EINFÜHRUNG

Die progressive familiäre intrahepatische Cholestase (PFIC) ist eine genetisch heterogene Gruppe autosomal-rezessiver Lebererkrankungen, die durch Defekte im Gallesäuretransport entstehen.

Die geschätzte Inzidenz für die progressive familiäre intrahepatische Cholestase liegt bei 1:50.000- 1:100.000 Geburten.

Sie wurde erstmalig 1965 von Clayton als Morbus Byler beschrieben. Clayton untersuchte sechs konsanguine kindliche Mitglieder der Familie Byler, die den Amish People angehörten und die alle durch Steatorrhoe, Ikterus, Hepatosplenomegalie und Kleinwuchs auffielen. Dieser für den Morbus Byler charakteristische Symptomkomplex wurde später auch bei Nicht-Amish- Individuen entdeckt, wo er dann zunächst als Byler-Syndrom bezeichnet wurde [25].

Zu Beginn unserer Studie wurden drei Gruppen, basierend auf ihrem jeweiligen spezifischen Gendefekt, ihrer klinischen Manifestation, der Leberhistologie und den Laborwerten, als PFIC 1 (M. Byler), PFIC 2 (Byler Syndrom) und PFIC 3 unterschieden.Die PFIC 3 unterscheidet sich von der PFIC 1 und 2 durch eine erhöhte Serumaktivität der Gamma-Glutamyltransferase (γGT), einen milderen Pruritus und eine spätere Manifestation der Symptome.

Die Gemeinsamkeit aller drei Typen der PFIC besteht darin, dass sie durch eine hepatozytäre Eliminationsstörung gallepflichtiger Substanzen (Gallensäuren, Phospholipide) entstehen. Durch die mangelnde Sekretion der Gallensäuren in die Gallenkanalikuli erhöht sich deren Konzentration in den Hepatozyten. Durch den vermehrten Rückstau nimmt konsekutiv die Gallensäurekonzentration im Blut zu [26, 27].

Charakteristisch für die PFIC ist daher die Ausbildung einer Cholestase, oft schon im frühen Kleinkindalter, sowie bei ausbleibender Therapie, eine Progredienz der Erkrankung mit Ausbildung einer cholestatisch bedingten Leberfibrose bis hin zur Zirrhose und zum Leberversagen [25]. Je nachdem, welcher PFIC Typ mit dem entsprechenden spezifischen Gendefekt vorliegt, treten gegebenenfalls auch extrahepatische Symptome wie Diarrhoe, Gedeihstörung und Pruritus auf [1-3].

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Die PFIC1 wird durch einen Defekt im FIC1-Transporter verursacht. Die FIC1 (familial intrahepatic cholestasis 1) ist eine ATP-abhängige Aminophospholipid-Flippase, die Aminophospholipide von der extrazellulären in die cytoplasmatische Schicht der Zellmembran transportiert. Hierdurch kommt es zu einer asymmetrischen Verteilung der Phospholipide in der kanalikulären Hepatozytenmemran. Der genaue Mechanismus wie dieser Defekt eine Cholestase verursacht, ist nicht abschließend gesichert. Es wird postuliert, dass ein Defekt des FIC1 Proteins die Verteilung der Phospholipide in der Membran beeinträchtigt, was in einer Schädigung der kanalikulären Membran durch die kanalikulären Gallensäuren resultiert und damit die Membranstabilität beeinträchtigt.

Autosomal rezessive Mutationen im ATP8B1 Gen (ATPase Phospholipid-transporting 8 subfamily B member 1), das auf Chromosom 18q21-q22 liegt, welches für die FIC 1 codiert, führen zu PFIC1. Das FIC 1 Protein wird auch extrahepatisch zum Beispiel im Dünndarm, Pankreas, Harnblase und Magen exprimiert, wodurch sich die bei der PFIC 1 typischen extrahepatischen Symptome wie Diarrhoe, Pankreatitis, Malabsorptionen mit Gedeihstörungen und Hörminderung erklären lassen.

