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Das primäre Lymphödem – Ein Überblick zur Genetik und Histologie

Ein primäres Lymphödem beruht auf einer angeborenen, d. h. genetisch bedingten Fehlentwicklung oder Dysfunktion des lymphatischen Systems. Durch einen unzureichenden Abtransport der Interstitialflüssigkeit akkumuliert Flüssigkeit im Gewebe und bedingt die Entstehung eines Lymphödems.


20.01.2023
R. Hägerling
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ZITIERWEISE: VASOMED 2023; 35(1): 18-20

Kennzeichnend für das primäre Lymphödem ist die große Heterogenität. Es kann isoliert wie auch als Symptom einer Vielzahl von Erkrankungen auftreten und sich in Schweregrad und klinischer Ausprägung unterscheiden. Um dieser Heterogenität auch unter Berücksichtigung des breiten Spektrums an genetischen Ursachen in einer Klassifizierung gerecht zu werden, wurde im Jahr 2010 von Connell et al. ein Klassifizierungs- und Diagnostikalgorithmus der verschiedenen Unterformen des primären Lymphödems erarbeitet, er liegt mittlerweile in mehrfach überarbeiteter Form vor. Anhand dieses Algorithmus kann basierend auf den individuellen Symp­tomen eine Eingrenzung der möglichen Diagnosen bzw. Unterformen sowie eine gezielte molekulargenetische Untersuchung erfolgen.

Unterscheidung in fünf Gruppen

Derzeit werden fünf Gruppen unterschieden: Gruppe 1 umfasst Lymphödeme, die mit vaskulären oder kutanen Fehlbildungen und segmentalen Wachstumsstörungen auf der Basis von somatischen Mosaiken assoziiert sind. Bei somatischen Mosaiken weisen nicht sämtliche Körperzellen die Veränderung auf, sondern nur Zellen der betroffenen Region, z. B. des Beines oder eines Organs (Mosaik). Dies erklärt sich damit, dass die ursächliche, genetische Veränderung nicht bereits im Stadium der befruchteten Eizelle (Keimbahn-Mutation), sondern zu einem späteren postzygotischen Zeitpunkt während der Embryogenese (somatisches Mosaik) aufgetreten ist. In der Regel liegt eine somatische, meist aktivierende Mutation vor, die ein vermehrtes Wachstum des betroffenen Gewebes begünstigt. Ort und Zeitpunkt des Auftretens der somatischen Mutation beeinflussen daher das Muster der vorliegenden Symptomatik.

Neben dem Lymphgefäßsystem können auch Blutgefäße, Bindegewebe, Fettgewebe und Knochen betroffen sein.  Klassische Formen sind das PIK3CA-Gen-assoziierte CLOVE- oder CLOVES-Syndrom (kongenitale lipomatöse Überwucherung, vaskuläre Fehlbildungen und epidermale Nävi mit oder ohne Beteiligung des Skelettsystems) und das CLAPO-Syndrom (kapilläre Fehlbildung der Unterlippe, lymphatische Fehlbildung von Gesicht und Hals, Asymmetrie des Gesichts und der Gliedmaßen und partielles/generalisiertes Überwachstum) sowie das Proteus-Syndrom (hochvariable Störung mit asymmetrischem und disproportionalem Überwachstum von Körperteilen, dysreguliertem Fettgewebe und vaskulären Fehlbildungen), das durch Veränderungen im AKT1-Gen verursacht wird. Der Nachweis der ursächlichen Genveränderung kann nur anhand von DNA aus dem betroffenen Gewebe erfolgen.

Gruppe 2 gliedert sich in vier Untergruppen des klassischen primären Lymphödems. In der Regel liegt eine Keimbein-Mutation vor, d. h. sämtliche Körperzellen weisen die Veränderung auf und sind dementsprechend auch im Blut nachweisbar. Die genetischen Veränderungen können ererbt oder bei Betroffenen neu (de novo) auftreten.    

Man unterscheidet primäre Lymphödeme, die im Rahmen einer übergeordneten syndromalen Erkrankung auftreten (Gruppe 2a) oder mit systemischen Beteiligungen assoziiert sind (Gruppe 2b). 

