Aus dem Zentrum für Pathologie der Universität zu Köln Allgemeine Pathologie und Pathologische Anatomie Direktor: Universitätsprofessor Dr. med. H. P. Dienes Molekulare Untersuchungen zu Virusinfektionen als auslösende Faktoren für Plazentitis, fetalen Hydrops und intrauterinen Fruchttod Inaugural-Dissertation zur Erlangung der Doktorwürde der Hohen Medizinischen Fakultät der Universität zu Köln vorgelegt von Zuzana Amoakoova aus Bratislava/Slowakei Promoviert am 25. März 2009 Dekan: Universitätsprofessor Dr. med. J. Klosterkötter 1. Berichterstatter: Universitätsprofessor Dr. med H.P. Dienes 2. Berichterstatter: Universitätsprofessor Dr. med. B. Roth Erklärung: Ich erkläre hiermit, dass ich die vorliegende Arbeit ohne unzulässige Hilfe Dritter und ohne Benutzung anderer als der angegebenen Hilfsmittel angefertigt habe; die aus fremden Quellen direkt oder indirekt entnommenen Gedanken sind als solche kenntlich gemacht. Bei der Auswahl und Auswertung des Materials sowie bei der Herstellung des Manuskriptes habe ich keine Unterstützungsleistungen erhalten. Weitere Personen waren an der geistigen Herstellung der vorliegenden Arbeit nicht beteiligt. Insbesondere habe ich nicht die Hilfe eines Promotionsberaters in Anspruch genommen. Dritte haben von mir weder unmittelbar noch mittelbar geldwerte Leistungen für Arbeiten erhalten, die im Zusammenhang mit dem Inhalt der vorgelegten Dissertation stehen. Die Arbeit wurde von mir bisher weder im Inland noch im Ausland in gleicher oder ähnlicher Form einer anderen Prüfungsbehörde vorgelegt und ist auch noch nicht veröffentlicht. Köln, den 01.09.2008 Zuzana Amoakoova Die in dieser Arbeit vorgelegten Experimente sind nach entsprechender Anleitung durch Frau Priv.-Doz. Dr. rer. nat. M. Odenthal und den medizinisch bzw. biologisch-technischen Assistentinnen Frau Nicole Helmholdt und Frau Melanie Scheffler von mir selbst ausgeführt worden. Danksagung Herrn Professor Dr. med. H. P. Dienes danke ich vielmals für die Überlassung des interessanten Themas und für die wissenschaftliche Unterstützung bei dieser Arbeit. Mein besonderer Dank gilt Frau Priv.-Doz. Dr. rer. nat. Margarete Odenthal für die großartige Betreuung. Ihr unermüdlicher Einsatz während des ganzen Projektes, ihre hervorragende fachliche Unterstützung sowie ihre uneingeschränkte Hilfsbereitschaft bei der Gestaltung und Umsetzung dieser Arbeit waren außerordentlich bereichernd und hilfreich. Danke für ihre Herzlichkeit, Geduld und Wärme und für das entgegengebrachte Vertrauen. Herzlich gedankt sei Herrn Priv.-Doz. Dr. Fries für das Korrekturlesen dieser Arbeit und für die hilfreichen Anmerkungen. Danke auch für die großartigen histologischen Fotos. Bei dem Forschungsteam von Frau Priv.-Doz. Dr. rer. nat. Odenthal möchte ich mich für die mir vor allem in der Anfangszeit entgegengebrachte Geduld im Labor bedanken und für die stete Bereitschaft, mir mit Rat und Tat zur Seite zu stehen. Insbesondere Melanie Scheffler und Nicole Helmholdt möchte ich für die hervorragende Einarbeitung danken. Abschließend möchte ich mich bei meiner Mutter, die mich mein ganzes Leben uneingeschränkt unterstützt hat bedanken, für ihren unerschütterlichen Glauben in mich und meine Fähigkeiten. Z. Amoakoova Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung ________________________________________________________________ 1 1.1 Verlauf der Schwangerschaft......................................................................................1 1.2 Risikofaktoren im Verlauf der Schwangerschaft.........................................................2 1.2.1 Pathologischer Einfluss endogener Faktoren auf die Schwangerschaft ............3 1.2.2 Pathologischer Einfluss exogener Faktoren auf die Schwangerschaft..............3 1.2.3 Viren ..............................................................................................................4 1.2.3.1 HCMV.............................................................................................4 1.2.3.2 EBV.................................................................................................5 1.2.3.3 Humanes Adenovirus .......................................................................6 1.2.3.4 Humanes Parvovirus B19.................................................................7 1.3 Diagnostische Ansätze bei Spontanabort ....................................................................8 1.3.1 Immunologische Ansätze................................................................................9 1.3.2 Molekularbiologische Ansätze......................................................................10 1.3.3 Histomorphologische Befunde......................................................................11 2 Aufgabenstellung _________________________________________________________ 16 3 Material und Methoden ____________________________________________________ 17 3.1 Verwendete Materialien ...........................................................................................17 3.1.1 Glaswaren und Plastikwaren.........................................................................17 3.1.2 Reagenzien zur Entparaffinierung, Zelllyse und Nukleinsäureextraktion.......17 3.1.3 DNA-modifizierende Enzyme und Nukleotide für die PCR ..........................18 3.1.4 Reagenzien für die Gelelektrophorese...........................................................18 3.1.5 Geräte...........................................................................................................18 3.1.6 Untersuchungsmaterial .................................................................................19 V 3.2 DNA-Extraktion aus den in Paraffin eingebetteten Gewebeproben...........................20 3.3 Polymerase-Ketten-Reaktion (PCR).........................................................................21 Z. Amoakoova Inhaltsverzeichnis 3.3.1 Verwendete Oligonukleotid-Primer ..............................................................21 3.3.2 PCR-Nachweis als Extraktionskontrolle .......................................................23 3.3.3 Durchführung der PCR zum Nachweis viraler Infektionen in Plazenten........25 3.4 4 Agarose-Gelelektrophorese ......................................................................................27 Ergebnisse _______________________________________________________________ 28 4.1 Auswahl von Plazentagewebeproben........................................................................28 4.2 Etablierung eines PCR-Nachweises für Parvovirus-Infektionen an formalin-fixiertem Material ...................................................................................................................30 4.2.1 Sequenz- und Primerauswahl für das Humane Parvovirus B19 zur PCRAmplifikation ...............................................................................................31 4.2.2 Prüfung der ausgewählten Primerpaare.........................................................32 4.3 Nachweis von Parvoviren am ausgewählten Plazenta-Probenkollektiv .....................34 4.4 Nachweis von EBV und CMV am ausgewählten Plazenta-Probenkollektiv ..............34 4.5 Nachweis von Adenoviren .......................................................................................36 4.6 Durch PCR nachgewiesene Infektionen und der Vergleich zur Histologie ................37 4.6.1 Parvovirus B19.............................................................................................38 4.6.2 CMV ............................................................................................................39 4.6.3 Adenovirus ...................................................................................................39 4.6.4 Epstein-Barr Virus........................................................................................40 5 Diskussion _______________________________________________________________ 41 5.1 Etablierung der Nachweise viraler DNA mittels PCR an formalinfixierten und in Paraffin eingebetteten Plazentagewebeproben ..........................................................41 5.1.1 Der Nachweis von Parvoviren durch die PCR...............................................41 5.1.2 Der Nachweis von Pathogenen durch die PCR..............................................44 5.2 Die Inzidenz viraler Infektionen im Zusammenhang mit intrauterinem Fruchttod und Spontanabort............................................................................................................45 5.3 Die PCR als zusätzliches pathologisches Nachweisverfahren bei IUFT und Spontanabort aufgrund begrenzter Aussagekraft der Histologie................................47 5.4 Psychologische Auswirkungen einer sensitiven Infektionsdiagnostik auf die Familienplanung ......................................................................................................48 VI Z. Amoakoova Inhaltsverzeichnis 6 Zusammenfassung ________________________________________________________ 50 7 Literaturverzeichnis_______________________________________________________ 52 VII Z. Amoakoova VIII Z. Amoakoova Abkürzungsverzeichnis Abkürzungsverzeichnis bp Basenpaare DNA Desoxyribonukleinsäure EBV Epstein Barr Virus ELISA Enzyme Linked Immunosorbent Assay HCMV Humanes Cytomegalovirus HHV 5 Humanes Herpes Virus 5 HIV Human Immunodeficiency Virus IgG Immunglobulin G = Antikörper der Klasse G IgM Immunglobulin M = Antikörper der Klasse M IUFT Intrauteriner Fruchttod pc post conceptionem PCR Polymerase - Ketten (Chain) - Reaction PV B19 Parvovirus B19 SSW Schwangerschaftswoche upm Umdrehungen pro Minute IX 1 1 Einleitung Im Laufe einer Schwangerschaft gibt es eine Reihe potentieller Risikofaktoren, die den physiologischen Verlauf beeinträchtigen können und im ungünstigsten Fall einen Spontanabort, den frühzeitigen Verlust der Schwangerschaft, bewirken. Hierzu zählen neben chromosomalen, anatomischen und endokrinologischen Anomalien auch Infektionen mit embryo- bzw. fetotoxischen Viren. Davon sind manche als potenziell schädlich anerkannt, wie das Parvovirus B19, Humanes Cytomegalievirus und das Epstein Barr Virus. Anderen Viren, wie zum Beispiel dem Adenovirus, konnten bisher keine schädigenden Einflüsse nachgewiesen werden. Jedem Virus kommt eine unterschiedliche Bedeutung in der Pathogenese der Schwangerschaft zu. Die möglichen diagnostischen Ansätze zur Abklärung eines Spontanaborts und zum eventuellen Nachweis einer ursächlichen Infektion durch die oben genannten Viren, sind vielfältig. Für deren Anwendung in der Routinediagnostik gibt es jedoch keine klaren Leitlinien. Besonders beim sporadischen Abort wird häufig aus zeit- und kostenökonomischen Gründen auf eine weiterführende Diagnostik verzichtet. Wir möchten im Rahmen dieser Arbeit die Zuverlässigkeit und Praktikabilität einzelner diagnostischer Verfahren zum Nachweis viraler Infektionen nach Spontanabort prüfen und anschließend diskutieren, inwieweit es sinnvoll und notwendig ist, diese Tests bereits nach einmaligem Abortereignis in der Routinediagnostik anzuwenden. 1.1 Verlauf der Schwangerschaft Eine normale Schwangerschaft dauert beim Menschen 38 Wochen oder 9 ½ Monate post conceptionem (p.c.). Bestimmt man den Geburtstermin, von dem ersten Tag der letzten Regelblutung ausgehend, so beträgt die Schwangerschaftsdauer 40 Wochen oder 10 Mondmonate. In der Medizin wird die Schwangerschaft üblicherweise in drei Abschnitte zu jeweils drei Monaten (Trimena) eingeteilt. Das erste Trimenon entspricht der 1.