Laborchemisch fallen Patienten mit PFIC1 mit einer niedrigen Serum Gamma-Glutamyltransferase – Konzentration, erhöhten Transaminasen sowie erhöhter Serum-Gallensäurekonzentration auf. Klinisch zeigen sich die Patienten ikterisch, aufgrund einer Hyperbilirubinämie, sowie mit ausgeprägtem Pruritus und einer Hepatosplenomegalie schon im Neugeborenenalter.

Die PFIC2 resultiert aus einem Defekt in dem BSEP- Transporter (Bile Salt Export Pump), für die das Gen ABCB11 (ATP-binding cassette subfamily B member) auf Chromosom 2q24 kodiert.

Dieses Transporterprotein sorgt dafür, dass Gallensäuren aus den Hepatozyten in die Gallenkanälche transportiert werden. Bisher wurden über 200 Mutationen in dem ABCB11 Gen gefunden, die mit der PFIC2 assoziiert sind. Diese Mutationen führen zu einer Beeinträchtigung der Sekretion der Gallensalze, wodurch es zu einem verminderten Galleabfluss, einer Anhäufung der Gallensalze in den Hepatozyten und konsekutiv zu einem schweren Leberzellschaden kommt.

BSEP wird nur in Hepatozyten exprimiert, weshalb bei der PFIC2 keine extrahepatischen Symptome vorkommen.

Laborchemisch auffällig ist bei der PFIC2 neben erhöhten Transaminasen und erhöhtem Serum-Bilirubin auch ein erhöhtes Alpha-Fetoprotein, welches u.a. als Tumormarker dient. Tatsächlich besteht bei der PFIC2, im Vergleich zur PFIC1, ein erhöhtes Risiko für die Entwicklung eines hepatozellulären (HCC) oder cholangiozellulären Carcinoms (CCC). Die

Serum-GGT-3

Konzentration ist wie bei der PFIC1 niedrig. Auch die weitere klinische Manifestation ähnelt der PFIC1.

Ein Defekt des MDR3- Transporters (Multi-Drug-Resistance-associated protein 3), für welches das ABCB-4 Gen (ATP-binding cassette subfamily B member 4) kodiert, resultiert in der PFIC3.

MDR3 ist eine Phosholipid- Floppase, die Phosphatidylcholin (PC) von der cytosolischen in die extrazelluläre Schicht der Zelle, also aus den Hepatozyten in die Gallenkanälchen, transportiert.

Bei einer Mutation dieses ABCB-4 Gens auf Chromosom 7q21 kommt es zu einer Beeinträchtigung der Sekretion der Galle-Phospholipide. Die dann zu geringe Pospholipid-Konzentration reicht nicht aus, um Cholesterin in Lösung zu halten, wodurch es zur Ausbildung von Gallensteinen kommt. Außerdem ist die Bildung von Mizellen zwischen den Gallensäuren und dem Cholesterol beeinträchtigt, da für diesen Vorgang ausreichend Phosholipide benötigt werden.

Die Mizellen schützen das Epithel der intrahepatischen Gallenwege vor der Gallensäure. Wenn sie nicht gebildet werden, dann schädigen die „toxischen unmizellierten“ Gallensäuren die Gallenwege. Deshalb sind die Folgen dieses Transporter-Defektes auch erst etwas später in der Kindheit oder sogar erst im jungen Erwachsenenalter als PFIC3 ersichtlich, wo die Patienten sich mit Cholestasezeichen, Leberzirrhose und portaler Hypertension vorstellen. Laborchemisch sind bei diesen Patienten neben der Serum-GGT auch die Transaminasen, die Alkalische Phosphatase sowie das Serum- Bilirubin erhöht [30-33].

Mittlerweile sind durch moderne Gensequenzierungsverfahren drei weitere PFIC Typen auf Basis spezifischer Transporterdefekte klassifiziert worden.

