Urtikaria: Mathematisches Modell zur Klassifizierung

Eine Forschungsgruppe aus Japan nutzte die hierarchische mathematische Modellierung, um Hautausschläge zu analysieren und morphologische Merkmale mit der pathologischen Dynamik der chronischen spontanen Urtikaria in Verbindung zu setzen.

Die chronische spontane Urtikaria (CSU) ist durch das Auftreten von Quaddeln gekennzeichnet, die eine unterschiedliche Größe und Form haben und von Juckreiz begleitet werden. Obwohl die CSU ein klares und sichtbares Erscheinungsbild auf der Hautoberfläche hat, ist der Mechanismus, der den verschiedenen Formen der Quaddeln in vivo zugrunde liegt, noch weitgehend ungeklärt. In jüngster Zeit wurde eine Reihe von pathophysiologischen Merkmalen der Urtikaria untersucht, darunter Autoimmunreaktionen, zelluläre Infiltration und die Aktivierung des Gerinnungsweges durch das Komplementsystem. Es ist daher von großer Bedeutung, diese Elemente in ihre Dynamik in vivo zu integrieren, um wirksamere patientenspezifische Behandlungen zu entwickeln.

Zu diesem Zweck hat eine Forschungsgruppe unter der Leitung von Prof. Sungrim Seirin-Lee am Kyoto University Institute for the Advanced Study of Human Biology (WPI-ASHBi) die hierarchische mathematische Modellierung genutzt, um die Formen von Hautausschlägen zu analysieren und diese morphologischen Merkmale mit der pathologischen Dynamik der CSU in vivo zu verknüpfen.

Durch die Einbeziehung sowohl der intravaskulären als auch der extravaskulären Dynamik unter Verwendung von experimentellen In-vitro-Daten klassifizierten sie die Hautausschläge in fünf potenzielle Typen. Anhand dieser Muster entwickelten die Forschenden die Kriterien für die Klassifizierung der Ausschlagsgeometrie entsprechend ihrer Beziehungen zum Gewebefaktor und zur Histamin-Dynamik der Mastzellen, die auf die Blutgefäße wirken und die Quaddelbildung auslösen. Das Team wies dann die Gültigkeit ihres mathematischen Modells zur Klassifizierung von CSU nach diesen Kriterien bei 105 Patienten nach und stellte fest, dass die Zuverlässigkeit bei der Analyse durch Dermatologen bei 87,6 Prozent lag.

„Diese Studie war die erste, in der mathematische Modelle verwendet wurden, um die Pathophysiologie von Hautausschlägen anhand ihrer Morphologie zu klären, und kann dazu beitragen, den Weg für alternative Behandlungsmethoden zu ebnen. So könnten Patienten beispielsweise Fotos von ihren Hautausschlägen machen, um Daten für eine endgültige Diagnose der zugrunde liegenden Ursachen zu erhalten, oder die Wirksamkeit der Behandlung kann im Laufe der Zeit überwacht werden. Darüber hinaus zeigt diese Studie, wie vielversprechend mathematische Modelle für das Verständnis der Mechanismen humanspezifischer Krankheiten sind, für die es keine Tiermodelle gibt“, so Seirin-Lee.

Durch ihre Bemühungen hoffen die Forschenden, der mathematischen Dermatologie als neuem multidisziplinärem Forschungsgebiet für die Praxis den Weg zu ebnen, um die Pathophysiologie von Hautkrankheiten aufzuklären und neue Strategien für die Behandlung schwer behandelbarer Hautkrankheiten zu entwickeln.