Die angiogenetischen Faktoren VEGF, Angiogenin und bFGF im Atemkondensat von Patienten mit pulmonaler Hypertonie

Zusammenfassung

Die pulmonalarterielle Hypertonie (PAH) geht mit einer Veränderung der Gefäßarchitektur einher. Histologisch ist die Entstehung plexiformer Läsionen zu beobachten. Ähnliche Veränderungen findet man bei Patienten mit chronisch thrombembolischer pulmonaler Hypertonie (CTEPH). Angiogenetische Zytokine lassen sich bei Patienten mit PAH oder CTEPH im Gewebe und im Serum nachweisen, obwohl nicht klar ist, welche Rolle sie für den Gefäßumbau spielen. Die Gewinnung und Untersuchung von Atemkondensat ermöglicht es, auf nichtinvasivem Wege Proteine nachzuweisen, die in die Pathogenese verschiedener Lungenerkrankungen involviert sind.

Von insgesamt 22 Patienten mit pulmonaler Hypertonie (PH) (PAH: n = 12; CTEPH: n = 10) und 7 gesunden Probanden wurde Atemkondensat gesammelt. Mit Hilfe eines multiplexen Fluoreszenzimmunoassays wurde die Konzentration von Angiogenin, bFGF, VEGF, IL-8 und TNF-α in diesem Material bestimmt.

Im Atemkondensat der PH-Patienten ließen sich im Vergleich zu dem der Probanden signifikant höhere Konzentrationen für Angiogenin, bFGF und TNF-α nachweisen. Für das VEGF war der Unterschied lediglich zwischen PAH-Patienten und Kontrollen signifikant, für das IL-8 fand sich kein Unterschied zwischen den Gruppen.

Aus diesen an einem kleinen Kollektiv erhobenen Daten lässt sich schlussfolgern, dass der Nachweis proangiogenetisch wirksamer Zytokine im Atemkondensat möglich ist. Die auffällige Erhöhung der Konzentrationen für Angiogenin, bFGF, VEGF und TNF-α im Atemkondensat von PH-Patienten im Vergleich zu Gesunden muss an einem größeren Kollektiv nachvollzogen und hinsichtlich ihres diagnostischen Potenzials beleuchtet werden.

Abstract

Pulmonary arterial hypertension (PAH) is associated with a change in vascular architecture. A characteristic histological feature is the plexiform lesion. Similar alterations are observed in the pulmonary vascular bed of patients with chronic thromboembolic pulmonary hypertension (CTEPH). Cytokines involved in angiogenesis were found in both serum and lung tissue of patients with PAH and CTEPH, although their role in the formation of plexiform lesions remains unclear.

The examination of breath condensate is a noninvasive technique to analyse proteins possibly associated with the pathogenesis of various lung diseases.

Breath condensate of 22 patients with pulmonary hypertension (PAH: n = 12; CTEPH: n = 10) and 7 healthy volunteers was examined using a multiplex fluorescent bead immunoassay to determine the concentrations of the biomarkers angiogenin, bFGF, VEGF, IL-8, and TNF-α.

Significantly higher levels of angiogenin, bFGF and TNF-α were observed in breath condensate of patients with pulmonary hypertension in comparison to healthy controls. Similarly, breath condensate levels of VEGF were elevated in patients with PAH as against healthy volunteers. However, IL-8 levels in breath condensate did not differ between the two groups.

The data suggest that breath condensate of patients with pulmonary hypertension is characterized by increased levels of the angiogenic factors angiogenin, VEGF and bFGF as well as TNF-α, but not IL-8. A larger study is needed to confirm these results and to determine the prognostic and therapeutic implications of these findings.

^* Erst- und Zweitautor zeichnen gleichermaßen verantwortlich.

• Literatur

• 1 Simonneau G, Gatzoulis MA, Adatia I et al. Updated clinical classification of pulmonary hypertension. JACC 2013; 62: D34-D41
• 2 Jonigk D, Golpon H, Bockmeyer CL et al. Plexiform lesions in pulmonary arterial hypertension – Composition, architecture, and microenvironment. AJP 2011; 179: 167-179
• 3 Moser KM, Bloor CM. Pulmonary vascular lesions occurring in patients with chronic major vessel thromboembolic pulmonary hypertension. Chest 1993; 103: 686-692
• 4 Tuder RM, Chacon M, Alger L et al. Expression of angiogenesis-related molecules in plexiform lesions in severe pulmonary hypertension: evidence for a process of disordered angiogenesis. J Pathol 2001; 195: 367-374
• 5 Malhotra R, Paskin-Flerlage S, Zamanian RT et al. Circulating angiogenic modulatory factors predict survival and functional class in pulmonary arterial hypertension. Pulm Circ 2013; 3: 369-380
• 6 Gessner C, Hammerschmidt S, Kuhn H et al. Expired diagnosis? – the potential of exhaled breath analysis. . Pneumologie 2014; 58: 230-237
• 7 Gessner C, Rechner B, Hammerschmidt S et al. Angiogenic markers in breath condensate identify non-small cell lung cancer. Lung cancer 2010; 68: 177-184
• 8 Sack U, Scheibe R, Wotzel M et al. Multiplex analysis of cytokines in exhaled breath condensate. Cytometry A 2006; 69: 169-172
• 9 Gessner C, Scheibe R, Wotzel M et al. Exhaled breath condensate cytokine patterns in chronic obstructive pulmonary disease. Respir Med 2005; 99: 1229-1240
• 10 Huszar E, Vass G, Vizi E et al. Adenosine in exhaled breath condensate in healthy volunteers and in patients with asthma. Eur Respir J 2002; 20: 1393-1398
• 11 Elfros RM, Hoagland KW, Bosbous M et al. Dilution of respiratory solutes in exhaled condensates. Am J Respir Crit Care Med 2002; 165: 663-669
• 12 Carratu P, Scoditti C, Maniscalco M et al. Exhaled and arterial levels of endothelin-1 are increased and correlate with pulmonary systolic pressure in COPD with pulmonary hypertension. BMC Pulm Med 2008; 8: 20
• 13 Warwick G, Kotlyar E, Chow S et al. Exhaled breath condensate in pulmonary arterial hypertension. J Breath Res 2012; 6 036006
• 14 He H, Tao Y, Chen X et al. High levels of interleukin-6 and 8-iso-prostaglandin in the exhaled breath condensate and serum of patients with chronic obstructive pulmonary disease related pulmonary hypertension. Chin Med J 2014; 127: 1608-1612
• 15 Quarck R, Nawrot T, Meyns B et al. C-reactive protein: a new predictor of adverse outcome in pulmonary hypertension. J Am Coll Cardiol 2009; 53: 1211-1218
• 16 Papaioannou A, Zakynthinos E, Kostikas K et al. Serum VEGF levels are related to the presence of pulmonary arterial hypertension in systemic sclerosis. BMC Pulm Med 2009; 9: 18