Die PFIC4 entsteht durch Mutation des Zell-Zell-Adhäsionsmoleküls (Tight-junction-protein 2, TJP2), welches im Bereich der Zellkontakte zwischen den Hepatozyten lokalisiert ist und eine Art parazelluläre Barriere bildet. Intakte TJP2 in der Leber verhindern eine Leckage der toxischen Gallensäure ins Leberparenchym. Claudin-1 ist ein, mit dem TJP2 assoziiertes Transmembranprotein, das die Struktur des TJP2 mitbedingt. Im Leberparenchym von Patienten mit PFIC4 kann dieses Protein immunhistochemisch nicht oder nur vermindert nachgewiesen werden. Bisher scheint eine frühe Manifestation in den ersten Lebensmonaten und rasche Progredienz mit einem schweren Leberzellschaden charakteristisch für die PFIC4 zu sein. Es treten auch extrahepatische Symptome, vorwiegend neurologisch und respiratorisch auf, die mit der ubiquitären Expression von TJP2 zusammenhängen [33,34].

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Die PFCI5 entsteht durch Mutation im NR1H4 Gen welches für FXR (Farnesoid X Rezeptor) kodiert. FXR ist ein nukleärer Gallensalzrezeptor, der u.a. die Expression von BSEP und MDR3 reguliert, deren Defekt in einer PFIC2 bzw. PFIC3 münden.

FXR reguliert maßgeblich die Gallensäurehomöstase. Sobald der Gallensäurespiegel im Ileum steigt, reguliert FXR die Gallensäuresynthese und -wiederaufnahme herab und fördert deren Ausscheidung aus den Hepatozyten, indem es die Expression von FGF19 (fibroblast growth factor 19) heraufreguliert. FGF19 wiederrum reduziert die De-novo-Synthese der Gallensäuren, indem es das Enzym CYP7A1 (cholesterol 7-alpha-hydroxylase) inhibiert, einem wichtigen Enzym, das aus Cholesterol über mehrere enzymatische Prozesse primäre Gallensäuren produziert.

Charakteristisch für die PFIC5 ist eine bereits im Neugeborenenalter auftretende schwere Cholestase, eine Vitamin-K-unabhängige schwere Koagulopathie, erhöhte Alpha-Fetoprotein Werte, eine normale oder niedrige Serum-GGT sowie eine rasche Progredienz des Leberzellschadens [33,34].

Ein weiterer PFIC Subtyp, die PFIC6 ist Gegenstand rezenter Forschung und entsteht durch Mutation im Myosin5B (MYO5B) Gen. Durch diese Mutation kommt es u.a. zu einer fehlerhaften subkanalikulären Lokalisation der BSEP (Bile salt export pump) und konsekutiver Beeinträchtigung der Gallensäuresekretion mit toxischem Leberzellschaden. Die klinische Manifestation ist ähnlich der anderen Subtypen mit Ikterus, Pruritus, Hepatomegalie, erniedrigter Serum-GGT sowie erhöhter Serum-Gallensäure im frühen Kleinkindalter [33,35, 36].

Eines der quälendsten Symptome, das allen PFIC Typen gemeinsam ist, ist der Pruritus. Durch Verhinderung des Nachtschlafes beeinflusst der oft ausgeprägte Pruritus bei den Patienten die Lebensqualität wohl am stärksten. Der genaue Mechanismus wie der cholestatische Pruritus entsteht, ist nicht abschließend geklärt und Gegenstand aktueller Forschung [27, 38].

Gallensalze, endogene Opioide, Histamin und Steroidmetabolite wurden als mögliche Auslöser von Pruritus bei cholestatischen Lebererkrankungen diskutiert. Jedoch wurde bisher keine eindeutige Korrelation zwischen deren Konzentration und der Pruritusintensität festgestellt.

In neueren Studien wurden Autotaxin und Lysophosphatidsäure als mögliche Pruritogene bei cholestatischen Lebererkrankungen identifiziert. Insbesondere Autotaxin korreliert, als einziger bisher nachgewiesene Marker, sowohl mit dem Schweregrad des Pruritus als auch mit dem Therapieansprechen beispielsweise auf Austauscherharze, Rifampicin oder eine nasobiliäre Drainage. Dennoch bestehen hier noch viele ungeklärte Zusammenhänge in der Rolle des Autotaxin als korrelierendes Pruritogen, was Gegenstand aktueller Forschung ist.