-13. Schwangerschaftswoche (SSW) und wird auch Embryonalperiode genannt. Der Embryo ist in dieser vulnerablen Phase, in der die Organe angelegt werden (Organogenese), sehr anfällig gegenüber Störungen aller Art. Nach dieser kritischen Entwicklungsphase, am Ende des ersten Schwangerschaftsdrittels, ist der größte Teil der Organbildung abgeschlossen und die Embryonalperiode wird von der Fetalperiode abgelöst. Im zweiten Trimenon (14.-26. SSW) 1 Z. Amoakoova entwickeln sich unter anderem die äußeren Geschlechtsorgane und erste Anteile des Skeletts verknöchern. Am Ende dieses Drittels ist die Differenzierung fast aller Organe so weit fortgeschritten, dass im dritten Trimenon (26.-40. SSW) vornehmlich das Längenwachstum und die Lungenreifung im Vordergrund stehen (zusammengefasst aus dem Lehrbuch „Embryologie“ von Keith L. Moore (51)). Kommt ein Kind vor Vollendung der 37. SSW zur Welt, spricht man per definitionem von einer Frühgeburt. Bis zu einem Gestationsalter von 22 Schwangerschaftswochen liegt die Mortalität bei Frühgeborenen trotz hohen intensivmedizinischen Aufwands bei fast 100 % (4). Erst ab der 23. SSW. hat ein Frühgeborenes eine reelle Chance zu überleben, wobei sich mit wachsendem Gestationsalter auch die Prognose stetig verbessert. Vor vollendeter 24. SSW liegt die Überlebensrate noch bei 50 bis 60 % (4, 32, 79), ab der 25. SSW sind es schon 80 % und ab einem Gestationsalter von 28 SSW überleben 90 bis 95 % der Fälle (29, 34, 79). Die Gliederung der Schwangerschaft in Schwangerschaftswochen oder auch in erstes, zweites und drittes Trimenon ist insofern sinnvoll, als bestimmte physiologische Veränderungen des mütterlichen Organismus, Entwicklungsstadien des Kindes aber auch pathologische Prozesse bei Mutter und Kind nicht selten typischerweise in für sie charakteristischen Trimena auftreten. Bei manchen schädigenden Faktoren oder Infektionen hat der Zeitpunkt ihres Auftretens eine prognostische Bedeutung für das Ungeborene. 1.2 Risikofaktoren im Verlauf der Schwangerschaft Die Inzidenz von Spontanaborten beträgt 10 bis 20 % aller Schwangerschaften, die mit einem Ultraschall festgestellt werden (21, 26, 63), wobei mit zunehmender Dauer der Schwangerschaft das Risiko einer Fehlgeburt abnimmt. Die wahre Inzidenz kann allerdings nur geschätzt werden, da man davon ausgeht, dass 30 bis 50 % aller befruchteten Eizellen absterben, ohne dass die Frau es bemerkt, da sie zusammen mit der Regelblutung abgehen oder als Blutungsunregelmäßigkeit fehlinterpretiert werden. Obwohl die Pathogenese und Pathophysiologie der Schwangerschaft mittlerweile besser erforscht ist und eine Vielzahl von Gründen für eine Fehlgeburt, die exogener oder endogener Natur sein können, bekannt sind, bleibt die Ursache in vielen Fällen ungeklärt. 2 Einleitung 1.2.1 Pathologischer Einfluss endogener Faktoren auf die Schwangerschaft Zu den häufigsten Ursachen zählen seitens des Kindes genetische und chromosomale Defekte (6, 26, 47, 49, 88) und die damit häufig verbundenen strukturellen Anomalien. Besonders wenn ein Defekt nicht mit dem Leben vereinbar ist, kommt es hier meist zu einem frühzeitigen Ende der Schwangerschaft. Auf der anderen Seite können anatomische und funktionelle Anomalien der Gebärmutter (13), hormonelle Störungen oder schwere Allgemeinerkrankungen der Schwangeren, wie zum Beispiel Diabetes mellitus ein frühzeitiges Ende der Schwangerschaft provozieren (20). Erwähnenswert ist auch das Alter der Mutter als einflussnehmender Faktor (72), da sich mit steigendem Alter auch die Fehlgeburtenrate erhöht (55). 1.2.2 Pathologischer Einfluss exogener Faktoren auf die Schwangerschaft Zu den exogenen Faktoren, die einen negativen Einfluss auf den Schwangerschaftsverlauf ausüben, gehören unter anderem Noxen wie Nikotin, Alkohol, embryo- und fetotoxische Medikamente und mütterliche Infektionen, die bakteriell, parasitär oder viral bedingt sein können. Die typischen Erreger dieser Infektionen, die die Plazentaschranke passieren und zu einer pränatalen Schädigung des Kindes führen können, werden unter dem Begriff „TORCH“ zusammengefasst: 3 Z. Amoakoova Abbildung 1: Pathogene, die unter dem Begriff TORCH zusammengefasst werden (die in dieser Arbeit untersuchten Viren sind hervorgehoben) 1.2.3 Viren Hier seien in Hinblick auf die vorliegende Arbeit insbesondere das Epstein-Barr-Virus (EBV), das Adenovirus, Parvovirus B19 und das Humane Cytomegalovirus (HCMV) erwähnt. 1.2.3.1 HCMV Das humane Cytomegalovirus (HCMV), auch als Humanes-Herpes-Virus 5 (HHV 5) bezeichnet, ist mit einem Durchmesser von 150 bis 200 nm das größte der humanpathogenen Herpesviren. Es enthält als Genom eine doppelsträngige DNA, mit einer Größe von zirka 230.000 Basenpaaren, die von einem ikosaedrischen Proteinkapsid umgeben ist. Um das Kapsid befindet sich eine amorphe Masse, die als Tegument bezeichnet wird und die ihrerseits von einer Lipidmembran umschlossen wird. Diese Virushülle enthält mindestens acht verschiedene Glykoproteine, gegen die der Wirtsorganismus Antikörper bilden kann (69). Die Seroprävalenz HCMV-spezifischer Antikörper gegen das ubiquitär (weltweit) verbreitete HCMV weist in Abhängigkeit von der geographischen Lage und vom sozioökonomischen 4 Einleitung Standard eines Landes eine große Variationsbreite auf. In Ländern der Dritten Welt wird sie im Erwachsenenalter mit 100 % angegeben, während die Prävalenz HCMV-spezifischer Antikörper in den Industrieländern bei 40 bis 70 % liegt (71). Das HCMV wird parenteral übertragen und gelangt über Transfusion zellhaltiger Blutbestandteile oder bei Stammzell- bzw. Organtransplantationen in den Organismus. Andere mögliche Übertragungswege sind die durch Speichel, sexuell über Samenflüssigkeit und zervikale Sekrete, transplazentar (intrauterine kongenitale Infektion) und die Übertragung durch Muttermilch (postnatale Infektion) (30). Wie alle Herpesviren geht HCMV nach der Primärinfektion in den Zustand der Latenz über und persistiert lebenslang im Organismus. Die Primärinfektion (Erstinfektion) mit HCMV verläuft bei immunkompetenten Personen meistens asymptomatisch. Dagegen kann eine Primärinfektion oder eine Reaktivierung von CMV insbesondere bei Störung der T-Lymphozyten gesteuerten Immunität, wie dies zum Beispiel im Rahmen maligner Lymphome, erworbener Immunerkrankungen wie AIDS oder bei Patienten nach Chemotherapie und Organtransplantationen der Fall ist, lebensbedrohlich sein. Im Falle einer Primärinfektion oder einer Reaktivierung des Virus während der Schwangerschaft kommt es in 40 % der Fälle zu einer Übertragung des Virus auf das Kind. Die kongenitale Infektion mit HCMV stellt die häufigste Ursache für intrauterine Fruchtschädigungen dar und man nimmt an, dass etwa ein Prozent aller Neugeborenen infiziert ist (kongenitale CMV-Infektion). Davon zeigen ca. 7-10 % klinische Symptome (kongenitale Zytomegalie). Sie fallen postnatal durch ein niedriges Geburtsgewicht, Trinkschwäche, Mikrozephalus, intrazerebrale Verkalkungen, Chorioretinitis, Hepatosplenomegalie, Hautblutungen, Ikterus, Pneumonie und neurologische Störungen, wie psychomotorische Retardierung, Krämpfe und Hörschäden auf (3, 22, 61). 1.2.3.2 EBV Der Aufbau des ca. 120-180 nm großen Epstein-Barr-Virus (EBV), der ebenfalls zur Familie der humanpathogenen Herpesviren, Subgruppe Gammaherpesvirinae, gehört, ist mit dem anderer Herpesviren vergleichbar. Sein Genom in Form einer doppelsträngigen DNA enthält die genetische Information für mehr als 70 Proteine und wird von einem Kapsid umgeben, welches seinerseits von einer Lipidmembran umhüllt ist. Zwischen ihnen befindet sich das Tegument. Die am häufigsten in der Lipidhülle vertretenen Glykoproteine, gp340/220, dienen unter anderem der Einschleusung des Virus in die Wirtszelle (86). Auch EBV hat die 5 Z. Amoakoova Eigenschaft, lebenslang im Organismus des Wirtes zu persistieren. Dies kann in Form einer latenten Infektion innerhalb einiger weniger zirkulierender B-Lymphozyten geschehen oder in Form einer aktiven/produktiven Infektion. In letzterem Fall werden infektiöse Virionen in Zellen des Urogenitaltrakts, des Oropharynxs oder der Speicheldrüsen produziert und auch nach einer durchgemachten Infektion weiter sezerniert (46, 87). Die Seroprävalenz für EBV ist in Entwicklungsländern sehr hoch. Bereits im vierten Lebensjahr können je nach Region bei bis zu 99,9 % der Kinder EBV-Antikörper nachgewiesen werden. Letzteres ist der serologische Beweis für eine durchgemachte Infektion. In Industrieländern findet die Durchseuchung je nach sozioökonomischem Status und individuellen hygienischen Standards im Kindes-, Jugend- oder erst im frühen Erwachsenenalter statt. EBV wird am häufigsten durch Tröpfchen übertragen. Seltener ist die Übertragung des Virus bei Bluttransfusionen oder Organtransplantationen (31). EBV besitzt einen spezifischen Tropismus für Epithelzellen des Nasopharynx (66) und für B-Lymphozyten. Das heißt, dass es sich besonders in diesen Zellen in die DNA integriert. Es kann aber auch in TLymphozyten und anderen Zellen des hämatopoetischen Systems nachgewiesen werden (43). EBV ist Erreger der Mononucleosis infectiosa (Syn. „Pfeiffersches Drüsenfieber“ oder „kissing disease“) und wird mit der Entstehung von malignen Erkrankungen wie dem BurkittLymphom, dem Nasopharynxkarzinom und verschiedenen lymphoproliferativen Syndromen assoziiert. 1.2.3.3 Humanes Adenovirus Das humanpathogene Adenovirus, von dem bisher 51 verschiedene Serotypen isoliert werden konnten, gehört zur Familie der Adenoviridae und hat einen Durchmesser von 80 bis 110 nm. Adenoviren bestehen aus einem ikosaedrisch angeordneten Proteinkapsid, das gruppen- und typspezifische Antigene enthält. Im Kern befindet sich die linear angeordnete, doppelsträngige DNA. Das Virus weist keine Hülle auf und ist damit, wie die meisten unbehüllten Viren, besonders resistent gegenüber äußeren physikalischen und chemischen Einflüssen. Das humane Adenovirus ist weltweit verbreitet und die Erstinfektion erfolgt früh. Bereits im Alter von fünf Jahren haben die meisten Kinder eine Infektion mit mindestens einem Serotyp durchgemacht. Die Übertragung erfolgt fäkal-oral durch Schmierinfektion oder durch direkten 6 Einleitung Kontakt. Nicht selten kommt es in Gemeinschaftseinrichtungen zu örtlich gehäuftem Auftreten bis hin zu Kleinepidemien (86). Typische, von humanen Adenoviren verursachte Krankheitsbilder sind vor allem Infektionen der oberen und unteren Luftwege (Rhinitis, Pharyngitis), Konjunktivitiden (Keratokonjunktivitis epidemica, follikuläre Konjunktivitis, Pharyngokonjunktivalfieber) und Gastroenteritiden (mit und ohne begleitende mesenteriale Lymphadenopathie) (58). Seltener sind Infektionen der Harnwege in Form einer hämorraghischen Zystitis. 