Aus dem Institut für klinische Chemie und Laboratoriumsmedizin. (Direktor: Univ. - Prof. Dr. med. Matthias Nauck)

Transkript

1 Aus dem Institut für klinische Chemie und Laboratoriumsmedizin (Direktor: Univ. - Prof. Dr. med. Matthias Nauck) der Universitätsmedizin der Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald Die laborchemische Diagnostik von normo- und mikrozytären Anämien Inaugural - Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades Doktor der Medizin (Dr. med.) der Universitätsmedizin der Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald 2011 vorgelegt von: Björn Michael Beurer geb. am: in: Freiburg

2 Dekan: Prof. Dr. rer. nat. Heyo K. Kroemer 1. Gutachter: Prof. Dr. med. M. Nauck 2. Gutachter: Prof. Dr. med. P. Schuff-Werner Ort, Raum: Institut für klinische Chemie und Laboratoriumsmedizin, Ferdinand-Sauerbruch-Straße, Greifswald, Raum P 0.64 Tag der Disputation:

3 Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung Allgemein Fragestellung Einführung in das Thema Eisenmangel und Eisenmangelanämie Pathogenese der Akute-Phase-Reaktion Anämie der chronischen Erkrankung Klassische biochemische Parameter der Anämiediagnostik Ferritin Serumeisen und Transferrin Retikulozyten Folsäure und Vitamin B Neuere biochemische Parameter der Anämiediagnostik Lösliche Transferrinrezeptor (soluble Transferrin Receptor, stfr) Ferritinindex Retikulozytenhämoglobin Thomasplot Material und Methoden Allgemein Stichprobenerhebung und Patientenkollektiv Erste (deskriptive) Phase Erhebungsinstrument Beurteilung der Daten Zweite Phase Löslicher Transferrinrezeptor Ferritinin-Index Retikulozytenhämoglobin Der Thomas-Plot Ergebnisse Erste (deskriptive) Phase Allgemein Bestimmung der Hämolysemarker

4 Bestimmung der Retikulozyten Bestimmung von Folsäure und Vitamin B Bestimmung von Markern des Eisenstoffwechsels Bestimmung von Entzündungsmarkern Entzündungssituation im Gesamtkollektiv (137 Pat.) Zweite Phase Allgemein Entzündungsreaktion und Ferritinbestimmung Löslicher Transferrinrezeptor (stfr) Ferritinindex Thomas-Plot und Retikulozytenhämoglobin Diskussion Allgemein Routinediagnostik der norm-/mikrozytären Anämie Beurteilung der Hämolyse Beurteilung der Retikulozyten Beurteilung von Folsäure und Vitamin B Beurteilung von Serumeisen und Transferrin Beurteilung von Ferritin Neuere Verfahren in der Diagnostik der normo-/mikrozytären Anämie Beurteilung des löslichen Transferrinrezeptors (stfr) Beurteilung des Ferritinindex Beurteilung des Retikulozytenhämoglobins Beurteilung des Thomas-Plots Goldstandard der Eisendiagnostik Diskussion des Studiendesigns Zusammenfassung Literaturverzeichnis Eidesstattliche Erklärung Danksagung

