Antikörperdiagnostik bei autoimmunen Schilddrüsenerkrankungen

Fortbildungsveranstaltung
Münster, 6. März 2013
Antikörperdiagnostik bei autoimmunen
Schilddrüsenerkrankungen
N
C
Matthias Schott
Funktionsbereich Endokrinologie
Klinik für Endokrinologie und Diabetologie
Universitätsklinikum Düsseldorf

Autoimmune Schilddrüsenerkrankungen
Morbus Basedow
Schilddrüsenfunktion: Hyperthyreose
Autoimmunthyreoiditis
Schilddrüsenfunktion:
Euthyreose / Hypothyreose / (Hyperthyreose)
Formen:
Autoimmunthyreoiditis von Hashimoto‐Typ
‐ hypertrophe Form
‐ atrophische Form
Silent‐Thyreoiditis
Post‐partum Thyreoiditis

Morbus Basedow
Pathogenese
9 Leucin-reiche „repeats“
A
N
C
B
= Cystein Cluster
(Struktur nicht bekannt)
TSAb
TBAb
= Leucin-reiche „repeats “
Struktur basierend auf
RI crystal
Schott M. et al. Trends Endocrinol
Metab (2005)

Morbus Basedow
Klinik, Sonographie & Szintigraphie
Sonographie
Klinik
normale Schilddrüse
Szintigraphie
diffuse Echoarmut und
verstärkte Durchblutung (thyroid storm)
beim Morbus Basedow
uptake: 3.55%

TSH-Rezeptor-Autoantikörper-Assays
Detektionssysteme
„Erstgenerations-
Assay“
„Zweitgenerations-
Assay“
„Drittgenerations-
Assay“
markiertes
TSH
*
TBII
markiertes
TSH
Y
*
TBII
markiertes
TSH
Y
*
TBII
TSH
mAb (M22)
Y
Y
TBII
Y
TSH-R
Y
TSH-R
Y
TSH-R
TSH-R
Y
porciner
TSH-R
humaner
TSH-R
porciner
TSH-R
porciner
TSH-R
automatisiert
Einheiten in U/L
Einheiten in IU/L

Automatisierte TRAK Bestimmung
Elecsys Immunoassay
Analyzer (Roche)
Patienten
• 508 Morbus Basedow
• 142 AIT
• 107 subakute Thyroiditis
• 109 Strumen
• 23 SD-Karzinome
• 446 gesunde Kontrollen
Schott M et al., Clin Endocrinol 2009

Automatisierte TRAK Bestimmung
Deutschland
Universitätsklinik Düsseldorf
M. Schott, D. Hermsen, W. A. Scherbaum
Universitsklinik Essen
A. Eckstein, M. Broecker-Preuss, K. Mann
MVZ Mönchengladbach
J. van Helden
Universitätsklinik Leipzig
J. Kratzsch
Labor Limbach, Heidelberg
J. Roth
Italien
San Gerardo Hospital, Monza
M. Casati
Japan
Noguchi Thyroid Clinic
K. Inomata, T. Nurakami
Ito Hospital, Tokyo
N. Miyazaki, J. Y. Noh
Spain
Hospital Universitario de
Bellvitge
J. Camara Mas
Sponsoring
Roche Diagnostics, Penzberg
J. Jarausch, D. Gassner,
R. Golla, W. Stock
Schott M et al., Clin Endocrinol 2009

Automatisierte TRAK Bestimmung
eingeschlossene Patienten
• 446 gesunde Kontrollen und
370 Patienten mit verschiedenen
Schilddrüsenerkrankungen
(ausgenommen Basedow-
Patienten) für die Berechnung
der Spezifität
• 208 unbehandelte Basedow-
Patienten für die Berechnung der
Sensitivität
Resulte
• höchste Spezifität / Sensitivität
(99%) bei einem TRAK-
Grenzwert von 1.75 IU/l
Sensitivity
1
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
Area under curve (AUC):
0.98 (95% CI: 0.97 – 0.99)
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
1-Specificity
• ROC-Plot-Analyse mit “allen Basedow-Patienten”
(einschl. Vortherapie):
Sensitivität: 89%; Spezifität: 99%

Evaluation of the First Automated TRAb Assay
Gerhard‐Plot
CutNRoc Version 2.0.2 UTC:2006-08-29 14:23:00 Build 1
Dateinam e: ???
Bearbeiter:
Datum : 31.03.2008 16:07:46
Frequency Distribution
Titel:
Projekt:
A uswertung:
Kom m entar:
200
180
160
crosspoint of highest sensitivity and specificity
resulting in a cut-off for TRAb positivity of 1.75 IU/L
100
90
80
140
70
Frequency
120
100
80
60
60
50
40
30
Specifity[%], Sensitivity[%]
VT+
VT-
Spec.
Sens.
40
20
20
0
0
1,25
2,5
3,75
5
6,25
7,5
8,75
10
11,3
12,5
13,8
15
16,3
17,5
18,8
20
21,3
22,5
23,8
TRAb Concentration
25
26,3
27,5
28,8
30
31,3
32,5
33,8
35
36,3
37,5
38,8
40
10
Schott M et al., Clin Endocrinol 2009
0