1.2.3.4 Humanes Parvovirus B19 Parvovirus B19 ist ein kleines, hüllenloses DNA-Virus aus der Familie der Parvoviridae, Gattung Erythrovirus. Seine Einzelstrang-DNA wird von einem kubischen Kapsid umgeben und es hat einen Durchmesser von 18-26 nm (86). Unter den Parvoviren ist es das einzige mit humanpathogener Wirkung und einem ausgeprägten Tropismus für sich teilende erythropoide Vorläuferzellen. Das Blutgruppe P-Antigen (Globosid, Tetrahexoseceramid) ist ein Oberflächenrezeptor und entscheidender Faktor für das Binden von PV B19 an die Zelle (8082). Man findet P-Antigen vor allem auf der Oberfläche von Vorläuferzellen der roten Blutzellreihe aber auch auf Megakaryozyten, Endothelzellen und fetalen Myokardzellen (16). Die Übertragung von Parvovirus B19 erfolgt in erster Linie als Tröpfcheninfektion oder als Kontaktinfektion, das heißt durch direkten Kontakt mit infektiösem Blut, Speichel oder andere Körperflüssigkeiten. Parvovirus B19 ist weltweit verbreitet. In den entwickelten Ländern haben 2-10 % der Kinder unter fünf Jahren eine Infektion durchgemacht, Personen über 20 zeigen in 40 bis 60 % und über 70-Jährige in über 85 % der Fälle Antikörper gegen PV B19 (9, 23, 90). Die durch das humanpathogene Parvovirus B19 verursachten Krankheiten reichen vom Erythema infectiosum bei Kindern, auch Ringelröteln oder Fifth Disease genannt, über akute Arthropathie bei sonst gesunden Personen bis hin zu chronischer Anämie und aplastischen Krisen bei vorgeschädigten Patienten. Die besonders schweren Verläufe in dieser Patientengruppe, die an Erkrankungen wie der chronischen hämolytischen Anämie oder unterschiedlichen Immundefizienzsyndromen leidet, werden durch die Zerstörung erythropoetischer Knochenmarkzellen hervorgerufen. Infiziert sich eine Schwangere mit dem Parvovirus B19, besonders wenn es sich hierbei um eine Erstinfektion handelt, ist eine transplazentare Übertragung des Virus mit nachfolgender Schädigung des ungeborenen Kindes möglich. Häufig bleibt der Schwangerschaftsverlauf 7 Z. Amoakoova dennoch unbeeinflusst, denn eine Infektion der Mutter kann klinisch unbemerkt verlaufen und muss nicht zwingend eine Infektion der Frucht nach sich ziehen (16, 28). Die meisten Frauen sind wegen der hohen Prävalenzrate nicht gefährdet eine Primärinfektion während der Schwangerschaft zu erleiden. Die Inzidenz einer mütterlichen PV B19 Infektion während der Schwangerschaft beträgt 3 bis 7 %. Das Risiko einer Übertragung dieser Infektion auf den Fetus durch transplazentare Transmission liegt bei 30 % (75, 83). Im Falle einer maternofetalen Transmission des Parvovirus ist die Entwicklung und Ausprägung einzelner Symptome beim ungeborenen Kind unterschiedlich. Sie reichen von asymptomatischen Verläufen bis zur Ausbildung einer schweren Anämie und in 25 % der Fälle zur Entwicklung eines nicht immunvermittelten Hydrops fetalis. In 5 bis 9 % der Fälle führt dieser zu einem Abort oder mündet in einen intrauterinen Fruchttod (83). Nach Schätzungen kommt es in Deutschland jährlich zu 300 bis 500 Fällen von PV B19 verursachten Aborten. 1.3 Diagnostische Ansätze bei Spontanabort Nach einem Spontanabort oder einem intrauterinen Fruchttod existieren unterschiedliche Herangehensweisen in der Routinediagnostik. Ereignet sich der Abort früh, also in den ersten Schwangerschaftswochen, und handelt es sich außerdem um die erste Fehlgeburt bei einer Frau, wird der Ursache im Allgemeinen nicht nachgegangen. Je später der Abort im Schwangerschaftsverlauf erfolgt oder je höher die Anzahl der durchgemachten Fehlgeburten einer Frau, desto ausgedehnter und intensiver wird man die Diagnostik zur Klärung der Ursache betreiben. Die Routinediagnostik umfasst in der Pathologie die makroskopische, gegebenenfalls auch die mikroskopische Untersuchung von Plazentagewebe sowie embryonalem bzw. fetalem Gewebe (38, 63) und kann je nach Verdacht durch immunologische Untersuchungen, molekularbiologische Methoden oder molekulargenetische Diagnostik ergänzt werden. Die genannten Verfahren unterscheiden sich in ihrer Spezifität und Sensitivität, sind in ihrer Durchführung und Finanzierung unterschiedlich aufwendig und führen in vielen Fällen nicht zur sicheren Benennung der Abortursache. Zudem gibt es keinen einheitlichen Konsens darüber, welche Untersuchungen zwingend in die Routinediagnostik aufgenommen werden sollten und welche überflüssig sind. Veröffentlichungen zu diesem Thema sind rar. Ziel dieser Arbeit war es deshalb zu untersuchen, ob die Durchführung einer PCR zum Nachweis der Viren CMV, EBV, Parvovirus B19 und Adenovirus zusätzliche 8 Einleitung Erkenntnisse bringen und zur Ursachenaufklärung im Rahmen der Abortdiagnostik beitragen kann und folglich als ergänzende diagnostische Methode in die Routinediagnostik aufgenommen werden sollte. 1.3.1 Immunologische Ansätze Für die Diagnostik nach einem ungewollten Schwangerschaftsabbruch stehen unter anderem immunologische Ansätze zur Verfügung, durch die eine Infektion der Mutter oder des Kindes mit Erregern wie CMV, EBV, Humanes Parvovirus B19, Adenovirus und anderen Erregern aus der TORCH-Gruppe nachgewiesen werden kann. Ein Verfahren ist der Immunoassay. Das gemeinsame Grundprinzip aller Immunoassays ist die Erkennung und somit der Nachweis einer Substanz durch die Bindung eines Antikörpers an ein Antigen. Man macht sich dabei die hohe Spezifität eines jeden Antikörpers zu seinem korrespondierenden Antigen und die Stärke der Verbindung zwischen Antigen und Antikörper zunutze (85). Bei einem Immunoassay wird eine flüssige Probe, die auf ein bestimmtes Antigen hin geprüft werden soll, auf eine feste Phase aufgetragen, auf der ein Antikörper als Fänger angebracht ist. Befindet sich nun in der flüssigen Probe das korrespondierende Antigen, bindet es an den Antikörper und bleibt an der festen Phase haften. Nach einer Inkubationszeit folgt die Separationsphase, bei der überschüssiges Material, das keine Bindung eingegangen ist, ausgewaschen wird. Im letzten Schritt erfolgen der Nachweis und die quantitative Bestimmung des Analyts. Je nach Art des Immunoassays kann der gesuchte Analyt ein Antigen und der „Fänger“ ein Antikörper sein. Ebenso können Antigene als Fänger fungieren, wenn in einer zu untersuchenden Probe Antikörper nachgewiesen werden sollen. Allen Immunoassays gemeinsam ist die Verwendung markierter Reagenzien, so genannter Tracer, die Signale in Form von Radioaktivität, Lumineszenz oder Fluoreszenz erzeugen und mit deren Hilfe am Ende des Immunoassays der zu bestimmende Analyt sowohl qualitativ als auch quantitativ nachgewiesen werden kann (85). Dabei können als Marker Enzyme oder radioaktive Isotope verwendet werden. In letzterem Fall handelt es sich um Radioimmunoassays. Auf Enzymmarkierungen basierende Assays werden als Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA) bezeichnet. Will man in der Klinik den Immunstatus einer Schwangeren gegenüber eines Virus abklären oder besteht der Verdacht einer akuten viralen Infektion der Mutter und Gefährdung des ungeborenen Kindes, kommen vor allem serologische Verfahren, die auf dem ELISA-Prinzip 9 Z. Amoakoova beruhen, zum Einsatz. Das Serum der Patientin wird hierbei auf zirkulierende IgG- und IgMAntikörper, die sich gegen virale Proteine, zum Beispiel gegen das Strukturprotein VP1 beim Humanen Parvovirus B19 richten, untersucht. Durch die Bestimmung dieser Antikörper lässt sich eine Aussage über den Immunstatus der Patientin machen. Hinweisend auf eine Infektion sind ein erhöhter IgG-Titer oder der Nachweis einer Serokonversion. Die Serokonversion ist das Umschlagen einer negativen AntigenAntikörperreaktion in eine positive und Ausdruck einer kürzlich stattgefundenen Erstinfektion. Im Falle einer aktuellen Infektion kann man mit Hilfe serologischer Tests unterscheiden, ob es sich um eine Erstinfektion oder um eine rekurrente Infektion handelt. Diese Unterscheidung ist besonders bei unbekanntem Immunstatus der Mutter wichtig, denn im Falle einer Primärinfektion ist die Übertragungsrate auf das Kind und damit das Risiko einer Schädigung ungleich höher als bei einer rekurrenten Infektion. Insgesamt ist die Spezifität und Sensitivität dieser Tests unter Kenntnis und Beachtung möglicher Fehlerquellen sehr hoch (35, 60). In der Pathologie hingegen kommen in der Abortdiagnostik neben der mikro- und makroskopischen Diagnostik immunhistochemische Verfahren zum Einsatz. In der Immunhistochemie nutzt man die Spezifität von Antikörpern, um die Verteilung von bestimmten Antigenen am histologischen Schnitt oder in der Zelle sichtbar zu machen. Dazu eignen sich besonders Antigene, die spezifisch nur in bestimmten Zelltypen oder nur in bestimmten Geweben auftreten. Diese Verfahren werden jedoch eher in experimentellen Bereichen, als in der Routinediagnostik nach einem Spontanabort angewandt. Besonders, wenn es sich dabei um die erste Fehlgeburt handelt. 1.3.2 Molekularbiologische Ansätze Das Prinzip von Verfahren wie der PCR oder der in situ Hybridisation ist der Nachweis von DNA oder RNA in einer Probe. Die viel verwendete Polymerase Chain Reaction (PCR) ist ein molekularbiologisches Verfahren, mit dem sowohl in nativem Material, wie frischem Gewebe, Serum und Amnionflüssigkeit als auch bereits fixiertem Material spezifische Nukleotidsequenzen innerhalb eines DNA-Moleküls detektiert und vervielfältigt werden können. Soll ein Fet auf 10 Einleitung eine virale Infektion getestet werden, ist das Gewinnen von Amnionflüssigkeit für den Nachweis viraler DNA mittels PCR eine Möglichkeit. Die PCR hat eine hohe Spezifität und Sensitivität und liefert in einer Vielfalt von diagnostischen Fragestellungen zuverlässige Ergebnisse. Ein anderes molekularbiologisches Verfahren, die in situ Hybridisierung, weist direkt im Gewebe, in einer Zelle oder in Chromosomen spezifische Nukleinsäuresequenzen nach. Auch diese Methode ist für die Detektion viraler DNA oder RNA geeignet. Die Verwendung dieser Verfahren beschränkt sich jedoch zumeist auf experimentelle Diagnostik oder retrospektive Studien. Weder die in situ Hybridisierung noch die PCR werden bislang routinemäßig zur Aufklärung ungewollter Schwangerschaftsabbrüche eingesetzt. 1.3.3 Histomorphologische Befunde Nach einem Abort kann das Abortmaterial, das aus der Plazenta und der Frucht besteht, auf pathologische Veränderungen hin untersucht werden. Im Allgemeinen ist der makroskopische und mikroskopische Aspekt der Plazenta und des Feten bei einer viralen Infektion relativ unspezifisch. Dennoch können manche mikroskopische Veränderungen hinweisend auf eine Infektion mit EBV, CMV, Adenoviren oder Parvoviren sein. Unter den Mikroorganismen sind es vor allem Viren, die für sie charakteristische, manchmal spezifische Veränderungen innerhalb eines Gewebes bewirken und je nach Grad ihrer Ausprägung und der Erfahrung des Pathologen mikroskopisch erfasst werden können. Bei einer hämatogenen transplazentaren Infektion mit PV B19 kommt es durch den ausgeprägten Zelltropismus des Virus vor allem zu einer Zerstörung der Erythroblasten. Das histologische Bild der Plazenta zeigt eine Vermehrung der roten Blutzellen innerhalb der fetalen Blutgefäße, von denen manche intranukleäre Einschlusskörperchen aufweisen. Diese bestehen aus einem hellen oder eosinophilen Zentrum mit peripherer Chromatinkondensation (19, 41, 65). 11 Z. Amoakoova Abbildung 2: Plazentitis bei Parvovirus B19-Infektion. Reifungsretardierte Plazenta mit Erythroblasten in z. T. regressiv veränderten intravillösen Kapillaren (Insert: Pfeil). Abbildung 3: Lampionzellen. Linke Bildhälfte: virale, intranukleäre Einschlüsse in Zellen des Stromas einer Plazentazotte mit Ausschnitt (Insert). Rechte Bildhälfte: Erscheinungsformen von Lampionzellen (obere Bildreihe). Regressive Kapillarveränderungen und Erythroblasten (untere Bildreihe). 12 Einleitung Die CMV-Infektion ist histologisch durch sogenannte Eulenaugenzellen, bei denen es sich um große intranukleäre Viruseinschlußkörper handelt, charakterisiert. Abbildung 4: Cytomegalie-Virus Infektion. Bild A: infizierte Epithelzellen (proximales Tubulus- epithel, Niere) mit sog. Eulenaugenzellen. Bild B: immunhistologischer Nachweis mittels eines spezifischen Antikörpers Abbildung 5: Cytomegalie-Virus Infektion: In (A) Plazentarzotte mit nukleär/cytoplasmatischen Einschlüssen, vergrößert in (B) [siehe Pfeile]. 