5 1. Einleitung 1. 1 Allgemein Weltweit leiden mehr als eine Milliarde Menschen unter einer Anämie. Die häufigsten Ursachen sind Eisenmangel, chronisch entzündliche Zustände und genetische Störungen der Hämoglobinsynthese (WHO, 2005; Thomas, 2004) bezeichnet die WHO die Eisenmangelanämie als eine der größten gesundheitlichen Bürden der Menschheit (WHO, 2008); am stärksten betroffen sind Kinder und Frauen in Entwicklungsländern (Khusun, 1999). Wie bekannt, existieren verschiedene Formen der Anämie. Eine häufig verwendete Einteilung bezieht sich auf das MCV: normo-, mikro- oder makrozytäre Anämie. In der vorliegenden Arbeit soll die korrekte Zuordnung der normo- bzw. mikrozytären Anämie, zu welcher auch die Eisenmangelanämie sowie die Anämie der chronischen Erkrankungen gezählt werden, untersucht werden. Eisenmangel und die häufig damit verbundene Einsenmangelanämie sind ein häufiges klinisches Problem (Baille, 2003). Die korrekte Diagnose des Eisenmangels ist von äußerster Wichtigkeit für das weitere Therapieprozedere eines einzelnen Patienten, denn es kann sich dabei um das Leitsymtom einer zu Grunde liegenden Erkrankung handeln, welche, wenn therapiert, eine gute Prognose hat oder als erstes Symptom bei schwerwiegenden Erkrankungen präsentieren (z.b. gastrointestinale Blutung (Rockey, 1993)). In der westlichen Welt nahm die Prävalenz der Eisenmangelanämie über die letzten Jahrzehnte stetig ab; subklinische Eisenmangelzustände sind aber weiter vorhanden und führen zu Komplikationen (Suominen, 1998). Ziele der Anämiediagnostik sind (nach Thomas, 2002): einen subklinischen Eisenmangel zu erkennen, bevor er zu systemischen Komplikationen führt. 3

6 einen Eisenmangel auf Grundlage einer zu geringen Eisenaufnahme, einer Malabsorption oder aufgrund eines Verlustes in Form einer Blutung zu erkennen. einen Eisenmangel von anderen Ursachen einer Anämie abzugrenzen, speziell zu der Anämie der chronischen Erkrankungen. Die häufigste Untersuchungsmethode für die Diagnostik eines Eisenmangels in einer Bevölkerungsgruppe stellt die Bestimmung des Hämoglobins dar (WHO, 1994). Diese ist einfach, kostengünstig, und kann auch unter erschwerten Bedingungen schnell ausgeführt werden (Khusun, 1999). Die alleinige Hämoglobinbestimmung ist jedoch nicht spezifisch für einen Eisenmangel. Da es sich dabei um eine Zustand handelt, der weit vor der Ausbildung einer Anämie beginnt und da zur Vermeidung von Komplikationen (s.u.) eine Therapie früh einsetzen sollte, reicht die alleinige Hämoglobinbestimmung für die Diagnostik nicht aus (Cook, 2003). Die Bestimmung des Ferritins gilt als der beste biochemische Analyt in der Diagnostik des Eisenmangels. Die Serumkonzentration des Ferritins korreliert normalerweise mit dem Speichereisen (Baynes, 1996(a)). Ein Ferritinwert <12 mg/l gilt als pathognomonisch für einen Eisenmangel (Ali, 1978; Baillie, 2003; Beard, 2006). Die Verwendung weiterer Laborparameter zur Beurteilung des Eisenstatus wie Serumeisen, Transferrinsättigung oder Eisenbindungskapazität weisen nach Mast et al. wenig zusätzliche Informationen zur Diagnostik auf (Mast, 1998). Da es sich bei dem Ferritin um ein Akutes-Phase-Protein handelt, kann die Diagnose eines Eisenmangels mit Hilfe dieses Analyten bei hospitalisierten oder kranken Patienten erschwert sein (Fitzsimons, 2001). Normale und erhöhte Ferritinwerte können in diesen Fällen vorkommen, obwohl die Eisenspeicher leer sind. Aufgrund der Häufigkeit von Begleiterkrankungen stellt die richtige Diagnose eine große Herausforderung dar (Roecky, 1993; Witte, 1991). Eine falsche Diagnosestellung kann schwerwiegende Folgen nach sich ziehen. So kann die Eisensubstitution im Falle einer Anämie der chronischen Erkrankungen zu einer Verschlechterung der Grundkrankheit führen (Vreugdenhil, 1990; Baillie; 2003). 4

