PD-1 und PD-L1 Konzentrationen im Serum und in der bronchoalveolären Lavage als Biomarker für die Chronisch Obstruktive Lungenkrankheit (COPD) – eine Pilotstudie

Abstract

Einleitung: Die Chronisch obstruktive Lungenerkrankung ist eine häufige und für die weltweiten Gesundheitssysteme hochrelevante Erkrankung, die mit einer chronischen Entzündung der Atemwege einhergeht. Das PD-1/PD-L1-System ist ein mittlerweile gut verstandener Teil des Immunsystems und bei der Therapie verschiedener Tumorerkrankungen als Biomarker und Therapietarget etabliert. Bislang existieren für die COPD noch keine laborchemischen Biomarker mit therapeutischen oder prognostischen Implikationen. Gleichwohl besteht hier ein großer Bedarf. Ziele: Diese Arbeit vergleicht eine Patientengruppe mit COPD und eine Kontrollgruppe ohne COPD im Hinblick auf Lungenfunktion und die Konzentrationen der löslichen Biomarker der PD-1/PD-L1-Achse in Serum und bronchoalveolärer Lavage (BAL). Methoden: Patienten mit verschiedenen Lungenerkrankungen, die im Zeitraum 11/2016 bis 08/2019 bronchoskopiert und einer BAL unterzogen wurden, wurden hinsichtlich wichtiger biometrischer Daten und Anhand der Konzentration der löslichen Biomarker PD-1 und PD-L1 in Serum und BAL verglichen. Die Daten wurden im Rahmen der PULMOHOM-Studie gewonnen und ausgewertet. Ergebnisse: Es konnten hochsignifikante Korrelationen von PD-1 und PD-L1 innerhalb der BAL-Proben (Spearman rho = 0,712, p < 0,001 bei obstruktiven Patienten) und teils auch zwischen BAL und Serumproben (Spearman rho = 0,340, p = 0,021 für BAL PD-1/ Serum PD-1 bei obstruktiven Patienten) nachgewiesen werden. Innerhalb der Serumproben konnten wir ebenfalls Korrelationen finden, allerdings in geringerer Ausprägung (Spearman rho = 0,336, p = 0,02 für Serum PD-1/PD-L1 bei obstruktiven Patienten). Bei den nicht-obstruktiven Patienten waren diese Korrelationen ebenfalls signifikant. Wir fanden keine signifikanten Zusammenhänge zwischen der Konzentration von PD-1/ PD-L1 und dem Schweregrad der Obstruktion. In multivariablen Modellen zeigte sich ebenfalls kein signifikanter Einfluss der Marker auf die Lungenfunktion unter Adjustierung auf Geschlecht, Alter, Body Mass Index sowie gerauchte Pack Years. Zusammenfassung: In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass eine Korrelation der löslichen PD-1/PD-L1 Achse in BAL und Serum besteht. Bei fehlendem Zusammenhang zur Lungenfunktion erscheint die PD-1/PD-L1-Achse als Biomarker für den Schweregrad der COPD zum jetzigen Stand weniger geeignet.

Introduction: The Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD) is a common and highly relevant disease with a massive impact on global healthcare systems. It is characterized by chronic airway 8 inflammation. The PD-1/PD-L1-System is a well-defined and investigated part of the immune system and is widely used in the treatment and surveillance of various malignant diseases. For the COPD, however, there is no such biomarker with therapeutic or prognostic implications. There is a huge need for such biomarkers, nonetheless. Aim: This study compares two groups of patients with and without COPD in regards of the expression of the soluble PD-1/PD-L1 axis in serum and bronchoalveolar lavage. Methods: We investigated Patients receiving bronchoscopy with bronchoalveolar lavage from November 2016 to August 2019 in regards of important clinical characteristics and the concentrations of PD-1/ PD-L1 in serum and BAL samples. Results: There were highly significant correlations of PD-1 and PD-L1 in terms of BAL samples (Spearman rho = 0.712, p < 0.001 in COPD- patients) and to a lesser degree between BAL and serum samples (Spearman rho = 0.340, p = 0.021 for BAL PD-1/ Serum PD-1 in COPD patients). There were correlations within the serum samples as well (Spearman rho = 0.336, p = 0.02 for serum PD-1/PD-L1 in COPD patients). In the non-obstructive patients, these findings were also significant. However, there were no significant correlations between the biomarkers and the severity of airway obstruction. Multivariate modelling showed no significant impact on lung function after adjusting for age, sex, body mass index and smoking history. Conclusion: This study found a correlation between PD-1 and PD-L1 in BAL and Serum. An impact on lung function, however, could not be shown. This makes the PD-1/PD-L1 Axis not suitable as a biomarker for COPD.