CF diagnostiek Waar ligt de grens? Inez Bronsveld voor het CF Centrum - UMC Utrecht Afdeling Longziekten en Tuberculose 31 oktober 2008

Historie van de diagnostiek In de 18e eeuw: "Wehe dem Kind, das beim Kuß auf die Stirn salzig schmekt, es ist verhext und muss bald sterben" 1905 Meconium ileus voor het eerst beschreven door Karl Landsteiner 1936 Guido Fanconi beschreef het gezamenlijk voorkomen van coeliac diseaese, cystic fibrosis van de pancreas en bronchiëctasieeën 1938 Dorothy Andersen publiceerde: "Cystic Fibrosis of the Pancreas and Its Relation to Celiac Disease" in the American Journal of Diseases of Children.

More history... 1946 Dr. di Sant’Agnese beschreef CF als metabole dysregulatie met effect van goede voeding en antibiotica 1948 Hittegolf New York Dr. di Sant'Agnese en collega’s ontdekken dat de meeste mensen die opgenomen worden tgv verzwakking CF patiënten waren Deze kinderen verloren via het zweet 2-6x zo snel electrolyten dan normaal: dus heel zout zweet 1953 Dr. di Sant'Agnese ontwikkelde de zweettest 1988 Ontdekken van de eerste CF mutatie F508del door Francis Collins en Lap-Chee Tsui

Het CF gen en het klinische beeld 1989 ondekking van het gen dat CF veroorzaakt CF blijkt een zeer heterogeen ziektebeeld (WHO classificatie CF): Classical CF: alle manifestaties, slechte prognose Atypical CF: ondanks 2 mutaties toch mild beloop

Klinische presentatie van CF Kan zeer divers zijn, wat de diagnose bemoeilijkt: Baby: Meconium ileus Kinderen: Achterblijvende groei, diarree, recidiverende luchtweginfecties Volwassenen: Milde verschijnselen, recidiverende luchtweginfecties, infertiliteit Verschillende leeftijden: onvoldoende opname vet- /voedingsstoffen, galstenen, diabetes, neuspoliepen, levercirrose, kortademigheid, afname longfunctie, verminderde inspanningstolerantie

Verdenking CF ? CBO Richtlijn Cystic Fibrosis 2007 CF: terminology and diagnostic algorithms (De Boeck et al, Thorax 2006)

Diagnostische algoritmen Indien verdenking CF >> zweettest Indien zweettest borderline of positief >> mutatie analyse Indien borderline zweettest zonder CFTR mutaties: Overweeg andere diagnosen zoals bij respiratoire symptomen mbv allergie test, overweeg immuun deficientie, ciliaire dysfunctie, reflux Indien 0 of 1 mutatie, geen andere diagnose, blijvende symptomen >> electrofysiologie en / of CFTR sequencing

De grens Patiënten met een inconclusieve zweettest 1 CFTR mutatie inconclusieve NPD / ICM Advies: follow-up en behandeling van symptomen, genetische counselling, mogelijk dat nieuwe inzichten uitkomst bieden

Diagnostische algoritmen Bij neonaten of volwassenen >> CFTR mutatie analyse Indien 0 of 1 mutatie >> zweettest Indien borderline >> electrofysiologie en / of CFTR sequencing Stel geen diagnose op basis van 1 diagnostische test Diagnose CF blijft altijd op het klinische beeld Bv infertiliteit met een positieve zweettest of abnormale NPD: CBAVD of CF ?? Advies WHO: follow-up, diagnose kan veranderen in atypisch CF

CF diagnostiek in de praktijk Klinische beeld 1e kolom zeer verdacht voor CF, verdere diagnostiek altijd noodzakelijk 2e kolom komt ook voor bij andere ziektebeelden, verdere diagnostiek nodig om eerst het klinische beeld verder te definieren

CF diagnostiek in de praktijk 2. Zweettest: In de zweetklier is de chloride terugresorptie verminderd/afwezig Natrium volgt het chloride, waardoor chloride EN natrium bij de CF patient verhoogd zijn Veeze 1996, Nederlandse richtlijn 1998, CBO richtlijn 2007: Cl- > 60 mmol/l positief Cl- 30 - 60 mmol/l borderline Cl- < 30 mmol/l negatief

De zweetklier duct Na+ Na+ K+ Cl- Cl-

De Grenzen van de Zweettest vals-negatief: milde CF varianten, te weinig zweet net postnataal vals-positief: bij aandoeningen die het natrium transport beïnvloeden: Liddle disease, hypoaldosteronisme prematuren volwassenen 1-2% van de CF patiënten heeft een borderline/negatieve zweettest In 3849+10kbC>T is een zweettest < 30 mmol/l gevonden (Highsmith, NEJM 1994) 23% van de patiënten met borderline zweettest, blijken 2 CFTR mutaties te hebben

CF diagnostiek in de praktijk 3. CFTR mutatie analyse: Moet alle mutaties bevatten die in een frequentie > 0,5% voorkomen in de populatie Zo krijg je een detectie rate van 80 - 95% Met een panel van 36 mutaties 94,3% van de mutaties te vinden 55% F508del homozygoot 90% van de Nederlandse CF patienten hebben 1 of 2 F508del mutaties Aantal procenten met 2 andere mutaties

