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4  Diskussion

4.1 Diskussion der Ergebnisse der klinischen und biochemischen Untersuchungen

4.1.1 Ziel der Untersuchungen

Bei unseren Patientinnen wurden der ACTH- und der LHRH-Test zur Beantwortung verschiedener Fragestellungen durchgeführt.

Zum einen sollten sie zur allgemeinen Einschätzung der hormonellen Situation der Patientin beitragen. Dabei hofften wir, durch die Ermittlung der verschiedenen Hormone und Mediatoren Hinweise auf Schlüsselstellen der Dysregulation bei PCOS-Patientinnen zu gewinnen.

Ein zweites Anliegen bestand darin, ein eventuell vorliegendes biochemisches Profil zu erkennen, das die Tendenz zur Entwicklung eines OHSS ankündigt.

Das im Zusammenhang mit dem ACTH-Test ermittelte Hormonprofil diente der genauen Darstellung des Phänotyps unserer Patientinnen in Hinblick auf die Funktion der 21-Hydroxylase. Üblicherweise wird dafür die Bestimmung des 17α-OHP im Vergleich zu Cortisol vor und nach Stimulation durch ACTH genutzt. Nach den Erfahrungen von Fiet et al. treten jedoch für das 17α-OHP in dem zu erwartenden Wertebereich falsch negative Werte bei heterozygoten Mutationsträgern und falsch positive Werte bei homozygoten Wildtypträgern in 20 bis 50% der Fälle auf (61). Das bestätigt eine 1999 veröffentlichte slowenische Studie mit hyperandrogenämischen Frauen, bei denen die Ergebnisse des ACTH-Tests mit denen der molekulargenetischen Untersuchung und der HLA-Typisierung verglichen wurden. Dabei konnten nur bei 25% der Frauen mit auffälligen 17α-OHP-Werten Veränderungen im CYP21 festgestellt werden, die anderen 75% waren Wildtypträger. 10% der Patientinnen mit unauffälligem ACTH-Test wurden dagegen als Carrier von Mutationen identifiziert. Diesen Ergebnissen zufolge ist die Ermittlung des 17α-OHP im Rahmen des ACTH-Tests weder ausreichend spezifisch, noch ausreichend sensitiv für die Vorhersage einer bestehenden 21-Hydroxylase-Störung (67).


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Bei Vorliegen eines 21-Hydroxylase- Mangels wird 21-DOF in relativ grossen Mengen aus 17α- OHP gebildet. Im gesunden Organismus spielt dieser Mechanismus eine untergeordnete Rolle, ein Mangel an 21- Hydroxylase provoziert jedoch zwangsläufig diesen Stoffwechselweg. Während 17α-OHP zu einem wesentlichen Anteil in den Gonaden synthetisiert wird, wird 21-DOF vorwiegend in der NNR gebildet. Somit ergibt sich für das 21-DOF eine relative Unabhängigkeit von Alter und Zyklusphase der Frau.

Die oben beschriebene Überlappung der Werte von Mutations- und Wildtypträgern sollte bei der Bestimmung des 21-DOF nicht auftreten. Deshalb haben wir uns für die zusätzliche Bestimmung dieses sehr aufwendigen und empfindlichen Markers für einen 21-Hydroxylase-Mangel entschieden (56).

Eine exakte Differenzierung zwischen adrenaler oder ovarieller Herkunft der Hyperandrogenämie bei PCOS ist schwierig. Im physiologischen Zustand wird beispielsweise Androstendion zu etwa gleichen Teilen in Nebennierenrinde und Ovar gebildet, 17α-OHP und Testosteron sind überwiegend ovariellen Ursprungs, ein bestimmter Anteil des zirkulierenden Hormons stammt dennoch aus der Nebenniere. Dabei unterliegt die ovarielle Sekretion der Regulation durch LH, die adrenale Sekretion der Regulation durch ACTH. ACTH wirkt direkt stimulierend auf die adrenale Synthese, durch LHRH-Gabe kommt es zur hypophysären LH-Freisetzung, die ihrerseits die ovarielle 17α-OHP-Synthese fördert. Genaue Rückschlüsse auf die Quelle der eventuell überschießenden Antwort auf eine Stimulation sind deshalb bei gleichzeitiger Durchführung beider Tests schwer möglich. Allerdings ermittelten Ibanez et al. den Zeitpunkt der maximalen 17α-OHP-Antwort auf LHRH bei 24 h post stimulationem. Der Zeitpunkt der maximalen adrenalen Antwort nach ACTH-Gabe liegt bei 1-2 h nach Stimulation (68). Dementsprechend gehen wir davon aus, dass es sich bei unserem Testverfahren mit Ermittlung der Werte 60 min nach Stimulation vorwiegend um eine Wiedergabe der ACTH-vermittelten adrenalen Reaktion handelt.

Eine wiederholte Messung der Steroidparameter zur Evaluierung der LHRH-Antwort nach

24 h war aus organisatorischen Gründen nicht möglich, wäre aber ein interessanter Ansatz für nachfolgende Untersuchungen.


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4.1.2  Unterschiede im Hormonprofil zwischen PCOS-Patientinnen und Kontrollen

Die LH-Basalwerte waren ebenso wie die Serumwerte nach Stimulation durch LHRH bei den PCOS-Patientinnen bei gleichzeitig deutlich niedrigeren FSH-Werten im Vergleich zur Kontrollgruppe nur leicht erhöht. Der Anstieg des LH-Spiegels nach der Stimulation

(LH30/LH0) war in beiden Gruppen analog.

Die häufig zitierte überschießende LH-Antwort auf Stimulation bei PCOS-Patientinnen konnten wir nicht nachweisen. Sie ist nach einer Untersuchung von Steck et al. als wenig sensitiv einzuschätzen, da nur etwa 40% der untersuchten PCOS-Patientinnen eine solche Hyperreaktivität zeigten (69). In unserem Patientenkollektiv war eine überschießende LH-Antwort sogar nur in 7,7 % der Fälle nachweisbar (LH30/LH0 >5).

Die Quotientenaus LH und FSH waren sowohl bei den Basalwerten (LH 0 / FSH 0 ) als auch den stimulierten Werten (LH 30 / FSH 30 ) bei den PCOS-Patientinnen signifikant gegenüber der Kontrollgruppe erhöht. Allerdings lag der Median des Quotienten aus den Basalwerten mit 1,0 und den stimulierten Werten mit 2,5 nicht so hoch wie erwartet.

Es gilt als gesichert, dass das Gonadotropinniveau bei PCOS gleichermaßen auf eine erhöhte Frequenz wie auch Amplitude der pulsatilen Gonadotropinfreisetzung der Hypophyse zurückzuführen ist. Die Pathogenese dieser Störungen ist jedoch nicht sicher geklärt. Erwogen werden zentrale Funktionsstörungen ebenso wie eine Beteiligung der Insulin like growth-Faktoren oder eine Beeinflussung durch den Body Mass Index. Nach neueren Erkenntnissen gibt es Hinweise darauf, dass eine verstärkte Aktivität des Follistatins, das eine Hemmung der FSH-Freisetzung bewirkt ohne jedoch die LH-Synthese zu beeinträchtigen, an der Pathogenese des PCOS beteiligt sein könnte. Die bei unseren Patientinnen beobachtete Konstellation der LH und FSH-Werte ist am ehesten durch die letztgenannte Theorie zu erklären (70).

Beim Vergleich der Kontroll- mit der PCOS-Gruppe im Hinblick auf die adrenalen Steroide DHEA und DHEAS war der basale Wert für DHEA nur leicht erhöht. Aufgrund des etwas stärkeren Anstiegs nach ACTH fand sich beim 60 Minuten-Wert eine signifikante Differenz zwischen beiden Gruppen.


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Für freies Testosteron und Gesamttestosteron beobachteten wir in der PCOS-Gruppe signifikant höhere Werte als in der Kontrollgruppe. Diese korrelierten mit den basalen 17α-OHP-Werten. Gleichzeitig war eine negative Korrelation mit dem Anstieg des 17α-OHP nach ACTH-Stimulation nachweisbar, der sich in der Kontrollgruppe nicht zeigte. Das belegt die starke gegenseitige Beeinflussung von ovarieller und adrenaler Hyperandrogenämie bei PCOS, wie sie von Rosenfield beschrieben worden ist (71).

Für Androstendion ergaben sich sowohl bei den basalen als auch bei den durch ACTH-Gabe stimulierten Spiegeln signifikant höhere Werte für die PCOS-Patientinnen. Dabei war der Anstieg in beiden Gruppen gleich, so dass es sich um erhöhte basale Spiegel bei normaler (nicht überschießender) ACTH-Antwort handelt.

Ist der Hyperandrogenismus bei PCOS Folge einer ovariellen oder adrenalen Regulationsstörung? Tierexperimentelle Studien lassen vermuten, dass zirkulierende Androgene adrenalen Ursprungs als Vorstufen für die intraovarielle Konversion dienen. Andererseits gibt es Anhalt dafür, dass die Ovarien einen stimulierenden Einfluss auf die adrenale Androgenproduktion ausüben. Am wahrscheinlichsten dürfte es sich also um eine wechselseitige Beeinflussung beider endokriner Organe handeln (72).

Die Tatsache, dass die basalen und stimulierten 17α-OHP-Werte bei den PCOS-Patientinnen leicht erhöht, die Differenz zwischen beiden Werten jedoch gleich und der Anstieg (Quotient 17α-OHP60/ 17α-OHP0) in der PCOS-Gruppe niedriger als in der Kontrollgruppe ist, spricht für eine normale Antwort auf die ACTH-Stimulation bei basal erhöhten Spiegeln nicht-adrenaler Herkunft. Eine andere Erklärung für diese Hormonkonstellation ist die von Fruzetti et al. (73). Danach wirken erhöhte Testosteronserumspiegel inhibitorisch auf die

21-Hydroxylase. Damit wäre auch die bei unseren Patientinnen vorliegende positive Korrelation zwischen Testosteron und basalem 17α-OHP und die negative Korrelation zum Anstieg des 17α-OHP erklärbar.

Auch für SHBG, das Bindungsprotein für Sexualsteroide, das für den Transport derselben im Blut und für den Anteil an freiem, biochemisch wirksamen Hormon verantwortlich ist, zeigten sich eindeutige Differenzen zwischen PCOS- und Kontrollgruppe im Sinne niedrigerer Spiegel bei den PCOS-Patientinnen.