7 In diesen Fällen wird die Knochenmarkpunktion weiter als der Goldstandard in der Diagnostik des Eisenmangels betrachtet. Das Fehlen von färbbarem Eisen im mikroskopischen Präparat bestätigt in diesen Fällen den Eisenmangel. Da es sich jedoch um einen invasiven Eingriff mit den daraus folgenden Risiken handelt, ist über die letzten Jahre immer klarer geworden, dass neue diagnostische Strategien entwickelt werden müssen, um ein eindeutiges Ergebnis zu erreichen und die entsprechende Therapie einzuleiten (Punnonen, 1997) Fragestellung Ziel der vorliegenden Untersuchung war es, in einem Krankenhaus der Maximalversorgung das diagnostische Verhalten bei der Abklärung neu aufgetretener bzw. erstmalig diagnostizierter normo- und mikrozytärer Anämien bei erwachsenen Patienten zu prüfen. Dazu wurden zwei Untersuchungsphasen zu unterschiedlichen Zeitpunkten durchgeführt. In einer ersten Phase sollte eine rein deskriptive Bestandsaufnahme des Abklärungsverhaltens erfolgen, in einer zweiten die Routinediagnostik mit einem neuen Verfahren der Anämiediagnostik verglichen werden, um eine Aussage zum Stellenwert des Thomas-Plots zu erreichen. Bei den zu überprüfenden laborchemischen Analyten handelte es sich um: Ferritin Retikulozyten Serumeisen, Transferrin Folsäure, Vitamin B12 löslicher Transferrinrezeptor Ferritinindex Retikulozytenhämoglobin Thomasplot 5

8 1. 3 Einführung in das Thema Anämien werden nach dem mittleren Erythrozytenvolumen (MCV) deskriptiv unterteilt in normo-, mikro- oder makrozytäre Anämie sowie nach dem mittleren Hämoglobingehalt der Erythrozyten (MCH) in normo-, hypo- oder hyperchrome Formen. Neben anderen, eher selteneren Zuständen (heriditär) handelt es sich bei der normo- oder mikrozytären Anämie häufig um einen Eisenmangel. Aber auch Veränderungen im Rahmen einer Akuten-Phase-Reaktion können, wie oben erwähnt, zu solch einem Blutbild führen. Es handelt sich um eine Anämieform, die häufig eine Begleiterscheinung von Entzündungen oder Neoplasien ist (Means, 1992) (s. u.). Nach Witte stellten der Eisenmangel und die Anämie der chronischen Erkrankungen gemeinsam mit 75 Prozent den häufigsten Grund eines anämischen Blutbildes dar (Witte, 1991, Coenen, 1991). Bevor auf die einzelnen Analyte eingegangen werden soll, wird dargestellt, wie sich ein Eisenmangel entwickelt, wie es zu einer Eisenmangelanämie kommt und was eine Akute-Phase-Reaktion ist, letzteres da sie die Grundlage für die Anämie der chronischen Erkrankungen bildet. Daneben beeinflusst die Akute-Phase- Reaktion einen Teil der diagnostischen Analyte, welche in der Diagnostik Anwendung finden. Zuletzt soll ein kurzer Überblick über die Pathogenese der Anämie chronischer Erkrankungen gegeben werden Eisenmangel und Eisenmangelanämie Eisenmangel stellt die häufigste ernährungsbedingte Mangelerscheinung weltweit dar (Suominen, 1998). Auch wenn Eisenmangelanämien in der westlichen Welt in den letzten Jahren seltener geworden sind, entspricht der Eisenmangel auch in der westlichen Welt der häufigsten Mangelerscheinung. Subklinischer Eisenmangel tritt sehr häufig bei Kleinkindern, Jugendlichen, Frauen im gebärfähigen Alter und bei älteren Menschen auf (Carriaga, 1991; Hallenberg, 1993; Rimon, 2002). 6

