Primäre Ziliendyskinesie: Entzündungsmuster ebnen Weg für personalisierte Behandlung anderer chronischer Lungenerkrankungen

Forschende der UTHealth Houston (USA) haben bei Patienten mit Primärer Ziliendyskinesie (pcD) verschiedene Arten bisher unerkannter systemischer Entzündungen nachgewiesen – selbst wenn keine akute Erkrankung vorliegt.

Unter der Leitung von Dr. Ricardo Mosquera und Dr. Giuseppe Colasurdo – beide von der McGovern Medical School – stellte das Forschungsteam fest, dass sich mittels eines einfachen Mundabstrichs dieselben Entzündungssignale nachweisen lassen wie im Blut. Dies erleichtert laut den Forschenden die Erkennung und Überwachung anhaltender Entzündungen, insbesondere bei Patienten mit pcD. Die Ergebnisse wurden in den „Annals of the American Thoracic Society“ veröffentlicht.

Von der seltenen Lungenerkrankung pcD ist weltweit etwa eines von 7500 bis 10.000 lebend geborenen Kindern betroffen. Die Symptome treten häufig bereits bei Neugeborenen auf. Im weiteren Verlauf leiden die Kinder oft unter chronischem Husten mit Mukusbildung, anhaltender verstopfter Nase, wiederkehrenden Atemwegsinfektionen, häufigen Lungenentzündungen, chronischen Ohren- und Nebenhöhlenentzündungen sowie asthmaähnlichen Beschwerden. Ohne angemessene Kontrolle können die anhaltenden Entzündungen im Laufe der Zeit zu voranschreitenden Lungenschäden führen.

„Diese Ergebnisse helfen uns zu verstehen, warum sich Lungenerkrankungen bei Kindern mit pcD im Laufe der Zeit verschlimmern können“, erläutert Mosquera. „Sie eröffnen neue Möglichkeiten für den Einsatz bereits vorhandener entzündungshemmender Therapien. Zudem weisen sie auf bessere und präzisere Methoden hin, um das Ansprechen der Patienten auf die Behandlung zu überwachen.“

Die Forscher zeigten, dass die Speichelentnahme zu Hause bei unterschiedlichen Bevölkerungsgruppen praktikabel ist. Dies könnte eine einfache, nadelfreie Probenentnahme im häuslichen Umfeld ermöglichen und so sowohl den Komfort als auch die Überwachung verbessern.

Die Forscher gehen davon aus, dass dieser Ansatz künftig dabei helfen könnte, die für das jeweilige Kind am besten geeigneten Behandlungen zu ermitteln und deren Wirksamkeit einfacher zu überwachen. Ihr langfristiges Ziel ist eine stärker personalisierte Versorgung, bei der sich die Behandlungsentscheidungen am individuellen Entzündungsprofil des jeweiligen Patienten orientieren.

Bedeutung auch für andere chronische Lungenerkrankungen

„Die Auswirkungen dieser Studie könnten weit über die pcD hinausreichen“, macht Mosquera deutlich. „Viele chronische Lungenerkrankungen gehen mit anhaltenden Entzündungsprozessen einher, und dieser einfache Mundabstrich könnte Forschern und Klinikern helfen, besser zu verstehen, wie sich diese Erkrankungen bei den einzelnen Patienten auswirken.“

An der aktuellen multizentrischen Querschnittstudie nahmen Patienten mit pcD sowie gesunde Kontrollpersonen aus den USA, Puerto Rico und Mexiko teil. Demografische und klinische Daten erhoben die Forschenden in Phasen ohne akute Infektion. Die Mundabstriche wurden einer umfassenden transkriptomischen Analyse von 590 entzündungsrelevanten Genen mittels NanoString nCounter® sowie einer Mikrobiom-Untersuchung durch metagenomische Sequenzierung unterzogen. Zudem erfolgte eine hochsensitive proteomische Profilierung von 250 Proteinen mittels NULISA™ in Speichel- und Plasmaproben, wobei die Ergebnisse über die verschiedenen Omics-Ebenen hinweg korreliert wurden. Analysen zu Signalwegen und Gen-Sets wurden mit der Software nSolver Advanced Analysis durchgeführt.

Fünf entzündliche Endotypen identifiziert

Die Studienautoren schlossen 76 Personen in ihre Untersuchung ein: 51 mit PCD und 25 gesunde Kontrollpersonen. pcD-Patienten – insbesondere solche, die älter als zehn Jahre waren oder Mikrotubuli-Defekte aufwiesen – zeigten eine deutlich erhöhte Expression entzündungsrelevanter Gene und Proteine ​​in Speichel und Plasma.

Die Forschenden identifizierten fünf entzündliche Endotypen: ein durch neutrophile Proteasen dominiertes Profil beziehungsweise Dipeptidyl-Peptidase-1(DPP-1)-Profil (78%), ein Profil mit Neutrophilen- Rekrutierung und hoher Th17-Aktivität (71%), ein eosinophil dominiertes Profil mit hoher Th2-Aktivität (51%) sowie ein Th2/Th17-high- (47%) und ein Th2/Th17-low-Profil (25%). Bei pcD zeigten sich eine erhöhte Genexpression im Zusammenhang mit Neutrophilen und CD45 sowie eine Aktivierung von zehn Entzündungssignalwegen, darunter NF-κB, oxidativer Stress, T-Zell-Rezeptor, TREG, Th17, TNF, Th1, Th2, TGF-β-Signalübertragung und TLR (p<0,01).

Speichel und Plasma wiesen eine starke molekulare Übereinstimmung auf. Die Mikrobiom-Analyse ergab signifikante Verschiebungen hinsichtlich Diversität und Abundanz, die mit Entzündungssignalwegen assoziiert waren.