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Neben seiner Transportfunktion interferiert SHBG mit dem Androgenrezeptor, beeinflusst die Wirkung von Dehydrotestosteron und hemmt die Östrogen induzierte Zellproliferation (74). Aus diesem komplexen Wirkmechanismus wird deutlich, welchen Einfluss der SHBG-Spiegel auf die Hormonspiegel im Blut hat. Umweltfaktoren wie beispielsweise die Ernährung scheinen die Regulation der Synthese zu beeinflussen. Das wird deutlich am Zusammenhang mit BMI, Leptin- und Insulinspiegeln. Insulin hat direkten Einfluss auf die Funktion der Hepatozyten und hemmt auf diese Weise die Synthese und Freisetzung von SHBG (23).

Die Korrelation von SHBG mit BMI, Insulin und Leptin konnten wir auch bei unseren Patientinnen auf signifikantem Niveau nachweisen.

Die PCOS-Patientinnen in unserer Untersuchung wiesen für den BMI einen höheren Medianwert auf als die Kontrollpersonen. Da nicht gänzlich auszuschließen ist, das Unterschiede im Körpergewicht auch die Steroidsynthese beeinflussen, untersuchten wir die Korrelation zwischen dem BMI und den Sexualsteroiden. In unserem Patientenkollektiv wurde nur für DHEAS und freies Testosteron eine Korrelation mit dem BMI nachgewiesen, für alle anderen Steroide jedoch nicht. Unsere Beobachtungen stimmen mit denen von Azziz et al. überein, nach denen der Einfluss des BMI auf die Steroidsynthese relativ unwesentlich ist (75).

4.1.3 Hinweise auf ein erhöhtes Risiko zur Entwicklung eines OHSS

Es zeigte sich eine Tendenz zu erhöhten LH-Basalspiegeln ebenso wie Spiegeln nach Stimulation durch LHRH bei den PCOS-Patientinnen mit anamnestischem OHSS. Allerdings war der Anstieg des LH-Spiegels nach der Stimulation (LH30‘/LH0‘) in der Gruppe mit OHSS signifikant niedriger gegenüber der Gruppe mit PCOS. Möglicherweise liegt in der OHSS-Gruppe ein erhöhter basaler LH-Spiegel bei verminderter Reaktivität auf Stimulation durch LHRH vor.

Im Gegensatz zu den PCOS-Patientinnen ohne OHSS, die im Vergleich zur Kontrollgruppe deutlich niedrigere FSH-Basalspiegel aufwiesen, ergab sich für die Frauen mit vorausgegangenem OHSS kaum ein Unterschied zur Kontrollgruppe. Das heißt, die FSH-Spiegel der PCOS-Patientinnen mit OHSS waren deutlich weniger beeinträchtigt als bei den restlichen PCOS-Patientinnen.


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Die Quotienten zwischen LH und FSH waren in beiden Untergruppen gleichermaßen erhöht bei insgesamt höherem Gonadotropinniveau in der OHSS-Gruppe.

Das Gonadotropinniveau erscheint bei unseren Patientinnen mit OHSS tendenziell erhöht. Da in dieser Gruppe auch der Median des Body-Mass-Index höher war als bei den anderen PCOS-Patientinnen, untersuchten wir unsere Daten auf einen möglichen Zusammenhang zwischen BMI und LH-Sekretion. Zahlreiche Autoren berichten darüber, dass sowohl bei PCOS-Patientinnen als auch bei gesunden Frauen der LH-Spiegel stark durch den BMI beeinflusst wird. So ist bei Patientinnen mit PCOS die LH-Pulsatilitätsfrequenz unabhängig vom BMI erhöht, die Amplitude der LH-Sekretion nimmt dagegen mit zunehmendem BMI ab.

Arroyo et al. beschrieben, dass bei Frauen ohne hormonelle Auffälligkeiten sowohl sehr niedrige (<20) als auch hohe (>27) BMI mit niedrigeren LH-Spiegeln einhergehen (76). Diesen Zusammenhang konnten wir anhand unserer Daten ebensowenig nachvollziehen wie eine enge Korrelation zwischen BMI und LH.

Für die adrenalen Steroide DHEA und DHEAS zeichnete sich bei den OHSS-Patientinnen ein niedrigerer Wert als bei den PCOS-Patientinnen ohne OHSS ab, der für DHEAS ein signifikantes Niveau erlangte. Der Anstieg des DHEA nach ACTH-Stimulation war in allen Gruppen gleich, so dass man anhand unserer Daten sagen kann, PCOS-Patientinnen mit und ohne OHSS unterscheiden sich möglicherweise hinsichtlich der basalen adrenalen Hormonspiegel, jedoch nicht hinsichtlich der Reaktionsfähigkeit der Nebennierenrinde auf Stimulation.

Im Gegensatz zu Gustafson et al., die bei einer kleinen Gruppe von OHSS-Patientinnen (n= 9) ein erhöhtes Androstendion sowie einen erhöhten Quotienten ausAndrostendion und DHEA beschrieben haben, was auf eine verstärkte Androgensynthese ovariellen Ursprungs in der OHSS-Gruppe schließen lässt, konnten wir keinen Unterschied zwischen PCOS-Patientinnen mit bzw. ohne OHSS in Bezug auf Androstendion nachweisen. Allerdings wurde bei den von Gustafson untersuchten OHSS-Patientinnen und den Kontrollen ein PCOS weder diagnostiziert noch ausgeschlossen (77). Für 17α-OHP zeigt sich eine Tendenz zu höheren Werten in der OHSS-Gruppe, wobei der Anstieg nach Stimulation in allen Gruppen etwa [Seite 72↓]gleich war. In Bezug auf das Gesamttestosteron dagegen registrierten wir signifikant niedrigere Werte für die Untergruppe der OHSS-Patientinnen.

4.1.4 Bedeutung der metabolischen Parameter

In den letzten Jahren gewann die metabolische Dysregulation im Zusammenhang mit PCOS immer mehr an Interesse. Die Erkenntnis über das gehäufte Auftreten von Adipositas, Hyperinsulinämie und hohen Spiegeln anderer metabolischer Marker wie IGF-1 und Leptin sowie der Einfluss dieser Veränderungen auf die Langzeitprognose der Patientinnen begründen dieses Interesse. Der Prozentsatz der adipösen PCOS-Patientinnen reicht von 30 bis 60% (78). Bei mehr als 50% der betroffenen Patientinnen wird eine gesteigerte Insulinsekretion bei gleichzeitig eingeschränkter Glukosetoleranz gefunden (79).

4.1.4.1 Leptin

Unter den in unserer Studie untersuchten metabolischen Parametern, deren Messwerte teilweise stark korrelieren und die sich in ihrer Wirkung gegenseitig beeinflussen, ergaben sich besonders fürLeptin interessante Ergebnisse.

Leptin ist ein von Adipozyten produziertes Protein, das über die Interaktion mit Rezeptoren im Hypothalamus die Vermittlung des Sättigungsgefühles triggert. Es ist an der Regulation zahlreicher physiologischer Vorgänge wie Thermoregulation, Fettstoffwechsel, Hämatopoese ebenso wie der β-Zell-Funktion und der Ovarfunktion beteiligt (80). Veränderungen der Leptinspiegel beeinflussen die Fertilität (81). Im Tierexperiment konnte gezeigt werden, dass mit Leptin behandelte Mäuse höhere Spiegel an LH und FSH aufweisen als die Kontrolltiere. Die Vermittlung zwischen Leptin und den Gonadotropinen scheint über das Neuropeptid Y zu erfolgen, dessen Synthese durch Leptin gehemmt wird und das seinerseits als Inhibitor von GnRH gilt (82). Dagegen entsteht bei bereits perinataler Hyperleptinämie im Tierexperiment eine Resistenz des NPY-Systems gegen Leptin (83). Die synchrone Pulsatilität der Leptin- und LH-Sekretion, wie sie für gesunde Frauen von Licinio et. al. 1998 gezeigt wurde (84), konnte von Sir-Petermann auch für Patientinnen mit PCOS nachgewiesen werden (85). Da die Pulsatilität der Leptinsekretion auch bei Hemmung der Gonadotropin-Achse durch GnRH-[Seite 73↓]Analoga persistiert, ist es eher wahrscheinlich, dass Leptin regulatorisch auf die GnRH-LH-Sekretion wirkt als umgekehrt (86).

Anhand unserer Daten konnten wir keine signifikante Korrelation zwischen Leptin- und LH-bzw. FSH-Spiegeln nachvollziehen. Allerdings handelt es sich hierbei um eine einmalige Messung der Spiegel, wodurch eine Beurteilung der pulsatilen Veränderungen der genannten Parameter nicht möglich ist.

Zwischen dem Body Mass Index und den Serumleptinspiegeln existiert ein enger Zusammenhang(87). Patientinnen mit einem PCOS leiden häufig unter einer Adipositas. Die Meinungen darüber, ob die Leptinspiegel bei PCOS-Patientinnen per se erhöht sind, oder ob sie ausschließlich Folge des erhöhten BMI sind, sind kontrovers.

Die meisten Autoren fanden keinen Unterschied in der Leptinkonzentration zwischen adipösen PCOS-Patientinnen und gesunden Frauen mit gleichem BMI (88). Andere Autoren postulieren dagegen, dass die Leptinspiegel bei PCOS-Patientinnen höher sind, als man es bei entsprechendem BMI erwarten würde bzw. als bei gesunden Probandinnen mit gematchtem BMI (89).

Unseren eigenen Ergebnissen folgend schließen wir uns der Meinung der erstgenannten Autoren an. Danach unterscheiden sich die Leptinkonzentrationen bei vorgegebenem BMI nicht wesentlich zwischen PCOS und Kontrollgruppe, wobei sie allerdings in der PCOS-Gruppe aufgrund des oft höheren BMI gemittelt höher liegen.

Nach Sinha und Caro zirkuliert bei Frauen mit niedrigem BMI der größte Teil des Leptin in seiner gebundenen Form, wohingegen es bei adipösen Frauen überwiegend in der freien Form vorliegt (90). Aufgrund dieser Tatsache führt der Vergleich der freien Leptinspiegel zu wesentlich gravierenderen Unterschieden zwischen adipösen und normal gewichtigen Patientinnen.