13 Z. Amoakoova Das Epstein-Barr Virus kann unter anderem mit einer Perivaskulitis und Nekrosen der Dezidua, ebenso wie mit einer Chorionitis einhergehen (54). Abbildung 6: Epstein-Barr Virus Infektion: In (A) Plazentagewebe mit einzelnen positiven Zellkernen [siehe Pfeil]. In (B) immunhistologische Reaktion mit positivem roten Niederschlag [siehe Pfeile]. 14 Einleitung Infektion mit Adenoviren: Pathologisch wird besonders bei sog. smugded nuclei, d.h. Kernen mit verschmiertem Chromatin aber auch bei nukleären Einschlüssen an eine solche Infektion gedacht (1, 5). Abbildung 7: Adenovirus Infektion: In (A) intestinales Epithel mit nukleären Einschlusskörperchen (siehe Pfeile). In (B) immunhistologische Reaktion mit positivem roten Niederschlag (siehe Pfeile). 15 2 Aufgabenstellung Virale Infektionen während der Schwangerschaft können zu schwerwiegenden Komplikationen im Rahmen der Entwicklung des ungeborenen Kindes führen, bis hin zum vorzeitigen, ungewollten Schwangerschaftsabbruch. Die Aufgabe der vorliegenden Arbeit bestand darin, durch eine molekulargenetische Angehensweise die Bedeutung viraler Infektionen bei Aborten mit unklarer Genese zu untersuchen. Für die Probenauswahl sollte die Datenbank des Instituts für Pathologie der Universität zu Köln zunächst nach Plazentaproben gesichtet werden, die von Müttern mit Spontanabort ungeklärter Ursache stammten und anschließend nochmals mikroskopisch nachkontrolliert werden. Für die Zielsetzung sollten genetische PCR-Nachweise zur Darstellung von Adenoviren, CMV, EBV und Parvovirus B19 in Paraffin eingebettetem, formalinfixiertem Gewebe herangezogen werden. Der Nachweis von Parvovirus B19 war bislang noch nicht für formalinfixiertes Gewebe etabliert; daher sollte für die retrospektive Studie ein PCR-Assay aufgebaut und geprüft werden. Nach Analyse der Proben auf virale Infektionen sollten positive Plazentaproben abschließend nochmals auf histologische Anzeichen der jeweiligen viralen Infektion geprüft werden. 16 3 Material und Methoden 3.1 Verwendete Materialien Alle Grundchemikalien wurden, falls nicht anders angegeben, von der Firma Merck (Darmstadt) oder Sigma (Sigma-Aldrich Chemie, Deisenhofen) bezogen. Das ionenausgetauschte Wasser aus der Milliporanlage wurde vor Gebrauch autoklaviert. Alle Lösungen waren, falls nicht anders angegeben, ebenfalls autoklaviert. 3.1.1 Glaswaren und Plastikwaren Für alle Arbeitsschritte wurden Einwegplastikwaren (Eppendorfgefäße und Falcons) von der Firma Eppendorf (Hamburg) und der Firma Falcon (vertrieben durch VWR, Darmstadt) benutzt und, falls sie nicht steril verpackt waren, vor Gebrauch autoklaviert. Glaswaren wurden bei 180 °C sechs Stunden gebacken. 3.1.2 Reagenzien zur Entparaffinierung, Zelllyse und Nukleinsäureextraktion Folgende Reagenzien wurden für die Aufbereitung des in Paraffin eingebetteten Patientenmaterials verwendet: Xylol Ethanol 100 % Cell Lysis Solution Proteinase-K Protein Precipitation Solution Isopropanol Glykogen DNA Hydratation Solution Baker (Deventer, Holland) Baker (Deventer, Holland) Purgene (Biozym) Invitrogen Purgene (Biozym) Baker (Deventer, Holland) Roche Purgene 17 Z. Amoakoova 3.1.3 DNA-modifizierende Enzyme und Nukleotide für die PCR Für die PCR wurde eine Red Taq Polymerase der Firma Sigma ( Deisenhofen ) gewählt, die inklusive PCR-Puffer und Nukleotide (dNTP) geliefert wurde. Alle Oligonukleotid Primer (Kapitel 3.3.1) wurden in Auftrag gegeben und von der Firma MWG Biotech (Ebersberg) synthetisiert. 3.1.4 Reagenzien für die Gelelektrophorese Folgende Reagenzien wurden bei der Gelelektrophorese eingesetzt: LE-Agarose Seakem, Biozym (Oldendorf) TAE-Puffer wird selber gemacht (s. Kapitel 3.4) Ethidiumbromid Amersham (Buckinghamshire, England) Leitermarker (Marker 23) MBI DNA-Ladepuffer/Farbpuffer MBI 3.1.5 Geräte Folgende Geräte kamen zum Einsatz: Mikrotom Leica (Nussloch) Schüttler bei 65 °C Mikrozentrifuge mit einer Leistung bis 14000 rpm Eppendorf (Hamburg) Vortexer Trockenschrank bei 37 °C Heraeus (Dormagen) Thermocycler Biometra (Göttingen) Submarine-Elektrophoresekammern Biotel-Fischer (Frankfurt) Geldokumentationssystem MWG-Biotech (Ebersberg) 18 Erreur ! Style non défini. Reaktionsgefäße und Pipettenspitzen wurden von der Firma Eppendorf (Hamburg), Filterpipettenspitzen von der Firma Biozym (Oldenburg) bezogen. 3.1.6 Untersuchungsmaterial Als Untersuchungsmaterial dienten 61 in Paraffin eingebettete Gewebeproben der Jahre 1996 bis 2004 aus dem Archiv des Instituts für Pathologie der Universitätsklinik zu Köln. Die pathologieinterne Datenbank DC-Pathos enthielt zu dem Zeitpunkt insgesamt mehr als 2500 Einträge zum Stichwort „Plazenta“. Diese Auswahl wurde weiter eingegrenzt, in dem man innerhalb des Ergebnisses nach folgenden Befunden unklarer Ursache suchte: „Plazentitis“, „Villitis“, „Hydrops fetalis bzw. universalis“ und IUFT. 66 Proben entsprachen diesen Kriterien. Zusätzlich wurden diesem Patientenkollektiv noch 5 weitere Proben hinzugefügt, bei denen aufgrund einer positiven klinischen Anamnese der Verdacht auf eine Parvovirusinfektion bestand. Alle Gewebeproben waren in 10 %igem, neutral-gepufferten Formaldehyd fixiert und in Paraffin eingebettet worden. Histologische Charakterisierung des Probenkontingents: Nachdem man die Patientenauswahl mittels Datenbankrecherche getroffen hatte, mussten nun die dazugehörigen histologischen Plazentaschnitte durchgeschaut werden, wobei es bei jeder Patientin mindestens zwei jedoch oft drei (und mehr) Schnitte gab, die jeweils unterschiedlichen Plazentaregionen entsprachen. Die Auswahl der verwendeten Plazentagewebeproben orientierte sich an folgenden Kriterien: Die Gewebefläche musste mindestens 1x1cm betragen. Zu jedem histologischen Schnitt musste ein entsprechender in Paraffin eingelegter Gewebeblock mit genügend Restmaterial vorhanden sein. Bei der mikroskopischen Durchsicht wurde darauf geachtet, dass das Gewebe keine Thromben oder größere Infarktareale enthält. Ein weiteres Kriterium war möglichst gut erhaltenes Material, da sich bei zu stark fortgeschrittener Autolyse keine vernünftige DNA mehr amplifizieren lässt. Ebenso wurde bei der mikroskopischen Durchsicht darauf geachtet, dass die Gewebeproben gut erhalten und nicht lytisch waren (Beispiel siehe Kapitel 4.1), um später bei der DNA-Extraktion mit den korrespondierenden, in Formaldehyd fixierten und in Paraffin eingebetteten Proben genug DNA zu gewinnen und somit die Chancen auf ein gutes PCR-Amplifikat zu erhöhen. 19 Z. Amoakoova 3.2 DNA-Extraktion aus den in Paraffin eingebetteten Gewebeproben Vor der Extraktion wurden von jedem Paraffinblöckchen mit dem Mikrotom je nach Gewebemenge ein bis drei Schnitte von 7,5 µm Dicke angefertigt und in ein 1,5 ml fassendes Reaktionsgefäß aufgenommen. Als Kontaminationskontrolle wurde vor jeder Probe ein Leerblock geschnitten, um eine eventuelle DNA-Verschleppung zu detektieren. Außerdem wurde vor jeder Leerprobe die Klinge gewechselt und der Blockhalter sowie der Klingenhalter mit 100 %igem Ethanol gereinigt. Die DNA-Extraktion wurde mit Reagenzien der Firma Purgene und nach dem Protokoll der Firma durchgeführt. Das Prozedere beinhaltete folgende Schritte: Für die Entparaffinierung wurden die Proben fünf Minuten im Schüttler bei 65 °C erwärmt, um das Paraffin zu verflüssigen. In jedes Reaktionsgefäß wurden 500 µl Xylol hinzugegeben, kurz gevortext und erneut fünf Minuten bei 65 °C geschüttelt. Dann wurde das Gewebe zwei Minuten bei 13000 upm mit der Mikrozentrifuge abzentrifugiert und der Xylol-ParaffinÜberstand dekantiert und verworfen. Dieser Vorgang wurde drei Mal durchgeführt. Im Anschluss wurden die Proben zweimal mit absolutem Ethanol gewaschen, der Überstand sorgfältig abpipettiert und verworfen. Die nun entparaffinierten Gewebeproben wurden ca. eine Stunde in einem Trockenschrank bei 37 °C getrocknet. Zu den getrockneten, entparaffinierten Proben wurden nun pro Reaktionsgefäß 300 µl Cell Lysis Solution/Proteinase-K Mix (= 295 µl Cell Lysis Solution + 5 µl Proteinase-K 20 mg/ml) hinzugegeben. Die Proben wurden über Nacht bis zur vollständigen Lyse im Schüttler bei 65 °C inkubiert. Zur eigentlichen Extraktion der DNA wurde jeder Proteinase-K-Ansatz mit 100 µl Protein Precipitation Solution versetzt, 20 Sekunden kräftig gevortext, fünf Minuten auf Eis gestellt und danach drei Minuten bei 13000 upm zentrifugiert, um die wässrige von der organischen Phase zu trennen. Die in der oberen, wässrigen Phase gelöste DNA wurde abgenommen und in ein frisches Reaktionsgefäß überführt, in das vorher 300 µl Isopropanol und 0,5 µl Glykogen (10 mg/10 ml) gegeben wurden. Anschließend wurden die Proben vorsichtig geschüttelt, fünf Minuten bei 13000 upm zentrifugiert und der Überstand vorsichtig abpipettiert. Zu dem im Cup verbliebenen, präzipitierten DNA-Pellet wurden 300 µl 70 %iges Ethanol hinzugegeben, kurz gevortext und eine Minute bei 13000 upm zentrifugiert. Der Überstand wurde abpipettiert und verworfen. Die isolierte, genomische DNA wurde bei 37 °C getrocknet, danach mit 25 µl DNA Hydratation Solution versetzt und bei -20 °C gelagert. 20 Erreur ! Style non défini. Die Extraktion wurde durch PCR-Amplifikation des humanen Hämochromatose-Gens kontrolliert (Kap. 3.3.2) 3.3 Polymerase-Ketten-Reaktion (PCR) Die PCR wird verwendet, um eine spezifische Nukleotidsequenz der DNA zu vervielfältigen. Dabei besteht die Möglichkeit, ein einziges DNA-Molekül mittels spezifischer Primer (komplementärer Oligonukleotide) zu amplifizieren (Saiki et al., 1988). Benötigt werden je ein „forward“ - und ein „reverse“- Primer, die den gewünschten DNA-Bereich flankieren und komplementäre Oligonukleotide, um mittels der Taq-Polymerase, einer thermostabilen DNAabhängigen Polymerase, die spezifischen Nukleotidsequenzen unter den entsprechenden Pufferbedingungen zu amplifizieren. Die eigentliche Vervielfältigung erfolgt in drei Schritten, die in 20 bis 40 Zyklen wiederholt werden: Im ersten Schritt wird die doppelsträngige DNA thermisch bei 95 °C denaturiert und in zwei Einzelstränge zerlegt. Danach wird je nach Primer eine Annealing-Temperatur von 55 bis 61 °C gewählt, bei der die Primer mit den komplementären Sequenzen der Einzelstränge hybridisieren. Bei 72 °C folgt als dritter Schritt die Extension, in der die Polymerase den komplementären DNA-Strang in 5`→ 3`-Richtung mittels der zugegebenen Nukleotide synthetisiert. Zur Verbesserung der Spezifität und vor allem der Sensitivität wurde an jede primäre PCR (PCR I) eine weitere sogenannte „nested“ PCR (PCR II) angeschlossen. Hierbei wurden die primär synthetisierten Amplifikate als Ausgangsmaterial verwendet und die OligonukleotidPrimer in 3`Richtung in den spezifischen DNA-Abschnitt eingerückt. Dadurch wurde erreicht, dass eine Nukleotidsequenz innerhalb des ersten PCR-Produktes nochmals amplifiziert werden konnte. 3.3.1 Verwendete Oligonukleotid-Primer Die Auswahl der Primer-Paare zur Erkennung von Parvoviren erfolgte nach bestimmten Kriterien: Alle Primer sollten absolute Spezifität bezüglich ihrer zu untersuchenden GenDomäne besitzen. Daher wurden mögliche Wechselwirkungen mit anderen Sequenzen mittels Gendatenbankrecherche (NCBI, Bethesda, USA) ausgeschlossen. 