DE102010047583A1

DE102010047583A1 - Verfahren und Vorrichtung sowie deren Verwendung zur Diagnostik von spezifischen kardiovaskulären Erkrankungen

Info

Publication number: DE102010047583A1
Application number: DE201010047583
Authority: DE
Inventors: Thomas Walther; Anja Schwiebs
Original assignee: Justus Liebig Universitaet Giessen
Current assignee: University College Cork
Priority date: 2010-10-07
Filing date: 2010-10-07
Publication date: 2012-04-12

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur spezifischen und schnellen Diagnostik von kardiovaskulären Erkrankungen. Dabei wird die Konzentration von Metaboliten des BNP1-32 in einer fraglichen Probe bestimmt und ein Profil der Metaboliten erstellt. Das individuell erstellte Metabolitenprofil ermöglicht die Diagnose spezifischer Herzerkrankungen, wie beispielsweise Myokardinfarkt, kardiale Hypertrophie, kongestive Herzinsuffizienz oder eine andere Herzerkrankung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung in Form eines Testkits, sowie deren Verwendung zur Diagnostik verschiedener spezifischer kardiovaskulärer Erkrankungen. Bei Patienten mit dem Verdacht auf eine kardiovaskuläre Erkrankung werden Metaboliten des natriuretischen Peptides BNP im Blut bestimmt, ein individuelles BNP-Metabolitenprofil erstellt und somit eine spezifische Diagnose für das Vorliegen oder Nichtvorliegen von bestimmten kardiovaskulären Erkrankungen gestellt. Damit ermöglichen das erfindungsgemäße Verfahren, die erfindungsgemäße Vorrichtung und die erfindungsgemäße Verwendung eine schnellere und wesentlich genauere Diagnose für den einzelnen Patienten als es mit den derzeit bekannten Verfahren möglich ist.
Abkürzungen und Definitionen

Blut:

Blut, Blutplasma und/oder Blutserum eines Patienten, bei welchem der Verdacht auf eine kardiovaskuläre Erkrankung vorliegt, und welches von dem betreffenden Patienten auf aus dem Stand der Technik bekannte Weise für diagnostische Zwecke gewonnen wurde.

BNP:

Brain Natriuretic Peptide; auch bezeichnet als B-Type Natriuretic Peptide. Matures BNP wird auch als BNP1-32 bezeichnet.

Fragliche Probe:

Die fragliche Probe ist biologisches Material eines Individuums, beispielsweise eines Patienten, bei dem der Verdacht auf eine kardiovaskuläre Erkrankung besteht. Die fragliche Probe ist insbesondere Blut, Blutplasma oder Blutserum.

NPRC:

