Die Evaluierung der biochemischen Plasmaparameter Leptin, CRP und PAPP-A für die Prädiktion und Risikoabschätzung der Präeklampsie im ersten Trimenon der Schwangerschaft

Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades Doctor medicinae (Dr. med.) Titel: Die Evaluierung der biochemischen Plasmaparameter Leptin, CRP und PAPP-A für die Prädiktion und Risikoabschätzung der Präeklampsie im ersten Trimenon der Schwangerschaft eingereicht von: Anika Wolfskämpf, geb.Günther angefertigt in: der Abteilung für Geburtsmedizin des Universitätsklinikums Leipzig betreut von: Forschungsgruppenleiter (Labor): Prof. Dr. rer. nat. Thomas Walther (Cork, ehem. Leipzig) Forschungsgruppenleiter (Klinik): Prof. Dr. med. Holger Stepan (Leipzig) Monat und Jahr der Einreichung: März 2020 Die Präeklampsie (PE) tritt deutschlandweit zw. 1-3% der Schwangerschaften auf und ist in der globalen Betrachtung eine der häufigsten Gründe für maternale und perinatale Morbidität und Mortalität. Bis zur 20. Schwangerschaftswoche steht kein Test zur sicheren Früherkennung der PE zur Verfügung. Dementsprechend sollte die Frage beantwortet werden, ob Leptin, CRP und PAPP-A prädiktive PE-Marker einer bestimmten Risikogruppe im ersten Trimenon sind und inwieweit ihre Vorhersagekraft zur Aufnahme in ein effektives Screening der PE im ersten Trimenon reichen könnte. Zur Beantwortung der Fragestellung wurden im Zeitraum von 2006 bis 2009 insgesamt 2187 Probandinnen zw. 11.-14. SSW freiwillig, kostenfrei, pränataldiagnostisch untersucht, HPD-relevante Daten erhoben, sowie Plasma- und Urinproben genommen. Es wurden neun verschiedene Erkrankungsgruppen mit jeweils gepaarten Kontrollen definiert. Von insgesamt 138 Pathologien und 138 gepaarten Kontrollen wurden die Plasmawerte von Leptin, CRP und PAPP-A mittels ELISA gemessen. In dieser Studie betrug die Prävalenz der PE (mit 21 PE Erkrankten) 0,96%. Diese Studienprävalenz ist in etwa mit der deutschen PE-Prävalenz (1-3%) vergleichbar. Für die Plasma-CRP-Werte konnte kein signifikanter Unterschied zwischen PE- und Kontroll-Gruppe (CTR) nachgewiesen werden. Für Plasma-PAPP-A und Leptin fanden sich hingegen signifikante Unterschiede zwischen PE- und CTR-Gruppe. PAPP-A ist in der PE-Gruppe im Vergleich zu den Kontrollen vermindert und Leptin hingegen erhöht vorzufinden. Das Ergebnis der Leptinuntersuchung ergab einen p-Wert von < 0,0001 und für die PAPP-A von < 0,05. Zur Testung der diagnostischen Genauigkeit wurden Receiver Operating Characteristic-Kurven (ROC) angefertigt. Sie ergaben für Leptin einen cut-off von 14,64 ng/ml Leptin und eine Area Under the Curve (AUC) von 0,741 bei einer Spezifität von 81,88% und einer Sensitivität von 61,90%. Der Positiv Prädiktive Wert (PPV) für den Leptin-Test betrug 34,2%, der Negativ Prädiktive Wert (NPV) 93,4%. Da eine positive Korrelation nach Pearson mit p < 0,0001 zwischen BMI und Leptinwerten in der Frühschwangerschaft bestand, wurden die Gruppen auf Probandinnen mit einem BMI < 30 eingeschränkt. Der t-Test des Leptins der PE-Gruppe mit einem BMI < 30 verglichen mit dem Leptin der CTR-Gruppe mit einem BMI < 30 zeigte einen signifikanten Unterschied von p = 0,0004. Die ROC-Kurve ergab einen deutlich niedrigeren cut-off von 10,69 ng/ml Plasma-Leptin und eine AUC von 0,706. Die Spezifität betrug hierbei 69,92% und die Sensitivität 70,56%, der PPV lag bei 23,08% und der NPV bei 94,9%. Die ROC-Ergebnisse weisen darauf hin, dass ab einem definierten Plasma-Leptinwert zwischen 11.