Häufigkeit und Nachweis von Pilzen und eosinophilen Granulozyten bei chronischer Rhinosinusitis

Zusammenfassung

Hintergrund: Die chronische Rhinosinusitis (CRS) ist die häufigste chronische Erkrankung in den USA. Auch wenn keine exakten Zahlen vorliegen, darf eine tendenzielle Ähnlichkeit für Europa angenommen werden. Obwohl von der klinischen Symptomatik her gut definiert, sind Ätiologie und Pathogenese der chronischen Rhinosinusitis bis heute ungeklärt. Überwiegend wird ein „multifaktorielles” Geschehen angenommen, welches eine Schleimhautschwellung und Entstehung von Polypen zur Folge hat. Zu den zur Zeit bewährten Therapien gehören die medikamentöse Therapie mit Kortikosteroiden und/oder die endoskopische oder mikroskopische Nasennebenhöhlenchirurgie. Antibiotika wirken gegen bakterielle Superinfektionen, nicht jedoch gegen die CRS per se. 1999 publizierten Forscher der Mayo-Klinik, Rochester, USA eine Studie, die zeigte, dass bei der überwiegenden Zahl an chronischer Sinusitis leidender Patienten die diagnostischen Kriterien der so genannten allergischen Pilzsinusitis „Allergic Fungal Sinusitis” (AFS) zutrafen. Erste eigene Untersuchungen konnten diese Ergebnisse aus den USA bestätigen.

Methode: In einer offenen prospektiven Studie untersuchten wir den Nasenschleim von 238 an chronischer Rhinosinusitis erkrankten Patienten. Unter Anwendung einer neuen Kultivierungstechnik wurde der Nachweis von Pilzen im Schleim dieser Patienten angestrebt. Als Kontrollgruppe dienten 23 nasennebenhöhlengesunde Angehörige unserer Klinik. Bei 37 Patienten, die wegen einer radiologisch und klinisch diagnostizierten CRS an unserer Klinik operiert wurden, wurde das Operationspräparat (Nasenschleim und Gewebe) in Hinblick auf das Vorhandensein von eosinophilen Granulozyten und Pilzelementen im Schleim untersucht.

Ergebnisse: Mit den von der Arbeitsgruppe der Mayo-Klinik angegebenen Untersuchungsmethoden stieg die Nachweisbarkeit von Pilzen im Schleim der an chronischer Sinusitis leidenden Patienten in unserem eigenen Krankengut von 7 % auf 87 % in der Pilzkultur. In 91,3 % unserer gesunden Kontrollgruppe zeigten sich ebenso positive Pilzkulturen.

Unsere histologischen Untersuchungen bei 37 operierten Patienten mit der radiologisch/klinischen Diagnose einer CRS zeigten in 94,6 % eine Ansammlung eosinophiler Granulozyten (so genannte Cluster) im Schleim dieser Patienten, in 75,5 % konnten Pilzelemente im Schleim histologisch nachgewiesen werden. Insgesamt zeigten somit 89,2 % unserer chirurgischen Patienten mit CRS die von DeShazo postulierten Kriterien der AFS. Dies ist eine Steigerung von über 80 % gegenüber unseren bisherigen Untersuchungsergebnissen. Insgesamt konnten wir in 238 CRS-Patienten und 23 gesunden Probanden 654 positive Pilzkulturen identifizieren; 88 Spezies wurden nachgewiesen; durchschnittlich 2,4 verschiedene Spezies pro CRS-Patient bzw. 3,1 verschiedene Spezies pro gesunder Kontrollperson.

Schlussfolgerung: Durch die Anwendung neuer Techniken der Pilzkultivierung können Pilze im Schleim unserer CRS-Patienten und gesunden Probanden in hohem Prozentsatz gefunden werden. Dabei spielen insbesondere eine spezielle Abnahmetechnik und Aufbereitung des Nasenschleimes sowohl für die Pilzkultur, als auch für die histologische Untersuchung eine große Rolle. Unsere Ergebnisse zeigen, dass bei nahezu jedem Menschen, sowohl bei Erkrankten, als auch Gesunden Pilze im Nasensekret nachweisbar sind. Diese stammen aus der eingeatmeten Luft und sind „im Transit” durch die Nase. Positive Pilzkulturen aus Nasenschleim sind daher als Normalbefund zu werten. Wir müssen unsere bisherigen, unzureichenden Techniken für diese „späte” Erkenntnis verantwortlich machen. Im Gegensatz zu Gesunden zeigt sich jedoch bei der überwiegenden Zahl der CRS-Erkrankten die Kombination von eosinophilen Granulozyten und Pilzelementen im Nasenschleim, wobei sich nahezu regelmäßig Anhäufungen („Cluster”) von Eosinophilen um die Pilzbestandteile fanden.

