Infektion mit Tropheryma whipplei: Diagnose, Pathogenese, Therapie

Zusammenfassung
Morbus Whipple ist eine chronische Infektionskrankheit, die sich meist bei Männern mittleren Alters schleichend über Jahre hinweg entwickelt. Die Diagnose mittels Duodenalbiopsie wird oft erst spät gestellt, da die klinischen Manifestationen unspezifisch sind. Mit rechtzeitiger antibiotischer Behandlung lässt sich meist eine Vollremission erzielen, es gibt aber auch Patienten, die auf Antibiotika ungenügend ansprechen und Rezidive erleiden. Kürzlich ist es gelungen, den Erreger, Tropheryma whipplei, anzuzüchten und phylogenetisch als neue Spezies innerhalb der Aktinomyzeten zu definieren. Ein Erregernachweis kann mithilfe der
Polymerasekettenreaktion erfolgen. Allerdings gibt es mit dieser Methode manchmal Spezifitätsprobleme. Die Seltenheit der Erkrankung ist – bei wahrscheinlich weiter Verbreitung des Erregers in der Umwelt - möglicherweise durch einen prädisponierenden Defekt der zellulären Immunität bedingt. Die moderne molekulare Medizin trägt dazu bei, eine seit fast 100 Jahren bekannte Erkrankung besser zu verstehen. Klinische Studien werden eine evidenz-basierte Therapie ermöglichen.

Schlüsselwörter: Morbus Whipple, Tropheryma whipplei, Polymerasekettenreaktion, Diagnose, Therapie, T-Zell-Immundefekt

Summary
Whipple`s Disease – Diagnosis, Pathogenesis, Therapy
Whipple`s disease is a rare infectious disorder mostly affecting middle aged men. The diagnosis, which frequently is delayed due to protean clinical manifestations, usually can be established by small bowel biopsy. The initiation of antibiotic treatment in most cases results in clinical remission. There is, however, a significant number of patients refractory to antimicrobial therapy or with a relapsing course. The causative organism, Tropheryma whipplei, recently has been cultivated and phylogenetically identified as an actinomycete. T. whipplei can now be detected by polymerase chain reaction in the gut and in other tissues. There are, however, problems concerning the specificity of the polymerase chain reaction. The rareness of the disease despite the ubiquitous occurrence of T. whipplei presumably is related to a predisposing defect in cellular immunity. Molecular medicine contributes to an improved understanding of a disease known for almost 100 years. Clinical studies will yield evidence-based therapeutic strategies.

Key words: Whipple`s disease, Tropheryma whipplei, polymerase chain reaction, diagnosis, therapy, T-cell immunodeficiency