-14. SSW ein sehr viel höheres Risiko besteht, eine PE zu entwickeln. Hohe Leptin-Plasmaspiegel im ersten Trimenon der Schwangerschaft gehen mit der Entwicklung einer PE einher, aber es gibt auch Schwangere, die trotz hoher Leptinwerte keine PE entwickeln. Der Plasma-Leptintest im ersten Trimenon der Schwangerschaft besitzt eine hohe Spezifität und einen hohen NPV, daher schließen geringe Leptinwerte unterhalb des cut off die Entwicklung einer PE nahezu aus. Die Eingrenzung der untersuchten Gruppe auf einen BMI < 30 erbringt eine Verbesserung der Testsensitivität. Die Kombination von Plasma-Leptin und -PAPP-A als prädiktive PE-Marker zeigt eine weitere Erhöhung der Spezifität um 91% und der Sensitivität um 76%. Der PPV für diesen Test liegt bei 57% und der NPV bei 96%. Nebenuntersuchungen des Einflusses weiterer Parameter, wie die Einnahme bestimmter Medikamente während der Schwangerschaft oder die Anzahl der vorherigen Geburten (Parität) bzw. Schwangerschaften (Gravidität), auf die Entstehung einer späteren PE erbrachte kein signifikantes Ergebnis. Die Untersuchungen bezüglich der Plasmaparameter PAPP-A, CRP und Leptin zur möglichen Prädiktion weiterer Gestosen erbrachte eine signifikante Leptinerhöhung in der Gruppe der schwangeren Frauen im ersten Trimenon, welche im späteren Verlauf einen Gestationsdiabetes mellitus (GDM) entwickelten, im Vergleich zu dem gesamten Kontrollkollektiv. Dieses Ergebnis lässt vermuten, dass sich eine, bei einer GDM entwickelnde, unphysiologische Hyperleptinämie bereits vor der Entstehung einer definitiven Plazenta und somit von dieser unabhängig entwickelt. Es ist somit anzunehmen, dass sich eine Leptinresistenz bereits vor der Entstehung der Insulinresistenz entwickelt. Das wiederum lässt den Schluss zu, dass die Hyperleptinämie und die damit einhergehende Leptinresistenz möglicherweise für die Insulinresistenz mitverantwortlich ist und nicht, wie bisher angenommen, die Insulinresistenz die Leptinresistenz bedingt. Somit konnte Leptin ebenfalls als möglicher Prädiktor eines GDM identifiziert werden. Zu einer abschließenden Beurteilung dieser Hypothese sind allerdings noch weitere Untersuchungen vonnöten. Bei einer Nebenanalyse zum Einfluss des Rauchverhaltens auf die Konzentration der Plasma-PAPP-A, -CRP- und -Leptin-Spiegel wurden signifikante Unterschiede zwischen Rauchern und Nichtrauchern bei den CRP- und Leptinwerten gefunden. Das Gesamtkollektiv der Raucherinnen weist signifikant höhere CRP-Werte im Vergleich zu dem Gesamtkollektiv der Nichtraucherinnen auf. Ebenfalls hat die Gruppe der erkrankten Raucherinnen signifikant höhere CRP-Werte als die Gruppe der erkrankten Nichtraucherinnen. Diese Ergebnisse sind am ehesten mit dem bereits bekannten Phänomen zu begründen, dass man erhöhte CRP-Werte bei Rauchern vorfindet. Hinsichtlich der Leptinwerte ist auffällig, dass die Gruppen der erkrankten Raucherinnen und der erkrankten Nichtraucherinnen signifikant höhere Leptinwerte aufweisten als das Gesamtkollektiv der Kontrollen und somit aller gesunden Nichtraucherinnen. Dieser Unterschied findet sich nicht in Bezug auf die Gruppe der gesunden Raucherinnen. Zudem weist das Kollektiv der kranken Raucherinnen signifikant höhere Leptinwerte auf als das der gesunden Raucherinnen. Dies lässt den Schluss zu, dass nicht das Rauchverhalten bzw. nicht dieses alleinig mit erhöhten Leptinwerten assoziiert zu sein scheint, sondern dass vor allem die sich entwickelnde Gestose mit erhöhten Leptinwerten einhergeht. Ob diese Erhöhung bereits vor der Schwangerschaft bestand oder sich erst in der Frühschwangerschaft entwickelt, welche Ursachen und Folgen der erhöhte Plasmaleptinspiegel bei der Entstehung einer Gestose hat und ob sich die Daten auf ein wesentlich