21 Z. Amoakoova Zudem sollten sie einen relativ ausgewogenen Basengehalt an C-G und A-T aufweisen und nicht kürzer als 20 bp sein. Alle Primer zur Erkennung von Parvoviren wurden bei der Firma MWG Biotech (Ebersberg) in Auftrag gegeben. Alle anderen Primersequenzen wurden vom Molekulardiagnostischen Labor des Instituts für Pathologie der Universitätsklinik zu Köln zur Verfügung gestellt. 22 Erreur ! Style non défini. Tabelle 1: Liste aller verwendeten Primer mit ihren spezifischen Nukleotidsequenzen, ihrer Annealing-Temperatur und der Länge der PCR-Produkte Primer- Basensequenz von 5`nach 3` Ta* Name Produkt (bp) CMV-spezifische Primer F1 CMV3 GTG ACC AAG GCC ACG ACG TT 58,0 R1 CMV4 TCT GCC AGG ACA TCT TTC TC 58,0 CMV5 GCA GAC TAT GTT GAG GAA GG 54,0 CMV6 TCG TTG CAA TCC TCG GTC AC 54,0 F2 R2 167 bp 117 bp EBV-spezifische Primer F1 gp340s2 GGG ACG TGA AGC AAA GAA AGT G 55,0 R1 gp340as1 TAG TAC TGC AGT GGG CCT CTC T 58,0 F2 EBVs2 ACA TAG GTC TCG GCG TCA TCA T 57,0 R2 gp340as2 TGT GCT GAC CCT TCT GCT GCT 55,0 136 bp 111 bp Adenovirus-spezifische Primer Adeno-F CTC CTT TTG GCT TCC TTC CAG 59,8 R1 AV-R1 GTC C (CT) G CGA CTC AAC CCT TG 62,4 F Adeno-F CTC CTT TTG GCT TCC TTC CAG 59,8 R2 Adeno-R2 GAA AAT AAC CCT CCG GCT ACA G 60,3 F 148 bp 135 bp Parvovirus B19-spezifische Primer F1 PV-B19-A-F1 CAT CCT AAC ATG GAG CTA TTT AGA GG 58,0 R1 PV-B19-A-R1 TAT GAG TTA GTG GTT CCC AGT CAG 58,0 F2 PV-B19-A-F2 AGA GGG GTG CTT CAA GTT TCT TC 54,0 PV-B19-A-R1 TAT GAG TTA GTG GTT CCC AGT CAG 54,0 R1 126 bp 105 bp *Ta: optimale Annealingtemperatur 3.3.2 PCR-Nachweis als Extraktionskontrolle Man kann die PCR zu Hilfe nehmen, um nachzuweisen, dass die DNA-Extraktion erfolgreich war und von jeder Probe amplifikationsfähige DNA in genügender Menge extrahiert werden 23 Z. Amoakoova konnte. Als Zielgen zur Kontrolle der humanen Infektionsdiagnostik zieht man Genbereiche des humanen Genoms heran, die in der extrahierten Nukleinsäurefraktion genügend vorhanden sein sollten. Dazu gehört das ß-Globin Gen und das Hämochromatose-Gen (HFEGen). In dieser Arbeit diente das HFE-Gen als Extraktionskontrolle. Tabelle 2: HFE-spezifische Primer F1 HaD4 R1 HS1 F2 HaD3c R2 HS2 64,6 GCC ATA ATT ACC TCC TCA GGC AC 234 bp 64,6 ATG GAT GCC AAG GAG TTC GAA CC 62,1 TTC TCA GCT CCT GGC TCT CAT C 173 bp 60,6 TCG AAC CTA AAG ACG TAT TGC CC Zur Amplifikation des HFE-Gen-Abschnitts wurden die folgenden Ansätze für die PCR I und die nested-PCR II zusammenpipettiert: Tabelle 3: PCR-I und PCR-II-Ansatz zur PCR-Amplifikakion des HFE-Genabschnitts DNA PCR I 1,0 µl PCR I-Produkt PCR II 0,5 µl Primer F1 0,5 µl Primer F2 0,5 µl Primer R1 0,5 µl Primer R2 0,5 µl H2O 10,5 µl H2O 11 µl Red Taq Polymerase 12,5 µl Red Taq Polymerase 12,5 µl Gesamt 25 µl gesamt 25 µl Anschließend wurde die PCR zur Amplifikation des HFE-Lokus unter den nachfolgenden Bedingungen in einem Thermocycler der Firma Biometra (Göttingen) durchgeführt: 24 Erreur ! Style non défini. Hämochromatose: PCR I PCR II Denaturierung 94 °C 5 min 94 °C 5 min Denaturierung 94 °C 30 sec 94 °C 30 sec Annealing 60 °C 30 sec Synthese 72 °C 30 sec 72 °C 30 sec Extension 72 °C 5 min 72 °C 5 min 58 °C 30 sec 30x 30x 3.3.3 Durchführung der PCR zum Nachweis viraler Infektionen in Plazenten Für den Nachweis von CMV, EBV, Adenoviren und Parvoviren wurden mit den erregerspezifischen Primern (Kapitel 3.3.1) die folgenden Ansätze für PCR I und die nestedPCR II zusammenpipettiert: Tabelle 4: PCR-I und PCR-II-Ansatz zur nested PCR-Amplifikakion viraler Genabschnitte DNA PCR I 2,0 µl PCR I-Produkt PCR II 1,0 µl Primer F1 0,5 µl Primer F2* 1 0,5 µl Primer R1 0,5 µl Primer R2* 2 0,5 µl H20 9,5 µl H20 10,5 µl Red Taq Polymerase 12,5 µl Red Taq Polymerase 12,5 µl Gesamt 25 µl gesamt 25 µl *1 F1 statt F2 bei PCR II Adenovirus *2 R1 statt R2 bei PCR II Parvovirus B19 *Da es sich bei der PCR II beim Parvovirus B19 und beim Adenovirus um eine seminestedPCR handelte, wurde für das Parvovirus B19 anstelle des Primers R2 der reverse-Primer aus der PCR I (R1) benutzt. Bei der PCR II für die Adenoviren wurde anstelle des Primers F2 der forward-Primer aus der PCR I (F1) benutzt. Die Amplifikationsbedingungen sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengefasst: 25 Z. Amoakoova Tabelle 5: Amplifkationsbedingungen zur Amplifikation viraler Genabschnitte CMV PCR I PCR II Denaturierung 94 °C 5 min 95 °C 5 min Denaturierung 94 °C 1 min 94 °C 30 sec Annealing 58 °C 1 min x 30 54 °C 30 sec Synthese 72 °C 1 min 72 °C 30 sec Extension 72 °C 5 min 72 °C 5 min EBV PCR I PCR II Denaturierung 94 °C 5 min 95 °C 5 min Denaturierung 94 °C 1 min 94 °C 30 sec Annealing 58 °C 1 min x 35 57 °C 30 sec Synthese 72 °C 1 min 72 °C 30 sec Extension 72 °C 5 min 72 °C 5 min Adenovirus PCR I PCR II Denaturierung 94 °C 5 min 94 °C 5 min Denaturierung 94 °C 1 min 94 °C 1 min Annealing 60 °C 1 min x 30 60 °C 1 min Synthese 72 °C 1 min 72 °C 1 min Extension 72 °C 5 min 72 °C 5 min 26 x 30 x 40 x 30 Erreur ! Style non défini. Parvovirus PCR I PCR II Denaturierung 94 °C 5 min 94 °C 5 min Denaturierung 94 °C 1 min 94 °C 1 min Annealing 60 °C 1 min x 30 60 °C 1 min Synthese 72 °C 1 min 72 °C 1 min Extension 72 °C 5 min 72 °C 5 min x 30 3.4 Agarose-Gelelektrophorese Um die Länge der amplifizierten DNA-Fragmente festzustellen, wurden sie mittels der Gelelektrophorese in 3 %igen Agarosegelen nach ihrer Größe aufgetrennt. Dazu wurden 3 g Agarose durch kurzes Aufkochen in einem Mikrowellenherd in 150 ml 1x TAE-Puffer (40 mM Tris, 20 mM Na-Acetat, 1,25 mM EDTA) gelöst und anschließend mit 5 µl Ethidiumbromid (10 mg/ml) versetzt. In vorgefertigte Gelträger wurden nach Abkühlung auf ca. 60 °C Flachgele gegossen. In die entstandenen Geltaschen wurden jeweils 7 µl der PCR II-Produkte aufgetragen, die mit je 1 µl DNA-Probenpuffer (6x loading dye) gemischt worden waren. Die Auftrennung der Fragmente erfolgte bei 80 Volt für 60 min, als Laufpuffer diente 1x TAE-Puffer. Die aufgetrennten Banden wurden im UV-Licht bei 302 nm mit Hilfe des Geldokumentationssystems Gel Print 2000i der Firma MWG Biotech dokumentiert. Als Molekulargewichtsstandard diente ein pUC 19 DNA Leitmarker, der mit MSP1 (Hpa2) restringiert war und von der Firma MBI Fermentas bezogen wurde (Marker 23). Die Standard-DNA des Marker 23 beinhaltete DNA-Fragmenten der Größe 500 bp, 404 bp, 331 bp, 242 bp, 190 bp, 147 bp und 110 bp. 27 4 Ergebnisse In der vorliegenden Arbeit wurden vier verschiedene Viren, das Parvovirus B19, das Humane Cytomegalovirus, das Adenovirus, und das Ebstein-Barr-Virus in Hinblick auf ihre Bedeutsamkeit und Häufigkeit bei einem Spontanabort untersucht und verschiedene Methoden zu ihrer Diagnostik miteinander verglichen bzw. neu etabliert. 4.1 Auswahl von Plazentagewebeproben Die Datenbank des Instituts für Pathologie der Universitätsklinik zu Köln (DC-Pathos) erfasste zum Zeitpunkt der hier vorgelegten Studie über 2500 Plazenten. Beim Durchsuchen der Datenbank unter den Befunden Spontanabort nach: „Plazentitis“, „Villitis“, „Hydrops fetalis“, „Hydrops universalis“ und „IUFT“ mit jeweils unklarer Ursache fanden sich 71 Gewebeproben, davon fünf mit Verdacht auf eine Parvovirus B19-Infektion aufgrund positiver klinischer Anamnese. Danach wurden die dazugehörigen histologischen Plazentaschnitte mikroskopisch durchgeschaut, wobei meist drei verschiedene histologische Aufarbeitungen zur Verfügung standen. Es wurden die Schnitte ausgesucht, deren Fläche mindestens 1 cm2 betrug und die unter dem Mikroskop keine Thromben oder größeren Infarktareale aufwiesen. Ebenso wurde darauf geachtet, dass das Material möglichst gut erhalten war, da bei einer zu weit fortgeschrittenen Autolyse eventuell nicht mehr ausreichend DNA zu extrahieren ist bzw. diese sich nicht mehr amplifizieren lässt. 28 Erreur ! Style non défini. Die nachfolgende Abbildung soll den Unterschied zwischen gut erhaltenem und lytischem Material verdeutlichen: Abbildung 8: Lichtmikroskopische Aufnahmen von Plazentazotten (Hämatoxilin-Eosin Färbung). Bild A: gut erhaltenes Gewebe mit Plazentazotten aus dem 1. Trimenon: typische Doppelreihigkeit des Trophoblastenbesatzes, einzelne, kleine Kapillaren sowie retikuläres Stroma. Bild B: autolytische Veränderungen mit Auflösung des retikulären Stromas Schließlich wurden die entsprechenden, in Paraffin eingebetteten Gewebeproben aus dem Archiv herausgesucht. Unter den 71 Proben fanden sich 61, die den oben genannten Kriterien entsprachen und von denen im Gewebeblock noch genügend Restmaterial vorhanden war. Das Patientengut stammt ausschließlich aus der Routinediagnostik des Instituts für Pathologie der Universitätsklinik zu Köln der Jahre 1996-2004. Für den Nachweis einer erfolgreichen DNA-Extraktion wurde jede Patientenprobe einer HFE-PCR unterzogen. Das HFE-Gen liegt auf Chromosom 6 und ist in jeder Zelle des menschlichen Körpers vorhanden. Das vom HFEGen kodierte Protein interagiert mit dem Transferrin-Rezeptor und ist beteiligt an der Regulation der Eisenabsorption. Mit dem Nachweis des HFE-Gens konnte eine einfache und zuverlässige Kontrolle der Extraktion durchgeführt werden. Nach jeder DNA-Extraktion wurde eine HFE-PCR ausgeführt. Nach der PCR ließ sich bei der gelelektrophoretischen Auftrennung ein 173 bp großes Amplifikat erkennen. Die HFE-Amplifikation zeigte, dass in allen 61 Fällen DNA in PCR-tauglicher Qualität und Quantität extrahiert worden war. Die Abbildung 9 zeigt ein repräsentatives Bild einer gelelektrophoretischen Auftrennung, bei der die Banden den Produkten der HFE-PCR II entsprechen. 29 Z. Amoakoova Abbildung 9: Exemplarische Darstellung einer Extraktionskontrolle. Bei allen Proben lässt sich das 173 bp große Produkt der Hämochromatose-PCR nachweisen (Pfeile). Ein positiver Nachweis der DNA-Extraktion ist somit erbracht. 4.2 Etablierung eines PCR-Nachweises für Parvovirus-Infektionen an formalin-fixiertem Material Da es zum Zeitpunkt des Beginns dieser Arbeit am Institut für Pathologie der Universitätsklinik zu Köln noch kein standardisiertes Verfahren gab, um das humane Parvovirus B19 in formalinfixiertem Gewebe mittels PCR nachzuweisen, musste zunächst ein zuverlässiges PCR-Nachweisverfahren etabliert werden. Hierfür begann man zunächst mit der Wahl einer spezifischen Sequenz im Genom des Virus und eines zuverlässigen Primer-Paares, das diese spezifische Sequenz in einer PCR-Amplifikation erkennen würde. 30 Erreur ! Style non défini. 4.2.1 Sequenz- und Primerauswahl für das Humane Parvovirus B19 zur PCRAmplifikation Zur Suche und Gestaltung der für die PCR-Amplifikation verwendeten Primer wurden die in der Literatur und in den Gendatenbänken des National Center for Biotechnology Information (NCBI, Bethesda, USA) beschriebenen Nukleotidsequenzen für das Parvovirus B19 herangezogen. ORIGIN 1 gaattccgcc 11........ ....