Bei einem Missionar wurde im Jahre 1907 eine tödlich verlaufende Krankheit beschrieben, die mit Gewichtsverlust, Arthritis, chronischem Husten und Fieber einherging (14). Diese Erkrankung, zunächst als intestinale Lipodystrophie bezeichnet, wird heute nach ihrem Erstbeschreiber Morbus Whipple (MW) benannt. Obwohl die fast 100 Jahre im histologischen Schnitt gut sichtbaren, aber nicht definierten und nicht züchtbaren Erreger kürzlich mit molekulargenetischen und immunologischen Methoden als Aktinomyzeten (Tropheryma whipplei [gr. trophe = Ernährung, eryma = Schranke]), identifiziert worden sind (8, 10), bleiben noch viele Fragen unbeantwortet.
Diagnose
Die klinische Diagnose stützt sich zunächst nach wie vor auf eine zwar charakteristische, aber nicht spezifische Konstellation der häufigsten Symptome (Textkasten 1). Oft genug spielt auch der Zufall eine Rolle, wenn dem Endoskopiker bei der Duodenoskopie weißliche kleine Lymphzysten auffallen und wenn der Pathologe exzidiertes Material mit der PAS-Färbung untersucht.
Histopathologie
Die histologischen Veränderungen,
eine Vermehrung von großen, zipflig ausgezogenen Makrophagen mit rundlichen Einschlüssen (früher als sickle particle containing [SPC]-Zellen bezeichnet), die in der PAS-Färbung rot aufleuchten, sind pathognomonisch für den Morbus Whipple (MW). Der Pathologe kann diese Veränderungen in fast allen Organen finden (Textkasten 2) und so die Diagnose stellen. Neuere Arbeiten haben eine pathologische Stadieneinteilung vorgeschlagen, die dem Kliniker bei der Beurteilung, ob die Krankheit auf die Therapie anspricht, hilfreich sein kann (12). Bei der konventionellen Histologie gibt es jedoch manchmal sowohl falschnegative als auch falschpositive Befundungen. Falschnegativ, wenn keine PAS-Färbung durchgeführt wurde und die typischen Makrophagen übersehen worden sind, oder wenn das Organ nicht an der biopsierten Stelle befallen ist. Falschpositive histopathologische Ergebnisse sind bei Infektionen zum Beispiel mit Mycobacterium avium vorgekommen (auszuschließen mit der Ziehl-Neelsen Färbung, die säurefeste Erreger vom nicht säurefesten T. whipplei unterscheidet). Manchmal werden einzelne PAS-positive Makrophagen in der Mukosa und Submukosa, wie sie zum Teil noch Jahre nach erfolgreicher antibiotischer Therapie zu beobachten sind (Subtyp 3, [12]), sowie PAS-positive Plasmazellen oder glykogenreiche glatte Muskelzellen als florider MW fehlinterpretiert.
Besonders heimtückisch ist ein Befall des zentralen Nervensystems, da Symptome erst nach langjährigem Befall und ausgedehnter zerebra-
ler Destruktion auftreten. Zudem ist die Symptomatik oft wenig spezifisch (Textkasten 3). Bei Patienten, die mit Antibiotika vorbehandelt sind, kann eine zerebrale Manifestation vorliegen, obwohl die Dünndarmbiopsie negativ ist (2). Im Gehirn finden sich Tropheryma whipplei extrazellulär und phagozytiert von Gliazellen. Zerebrale Defekte sind oft irreversibel und manchmal trotz Therapie progredient.
Der erste Schritt bei differenzialdiagnostischem Verdacht auf Morbus Whipple ist die Entnahme mehrerer Schleimhautbiopsien aus dem Duodenum während einer Ösophago-Gastro-Duodenoskopie. Zeigt sich hier in der Lamina propria der typische Befund multipler PAS-positiver Zellen (Abbildung a), sind weitere (kostspielige) Untersuchungen nicht notwendig. In Biopsien aus anderen Organen wie zum Beispiel Lymphknoten, Herzklappen, Gelenkkapsel lassen sich ebenfalls PAS-positive Makrophagen finden, die definitive Diagnose ist hier jedoch schwieriger zu stellen. Im Zytozentrifugat des Liquor cerebrospinalis kann man mit geringer Sensitivität PAS-positive Makrophagen nachweisen.
Polymerasekettenreaktion
Besonders im Liquor, aber auch bei Organexzisaten, stützt sich heute die Diagnose für T. whipplei auch auf die Polymerasekettenreaktion (PCR) (9, 13): Die PCR für diesen Erreger wird von den verschiedenen Laboratorien mit unterschiedlicher Methodik (beispielsweise unterschiedliche Primerpaare, verschiedene Zykluszahlen, konventionelle oder nested-PCR) durchgeführt.
Die von vielen Gruppen als notwendig erachtete Sequenzierung der amplifizierten 16S-rRNA wird oft unterlassen. Standards zur Durchführung der PCR sind derzeit wegen des Fehlens vergleichender Untersuchungen noch nicht etabliert. Unklar ist außerdem, ob einige publizierte PCR-Befunde bei Personen ohne Morbus Whipple (1) durch Spezifitätsprobleme der Methode entstanden sind oder der Erreger tatsächlich eine breite Umweltpräsenz aufweist. In Zweifelsfällen und auch als weiterer Parameter zur Verlaufskontrolle ist eine PCR-Diagnostik aus dem Duodenum parallel zur histopathologischen Beurteilung sinnvoll. Im Liquor jedoch ist die PCR-Diagnostik wegen der dort nur selten nachweisbaren PAS-positiven Zellen obligat. Bei der Diagnostik des Morbus Whipple aus Gewebe der Lymphknoten, Synovialis oder Herzklappengewebe kommt der PCR ebenso ein hoher Stellenwert zu. Eine positive PCR beweist zwar das Vorhandensein der DNA des Erregers, eine Krankheitsdiagnose mit therapeutischer Konsequenz sollte man jedoch ohne klinisches Korrelat nicht stellen. Dementsprechend scheint es – auch wenn diese Ansicht nicht von allen Arbeitsgruppen geteilt wird – auf der Basis aktueller Berichte, „gesunde“ Träger und Ausscheider von T. whipplei zu geben.
