/9

Rekurrenz der ICP in zweiter Schwangerschaft, ebenfalls im 1. Trimenon

UDCAGPT

GOT

Beim Nachweis einer ABCB4 (MDR3) Mutation UDCA-Therapie und weitere

Überwachung erwägen (Gallensteinleiden, Zirrhoseentwicklung, CCC)

Beim Auftreten im 1./2. Trimenon und/oder schwerer Verlaufsform an

genetische Ursache denken (ABCB4-MDR3!)

48 jähriger Patient

Vorstellung mit erhöhten CholestaseparameternZ.n. Cholezystektomie bei Cholelithiasis und Cholezystitis (29 Jahre alt)Z.n. Choledocholithiasis (35 Jahre alt)

Patient mit erhöhten Cholestaseparametern undGallensteinen in der Vorgeschichte

Sonographie: Z.n. Cholezystektomie und Erweiterung des DHC bis 11 mmAspekt eines chronischen Leberparenchymschadens

Fibroscan: 21,8 kPA

GOT 71U/l (<35)GPT 126 U/l (<45)GGT 620 U/l (<55)AP 265 U/l (<129)

Bilirubin 0,8 mg/dl (<1.0)Thrombozyten 118x1000/ulINR 1,0

ERC: relative Enge des distalen Ductus hepatocholedochus, Ballondilatation

48 jähriger Patient

Z.n. Cholezystektomie bei Cholelithiasis und Cholezystitis (29 Jahre alt)Z.n. Choledocholithiasis (35 Jahre alt)

ABCB4 (MDR3)-assoziierte Lebererkrankungen beim Erwachsenen

Low Phospholipid-associated cholelithiasis (LPAC) Syndrom (ABCB4 Mutation)?

Symptomatische Cholelithiasis und mindestens 1 Kriterium:- Symptombeginn vor dem 40. Lebensjahr- Wiederauftreten von Cholelithiasis nach CHE- Intrahepatische hyperechogene Läsionen als Ausdruck von

intrahepatischem Sludge und MikrokonkrementenRosmorduc & Poupon Orphanet J Rare Dis 2007; 2: 29

√√

×

48 jähriger Patient

Z.n. Cholezystektomie bei Cholelithiasis und Cholezystitis (29 Jahre alt)Z.n. Choledocholithiasis (35 Jahre alt)

Mutationsanalyse:

MDR3 (ABCB4): heterozygot c.88_91del (p.K30Gfs7X)heterozygot c.711A>T (p.I237I)heterozygot c.1954A>G (p.R652G)heterozygot c.2446A>G (p.R816G)

BSEP

Bilirubin

Gallen-säuren

Cholesterin

Amino-phospholipide

Phosphatidyl-cholin

ABCB4 (MDR3)-assoziierte Lebererkrankungen beim Erwachsenen

Diagnosen: LPAC und MDR3-assoziierte Leberzirrhose

Therapie: UDCA (13-15 mg/kg KG)darunter Normalisierung der Transaminasen (einzig GGT noch erhöht)

• PFIC 1-3 (Mutationen in ATP8B1, ABCB11 und ABCB4) als dritthäufigste Ursache für neonatale Cholestase

• frühzeitige genetische Diagnostik (Therapie und Prognose, ggf. pränatale Diagnostik bei Geschwistern)

• wenig Hot Spot Mutationen

Individualisierte Diagnostik bei cholestatischen Lebererkrankungen

Bei Erwachsenen: • an genetische Ursachen denken! (insbesondere bei unerklärter Leberzirrhose und Gallensteinen)

• Mutationen häufig als Disease Modifier (BSEP p.V444A)

Bei Kindern:

FIC1 (ATP8B1)

190 Sequenzierungen18 Patienten mit krankheits-

relevanten Mutationen28 detektierte Varianten

5 NEUE Varianten

BSEP (ABCB11)

310 Sequenzierungen

88 Patienten mit krankheits-relevanten Mutationen

82 detektierte Varianten34 NEUE Varianten

MDR3 (ABCB4)

250 Sequenzierungen41 Patienten mit krankheits-

relevanten Mutationen43 detektierte Varianten

15 NEUE Varianten

MRP2 (ABCC2)

Stand: August 2016

Düsseldorfer Cholestaselabor: > 750 Gensequenzierungen

R387H

D440E

S462R

D473V

R8X

S457Vfs23X

T919del

L1165del

D36D

F90F

I134I

G319G

V597V

G817G

A1028A

V43I

E186G

M217R

V284A

E297G

W330R

W342G

G374S

A382G

77-1G>C

99-1G>T

150+3A>C

908+1G>T

2012-2A>G

2178+1G>A

3057-2A>G

N199Ifs15X

I610Qfs45X

K930Efs79X

Y93X

E96X

R575X

Q791X

Q976X

R1057X

R1090X

R1235XV444A

R698C

R698H

Y721C

G766R

D482G

R487H

R487P

D496V

A570V

N591S

G648V

I669V

M677V

S1120N

N1173D

T1210P

R1231W

R832C

A865V

I879R

S901R

A1028E

G1032R

A1044P

R1231Q

A1283V

extracellular

splice-site variants

Q1196X

E135K

R415X

G260D

R1050C

R1153C

L1204P

S1321N

F383_A389del

Y269Y

L712L

A804A

45

11

7

7

9

2

34

MissenseMutationen

NonsenseMutationen

Insertionen/Deletionen

Spleißmutationen

SynonymeVarianten

Polymorphismen

NEUE Varianten

Reference sequence NM_003742.2 (Gene ID: 8647), TOPO2 model based on UniProt entry O95342