größeres Kollektiv Ersttrimesterschwangerer, welche im weiteren Verlauf eine Präeklampsie oder einen Gestationsdiabetes mellitus entwickeln werden, übertragen lassen, obliegt weiteren Forschungsbemühungen. Aufgrund der hohen Spezifität ist die Plasma-Leptinbestimmung als Bestätigungstest bspw. nach einem Screeningtest im ersten Trimenon einsetzbar. Durch den hohen NPV ist die additive Plasma-Leptinbestimmung als Ausschlussparameter bei Hochrisiko-schwangerschaften für PE und möglicherweise auch für Gestationsdiabetes mellitus denkbar. Kombinationsuntersuchungen im ersten Trimenon aus Plasma-Leptin mit etablierten biophysikalischen und biochemischen PE-Markern könnte Plasma-Leptin als Vorhersageparameter noch bedeutsamer machen. Dies zeigt bereits die Kombinations-untersuchung von Plasma-PAPP-A und -Leptin. Eine zukünftige Entwicklung liegt möglicherweise in einem voll automatisierten Test, welcher mittels multivariater Analyse alle Faktoren mit der höchsten Prädiktionsrate für eine PE und andere Gestosen, wie bspw. einen Gestationsdiabetes mellitus im ersten Trimenon erfasst. So kann ein Hochrisikokollektiv für die jeweilige Gestose spezifisch herauskristallisiert und bspw. einer präventiven Aspiringabe und engmaschigeren Kontrolle oder einer Sectiobereitschaft zugeführt werden. Ein solches Vorgehen könnte eine bessere Risikoklassifizierung ermöglichen, als es die alleinige Anamneseerhebung und körperliche Untersuchung tut. Eine Prüfung müsste zudem dahingehend erfolgen, ob Leptin auch überregional und somit außerhalb von sog. Wohlstandsgesellschaften ein möglicher PE bzw. GDM-Risikofaktor ist oder ob sich dieses Adipokin erst im Zuge der Überversorgung mit bestimmten Nahrungsmitteln negativ auf die Gesundheit auswirkt und zur Entstehung von Gestosen, wie der Präeklampsie und des Gestationsdiabetes beiträgt.:INHALTSVERZEICHNIS Abkürzungsverzeichnis 1 Einführung 1.1 Klassifizierung und Definitionen der Hypertension in Pregnancy Diseases (HPD) 1.1.1 Essentieller arterieller Hypertonus 1.1.2 Gestationshypertonus 1.1.3 Präeklampsie (Synonym: Gestose) 1.1.4 Pfropfhypertonie 1.1.5 Pfropfpräeklampsie (Synonym: Pfropfgestose) 1.1.6 Andere hypertensive Erkrankungen 1.1.7 HELLP-Syndrom 1.1.8 Gestationsdiabetes 1.1.9 Vorzeitige Plazentalösung 1.2 Epidemiologie der Hypertension in Pregnancy Diseases (HPD) 1.3 Klinik und Folgen der Präeklampsie 1.3.1 Mögliche Organbeteiligung bei Präeklampsie 1.3.2 Schweregrade der Präeklampsie 1.3.3 Weitere Folgen der Hypertension in Pregnancy Diseases (HPD) 1.4 Aktueller Forschungsstand der Präeklampsie – ein Überblick 1.4.1 Pathophysiologie der Präeklampsie 1.4.2 Früherkennung der Präeklampsie 1.4.2.1 Biochemische Marker zur Prädiktion der Präeklampsie 1.4.2.2 Biophysikalische Marker zur Prädiktion der Präeklampsie 1.4.2.3 Risikofaktoren als Instrument der Prädiktion der Präeklampsie 2 Aufgabenstellung 2.1 Problemanalyse 2.2 Ziel der Dissertation 3 Material und Methoden 3.1 Untersuchungsobjekte 3.2 Material und Geräte 3.3 Methoden 3.3.1 Probengewinnung und Probenlagerung 3.3.2 ELISA zur CRP-Quantifizierung 3.3.2.1 Testprinzip 3.3.2.2 Durchführung 3.3.3 ELISA zur Leptin-Quantifizierung 3.3.3.1 Testprinzip 3.3.3.2 Durchführung 3.3.4 ELISA zur PAPP-A-Quantifizierung 3.3.4.1 Testprinzip 3.3.4.2 Durchführung 3.4 Verwendete Software 3.4.1 Textverarbeitung 3.4.2 Literaturrecherche und -verwaltung 3.4.3 Statistik und Graphiken 3.5 Statistik 3.5.1 Berechnung der Studienprävalenzen 3.5.2 Bestimmung von Mittelwerten (MW) und Standardabweichungen (STABW) 3.5.3 Durchführen von t-Tests 3.5.4 Bestimmung des Korrelationskoeffizienten nach