Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Beurteilung von Immunglobulin A und Tau-Protein im kaninen Liquor cerebrospinalis als diagnostische Hilfsmittel in der klinischen Neurologie

Rörig, Andrea

The analysis of specific proteins in cerebrospinal fluid supports diagnosis and prognosis of neurological diseases. The simultaneous increase of immunoglobulin A (IgA) in serum and cerebrospinal fluid (CSF) is a characteristic finding in dogs suffering from canine steroid-responsive meningitis–arteritis. The first study aimed at developing and evaluating a microsphere-based immunofluorescence assay (MIA) for the measurement of IgA, trying to establish a quick method requiring only small volumes of CSF and applicable in daily clinical work-up. Microsphere beads can be measured by flow cytometry, the evaluation of single probes is feasible. Beads were coated with goat-anti-dog IgA antibodies and bound IgA was detected by a mouse-anti-dog IgA antibody in combination with a PE-labeled goat-anti-mouse IgG. Sera and CSF from 44 dogs were tested for IgA concentration and compared with an in-house utilized ELISA as well as a commercially available ELISA. The new method showed a good agreement (84.2%) with the ELISA concerning the measurement of IgA in CSF but a low correlation in serum samples (18.2%). The intraassay variance was within a good range (CSF: 5.5%, serum: 11.2%), the interassay variance appeared to be quite high for the samples (CSF: 41.9%, serum: 42.6%), but acceptable for the serum control (25.6%). The microsphere based immunofluorescence assay proved to be a valuable method for the determination and the clinical interpretation of IgA in canine CSF, but this method was not applicable for assessment of IgA values in serum. In conclusion, the two methods cannot be used interchangeably and method comparison showed that each test needs to be evaluated with its own reference ranges. The MIA will not replace the ELISA, but it opens the possibility for further research with microsphere-based assays, measuring different proteins in canine CSF. Intervertebral disk herniation (IVDH) is a frequent cause of spinal cord injury (SCI) in dogs. A prior assessment of prognosis is helpful for the selection of the best therapeutical approach. Microtubule-associated protein tau derives predominantly from neurons, especially axons, making it a potential marker of neuronal injury. Therefore, in the second study the hypothesis should be proven that CSF tau concentration correlates with the severity of neurological signs and functional motor recovery in dogs with IVDH. Medical records of fifty-one dogs with thoracolumbar or cervical IVDH were evaluated retrospectively. Signalement, degree of neurological dysfunction, time from onset of clinical signs to presentation, previous drug administration (with emphasis on glucocorticosteroids), localization of the disk protrusion/extrusion, pathological changes of the myelon detected by magnetic resonance imaging, and functional neurological outcome were recorded. Cisternal CSF tau levels were determined by an ELISA. Statistically significant correlation was found between the neurological status and concentration of protein tau in the CSF. Dogs displaying plegia had higher CSF tau levels (median: 79.9 pg/ml) compared to healthy dogs (median: 20.6 pg/ml) and dogs with paresis (30.1 pg/ml). Plegic dogs that improved by one neurological grade within a week had significantly lower tau protein levels compared to plegic dogs that needed more time for recovery or did not show an improvement. A CSF tau concentration of >41.3 pg/ml had a sensitivity of 86% and specificity of 83% to predict an unsuccessful outcome in plegic dogs based on receiver-operating characteristics curve analysis. No correlation of the CSF tau concentration was found for T2 hyperintensities detected by magnetic resonance imaging, administration of glucocorticosteroids, localization of spinal cord compression (cervical vs. thoracolumbar IVDH), and duration of clinical signs at admission. In conclusion, CSF protein tau levels are positively associated with the severity of spinal cord damage in dogs with IVDH and can be used as a marker of axonal injury. High protein tau levels have strong potential as a useful prognostic factor in dogs showing plegia due to IVDH