C-Type Natriuretic Receptor, Natriuretischer Peptidrezeptor C

Beschreibung des allgemeinen Gebietes der Erfindung
Zur Diagnostik der verschiedenen spezifischen kardiovaskulären Erkrankungen werden neben physikalischen Untersuchungsmethoden wie beispielsweise Röntgenuntersuchungen, Herzkatheteruntersuchungen oder Ultraschalluntersuchungen auch labordiagnostische Untersuchungsmethoden eingesetzt, um eine möglichst genaue und schnell verfügbare Diagnose zu erhalten. Dies ist von besonderer Bedeutung bei dem Verdacht auf Vorliegen eines Herzinfarktes, wie beispielsweise bei Patienten mit Brustschmerzen oder Atemnot, denn die Wahl der passenden Therapie und der Erfolg der gewählten Therapie hängen wesentlich von der möglichst schnellen Stellung der richtigen Diagnose ab. Derzeit sind drei verschiedene körpereigene natriuretische Peptide bekannt, nämlich das Atrial Natriuretic Peptide (ANP), das Brain Natriuretic Peptide (BNP) und das C-Type Natriuretic Peptide (CNP). Die natriuretischen Peptide sind strukturell verwandte körpereigene Moleküle, welche im Wesentlichen natriuretische, diuretische und vasodilatatorische Aktivitäten aufweisen und somit eine wichtige Rolle in der Homöostase des Flüssigkeitshaushaltes sowie der Kontrolle des Blutdrucks spielen. Ebenso beeinflussen die natriuretischen Peptide die Freisetzung von cGMP und weisen dadurch eine direkte kardioprotektive Wirkung auf. Ebenso weisen die natriuretischen Peptide eine antihypertrophe (antifibrotische) Wirkung auf. Die einzelnen natürlich vorkommenden natriuretischen Peptide binden an verschiedenen Rezeptoren (natriuretische Peptidrezeptoren) und können dadurch verschiedene Wirkungen entfalten. ANP, BNP und CNP weisen jeweils eine Aminosäureschleife auf, welche durch eine intramolekulare Disulfid-Brücke zwischen zwei Cystein-Aminosäuren gebildet wird, wobei ANP, BNP und CNP jeweils unterschiedlich lange C- und N-terminale Enden besitzen. BNP bindet an dem Rezeptor NPRA und entfaltet dadurch eine direkte natriuretische Wirkung sowie eine Steigerung der Diurese und durch die vasodilatatorische Wirkung eine Senkung des Blutdrucks. BNP hat auch eine Renin-hemmende und positiv lusitrope Wirkung. BNP und das N-terminale Fragment des proBNP können auch zur Diagnostik und Prognosebeurteilung von Herzerkrankungen eingesetzt werden, in dem der Plasmaspiegel von BNP oder des N-terminalen Fragments des proBNP bei Patienten gemessen wird. Das natürlich vorkommende BNP besteht aus 32 Aminosäuren und wird deshalb auch als BNP1-32 bezeichnet. Im Blut zirkulierendes BNP1-32 wird über zwei Wege abgebaut: Einerseits indem es an dem Rezeptor NPRC bindet und somit nicht mehr biologisch aktiv ist und andererseits durch proteolytische Metabolisierung und degradierende Spaltung mittels Peptidasen.
Stand der Technik
Bei Patienten mit dem Verdacht auf das Vorliegen einer Herzerkrankung wird die BNP1-32-Konzentration im Blut mittels eines Schnelltests im ELISA-Verfahren gemessen. Ein erhöhter BNP1-32-Wert zeigt eine pathologische Situation des Herzens an. Ebenso kann der BNP1-32-Wert im Blut bei älteren Patienten erhöht sein, ohne dass eine Herzerkrankung vorliegt. Patienten mit Niereninsuffizienz haben ebenfalls einen erhöhten BNP1-32-Wert im Blut. Adipöse Männer haben einen bis zu 40% niedrigeren BNP1-32-Wert als Normalgewichtige. Die Aminosäurensequenz des BNP1-32 (matures BNP) ist bekannt.
Nachteile des Standes der Technik
Die Höhe der BNP-Konzentration in einer fraglichen Probe bei Patienten mit dem Verdacht auf eine Herzerkrankung zeigt nur an, ob eine Herzerkrankung vorliegt oder nicht. Sie gibt aber keinen Aufschluss darüber, um welche spezifische kardiovaskuläre Erkrankung es sich handelt, wie beispielsweise um einen Myokardinfarkt, um eine kardiale Hypertrophie, eine kongestive Herzinsuffizienz oder um eine andere Herzerkrankung. Außerdem können bei Vorliegen einer Niereninsuffizienz oder einer Adipositas die BNP-Werte in der fraglichen Probe vom Referenzwert abweichen, ohne dass eine kardiovaskuläre Erkrankung vorliegt. Damit ist es mit der alleinigen Bestimmung des BNP-Wertes im Blut nicht möglich, eine schnelle und gezielte Therapie einzuleiten.
Für die Bestimmung der spezifischen im Einzelfall vorliegenden kardiovaskulären Erkrankungen sind daher weitere zeit- und kostenintensive Untersuchungen wie beispielsweise Röntgenuntersuchung, Herzultraschalluntersuchung oder Herzkatheteruntersuchung notwendig, welche eine zusätzliche körperliche und psychische Belastung für den betroffenen Patienten darstellen, wodurch die bestehende Herzerkrankung weiter verschlimmert wird. Da die bereits vorhandenen Verfahren zur Bestimmung des BNP im Blut nur die Ringstruktur des BNP detektieren, beinhaltet die gemessene BNP-Konzentration neben dem maturen BNP (BNP1-32) auch alle denkbaren Varianten davon, wie beispielsweise BNP-Metaboliten und BNP-Propeptide. Dadurch wird mit dem bekannten Verfahren nur ein Sammelwert für alle potentiell im Blut vorhandenen BNP-Metaboliten gemessen.
Aufgabe
Aufgabe der Erfindung ist daher, ein Verfahren, eine Vorrichtung und deren Verwendung zur Verfügung zu stellen, mit dem eine schnelle und genaue Diagnostik verschiedener spezifischer kardiovaskulärer Erkrankungen möglich ist, ohne eine zusätzliche Belastung für den betroffenen Patienten zu verursachen, um anschließend eine gezielte Therapie einleiten zu können.
Lösung
Die Aufgaben werden erfindungsgemäß gelöst gemäß den Ansprüchen. Durch die Bestimmung einzelner BNP-Metaboliten mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens, der erfindungsgemäßen Vorrichtung und der erfindungsgemäßen Verwendung in einer fraglichen Probe werden diese identifiziert und quantifiziert. Die derart gemessenen Werte der einzelnen BNP-Metaboliten ergeben ein individuelles BNP-Metabolitenprofil, welches eine individuelle und spezifische Bestimmung der vorliegenden kardiovaskulären Erkrankung ermöglicht. Die Konzentrationen der BNP-Metaboliten können dabei durch immunologische Verfahren wie zum Beispiel ELISA- oder RIA-Verfahren, beziehungsweise durch analytische Ansätze wie HPLC, IC-MS und MALDI-Tof bestimmt werden. Es gibt bisher keine Antikörper zur spezifischen Erkennung einzelner BNP-Metaboliten oder Propeptide die kommerziell erhältlich sind.
Ausführungsbeispiele