Pearson 3.5.5 Erstellen von Receiver Operating Characteristics (ROC)-Kurven 3.5.6 Untersuchungen zur Testqualität 3.5.6.1 Sensitivität, Spezifität, Falsch-Positiv-Rate, Falsch-Negativ-Rate 3.5.6.2 Negativ Prädiktiver Wert (NPV), Positiv Prädiktiver Wert (PPV) 3.5.6.3 Likelihood Ratio (LR) 4 Ergebnisse 4.1 Beschreibung des Kollektivs 4.2 Statistische Untersuchungen zu den Unterschieden zwischen Präeklampsie- (PE) und Kontroll-Gruppe (CTR) in Bezug auf die Plasmaparameter PAPP-A, CRP und Leptin 4.2.1 Vergleich zwischen Plasma-PAPP-A-Werten in PE- und CTR-Gruppen 4.2.2 Vergleich zwischen Plasma-CRP-Werten in PE- und CTR-Gruppen 4.2.3 Vergleich zwischen Plasma-Leptin-Werten in PE- und CTR-Gruppen 4.3 Statistische Untersuchung der prädiktiven Wertigkeit von Leptin für die Präeklampsie (PE) 4.3.1 Untersuchungen zur Korrelation von Plasma-Leptin-Werten mit dem BMI 4.3.2 Untersuchungen zu den Unterschieden zwischen BMI-Werten in PE- und CTR-Gruppen 4.3.3 Vorhersagegenauigkeit des Leptin-Tests mittels Receiver Operating Characteristic (ROC) 4.3.4 Statistische Darstellung der Aussagekraft der ROC-Analysen 4.4 Statistische Untersuchungen der prädiktiven Wertigkeit der Kombination mehrerer Parameter im ersten Trimenon der Schwangerschaft zur Vorhersage der Präeklampsie (PE) 4.4.1 Kombination aus Plasma-Leptin und -PAPP-A für die Prädiktion der PE 4.4.1.1 Die prädiktive Wertigkeit von Leptin für die PE 4.4.1.2 Untersuchung der prädiktiven Wertigkeit von PAPP-A für die PE 4.4.1.3 Die Testqualität der Kombination Plasma-Leptin und -PAPP-A für die Prädiktion der PE 4.4.2 Untersuchungen zu den Unterschieden zwischen PE- und CTR-Gruppe in Bezug auf weitere Faktoren 4.4.2.1 Vergleich von Gravidität und Parität der Probandinnen in PE- und CTR-Gruppe 4.4.2.2 Vergleich der Einnahme von Medikamenten in PE- und CTR-Gruppe 4.5 Statistische Untersuchungen zu den Unterschieden zwischen Plasma-PAPP-A, -CRP- und -Leptin-Werten für alle weiteren Abschlussdiagnosen 4.5.1 Vergleich der Gruppe essentielle arterielle Hypertonie mit den Kontrollen (CTR) 4.5.2 Vergleich der Gruppe Gestationshypertonus mit den Kontrollen (CTR) 4.5.3 Vergleich der Gruppe HELLP-Syndrom mit den Kontrollen (CTR) 4.5.4 Vergleich der Gruppe Gestationsdiabetes mit den Kontrollen (CTR) 4.5.5 Vergleich der Gruppe vorzeitige Plazentalösung mit den Kontrollen (CTR) 4.6 Statistische Untersuchungen der Unterschiede zwischen Plasma-PAPP-A, -CRP- und -Leptin rauchender und nicht-rauchender Probandinnen 4.6.1 Vergleich der Plasma-PAPP-A-Werte bezüglich des Rauchverhaltens 4.6.2 Vergleich der Plasma-CRP-Werte bezüglich des Rauchverhaltens 4.6.3 Vergleich der Plasma-Leptin-Werte bezüglich des Rauchverhaltens 4.7 Zusammenfassung statistischer Daten der untersuchten Gruppen bezüglich PAPP-A-, CRP-und Leptin 5 Diskussion 5.1 Methoden 5.1.1 Fragestellung 5.1.2 Studiendesign 5.1.3 Laborchemische Untersuchungsmethode 5.1.4 Statistische Untersuchungsmethoden 5.2 Ergebnisse 5.2.1 PAPP-A als prädiktiver Präeklampsie-Marker 5.2.2 CRP als prädiktiver Präeklampsie-Marker 5.2.3 Leptin als prädiktiver Präeklampsie-Marker 5.2.4 PAPP-A und Leptin als kombinierte prädiktive Präeklampsie-Marker 5.2.5 Gravidität, Parität und Medikamenteneinnahme als prädiktive Präeklampsie-Risiko-Marker 5.2.6 PAPP-A, CRP und Leptin als prädiktive Marker für weitere HPD 5.2.7 PAPP-A-, CRP- und Leptin in Bezug auf das Rauchverhalten der Probandinnen 5.3 Ausblick für Forschung und Praxis 6 Zusammenfassung 7 Literaturverzeichnis 8 Anlagenverzeichnis 8.1 Abbildungsverzeichnis 8.2 Tabellenverzeichnis Eigenständigkeitserklärung Lebenslauf Publikationen Danksagun