Einleitung
Einleitung
Die Sarkoidose ist definiert als entzündliche Systemerkrankung unklarer Ursache, deren
morphologisches Bild von nicht nekrotisierenden Granulomen bestimmt wird. Meist kommt
es zu einer pulmonalen Manifestation. Wesentliche diagnostische Befunde sind der Nachweis
von epitheloidzelligen Granulomen im bronchoskopisch entnommenen Bronchial- oder Lungengewebe
und die CD4-dominierte lymphozytäre Alveolitis in der bronchoalveolären Lavage (BAL)
[1].
Die Stadieneinteilung der Sarkoidose erfolgt seit 1958 nach rein morphologischen Kriterien
aus der Röntgenübersichtsaufnahme des Thorax [2]:
-
Stadium I: Lymphknotenvergrößerungen bihilär und mediastinal,
-
Stadium II: Lymphknotenvergrößerungen und Infiltration des Lungengewebes,
-
Stadium III: Infiltration des Lungengewebes ohne Lymphknotenvergrößerungen,
-
Stadium IV: Fortgeschrittene Fibrose und narbige Destruktion,
Mehrere Untersuchungen gingen der Frage nach, ob das radiologische Stadium Aussagen
zum Verlauf erlaubt und wie es mit weiteren Symptomen und Befunden der Sarkoidose
korreliert. Dabei zeigte sich mit zunehmendem Stadium eine abnehmende Wahrscheinlichkeit
spontaner Remissionen: Stadium I: 55 - 90 %; Stadium II: 40 - 70 %; Stadium III: 10
- 20 % [3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]. Andererseits waren die Klinik und Lungenfunktion von Patienten in den Stadien II
und III höchst variabel [10]
[11]
[12]
[13]
[14]
[15]. Mit fortschreitendem Röntgenstadium wurde in der BAL eine Zunahme der Neutrophilen
[16]
[17], nicht aber der Lymphozyten [16]
[17]
[18]
[19]
[20] gesehen. Auch wurde über eine Zunahme der CD8-Lymphozyten in der BAL bei höherem
Röntgenstadium berichtet [20]. Der Serum-ACE-Spiegel zeigte keine Korrelation mit dem radiologischen Stadium [16]
[21].
Die vorliegende Arbeit geht der Frage nach, ob zwischen Patienten in den verschiedenen
radiologischen Stadien Unterschiede bei demografischen, lungenfunktionellen und bronchoskopischen
Befunden bestehen.
Patienten und Methoden
Patienten und Methoden
In die Auswertung wurden 170 Patienten aufgenommen, bei denen nach dem 1. Januar 1999
meist unter ambulanten Bedingungen in der Pneumologischen Abteilung der St. Vincentius-Kliniken
Karlsruhe die Diagnose einer Sarkoidose gestellt wurde. Bei keinem der Patienten war
zuvor eine Sarkoidose histologisch nachgewiesen oder medikamentös behandelt worden.
Röntgenstadien, demografische Befunde, Raucheranamnese, Spirometrie und Resultate
der BAL zum Zeitpunkt der Diagnosestellung gehen aus Tab. [1] hervor. Sämtliche Patienten wurden aus diagnostischen Gründen im Rahmen der Abklärung
klinischer und radiologischer Symptome untersucht. Hierunter befanden sich keine Patienten
im Stadium IV.