Der genaue Pathomechanismus des Zusammenhangs zwischen dem BMI und den Leptinspiegeln ist noch ungeklärt, verschiedene Autoren vermuten eine Verbindung über die bei PCOS häufig erhöhten Insulinspiegel. So sanken nach Behandlung von PCOS-[Seite 74↓]Patientinnen mit Diazoxid die Leptinspiegel in gleichem Maße wie die Insulinspiegel (91). In einer von Laughlin 1997 veröffentlichten Untersuchung an 33 PCOS- und 32 Kontrollpatientinnen korrelierte ausschließlich der Mittelwert der über 24h gemessenen Insulinspiegel signifikant mit dem Leptinspiegel (92). Bei unserer Untersuchung handelt es sich um eine einmalige gleichzeitige Bestimmung von Seruminsulin- und Leptinspiegeln. Dennoch konnten wir eine Korrelation zwischen beiden Parametern nachweisen.

Über die Art der Wechselwirkung zwischen Leptin und Insulin bei PCOS gibt es kontroverse Meinungen. Einige Autoren vertreten die Ansicht, dass die Leptinspiegel nicht unabhängig vom BMI mit der Insulinkonzentration konform gehen. Die periphere Insulinresistenz bei Adipositas, die in einer Vielzahl der PCOS-Fälle vorliegt, verstärkt die möglicherweise prävalente Insulinresistenz. Nach Ciaraldi et al. wird die durch Insulin stimulierte Leptinsekretion demnach durch die bei PCOS bestehende Insulinresistenz der Adipozyten limitiert (93). Diese Beobachtungen konnten wir anhand unserer Daten nicht nachvollziehen. Hier bestand für PCOS-Patientinnen ebenso wie für die gesunden Kontrollen eine Korrelation zwischen Leptin- und Insulinspiegeln.

Grinspoon et al. berichteten über die positive Korrelation zwischen Leptin- und IGF-1-Spiegeln (94). Dieser Zusammenhang ließ sich durch die von uns erhobenen Daten nicht bestätigen.

Es gibt Hinweise darauf, dass Leptin direkt die Wirkung von Insulin auf die Hepatozyten beeinflusst (95). Im Zusammenhang damit ist die negative Korrelation zwischen Leptin und SHBG, wie wir sie für unsere Patientinnen nachweisen konnten, interessant.

Eine Assoziation zwischen Testosteron- und Leptinwerten im Serum, wie sie bei männlichen Probanden existiert (96), konnte für weibliche Probanden von uns ebenso wie von den meisten anderen Autoren nicht erfasst werden (97).

Das Ovar exprimiert Leptinrezeptoren (98) und behält möglicherweise seine Sensibilität gegenüber Leptin auch im Falle einer peripheren Leptinresistenz und daraus folgenden Hyperleptinämie. Karlsson et al. fanden Transkripte für Leptinrezeptor-Isoformen in humanen Granulosa- und Thekazellen (99). Darüber hinaus beobachteten sie, dass Leptin die LH-vermittelte Östradiolsekretion hemmt und damit wiederum auf die hypothalamisch-hypophysäre Regulation der Gonadotropine Einfluss nimmt.


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Sierra-Honigmann et al. veröffentlichten 1998 Daten über die angiogene Potenz des Leptins (80). Ihre Ergebnisse beruhen auf Untersuchungen an Corneazellen. Demnach induziert Leptin in Gegenwart von funktionsfähigen Leptinrezeptoren eine von den Endothelzellen der Cornea ausgehende Neovaskularisation. Über diesen Effekt hinsichtlich der Mikrovaskularisation wäre eine Beteiligung von Leptin neben anderen vasoaktiven Substanzen an der Entstehung eines OHSS bei Frauen mit hohen Leptinspiegeln denkbar.

Unserer Meinung nach geht die Leptinsekretion auch bei PCOS-Patientinnen konform mit dem BMI. Leptin korreliert auf hohem Niveau positiv mit Insulin und negativ mit SHBG. Das Ovar scheint auch bei peripherer Resistenz seine Sensibilität gegenüber Leptin zu behalten. Auf ovarieller Ebene könnte Leptin über die Hemmung der Stimulation durch Gonadotropine und nachfolgend verminderter LH-vermittelter E2-Freisetzung wirken. Auf hypophysärem Niveau fördert es die LH- und FSH-Sekretion durch negatives Feed-back über die niedrigen E2-Spiegel und durch Hemmung der hypothalamischen Freisetzung von NPY.

4.1.4.2 Insulin

In Bezug auf Insulin konnten wir anhand unserer Daten keinen signifikanten Unterschied zwischen gesunden Frauen und Patientinnen mit PCOS feststellen.

Für eine ursächliche Rolle des Insulins in der Pathogenese des PCOS gibt es allerdings zahlreiche Hinweise. Da die Hyperinsulinämie sowohl nach Entfernung beider Ovarien als auch nach antiandrogener Therapie persistiert (19), ist es relativ unwahrscheinlich, dass die erhöhten Insulinspiegel eine Folge der gesteigerten ovariellen Androgenproduktion sind. Vielmehr ist anzunehmen, dass die Hyperinsulinämie einen ursächlichen Einfluss auf den gestörten Androgenhaushalt nimmt.

Eine Erhöhung der Insulinspiegel führt zum Anstieg von Testosteron im Serum (100). Dass andererseits die Senkung der Insulinspiegel mit einer Normalisierung der Androgenspiegel einhergeht, zeigt eine Studie von Nestler et al. Die Therapie mit Diazoxid führte bei PCOS-Patientinnen zum Abfall der Testosteron- und zum Anstieg der SHBG-Werte während bei gesunden Probanden keine signifikante Veränderung dieser beiden Parameter stattfand (101).


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Die Erhöhung der Serum-Androgenkonzentration durch Insulin lässt sich auf verschiedene metabolische Effekte des Insulins zurückführen. So korreliert die Insulinkonzentration umgekehrt mit der Konzentration an SHBG, dem Transportprotein für Testosteron im Blut (23). Dieser Zusammenhang war auch innerhalb der von uns untersuchten Stichprobe nachweisbar. Insulin führt in vitro zur Hyperplasie der Stroma- und Thekazellen des Ovars sowie zur verstärkten Expression von LH-Rezeptoren auf der Thekazelloberfläche, wobei die Ovarien ihre Sensitivität gegenüber Insulin auch bei bestehender peripherer Insulinresistenz behalten (20, 102, 103).

Meirow et al. postulierten, dass das Vorliegen einer Insulinresistenz ein wesentliches Unterscheidungskriterium für Untergruppen innerhalb der PCOS-Population darstellen könnte (104). Danach sollen Patientinnen mit Insulinresistenz weitaus stärker von Adipositas, Hirsutismus, erhöhten Testosteron- und verminderten SHBG-Spiegeln betroffen sein als die Patientinnen, bei denen eine Insulinresistenz ausgeschlossen wurde. Diese wiesen dagegen höhere Androstendionspiegel sowie eine höhere LH/ FSH-Ratio auf. Diese Unterscheidung gelang uns anhand unserer Daten nicht, wobei das Insulinniveau insgesamt relativ niedrig war und die Variation zwischen den einzelnen Patientinnen nicht deutlich erschien.

Obwohl wir keinen signifikanten Unterschied zwischen gesunden Frauen und denen mit PCOS darstellen konnten, bestand doch eine positive Korrelation zwischen Insulin, Body Mass Index und Leptin sowie eine negative Korrelation mit SHBG. Damit wird auch bei unseren Patientinnen eine Beteiligung von Insulin an der Regulation der metabolischen Veränderungen bei PCOS wahrscheinlich.

4.1.4.3 Insulin-like growth factor 1

Für den Insulin-like growth factor IGF-1 ergab sich ebenfalls keine signifikante Differenz zwischen PCOS und Kontrollen.

Das System der IGF mit Bindungsproteinen und Rezeptoren ist an der Vermittlung der Wirkung der Gonadotropine innerhalb des Ovars beteiligt. Die Ergebnisse von Nahum et al. und Cara et al. geben Anhalt dafür, dass Veränderungen im Zusammenspiel dieser Faktoren zu einer übersteigerten Androgenproduktion durch das Ovar führen können. In vitro-Studien haben gezeigt, dass IGF-1 in Thekazellen die DNA-Synthese und damit die [Seite 77↓]Androgenproduktion stimuliert und zusätzlich die Expression der LH-Rezeptoren auf der Thekazelloberfläche fördert (20, 83).

Die mangelnde Nachweisbarkeit einer Differenz der IGF-1-Werte zwischen PCOS-Patientinnen und Kontrollen in unserer Studie ist möglicherweise damit zu erklären, dass ausschließlich die Spiegel an Gesamt-IGF, nicht jedoch die Bindungsproteine IGFBP 1 und 3 ermittelt wurden. Im Einklang mit unseren Ergebnissen beschreiben die meisten Studien normale Werte an zirkulierendem IGF-1 bei PCOS-Frauen. Die trotzdem vorhandene gesteigerte Bioaktivität erklärt sich durch Veränderungen in den Spiegeln der Bindungsproteine. Innerhalb derer ist der Spiegel an IGFBP-3, dem Haupttransportprotein für IGF-I bei PCOS-Patientinnen gegenüber anderen Frauen nicht vermindert. Die Spiegel an IGFBP-1 sind jedoch in der PCOS-Population deutlich niedriger (105). Für die Einschätzung der Wirkung des bioaktiven IGF-1 und den Zusammenhang mit anderen Parametern erscheint es deshalb sinnvoll, die Untersuchung der entsprechenden Bindungsproteine einzuschließen.

4.1.5 Beurteilung der Aussagekraft biochemischer Untersuchungen zur Differenzierung zwischen den Gruppen

Hinsichtlich der Unterscheidung zwischen PCOS-Patientinnen und Kontrollgruppe zeigten die androgenen Steroide erwartungsgemäß ein im Vergleich zur Kontrollgruppe erhöhtes Niveau. Dabei war eine klare Abgrenzung zwischen adrenalem und ovariellem Ursprung des Hyperandrogenismus nicht möglich. Dies kann als Zeichen für die wechselseitige Beeinflussung der Steroide beider endokriner Organe gewertet werden. Für eine zuverlässige Differenzierung zwischen adrenaler und ovarieller Herkunft der Hyperandrogenämie wäre die getrennte Durchführung von LHRH- und ACTH-Test unter jeweils optimalen Bedingungen möglicherweise hilfreich.