Die Untersuchung spezifischer Proteine im Liquor cerebrospinalis liefert wichtige Anhaltspunkte für die Diagnose und Prognose von neurologischen Erkrankungen. Die parallele Erhöhung von Immunglobulin A (IgA) in Serum und Liquor (CSF) ist ein charakteristischer Befund bei Hunden mit steril-eitriger Meningitis-Arteriitis. Die erste Studie dieser Arbeit diente der Entwicklung und Evaluierung eines „microsphere-based immunofluorescence assay“ (MIA) zur Messung von IgA mittels Durchflusszytometrie. Es sollte eine Methode gefunden werden, die schnell durchführbar ist, nur geringe Probenvolumina von CSF benötigt, die Messung von Einzelproben erlaubt und einfach in die klinische Labordiagnostik einzugliedern ist. Die Mikrosphären wurden mit Ziege-gegen-kanines-IgA-Antikörpern beschichtet und das gebundene IgA dann mit einem Maus-gegen-kanines-IgA-Antikörper in Kombination mit einem PE-markierten Ziege-gegen-Maus-IgG-Antikörper detektiert. Die Messergebnisse von 44 kaninen gepaarten Serum- und Liquorproben wurden mit einem in der Klinik für Kleintiere etablierten ELISA, sowie mit einem kommerziell erhältlichen ELISA verglichen. Die neue Methode ergab eine gute Übereinstimmung (84,2%) mit dem ELISA zur Messung von IgA im Liquor, aber nur eine geringe Korrelation für die Serumproben (18,2%). Die Intraassay-Varianz war zufrieden-stellend (CSF: 5,5%, Serum: 11,2%), die Interassay-Varianz dagegen erreichte für die Proben einen sehr hohen (CSF: 41,9%, Serum: 42,6%) und für die Serumkontrollen einen akzeptablen Wert (25,6%). Der „microsphere-based immunofluorescence assay“ ist ein wertvolles Verfahren zur Bestimmung und klinischen Interpretation von IgA im Liquor cerebrospinalis des Hundes, das aber nicht für die Messung von IgA im Serum anwendbar ist. Der Methodenvergleich belegte, dass jedes Testverfahren unter Beachtung der eigenen Referenzbereiche ausgewertet werden muss. Der MIA wird den ELISA nicht ersetzen, eröffnet aber Möglichkeiten für weitere Forschungen mit Mikrosphären-Tests, um verschiedene Proteine im kaninen CSF zu messen. Die Einführung dieser Art von Immunoassays bietet eine potentielle Verbesserung der Diagnosemöglichkeiten bei verschiedenen Spezies. Bandscheibenvorfälle beim Hund sind eine häufige Ursache für Verletzungen des Rückenmarks. Ein potentieller Marker für neuronale Schädigung ist das mikrotubuli-assoziierte Protein Tau, welches überwiegend in Nervenzellen und dort besonders in den Axonen lokalisiert ist. Um die bestmögliche Therapie bei Bandscheibenvorfällen zu wählen, ist eine vorherige Einschätzung der Prognose wichtig. Aus diesem Grund sollte in der zweiten Studie dieser Arbeit die Hypothese bewiesen werden, dass Tau-Protein im Liquor cerebrospinalis mit dem Schweregrad der neurologischen Symptome und der Genesung bei Hunden mit Bandscheibenvorfällen korreliert. Dazu wurden die Daten von 51 Hunden mit thorakolumbalen oder zervikalen Bandscheibenvorfällen retrospektiv ausgewertet. Signalement, Grad der neurologischen Störungen, Zeit vom Auftreten der klinischen Symptome bis zur Vorstellung in der Klinik, Vorbehandlungen (mit besonderer Beachtung der Gabe von Glukokortikosteroiden), Lokalisation des Bandscheibenvorfalls, pathologische Veränderungen des Myelon im MRT und der Verlauf der neurologischen Symptomatik wurden beurteilt. Der Gehalt an Tau-Protein im CSF wurde mittels eines ELISA bestimmt. Eine statistisch signifikante Korrelation zwischen dem Schweregrad der neurologischen Symptome und der Konzentration an Tau-Protein im Liquor konnte gefunden werden. Plegische Hunde zeigten höhere CSF Tau-Werte (Median: 79,9 pg/ml) im Vergleich zu gesunden (Median: 20,6 pg/ml) und paretischen Hunden (Median: 30,1 pg/ml). Plegische Hunde, welche sich innerhalb von einer Woche um einen neurologischen Grad verbesserten, hatten signifikant niedrigere Tau-Protein Werte als plegische Hunde, die mehr Zeit für die Erholung benötigten oder keine neurologische Verbesserung zeigten. Eine CSF-Tau-Konzentration größer als 41,3 pg/ml lässt mit einer Sensitivität von 86% und einer Spezifität von 83% einen ungünstigen klinischen Verlauf bei plegischen Hunde vorhersagen. Es ließen sich keine eindeutigen Zusammenhänge zwischen der Konzentration an Tau-Protein im Liquor und den pathologischen Veränderungen des Myelon im MRT, der Vorbehandlung mit Glukokortikosteroiden, der Lokalisation der Rückenmarkskompression sowie der Dauer der klinischen Symptome bis zur Erstvorstellung aufzeigen. Abschließend lässt sich sagen, dass der Gehalt an Tau-Protein im CSF mit der Schwere der Rückenmarkschädigung bei Hunden mit Bandscheibenvorfällen korreliert und somit als Indikator für neuronale Verletzungen angesehen werden kann.

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Rörig, Andrea: Beurteilung von Immunglobulin A und Tau-Protein im kaninen Liquor cerebrospinalis als diagnostische Hilfsmittel in der klinischen Neurologie. Hannover 2012. Tierärztliche Hochschule.

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