Automatisierte TRAK Bestimmung
Vergleich mit anderen Assay‐Systemen
Medizym (porcin / TSH)
Euroimmun (porcin / TSH)
45
45
40
r = 0.922
40
r = 0.941
35
35
Elecsys anti-TSHR [IU/L]
30
25
20
15
10
5
Passing/Bablok Regression
y = 1.021 x + 0.049
n = 175
r = 0.922
Elecsys anti-TSHR [IU/L]
30
25
20
15
10
5
Passing/Bablok Regression
y = 1.162 x - 0.743
n = 112
r = 0.941
0
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Medizym T.R.A. [IU/L]
0
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Euroimmun TRAb ELISA [IU/L]
120
100
BRAHMS LIA (human / TSH)
r = 0.945
45
40
35
Cosmic (porcin / M22)
r = 0.895
Elecsys an ti-TSHR [IU/L]
80
60
40
20
Passing/Bablok Regression
y = 1.093 x + 0.249
n= 316
r = 0.945
0
0 20 40 60 80 100 120
Elecsys anti-TSHR [IU/L]
30
25
20
15
10
5
Passing/Bablok Regression
y = 1.477 x - 0.216
n = 129
r = 0.895
0
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Hermsen et al.,
Clin Chim Acta 2008
BRAHMS TRAK human LIA [IU/L]
Cosmic TRAb ELISA [IU/L]

Prospektive Studie: Thyreostatische Therapie
vs. Chirurgie vs. Radiojodtherapie
Nachbeobachtung über 5 Jahre
n = initial 179 Patienten
medik. Therapie: n = 48
Chirurgie: n = 47
RJT: n = 36
TRAK-Assay: Erstgenerationsassay mit PEG
L-Thyroxin-Therapie mit Ziel Euthyreose
TRAK-Wert zum Zeitpunkt des Rezidivs:
40,1%, 30,4%, 45,0%, 11,8%, 17,4%, 23,9%,
20,3%, 25,6%, 57,3%, 19,9%, 46,8%, 15,2%,
23,6%, 18,8%, 24,0%
Laurberg P et al., Eur J Endocrinol 2008

Prädiktion des Krankheitsverlaufes des
Morbus Basedow in Abhängigkeit der TRAK
Anzahl Rezidiv Remission
(n = 129)
______________________________________________________________________________________________________________
TRAK > 1,5 IU/l 51 28 (21,7 %) 23 (17,8 %)
TRAK < 1,5 IU/l 78 30 (23,3 %) 48 (37,2 %)
PPV 55%, NPV 62%
TRAK > 1,0 IU/l 74 36 (27,9 %) 38 (29,4 %)
TRAK < 1,0 IU/l 55 22 (17,1%) 33 (25,6 %)
PPV 49%, NPV 60%
______________________________________________________________________________________________________________
n = 129 Basedow-Patienten (58 mit Rezidiv)
follow-up: 11 Monate (11 - 49)
Zimmermann-Belsing et al., Eur J Endocrinol 2002

Prädiktion des Krankheitsverlaufes des
Morbus Basedow in Abhängigkeit der TRAK
TRAb IU/L
50
40
30
20
10
0
Median: 2.2 IU/l
8.6 IU/l
Remission
Remission Rezidiv
Relapse
n = 93 Patienten
Mittlere Dauer der thyreostatische
Therapie
insgesamt: 5,1 Mon
-Rez.: 5,4 Mon
-Rem: 4,6 Mon
follow-up:
21,7 Mon
Dauer der Rem: 17,0 Mon
TRAb
(IU/l)
Wahrscheinlichkeit
einer Remission
> 10 3,4% (1/29)
Spez. für Rezidiv 97%
PPV für Rez. 96,4%
> 7 13,9% (5/36)
> 4 15,6% (7/45)
Schott M et al., Horm Metab Res 2004;36:92-96

Prädiktion des Krankheitsverlaufes des
Morbus Basedow in Abhängigkeit der TRAK
PPV 49%, NPV 54% (Spezif: 14%) PPV 83%, NPV 62% (Spezif: 92%)
n = 96 Patienten (nach Absetzen der thyreostatischen Therapie)
Follow-up: 2 Jahre
Rezidive: 47/96 Patienten (49%)
TRAK-Werte: Rezidiv-Gruppe: 11,1 IU/l
Remissions-Gruppe: 4,5 IU/l (p < 0,001)
Quadbeck B. et al. Horm Metab Res 2005