Die höheren Leptinspiegel in der PCOS-Gruppe scheinen eher im Zusammenhang mit dem ebenfalls erhöhten BMI in der Patientengruppe zu stehen als ein eigenständiger Marker für PCOS zu sein.

Die enge Verbindung der Spiegel von Insulin, Leptin und SHBG untereinander sowie mit dem BMI sind als Hinweis auf den Einfluss der metabolischen Parameter auf die Pathogenese des Syndroms zu werten.


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Folgende Parameter gaben Hinweise auf ein erhöhtes Risiko zur Entwicklung eines OHSS.

Für die Gesamtheit der PCOS-Patientinnen gilt ein Zusammenhang zwischen Testosteron und den Basalwerten bzw. dem Anstieg des 17α-OHP. Dieser konnte bei den Frauen mit anamnestischem OHSS nicht nachgewiesen werden, er ist hier möglicherweise aufgehoben. Die gefährdeten Patientinnen weisen leicht erhöhte 17α-OHP-Werte auf bei etwa gleichen Androstendionwerten und signifikant niedrigeren Testosteron- und DHEAS-Spiegeln. Zur Unterscheidung zwischen den PCOS-Patientinnen, die im Rahmen der kontrollierten ovariellen Hyperstimulation ein erhöhtes Risiko zur Entwicklung eines OHSS tragen, und denen ohne ein solches erhöhtes Risiko, könnte ein Hinweis auf den ovariellen Ursprung der Hyperandrogenämie weiterhelfen.

Bei leicht erhöhten Werten für LH und FSH ist der Quotient aus beiden bei PCOS-Patientinnen mit OHSS in gleichem Maße erhöht wie bei den restlichen PCOS-Patientinnen. Besonders interessant ist die Tendenz zu höheren Leptinspiegeln in der OHSS-Gruppe. Aufgrund der angiogenen Potenz des Leptins (80) wäre eine Beteiligung desselben an den pathophysiologischen Vorgängen, die zur Entstehung eines OHSS führen, denkbar.

Zusätzlich zu den oben beschriebenen Regulationsstörungen finden sich in der Literatur weitere interessante Hinweise auf pathogenetische Zusammenhänge zwischen PCOS und OHSS.

Renin-Angiotensin. Die Reninkonzentration ist in kleinen atretischen Follikeln, wie sie beim PCOS vorkommen, höher als in normalgroßen Follikeln (106).

Messungen sowohl des Reningehaltes im Plasma als auch der Proreninkonzentration ergaben erhöhte Werte in der Gruppe der PCOS-Patientinnen. Dabei korrelierten die Proreninwerte sehr deutlich mit den Androgenspiegeln im Blut (107, 108).

Interleukine, TNF α . Beim Gehalt an Interleukinen und TNFα in der Follikelflüssigkeit konnte kein Unterschied zwischen PCOS-Patientinnen und gesunden Probanden nachgewiesen werden (109).


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Es konnte jedoch gezeigt werden, dass die IL- 6-Produktion der Granulosazellen HCG- bzw. LH-abhängig ist, d. h. dass bei erhöhten LH-Spiegeln auch mit erhöhten IL-6-Spiegeln zu rechnen ist (110).

VEGF. Die VEGF-Bildung von Granulosazellen ist in vitro abhängig von HCG (111).

Neueren Untersuchungen zufolge sind die Serumspiegel an VEGF bei PCO- bzw. PCOS-Frauen im Vergleich zu gesunden Probandinnen signifikant erhöht (112). Auch die Blutflussgeschwindigkeit im Stroma polyzystischer Ovarien, die mit Hilfe von Doppleruntersuchungen bestimmt werden kann, zeigte sich in einer Studie erhöht (112). Der Nachweis einer verstärkten Perfusion polyzystischer Ovarien könnte eine mögliche Erklärung für das gehäufte Auftreten eines OHSS bei Patientinnen mit polyzystischen Ovarien liefern

Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass die LH-Konzentration im Serum, die beim klassischen PCOS typischerweise erhöht ist, sehr gut mit dem VEGF-Spiegel in der Follikelflüssigkeit korreliert (113).

Der Einfluss von IGF-1, das bei einigen PCOS-Patientinnen erhöht ist, auf die VEGF-Produktion, wurde bereits am Beispiel von Retinazellen nachgewiesen (114).

IGF-1 erhöhte konzentrationsabhängig die Expression der VEGF- mRNA.

Anhand kultivierter Colon-Cancer-Zellen wurde gezeigt, dass IGF-1 die VEGF-Spiegel durch Induktion der Transkription des VEGF-Gens reguliert (115).

Die mögliche Rolle der erhöhten Androgenspiegel, eines häufigen Befundes bei PCOS, wurde am Beispiel androgenabhängiger Prostatakarzinome untersucht. Nach Kastration und damit Reduzierung der Androgenspiegel sanken auch die Spiegel an VEGF (116).

Als gesichert gilt, dass der Nachweis eines PCOS mit einem erhöhten Risiko für die Ausbildung eines OHSS im Rahmen der kontrollierten ovariellen Hyperstimulation einhergeht. Die exakte Diagnose eines Polyzystischen Ovar Syndroms vor Beginn der Stimulationstherapie ist deshalb von entscheidender Bedeutung für eine möglichst risikoarme Behandlung.


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4.1.6  Beurteilung der Ergebnisse der Blutdruckmessung

Bei der einmaligen indirekten Messung des Blutdrucks nach Riva und Rocci beobachteten wir folgende Ergebnisse. Wenn man die gesamte Gruppe der PCOS-Patientinnen betrachtet, waren sowohl der diastolische als auch der systolische Druck signifikant gegenüber der Kontrollgruppe erhöht. Diese Beobachtungen werden von Veröffentlichungen anderer Arbeitsgruppen bestätigt. In einer Arbeit von Holte et al., die ein 24-h-Blutdruckmonitoring bei Frauen mit PCOS und Kontrollpersonen durchführten, wiesen die PCOS-Frauen erhöhte Werte für den systolischen Blutdruck und den mittleren arteriellen Druck auf (25).

Neben den erhöhten Medianwerten für die gesamte PCOS-Gruppe sind für die Prognose der einzelnen Patientin die folgenden Befunde wesentlich bedeutsamer. Die Zahl der Fälle mit Grenzwerthypertonie (RR über 140/90 und bis 160/95 mmHg) lag in der Kontrollgruppe bei 1 (4,5%), in der gesamten PCOS-Gruppe dagegen bei 11 (26,3%). Hinweise auf eine bestehende manifeste Hypertonie (RR> 160/95 mmHg) fanden wir in der Kontrollgruppe nicht, in der gesamten PCOS-Gruppe hingegen bei 4 Patientinnen (3 x bei PCOS und 1x bei PCOS und OHSS), das entspricht 10,5%. Wenn man das relativ junge Alter der Patientinnnen in Rechnung stellt und bedenkt, dass 50% der Fälle einer Grenzwerthypertonie in eine manifeste Hypertonie übergehen, sind das schwerwiegende Befunde. Nach den Ergebnissen einer prospektiven Bevölkerungsstudie aus Skandinavien litten 27,8% der PCOS-Frauen im Alter unter 50 Jahren an einer behandlungsbedürftigen Hypertonie im Vergleich zu 3,5% in der gleichaltrigen Kontrollgruppe. Bei den über 50-jährigen waren es 53,3% im Vergleich zu 17,3% (23). Nach einer retrospektiven Auswertung der Daten von schwedischen 40-bis 59-jährigen PCOS-Patientinnen, litten 20 Jahre nach Diagnosestellung 39% an behandlungsbedürftiger Hypertonie im Gegensatz zu 11% in der Vergleichsgruppe ohne PCOS-Anamnese (26).

Wahrscheinlich sind die Ursachen für die signifikant höheren Blutdruckwerte in der Hyperandrogenämie sowie der erhöhten Prävalenz für Adipositas und Insulinresistenz bei PCOS-Patientinnen zu suchen. Bezogen auf die von uns untersuchte Patientengruppe spricht die enge Korrelation sowohl des diastolischen als auch des systolischen Blutdrucks mit freiem Testosteron für einen wesentlichen Einfluss der Androgenspiegel auf den Blutdruck. Der diastolische Druck korrelierte außerdem stark mit Insulin und dem SHBG, was auf eine Beteiligung metabolischer Faktoren hinweist.


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Worauf dieetwas niedrigeren Blutdruckwerte in der Gruppe der OHSS-Patientinnen beruhen, ist unklar. Möglicherweise sind sie auf die insgesamt niedrigeren Androgenspiegel in der OHSS-Gruppe zurückzuführen, wobei sich gerade im Hinblick auf freies Testosteron die PCOS-Patientinnen mit bzw. ohne OHSS nicht wesentlich unterscheiden.

Die Ermittlung des Drucks erfolgte durch einmalige Messung mittels der indirekten Methode nach Riva und Rocci. Diese ist als Screening-Methode geeignet. Die Subjektivität der Einschätzung durch den Untersucher und die Möglichkeit einer passageren Erhöhung des Blutdrucks müssen bei der endgültigen Bewertung allerdings berücksichtigt werden. Verdächtige Befunde müssen deshalb durch Mehrfachmessungen und eventuelle 24-h-Messung verifiziert werden. Da die Bestimmung des Blutdruckes von stets demselben Untersucher durchgeführt wurde, sind subjektive interindividuelle Schwankungen bei unseren Messungen weitestgehend auszuschliessen.

4.2 Diskussion der Ergebnisse der molekulargenetischen Untersuchungen

4.2.1 Genetische Untersuchungen im Zusammenhang mit PCOS

Das PCOS zeigt eine hohe Prävalenz innerhalb der Familien der Betroffenen. Daher ist es wahrscheinlich, dass genetische Faktoren eine wichtige Rolle in seiner Ätiologie spielen.