Mutationen in ABCB11 (BSEP) bei Patienten mitcholestatischen Lebererkrankungen

S978P

S49S

F153F

A232A

Y309Y

T438T

V712V

N168N

L59L

I237I

R1013R

286+1G>A

1230+2T>A

2783+1G>C

3507+5G>A

F210Sfs5X

L23Hfs16X

S339Qfs3X

F357Cfs12X R590Q

P726L

A794P

N902DS27G T175A

S320F

V428D

E528D

R545H

R549H

A984T

R652G

S1076N

Y1086S

E1106G

H1238Y

A953A

A953D

extracellular

splice-site variants

R816G

S951P

Q1181E

K30Gfs7X

81-1G>A

21

5

5

8

4

15

MissenseMutationen

Insertionen/Deletionen

Spleißmutationen

SynonymeVarianten

Polymorphismen

NEUE Varianten

Reference sequence NM_ 018849.2 (Gene ID: 5244), TOPO2 model based on UniProt entry P21439

Mutationen in ABCB4 (MDR3) bei Patienten mitcholestatischen Lebererkrankungen

Individualisierte Diagnostik und Therapiebei cholestatischen Lebererkrankungen

Diagnostik mittels Next Generation Sequencing (Cholestase-Chip, Full Exome, etc.)

• aktuell: UDCA (choleretisch, anti-inflammatorisch, anti-apoptotisch)

wirkt u.a. durch Aktivierung von Integrinen

• bei schweren Verlaufsformen biliäre Diversionsoperation oder LTX

• in Zukunft individualisiert: Generierung Patienten-eigener

Hepatozyten-artiger Zellen aus Blut, Urin, Mundschleimhaut

• Testung zur Verfügung stehender Therapien in vitro vor Anwendung

am Patienten (chemische Chaperone, FXR-Agonisten, etc.)

Therapie:

Acknowledgement

KFO 217Dipl. Biol. Carola Dröge

Prof. Dr. Dieter Häussinger

Prof. Dr. Ralf Kubitz

Dr. Jan Stindt

Alle Einsender des Düsseldorfer Cholestaselabors

Prof. Dr. Holger Gohlke

Prof. Dr. Lutz Schmitt

Frau Nathalie Walter

Dr. Caroline Klindt

Dr. Stefanie Stepanow

Prof. Dr. Karl Köhrer

Genetische Ursachen intrahepatischer Cholestasen

Gallen-säuren

Cholesterin

Amino-phospholipide

Phosphatidyl-cholin

BSEP

FXR

BSEP

ABCG5/ABCG8

Gallensteine

TJP2

PFIC4

ATP8B1

ICP

BRIC1

PFIC1

ABCB4

ICP

LPAC

PFIC3

ABCB11

ICP

DILI

BRIC2

PFIC2

Myo5B

PFIC6

ICP = Intrahepatische Schwangerschaftscholestase

BRIC = benigne rekurrente intrahepatische Cholestase

PFIC = progressive familiäre intrahepatische Cholestase

LPAC= low phospholipid associated cholelithiasis syndrome /erbliches Gallensteinleiden

DILI = drug induced liver injury / med.-tox. Leberschaden

TJP2 = Tight Junction Protein 2

MYO5B = Myosin 5 B

Myo5B

NR1H4

ICP

PFIC5

Gen ATP8B1 ABCB11 ABCB4 TJP2 NR1H4 MYO5B

Protein FIC1 BSEP MDR3 TJP2 FXR Myosin5B

Serum GGT normal normal erhöht normal normal normal

Assoz.

Leber-

krankheiten

ICP

BRIC1

PFIC1

ICP, DILI

BRIC2

PFIC2

ICP

LPAC

PFIC3

PFIC4 ICP

PFIC5

PFIC6

Leber-

erkrankung

progredient progredient

HCC Risiko

AIBD Risiko

nach LTX

progredient progredient

(9/12 Pat. mit

LTX)

schnell

progredient

(1/4 tot; 3/4

Pat. mit LTX)

langsam

progredient

(0/5 Pat. mit

LTX)

Extrahep.

Mani-

festation

Diarrhoe

Pankreatitis

Schwerhörigkeit

Keine Gerinnungs-

störung

Diarrhoe

Gallen-

steinrisiko

unverändert (ca. 30%) unklar evtl. erhöht evtl. erhöht

Leber

IHC

BSEP reduziert Claudin-1

reduziert

BSEP fehlt BSEP in sub-

kanalikulären

Strukturen

Genetische Ursachen intrahepatischer Cholestasen

PFIC 1-3 machen 10-15% der neonatalen Cholestasen aus

(Inzidenz: 1:50.000-1:100.000 Geburten)