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Tryptase: Mastzellmarker von Anaphylaxie bis Mastozytose

Knut Brockow Klinik und Poliklinik für Dermatologie und Allergologie, TU München

Brockow K. Allergo J 2012;21:468-9

Mastzell-Mediatoren und Funktionen

B-Lymphozyten

IgE Bildung

Leukozyten

Adhäsion

Leukozyten

Migration

Leukozyten

Aktivierung

Nerven,

Schmerz Gefäßpermeabilität

Vasodilatation Bronchokonstriktion,

Schleimsekretion

Histamin

PGD2

LTC4

Kinine

(Chymase)

Histamin

PGD2

LTC4

Histamin

LTC4

Kinine

PGD2

PAF

IL-5, IL-6

Tryptase

TNFα

LTC4

PAF

IL-5, IL-6

Tryptase

TNFα

IL-4, IL-5

TNFα

LTC4

IL-4

IL-13

Tryptase Chymase

bFGF TNFα

SCF

Fibroblasten

Pathogenese der Anaphylaxie

Mastzellaktivierung

Freisetzung von Botenstoffen

Atemwegsverengung Wassereinlagerung

Luftnot Übersäuerung

Herzschädigung (Kardiotoxizität)

Gefäßweitstellung Wassereinlagerung

Hypovolämie Herzversagen Atemstillstand

Was ist eine Anaphylaxie?

Anaphylaxie ist eine akute schwere,

lebensbedrohliche, generalisierte

oder systemische Überempfindlich-

keitsreaktion

Modifiziert nach: Johansson et al. JACI 2004; 113: 832-836

Klinische Symptomatik

Mechanismus Allergisch Nicht-allergisch

Mechanismus IgE Physikalisch Nicht-IgE Andere

Beispiele Nahrungsmittel

Insektengift Penizillin

Dextran Immunkomplexe

Anstrengung Kälte

NSAID Biologika

Anaphylaxie - Auslöser

Modifiziert nach Hompes S et al. Allergo J. 2010;19:234-42. Modifiziert nach Scherer K et al. Schweiz Med Forum. 2011;11(25):430-3.

55% 21%

16%

58%

23%

8%

Im erwachsenen Alter

Im Kindesalter (< 18 Jahre)

Typische Symptomatik der Anaphylaxie Simons E et al. J Allergy Clin Immunol 2011;127:587-93

• Plötzlich Symptome an

Haut + (Atemwege oder

Kreislauf)

• Symptome an zwei der

Organe Haut, Verdauungs-

trakt, Atemwege, Kreislauf

nach wahrscheinlichem

Auslöserkontakt

• Blutdruckabfall nach

sicherem Kontakt mit

Allergen für Patient

Allergologische Diagnostik Arztgespräch

Hauttestung Labordiagnostik

Provokationstest

Sensibilisierung?

Diagnosestellung schwierig, wenn…

• Schlechte Dokumentation

• Untypische Symptomatik

• Auslöser nicht sicher identifiziert

• Episoden >1 ohne gemeinsame Auslöser

• Sensibilisierungen unklarer Relevanz

• Allergietests nicht eindeutig

Wichtige Differenzialdiagnosen

Kardiovaskuläre Erkrankungen

- Vasovagale Synkope

- Kardiogener Schock

- Herzrhythmusstörungen

- Hypertone Krise

- Lungenembolie

Endokrinologische Erkrankungen

- Karzinoid

- Phäochromozytom

- Thyreotoxische Krise

- Hypoglykämie

Urtikaria /Angioödem

Unverträglichkeitsreaktionen

- z.B. Arzneimittel, Ethanol, Histamin

Neuropsychiatrische Erkrankungen

- Hyperventilationssyndrom

- Angst- und Panikstörungen

- Dissoziative Störungen/Konversion

- Psychosen

- Artefakte (Münchhausen-Syndrom)

- Somatoforme Störungen (z.B.

psychogene Atemnot)

- Hoigné-Syndrom

- Epilepsie

- Koma, z.B. metabolisch, traumatisch

Atemwegserkrankungen

- Status asthmaticus

- Akute Laryngo-Tracheitis

- Tracheale/bronchiale Obstruktion

(z.B. Fremdkörper)

Fallvorstellung I

• 32 Jahre alte Patientin mit kutaner

Mastozytose seit 1996

• 2000, 2004, 2013: KM-Biopsie:

indolente systemische Mastozytose

•> 2004 mehrere Synkopen oder

Anaphylaxie mit Bewustlosigkeit

auf Mückenstiche

•Hauttest neg., IgE Mücke neg.

•Diagnose Anaphylaxie?

Wie kann man eine akute Anaphylaxie bei untypischer klinischer Symptomatik und nicht eindeutigen oder nicht

verfügbaren Allergietests nachweisen?

Anforderungen an Mediatoren als Surrogatmarker der Anaphylaxie

• Spezifisch für Anaphylaxie

• Spezifisch für Mastzellen und Basophile

• Sensitiv

• Gut verfügbar

• Probenhandling einfach

• Keine Störfaktoren

• Stabilität

des

Nachweis von Mediatoren der Anaphylaxie

Spezifität* ++ (+) ++ +/- -

Sensitivität ++ + + ? ?

Verfügbarkeit

im Praxislabor - - ++ - -

Probenhandling - - + - -

Stabilität - +/- + - +/-

Störfaktoren - - + ? -

Histamin Tryptase Carboxypeptidase

Chymase Heparine

Prostaglandin D2 Leukotrien C4

PAF

Zytokine Chemokine

Präformierte Granulamediatoren Lipidmediatoren

TNFα, IL-6 MCP1, MIP1α

Histamin- metabolite

*des Anstiegs

Mastzell-Tryptase

Neutrale Serinprotease stellt

20% des Proteingehaltes

aus Mastzellen

Weitgehend spezifisch für

Mastzellen (Basophile 1/100)

α-(Pro-)Tryptase wird

konstitutiv produziert

(Ausgereifte) β-Tryptase wird

in Granula gespeichert und

bei Degranulation freigesetzt

Tryptasefärbung der Haut bei einer Patientin mit Mastozytose

Nachweis von Mastzell-Tryptase

in Blut und Gewebeflüssigkeiten

Nachweis im Serum, Plasma und

in verschiedenen

Gewebeflüssigkeiten möglich

Früher war ein ELISA für β-

Tryptase erhältlich

Im ELISA für Gesamttryptase wird

die Gesamtheit der α-Tryptase

und β-Tryptase gemessen

Messung von Tryptasen

AG

Degranulation

Kontinuierliche

Sekretion

ß-Tryptase

α-(Pro-)Tryptase

Tryptaseassay

misst

Gesamttryptase

Y Y Y

Y

Messung von Tryptasen

AG

Degranulation

Tryptaseassay

misst

Gesamttryptase

Kontinuierliche

Sekretion

ß-Tryptase

α-(Pro-)Tryptase:

Marker für Mastzellzahl

Erhöht bei Mastozytose

Stabile Werte über Zeit

Leichte Zunahme im Alter

Y Y Y

Y

Basalwert

Mastzellzahl

Normwert:

<11,4 ng/ml

Messung von Tryptasen

AG

Degranulation

Tryptaseassay

misst

Gesamttryptase

Kontinuierliche

Sekretion

ß-Tryptase:

- nur durch plötzliche starke

Mastzellaktivierung freigesetzt

- spezifisch für Anaphylaxie

α-(Pro-)Tryptase

Y Y Y

Y

Plötzlicher

Anstieg vom

Basalwert

Anaphylaxie

Plasma-Histamin- sowie β-Tryptase-konzentrationen vor und 1,5,15 und

60 Minuten nach Insektenstichprovokation bei

Kontrollen und Patienten ohne, mit leichter und schwerer Reaktion

β-Tryptase bei Insektengiftanaphylaxie

Van der Linden et al. JACI 1992

Korrelation von Plasma-Histamin- und β- Tryptasekonzentrationen zum Blutdruck

nach Insektenstichprovokation

Korrelation zum Schweregrad

Symptome und β-Tryptasekonzentrationen während einer Provokation mit ASS. Nur bei Patienten mit extrapulmonalen Symptomen kam es zur Erhöhung von Typtase

Serum-Tryptasekonzentrationen bei respiratorischen Symptomen

Bosso et al. JACI 1991 Korrelation zu systemischen Reaktionen

Plasma-Mastzellmediatoren bei Röntgenkontrastmittel-Anaphylaxie

Plasma Histamin- und β-Tryptasekonzentrationen nach anaphylaktoiden Röntgenkontrastmittelreaktionen in Abhängigkeit vom Zeitpunkt der Blutabnahme

Laroche et al. Radiology 1998 Längere HWZ als Histamin

Plasma-β-Tryptase- () und Histaminkonzen-trationen () nach Bienengiftprovokation

Serum-β-Tryptasekonzentration nach Bienengift-Anaphylaxie (A) und Asthmaanfall nach Indometacin-

Einnahme (B)

Schwartz LB, et al. J Clin Invest 1989

Einfluss der Probeentnahmezeitpunktes auf die Histamin- und Tryptasekonzentrationen

Peak oft 1-2 h nach Anaphylaxie

Einfluss der Probenverarbeitung auf die

Tryptasekonzentrationen

Serum-Inkubation bei 22°C () und 37°C () und β-Tryptase-

konzentrationen bei 4 Patienten mit Anaphylaxie

Einfrier-Auftau-Zyklus (n)

Tryptase im Plasma (%, n=4)

Tryptase im Serum (%, n=3)

1 100 100

2 109±10 106 ±7

3 113 ±13 106 ±16

4 95 ±6 117 ±13

Schwartz LB, et al. J Clin Invest 1989

Mehrfaches Einfrieren und Auftauen von Serum und Plasma und β-Tryptasekonzentrationen bei

Patienten mit Anaphylaxie

Im Serum relativ stabil

Vergleich von Plasma-Tryptase- und Histamin-

konzentrationen bei Patienten mit Anaphylaxie

Serum-Tryptasekonzentrationen bei Patienten in der Notfallaufnahme mit und

ohne Anaphylaxie

Enrique E, et al. Allergy 1999

Tryptasekonzentrationen in der Notaufnahme

Lin et al. JACI 2000

Korrelationen zwischen Symptomen und Plasma-

Histamin- und Tryptasekonzentrationen

bei Patienten mit Anaphylaxie

Einige Patienten mit erhöhten Mediatorwerten hatten keine systemischen

Symptome

Korrelation zum Schweregrad der Urtikaria

Tryptaseanstieg bei 62% der Fälle mit

Anaphylaxie in Notfallambulanz

Tryptaseanstieg besonders 1-2 h nach schwerer

Anaphylaxie und Arzneimittelanaphylaxie

102 Patienten in Notfallambulanz

1-2 h 4-6 h 12-24 h basal

Sara-Cunill A et al. Int Arch All Immunol 2013;160:192–199

Fallvorstellung I: Aufklärung

• 32 Jahre alte Patientin mit kutaner

Mastozytose seit 1996

• 2000, 2004, 2013: KM-Biopsie:

indolente systemische Mastozytose

•> 2004 mehrere Synkopen oder

Anaphylaxie mit Bewustlosigkeit

auf Mückenstiche

•Hauttest neg., IgE Mücke neg.

Gesamttryptase:

30 min: 86,2 kU/l (Mücke: 0.7 U/l)

24h: 18,5 kU/l (Mücke: 0.0 kU/l)

=> Anaphylaxie

• Diagnose einer Anaphylaxie bei stark erhöhten Tryptasewerten wahrscheinlich

• Wertung des Gesamtbildes unerläßlich

Verteilung von Tryptasekonzentrationen bei 49 nicht-anaphylaktoiden Autopsie-fällen (Randall et al., J For Sci 1995)

Diagnostische Wertigkeit der Tryptasekonzentration postmortem

β-Tryptase (ng/ml)

Anzahl (%)

< 1 18 (37%)

1,1 - 2,0 12 (24%)

2,1 - 5,0 12 (24%)

5,1 – 10,0 2 (4%)

> 10 5 (10%)

β-Tryptase 338 U/l Gesamt-Tryptase 621 ng/ml

McLean-Tooke A et al. J Clin Pathol 2014;67:134–138

Fallvorstellung II

• 60a Patient, kutaner Juckreiz seit 10 a

• Sechs anaphylaktische Episoden mit Juckreiz, Globusgefühl, Atemnot, flächiger Rötung im zeitlichen Zusammenhang mit Alkohol, Celebrex, und einem Hornissenstich

• Basis-Tryptase 50,4 kU/l

• Hautbefund unauffällig

• Knochenmarksbiopsie mit Ansammlungen von elongierten Mastzellen, Anfärbung der Mastzellen mit CD25, D816V KIT-Mutation

Indolente systemische Mastozytose (ISM)

>25% Mastzell-Tryptase

• Serinprotease spezifisch für MZ

• α-(Pro-)Tryptase konstitutiv produziert

• β-Tryptase bei Degranulation freigesetzt

• gemessen wird Gesamttryptase (Serum)

• Nur akute Erhöhung bei Anaphylaxie

• Basiswert Parameter für Mastzellzahl!