Darüber hinaus erfolgt eine weitergehende Unterteilung entsprechend des Zeitpunkts der ersten klinischen Manifestation: Kongenitale primäre Lymphödeme (Gruppe 2c), die bereits pränatal oder innerhalb des ersten Lebensjahres auftreten, und ‚late-onset‘ primäre Lymphödeme, die sich erst zu einem späteren Zeitpunkt manifestieren (Gruppe 2d).

Die häufigsten Formen der jeweiligen Gruppen stellen das Noonan-Syndrom (Gruppe 2a, RASopathie-assoziierte Gene, u. a. PTPN11), das Mikrozephalie-Chorioretinopathie-Lymphödem-Syndrom (Gruppe 2a, KIF11-Gen), das Emberger-Syndrom (Gruppe 2a, GATA2-Gen; Betroffene haben ein erhöhtes Risiko für eine akute myeloische Leukämie (AML), daher sind regelmäßige Kontrolluntersuchungen obligat), das Hennekam-Syndrom (Gruppe 2b, u. a. Gen CCBE1, ADAMTS3), das Hypotrichose-Lymph­ödem-Teleangiektasien-Syndrom (Gruppe 2b, SOX18-Gen), das  Lymphödem Typ Milroy (Gruppe 2c, FLT4-Gen; häufigste Form des angeborenen Lymphödems), das Lymphödem Typ Milroy-ähnlich (Gruppe 2c, VEGFC-Gen) sowie das Lymphödem-Distichiasis-Syndrom dar (Gruppe 2d, FOXC2-Gen; Patienten weisen eine Distichiasis auf, die diagnoseweisend ist).

Die ursprüngliche Klassifikation in die drei Subtypen kongenitales Lymphödem, Lymphoedema praecox (Manifestation in der Pubertät) und Lymphoedema tarda (Manifestation nach dem 35. Lebensjahr) sollte nicht mehr Verwendung finden, da diese Klassifikation den klinischen Phänotyp sowie die neusten Erkenntnisse der Genetik des primären Lymphödems nicht berücksichtigen.

Tab. 1: Übersicht lymphödemassoziierter Gene und Krankheitsbilder. Dargestellt sind die Gene und assoziierten Krankheitsbilder, die in Zusammenhang mit einem primären Lymphödem analysiert bzw. differentialdiagnostisch in Betracht gezogen werden können. Hierzu ist auch eine Zusammenfassung der typischen Klinik und der Funktion des Genprodukts aufgeführt. Weitere Informationen über die Krankheitsbilder lassen sich über die OMIM-Nummer (Online Mendelian Inheritance in Man) auf https://www.omim.org/ nachschlagen. Auf die Darstellung von Lymphödemen, die mit Überwuchs assoziiert sind (Gruppe 1), wurde aus Übersichtsgründen verzichtet (modifiziert nach Ott et al. 2021 (10)). 

