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Elektrophorese bei Alpha-1-Antitrypsin-Mangel

In einem Liter Blutserum sind ca. 60 Gramm Proteine enthalten. Diese Proteine bestehen aus sehr vielen verschiedenen Eiweißstoffen und zur Erkennung bestimmter Krankheiten ist es wichtig zu wissen, welcher Eiweißstoff davon vermehrt oder vermindert ist. Dazu ist eine Methoden nötig, die einzelne Eiweißstoffe bestimmen, oder das Gesamteiweiß zumindest in einzelne Gruppen auftrennen kann. Eine der ältesten Methoden hierzu ist die Elektrophorese.

Funktion:

Bei der Eiweiß-Elektrophorese werden Proteine aufgrund ihrer Fließeigenschaften in einem durch Gleichspannung erzeugten elektrischen Feld aufgetrennt. Je nach Eigenschaft der Proteine bewegen sich diese verschieden schnell durch ein Gel. Es erfolgt eine Auftrennung der Proteine in die Fraktionen Albumin sowie α-Globulin, β-Globulin und γ-Globulin. Die Elektrophorese ermöglicht eine Quantifizierung der Fraktionen und kann so wertvolle Hinweise im Zusammenhang mit der Beurteilung weiterer Laborparameter und Diagnosen liefern.

Alpha-1-Antitrypsin ist ein Enzym aus der Alpha-Globulin-Fraktion. Ist in der Elektrophorese eine Erniedrigung der Alpha-1-Globuline zu erkennen, dann weist dies auf einen Alpha-1-Antitrypsin-Mangel hin.

Lungenemphysem

Meist tritt das Lungenemphysem (kurz Emphysem) im Rahmen chronischer Erkrankungen der Lungen oder Bronchien auf. Dazu zählt die Chronisch Obstruktive Lungenerkrankung (COPD).

Die Überblähung der Lunge bzw. der Lungenbläßchen entsteht meist als Folge einer chronisch obstruktiven Bronchitis (COPD) oder eines Asthma bronchiale. Die entzündlichen Vorgänge und der Druck durch den ständig erhöhten Atemwiderstand führen zu einer Überdehnung der Alveolen, deren Trennwände schließlich reißen und mit den angrenzenden Lungenbläßchen zu größeren Bullae (Blasen) verschmelzen.

Durch diese Prozedur wird die Fläche für den Sauerstoffaustausch immer kleiner. Es kommt zu Kurzatmigkeit und Atemnot, zuerst bei Belastung und im weiteren Verlauf auch in Ruhe. Mit der Zeit steigt durch das Lungenemphysem der Druck im Lungenkreislauf, wodurch es auch zu einer Rechtsherzinsuffizienz (Cor pulmonale) kommen kann.

Ein Lungenemphysem ist nicht heilbar.

Alpha-1-Antitrypsin-Mangel

(auch Alpha-1-Protease-Inhibitor-Mangel oder Laurell-Eriksson-Syndrom)

Der Alpha-1-Antitrypsin-Mangel ist eine angeborene Erkrankung und kann somit an die Nachkommen weitergegeben werden. Das überwiegend in den Leberzellen gebildete Akute-Phase-Protein Alpha-1-Antitrypsin (Proteasehemmer) wird dabei nicht ausreichend zur Verfügung gestellt. Bei dem Ungleichgewicht von Protease (eiweißabbauenden Enzyme) und Proteasehemmern kommt es zur allmählichen Zerstörung des Lungenparanchym (Alveolen) mit der Entstehung eines Lungenemphysems.

Diagnose

Mit einer Blutuntersuchung wird die AAT-Konzentration im Blut gemessen. Bei erniedrigten Serumspiegel kann durch weiterführende Laboruntersuchungen der Phänotyp ermittelt werden.

Der häufigste Defekttyp ist der homozygote Z-Phänotyp. Dieser geht mit einer erheblich verringerten Serumkonzentration an Alpha-1-Antitrypsin einher. Neben den homozygoten gibt es auch heterozygote Varianten. Träger von heterozygoten Gen-Varianten haben meistens eine normale Alpha-1-Serumkonzentration und entwickeln nur in Ausnahmefällen ein Lungenemphysem.
Die Phänotypen im Einzelnen:

Phänotyp Eigenschaft u. Risiko
PiMM
normal
◦ verbreiteste Phänotyp (95%)
◦ normaler Alpha-1-Antitypsin Serum-Spiegel
PiMZ
heterozygot
◦ 60% des Alpha-1-Antitypsins im Serum zur Norm
◦ kein bis leicht erhöhtes Lungenemphysem-Risiko
PiSS
homozygot
◦ 40 – 60% des Alpha-1-Antitypsins im Serum zur Norm
◦ leicht erhöhtes Lungenemphysem-Risiko
PiSZ
heterozygot
◦ 30 – 50% des Alpha-1-Antitypsins im Serum zum Normspiegel
◦ erhöhtes Lungenemphysem-Risiko
PiZZ
homozygot
◦ 10 – 15% des Alpha-1-Antitypsins im Serum zum Normspiegel
◦ sehr hohes Lungenemphysem-Risiko
PiNull ◦ Kein Alpha-1-Antitypsin im Serum
◦ definitiv Lungenemphysem (sehr seltener Phänotyp)
Symptome

Das in den Lungenbläschen normalerweise herrschende Gleichgewicht zwischen den Proteasen und Antiproteasen geht durch den Mangel an AAT verloren. Dabei kommt es zu einem Ungleichgewicht und zu unkontrollierten Aktivitäten der eiweißabbauenden Enzyme. Im Laufe der Zeit werden dadurch die feinen Trennwände der Alveolen (Alveolarsepten) zersetzt. Im weiteren Krankheitsverlauf manifestiert sich dann ein Lungenemphysem.
Im Kindesalter (seltener auch im Erwachsenenalter) kann es zu einer Leberschädigung kommen (z.B. Leberzirrhose).
Eher seltene Krankheitsmanifestationen außerhalb von Lunge und Leber:
Pannikulitis, Vaskulitis, Pankreatitis, Rheumatoide Arthritis

Therapie

In erster Linie beschränkt sich die Therapie auf die Behandlung der Folgeerkrankungen, besonders die der Chronisch obstruktive Lungenerkrankung.

Strikter Nikotinverzicht ist Grundvoraussetzung für den Erfolg aller weiteren therapeutischen Maßnahmen. Die Inhaltsstoffe im Tabakrauch sind in der Lage, die noch gering vorhandenen Mengen an Antitrypsin zu inaktivieren.
Zur Infektionsprophylaxe wird eine Schutzimpfung gegen Grippe und Pneumokokken empfohlen.

Als weitere Therapie für Alpha-1-Antitrypsin-Mangel Patienten kommt die Substitutionstherapie mittels wöchentlicher Infusion infrage. Die Infusion enthält aus Fremdblut gewonnenes Alpha-1-Antitrypsin. Für die Durchführung dieser Substitutionstherapie gibt es klare Richtlinien: Serumspiegel unter 80 mg/dL und eine mittelgradig eingeschränkte Lungenfunktion, mit einem FEV1-Wert zwischen 35 Prozent und 65 Prozent vom Soll.

Bei schwerstgradiger Lungenerkrankung muss an eine Lungentransplantation gedacht werden.