De CFTR mutatie analyse

De Grenzen van de CFTR mutatie analyse Voor bepaalde mutaties (vnl klasse I) is het duidelijk dat ze het CF fenotype veroorzaken Voor andere mutaties kunnen alleen functionele studies bepalen of ze CF veroorzaken of bijvoorbeeld alleen maar een polymorfisme zijn Voor veel CFTR mutaties is de consequentie voor de functie van het eiwit onbekend Met mutatie analyse kunnen afwijkingen in introns, en deleties (0,3%) of inserties van exons gemist worden Dan is sequencing noodzakelijk

CF diagnostiek in de praktijk 4. Electrofysiologie: neuspotentiaalmeting intestinal current measurement Directe afspiegeling van de functie van het CFTR kanaal

Het CFTR kanaal: Cystic fibrosis transmembrane conductance regulator Schematische weergave van het CFTR kanaal: In gezonde personen transporteert het CFTR kanaal chloor ionen CF: niet of verminderd functioneren van het CFTR kanaal Door mutaties in het CFTR gen

Nasal Potential Difference - NPD Basaal potentiaal geeft een weerspiegeling van het natrium transport Amiloride blokkeert dit natrium transport Chloor vrije oplossing creeert een gradient: de chloorsecretie wordt gestimuleerd Isoproterenol: veroorzaakt via cAMP aanmaak dat de nog niet geopende CFTR kanalen chloor gaan transporteren V MUCOSA SEROSA Na+ cAMP Cl- Ca2+ K+ CFTR Schematisch ziet dit er als volgt uit. Dit is het luchtwegepitheel met de serosale en de mucosale kant van het epitheel. Over het epitheel wordt de potentiaal gemeten. De serosale kant van de cel heeft dezelfde potentiaal als de subcutane ruimte van de arm, waar we de naald in hebben gebracht en deze dient dus als referetiepunt. Tegen de mucosale kant wordt de catheter gehouden. Over het epitheel loopt er een natriumstroom van mucosaal naar basolateraal. Deze natriumstroom zorgt voor ophoping van positieve lading aan de serosale kant. Als we dan de basale potentiaal meten, meten we met de catheter aan de mucosale kant een negatieve potentiaal. Het protocol van de meting is als volgt: Eerst wordt de basale potentiaal gemeten mbv een fysiologisch zoutoplossing. De bijdrage van het natriumtransport aan de potentiaal kun je meten door dit kanaal te blokkeren met amiloride. Daarna dienen we een chloride vrije oplossing toe, waarmee we een chloride gradient creeren. Chloride wil dan door deze kanalen naar buiten stromen. Door het vervolgens toedienen van isoproterenol verhogen we de cAMP concentratie in de cel waarmee we chloride secretie door eventuele CFTR kanalen stimuleren. Als laatste dienen we ATP toe, dat de intracellulaire Ca concentratie verhoogd en daarmee chloride secretie via dit alternatieve chloride kanaal stimuleert, waar sommige milde CF fenotypes profijt van hebben. Dit kanaal compenseert dus voor het gebrek aan CFTR chloride kanalen bij CF patienten.

Intestinal Current Measurement

Schematische weergave Ussing Chamber Amiloride - inhibeert het Na+ transport (ENaC) Carbachol en Histamine om de Cl- secretie te stimuleren

CF diagnose ? CF: terminology and diagnostic algorithms (De Boeck et al, Thorax 2006) Classic of Typical CF: ≥ 1 karakteristieke manifestatie Chronische sinopulmonale problematiek GE manifestatie: steatorrhoe Infertiliteit / CBAVD Chloride concentratie in zweettest > 60 mmol/l Meestal 2 ‘erkende’ CFTR mutaties Pancreas sufficient of insufficient Kan snel of langzaam progressief zijn

CF diagnose 2. Non-classic of Atypical CF: CF fenotype in minstens 1 orgaansysteem Normale (<30 mmol/l) of borderline ST (30-60 mmol/l) Diagnose moet gesteld worden door 2 CFTR mutaties of CFTR dysfunctie in de nasaalpotentiaal meting Indien 2 verschillende mutaties dan iig 1 geclassificeerd als mild Pancreas sufficient Milde manifestatie in long

Alternatieve diagnose Als maar 1 orgaan is aangedaan door CFTR dysfunctie: overweeg andere term dan CF Table 1 WHO diagnostic list for single organ disease phenotypes associated with CFTR mutations Isolated obstructive azoospermia* Chronic pancreatitis* Allergic bronchopulmonary aspergillosis* Disseminated bronchiectasis* Diffuse panbronchiolitis* Sclerosing cholangitis* Neonatal hypertrypsinogenaemia *At least one CFTR mutation identified. It is likely that this classification will need further revision in the future as our knowledge and understanding of these conditions increase CF fenotype zonder CFTR mutaties: CF-like disease

Summary In veel gevallen is de CF diagnose duidelijk en wordt bevestigd door de zweettest en DNA mutatie analyse Bij typisch klinische beeld zijn de diagnostische test alleen nodig voor bevestiging van de diagnose In andere gevallen is CFTR functie bepaling nodig: NPD / ICM En / of uitgebreidere mutatie analyse om de diagnose aan te tonen danwel te verwerpen In gevallen waarbij geen diagnose gesteld kan worden, maar er wel blijvende symptomen zijn, of 1 CFTR mutatie, of een borderline zweettest gevonden wordt, moet aan de mogelijkheid van atypisch CF gedacht worden en is follow-up vereist

CF or no CF…?