Abstract

Background: Chronic Rhinosinusitis (CRS) is the most common chronic disease in the United States. Though for Europe no data are available, we have to assume that the situation is similar. Although the disease is defined very well by clinical symptoms, up to date the etiology and pathogenesis of chronic rhinosinusitis are unknown. CRS is considered to be multifactorial, with thickening of the mucosa and formation of polyps as an end stage of the disease. Treatment of choice includes corticosteroids and/or endoscopic or microscopic surgery. Antibiotics only help, if there is an acute bacterial exacerbation of the disease. They are not able to cure chronic rhinosinusitis per se. In 1999 Mayo Clinic researchers published data concerning the incidence of so-called „allergic” fungal sinusitis (AFS) in their patients suffering from chronic rhinosinusitis, demonstrating the majority of patients investigated presenting those criteria. Our own initial data from 2000 confirmed their findings.

Material and Methods: In an open prospective study fungal cultures were obtained from nasal mucus of 238 consecutive patients suffering from CRS. As control group acted 23 members of our staff, who did not show any evidence for CRS. In addition, in 37 CRS patients surgical specimens (mucus and tissue) were investigated histologically for evidence of eosinophilic granulocytes and fungal elements.

Results: Using new techniques for fungal detection in culture and histology as proposed by Mayo Clinic researchers, positive detection of fungal cultures of the mucus of our CRS patients developed from 7 % in the past up to 87 % at present. 91.3 % of our control group yielded a positive result in fungal culture. Histologically, eosinophilic clusters were evident in 94.6 % and fungal elements were detected in 75.5 % within the mucus of 37 surgical CRS patients. Overall, 89.2 % of our surgical patients thus fulfilled the criteria of so-called AFS. Compared to our findings in the past, our latest results show an increase of 80 % in detection of fungal elements in our CRS patients. In all we were able to identify 654 positive fungal cultures in 238 CRS patients and 23 healthy controls respectively. 88 different genera grew, with 2.4 different species per patient and 3.1 different species per healthy control, on average.

Conclusion: Utilizing new techniques of fungal culturing out of the mucus of CRS patients and healthy controls, the number of positive fungal cultures increased dramatically from 7 % to 87 % in our patients and 91.3 % in healthy controls respectively. To obtain these results it is crucial to perform special techniques of mucus sampling and pretreatment for culturing as well as for histological investigations. Our results show, that with suitable techniques fungi can be identified in almost everybody’s nose, CRS patient or healthy. When inhaled, those airborne fungi are only „in transit” through the nose. Positive fungal cultures from nasal secretion therefore have to be considered normal findings. The reason for this delayed recognition has to be attributed to our inadequate methods in the past. In contrast to healthy controls, clusters of eosinophils and fungal elements are present simultaneously within the mucus of CRS patients and appear to be a marker of the disease.

Schlüsselwörter

Chronische Rhinosinusitis - Pilzkultur - Eosinophile - allergische Pilzsinusitis - eosinophile fungale Rhinosinusitis - PCR - Mykosen - Polyposis - FESS - Kortikosteroide

Key words

Chronic rhinosinusitis - fungal culture - eosinophils - allergic fungal sinusitis - eosinophilic fungal rhinosinusitis - PCR - mycosis - polyposis - FESS - corticosteroids

