Hintergrund: Der atembasierte Liver MAximum capacity (LiMAx)-Test erlaubt die nicht-invasive Messung der Cytochrom P450 1A2 (CYP1A2)-Gesamtleberfunktion. In Kombination mit Schnittbildverfahren wird der LiMAx-Test zur Einschätzung der Operabilität vor leberchirurgischen Eingriffen eingesetzt (Volumen-Funktionsplanung). Unklar ist bislang der Einfluss der CYP1A2-Aktivität hepatischer Tumoren auf die Genauigkeit der Volumen-Funktionsplanung, was im ersten Teil untersucht werden sollte. Darüber hinaus könnte der LiMAx-Test künftig allein oder in Kombination mit einem elastographischen Verfahren als diagnostisches Werkzeug, z. B. zur Fibrosedetektion, eingesetzt werden. Grundlegend ist dafür, den Zusammenhang zwischen strukturell-mechanischen Lebergewebeeigenschaften und dem LiMAx-Test zu untersuchen (Struktur-Funktionsanalyse), was Gegenstand des zweiten Teils der Arbeit sein sollte.
Methoden: Die CYP1A2-Aktivität wurde experimentell in 38 Gewebeproben aus hepatozellulärem Adenom (HCA), Karzinom (HCC), kolorektalen Lebermetastasen (CRLM) sowie den korrespondierenden nicht-tumorösen Geweben bestimmt. Zur Struktur-Funktionsanalyse wurden bei 66 Patienten mit chronischen Lebererkrankungen sowie 20 lebergesunden Probanden simultan Lebersteifigkeit (zeitharmonische Elastographie, THE) und Leberfunktion (LiMAx-Test) erfasst. Zudem wurden die serologischen Fibrose-Scores Aspartate aminotransferase to Platelet Ratio Index (APRI) und Fibrosis-4 Index (FIB 4) berechnet und bei 47 Patienten der Fibrosegrad bestimmt.
Ergebnisse: HCC und CRLM wiesen nahezu keine CYP1A2-Aktivität im Vergleich zum nicht-tumorösen Gewebe auf (< 1 %). HCA-Gewebe hingegen besaß eine Restaktivität (20,7 %), die sich auf die exemplarisch erstellte Volumen-Funktionsplanung auswirkte. Die Struktur-Funktionsanalyse zeigte eine stark negative Korrelation zwischen Lebersteifigkeit und LiMAx-Werten (r = -0,701). Eine fortschreitende Fibrosierung ging mit einer höheren Lebersteifigkeit und Fibrose-Scores sowie niedrigeren LiMAx-Werten einher. Nur schwere Leberfibrose war zuverlässig mit THE und LiMAx detektierbar.
Schlussfolgerung: Zur exakten Volumen-Funktionsplanung sollte die CYP1A2-Aktivität in HCA Berücksichtigung finden. Zudem besteht ein signifikanter Zusammenhang zwischen strukturell-mechanischen und funktionellen Lebergewebeeigenschaften, der sich klinisch zur nicht-invasiven Diagnostik nutzen lässt.
Background: The Liver MAximum capacity (LiMAx) test allows the non-invasive measurement of the overall hepatic cytochrome P450 1A2 (CYP1A2) activity. It is used, in combination with imaging techniques, for preoperative risk assessment in liver surgery (volume-function analysis). Yet, it remains unknown, to which extent the residual CYP1A2 activity of hepatic tumors influences the accuracy of the volume-function analysis, which was addressed in the first part. Moreover, the LiMAx test, alone or in combination with elastographic techniques, could be used as a diagnostic tool, e.g. for fibrosis detection. The relationship between structural characteristics of the hepatic tissue and the LiMAx test must be studied beforehand (structure-function relationship), which was the aim of the second part.
Methods: CYP1A2 activity was measured in vitro in 38 paired samples of tumorous and adjacent nontumorous tissue of patients suffering from hepatocellular adenoma (HCA), carcinoma (HCC) or colorectal liver metastases (CRLM). To analyze the hepatic structure-function relationship, LiMAx test and liver stiffness measurements based on time-harmonic elastography (THE) were applied and the serological fibrosis scores Aspartate aminotransferase to Platelet Ratio Index (APRI) and Fibrosis-4 Index (FIB 4) were calculated in patients with chronic liver diseases (n = 66) and healthy control subjects (n = 20). Moreover, fibrosis was graded by histological examination.
Results: CYP1A2 activity was found to be significantly decreased in HCC and CRLM tissues, compared to the adjacent nontumorous tissue (< 1 %). HCA tissue contained residual activity (20.7 %) which altered the results of the volume-function analysis in its currently used way. Concerning the structure-function relationship, there was a significant negative correlation between liver stiffness and LiMAx values (r = -0.701). Liver stiffness and serological fibrosis scores (APRI, FIB-4) increased progressively with the stage of fibrosis whereas LiMAx values decreased with fibrosis progression. THE and LiMAx were able to discriminate well between non-severe and severe fibrosis.
Conclusion: The residual CYP1A2 activity should be considered especially in HCA cases for an improved volume-function analysis. Moreover, the strong relationship between structural and functional tissue characteristics should be further evaluated for non-invasive diagnostic applications.