Tab. 1 Mittelwerte, Standardabweichungen (SD) und p-Werte der multinominalen logistischen
Regressionsmodelle (MLM) mit jeweils einem Einflussfaktor
|
Sarkoidose Stad. 1 |
Sarkoidose Stad. 2 |
Sarkoidose Stad. 3 |
Sarkoidose alle |
P MLM |
|
N (♀)
|
79 (29) |
39 (16) |
52 (29) |
170 (74) |
|
Alter (Jahre)
|
41,1 SD 13,2 |
40,5 SD 12,8 |
49,7 SD 13,9 |
43,6 SD 13,9 |
< 0,001 |
Raucheranamnese (Packyears)
|
3,5 SD 7,6 |
8,2 SD 13,0 |
8,6 SD 18,1 |
6,1 SD 13,0 |
0,035 |
|
IVC %soll
|
94,7 SD 15,5 |
83,8 SD 13,9 |
80,4 SD 16,8 |
87,9 SD 16,8 |
< 0,001 |
|
FEV
1 %soll
|
95,3 SD 15,6 |
83,9 SD 13,2 |
78,6 SD 18,7 |
87,7 SD 17,8 |
< 0,001 |
Rückgewinn BAL (ml)
|
62,8 SD 9,7 |
63,7 SD 9,0 |
59,6 SD 11,9 |
62,0 SD 10,4 |
0,12 |
Gesamt-EW BAL (mg/dl)
|
33,3 SD 49,9 |
53,9 SD 54,9 |
30,7 SD 33,2 |
34,9 SD 46,7 |
0,41 |
Mikroalbumin BAL (mg/dl)
|
14,4 SD 16,9 |
19,2 SD 22,5 |
12,1 SD 9,4 |
14,8 SD 16,6 |
0,15 |
AP BAL (U/l)
|
12,6 SD 12,1 |
15,7 SD 16,5 |
17,5 SD 11,2 |
14,8 SD 13,1 |
0,004 |
Zellen BAL (10
6
)
|
17,4 SD 9,8 |
20,5 SD 11,5 |
14,2 SD 9,4 |
17,2 SD 10,3 |
0,013 |
Makrophagen BAL (%)
|
63,5 SD 20,5 |
64,6 SD 18,9 |
65,3 SD 21,1 |
64,3 SD 20,3 |
0,88 |
Lymphozyten BAL (%)
|
35,2 SD 20,2 |
33,5 SD 18,5 |
32,2 SD 20,7 |
33,9 SD 19,9 |
0,69 |
CD3 (% Lymphozyten)
|
94,2 SD 3,9 |
93,3 SD 4,5 |
94,0 SD 6,0 |
94,0 SD 4,6 |
0,73 |
CD4 (% Lymphozyten)
|
76,5 SD 13,0 |
76,8 SD 9,4 |
71,6 SD 19,9 |
75,2 SD 13,5 |
0,21 |
CD8 (% Lymphozyten)
|
15,3 SD 10,1 |
15,0 SD 8,6 |
22,1 SD 14,4 |
17,1 SD 11,4 |
0,015 |
|
CD4/CD8
|
9,0 SD 9,5 |
8,3 SD 8,4 |
5,4 SD 4,4 |
7,9 SD 8,3 |
0,054 |
Neutrophile BAL (%)
|
0,75 SD 0,85 |
0,78 SD 0,65 |
1,33 SD 2,32 |
0,93 SD 1,46 |
0,071 |
Eosinophile BAL (%)
|
0,41 SD 0,64 |
0,84 SD 1,10 |
0,81 SD 1,19 |
0,63 SD 0,97 |
0,014 |
Mastzellen BAL (%)
|
0,15 SD 0,24 |
0,24 SD 0,43 |
0,37 SD 0,46 |
0,24 SD 0,37 |
0,004 |
Die Stichprobenumfänge variierten je nach Einflussgröße: für CD3, CD4, CD8, CD4/CD8
waren 123 Messungen vorhanden; ansonsten lag der Stichprobenumfang zwischen 158 und
170.
Bronchoskopie, BAL und Biopsie
Bronchoskopie, BAL und Biopsie
Die Bronchoskopie wurde mit einem flexiblen Bronchoskop (Olympus Optical Co. GmbH,
Hamburg) unter pulsoxymetrischer Überwachung und Sauerstoffapplikation über Nasensonde
durchgeführt. Nach intravenöser Prämedikation mit 5 - 7,5 mg Midazolam wurde das Bronchoskop
unter lokaler Anästhesie mit 2 %iger Xylocainlösung transoral eingeführt. Die BAL
wurde meist aus einem Subsegment des Mittellappens entnommen, wobei über einen im
Instrumentierkanal liegenden Kunststoffkatheter 100 ml isotonische, sterile, im Wasserbad
auf 37 °C erwärmte Kochsalzlösung in Portionen zu 20 ml über eine Einmalspritze aus
Kunststoff instilliert und reaspiriert wurden. Ein Rückgewinn von über 30 ml war Voraussetzung
für die Aufnahme in die Auswertung.
Bei jedem Patient wurden mindestens eine transbronchiale Lungenbiopsie (TBB) und eine
Biopsie aus dem zentralen Bronchialsystem entnommen. Bevorzugter Ort der TBB war der
Mittellappen, jedoch nicht das lavagierte Segment. Der Nachweis von Epitheloidzellgranulomen
wurde bei 159 Patienten erbracht, 11-mal wurde die histologische Diagnose aus mediastinoskopisch
entnommenen Lymphknoten gestellt.