//.... .......401 taacaggtat ttatactact 421 tgttaacatc ctaacatgga gctatttaga ggggtgcttc aagtttcttc taatgttcta 481 gactgtgcta acgataactg gtggtgctct ttactggatt tagacacttc tgactgggaa 541 ccactaactc atactaacag actaatggca atatacttaa gcagtgtggc ttctaagctt 601 gactttaccg gggggccact agcagggtgc ttgtactttt ttcaagtaga atgtaacaaa 661 tttgaagaag gctatcatat tcatgtggtt actggggggc cagggttaaa ccccagaaac (...) Abbildung 10: Ausschnitt aus der genomischen Organisation des Humanen Parvovirus (NCBI) mit Lage der verwendeten Primer F1 (grau unterlegt), R1 (fett gedruckt), F2 (fett gedruckt und durch einen Unterstrich gekennzeichnet) Die Auswahl der einzelnen Primer-Paare erfolgte nach bestimmten Kriterien. Als wichtigste Anforderung sollten alle Primer eine absolute Spezifität bezüglich der zu untersuchenden Domäne besitzen. So wurde jedes Oligonukleotid mit Hilfe der Gendatenbanksuchmaschine BLAST (NCBI) auf mögliche Wechselwirkungen mit anderen veröffentlichten Sequenzen überprüft. Ein unspezifisches Bindeverhalten konnte somit weitgehend ausgeschlossen werden. Durch die Fixierung in Formaldehyd war die extrahierte DNA stark fragmentiert. Aus diesem Grund wurde die Länge des zu amplifizierenden Sequenzbereichs/PCR-Produkts bewusst niedrig gewählt; sie lag zwischen 100 und 200 bp. Das erste PCR-Produkt war in der Regel aufgrund der geringen Menge amplifizierter DNA im Agarosegel nicht nachzuweisen und wurde dementsprechend nicht auf das Gel aufgetragen. Mit Hilfe einer anschließenden seminested-PCR konnte die Empfindlichkeit des Domänennachweises erfolgreich gesteigert werden. Letztendlich unterlag die Auswahl der Primer weiteren, allgemeingültigen Kriterien; normalerweise sollten Primer einer Standard-PCR folgende Eigenschaften haben: 31 Z. Amoakoova eine Länge von 18 bis 24 Nukleotiden keine Ausbildung von internen Haarnadelschleifen (hairpin loops) oder anderer Sekundärstrukturen keine Bildung von Homodimeren mit sich selbst (self-dimers) oder Heterodimeren mit dem anderen Primer (cross-dimers) einen ausgeglichenen A/T : G/C Gehalt, d.h. ein GC-Gehalt von 50 % sollte nicht überschritten werden möglichst keine oligo-A oder oligo-G Abschnitte, d.h. gleichmäßige Verteilung der Purine und Pyrimidine die Schmelztemperaturen (Tm) der Primer sollten gleich sein und im Bereich von 55 bis 65 °C liegen Gegenseitige Wechselwirkungen und mögliche Sekundärstrukturbildungen wurden mit Hilfe des Internetprogramms „Netprimer“ ausgeschlossen (89). 4.2.2 Prüfung der ausgewählten Primerpaare Nachdem man sich mit Hilfe der obengenannten Maßnahmen und unter den angegebenen Kriterien für ein Primerpaar entschlossen hatte, musste dieses auf seine Zuverlässigkeit geprüft werden, bevor man es am Gewebekollektiv anwenden konnte. Dies geschah durch Austestung der Primer an Plazentagewebe, das zu einem Patientenkollektiv gehörte, das vorher serologisch positiv auf das Humane Parvovirus B19 getestet worden war. Es wurden drei Protokolle angefertigt, die sich nur in der Annealing-Temperatur voneinander unterschieden. Anhand dieser Protokolle wurde die PCR I und die darauffolgende seminested PCR II mit den Positivkontrollen durchgeführt. 32 Erreur ! Style non défini. Nach der gelelektrophoretischen Auftrennung des PCR II-Produkts zeigte sich bei allen Proben wie erwartet eine kräftiges Signal auf Höhe der Standardbande (Abbildung 11). Abbildung 11: Hier die gelelektrophoretische Auftrennung der Parvovirus-Amplifikate. A PCR I-Produkt (126 bp) nach dem Protokoll 1und 2 mit einer Annealingtemperatur von 56 bzw. 58 °C B PCR II-Produkt nach dem Protokoll 3 mit einer Annealing-Temperatur von 60 °C. Auf allen Gelbildern ist im Bereich der Markerposition 105 bp eine deutliche Bande zu erkennen Da man mit allen Protokollen ein gutes Ergebnis erzielt hatte, wählte man das Protokoll mit der höheren Annealingtemperatur aus (60 °C), um näher am Schmelzpunkt des Primers und seiner Zielsequenz zu arbeiten. Bei der PCR ist die Annealingtemperatur entscheidend für die Spezifität der Bindung an die Zielsequenz, da sich die Wahrscheinlichkeit für spezifische und damit feste Bindungen zwischen den korrespondierenden Basen erhöht, je näher man am Schmelzpunkt des Primers arbeitet. Mit der durchgeführten Probe-PCR hatten wir das serologische Ergebnis des Probekontingents belegt. Zur weiteren Absicherung wurde die Sequenzierung des Parvovirusgenoms in Auftrag gegeben. Dabei konnte bestätigt werden, dass die primerspezifischen Sequenzen mit den Sequenzen aus dem PV B19-Genom übereinstimmen. Die PCR zum Nachweis von Parvovirus B19-Infektionen an formalinfixiertem Plazentagewebe war etabliert. 33 Z. Amoakoova 4.3 Nachweis von Parvoviren am ausgewählten Plazenta-Probenkollektiv Mit der neu etablierten PCR zum Nachweis von Parvoviren wurde das Patientengut nun auf Parvoviren durchsucht. Nachdem man die DNA extrahiert und den Extraktionsnachweis mittels HFE-PCR erbracht hatte, wurde die Parvovirus-PCR nach dem in Kapitel 3.3.3 beschriebenen Protokoll durchgeführt. Dabei waren in der gelelektrophoretischen Auftragung der PCR II-Produkte 4 von 61 Proben positiv. Abbildung 12: Ein repräsentatives Beispiel für ein Parvovirusamplifikat in einer gelelektrischen Auftren nung: A positive Patientenprobe Nr. 18 (Pfeil) B Parvovirus Positivkontrolle (Pfeil) 4.4 Nachweis von EBV und CMV am ausgewählten Plazenta- Probenkollektiv Nun wurde das Patientenkollektiv mittels PCR nach Infektionen mit dem Zytomegalievirus und dem Epstein-Barr-Virus durchsucht. Die Produkte der zweiten PCR wurden auf ein Gel aufgetragen und waren bei CMV in einem Fall von 61 positiv. Das Amplifikat der PCR II bei CMV hatte eine Größe von 117 bp. 34 Erreur ! Style non défini. Abbildung 13: Ausschnitt aus der Gelelektrophorese mit den Amplifikaten der CMV-PCR II. A die positive Patientenprobe ist bei 117 bp gut zu sehen. In Bild B ist exemplarisch eine CMV-PositivKontrolle dargestellt. Die Amplifikate der PCR II zur Detektion von Epstein-Barr-Viren wurden ebenfalls auf ein Gel aufgetragen. Dabei konnte bei 2 von 61 Patienten eine EBV-Infektion nachgewiesen werden. Das PCR-Produkt entsprach einer Größe von 111 bp und war in der Gelelektrophorese gut als Bande an entsprechender Stelle zu erkennen. 35 Z. Amoakoova Abbildung 14: Gelelektrophoretische Auftragung der EBV–Produkte mit A einer positiven Patientenprobe und B mit einer weiteren positiven Patientenprobe (Blockpfeil) und der EBV-Positivkontrolle (schlanker Pfeil) 4.5 Nachweis von Adenoviren Schließlich wurden alle Proben nach der Extraktionskontrolle mit HFE auf das Vorhandensein von Adenoviren untersucht. Bei der gelelektrophoretischen Auftragung der PCR II-Produkte zur Detektion von Adenoviren fand sich eine positive Patientenprobe bei 135 bp. Abbildung 15: gelelektrophoretische Auftragung der positiven Patientenprobe bei 135 bp (Blockpfeil) und die Positivkontrolle für Adenoviren (schlanker Pfeil) 36 Erreur ! Style non défini. 4.6 Zusammenstellung der PCR-nachgewiesenen Infektionen im Vergleich zur Histologie In Tabelle 6 sind die positiven Ergebnisse aller gelelektrophoretischen Auftragungen zusammengetragen: Tabelle 6: positiv getestete Proben bei einem Gesamtkollektiv von 61 Patienten positive Proben Anteil (%) (n = 61) Parvovirus B19 4 6,6 CMV 1 1,6 EBV 2 3,3 Adenovirus 1 1,6 Insgesamt 8 13,1 Somit beträgt der Gesamtanteil viraler Infektionen innerhalb des Patientenkollektivs 13 %. Doppelinfektionen, bei denen in einer Probe virale DNA von zwei oder mehr der hier geprüften Viren nachgewiesen worden wären, kamen nicht vor. Nachdem uns die Plazentaproben vorlagen, die positiv auf EBV-, CMV-, Adenovirus- oder Parvovirus B19-DNA getestet worden waren, wurden alle dazugehörigen histologischen Schnitte nochmals lichtmikroskopisch untersucht. Bei der Frage inwieweit das lichtmikroskopische Bild mit dem molekularbiologischen Ergebnis korreliert und ob es eventuell möglich gewesen wäre, das PCR-Ergebnis durch alleinige Durchsicht der histologischen Schnitte vorherzusagen, richteten wir unser Augenmerk besonders auf die lichtmikroskopischen Veränderungen, die für das jeweilige Virus spezifisch sind (Kap. 1.3.3). 37 Z. Amoakoova 4.6.1 Parvovirus B19 Von 61 Plazentaproben konnten wir in 4 Fällen parvovirale DNA nachweisen. Abbildung 16 zeigt repräsentative Ausschnitte dieser vier Proben: Abbildung 16: Lichtmikroskopische Ansichten von Zotten der auf Parvovirus B19 positiv getesteten Plazentaproben. A SSW nicht bekannt, B 40. SSW; C 28. SSW, D 23. SSW Für eine Parvovirusinfektion typische, morphologische Veränderungen finden sich nicht. Die histologische Analyse der vier Plazenten ergab bei der routinemäßig durchgeführten Evaluierung keine morphologischen Anzeichen einer Parvovirusinfektion. Demgegenüber fanden sich Veränderungen, die für das angegebene Gestationsalter für eine Reifungsretardierung des Gewebes sprechen. Dies betrifft insbesondere das Plazentagewebe in der Abbildung 16 A bis C. Hier fällt besonders die geringgradig ausgeprägte Vaskularisierung auf, während die Entwicklung des Zottenbäumchens altersentsprechend erschien. Zusätzlich fanden sich aber in Plazenta B eine Chorionitis, sowie eine weitgehend fehlende Verschmelzung syncytialer-kapillärer Membranen (SSW 40). Weitere Hinweise auf eine infektiöse Genese des klinisch angegebenen Hydrops fetalis ließen sich mikroskopisch 38 Erreur ! Style non défini. nicht erkennen. Demgegenüber handelt es sich bei der Abb. D um eine normgerecht ausgereifte Plazenta bei gleichzeitiger subchorialer, eitriger Plazentitis mit ausgeprägter hämorrhagischer Komponente. 4.6.2 CMV Von 61 Proben erwies sich eine als CMV-positiv. Bei der mikroskopischen Durchsicht des dazugehörigen histologischen Schnittes zeigt sich eine Plazenta des letzten Trimenons mit einer kleinherdigen Zottenstromafibrose, einer dissoziierten Zottenreifungsstörung mit Prävalenz unreifer Endzotten, vermehrten Mikrofibrinabscheidungen und Kernknospen sowie einer kleinherdigen Zottenreifungsarretierung. Die für das Zytomegalievirus typischen Eulenaugenzellen waren im gesamten Schnitt nicht zu sehen. Abbildung 17 zeigt einen repräsentativen Ausschnitt: Abbildung 17: Lichtmikroskopischer Ausschnitt eines auf CMV positiv getesteten Plazentagewebes. Auffallenderweise fehlen einerseits typische aber auch unspezifische und prinzipiell auf eine Plazentitis verdächtige Veränderungen, wie z.B. eine unspezifische Villitis 4.6.3 Adenovirus In Abbildung 18 ist ein Ausschnitt der einzigen, auf Adenovirus positiv getesteten Patienten/Plazentaproben, zu sehen: 39 Z. Amoakoova Abbildung 18: Die auf Adenovirus positiv geteste Plazenta war lichtmikroskopisch gestationsgerecht ausgereift mit teilweise noch doppeltem Trophoblastenbesatz und retikulärem Stroma, das mehrere sog. Hofbauer Zellen beinhaltet. Eine entzündliche Reaktion war weder in den Plazentazotten noch an den Eihäuten oder den Gefäßen nachweisbar. 4.6.4 Epstein-Barr Virus Das Epstein-Barr-Virus konnte in zwei Plazentaproben nachgewiesen werden. In Abbildung 19 sind Ausschnitte dieser Proben dargestellt: Abbildung 19: Diese Abbildung zeigt lichtmikroskopische Schnitte repräsentativ für beide, auf EBV positiv getestete Plazentafälle. Während die Zottenreife dem Gestationsalter entsprach (in A), ergaben sich als wesentlich auffälliger Befund kleinste Mikrokalzifikationen, die selten auch intravaskulär nachweisbar sind (B). 40 5 Diskussion In der vorgelegten Arbeit wurden PCR-Nachweise zur Detektion viraler Infektionen in Plazentagewebe etabliert und an einem Kollektiv von 61 Patienten eingesetzt. Insgesamt zeigte sich, dass dreizehn Prozent der Patientinnen eine Infektion der Plazenta besaßen, die auf Parvovirus B19, Adenovirus, CMV oder EBV zurückzuführen war. Damit sind in dieser Arbeit grundlegende Voraussetzungen geschaffen und die Notwendigkeit dargelegt worden, die viralen Infektionsnachweise in die pathologische Diagnostik aufzunehmen, um so zur Ursachenaufklärung des spontanen Aborts beizutragen und die psychische und emotionale Erholung der betroffenen Eltern zu erleichtern und ihre Betreuung zu verbessern. 