Der Kliniker ist also insgesamt gut beraten, sowohl ein positives als auch ein negatives PCR-Ergebnis nur im Zusammenhang mit klinischen und histologischen Befunden zu bewerten und einen Experten zu Rate zu ziehen. Grundsätzlich kann die PCR sowohl mit frischem als auch mit formalinfixiertem und eingebettetem Material durchgeführt werden. Ungeklärt ist derzeit noch die Validität des Nachweises von T. whipplei im peripheren Blut mittels PCR.
Bakteriologie
Tropheryma whipplei sind stäbchenförmige Bakterien von etwa 2 µm Länge. Elektronenoptisch weisen T. whipplei eine ungewöhnliche, dreischichtige Zellmembran auf, wobei die innerste Schicht aus Polysacchariden besteht und wahrscheinlich für die positive PAS-Reaktion verantwortlich ist (Abbildung b, c).
Nach zahlreichen vergeblichen Versuchen wurden bei der ersten erfolgreichen Kultur Interleukin-(IL)-4-deaktivierte Makrophagen benutzt, in denen sich T. whipplei vermehrte (11), Subkulturen jedoch nicht möglich waren. Raoult et al. (8) verwendeten eine humane Fibroblastenlinie, die mit T. whipplei aus exzidierten Herzklappen inokuliert wurde.
Nach 285 Tagen Inkubationszeit wurden positive Zellkulturen erhalten. Die Verdopplungszeit von T. whipplei wurde auf 18 Tage geschätzt (6 Tage länger als die von Mycobacterium leprae). Die amplifizierte 16S-rRNA der Bakterien dieser Zellkultur war identisch mit der von T.-whipplei-Wildstämmen. Der Erreger ist nun mittels monoklonaler Antikörper im Duodenum und in zirkulierenden Monozyten (Abbildung d) darstellbar geworden (4). In der Zellkultur ließen sich die Erreger überdies mit IgM-Antikörpern anderer Patienten mit MW anfärben (8). Weitere Ergebnisse weisen darauf hin, dass dreiviertel einer Gruppe Normalpersonen IgG-Antikörper gegen T. whipplei zeigen (8). Dieser Befund korreliert mit dem Konzept eines ubiquitären Erregers bei seltener individueller Suszeptibilität.
Bei Bestätigung lassen diese Ansätze auf Antikörper-basierende Diagnosemöglichkeiten, die genaue Charakterisierung des Erregers und eine zukünftige Empfindlichkeitstestung gegenüber Antibiotika hoffen. Allerdings handelt es sich derzeit um experimentelle Verfahren einzelner Laboratorien, eine Routineanzucht oder eine Anzucht in axenischen (zellfreien) Nährmedien ist noch nicht möglich.
Die molekulare Charakterisierung zeigt, dass T. whipplei als grampositives Bakterium mit hohem G- plus C-Gehalt phylogenetisch den Aktinomyzeten zuzuordnen ist (9, 15). Die Bezeichnung für den Erreger lautet inzwischen „Tropheryma whipplei“ (nach Deposition eines T.-whipplei-Isolats vom Internationalen Komitee für Systematische Bakteriologie anerkannt [La Scola et al., Int J Syst Evol Mic 2001; 51: 1471–1479]); damit wurde der früher vorgeschlagene Name „T. whippelii“ (9), der nicht den mikrobiologischen Nomenklaturregeln entsprach, offiziell ersetzt. Möglicherweise gibt es mehrere Untertypen von T. whipplei, über deren biologische Unterschiede derzeit noch nichts bekannt ist.
Immunpathogenese
Morbus Whipple ist eine seltene Erkrankung, genaue epidemiologische Zahlen, zum Beispiel zur Inzidenz, liegen aufgrund fehlender systematischer Untersuchungen nicht vor. Bekannt ist, dass Männer mittleren Alters sowie HLA-B27-positive Individuen prädisponiert sind. Das Geschlechtsverhältnis war bei älteren Serien Männer : Frauen circa 8 : 1, bei aktuellen Erhebungen (laufende Studie zur Initialtherapie des Morbus Whipple [SIMW-Studie]) 3 : 1. Da außerdem der Morbus Whipple sporadisch auftritt und trotz längerer Antibiotikatherapie in einigen Fällen chronisch rezidivierend verläuft, wurden wirtsbezogene ätiologische Kofaktoren vermutet, und tatsächlich finden sich Hinweise auf persistierende Defekte des zellulären Immunsystems (Tabelle). Dabei sind nach heutigem Erkenntnisstand sowohl monozytäre Funktionen als auch T-Zellfunktionen gestört.
Neben einer verminderten Proliferation der T-Lymphozyten auf verschiedene Mitogene (beispielsweise ConA, PHA, anti-CD2) sind proliferationsinhibierende Serumfaktoren und Verschiebungen der T-Zell- und Lymphozytensubpopulationen bei Patienten mit Morbus Whipple nachgewiesen worden (6).
Neuere Studien zur Monozytenfunktion zeigen, dass bei Patienten mit Morbus Whipple im Vergleich zu Kontrollpersonen eine reduzierte Produktion des monozytären IL-12 (p40 und p70), nicht jedoch anderer Monokine vorliegt (7). IL-12 nimmt eine Schlüsselrolle in der Steuerung und Initiation der zellvermittelten Immunität ein, denn es bewirkt eine Promotion der Th1-Differenzierung, eine Verstärkung zytotoxischer Reaktionen sowie eine Steigerung der IFN-g-Sekretion von T- und NK-Zellen, wodurch wiederum verschiedene antimikrobielle Funktionen der phagozytischen Zellen verstärkt werden.
Die Reduktion von IL-12 hat sich in einer noch unveröffentlichten Studie bei 20 Patienten mit Morbus Whipple verschiedener Krankheitsstadien bestätigt (Marth et al.: Gastroenterology 2002, im Druck). Zusätzlich waren hier die Spiegel der Th1-Zytokine IL-2 und IFN reduziert, wohingegen das Th2-Zytokin IL-4 im Vergleich zu Kontrollpersonen signifikant vermehrt exprimiert war. Eine verminderte Expression von Zelladhäsionsmolekülen (CD11b, a-Kette des Komplementrezeptors 3) könnte eine zusätzliche Rolle spielen, da dieses Molekül für die Initiierung einer zellulären Immunantwort und IFN-g-Sekretion mitverantwortlich ist (6).