Die Durchführung von Familienstudien zur Erforschung des PCOS weist allerdings einige besondere Probleme auf. Zum einen manifestiert sich die Erkrankung zumeist im fertilen Alter, daher ist es selten möglich, Probandinnen aus mehr als einer oder höchstens zwei Generationen zu gewinnen. Zum anderen gibt es aufgrund der klinischen und biochemischen Heterogenität des Syndroms keine einheitliche Definition des PCOS und daher auch keine vergleichbaren Patientenkollektive innerhalb der zahlreichen Studien. Außerdem gibt es keinen Konsens in der Auffassung über den männlichen Phänotyp der Erkrankung. Die meisten Autoren sehen in einem extrem androgenen Behaarungsmuster mit verstärkter Körperbehaarung bei vorzeitiger androgenetischer Alopezie eine mögliche Manifestationsform bei Männern.

Die Ergebnisse einer großen Familienstudie ergaben, dass 96% der Töchter betroffener Frauen und 82 % der Töchter von Männern mit androgenetischer Alopezie polyzystisch [Seite 82↓]veränderte Ovarien besitzen (145). Einer anderen Untersuchung zufolge zeigten 19,7% der männlichen Verwandten ersten Grades von PCO-Patientinnen den oben erwähnten Phänotyp (im Vergleich zu 6,5 % der Verwandten von Kontrollpersonen). 31,4% der weiblichen Verwandten ersten Grades wiesen PCOS-Symptome auf. Die Autoren schlossen daraus auf einen autosomal dominanten Vererbungsmodus (118).

Ein weiterer Hinweis auf den starken Einfluss genetischer Faktoren auf die Manifestation des PCOS liefert die Beobachtung persistierender biochemischer Veränderungen bei Zellen von PCOS-Patientinnen unabhängig von wechselnden Umgebungsbedingungen.

Eine Variante im Genom der kultivierten Zellen sorgt für einen unveränderten Phänotyp der Zelle auch bei veränderten Kulturbedingungen. So konnten Nelson et al. Thekazellstämme züchten, die ursprünglich aus Follikeln von PCOS-Patientinnen bzw. Kontrollpersonen stammten. Trotzdem die Zellen über längere Zeit in einem LH-freien Medium gehalten wurden, sezernierten die PCOS-Zellen deutlich größere Mengen an Progesteron, 17α-OHP und Testosteron nach Stimulation durch Forskolin als die Kontrollzellen. Die Ursache für diesen stabilen biochemischen Phänotyp könnte einerseits in einer stabilen metabolischen Prägung (imprint) in vivo oder andererseits in einer genetischen Veränderung liegen (119).

4.2.1.1 Genetische Modelle

Wenn man PCOS als eine vererbbare Erkrankung ansieht, kommen nach Kahsar-Miller und Azziz drei allgemeine genetische Modelle in Frage. Zum ersten das „single gene Mendelian model“, nach dem die Mehrzahl der Fälle auf einen einzelnen spezifischen genetischen Defekt zurückzuführen sind.

Eine zweite Möglichkeit wäre das „multifactorial model“. Danach sind die PCOS verursachenden Defekte nicht einheitlich, sondern stellen eine Häufung von Störungen dar, die auch isoliert auftreten und einzelne Symptome verursachen können.

Das dritte genetische Modell ist das „variable expression single gene model“, eine modifizierte Variante der beiden bereits erwähnten Modelle. Demnach wäre PCOS eine erbliche Erkrankung mit einem spezifischen autosomal dominanten Gendefekt und einem vom Expressionsgrad abhängigen variablen Phänotyp. Das heißt, das Risiko, ein PCOS zu entwickeln, hängt gleichermaßen vom vererbten Genotyp wie auch von bestimmten die Expressivität beeinflussenden Umweltbedingungen ab (120).


[Seite 83↓]

Das heterogene klinische und biochemische Erscheinungsbild des PCOS machen eine einzelne genetische Ursache unserer Meinung nach sehr unwahrscheinlich. Dennoch weist das familiär gehäufte Auftreten der Erkrankung auf die Beteiligung genetischer Faktoren bei der Pathogenese hin. So scheint ein Zusammenspiel den Expressionsgrad beeinflussender Umweltfaktoren wie zum Beispiel der Ernährung, mit einer kleinen Anzahl verursachender Gene, die vor allem den Steroidhormon- bzw. Insulinstoffwechsel betreffen, vorzuliegen.

Wegen des heterogenen klinischen Bildes und des bedeutenden Einflusses der Umweltbedingungen favorisieren wir als Erklärungsmodell eine Kombination aus den beiden letztgenannten Modellen.

Eine vielversprechende Methode bei der Beurteilung genetischer Veränderungen als Krankheitsursachen ist die Untersuchung eineiiger- und zweieiiger Zwillinge. In einer australischen Studie wurden 19 eineiige und 15 zweieiige Zwillingspaare untersucht. Dabei zeigten 5 der eineiigen bzw. 6 der zweieiigen Zwillingspaare keine Übereinstimmung in der morphologischen Struktur der Ovarien. Diese Ergebnisse sprechen nicht gegen die Beteiligung genetischer Faktoren, jedoch gegen das Vorliegen einer einzelnen von anderen Einflüssen unabhängigen spezifischen genetischen Störung als Ursache für PCOS (121).

4.2.1.2 Kandidatgene

Die nachfolgend erwähnten Studien beschäftigten sich mit der Beteiligung verschiedener Kandidatgene an der Entstehung des PCOS. Unter Berücksichtigung des biochemischen Erscheinungsbildes des Syndroms kommen dafür vor allem Gene in Frage, die für wichtige Enzyme des Androgen- und Steroidhormonmetabolismus und der Insulinsekretion sowie für Faktoren, die Einfluss auf die Gonadotropinsekretion bzw. die Regulation des Körpergewichtes haben, kodieren.

Im Ergebnis mehrerer klinischer und laborchemischer in vitro-Untersuchungen der Steroidproduktion bei hyperandrogenämischen Frauen entstand die Vermutung, dass die Allele der CYP17 α, die sowohl die Funktion der 17α-Hydroxylase als auch der 17, 20-Lyase steuert, die zentrale Ursache des ovariellen Hyperandrogenismus bei PCOS ist (122).

Carey et al. untersuchten das CYP17-Gen bei PCOS-Patientinnen und fanden einen Defekt im Sinne eines Basenaustausches in der 5'-Promotorregion, die zu einer Verstärkung der [Seite 84↓]Promotoraktivität führen könnte. Anschließend durchgeführte Kopplungsanalysen konnten das CYP17 als hauptverantwortliches Gen jedoch ausschließen. Ein Zusammenhang zwischen dem beschriebenen Polymorphismus und biochemischen Auffälligkeiten im Sinne erhöhter Serumtestosteronwerte konnte nicht festgestellt werden (123). In einer nachfolgenden Studie wurde ein weiterer Polymorphismus der Promotorregion entdeckt, dessen Prävalenz sich jedoch nicht zwischen Patienten- und Kontrollgruppe unterschied (124).

Gharani et al. veröffentlichten 1997 Untersuchungen zur Bedeutung der CYP11 α (Cholesterol side chain cleavage gene). Die publizierten Daten von 97 PCOS-Patientinnen, 51 Frauen mit polyzystischen Ovarien und 59 Kontrollen, die mit Hilfe von STRP-Markern (short tandem repeat polymorphism) untersucht wurden, zeigen eine Verknüpfung zwischen den Gesamttestosteron-Serumspiegeln und Polymorphismen 528 Bp vor dem 5'-Ende des Gens. Die gleiche Population wurde im Hinblick auf die Rolle des Aromatase-Gens (CYP19) untersucht. Die Ergebnisse der Fall-Kontroll-Studie wie auch der Kopplungsanalyse konnten keinen Zusammenhang zwischen Allelen des CYP19 und dem Vorhandensein von PCOS aufdecken (125).

Zahlreiche Studien haben eine Verbindung zwischen PCOS und der Insulinsekretion bzw. Insulinwirkung aufgedeckt. Das legt die Vermutung nahe, dass Defekte der betreffenden Gene eine Rolle in der Ätiopathogenese des Syndroms spielen.

Verschiedene Untersuchungen am Insulinrezeptor-Gen ergaben keinerlei Missense- oder Nonsense-Mutationen in der Tyrosinkinase-Domäne bzw. im gesamten kodierenden Bereich des Insulin-Rezeptorgenes bei hyperinsulinämischen PCOS-Patientinnen. Es ist daraus zu schließen, dass Mutationen im Insulinrezeptorgen keine bedeutende Rolle für die Entwicklung eines PCOS spielen (126, 127).

Zur Erforschung der Rolle des Insulingens bei der Entstehung von PCOS untersuchten Waterworth et al. die Rolle der VNTR-Minisatelliten (variable number tandem repeats), die vor dem 5'-Ende des Insulingens auf Chromosom 11p15.5 lokalisiert sind. Variationen in diesem Bereich scheinen direkt an der Regulation der Insulinsekretion beteiligt zu sein (128).

Die repetitiven Tandemsequenzen liegen in zwei verschiedenen Verteilungsmustern vor, das Klasse I-Allel besteht aus durchschnittlich 40 repeats, das Klasse III-Allel aus ca. 157 repeats. [Seite 85↓]Die Autoren untersuchten drei verschiedene Populationen von PCOS-Patientinnen und ihren weiblichen und männlichen Verwandten auf diese Allele. Sie fanden eine starke Korrelation zwischen dem Vorhandensein der Klasse III-Allele und dem Auftreten von PCOS, insbesondere der anovulatorischen Ausprägung des Syndroms (129).

Obwohl Störungen in der LH-Signal-Transduktion aufgrund der hormonellen Befunde bei PCOS sehr wahrscheinlich sind, konnten keinerlei Veränderungen im LH-Rezeptor-Gen nachgewiesen werden.

Urbanek et al. veröffentlichten 1999 eine umfangreiche Studie an 150 Kernfamilien, in der sie 37 Kandidatgene auf die Kopplung mit PCOS untersuchten. Die Genprodukte der ausgewählten Loci sind entweder direkt an der Steroidhormonsynthese oder an ihrer Regulation beteiligt, haben Einfluss auf die Regulation der Gonadotropinwirkung, der Insulinwirkung oder des Körpergewichts.