5.1 Etablierung der Nachweise viraler DNA mittels PCR an formalinfixierten und in Paraffin eingebetteten Plazentagewebeproben 5.1.1 Der Nachweis von Parvoviren durch die PCR Bei der vorliegenden Arbeit musste für die PCR zum Nachweis von Parvovirus B19 in formalinfixiertem Gewebematerial ein Primer-Set ausgewählt und die PCR auf die Ansprüche pathologischen Materials abgestimmt werden. Die ausgewählten Primerpaare waren auf Spezifität geprüft worden. Mit ihrer Hilfe wurde ein DNA-Fragment mit einer Länge von 126 bp nach dem ersten PCR-Durchgang und von 105 bp im zweiten Durchgang amplifiziert. Bereits in früheren Arbeiten diente die PCR dazu, ein Gen oder einen Genabschnitt von Parvoviren zu detektieren und zu amplifizieren. Die Zielsequenzen der in diesen Studien verwendeten Primer haben oft eine Länge von über 200 bp (12, 77, 78). Bei diesen Studien wurden aber zur Parvovirusdetektion native Gewebe und Flüssigkeiten wie zum Beispiel Amnionflüssigkeit, fetales Blut, Plazenta oder fetales Gewebe benutzt. Da diese Proben unfixiert eingesetzt werden, ist ihre DNA gut erhalten und auch molekularbiologischen Ansätzen zugänglich. Bei fixierten Gewebeproben kommt es jedoch je nach Art der angewandten Fixierungsmethode zu einer Fragmentierung der DNA (59). Bei Fixierung durch quervernetzende Reagenzien (cross-linked fixative) wie Formaldehyd oder Glutaraldehyd werden sehr enge Bindungen vor allem zwischen den Proteinen aber auch zwischen Proteinen und Makromolekülen wie DNA, erzeugt. Diese Bindungen sind umso fester, je länger das 41 Z. Amoakoova Gewebe fixiert ist und können dazu führen, dass bei der Isolierung ausgeübte Scherkräfte zu Strangbrüchen führen und daher die DNA fragmentiert wird (59). Die aus fixiertem Material extrahierte DNA ist trotz ihrer Fragmentierung für die PCR und eine Reihe von anderen Standardverfahren der Molekularbiologie geeignet (25). Allerdings müssen für den Einsatz der formalinbehandelten DNA in die PCR die Primerpaare - wie in der vorgelegten Arbeit - bewusst so gewählt werden, dass ein kurzes Fragment (<200 bp) amplifiziert wird. Das Amplikon, das zur Detektion von Parvoviren benutzt wurde, hatte daher in der ersten PCR eine Länge von 126 bp und im zweiten PCR-Durchgang eine Länge von 105 bp. Dies entspricht den Angaben von Ren et al. (2000), der in seiner Studie bei formalinfixiertem Material eine PCR-Fragmentlänge um 120 bp empfiehlt (59). So wird die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass die Zielsequenz nach komplementärer Primeranlagerung auch vollständig von der Taq-Polymerase abgelesen werden kann. Da in dieser Arbeit zum Nachweis von Parvovirus B19 eine semi-nested PCR verwendet wurde, konnte eine hohe Sensitivität erreicht und ca. 1 – 100 Kopien der Parvoviren noch detektiert werden (mündliche Mitteilung Priv.-Doz. Dr. Odenthal, Institut für Pathologie, Köln ) (8, 64). Ebenfalls diente die semi-nested PCR dazu, die Spezifität der PCR zu erhöhen. In einer Sequenzierung wurde bestätigt, dass das PCR-Amplikon einen Genabschnitt der B19Parvoviren repräsentierte. Daher verbindet die hier verwendete semi-nested PCR die Vorteile von hoher Spezifität und Sensitivität. Es gibt außer dem semi-nested PCR-Verfahren eine Reihe anderer molekularer Nachweismethoden für Parvoviren, die im Vergleich zur konventionellen PCR sowohl Vorals auch Nachteile im Hinblick auf Zeitaufwand, Handhabung und vor allem bezüglich Sensitivität und Spezifität besitzen. So werden zur Darstellung von Parvoviren z.B. immunologische Untersuchungen eingesetzt wie der ELISA (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay), der Western Blot und immunchemische Untersuchungen. Bei der ELISAUntersuchung werden im Patientenserum Antikörper gegen rekombinante Strukturproteine des Parvovirus B19 wie VP1 bzw. VP2 nachgewiesen. Die diagnostische Sensitivität liegt je nach bei dem Test verwendeten Epitop, zwischen 90 und 97 % und die Spezifität bei bis zu 95 % und ist daher bereits hoch (40). Allerdings kann diese Untersuchung ähnlich wie das wenig sensitive und aufwendige Western Blot-Verfahren, nur am nativen nicht aber am formalin-fixierten Material durchgeführt werden. Im Immunfluoreszenztest werden wie im ELISA PV B19-Antikörper im Serum oder Plasma von Patientinnen nachgewiesen und daher keine akuten Infektionen erfasst. 42 Erreur ! Style non défini. Mit den konventionellen Antikörpersuchtests wie ELISA oder Immunfluoreszenz können Antikörper sowohl qualitativ als auch quantitativ bestimmt werden. Bei der Detektion einer Parvovirus B19 Infektion im Rahmen einer Schwangerschaft ergeben sich jedoch folgende Nachteile: Antikörpersuchtests sind bei der Detektion einer mütterlichen Parvovirus B19 Infektion nur begrenzt zuverlässig, da im Moment der ersten Symptome beim Feten der mütterliche IgM Titer bereits gefallen und der Anstieg von IgG verzögert sein kann (53). Es können also falsch negative Ergebnisse vorkommen. Ein positiver serologischer Befund bei der Mutter mit Antikörpern gegen das Parvovirus B19 spricht entweder für eine frische (IgM-Nachweis bzw. IgG nach erfolgter Serokonversion) oder für eine vorangegangene Parvovirus B19 Infektion (IgG-Nachweis), aber er sagt nichts darüber aus, ob die Plazenta oder ein anderes Organ mitbefallen ist. Es gibt momentan keinen Anhalt für eine Korrelation zwischen einer Serokonversion bei der Mutter und den Folgen für das ungeborene Kind bzw. dem Ausgang der Schwangerschaft (39). Somit ist die alleinige Kenntnis des serologischen Status der Patientinnen nicht ausreichend, um einen kausalen Zusammenhang mit dem Spontanabort vermuten zu können. Deshalb wurde in dieser Arbeit eine semi-nested PCR an formalinfixierten Plazenten durchgeführt, um im Gewebe selbst virale DNA nachzuweisen. Aber selbst ein positiver PV B19 DNA-Befund in Plazentagewebe muss nicht immer für eine Infektion des Feten sprechen, da das Plazentagewebe mit mütterlichem Blut kontaminiert ist. Um eine Parvovirus B19 Infektion als mögliche Ursache für einen Fruchttod annehmen zu können, wird deshalb in der Arbeit von Nyman et al. (2002) die PCR am fetalen Gewebe empfohlen (53). Dies ist jedoch insofern problematisch, als nicht immer fetales Gewebe verfügbar ist: zum Beispiel ist bei unbemerktem Fruchtabgang (missed abortion) kein Plazentagewebe mehr vorhanden. Andererseits steht beim intrauterinen Fruchttod (IUFT), durch die Verweildauer des abgestorbenen Gewebes im Mutterleib bei 37 °C, oft nur noch autolytisches Material zur Verfügung. Zudem stimmen betroffene Eltern nicht immer einer Obduktion zu, da sie es als zusätzliche Belastung empfinden. Bei Verdacht auf eine kongenitale Parvovirus B19 Infektion kann aus der Nabelschnur gewonnenes Blut auf spezifische IgM-Antikörper untersucht werden. Die Aussage dieser serologischen Tests bei Neugeborenen mit kongenitaler PV B19 Infektion sind ebenfalls sehr beschränkt (53). Bei Infektion in utero entwickeln nicht alle Feten messbare Antikörpertiter. 43 Z. Amoakoova Je früher es zu einer Infektion im Mutterleib kommt desto unwahrscheinlicher ist die Ausbildung spezifischer IgM-Antikörper. Die Ursache liegt entweder am noch unreifen fetalen Immunsystem oder an den mütterlichen IgG-Antikörpern, die transplazentar in den kindlichen Kreislauf gelangen und hier die Produktion eigener Antikörper hemmen können. Wenn der molekularbiologische DNA-Nachweis allerdings nicht in Nukleinsäure-Extrakten der Plazenta sondern in situ d.h. direkt im zu untersuchenden Gewebe durchgeführt wird, kann die Infektion lokalisiert werden. Daher ist die auf Gewebeschnitten durchgeführte in situ Hybridisierung auch ein wichtiges virales Nachweisverfahren. Allerdings ist die in situ Hybridisierung gegenüber der hier verwendeten semi-nested PCR weniger robust, kostenintensiv und bei einer Dauer von zwei Tagen bis zum Vorliegen des Ergebnisses sehr zeitaufwendig. Die Darstellung des Virus selbst in wenigen Zellen ist aber ein Vorteil gegenüber den verschiedenen PCR-Verfahren. In einigen PCR-Nachweisen werden auch Hybridisierungsverfahren mit der PCR verknüpft. Diese Verfahren werden allerdings nicht in situ sondern in vitro verwendet. Während die in situ Hybridisierung den Vorteil besitzt, die Erreger zu lokalisieren, sind die PCR kombinierten in vitro Hybridisierungsverfahren, in denen das Amplikon durch spezifische Sonden eingefangen wird und dann durch enzym- oder radioaktivverbundene Detektionsverfahren (ELISA oder RIA-PCR) dargestellt wird, besonders sensitiv und spezifisch (Nascimento et al 1991) (64). Während direkte Hybridisierungsverfahren 0,3 bis 0,5 pg virale DNA nachweisen, was 104 viralen Partikeln entspricht (8, 64), können durch kombinierte PCR-Hybridisierungsverfahren 10 bis 100 Viruspartikel detektiert werden. Ähnlich wie die in meiner Arbeit verwendete semi-nested PCR sind dieses PCR-Nachweise 100 bis 1000 mal sensitiver als die direkte in vitro Hybridisierung (8). 5.1.2 Der Nachweis von Pathogenen durch die PCR In der vorgelegten Arbeit wurde für den Nachweis von verschiedenen Pathogenen in formalin-fixiertem Plazentagewebe die PCR verwendet. Ähnlich wie für den in 5.1.1 besprochenen Nachweis für Parvoviren stellte sich auch für die Detektion anderer Erreger die PCR als eine einfache, zuverlässige und besonders sensitive Methode dar. Ein Vorteil gegenüber der Bestimmung von Antikörpern im Patientenserum ist, dass die virale DNA unabhängig vom Stadium der viralen Reproduktion und unabhängig vom Immunstatus des Patienten im untersuchten Gewebe nachgewiesen werden kann (33). Außerdem ist eine 44 Erreur ! Style non défini. positive Serologie nicht beweisend für den gleichzeitigen Befall eines Gewebes. Hingegen macht ein positiver PCR-Befund eine lokale Infektion der Plazenta wahrscheinlich. Für die genaue Lokalisation des Virus innerhalb des untersuchten Gewebes eignet sich ein immunologischer Nachweis, wenn erregerspezifische, auf pathologischem Material funktionierende Antikörper kommerziell erhältlich sind oder die in situ Hybridisierung. Letztere hat zwar eine hohe Sensitivität (74), aber beide Verfahren sind gegenüber dem PCRNachweis aufwendig. 