BAL-Zellanalytik
BAL-Zellanalytik
Nach Entnahme von 5 ml zur mikrobiologischen Analytik wurde die BAL durch Filtration
über Gaze (Topper 8, Fa. Johnson & Johnson, Norderstedt) von groben Partikeln befreit
und in einem sterilen Kunststoffgefäß gepoolt. Die Gesamtzellzahl wurde an einem Zellanalysegerät
(K 800, Fa. Sysmex, Norderstedt) durchflusszytometrisch bestimmt. Zellpräparate wurden
durch Zentrifugation (Cytospin 2, Fa. Shandon, Frankfurt a. M.) angefertigt. Die prozentuale
Verteilung der Zellarten wurde durch mikroskopische Auszählung von 500 Zellen eines
nach May-Grünwald-Giemsa gefärbten Präparates ermittelt. Bei einem Lymphozytenanteil
von über 15 % wurde die prozentuale Verteilung der Lymphozytenoberflächenmarker CD3
(T-Zellen), CD4 (T-Helfer-Zellen), CD8 (T-Suppressor-Zellen) und der CD4/CD8-Quotient
bestimmt. Als Sekundärantikörper diente der Alkalische Phosphatase - Anti-Alkalische
Phosphatase - Antikörper (Dako, Hamburg). Pro Marker wurde ein Zytozentrifugenpräparat
gefärbt und durch Auszählung von jeweils 200 Lymphozyten der prozentuale Anteil der
positiven Zellen bestimmt.
BAL - nichtzelluläre Parameter
BAL - nichtzelluläre Parameter
Der Albumingehalt wurde über ein käufliches Testverfahren immunologisch durch Einsatz
von Kaninchenantiserum (Fa. Dade Behring, Marburg) und anschließender vollautomatischer
Messung am Nephelometer (BN 100, Fa. Dade Behring, Marburg) bestimmt.
Die alkalische Phosphatase (AP) wurde nach früherer Evaluierung im Entscheidungsbereich
[24] mittels eines kommerziellen Testkits an einem Merck-Mega®-Autoanalyzer (Fa. Merck/Toshiba, Darmstadt) bestimmt.
Statistik
Zur Klärung unserer Fragestellung erfolgten Analysen mithilfe von multinominalen logistischen
Regressionsmodellen zur Schätzung von Wahrscheinlichkeiten.
Zunächst wurden die Merkmale einzeln, danach in ihrer Gesamtheit untersucht. Das Testverfahren
erlaubt eine Aussage zu der Frage, ob die Ausprägung eines untersuchten Merkmals Einfluss
auf die Wahrscheinlichkeit für das Vorliegen eines bestimmten Röntgenstadiums nimmt,
wobei folgender mathematischer Ansatz zu Grunde liegt:
Einzelne multinominale logistische Modelle
Hier wird die Wahrscheinlichkeit pij, dass Patient i mit Wert xi einer bestimmten Einflussgröße x die Sarkoidose Stadium j hat, folgendermaßen modelliert:
pij = exp(aj + bj xi)/[1 + exp(a2 + b2 xi) + exp(a3 + b3 xi)], j = 2,3
pi1 = 1 - pi2 - pi3
.
Hieraus ergibt sich
log(pij/pi1) = aj + bj xi, j = 2,3,
also ein linearer Zusammenhang zwischen x und dem Logarithmus des Quotienten p2/p1 bzw. p3/p1. Außer dieser Annahme über den Zusammenhang zwischen Einflussgröße und Wahrscheinlichkeiten
macht die multinominale logistische Regression keine weiteren Annahmen (etwa Verteilungsannahmen).
Der grafische Verlauf der mit der Maximum-Likelihood-Methode geschätzten Wahrscheinlichkeiten
pij geht aus den Abbildungen hervor. Um zu testen, ob die Wahrscheinlichkeiten von einem
bestimmten Merkmal x abhängen, wurden Likelihood-Quotienten-Tests zwischen einem Modell
mit konstanten Wahrscheinlichkeiten und dem oben beschriebenen Modell durchgeführt.
Signifikante Resultate bedeuten, dass die Parameter b2 oder b3 statistisch signifikant (p < 0,05) von Null verschieden sind.
Multinominales logistisches Modell mit mehreren Einflussgrößen
Bei Einflussgrößen x1, x2,..., xk gilt entsprechend
log(pij/pi1) = aj + b1j xi1 + b2j xi2 + ... + bkj xik, j = 2,3.
Hier lässt sich testen, ob die Hinzunahme eines Merkmals (bei Beibehaltung der schon
aufgenommenen Merkmale) einen signifikanten Effekt besitzt. Das Ziel dieser Analyse
besteht darin, eine gegenseitige Beeinflussung der jeweiligen Merkmale nachzuweisen
bzw. auszuschließen.
Wegen unvollständiger Angaben konnten die Merkmale CD4 und CD8 nicht berücksichtigt
werden. Der Stichprobenumfang betrug 157, davon 79 ( = 48 %) im Stadium I, 34 ( =
22 %) im Stadium II und 48 ( = 30 %) im Stadium III.
Ergebnisse
Ergebnisse
Likelihood-Quotienten-Tests der multinominalen logistischen Modelle mit einer Einflussgröße
(Tab. [1], Abb. [1] u. [2])
Abb. 1 Wahrscheinlichkeiten der Stadien in Abhängigkeit von der Ausprägung der signifikanten
Merkmale. 0 entspricht einer Wahrscheinlichkeit von 0 %, 1 von 100 %. S1, 2, 3 = Sarkoidosestadium
1, 2, 3. IVC = inspiratorische Vitalkapazität in % des Sollwertes; logAP = Logarithmus
der Konzentration der Alkalischen Phosphatase in der BAL.
Abb. 2 Darstellungen wie Abb. 1. CD8-Lymphozyten = Anteil der CD8-Lymphozyten an den BAL-Lymphozyten in %; BAL-Eosinophile
= Anteil der Eosinophilen an den BAL-Zellen in %; BAL-Mastzellen = Anteil der Mastzellen
an den BAL-Zellen in %.
Folgend Patientenmerkmale hatten einen Einfluss auf das Krankheitsstadium: Alter,
IVC, FEV1 und Raucheranamnese. Von den BAL-Eigenschaften waren der Zellgehalt, der relative
Anteil an eosinophilen Granulozyten, Mastzellen, CD8-Lymphozyten sowie der Gehalt
an AP von Bedeutung.
Dabei nahm die Wahrscheinlichkeit eines Stadium I zu, wenn die Patienten jünger waren
(p < 0,001), eine höhere IVC und FEV1 in %Soll aufwiesen (p < 0,001) und weniger geraucht hatten (p < 0,035).
Weiterhin wurde ein Stadium I wahrscheinlicher, wenn in der BAL weniger eosinophile
Granulozyten (p = 0,014), Mastzellen (p = 0,004), CD8-Lymphozyten (p = 0,015) oder
ein geringerer Gehalt an alkalischer Phosphatase (p = 0,004) nachweisbar waren.
Für das Stadium III galten die jeweils gegenteiligen Aussagen verglichen mit dem Stadium
I. Außerdem zeigte sich ein Trend zu einem Stadium III mit Abnahme des CD4/CD8-Quotienten
(p < 0,054).
Mit steigender Zellzahl in der BAL nahm die Wahrscheinlichkeit des Stadiums II zu,
die eines Stadium III ab (p < 0,013). Ansonsten galt für das Stadium II, dass dessen
Wahrscheinlichkeit von einer Veränderung der untersuchten Merkmale kaum beeinflusst
wird.
Die für die Diagnose der Sarkoidose wesentlichen BAL-Eigenschaften, die Vermehrung
der Lymphozyten und des Anteils der CD4-Zellen, waren zwischen den Stadien nicht verschieden.
Multinominales logistisches Modell mit mehreren Einflussgrößen (Tab. [2])
Bei der gemeinsamen Betrachtung der in der Einzeluntersuchung signifikanten Merkmale
behalten Alter (p = 0,01) und IVC (p < 0,001) sowie die BAL-Eigenschaften Zellzahl
(p = 0,01), Anteil der eosinophilen Granulozyten (p = 0,045) und der Mastzellen (p
= 0,013) ihren Einfluss auf das Stadium. Eine wechselseitige Beziehung dieser Merkmale
ist somit nicht anzunehmen. Dagegen verlieren die Merkmale Raucheranamnese und AP
ihren Einfluss.
Tab. 2 p-Werte der multinominalen logistischen Regression mit mehreren Einflussfaktoren zur
Analyse einer gegenseitigen Beeinflussung. Angegeben sind signifikante Abweichungen
von einer konstanten Verteilung (Const) über die Stadien. „Nr.” bezeichnet die Reihenfolge
der Analysen. Dabei wird untersucht, ob die Aufnahme eines neuen Merkmales unter Beibehaltung
der schon untersuchten Merkmale jeweils einen zusätzlichen signifikanten Effekt ausübt
| Nr. |
Modell |
Test |
p-Wert |
|
1
|
Const |
|
2
|
1 + IVC |
1 gegen 2 |
<0,001 |
|
3
|
2 + Alter |
2 gegen 3 |
0,010 |
|
4
|
3 + log (Zellen) |
3 gegen 4 |
0,001 |
|
5
|
4 + Eosinophile |
4 gegen 5 |
0,045 |
|
6
|
5 + Mastzellen |
5 gegen 6 |
0,013 |
Diskussion
Diskussion
Die vorliegende Studie untersucht, ob sich zwischen den radiologischen Stadien der
Sarkoidose Unterschiede in klinischen, funktionellen und bronchoskopischen Parametern
nachweisen lassen.
Patienten im Stadium I waren im Mittel 9 Jahre jünger als im Stadium III. Dies könnte
dafür sprechen, dass die radiologischen Stadien auch tatsächlich den chronologischen
Ablauf der Sarkoidose widerspiegeln. Allerdings kann auch nicht ausgeschlossen werden,
dass unterschiedliche, genetisch determinierte Phänotypen der Sarkoidose vorliegen,
die gewisse Altersgruppen bevorzugen.
Im Röntgenstadium III ist die Vitalkapazität im Mittel um 15 % niedriger als im Stadium
I. Dies spricht dafür, dass die interstitiellen Infiltrate bei Sarkoidose, die im
Wesentlichen auf einer granulomatösen Entzündung beruhen, auch ohne auffällige narbige
Destruktion im Sinne eines Stadium IV lungenfunktionell wirksam sind.
Die Raucheranamnese verliert bei der gemeinsamen Betrachtung aller Faktoren ihren
in der Einzelanalyse signifikanten Einfluss auf das Stadium. Am ehesten ist hier eine
Vermischung mit dem Faktor „Alter” anzunehmen.
Die in der BAL nachweisbare Alveolitis unterscheidet sich zwischen den Röntgenstadien.
Die höchste Gesamtzellzahl findet sich im Stadium II. Mit abnehmender Gesamtzellzahl,
Zunahme von eosinophilen Granulozyten, Mastzellen und CD8-Lymphozyten wird ein Stadium
III wahrscheinlicher. Der CD4/CD8-Quotient zeigt dementsprechend einen Trend zur Abnahme.
Ein Zusammenhang zwischen der im Stadium III zunehmenden Rate chronisch fibrosierender
Verläufe der Sarkoidose und der beobachteten Änderung des alveolitischen Zellbildes
scheint möglich. Eine Beteiligung sowohl von Mastzellen als auch von eosinophilen
Granulozyten an - allerdings nicht sarkoidosebedingten - fibrotischen Umbauvorgängen
des Lungengewebes [22]
[23] wurde diskutiert.
Die gelegentlich berichtete Zunahme von neutrophilen Granulozyten im Stadium III [16]
[17] konnten wir statistisch nicht belegen, es zeigte sich aber ein entsprechender Trend.
Möglicherweise ist dies durch das Fehlen von Patienten mit fortgeschrittener Fibrose
(Stadium IV) in unserem Kollektiv zu erklären.
Die für die Diagnose einer Sarkoidose wichtigen Parameter, der Lymphozytenanteil und
die CD4-Lymphozyten in der BAL, zeigen in unserer Analyse keine Unterschiede zwischen
den Stadien. Dies bestätigt den in der Literatur beschriebenen fehlenden Zusammenhang
des Röntgenstadiums mit dem Ausmaß der lymphozytären Alveolitis [17]
[18]. Auch die Zunahme der CD8-Lymphozyten im Stadium III wird mitgeteilt [20].
Eine erhöhte Konzentration der AP in der BAL, welche mit einer Schädigung der Pneumozyten
II in Zusammenhang stehen kann [24], korrelierte in der Einzelanalyse mit einer erhöhten Wahrscheinlichkeit eines Stadium
III. Dies bestätigt einen Trend aus einer früheren Auswertung [24] und eine entsprechende Literaturmitteilung [25]. Im gemeinsamen Modell verliert sich allerdings der Einfluss der AP. Denkbar sind
Einflüsse der Merkmale „Mastzellen” und „eosinophile Granulozyten”, welche positiv
mit der AP korrelieren [24].
Zusammenfassend deutet unsere Untersuchung auf Unterschiede in der Ausprägung klinischer
und diagnostischer Parameter bevorzugt zwischen Patienten mit Röntgenstadium I und
III der Sarkoidose hin. Ein geringeres Alter und eine weniger stark eingeschränkte
Spirometrie finden sich im Stadium I. Eine Vermehrung der eosinophilen Granulozyten,
der Mastzellen, der CD8-Lymphozyten und der AP in der BAL wird bevorzugt im Stadium
III gesehen. Die für die Diagnose wesentlichen BAL-Befunde - das Ausmaß der lymphozytären
Alveolitis und der Anteil der CD4-Lymphozyten - ist zwischen den Stadien nicht verschieden.