Als weitere Hinweise auf eine zelluläre Immunfunktionsstörung wurde eine kutane Hypergie auf diverse Recallantigene (6) sowie eine eingeschränkte Degradation der Bakterien in Makrophagen beschrieben. Viele dieser Befunde sind auch noch bei Patienten in jahrelanger Remission nachweisbar, unklar ist jedoch, ob der Defekt genetisch determiniert ist. Somit könnte eine Reduktion der Th1-assoziierten Zytokine und von IL-12 die verzögerte Elimination von T. whipplei in Makrophagen wesentlich mitbedingen. Dementsprechend führte bei einem antibiotikarefraktären Patienten mit MW eine adjuvante Therapie mit rekombinantem IFN-g zu einem guten klinischen Ansprechen und zur Eradikation des Erregers aus Duodenum und Liquor (10).
Zurzeit lässt sich die Hypothese vertreten, dass bei Morbus Whipple ein persistierender, umschriebener Defekt der zellulären Immunität vorliegt. Dabei scheinen vorwiegend die Aktivierbarkeit von Makrophagen und T-Lymphozyten sowie deren Interaktion betroffen zu sein, sodass durch eine Störung der Phagozytose eine verzögerte intrazelluläre Elimination von Tropheryma whipplei resultiert und schließlich eine Invasion des Erregers von der Darmmukosa in periphere Organe erfolgen kann. Dieser Defekt mag die Diskrepanz zwischen dem ubiquitären Vorkommen des Erregers und der Seltenheit der Erkrankung erklären. Unklar ist derzeit noch, ob es asymptomatische Besiedlungen mit Tropheryma whipplei tatsächlich gibt (1) und durch welche zusätzlichen Faktoren sie klinisch manifest werden können. Ebenso bedarf es der Klärung, ob prädisponierende Immundefekte der Infektion mit Tropheryma whipplei tatsächlich vorausgehen.
Therapie
Eine rechtzeitige und sachgemäße Antibiotikatherapie bewirkt meist eine Ausheilung, unbehandelt führt die Krankheit langsam progredient zum Tode. Die Wahl der Antibiotika beruht auf empirischen und retrospektiven Studien, weil die Empfindlichkeit des verantwortlichen Bakteriums T. whipplei auf Antibiotika noch nicht untersucht werden konnte. Da man nach Therapie mit Tetracyclinen schwere zerebrale Rezidive des Morbus Whipple beobachtet hat (3), verabreicht man heute zunächst eine hochdosierte intravenöse Initialtherapie mit liquorgängigen Antibiotika, gefolgt von einer zwölfmonatigen oralen Dauertherapie mit Cotrimoxazol. Allerdings ist weder die eine noch die andere Therapieform durch prospektive randomisierte Studien belegt.
Die Evaluation vorliegender Daten im nicht randomisierten Vergleich führte zu dem Ergebnis, dass eine Dauerbehandlung mit oralem Cotrimoxazol wirkungsvoller ist als mit Tetracyclinen (3). Allerdings sind auch unter regelmäßiger Gabe von Cotrimoxazol zerebrale Manifestationen und nach zwölfmonatiger Gabe des Antibiotikums auch extrazerebrale Rezidive beobachtet worden (3).
Eine randomisiert kontrollierte Studie zur Initialtherapie des Morbus Whipple (SIMW-Studienleitung: Prof. Dr. med. Gerhard E. Feurle) ist in Deutschland, Österreich und der Schweiz begonnen worden. In dieser Studie werden in der Initialtherapie hochdosierte intravenöse Antibiotikaregime verglichen. Daran schließt sich eine zwölfmonatige Gabe von Cotrimoxazol an. Wichtig ist hierbei, dass ein strukturierter Therapieplan und eine dreijährige Nachbeobachtungszeit eingehalten werden. Wegen der Seltenheit der Erkrankung muss versucht werden, möglichst alle Patienten mit frisch diagnostiziertem und nicht vorbehandeltem Morbus Whipple in die Studie aufzunehmen. Bislang sind 29 Patienten randomisiert worden. Einschlusskriterien sind der referenzpathologisch gesicherte Nachweis eines Morbus Whipple.
Das wichtigste Ausschlusskriterium ist eine länger als einen Monat durchgeführte antibiotische Therapie wegen Morbus Whipple. Eine initiale Liquorpunktion und Untersuchung des Liquors mittels PCR sind obligatorisch. Immunologische Funktionsuntersuchungen (Ansprechpartner: Priv.-Doz. Dr. med. Thomas Marth) sind ebenso Teil der Studie. Wenn es gelingt die Therapiestudie erfolgreich abzuschließen, wird erstmals eine evidenz-basierte Therapie möglich sein, auch wenn derzeit noch keine Suszeptibilitätsdaten vorliegen.
Bei Patienten mit Rezidiven oder Antibiotika-resistenten Manifestationen wird im Rahmen der Studie SRMW (Studie zur Rezidivtherapie des Morbus Whipple) unter immunologischem Monitoring eine experimentelle Therapie mit additivem Interferon-g durchgeführt.
Diese Therapiestudien sind Bestandteil eines in der Zwischenzeit angelaufenen, von der Europäischen Union geförderten Projektes an neun internationalen Institutionen zur Erforschung verschiedener Aspekte des Morbus Whipple (Pathogenese, Diagnostik, Epidemiologie, Genetik). Die Europäische Daten- und Gewebebank für dieses Projekt hat ihren Sitz beim koordinierenden Institut in Wiesbaden (Informationen über den Koordinator Priv.-Doz. Dr. med. Thomas Marth oder E-Mail: [e-mail]). Wünschenswert ist der Einschluss möglichst vieler Patienten in diese Studien.

Für die kritische Durchsicht des Manuskriptes und wertvolle Hinweise möchten die Autoren sich bei Herrn Priv.-Doz. Dr. med. A. von Herbay, Pathologisches Institut der Universität Heidelberg, der bei der SIMW Studie als Referenzpathologe fungiert (E-Mail: Axel_von_ [e-mail], www.whipplesdisease. net), und bei Herrn Priv.-Doz. Dr. med. Dr. rer. nat. T. Schneider, Medizinische Klinik I des Klinikums Benjamin Franklin, Berlin, herzlich bedanken.

Manuskript eingereicht: 12. 2. 2002; angenommen:
10. 9. 2002

zZitierweise dieses Beitrags:
Dtsch Arztebl 2002; 99: A 3265–3271 [Heft 48]

Literatur
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SIMW-Studienleitung:
Prof. Dr. med. Gerhard E. Feurle
DRK-Krankenhaus Neuwied
56564 Neuwied
Tel.: [phone]

Anschrift für die Verfasser:
Priv.-Doz. Dr. med. Thomas Marth
Bereich Gastroenterologie
Stiftung Deutsche Klinik für Diagnostik
Aukammallee 33, 65191 Wiesbaden
E-Mail: [e-mail]

Weitere Informationen im Internet:
www.whippledisease.info