Nach den Ergebnissen dieser Untersuchung erschien eine Kopplung mit dem Locus für Follistatin am wahrscheinlichsten. Follistatin, ein ovarielles Polypeptid, könnte als Activinbindendes Protein eine wichtige Rolle in der Regulation der ovariellen und hypophysären ebenso wie der Betazell-Funktion spielen. Eine weiterführende Untersuchung des Follistatin- Genlocus durch dieselbe Arbeitsgruppe zeigte bei 85 Mitgliedern von 19 Familien von PCOS- Patientinnen insgesamt 17 Mutationen auf. Die nachfolgende Expressionsanalyse ergab keinen wesentliche Unterschied auf mRNA- Niveau zwischen PCOS- Patientinnen und Kontrollen (130).

Für die anderen Genorte, unter ihnen die oben beschriebenen CYP17, CYP19, Insulin VNTR und INSR, fand sich mit Ausnahme von CYP11 im Rahmen dieser Untersuchung kein Hinweis auf Kopplung mit PCOS. Die Hinweise für eine mögliche Kopplung mit CYP11A erreichten nach Angleichung des p-Wertes aber keine Signifikanz (131).

4.2.1.3  CYP21A1 als Kandidatgen

Der Zusammenhang zwischen dem Funktionsverlust der 21-Hydroxylase und dem klinischen Bild des Adrenogenitalen Syndroms ist seit langem bekannt.

Dabei beruht der Mangel an 21-Hydroxylase auf homozygoten oder compound heterozygoten Veränderungen im CYP21A2-Genlocus. Die bekannten Mutationen führen zu einem unterschiedlich starken Funktionsverlust des Enzyms, und damit zu verschiedenen [Seite 86↓]Aussprägungsgraden des Syndroms. Die Symptome der late onset Form weisen eine starke Ähnlichkeit zu denen eines PCOS auf, nämlich Menstruationsstörungen, Akne, Hirsutismus und Seborrhoe. Bei ca. 80% der AGS-Patientinnen findet man zudem im vaginalsonografischen Bild polyzystisch veränderte Ovarien. Diese starke Überschneidung zwischen den Symptomen eines late-onset AGS und eines PCOS führte zu der Forderung von New et al., dass vor der Diagnosestellung PCOS der Ausschluss eines AGS stehen müsse und veranlasste uns, die funktionellen Auswirkungen heterozygoter Mutationen im CYP21A2- Gen zu untersuchen.

Eine 2001 veröffentlichte Untersuchung an 29 Mädchen mit Hyperandrogenismus ergab heterozygote Mutationen des CYP21A1-Gens in 28% der Fälle, bei 34 Mädchen mit prämaturer Pubarche waren es 8 (23,5%) (132).

4.2.2 Bedeutung von Pseudogenen

Pseudogene sind funktionslose Genloci, die mit aktiven Genen desselben Genclusters assoziiert sind. Beide Gene liegen auf dem gleichen Chromosom. Beim Sequenzaustausch zwischen beiden Loci kann die Funktionsfähigkeit des aktiven Gens erheblich beeinträchtigt werden. Ungleiches crossing-over zwischen beiden Genen kann zur vollständigen Deletion des intakten Gens oder zur Bildung eines Hybridgens, das einen Abschnitt des Pseudogens enthält, führen. Darüber hinaus kann das Pseudogen bei einer Genkonversion als Donor wirken und so eine die Funktion beeinträchtigende Sequenz in das aktive Gen eingebaut werden. Das CYP21-Gen ist das wichtigste Beispiel für eine solche intrachromosomale Genkonversion. Verschiedene Autoren beschrieben bei Patienten mit 21-Hydroxylase-Defizienz ebenso Mutationen, die durch Genkonversion aus dem Pseudogen entstanden sein können wie auch eine Genkonversion des kompletten B-Gens durch das A-Gen bei betroffenen Patienten. Andere Beispiele für Konversionen zwischen aktiven Genen und ihren Pseudogenen sind der Phenylalaninhydroxylase-Locus, das Glucocerebrosidase-Gen oder die Globin-Gene.

Deletionen und Duplikationen des CYP21A1-Gens haben nach den derzeitigen Erkenntnissen keinerlei funktionelle Bedeutung (133). Dennoch lässt sich bei unseren Patientinnen ein deutlicher Unterschied zwischen PCOS-Patientinnen und Kontrollpersonen im Hinblick auf die Häufigkeit dieser Deletion feststellen. Eine heterozygote CYP21A1-Gen-Deletion konnten [Seite 87↓]wir bei 4 Kontrollen nachweisen, das entspricht 17%, in der Gruppe der PCOS-Patientinnen waren es 11, gleichbedeutend mit 28%. Dabei gab es keinen Unterschied zwischen den Patientinnen mit und ohne Neigung zur Überstimulation. Eine homologe Deletion des A-Gens wurde nur bei einer einzigen Patientin entdeckt. Sie gehört der PCOS-Gruppe an. Einen Einfluss dieser Befunde auf die Werte für 17α-OHP bzw. 21-DOF, die die Funktion des Enzyms 21-Hydroxylase am exaktesten repräsentieren, konnten wir nicht nachweisen.

4.2.3 Allele des CYP21A2-Gens

Genetische Veränderungen, die zu verminderter 21- Hydroxylase Aktivität führen, sind entweder Punktmutationen oder große Läsionen wie Deletionen oder Genkonversionen.

Dabei sind die 30 kb-Deletionen die häufigsten, gefolgt von Konversionen von CYP21A2 zu CYP21A1, die meist die 5‘-Region betreffen und seltenen Rearrangements (134).

Deletionen

Bei der Fusion von CYP21A1 und CYP21A2 entstehen Hybridgene zum Teil mit großen Deletionen. Die weniger aktive Promotorregion von CYP21A1 kann dabei den Promotor von CYP21A2 ersetzen und dessen Expression verhindern (135).

Bis heute sind zwei große ca. 30 kb umfassende Deletionen beschrieben, die durch unequal crossing over während der Meiose entstanden sind.

Die häufigere Deletionsvariante betrifft die 3'–nahe Region des CYP21A1-Gens, das gesamte C4B-Gen und die 5'-nahe Hälfte des CYP21A2-Gens. Es entsteht ein Hybridgen, mit einer CYP21A1-Sequenz am 5'-Ende und einer CYP21A2-Sequenz strangabwärts des Fusionspunktes. Es gleicht dem durch Genkonversion entstandenen Gen. Beide sind funktionslos, weil sie die für das Pseudogen typische 8 bp-Deletion enthalten (133). Die Träger dieses Fusionsgens leiden fast ausschließlich unter der schwersten Form, der SW-Form der congenitalen adrenalen Hyperplasie, in seltenen Fällen wurde in Abhängigkeit von der Fusionsstelle das klinische Bild der SV-Form beschrieben.

Die seltenere Deletion umfasst das gesamte CYP21A2-Gen und das C4B–Gen (133).


[Seite 88↓]

Konversionen

Mit dem Begriff Genkonversion wird eine Interaktion zwischen Genen beschrieben, die nicht reziprok ist, d.h. zu einem ungleichen Austausch von genetischem Material führt. Ein Allel bedingt dabei die Modifikation eines zweiten Allels. Nach Kobayashi (136) erfolgt bei Genkonversionen in Säugetierzellen eine Heteroduplexformation zwischen beiden Allelen und eine Reparatur der Basenfehlpaarungen. Seiner Meinung nach spielt die Genkonversion repetitiver Gene in der Evolution eine große Rolle. Genkonversionen zwischen Genen und ihren gekoppelten homologen Pseudogenen wird als Mechanismus der Mutationsentstehung angesehen.

Das CYP21 ist das wichtigste Beispiel für intrachromosomale Genkonversion, wobei Sequenzen des Pseudogens in das aktive Gen gelangen und umgekehrt. Die Mehrzahl der bisher bekannten Punktmutationen in CYP21 sind mit hoher Wahrscheinlichkeit durch Genkonversion zwischen CYP21A1 und CYP21A2 entstanden. Die Basenaustauschstellen sind nicht in einer bestimmten Region des CYP21 gehäuft, sondern über das gesamte Gen verteilt (133, 137).

Punktmutationen

Im Folgenden sind alle bekannten Punktmutationen im Hinblick auf ihre Entstehung sowie funktionelle Bedeutung erläutert.

Bis heute sind elf Mutationen bekannt, die aus dem A1-Gen stammen und bei Übertragung auf das A2-Gen zu einem Funktionsverlust der 21-Hydroxylase führen (64-66, 138-141). Dabei führen die Punktmutationen zu Austausch von Aminosäuren, Bildung von Stop-Codons und damit verbundenem vorzeitigen Kettenabbruch oder zu veränderten Splice-Stellen. Andere Veränderungen in der Sequenz, die durch Konversion aus dem A1-Gen entstanden sind, scheinen neutrale, also nicht funktionelle Polymorphismen darzustellen.


[Seite 89↓]

In Tab. 4.1 sind die durch Konversion entstehenden defekten Allele im einzelnen aufgeführt.

Tab. 4.1: Durch Konversion aus CYP21A1 entstandene Mutationen des CYP21A2-Gens und biochemische Manifestation des 21-Hydroxylase-Mangels (SV: simple virilising; SW: salt wasting, NC: non classical), siehe auch Seiten 13 und 14.

Lokali-sation

Mutation

Allel

Biochemischer Effekt

Schwere-grad

Quelle

Exon 1

(1766)

C-T

Pro30-Leu

Funktionsverlust von 40% bzw. 75% beim Abbau von 17α-OHP bzw. Progesteron

NC

64

Intron 2

(2333)

A/C-G

Splicingdefekt infolge Frameshift

100%iger Funktionsverlust

SW

65

Exon 3

(2385)

8bp- -Deletion

Frameshift

100%iger Funktionsverlust

SW

138

Exon 4

(2677)

T-A

Ile172-Asn

98%iger Funktionsverlust

SV

139

Exon 6

(3058)

ATC-AAC/AAG

Ile235-Asn/Lys

100%iger Funktionsverlust

SW

65

Exon 6

(3062)

T-A

Val236-Glu

100%iger Funktionsverlust

SW

65

Exon 6

(3067)

T-A

Met238-Lys

100%iger Funktionsverlust

SW

65

Exon 7

(3361)

G-T

Val281-Leu

Funktionsverlust von 25% bzw. 70% beim Umsatz von 17α-OHP bzw. Progesteron

NC

66

Exon 7

(3435)

T-Insertion

Frameshift

100%iger Funktionsverlust

SW

66

Exon 8

(3672)

C-T

Gln318-Stop

100%iger Funktionsverlust

SW

140

Exon 8

(3786)

C-T

Arg356-Trp

100%iger Funktionsverlust

(Veränderung der substratbindenden Domäne)

SW

141


[Seite 90↓]

Andere für das Pseudogen spezifische Sequenzen, die zu Veränderungen der Basenfolge des A2-Gens führen können, jedoch neutrale Polymorphismen darstellen, sind in Tabelle 4.2 aufgeführt. Sie haben keinen Einfluss auf die Enzymfunktion.