9 Es ist heute bekannt, dass ein manifester Eisenmangel zu den in Tabelle 1. 1 aufgeführten Symptomen führt. Jedoch bleibt zu klären, ob bereits ein subklinischer Mangel ähnliche Symptome und damit die gleichen Folgen für die Gesellschaft hervorruft. Tabelle 1. 1 Symptome des Eisenmangels (nach: Centre of disease control US 2009; Haas, 2001) verminderte Arbeits- und/oder Schulleistung verlangsamte kognitive und soziale Entwicklung im Kindes- und Jugendalter erhöhte Infektanfälligkeit, Schwierigkeit im Halten der Körpertemperatur dünne, brüchige Fingernägel, struppiges Haar, Glossitis, Mundwinkelrhagaden gestörtes Schlafverhalten Bedürfnis, Nicht-Nahrungsmittel zu verzehren (Pica) Müdigkeit und Schwächegefühl Stirnkopfschmerz Kurzatmigkeit niedriger Blutdruck hohe Herzfrequenz Der Übergang zwischen Symptomen der Anämie und Zeichen des Eisenmangels ist fließend (Haas, 2001). In der NHANES I-Studie wurde eine zwei- bis dreifach erhöhte Infekt- und Entzündungsanfälligkeit bei Probanden mit anämischem Blutbild nachgewiesen (Yip, 1988). In einer anderen Studie stieg bei anämischen Teepflückern unter oraler Eisensubstitution die Arbeitsleistung signifikant an (12% mehr gepflückte Teemenge). Eine weitere Steigerung der Produktivität ließ sich nach Korrektur der Anämie nicht mehr verzeichnen (Edgerton, 1979). 7

10 In der Literatur werden die Begriffe Anämie und Eisenmangel häufig synonym verwendet und ein anämisches Blutbild, vor allem bei normalem oder vermindertem MCV, als Diagnose für den Eisenmangel gewertet (WHO, 1994; Kuhsun, 1998). Streng genommen ist das anämische Blutbild jedoch die Folge des Eisenmangels (Khusun, 1998). Bei der Entwicklung der Eisenmangelanämie handelt es sich um einen kontinuierlichen Prozess, der mit der Abnahme der normalen Speichereisenreserve beginnt und mit spezifischen Veränderungen von Laborparametern einhergeht (Cook, 1979; Skikne, 1990; Hastka, 1996) (s. u.). Man unterscheidet bei der Eisenmangelanämie drei Stadien (Hastka, 1996; Suominen, 1998). Im ersten Stadium, in welchem es lediglich zu einem Abfall der Ferritinkonzentration kommt, werden die Eisenspeicher geleert. Eine Auswirkung auf die Erythropoese liegt nicht vor. Der Übergang zur zweiten Phase ist durch die Einschränkung der Hämoglobinsynthese und anderer eisenabhängiger Prozesse gekennzeichnet. Es liegt eine sogenannte eisendefizitäre Erythropoese oder ein funktioneller Eisenmangel vor. Dabei handelt es sich um das Ungleichgewicht zwischen dem Eisenbedarf des blutbildenden Knochenmarks und dem Angebot an vorhandenem Körpereisen (Thomas, 2004). Laboranalytisch ist sie durch erhöhte Konzentration des löslichen Transferrinrezeptors gekennzeichnet (Skikne, 1990; Baynes, 1996(b)). Das dritte Stadium tritt in dem Moment ein, in welchem es zu einem Abfall des Hämoglobins kommt, und beschreibt damit den Eisenmangel im Funktionseisenpool. Es liegt eine Eisenmangelanämie vor (s. Diagramm 1.1). 8

11 Diagramm 1. 1 Stadien des Eisenmangels (Suominen, 1998) Legende: Stadien eines fortschreitendes Eisenmangels: Die allmähliche Abnahme der verschiedenen Eisenspeicherkompartmenten und die damit einhergehenden Veränderungen in den Laborparametern in schematischer Darstellung zu den unterscheidlichen Stadien des fortschreitenden Eisenmangels. Typische Laborergebnisse werden einzeln für jedes Stadium aufgezeigt, die Normalwerte für stfr, Ferritin und stfr/log Ferritin (TfR-Index) werden als 95% Referenzinterval dargestellt, welche von unserer Studienpopulation mit gesunden Probanden nach drei monatiger Eisengabe gewonnen wurden. Als Normalwerte für Hb wurden die Refernzwerte der Universitätsklinik Turku (TUCH) verwendet. Die Einteilungskriterien für die unterscheidlichen Stadien des Eisenmangels werden umrandet dargestellt. IDA= Eisenmangelanämie; IDE= eisendefizitäre Erythropoese. Patienten, welche einen Eisenmangel aufweisen, aber noch keine Zeichen der Anämie entwickelt haben, stellen eine große Herausforderung in der Diagnostik dar. Die zielorientierte Diagnostik ist hier besonders wichtig, um eine entsprechende Therapie einzuleiten, bevor es zu einer manifesten Anämie kommt. Bereits 1965 wurde der Zustand, in welchem die Diagnostik zu einer Therapie führen sollte, durch Fielding et al. als Iron deficiency without anaemia beschrieben (Skikne, 1990) Pathogenese der Akute-Phase-Reaktion Der menschliche Körper reagiert auf Beeinträchtigungen in seinem Gleichgewicht wie z.b. bei Infektionen/Entzündungen, Malignomen oder auch Traumen mit einer systemischen Reaktion (Trey, 1995; Koj, 1996). 9