Ausführungsbeispiel 1: Bestimmung des Metaboliten BNP8-32
Ausführungsbeispiel 2: Bestimmung des Metaboliten BNP8-30
Ausführungsbeispiel 3: Bestimmung des Metaboliten BNP3-32
Ausführungsbeispiel 4: Bestimmung des Metaboliten BNP1-30
Ausführungsbeispiel 5: Bestimmung des Metaboliten BNP1-29
Ausführungsbeispiel 6: Bestimmung des Metaboliten BNP1-32
Ausführungsbeispiel 7: Bestimmung des Metaboliten BNP3-30
Ausführungsbeispiel 8: Bestimmung des Metaboliten BNP3-29
Ausführungsbeispiel 9: Bestimmung des Metaboliten BNP8-29

Erläuterungen zu der Figur
1 zeigt das diagnostische Vorgehen zur Bestimmung von Herzerkrankungen bzw. kardiovaskulärer Erkrankungen. In der linken Spalte ist das herkömmliche diagnostische Verfahren mit der Bestimmung der Ringstruktur des BNP mittels ELISA (s. Stand der Technik) dargestellt. Dieses Verfahren ergibt nur eine Aussage darüber, ob eine Herzerkrankung vorliegt oder nicht.
In der rechten Spalte ist das erfindungsgemäße Verfahren dargestellt, bei dem die einzelnen Metaboliten des BNP bestimmt werden, woraus sich ein Metabolitenprofil ergibt, welches eine spezifische Diagnose der einzelnen kardiovaskulären Erkrankungen ermöglicht. Damit ist anschließend eine individuelle Therapie und Prognosestellung möglich.

Claims

Verfahren zur Diagnostik von spezifischen kardiovaskulären Erkrankungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration von Metaboliten des BNP1-32 in einer fraglichen Probe eines zu untersuchenden Individuums ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das die Konzentration von Metaboliten des BNP1-32 in einer fraglichen Probe mittels immunologischer Verfahren wie zum Beispiel ELISA- oder RIA-Verfahren oder durch analytische Verfahren wie HPLC, IC-MS und MALDI-Tof ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Metaboliten des BNP1-32 in einer fraglichen Probe um die Metaboliten BNP8-32, BNP8-30, BNP3-32, BNP1-30, BNP1-32, BNP3-30, BNP3-29, BNP8-29 und/oder BNP1-29 und deren Abbauprodukte handelt.
Testkit zur Durchführung eines Verfahrens gemäß der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration von Metaboliten des BNP1-32 in einer fraglichen Probe eines zu untersuchenden Individuums ermittelt wird.
Testkit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass er Komponenten für immunologische Verfahren wie ELISA- oder RIA-Verfahren oder für analytische Verfahren wie HPLC, IC-MS und MALDI-Tof umfasst.
Testkit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mit den Komponenten für die immunologischen Verfahren oder für die analytischen Verfahren die BNP1-32-Metaboliten BNP8-32, BNP8-30, BNP3-32, BNP1-30, BNP1-32, BNP3-30, BNP3-29, BNP8-29 und/oder BNP1-29 und deren Abbauprodukte in einer fraglichen Probe ermittelt werden.
Verwendung eines Testkits nach Anspruch 4 bis 6 zur Ermittlung der Konzentration von Metaboliten des BNP1-32 in einer fraglichen Probe eines zu untersuchenden Individuums.
Verwendung eines Testkits nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, das zur Ermittlung der Konzentration von Metaboliten des BNP1-32 in einer fraglichen Probe immunologische Verfahren wie ELISA- oder RIA-Verfahren oder analytische Verfahren wie HPLC, IC-MS und MALDI-Tof eingesetzt werden.
Verwendung eines Testkits nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Metaboliten des BNP1-32 in einer fraglichen Probe um die Metaboliten BNP8-32, BNP8-30, BNP3-32, BNP1-30, BNP1-32, BNP3-30, BNP3-29, BNP8-29 und/oder BNP1-29 und deren Abbauprodukte handelt