Pharmakotherapie beim
Morbus Basedow
Bedeutung der TSH-Rezeptor-Antikörper für die Diagnose des
Morbus Basedow und die Prognoseabschätzung der
Schilddrüsenüberfunktion und der endokrinen Orbitopathie
- Stellungnahme der Sektion Schilddrüse der DGE -
Eckstein A, Mann K, Kahaly GJ, Grußendorf M,
Reiners C, Feldkamp J, Quadbeck B, Bockisch A und Schott M
... Für einen Teil der Patienten ist eine Prognoseabschätzung des M. Basedow mit hoher
Wahrscheinlichkeit durch eine Bestimmung der TRAK im Verlauf der Erkrankung möglich, so
dass eine Operation bzw. Radiojodtherapie mit hohen TRAK-Werten schon vor Ablauf eines
ganzen Jahres (frühestens nach 6 Monaten bei einem TRAK-Wert von >10 IU/l) gegenüber
einer thyreostatischer Therapie empfohlen werden kann. ...
Mittels der TRAK-Bestimmung auf der Basis eines Assays der zweiten Generation kann auch der
Verlauf der EO abgeschätzt werden, womit Therapieentscheidungen beeinflusst werden können.
Eckstein A et al., Med Klinik 2009

Endokrine Orbitopathie
keine Therapie
Steroide
Keine Therapie
4 Monate später
Risikofaktoren:
(stimulierende) TSH-Rezeptor-Autoantikörper (TRAK)
TSH Spiegel
Rauchen
Stress etc.
Quelle: Frau Prof. A. Eckstein / Universitätsklinik Essen

Endokrine Orbitopathie
Mild Graves‘ Ophthalmopathy
Severe Graves‘ Ophthalmopathy
CAS

Endokrine Orbitopathie
TBII [IU/l]
40,0
35,0
30,0
25,0
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
-5,0
5,7
grey zone
no outcome
possible
8,8
TBII values below: 2.3-15.6x better
chance for a good course of GO
TBII values above: 8.7-31.1x higher
risk of a severe course
5,1 4,8
2,9 2,8
2,6 1,5 1,5 1,5 1,5
1-4 5-8 9-12 13-16 17-20 20-24
Months after first symptoms of GO
Eckstein et al, 2006 JCEM

Morbus Basedow
Pathogenese
9 Leucin-reiche „repeats“
A
N
C
B
= Cystein Cluster
(Struktur nicht bekannt)
TSAb
TBAb
= Leucin-reiche „repeats “
Struktur basierend auf
RI crystal
Schott M. et al. Trends Endocrinol
Metab (2005)

Chimerer TSH/LH‐Rezeptor (MC4)
Thyroid. 1997 Dec;7(6):867-77.
Epitopes for thyroid stimulating and blocking autoantibodies on the
extracellular domain of the human thyrotropin receptor.
Tahara K, Ishikawa N, Yamamoto K, Hirai A, Ito K, Tamura Y, Yoshida S,
Saito Y, Kohn LD.
Second Department of Internal Medicine,Chiba City, Japan.

Neuer kommerziell erhältlicher Assay
zur Bestimmung stimulierender TRAK
Fa. Diagnostic Hybrids

Neuer kommerziell erhältlicher Assay
zur Bestimmung stimulierender TRAK
Positiver Nachweis stimulierender TRAK:
EO-Patienten: 150/155 (97%; MC4) und 148/155 (95%; wt)
Basedow-Patienten: 6/45 (13%; MC4) und 20/45 (44%, wt)
TSI-Titer waren 3- bis 8-fach höher in EO-Gruppe gegenüber Basedow-Patienten
Lytton, S. D. et al. J Clin Endocrinol Metab 2010

Neuer, kommerziell erhältlicher Bioassay
für die Messung von stimulierenden TRAK
Starke Korrelation mit dem Clinical Activity Score (insb. Diplopie = Doppelsehen)
Lytton, S. D. et al. J Clin Endocrinol Metab 2010

Thyreoiditen
Terminologie
Thyreoiditisformen
Synonym
Autoimmunthyreoiditis von Hashimoto‐Typ chronisch lymphozytäre Autoimmunthyr.
‐ hypertrophe Form chronic autoimmune thyreoiditis
‐ atrophische Form
Post‐partum Thyreoiditis
Silent‐Thyreoiditis
Subakute Thyreoidits de Quervain
painless postpartum thyroiditis
subacute lymphocytic thyroiditis
painless sporadic thyroiditis
subacute lymphocytic thyroiditis
painful subacute thyroiditis
Giant‐cell thyroiditis
subacute granulomatous thyroiditis
Iatrogene Thyreoiditis
Invasiv sklerosierende Thyreoiditis
Riedel‐Struma
Bakterielle / virale Thyreoiditis