GenKrankheitsbildOMIM-NummerKlinikFunktion des Genprodukts
GATA2Emberger-Syndrom 614038 Syndromale Erkrankungen (Gruppe 2a)
  • Lymphödem der unteren Extremität und Genitalien 
  • Myelodysplasie bis AML 
Transkriptionsfaktor, der in hämatopoetischen Stammzellen und Endothelzellen exprimiert 
KIF11Mikrozephalie-Chorioretinopathie-Lymphödem-Syndrom152950 
  • Lymphödem der unteren Extremität
  • Intelligenzminderung
  • Chorioretinopathie
Motorprotein, das eine Rolle in Mitose und Vesikeltransport spielt
GJA1Oculo-dento-digitales Syndrom164200 
  • Lymphödem
  • Mikroophthalmie
  • kleine oder fehlende Zähne
  • schwacher Zahnschmelz
  • Camptodaktylie
  • Syndaktylie zw. viertem und fünftem Finger (evtl. auch der Zehen)
Connexin 43 spielt als Bestandteil von Gap-Junctions in Lymphgefäß-Klappen eine Rolle in der korrekten Ausbildung dieser.
CCBE1Hennekam-SyndromTyp 1235510Lymphödem mit systemischer Beteiligung (Gruppe 2b)
  • progredientes, kongenitales primäres Lymphödem den gesamten Körper betreffend
  • intestinale Lymphangiektasien
  • Hydrops fetalis
  • Chylothorax
  • Aszites
  • fasziale Auffälligkeiten
Rolle in der Prozessierung von VEGF-C (lymphatischer Wachstumsfaktor) und so in der Migration der Lymphendothelzellen (LECs) und der Proliferation der Lymphgefäße
ADAMTS3Typ 3618154
FAT4Typ 2616006Rolle in Ausbildung der Lymphgefäßklappen
PIEZO1Generalisierte lymphatische Dysplasie nach Fotiou 
  • ähnlich wie Hennekam-Syndrom, aber mildere Ausprägung
Mechanosensitiver Ionenkanal, der über mechanische Reize eine Rolle in Lymphangiogenese spielt
EPHB4Lymphatisch-assoziierter fetaler Hydrops (LRFH) 
  • Hydrops fetalis
  • Atriumseptumdefekt
  • Varikosen
  • Lymphödem der unteren Extremität
Rolle im Remodeling der Lymphgefäße und der Klappenentwicklung
SOX18Hypotrichose-Lymphödem-Teleangiektasien-(renales) Syndrom 
  • Lymphödem der unteren Extremität
  • Hydrops fetalis
  • Hydrozele
  • Teleangiektasien
  • evtl. renale Beteiligung
Induziert Expression des lymphatischen Master-Transkriptionsfaktors PROX1 (induziert Entwicklung von LECs aus venösen Endothelzellen)
PTPN14Choanalatresie-Lymphödem 
  • bilaterale Chonalatresie
  • Lymphödem der unteren Extremität
Rolle in der Regulation der Lymphangiogenese und der Entwicklung der Choanen
DCHS1Van-Maldergem-Syndrom 
  • überlappende Klinik und Pathophysiologie mit dem Hennekam-Syndrom, jedoch ist ein Lymphödem beim Van-Maldergem-Syndrom selten
FAT4 und DCHS1 spielen gemeinsam eine Rolle bei der Entwicklung des Lymphgefäßsystems und in der Ausbildung von Lymphgefäßklappen
FLT4Milroy-Erkrankung153100kongenitales Lymphödem (Gruppe 2c)
  • Lymphödem der unteren Extremität (im Besonderen Fußrücken und unterhalb des Knies)
  • Varikosen
  • positive Familienanamnese
FLT4 kodiert für den Vascular Endothelial Growth Factor Receptor 3 (VEGFR-3), der auf LECs exprimiert wird, an den VEGF-C als wichtiger Mediator der Lymphangiogenese bindet
VEGFCMilroy-ähnliche Erkrankung615907
FOXC2Lymphödem-Distichiasis-Syndrom Late-Onset-Lymphödem (Gruppe 2d)
  • Distichiasis
  • Lymphödem der unteren Extremität
  • Varikosen
Transkriptionsfaktor, der eine Rolle in der Entwicklung der Klappen in Venen und Lymphgefäßen spielt
GJC2Vier-Extremitäten-Lymphödem613480
  • Lymphödem der unteren Extremität,
    oberen Extremität und Genitalien
Connexin 47 spielt als Bestandteil von Gap-Junctions in Lymphgefäßklappen eine Rolle in der k

3D-Histologie des betroffenen Gewebes

Durch eine umfassende humangenetische Beratung, Anamnese und genetische Diagnostik ist es möglich, Aussagen über den Erbgang, das Wiederholungsrisiko sowie mögliche Begleitsymptome zu treffen. Es ist empfehlenswert, die molekulardiagnostische Untersuchung in einem spezialisierten Zentrum durchzuführen, um eine möglichst umfassende und zielgerichtete Diagnostik zu ermöglichen.  

Ergänzend zu einer genetischen Untersuchung kann eine dreidimensional-histologische Untersuchung des betroffenen Gewebes durchgeführt werden. Hierzu werden Gewebebiopsien mit histologischen Methoden angefärbt und anschließend in einem Lichtblattmikroskop optisch geschnitten. Es werden einige tausend optische Schnittebenen des Präparats erzeugt und im Anschluss – ähnlich zu radiologischen Verfahren wie der computertomographischen Angiographie (CTA) – räumlich rekonstruiert und ausgewertet. Auf Basis der 3D-Visualisierung kann im Vergleich zur herkömmlichen klassischen 2D-Schnitt-Histologie eine wesentlich detailliertere Phänotypisierung der ursächlichen Gefäßveränderungen durchgeführt werden. Dies kann zudem als mögliche Unterstützung bei der Auswertung genetischer Daten sowie bei der Wahl potenzieller pharmakologischer oder chirurgischer Therapien genutzt werden. Die 3D-Histologie stellt aktuell noch keinen diagnostischen Standard dar und wird derzeit nur im Rahmen von Forschungsprojekten durchgeführt.

Der Beitrag beruht auf einem Vortrag bei der DGP-Jahrestagung am 28.9.–1.10.2022 in Hannover.

1.    Aspelund A, Robciuc MR, Karaman S et al. Lymphatic System in Cardiovascular Medicine. Circ Res. 2016;118(3):515-30.
2.    Alitalo K. The lymphatic vasculature in disease. Nat Med. 2011;17(11):1371-80.
3.    Martin-Almedina S, Mortimer PS, Ostergaard P. Development and physiological functions of the lymphatic system: insights from human genetic studies of primary lymphedema. Physiol Rev. 2021;101(4):1809-71.
4.    Mortimer PS, Rockson SG. New developments in clinical aspects of lymphatic disease. J Clin Invest. 2014;124(3):915-21.
5.    Mansour S, Martin-Almedina S, Ostergaard P. Genetic Disorders of the Lymphatic System. In: Pyeritz RE, Korf BR, Grody WW, editors. Emery and Rimoin‘s Principles and Practice of Medical Genetics and Genomics, 7th ed. 2020; 231-49.
6.    Connell FC, Gordon K, Brice G et al. The classification and diagnostic algorithm for primary lymphatic dysplasia: an update from 2010 to include molecular findings. Clin Genet. 2013;84(4):303-14.
7.    Dempsey E, Homfray T, Simpson JM et al. Fetal hydrops – a review and a clinical approach to identifying the cause. Expert Opinion on Orphan Drugs. 2020;8(2-3):51-66.
8.    Gordon K, Varney R, Keeley V et al. Update and audit of the St George‘s classification algorithm of primary lymphatic anomalies: a clinical and molecular approach to diagnosis. J Med Genet. 2020;57(10):653-9.
9.    Kemper C, Danyel M, Ott C-E, Hägerling R. Genetik und Diagnostik des primären Lymphödems. Phlebologie. 2021;50(02):105-14.
10.    Ott C-E, Danyel M, Kemper C, Hägerling R. Genetische Diagnostik des primären Lymphödems. LymphForsch. 2021(25(1)):14-20.
11.    Zschocke J. Pathomechanismen genetischer Krankheiten.  Basiswissen Humangenetik. Springer, Berlin Heidelberg 2018; 67-95.
12.    Schaaf CP. Angeborene Fehlbildungssyndrome.  Basiswissen Humangenetik. Springer, Berlin Heidelberg 2018; 241-62.
13.    Hansmeier NR, Büschlen IS, Behncke RY, Ulferts S, Bisoendial R, Hägerling R. 3D Visualization of Human Blood Vascular Networks Using Single-Domain Antibodies Directed against Endothelial Cell-Selective Adhesion Molecule (ESAM). Int J Mol Sci. 2022;23(8).
14.    Hägerling R, Drees D, Scherzinger A et al. VIPAR, a quantitative approach to 3D histopathology applied to lymphatic malformations. JCI Insight. 2017;2(16).

Autor
Foto von Humangenetiker René Hägerling

R. Hägerling1,2
1 Abteilung für ‚Lymphovaskuläre Medizin und Translationale 3D-Histopathologie‘, Institut für Medizinische Genetik und Humangenetik, Charité – Universitätsmedizin Berlin;
2 Berlin Institute of Health der Charité – Universitätsmedizin Berlin, BIH-Center für Regenerative Therapien, Berlin

Korrespondenzadresse:
Dr. Dr. med. René Hägerling
Abteilung für Lymphovaskuläre Medizin und Translationale 3D-Histopathologie‘
Institut für Medizinische Genetik und Humangenetik
Charité - Universitätsmedizin Berlin
Augustenburger Platz 1, 13353 Berlin
Rene.Haegerling(at)charite.de