Tab. 4.2: Polymorphismen des CYP21A2-Gens, deren Sequenz mit der des Pseudogens übereinstimmt.

Lokalisation

Mutation

Allel

Quelle

Vor Exon 1

(1675)

C-T

 

64

Exon 1

(1706)

CTG-Insertion

+28 Leu

64, 65, 142

Exon 1

(1793)

T-C

Leu39-Leu

64

Exon 1

(1813)

A-C

Pro45-Pro

64

Intron 2

(2074)

T-C

 

64

Exon 5

(2799)

C-A/G

Asp183-Glu

143

Intron 6 (3098/99)

AC-GT

 

64

Exon 7

(3264)

C-G

Leu248-Leu

64


[Seite 91↓]

In Tabelle 4.3 sind pathogene Mutationen im CYP21A2-Gen, die nicht mit der Sequenz des

Pseudogens in Zusammenhang stehen aufgeführt.

Tab 4.3: Relevante Mutationen des CYP21A2-Gens ohne Zusammenhang zum CYP21A1-Gen.

Lokalisation

Mutation

Allel

Biochem. Effekt

Schwere-grad

Quelle

Exon 7

(3391)

G-A

Gly291-Ser

100%iger Funktionsverlust

SW

144

Intron 7

(3458)

G-C

Splicingdefekt

100%iger Funktionsverlust

SW

65

Exon 8

(3736)

G-C

Arg339-His

30-60%iger Funktionsverlust

NC

145

Exon 9

(3943)

G

Glu380-Asp

100%iger Funktionsverlust

SW

64

Exon 9

(4018)

G-A

Trp406-X

100%iger Funktionsverlust

SW

65

Exon 10

(4256)

C-T

Pro453-Ser

30-60%iger Funktionsverlust

NC

145

Exon 10

(4347)

G-C

Arg483-Pro

100%iger Funktionsverlust

SW

144


[Seite 92↓]

Veränderungen in der Sequenz des CYP21A2-Gens, die in keiner offensichtlichen Beziehung zum Pseudogen stehen und für die Enzymfunktion unerhebliche Polymorphismen darstellen, sind in Tabelle 4.4 enthalten.

Tab. 4.4: CYP21A2-Polymorphismen, die nicht durch Konversion entstanden sind.

Lokalisation

Mutation

Defektes Produkt

Quelle

Intron 2

(2098)

C-A

 

64

Intron 2

(2132)

T-C

 

64

Exon 3

(2361)

A-G

Lys102-Arg

64, 65, 146

Exon 3

(2371)

C-T

Pro105-Leu

65

Intron 3

(2528)

C-T

 

64

Intron 3

(2539)

C-T

 

64

Exon 6

(3052)

T-C

Asp234-Asp

64

Exon 7

(3324)

G-C

Ser268-Thr

65, 146

Exon 9

(3925)

C-T

Ser374-Ser

64

Exon 10

(4369)

A-G

Pro490-Pro

64

Exon 10

(4377)

A-G

Asn493-Ser

64

Die Diagnostik der Veränderungen im CYP21A2-Gen ist kompliziert. Die meisten defekten Allele des A2-Gens sind durch Konversion von für das A1-Gen ganz normalen Sequenzen entstanden. Deshalb ist es notwendig, bei der Diagnose von Mutationen sicherzustellen, dass [Seite 93↓]diese auch wirklich ganz spezifisch das aktive, also das CYP21A2-Gen betreffen. Dies wird kompliziert durch die hohe Homologie beider Gene.

4.2.4 Diskussion der eigenen genetischen Ergebnisse

Deletionen

Das gesamte Gen umfassende Deletionen fanden wir in dem von uns untersuchten Patientenkollektiv ausschließlich für das CYP21A1-Gen. Es zeigte sich ein deutlich häufigeres Auftreten in der Gruppe der PCOS- Patientinnen gegenüber den Kontrollen. Eine heterozygote CYP21A1-Gen-Deletion konnten wir bei 11 PCOS- Patientinnen nachweisen, entsprechend 28%. Ein Unterschied zwischen den Patientinnen mit und ohne Neigung zur Überstimulation ließ sich nicht feststellen. In der Kontrollgruppe waren es 4 Patientinnen, gleichbedeutend mit 17%. Die einzige homologe Deletion des CYP21A1-Gens fanden wir bei einer Patientin mit PCOS. Einen Einfluss dieser Befunde auf die Funktion der 21-Hydroxylase war nicht nachweisbar.

Punktmutationen

Bei unseren Patientinnen fanden wir in insgesamt 11 Fällen heterozygote Mutationen, die bekanntermaßen im homozygoten Zustand ein AGS unterschiedlicher Ausprägung verursachen. Die Frequenz an heterozygoten Mutationen in der PCOS- Gruppe beträgt bei 9 Fällen 23,1%. Demgegenüber stehen nur 2 Trägerinnen heterozygoter Mutationen in der Kontrollgruppe, entsprechend 8,7%. Das stimmt überein mit der angenommenen Heterozygotiefrequenz in der Normalbevölkerung von 5 bis 8% (52).

Im Folgenden sind die in unserem Patientenkollektiv aufgedeckten Mutationen im einzelnen charakterisiert.

SplIn2

Diese bei einer Patientin mit PCOS und OHSS gefundene Mutation ist durch die Sequenzänderung von AA/ AC-AG gekennzeichnet. Sie führt zu defektem Splicing in Intron 2 und über eine Verschiebung der Translations-Leseraster zu einem vorzeitigen Kettenabbruch. Bei homozygotem Vorliegen verbleibt eine Restaktivität der 21-Hydroxylase von 0-5% (64, 65, 66).


[Seite 94↓]

V281L

Diese Mutation fanden wir in heterozygoter Form bei einer Patientin mit PCOS und OHSS. Sie führt in homozygoter oder compound heterozygoter Form zu einer Konformationsänderung des Proteins und reduziert die Enzymaktivität um 50 bis 80% je nach Substrat (17α-OHP bzw. Progesteron) (65, 66).

Q318X

Das für Glutamin codierende Basentriplett CAG wird in den nonsense Codon TAG umgewandelt. Im homozygoten oder compound heterozygotem Zustand führt dies zum klassischen AGS (64, 65, 66). Wir fanden eine heterozygote Mutation bei einer Kontrolle.

P30L

Diese Mutation detektierten wir in heterozygoter Form bei insgesamt 7 Patientinnen, davon 3 Patientinnen mit PCOS und OHSS, 3 Patientinnen mit PCOS und 1 Kontrollpatientin. Durch einen Austausch zwischen C und T wird Prolin durch Leucin ersetzt. Prolin ist in vielen mikrosomalen P450- Enzymen enthalten und ist für die Orientierung des Enzyms hinsichtlich des aminoterminalen Endes des transmembranen Abschnittes wichtig. Bei homozygoter Mutation bleiben 60% der Aktivität der 21-Hydroxylase erhalten (64).

-4A-T

Bei einer PCOS-Patientin detektierten wir den heterozygoten Austausch von A zu T vier Basenpaare vor dem Startcodon von Exon 1. Der Einfluss auf die Funktion der 21- Hydroxylase im Falle einer homozygoten oder compound heterozygoten Mutation ist bisher unbekannt.

Die lückenlose Darstellung der Gensequenz deckte eine Vielzahl weiterer heterozygoter Sequenzabweichungen auf, die nach unserem Kenntnisstand bisher in der Literatur nicht beschrieben worden sind.

Nur wenige von diesen Mutationen hatten Veränderungen im biochemischen Profil zur Folge. Lediglich bei einer Patientin mit PCOS und einer G-Insertion an Position 2365 in Exon 3 fanden wir jenseits der 90. Perzentile liegende Quotienten aus 21-DOF und Cortisol vor und nach Stimulation durch ACTH. Bei zwei weiteren PCOS- Patientinnen, bei denen die Quotienten aus 17α-OHP und Cortisol über der 90. bzw. 75. Perzentile lagen, fand sich ein Basenaustausch in Intron 8 bzw. 9. Daneben bestand bei beiden Patientinnen jeweils eine [Seite 95↓]heterozygote bekannt pathogene Mutation, so dass der Einfluss der Sequenzabweichung im Intron auf den pathologischen biochemische Befund eher fraglich ist.

Die Relevanz dieser Mutationen im Sinne auffälliger biochemischer Befunde und der Symptomausprägung sowie die Häufigkeit ihres Auftretens sollte ein Aspekt weiterführender Untersuchungen sein.

Polymorphismen

Für die detektierten Polymorphismen ergab sich erwartungsgemäß kein wesentlicher Unterschied zwischen Kontrollen und Patientinnen mit PCOS hinsichtlich der Allelfrequenzen.

4.2.5 Genotyp-Phänotyp-Korrelation

Die Frage nach der Genotyp- Phänotyp- Korrelation ist über das wissenschaftliche Interesse hinaus von großer praktischer Bedeutung sowohl für die Therapiekonzeption als auch für die klinische Prognose und Diagnostik.

Den aussagekräftigsten Hinweis auf eine partielle 21-Hydroxylaseinsuffizienz als Folge einer heterozygoten Sequenzänderung im CYP21A2- Gen sollte unserer Meinung nach der überschießende Anstieg von 17α-OHP bzw. 21-DOF im Vergleich zu einer verminderten Cortisolantwort auf Stimulation durch ACTH liefern. Einen oberhalb der 90. Perzentile der für die Kontrollgruppe ermittelten Werte liegenden Quotienten aus 17α-OHP bzw. 21-DOF und Cortisol nach ACTH-Stimulation, als Indikator für das Vorliegen einer partiellen 21-Hydroxylase- Defizienz, fanden wir bei 4 Patientinnen mit PCOS (davon 3 mit OHSS). Darüber hinaus zeigten 4 PCOS-Patientinnen pathologisch erhöhte Quotienten aus den Basalwerten von 17α-OHP bzw. 21-DOF und Cortisol. 7 Patientinnen mit PCOS (davon 4x mit OHSS) wiesen erhöhte 17α-OHP bzw. 21-DOF-Basalwerte auf. Auch bei zwei der Kontrollpatientinnen fanden wir laborchemische Hinweise auf einen 21-Hydroxylase-Mangel.

8 der insgesamt 17 Patientinnen mit biochemischen Auffälligkeiten im Sinne einer partiellen 21-Hydroxylase- Insuffizienz sind Trägerinnen heterozygoter Mutationen im CYP21A2-Gen.

Von den insgesamt 11 Mutationsträgerinnen fielen also nur 8 durch biochemisch suspekte Befunde auf.


[Seite 96↓]

Daraus ergibt sich nicht für jeden Fall eine Übereinstimmung zwischen dem hormonanalytischen Anhalt für eine 21-Hydroxylase-Defizienz und einer Punktmutation im CYP21A2-Gen, d.h. zwischen Phänotyp und Genotyp.

Mögliche Gründe für eine mangelnde Korrelation zwischen Genotyp und Phänotyp sind im Folgenden aufgeführt.

Die Genexpression und damit das biochemische Ergebnis wird durch die Art der Mutation in unterschiedlichem Maße modifiziert.

Auch bei gleichem Genotyp wurden Unterschiede in der klinischen Ausprägung bzw. Unstimmigkeiten zwischen hormonellen und genetischen Befunden beobachtet.

Das Auftreten unterschiedlicher Phänotypen bei identischem Genotyp kommt bekanntermassen sowohl bei autosomal dominatem als auch rezessivem Erbgang vor.

Witchel et al. 1998 beobachteten in einer Patientengruppe von n= 83 mit Homozygotie und Compound Heterozygotie für Deletion und SplIn2 eine phänotypische Variabilität, die von asymptomatisch bis zu klassischem AGS mit Salzverlustsyndrom reichte (57).

Eine Untersuchung an 22 Frauen mit Hirsutismus bzw. hyperandrogenämischer Hormonsituation im Hinblick auf eine Übereinstimmung zwischen Phänotyp (Anstieg des 17α-OHP nach ACTH-Stimulation) und Genotyp (Allele des CYP21A2-Genlokus) ergab die Beobachtung, dass die Mehrzahl der Patientinnen mit überschießender 17α-OHP-Antwort heterozygote Träger von Defekten im CYP21-Locus sind (147). Zu derselben Schlussfolgerung kommen auch Witchel und Lee. Allerdings beobachteten sie, dass 50% der von ihnen untersuchten heterozygoten Träger völlig unauffällige Ergebnisse im ACTH-Test aufwiesen. Sie schließen daraus, dass eine normale 17α-OHP-Antwort im ACTH-Test eine heterozygote Mutation im CYP21A2-Gen nicht ausschließt und deshalb die Genotypisierung die mit Abstand verlässlichste diagnostische Methode ist (57). In einer weiteren Studie wurden 38 weibliche Carrier heterozygoter CYP21-Mutationen (Mütter von Kindern mit late onset AGS) im Vergleich zu 27 Kontrollpersonen in Hinblick auf die Androgenspiegel untersucht. Die Mutationsträger zeigten höhere basale Testosteronwerte und einen verstärkten Anstieg des 17α-OHP nach ACTH. Aber sowohl bei den basalen Spiegeln von DHEAS und Androstendion wie auch bei den Androstendionwerten nach Stimulation konnten keine [Seite 97↓]Unterschiede zwischen Trägerinnen und Kontrollen nachgewiesen werden. Die Autoren schließen daraus, dass Heterozygotie im CYP21-Gen nicht zwangsläufig mit einem erhöhten Risiko für eine klinisch manifeste Hyperandrogenämie einhergeht (148).

Andererseits kann auch die unvollständige oder fehlerhafte Erfassung des Phänotyps im Hinblick auf die Serumspiegel für 17α-OHP oder 21-DOF zu scheinbaren Unstimmigkeiten zwischen Genotyp und Phänotyp führen. Die Kompensation nachgewiesener Mutationen über Nebenwege oder das Einwirken äusserer Einflüsse z.B. auf das pränatale mütterliche Milieu tragen darüber hinaus zur unterscheidlichen klinischen Ausprägung der Symptomatik bei.

Aus den Ergebnissen resultiert, dass heterozygote Mutationen im CYP21A2-Gen zur Entwicklung eines PCOS führen können, allerdings konnten bei der Mehrzahl der Patientinnen mit PCOS weder Mutationen noch hormonelle Auffälligkeiten hinsichtlich einer 21-Hydroxylase-Defiziens ermittelt werden. Bei den meisten dieser Patientinnen sind die Ursachen der hormonellen Verschiebungen noch ungeklärt.

Dörner und seine Arbeitsgruppe gehen davon aus, dass der Ausgangspunkt für ein PCOS in endogen und exogen bedingten Enzymstörungen in der pränatalen Entwicklungsphase liegt.

Unabhängig von der Prävalenz partieller 21-Hydroxylase-Defizienzen wird als mögliche Ursache für den Anstieg der Prävalenz des PCOS bei nach 1955 in Ostdeutschland geborenen Frauen die Wechselwirkung mit dem in dieser Zeit verstärkt eingesetzten DDT und seinem Metaboliten o,p‘DDD diskutiert. DDT selbst besitzt Östrogenaktivität und aktiviert möglicherweise die 17,20-Lyase. Der Metabolit o,p’DDD weist einen stark inhibitorischen Effekt auf die 3ß- HSD auf, was zu einer partiellen 3ß- HSD- Insuffizienz mit PCOS- ähnlicher Symptomatik führen könnte (149).

4.2.6 Methodenkritik

Die von uns angewandte Methode der automatischen Sequenzierung ist die derzeit genaueste und effektivste Methode zum Nachweis von Mutationen und Polymorphismen. Sie gestattet als einzige Methode auch die Detektion bisher unbekannter Mutationen. Die genanalytische Erkennung von Veränderungen im Fall der 21-Hydroxylase-Defizienz birgt eine prinzipielle Schwierigkeit. Die Mehrzahl der Mutationen und Polymorphismen im aktiven CYP21A2-Gen sind durch Mikrokonversionen aus dem CYP21A1-Pseudogen entstanden und liegen somit als [Seite 98↓]Wildtypform des CYP21A1-Gens vor. Für den Nachweis dieser Mikrokonversionen in das aktive Gen ist daher die Trennung von CYP21A1- und CYP21A2-Gen erforderlich. Hierfür stehen verschiedene Techniken zur Verfügung. Eine Möglichkeit zum Nachweis bekannter Mutationen ist die Allel-spezifische PCR, d.h. einer der beiden PCR-Primer bindet ausschließlich an die veränderte Sequenz und das entstehende PCR-Produkt ist somit für diese Mutation spezifisch. Eine weitere Möglichkeit ist die Allel-spezifische Oligonukleotidhybridisierung. Durch Amplifikation mit CYP21A2-spezifischen Primern und Dot-Blot-Hybridisierung mit mutationsspezifischen Oligonukleotiden können bekannte Mutationen detektiert werden (150). Helmberg et al. zeigten Mutationen durch unspezifische Amplifikation und anschließende Klonierung der Amplifikate in einem Plasmidvektor. Die Kolonien zeigen nach Hybridisierung mit mutationsspezifischen Oligonukleotiden eine alleltypische Verteilung der Dot Blots (151).

Im Rahmen unserer Untersuchungen war es sinnvoll, zunächst das gesamte Gen mittels dreier CYP21A2-spezifischer Primerpaare zu amplifizieren und anschließend mit Hilfe von 15 weiteren Primern zu sequenzieren. Dabei dient der Bereich der 8-Basenpaar-Deletion bei jeweils einem Vorwärts- und einem Rückwärtsprimer als Unterscheidungsmerkmal zwischen beiden Allelen, der dritte spezifische Primer umfasst eine Sequenz, in der sich Pseudogen und aktives Gen in drei Basen voneinander unterscheiden.

4.2.7 Notwendigkeit der genetischen Untersuchung der 21-Hydroxylase

Die verbreitete Methode der Diagnostik einer partiellen 21-Hydroxylase-Defizienz bei hyperandrogenämischen Patientinnen ist der ACTH-Test mit Bestimmung der 17α-OHP- und Cortisolwerte vor und nach ACTH-Gabe. Dabei treten für das 17α-OHP falsch negative Werte bei heterozygoten Mutationsträgern in ca. 10% und falsch positive Werte bei homozygoten Wildtypträgern in 50% der Fälle auf (56). Demzufolge ist die Ermittlung des 17α-OHP im Rahmen des ACTH-Tests weder ausreichend spezifisch, noch ausreichend sensitiv für die Diagnose einer partiellen 21-Hydroxylase-Defiziens. Bei der Bestimmung des 21-DOF tritt eine solche Überlappung der Werte von Mutations- und Wildtypträgern nicht auf, so dass 21-DOF als einziger ausreichend spezifischer und sensitiver biochemischer Marker gilt. Die Bestimmung dieses sehr empfindlichen Markers ist allerding äußerst [Seite 99↓]aufwendig und störanfällig und deshalb nur an sehr wenigen hochspezialisierten Zentren verfügbar.

Die exakte Unterscheidung zwischen hyperandrogenämischen Patientinnen mit nicht-klassischem AGS infolge einer partiellen 21-Hydroxylase-Defizienz und anderen Ursachen ist mittels klinischer und biochemischer Diagnostik selbst unter Zuhilfenahme des 21-DOF nicht in allen Fällen möglich. Ein Screening des Genortes der 21-Hydroxylase CYP21A2 auch im Hinblick auf heterozygote Mutationsträger ist deshalb von Vorteil.

Mit Hilfe der molekulargenetischen Diagnostik kann die exakte und zweifelsfreie Diagnose gestellt werden. Daraufhin ist die spezifische Behandlung der Hyperandrogenämie unter Berücksichtigung der jeweiligen Ätiologie möglich. Bei Schwangerschaft der betroffenen heterozygoten Carrier kann eine gezielte genetische Beratung und Diagnostik erfolgen.


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11.02.2004