Literatur

• 1 National Center for Health Statistics . Vital Health Stat. 1995;  10 89-90
• 2 Kaliner M A, Osguthorpe J D, Fireman P, Anon J, Georgitis J, Davis M L, Naclerio R, Kennedy D. Sinusitis: bench to bedside. Current findings, future directions.  Otolaryngol Head Neck Surg. 1997;  116 S1-S20
• 3 Lanza D C, Kennedy D W. Adult rhinosinusitis defined.  Otolaryngol Head Neck Surg. 1997;  117 S1-S7
• 4 Katzenstein A L, Sale S R, Greenberger P A. Allergic Aspergillus sinusitis: a newly recognized form of sinusitis.  J Allergy Clin Immunol. 1983;  72 89-93
• 5 Robson J M, Hogan P G, Benn R A, Gatenby P A. Allergic fungal sinusitis presenting as a paranasal sinus tumour.  Aust N Z J Med. 1989;  19 351-353
• 6 Bent J P , Kuhn F A. Diagnosis of allergic fungal sinusitis.  Otolaryngol Head Neck Surg. 1994;  111 580-588
• 7 DeShazo R D, Swain R E. Diagnostic criteria for allergic fungal sinusitis.  J Allergy Clin Immunol. 1995;  96 24-35
• 8 Ponikau J U, Sherris D A, Kern E B, Homburger H A, Frigas E, Gaffey T A, Roberts G D. The diagnosis and incidence of Allergic Fungal Sinusitis.  Mayo Clin Proc. 1999;  74 877-884
• 9 De Hoog G S, Guarro J. Atlas of Clinical Fungi. Centralbureau voor Schimmelcultures (CBS) 1996
• 10 Buzina W, Lang-Loidolt D, Braun H, Freudenschuss K, Stammberger H. Development of molecular methods for identification of schizophyllum commune from clinical samples.  J Clin Microbiol. 2001;  39 2391-2396
• 11 National Center for Health Statistics . Vital Health Stat. 1994;  10 190
• 12 Gleich G J, Adolphson C R. The eosinophilic leukocyte: structure and function.  Adv Immunol. 1986;  39 177-253
• 13 Butterworth A E. Cell-mediated damage to helminths.  Adv Parasitol. 1984;  23 143-235
• 14 Tanaka J, Baba T, Torisu M. Ascaris and eosinophil. II. Isolation and characterization of eosinophil chemotactic factor and neutrophil chemotactic factor of parasite in ascaris antigen.  J Immunol. 1979;  122 302-308
• 15 Owhasi M, Ishii A. Purification and characterization of a high molecular weight eosinophil chemotactic factor from Schistosoma japonicum eggs.  J Immunol. 1982;  129 2226-2231
• 16 Potter K A, Leid R W. Isolation and partial characterization of an eosinophile chemotactic factor from metacestodes of taenia taeniaeformis (ECF-Tt).  J Immunol. 1986;  136 1712-1717
• 17 Lehrer R I. Antifungal effects of peroxidase systems.  J Bacteriol. 1969;  99 361-365
• 18 Gleich G J, Adolphson C R, Leiferman K M. The biology of the eosinophilic leukocyte.  Annu Rev Med. 1993;  44 85-101
• 19 Frigas E, Loegering D A, Solley G O, Farrow G M, Gleich G J. Elevated levels of the eosinophil granule major basic protein in the sputum of patients with bronchial asthma.  Mayo Clin Proc. 1981;  56 345-353
• 20 Frigas E, Loegering D A, Gleich G J. Cytotoxic effects of the guinea pig eosinophil major basic protein on tracheal epithelium.  Lab Invest. 1980;  42 35-43
• 21 Harlin S L, Ansel D G, Lane J, Myers J, Kephart G M, Gleich G J. A clinical and pathologic study of chronic sinusitis: the role of eosinophils.  J Allergy Clin Immunol. 1988;  81 867-875
• 22 Schleimer R P, Bochner B S. The effects of glucocorticosteroids on human eosinophils.  J Allergy Clin Immunol. 1994;  94 1202-1213
• 23 Wagner J M, Franco M, Kephart G M, Gleich G J. Localization of eosinophil granule major basic protein in paracoccidioidomycosis lesions.  Am J Trop Med Hyg. 1998;  59 66-72
• 24 Braun H, Hofmann T. „Eosinophilic fungal rhinosinusitis” - Grazer Ergebnisse.  Otorhinolaryngologia Nova. 2000;  10 79
• 25 Braun H, Buzina W, Freudenschuss K, Beham A, Stammberger H. „Eosinophilic fungal rhinosinusitis”: A common disorder in Europe?.  Laryngoscope. 2003;  113 264-269
• 26 Kaschke O, Rumor D, Jautzke G, Wölke K, Seefeld B. Untersuchungen zur pilzallergischen Genese chronischer Rhinosinusitiden.  Laryngo-Rhino-Otol. 2002;  81 629-634
• 27 Ponikau J U, Sherris D A, Kern E B, Kita H. Extensive degranulation of eosinophils in the mucin of chronic rhinosinusitis patients. 4th Symposium on Experimental Rhinology & Immunology of the nose (SERIN), London, Great Britain, Feb. 15th 2001
• 28 Taylor M J, Ponikau J U, Sherris D A, Kern E B, Gaffey T A, Kephart G, Kita H. Detection of fungal organisms in eosinophilic mucin using a fluorescein-labeled chitin-specific binding protein.  Otolaryngol Head Neck Surg. 2002;  127 377-383
• 29 Van de Rijn M, Mehlhop P D, Judkins A, Rothenberg M E, Lustre A D, Oettgen H C. A murine model of allergic rhinitis: studies on the role of IgE in pathogenesis and analysis of the eosinophil influx elicited by allergen and eotaxin.  J Allergy Clin Immunol. 1998;  2 65-74
• 30 Mehlhop P D, van de Rijn M, Goldberg A B, Brewer J P, Kurup V P, Martin T R, Oettgen H C. Allergen-induced bronchial hyperreactivity and eosinophilic inflammation occur in the absence of IgE in a mouse model of asthma.  Proc Natl Acad Sci USA. 1997;  94 1344-1349
• 31 Hamilos D L. Chronic sinusitis.  J Allergy Clin Immunol. 2000;  106 213-217
• 32 Ponikau J U, Sherris D A, Kita H, Kern E B. Intranasal antifungal treatment in 51 patients with chronic rhinosinusitis.  J Allergy Clin Immunol. 2002;  110 862-866