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NO wird von den Epithelzellen der Atemwege für die lokale Immunabwehr produziert. Bei gesunden Personen beträgt die NO-Konzentration in der Nase zwischen mehreren 100 und >1000 ppb. Wenn eine PCD vorliegt, dann ist die Konzentration oft stark reduziert und beträgt nur wenige ppb (die Ursachen dafür sind noch unklar). Daher eignet sich die Messung von nNO sehr gut als Screening-Methode. Da es aber auch PCD Fälle mit normalen nNO werten gibt, sollte bei einem hohen klinischen Verdacht auch bei normalen nNO Werten eine umfassende Diagnostik durchgeführt werden.
Die Technik der nasalen NO-Messung ist altersabhängig. Normalerweise wird kontinuierlich gegen einen leichten Widerstand ausgeatmet (mit Hilfe eines Mundstücks) und ein in einem Nasenloch fixierter Schlauch leitet die Luft aus der Nase zum Messgerät.
Um das Schlagen der Zilien in der Nase untersuchen zu können, entnehmen wir mittels eines Brushing nasale Epithelzellen. Dazu werden zwei kleine Bürstchen in je ein Nasenloch eingeführt und mittels Drehbewegung Zellen aus den unteren Nasenmuscheln gewonnen.
Die Entnahme wird von den Betroffenen meist als unangenehm bis schmerzhaft empfunden. Das ganze Prozedere dauert jedoch nur wenige Sekunden und der Schmerz ist vorbei sobald die Bürstchen wieder draussen sind. Allenfalls kann die Entnahme durch den Einsatz eines Sedativums erleichtert werden. Lokalanästhetika (Lidocain o.ä.) sind zu unterlassen, da sie die Resultate verfälschen können.
Die gewonnenen Zellen werden unter einem Lichtmikroskop betrachtet (Vergrösserung 400x) und mit einer Hochgeschwindigkeits-Kamera wird der Zilienschlag gefilmt (mit 300 Bildern/Sekunde). Spezielle Programme (“Cilialyzer”) ermöglichen dann eine detaillierte Analyse des Zilienschlages im Slowmotion-Modus (siehe Video unter PCD?->Grundlagen). Das Schlagmuster (Bewegung, Amplitude, Koordination innerhalb einer Zelle wie auch zwischen den Zellen) und die Schlagfrequenz werden erfasst und beurteilt.
Die IF macht spezifische Strukturproteine der Zilien sichtbar und zeigt gegebenenfalls deren Abwesenheit. Diese Methode ist schneller und kostengünstiger als die TEM und erlaubt es auch gewisse Defekte zu erkennen, die in der TEM nicht sichtbar sind. IF ist daran sich als zusätzliche wichtige Methode in der PCD Diagnostik zu etablieren.
Die Untersuchung der ziliären Ultrastruktur mittels TEM galt lange als «Goldstandard» der PCD-Diagnostik. Heute wissen wir aber, dass mehrere bekannte PCD-verursachende Mutationen mit einer normalen Ultrastruktur einhergehen. Deshalb hat die TEM heute vor allem einen bestätigendenden Charakter. Die ziliäre Ultrastruktur besteht aus neun Doppel- und zwei einzelnen Zentraltubuli (die sogenannte 9+2 Struktur, siehe Abbildung unter PCD?-> Grundlagen). Die Doppeltubuli haben äussere und innere Dyneinarme, sind per regulatorischem Nexin-Dynein-Komplex miteinander und per Radialspeichen mit dem Zentrum verbunden. Eine TEM Analyse erlaubt es vor allem Defekte der äusseren und inneren Dyneinarme, Desorganisation der Tubuli und die Desorientierung der Ausrichtung der Zilien zu erkennen. Die Analyse mittels TEM ist zeitaufwändig, kostenintensiv, erfordert viel Erfahrung und die entsprechende Ausrüstung. Deswegen führen wir nur in ausgewählten Fällen eine TEM durch.
Die Zellen, die mittels Brushing aus der Nase gewonnen werden, zeigen oft Auffälligkeiten, die nicht auf den Gendefekt zurückzuführen sind, sondern eher von Infektionen oder von der Verarbeitung stammen (sogenannte sekundäre Defekte). Die Kultivierung der gewonnenen Nasenzellen an der Luft-Flüssigkeits-Grenze (air-liquid-inter-face) ermöglicht uns diese sekundäre Auffälligkeiten zu eliminieren und die Anzahl brauchbarer Zellen (für HSVM, TEM und IF) zu erhöhen. Die Methodik ist anspruchsvoll, wird jedoch bei uns mit einer hohen Erfolgsquote (ca. 90%) schon länger angewandt.
Anfangs 2021 waren schon mehr als 50 Gene identifiziert, deren Mutationen zu PCD führen können. Die genetische Analyse wird immer wichtiger und kann heute auch schon als alleinstehende diagnostische Methode verwendet werden. Jedoch ist Analyse nicht ganz trivial und muss daher in einem spezialisierten Zentrum durchgeführt werden. Meist wird zur Identifikation ein «whole exome sequencing» durchgeführt. Im Falle eines Treffers muss die Mutation dann mittels Sanger Sequencing und einem Abgleich mit den Eltern bestätigt werden. Wir arbeiten für die Genetik mit zwei Zentren zusammen (Humangenetik, Inselspital Bern und Genetik des Universitätsspital Genf).