Autoimmunthyreopathien
Sonographie / Szintigraphie
normale Schilddrüse
Morbus Basedow
Autoimmunthyreoiditis
kleine Schilddrüse / diffuse Echoarmut
Schilddrüsenszintigraphie
niedriger uptake

Hypothyreose
Antigene / Pathogenese der AIT
Schilddrüsenhormonsynthese / Antigen(e)
normale
Schilddrüse
Hashimoto-
Thyreoiditis
atrophe
Verlaufsform

Tetramer positive CD8+ T Zellen in
AIT Patienten und Kontrollen
Analyse der mononukleären Zellen des
peripheren Blutes
50
n = 24
n = 4 n = 11 n = 10
Tetramer-positive CD8 Zellen [%]
30
10
10
8
6
4
2
0
1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3
TPO TG TPO TG TPO TG TPO
TG
AIT (HLA-A2 pos)
AIT (HLA-A2 neg)
Struma (HLA-A2 pos)
gesunde Kontrollen (HLA-A2 pos)

Tetramer positive CD8+ T Zellen in AIT‐
Patienten in Abhängigkeit der Erstdiagnose
Analyse der mononukleären Zellen des
peripheren Blutes
50
n = 4 n = 8 n = 4 n = 7
Tetramer-positive CD8 Zellen [%]
30
10
10
8
6
4
2
0
1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3
TPO TG TPO TG TPO TG TPO
TG
AIT (Patient bei ED)
AIT (ED: 1 - 5 Jahre)
AIT (ED: 5 - 10 Jahre)
AIT (ED: > 10 Jhre)

Schilddrüsen‐Autoantikörper
bei Autoimmunthyreoiditis
Histologie
anti-TPO
anti-TG
Mariotti S, Lancet 1992

Antikörper‐Diagnostik bei AIT
anti-TPO
anti-TG
Mariotti S,
Lancet 1992
Vanderpump MPJ et al., Clin Endocrinol 1995

Antikörper‐Diagnostik bei AIT
National Health and Nutrition Examination Survey (NHANES III)
• 16.533 Personen (von 1988 bis 1994)
• TAK positiv in 10,4%; TPO-AK positiv in 11,3%
• Hypothyreose bei 4,6% (0,3% manifest, 4,3% latent)
• von TPO-AK positiven Patienten: 54,5% TAK positiv
• von TAK-positiven Patienten: 70% anti-TPO positiv
Vergleich TSH und Antikörper
TSH > 4,5 mIU/l: pos. anti-TPO (OR = 8,4); pos. TAK (OR = 1,8)
Manifeste Hypothyreose: pos. anti-TPO (OR = 39,7); pos. TAK (n.s.)
TSH < 0,4 mIU/l: pos. anti-TPO (OR = 5,2); pos. TAK (OR = n.s.)
Hollowell, J.G., J Clin Endo Metab 2002, 87:489-499

Schwangerschaft und Immunität
„Neue Sichtweise“
• Immuntoleranz durch
regulatorische T-Zellen
(und andere Zellen?)
„Alte Sichtweise“
• erhöhte Cortisol-Spiegel
in der Schwangerschaft
• daher: Immunsuppression
Weetman AP, Nat Rev Endocrinol 2010

Schwangerschaft und Immunität
Mütterliche Toleranz zum fetalen „Allograft“
Rosa:
Fetus
Blau/Grau:
Mutter
Weetman AP, Nat Rev Endocrinol 2010

Fragestellung: Z.n. Radiojodtherapie der
Mutter / Wann TRAK Messung
Nachbeobachtung über 5 Jahre
HWZ
~3 Wochen Bestimmung der TRAK
Ende 1/3 bis
Anfang 2. Hälfte
der Schwangerschaft
Laurberg P et al., Eur J Endocrinol 1998
(„Evidence based symposium of the ETA“)
n = initial 179 Patienten
medik. Therapie: n = 48
Chirurgie: n = 47
RJT: n = 36
TRAK-Assay: Erstgenerationsassay mit PEG
L-Thyroxin-Therapie mit Ziel Euthyreose
Laurberg P et al., Eur J Endocrinol 2008

Hohe TRAK während der Schwangerschaft:
Erhöhtes Risiko für neonatale Hyperthyreose
Neugeborene mit Hyperthyreose
… ohne Hyperthyreose
Hamada N et al., Endocr Journal 2011

Fortbildungsveranstaltung
Münster, 6. März 2013
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit !