Allergische Rhinitis: Nasensekret und Plasma liefern komplementäre Stoffwechselsignale

Gepaarte Metabolomanalysen liefern Einblicke in lokale und systemische Veränderungen bei Allergischer Rhinitis. Die unter Immuntherapie beobachteten Verschiebungen waren im Nasensekret ausgeprägter als im Plasma.

Die Allergische Rhinitis geht mit einer Entzündung der Nasenschleimhaut und einer darüber hinausgehenden systemischen Immunaktivierung einher. Die meisten Monitoringansätze erfassen jedoch nur eines dieser Kompartimente. Eine in „iMetaMed“ veröffentlichte Studie untersuchte anhand gepaarter Metabolomanalysen von Plasma und Nasensekret, wie sich der lokale und der zirkulierende Metabolismus bei Allergischer Rhinitis vom gesunden Zustand unterscheiden. Zudem analysierte sie die Veränderungen nach sechsmonatiger subkutaner Immuntherapie (SCIT).

Die Forschenden untersuchten 28 Patienten mit hausstaubmilbeninduzierter Allergischer Rhinitis, die eine sechsmonatige SCIT erhalten und eine Reduktion des Gesamtscores um mindestens 50 Prozent gegenüber dem Ausgangswert erreicht hatten, sowie 19 nicht atopische gesunde Kontrollpersonen. Der Gesamtscore setzte sich aus neun Symptomwerten zusammen, die jeweils auf einer visuellen Analogskala von 0 bis 10 erfasst wurden. Bei den Patienten wurden vor und nach der Behandlung Plasma- und Nasensekretproben entnommen, bei den Kontrollpersonen einmalig. Daraus ergaben sich 150 biologische Proben. Nach der Qualitätskontrolle umfasste die ungezielte Metabolomanalyse 831 Plasmametaboliten und 989 Nasensekretmetaboliten.

Breiteres krankheitsassoziiertes Signal im Nasensekret

Das krankheitsassoziierte Signal war im Nasensekret breiter ausgeprägt als im Plasma. Das Team identifizierte 500 Nasensekretmetaboliten und 208 Plasmametaboliten, die im Vergleich mit gesunden Kontrollpersonen mit Allergischer Rhinitis assoziiert waren. In gepaarten Analysen der Proben vor und nach der SCIT zeigten 98 Nasensekretmetaboliten und 40 Plasmametaboliten behandlungsassoziierte Veränderungen. Die metabolischen Profile normalisierten sich nach der Behandlung in keinem der beiden Kompartimente vollständig. Im Nasensekret war die Verschiebung in Richtung des gesunden Zustands jedoch deutlicher ausgeprägt.

Stoffwechselweg- und Verlaufsanalysen deuteten auf unterschiedliche metabolische Schwerpunkte in den beiden biologischen Kompartimenten hin. Die Veränderungen im Plasma betrafen insbesondere den Nukleotidumsatz, den NAD⁺-assoziierten Stoffwechsel sowie bioenergetische und redoxbezogene Stoffwechselwege. Dieses Muster stand im Einklang mit systemischem entzündlichem und metabolischem Stress. Das Nasensekret zeigte ausgeprägtere lipid-, steroid- und redoxbezogene Umbauprozesse, die mit der entzündeten Schleimhautbarriere und ihrer Erholung verknüpft waren.

Beim Vergleich gesunder Kontrollpersonen mit Patienten vor und nach der SCIT deuteten diese Muster auf eine Nukleotid/NAD⁺-Achse im Plasma und eine Lipid-Steroid-Redox-Achse im Nasensekret hin. Die Veränderungen beider Achsen beschrieben die Autoren als koordiniert, jedoch zeitlich asynchron.

Kandidatenmerkmale für die weitere Validierung

Um die Kompartimentpräferenz zu quantifizieren, entwickelten die Forschenden einen Nasal-Plasma Contrast Index (NPCI) für 600 Metaboliten, die in beiden Probenmatrizes nachgewiesen wurden. Durch die Integration von NPCI, zeitlicher Clusteranalyse und Differenzialanalyse wurden 30 explorative Kandidatenmerkmale priorisiert.

Ein im Nasensekret angereichertes, als ATP annotiertes Merkmal zeigte signifikante Unterschiede sowohl zwischen Patienten vor der Behandlung und gesunden Kontrollpersonen als auch zwischen den Patientenproben vor und nach der SCIT. Zudem folgte es einem konsistenten Verlauf über die untersuchten Gruppen und Zeitpunkte. Damit wurde es zu einem potenziellen Messparameter für eine künftige Validierung.

Die Arbeitsgruppe untersuchte auch Zusammenhänge mit dem Ausmaß der Symptomverbesserung. Diese mit der Stärke des Ansprechens verbundenen Signale blieben jedoch nach Korrektur für multiples Testen nicht signifikant und werden daher als hypothesengenerierend betrachtet.

Kein Modell zur Vorhersage des Therapieansprechens

Die Autoren betonen, dass die Studie nicht darauf ausgelegt war, ein Modell zur Vorhersage des klinischen Ansprechens zu etablieren. Bei allen eingeschlossenen Patienten trat während der SCIT eine Besserung ein, und die Kohorte umfasste weder Nichtansprecher noch unbehandelte, im Längsschnitt untersuchte Kontrollpersonen oder eine Placebogruppe.

Zudem liefert die ungezielte Metabolomanalyse relative Merkmalsabundanzen und bei einigen Metaboliten lediglich eine vorläufige statt einer definitiven Strukturidentifizierung. Bevor die Kandidatenmerkmale klinisch eingesetzt werden können, sind prospektive Studien mit Ansprechern und Nichtansprechern, gezielte quantitative Assays sowie eine unabhängige Validierung erforderlich.

Zusammengenommen stützen die Ergebnisse die gepaarte lokale und systemische Probenahme als Ansatz, um komplementäre Aspekte der Biologie der Allergischen Rhinitis zu erfassen und zu untersuchen, wie die immunmetabolische Erholung während der Allergen-Immuntherapie verläuft.