Schwartz LB et al. J. Clin. Invest. 1995:96;2702-2710. Brockow K, et al. JAAD.2003;48:508-16

> 20ng/ml

Mastozytose

WHO-Kriterien systemische Mastozytose

Nebenkriterien#

• >25% der extrakutanen Mastzellen sind spindelförmig bzw. haben atypische Morphologie

• KIT-Mutation in Kodon 816 im Gewebe

• Mastzell- Expression von CD2 und/oder CD25

• Gesamttryptasewert basal > 20ng/ml

Hauptkriterium*

• Dichte multifokale Mastzellinfiltrate (Mastzellaggregate mit ≥ 15 Zellen) im Knochenmark oder anderen extrakutanen Organ

* und 1x # oder 3x # = systemischen Mastozytose

Children Adults0

25

50

75

100

n=4 (9%)

n=36 (49%)

p<0.0001

Pati

en

t n

um

ber

(n)

Anaphylaxie selten bei Kindern Häufig bei Erwachsenen

Brockow K et al. Allergy 2008; 63: 226-32

Anaphylaxie bei Mastozytose

• In einer spanischen Publikation Anaphylaxierisiko 22% (E) und 6% (K) • Anaphylaxien bei Kindern nur bei schwerem Hautbefall • Anaphylaxiepatienten haben erhöhte Tryptasewerte

13.10.03 09.02.04 21.06.04 12.07.04 20.08.040

25

50

75

100

Tag der Bestimmung (Datum)

Ge

sa

mtt

ryp

tas

e (

ng

/ml)

Serum-Gesamttryptasekonzentration bei Patient mit Mastozytose

Bienengiftallergie mit Allgemeinreaktion am 10.08.04 nach subkutaner Gabe von 0,3µg Bienengift im Rahmen der Hyposensibilisierungsbehandlung

Triggerfaktoren und Schweregrad der Anaphylaxie bei Mastozytose

0 5 10 15

Mechanical stimulus and heat

Exercise and heat and alcohol

Exercise and heat

Exercise and hymenoptera sting

Food and excercise

Food, alcohol and aspirin

Food and alcohol

Orthostatic ???Belastung

Exercise

Unidentified

Medication

Hymenoptera venom stings

Alcohol

Food

Grade I

Grade II

Grade III

Number of reactions (n)

Single elicitors

Combination elicitors

Food

Alcohol

Hymenoptera stings

Drugs

Unidentified

Exercise

Posture change

Food+alcohol

Food+Alcohol +aspirin

Food +exercise

Exercise + hymen. sting

Exercise + heat

Exercise + heat + alcohol

Mech. stimulus + heat

Brockow K. et al. Allergy 2008;63:226

43% der Patienten entwickelten eine Bewusstlosigkeit!

Risikofaktoren “schwerer Mastzellaktivierungen” bei Kindern

• Diffuse kutane Mastozytose

• Extensive Hautbeteiligung

• Hohe Tryptasewerte (ROC curves)

• Blasenbildung zeigt Mastzellaktivierung

Alvarez-Twose I et al. Allergy 2012; 67: 813–821

Brockow K. et al. Allergy 67 (2012) 1323–1324

Insektengiftanaphylaxie mit erhöhter Serumtryptase: Mastozytose?

Bonadonna P, et al. JACI 2009;123:680-6

Indolente systemische Mastozytose

21 (61,7%) 9 (26,5%) 4 (11,8%)

375 Patienten Insektengiftanaphylaxie

44 Pat. Tryptase 11.4ng/ml

34 Knochenmarksuntersuchung

Monoklonales Mastzell-

Aktivierungssyndrom

Normal

Conclusion: Before vespid VIT, measurement of baseline serum tryptase concentration should be used to identify patients with a high risk for side effects

• 83 Patienten ohne Hautbefall mit Anaphylaxie oder „Mastzellaktivierungssyndrom“ zur Mastozytoseabklärung

• Klonalität mit D816V+ und CD25+ bei 51 Patienten (61%), 94% SM Nicht-Klonal bei 32 Pat. (39%)

• Knochenmarksbiopsie zum Mastozytose-Nachweis indiziert: -> Männer, kardiovaskuläre Symptome, keine Urtikaria -> Zumeist Insektengiftallergie -> Basale Tryptasekonzentrationen >25ng/ml

Patienten ohne Hautbeteiligung mit Anaphylaxie: Mastozytose oder nicht?

Alvarez-Twose I et al. J Allergy Clin Immunol 2010;125:1269-78

ECNM-Algorithmus bei Verdacht auf systemische Mastozytose

Valent P et al. Allergy 2014; 69: 1267–1274

Männer, - Urtikaria, + Kreislaufs. Insektengift-anaphylaxie

Zusammenfassung

• Mastzellmarker helfen bei der Diagnose von

Anaphylaxie und Mastzellerkrankungen

• Mastzell-Tryptase ist gut verfügbar und stabil

• Ein Anstieg der Gesamttryptase ist ein Marker für

Anaphylaxie, bes. bei schweren Reaktionen

• Nach Anaphylaxie Tryptasebestimmung und

Hautuntersuchung sinnvoll um Mastozytose

auszuschließen

• Erhöhte basale Tryptasewerte sind ein Hinweis

auf Mastozytose aber auch ein Risikofaktor für

Auftreten von (schwereren) Anaphylaxien

Vielen Dank!