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Da der genaue Pathomechanismus des Pruritus noch nicht geklärt ist, gibt es noch keine befriedigende Therapie des cholestatischen Pruritus [28, 29, 37].

Die konservative Therapie der PFIC mittels Medikamente (z.B. Ursodeoxycholsäure) ist nach wie vor unbefriedigend und zielt vor allem darauf ab, das führende Symptom Pruritus zu mildern.

Zu Beginn war die einzig befriedigende chirurgische Therapiemöglichkeit auf eine kindliche Lebertransplantation (LTX) beschränkt [8,9], welche allerdings potenzielle Komplikationen, wie die Entwicklung einer Fettleber in der transplantierten Spenderleber, die Notwendigkeit einer lebenslangen immunsuppressiven Therapie sowie erhöhte Risiken für die Entwicklung onkologischer Erkrankungen und postoperative Infektionen mit sich bringt [10,11, 41]. Hiernach wurden andere chirurgische Techniken entwickelt, um die Gallenflüssigkeit intern, ohne permanentes Stoma, zu divertieren z.B. über einen ilealen Bypass oder eine Cholezysto-Colostomie [4,5]. Dennoch war keine dieser Techniken im klinischen Langzeitverlauf wirksam genug. Viele Patienten benötigten im Verlauf eine chirurgische Intervention, um einen Progress der Erkrankung bis hin zur Leberzirrhose noch vor dem Erwachsenenalter zu verhindern.

Die Hauptalternative zur Lebertransplantation in der chirurgischen Behandlung, mit überzeugenden Langzeitergebnissen bei PFIC Patienten, stellt die partielle externe biliäre Diversion (PEBD) dar [2, 6, 7]. Bei diesem als Cholezystojejunokutaneostomie bezeichnetem operativen Eingriff wird eine circa 10-15cm lange Jejunalschlinge isoliert und mitsamt ihres Mesenterialansatzes in den rechten Oberbauch verlagert. Hierdurch entstehen zwei Darmenden, die End-zu-End anastomosiert werden wodurch die Kontinuität des Darms wiederhergestellt wird.

Die Präparation als permanentes kutanes Stoma erfolgt durch Ausleitung der isolierten Jejunalschlinge an der Haut. Das orale Ende dieser isolierten Jejunalschlinge wird am Gallenblasenfundus End-zu- End anastomosiert. Hierdurch kann die Galle partiell extern abgeleitet werden und in einem Stomabeutel, der an der Haut angebracht wird, aufgefangen werden. Diese chirurgische Intervention kann sowohl offen als auch laparoskopisch erfolgen [2, 14, 27].

Von der PEBD profitieren hauptsächlich Patienten mit PFIC1 und 2 ohne Zeichen einer Leberzirrhose. Obwohl zufriedenstellende Ergebnisse nach einer PEBD festgestellt wurden, empfehlen einige Autoren jedoch auch weiterhin die Lebertransplantation als primäre Therapie in der chirurgischen Behandlung bei Patienten mit PFIC [6,9,12-14].

Einer der Gründe warum die chirurgische Behandlung bei PFIC Patienten so kontrovers diskutiert wird, ist, dass die PEBD mit einem permanenten Stoma assoziiert ist, was die Akzeptanz dieser Therapiemethode durch die Patienten beeinträchtigt.

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Eine weitere Technik, die Galle abzuleiten, ist die partielle interne biliäre Diversion (PIBD). Bei diesem Verfahren wird eine Jejunalschlinge zwischen Gallenblase und Kolon geschaltet und somit, unter Umgehung des enterohepatischen Kreislaufes, die Galle intern abgeleitet. Vorteil dieser Methode ist, dass auf ein Gallestoma verzichtet werden kann. Allerdings fehlen bisher Langzeitstudien zu Wirksamkeit und Risiken dieser Methode [39, 40].