5.2 Die Inzidenz viraler Infektionen im Zusammenhang mit intrauterinem Fruchttod und Spontanabort Wir untersuchten insgesamt 61 Plazenten mittels PCR auf virale DNA, wobei mit erregerspezifischen PCR-Ansätzen gezielt nach Parvovirus B19, EBV, CMV und Adenoviren gesucht wurde. Die Gewebeproben stammten von Frauen, die einen intrauterinen Fruchttod erlitten hatten, ohne dass hierfür eine Ursache eruiert werden konnte. Bei wenigen Fällen konnten leichte histologische Veränderungen der Plazenta festgestellt werden, die aber nur bedingt auf eine Infektion hindeuteten. In 8 der 61 Proben konnte virale DNA nachgewiesen werden, was einem Anteil von 13 % entspricht. Die Verteilung auf die einzelnen Viren ist in Tabelle 7 dargestellt: Tabelle 7: Prozentuale Verteilung der positiven Proben auf das Patientenkollektiv Virus Anzahl positiver Proben Anteil in % Parvovirus B19 4/61 6,6 CMV 1/61 1,6 EBV 2/61 3,3 Adenovirus 1/61 1,6 In vier von 61 Proben konnte PV B19-DNA nachgewiesen werden. Bei zwei Proben stammte das Material aus dem dritten Trimenon (28. und 40. Schwangerschaftswoche = SSW), bei einer weiteren Probe aus dem zweiten Trimenon (23. SSW). Bei der vierten positiven Probe war das Gestationsalter nicht bekannt. In der Literatur gilt eine Infektion mit Parvovirus B19 während der Schwangerschaft als die häufigste virale Infektion, die mit einem intrauterinen 45 Z. Amoakoova Fruchttod assoziiert ist und dies besonders im zweiten und dritten Trimenon (7, 68, 73). Außerdem ist sie eine Ursache für einen nicht-immunologischen Hydrops fetalis (7). Der relative Anteil der PV B19-positiven Proben lag bei über sechs Prozent und korreliert damit gut mit den Ergebnissen von Studien, die sich mit der Inzidenz der Parvovirus B19assoziierten Spontanaborte befassen. Tolfvenstam et al. ermittelten bei der Untersuchung von Plazenten nach PV B19 mittels PCR einen Anteil von 5 % im ersten Schwangerschaftsdrittel und bis zu 15 % im zweiten und dritten Trimenon (73). Im Hinblick auf die Einteilung der PV B19-positiven Aborte in erstes, zweites und drittes Trimenon müssen die Angaben in dieser Studie jedoch kritisch betrachtet werden, denn es handelt sich dabei um zu kleine Fallzahlen, als dass man statistisch relevante Aussagen darüber machen könnte. In der vorgelegten Arbeit war das Gestationsalter nicht in allen Fällen bekannt, so dass zwar die relative Verteilung der PV B19-Infektionen innerhalb des Schwangerschaftsverlaufs bei wenigen Fällen angegeben werden kann, aber die Aussagekraft auch hier aufgrund häufig fehlender Daten und der geringen Fallzahl begrenzt ist. Eine Zytomegalieinfektion der Plazenta wurde nur bei einer Probe diagnostiziert. Bei der Patientin kam es im letzten Schwangerschaftsdrittel zu einem Hydrops fetalis. Das Zytomegalievirus (CMV) hat die führende Rolle bei der Ätiologie von intrauterinen Infektionen und die CMV-Infektion ist mit einer Inzidenz von 0,2 bis 2 % aller Lebendgeburten die häufigste kongenitale Infektion weltweit (2, 14). Ob und welche Rolle die intrauterine CMV-Infektion beim Spontanabort spielt, ist unklar. Es wurden Studien veröffentlicht, darunter viele einzelne Fallberichte, die einen Zusammenhang für wahrscheinlich halten (10, 11, 27, 37, 44, 45, 76, 84), doch größer angelegte Studien unterstützen diese Hypothese nicht (18, 48, 52, 70). Nach der kürzlich erschienenen Fall Kontroll - Studie von Eskild et al. (2005) mit einer Fallzahl von 281 Frauen und einer Kontrollgruppe aus 957 kam man zu dem Schluss, dass eine intrauterin erworbene CMVInfektion das Risiko eines intrauterinen Fruchttods nicht erhöht (18). Dies könnte auch unsere niedrige Anzahl positiver CMV-Proben erklären. Die Durchseuchungsrate der Bevölkerung in Deutschland (2. Lebensjahrzehnt) liegt bei etwa 40 bis 80 %. Während der Schwangerschaft kommt es bei ca. 2 bis 3 % der seronegativen Frauen zu einer CMV-Primärinfektion bei einer fetalen Infektionsrate von 40%. Folglich ist eine Primärinfektion mit CMV während der Schwangerschaft ein seltenes Ereignis. Um hier aussagekräftige Daten zu erlangen, bräuchte es eine Studie mit großer Fallzahl und bis jetzt gibt es noch keine Studie, die diesem Anspruch gerecht wird (18). 46 Erreur ! Style non défini. Von insgesamt 61 Plazenten enthielten zwei Proben EBV-DNA (3,2 %) und bei einer Probe konnte Adenovirus-spezifische DNA nachgewiesen werden (1,6 %). Weder dem EpsteinBarr-Virus noch dem Adenovirus wird eine Rolle bei intrauterinem Fruchttod oder Spontanabort zugeschrieben (17, 50, 56). Bei der Untersuchung von Abortmaterial (Spontanabort-Gruppe) mittels PCR fand man DNA-Sequenzen von Adenoviren, doch die Differenz zur Kontrollgruppe (Material von induziertem Abort) war statistisch nicht signifikant (56). Die positiven EBV-Proben lassen sich dadurch erklären, dass das Virus bei gesunden Personen, die schon einmal eine EBV-Infektion durchgemacht haben, in 1 bis 50 pro 106 infizierten B-Lymphozyten in der Blutbahn zirkuliert (42). Da die PCR ein sehr sensitives Verfahren ist, kann dieser EBV-positive Lymphozyt ausreichen, um zu einem positiven DNA-Nachweis zu führen, ohne dass tatsächlich eine EBV-Infektion vorliegt. Durch die Untersuchung der Plazenten konnten also bei vier Patientinnen anhand des positiven PV B19-Ergebnisses die wahrscheinliche Ursache für den Abort eruiert werden. Dies entspricht einem Anteil von über 6 %. Bei den übrigen infizierten Patientinnen (ebenfalls ca. 6 %), bei denen wir virale DNA gefunden haben, kann trotz des PCR-Ergebnisses nicht ausgeschlossen werden, dass andere Ursachen für den negativen Ausgang der Schwangerschaft vorgelegen haben. Denn es gibt bis heute keine eindeutigen Hinweise, dass Adenoviren, EBV oder CMV für einen Spontanabort verantwortlich gemacht werden können. Incerpi et al (1998) messen einem Großteil der zur histologischen Befundung zusätzlich durchgeführten Tests, die routinemäßig bei IUFT angewandt werden, eine geringe Bedeutung bei, da sie bei der Ursachenforschung nicht zur Aufklärung beitragen (36). Auf der anderen Seite wurde in einigen Studien auf die Wichtigkeit der Infektionsdiagnostik - hier insbesondere PV B19 - bei intrauterinem Fruchttod und Spontanabort hingewiesen und gefordert, diese in die Routinediagnostik aufzunehmen (57, 67, 73). Unser Ergebnis unterstützt diese Meinung. 5.3 Die PCR als zusätzliches pathologisches Nachweisverfahren bei IUFT und Spontanabort aufgrund begrenzter Aussagekraft der Histologie In der vorgelegten Studie wird deutlich, dass die Vorhersagbarkeit einer viralen Infektion anhand der histologischen Untersuchung des Plazenta- oder des fetalen Gewebes nur gering 47 Z. Amoakoova ist. Nur in einem von acht positiven Fällen bestand der histologische Verdacht einer viralen Infektion und in einem anderen Fall war der Verdacht dem falschen Virus zugeordnet. Diese Erkenntnis wird durch die Arbeiten von Trincado et al. (2005) bestätigt, die mittels PCR bei 11 von insgesamt 94 Plazenten CMV nachweisen konnten, obwohl diese Proben zuvor von einem Pathologen im Rahmen einer Routineuntersuchung für CMV negativ befundet worden waren. Hier waren vor allem die histologisch-diagnostischen Parameter wie ein negativer Immunperoxidasetest und das Fehlen von Einschlusskörperchen herangezogen worden (74). In anderen Arbeiten wurde bislang nicht auf die häufig fehlenden histologischen Hinweise, die eine Indikation zur viralen Diagnostik gäben, eingegangen. Gerade daher ist die Beobachtung in dieser Arbeit, dass es für eine Infektion mit Erregern wie Adenoviren, EBV, CMV und PV B19 häufig keine histologischen Indizien gibt, von besonderer Tragweite für die zukünftige diagnostische Angehensweise. 5.4 Psychologische Auswirkungen einer sensitiven Infektionsdiagnostik auf die Familienplanung In der zugrundeliegenden Arbeit konnten wir durch die PV B19-spezifische PCR bei über sechs Prozent des untersuchten Patientenkollektivs die wahrscheinliche Ursache für den Spontanabort aufdecken, nachdem zuvor in allen Fällen durch mangelnde Hinweise in der Mikro- und Makropathologie keine Ursache angegeben werden konnte. Der Verlust eines Kindes stellt in der Regel für die betroffenen Eltern und besonders für die Frauen eine erhebliche psychische Belastung dar. Nicht selten stellen die Frauen ihren Körper und ihre Fortpflanzungsfähigkeit generell in Frage, aber auch Männer zweifeln häufig an ihrem „Erbgut“ (62). Besonders die Ungewissheit in Hinblick auf die Ursache des unerwarteten Verlusts des Kindes ist sehr schmerzvoll und die Neigung zu Schuldgefühlen und Depressionen groß bis hin zu einer erhöhten Suizidgefährdung (15, 24). In der Pathologie der Geburtsmedizin sollte das Ziel eines jeden Arztes sein, bei unerwartetem Verlust des Kindes während der Schwangerschaft eine effektive Ursachenforschung zu betreiben (57). Auch wenn der Grund in über einem Drittel der Fälle selbst bei optimaler Diagnostik nicht bestimmt werden kann (36), so kann doch auf diese Weise den Eltern in vielen Fällen geholfen werden. Wenn der Arzt den Eltern eine plausible Begründung für den Tod ihres Kindes geben kann, ergeben sich bei Eltern im Falle eines Infektionsnachweises Indizien, dass eine genetische Ursache ausgeschlossen werden kann oder zumindest unwahrscheinlich ist und auch kein Hinderungsgrund besteht, weitere Schwangerschaften anzugehen. Die 48 Erreur ! Style non défini. Studien dieser Arbeit schaffen eine wichtige Basis, um die Routinediagnostik zu verbessern. Trotz der bedeutenden Rolle des Parvovirus B19 beim IUFT gehört es an unserer Klinik bei der Abklärung des Spontanaborts nicht zur Routinediagnostik. Deshalb ist es wichtig, dass Eltern nicht allein gelassen werden, damit Schuldgefühle vermieden und zukünftige Schwangerschaften positiv beeinflusst werden können. Auf der Grundlage der erworbenen Ergebnisse konnten wir zeigen, dass es daher notwendig und sinnvoll ist, die Parvovirus B19-PCR in die Routinediagnostik aufzunehmen. 49 6 Zusammenfassung Eine virale Infektion der Mutter während der Schwangerschaft kann das ungeborene Kind schädigen und einen ungewollten Schwangerschaftsabbruch hervorrufen. Nicht selten verläuft eine solche Infektion der Mutter latent und bleibt klinisch unbemerkt. Kommt es zu einem Spontanabort liefern routinemäßig angewandte Methoden wie Serologie und Histologie keine zuverlässigen Hinweise. Ebenso gibt es keine einheitliche Empfehlung darüber, welche diagnostischen Verfahren nach einem Spontanabort sinnvoll sind. Kann die Ursache für den Abort nicht eruiert werden, ist dies gleichermaßen unbefriedigend für den betreuenden Arzt, den Pathologen und besonders für die betroffenen Eltern. Ziel dieser Arbeit war es deshalb zu untersuchen, ob die Durchführung einer PCR zum Nachweis der Viren CMV, EBV, Parvovirus B19 und Adenovirus zusätzliche Erkenntnisse bringen und zur Ursachenaufklärung im Rahmen der Abortdiagnostik beitragen kann und folglich als ergänzende diagnostische Methode in die Routinediagnostik aufgenommen werden sollte. Hierfür untersuchten wir 61 formalinfixierte, in Paraffin eingebettete Plazentaproben aus dem Archiv des Instituts für Pathologie der Universität zu Köln der Jahre 1996 bis 2004. Bei allen Proben bestand ein IUFT, Hydrops fetalis bzw. universalis oder eine Plazentitis/Villitis unklarer Ätiologie. Die zu den ausgewählten Proben korrespondierenden Plazentaschnitte wurden lichtmikroskopisch durchgesehen. Anschließend wurde ein neuer PCR-Assay zum Nachweis von Parvovirus B19 in fixiertem Gewebe erfolgreich etabliert und an den ausgewählten Proben angewandt. Aus allen Paraffinblöcken konnte ausreichend DNA extrahiert werden. Es folgten die PCRs zum Nachweis von EBV, CMV und Adenovirus. Von 61 Gewebeproben wurde in vier parvovirale DNA nachgewiesen, zwei waren positiv für EBV, und jeweils eine Probe positiv für Adenovirus bzw. CMV. Das entspricht etwa 13 % des untersuchten Patientenguts. Die vorangegangene Histologie hatte bei keiner dieser Proben den Hinweis auf eine virale Infektion geliefert. Deshalb sollte in der Routinediagnostik nach jedem Abort unklarer Ätiologie mittels PCR nach einer viralen Ursache gesucht werden. Immunologische Verfahren haben den Nachteil, dass sie ausschließlich an nativem Gewebe durchführbar sind. Serologische Tests sind im Vergleich weniger zuverlässig, weil sie nur einen indirekten Nachweis einer Infektion liefern. Die PCR hingegen hat eine sehr hohe Spezifität und Sensitivität und kann sowohl bei nativem als auch bei fixiertem Gewebe angewandt werden. 50 Erreur ! Style non défini. 51 7 Literaturverzeichnis 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. Aherne W, Bird T, Court SD, Gardner PS, McQuillin J. Pathological changes in virus infections of the lower respiratory tract in children. J Clin Pathol. 1970;23(1):718. Ahlfors K, Ivarsson SA, Harris S. Report on a long-term study of maternal and congenital cytomegalovirus infection in Sweden. Review of prospective studies available in the literature. Scand J Infect Dis. 1999;31(5):443-57. Alford CA, Stagno S, Pass RF, Britt WJ. Congenital and perinatal cytomegalovirus infections. Rev Infect Dis. 1990;12 Suppl 7:S745-53. Allen MC, Donohue PK, Dusman AE. 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