In experimentellen klinischen Studien wird die Entwicklung von gentherapeutischen Behandlungsmethoden der PFIC erforscht. Hier zeigen sich in Mausmodellen, insbesondere die Therapie der PFIC3, mithilfe von Adeno-assoziierten viralen Vektoren (AAV Vektoren) als vielversprechend. Die AAV Vektoren dienen hierbei als wenig pathogene Viren, die nicht ins Wirtsgenom integriert werden, sondern als Episome extrachromosomal verbleiben und somit bei der Zellteilung nicht an die Tochterzellen weitergegeben werden.

In diesen AAV Vektoren wird die intakte ABCB-4 Gensequenz, die für den MDR3-Transporter kodiert, in die Wirtszelle transferiert und hierdurch eine korrekte Expression des Transporter -Proteins bewirkt.

Die Herausforderung in der Entwicklung von vektorbasierten gentherapeutischen Methoden bei Lebererkrankungen besteht darin, dass geschädigte Hepatozyten eine hohe Proliferationsrate aufweisen, was im Verlauf in einem Verlust der AAV-Vektoren mündet, da diese mit jeder Zellteilung ihre Effizienz verlieren. In aktuellen tierexperimentellen Studien werden verschiedene Anwendungsintervalle und -dosen der AAV Vektortherapie untersucht, um einen langzeitigen therapeutischen Effekt mit kurativem Ansatz der intrahepatischen Cholestase zu erzielen [41-43].

Weitere Behandlungsmöglichkeiten der PFIC und Gegenstand aktueller Forschung ist die mutationsspezifische, gezielte Therapie dieser Defekte mittels Small-Molecule Drugs (SMD) [47].

Beispielsweise wurde auf Basis von Mutationen der BSEP (bile salt export pump), die zu einer falschen Lokalisation der BSEP führen, das Small-Molecule-Drug 4- Phenylbutyrate (4-PB) entwickelt. 4-PB zeigte sich in verschiedenen Studien als sehr wirksam darin, die BSEP korrekt an der hepatokanalikulären Membran zu exprimieren. Hierdurch wird die kanalikuläre Sekretion der Gallensäuren gesteigert, was zu einer Reduktion der Serum- Gallensäurespiegel und des Pruritus führt [51-53].

Die medikamentöse Diversion der Galle entwickelt sich als weiterer Ansatz zur Therapie der Cholestase. Insbesondere für die Unterbrechung des enterohepatischen Kreislaufes, durch Inhibition des apikalen natriumabhängigen Gallensäurentransporters (ASBT, IBT- Ileal bile acid transporter) und damit einhergehender konsekutiver Verminderung der Reabsorption der

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Gallensäuren aus dem terminalen Ileum, wurden in den vergangenen Jahren verschiedene Medikamente entwickelt [44-47]. Unter der Therapie mit diesen ASBT- Inhibitoren zeigte sich in klinischen Studien eine Verbesserung der Fibrose, des Leberzellschadens sowie des Pruritus [48,49]. Die meisten dieser Medikamente befinden sich aktuell in Phase II oder Phase III Studien, wobei noch Ergebnisse zu deren Langzeitwirkung ausstehen [44, 50].

Die gesundheitsbezogene Lebensqualität (HRQOL-health related quality of life) bei Patienten mit PFIC wurde bisher nicht evaluiert. Es ist daher nicht bekannt, ob die gesundheitsbezogene Lebensqualität von PFIC Patienten nach PEBD sich von der der PFIC Patienten nach LTX unterscheidet. Eine systematische Studie der gesundheitsbezogenen Lebensqualität bei PFIC mit validen Messparametern würde helfen, zusätzliche Einflussfaktoren auf den Verlauf dieser chronischen Erkrankung aufzuzeigen.

Es gibt Studien, die die HRQOL bei Patienten mit permanentem Stoma untersuchen, jedoch keine Studie, die sich explizit der Erhebung der Lebensqualität bei PFIC Patienten widmet.

Deshalb haben wir die HRQOL bei Patienten mit PFIC nach PEBD und nach LTX untersucht und die Ergebnisse beider Gruppen sowohl miteinander als auch mit der Lebensqualität gesunder Kinder verglichen. Die Ergebnisse dieser Studie helfen möglicherweise bei der Entscheidungsfindung, welche chirurgische Intervention bei einem Patienten mit PFIC erfolgen soll.

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