12 Diese Akute-Phase-Reaktion stellt eine Kaskade parallel oder in engem zeitlichen Zusammenhang stehender Abläufe dar, welche, ausgehend vom Ort der Schädigung, auf den ganzen Körper übergreift (Trey, 1995). Sie kann entweder lokal o- der systemisch ausgelöst werden. Es kommt durch den Stimulus (Schädigung o- der Tod von Zellen) zur Freisetzung von Mediatoren wie z.b. freier Radikale (Koj, 1996). Darauf werden aus immunkompetenten Zellen (z.b. Makrophagen) Cytokine freigesetzt, welche wiederum die eigentliche Akute-Phase-Reaktion induzieren (Davies, 1997). Der Ablauf der Akute-Phase-Reaktion ist weitestgehend unabhängig vom auslösenden Ereignis und hat folgende Ziele (Thomas, 1998, S. 711): Begrenzung der Gewebsschädigung Elimination von Fremdsubstanzen Aktivierung von Reparaturmechanismen Wiederherstellung des normalen Funktionszustands des Organismus Die Akute-Phase-Reaktion stellt damit eine Hilfsfunktion oder viel mehr ein Teil der Abwehrreaktion des Körpers dar. Tabelle 1. 2 Auswirkungen der Akuten-Phase-Reaktion (Moshage, 1997) Temperaturanstieg > 38 C Neutrophilie Erniedrigung Serumeisen, Erniedrigung Serumzink Aktivierung der Gluconeogenese Erhöhung des Proteinkatabolismus Aktivierung des Komplent- und Gerinnungssystems Veränderungen des Hormonhaushaltes Umstellungen im Fettstoffwechsel Bildung von Akute-Phase-Proteinen 10

13 Anämie der chronischen Erkrankung Eine Anämie, welche als Begleiterscheinung von Infektionen, Entzündungen, terminaler Niereninsuffizienz oder bei malignen Grunderkrankungen auftritt, wird gemeinhin als Anämie der chronischen Erkrankung bezeichnet (Thomas, 2006). Typischerweise zeigt sich bei dieser Form ein normochromes, normozytäres Blutbild (Means, 1992), aber hypochrome, mikrozytäre Blutbilder sind ebenfalls möglich (Fitzsimons, 2001). Damit wird auch die Problematik in der Diagnostik deutlich, eine Anämie der chronischen Erkrankungen von einer einfachen Eisenmangelanämie abzugrenzen. Auch können beide Anämieformen parallel vorliegen (Thomas, 2002). Die Anämie der chronischen Erkrankungen ist charakterisiert durch einen funktionellen Eisenmangel bei gleichzeitig ausreichendem Speichereisen. Die Zunahme färbbaren Eisens in Leberzellen und in Makrophagen (Freireich, 1957; Hershko, 1974) sowie die reduzierte Eisenaufnahme durch die Erythroblasten (Moldawer, 1989) sind schon lange bekannt wurde der Zusammenhang mit einer verminderten Expression des Transferrinrezeptors auf der Zielzelle entdeckt (Feelders, 1993), wenn eine Akute-Phase-Reaktion vorlag. Die Anämie der chronischen Erkrankungen steht in engem Zusammenhang mit der Freisetzung proinflammatorischer Zytokine, vor allem Interleukin-6 und Hepcidin (Dicato, 2003). Als Folge werden die intestinale Eisenresorption, die Eisenfreisetzung aus den Enterozyten und dem retikuloendothelialen System (RES) reduziert sowie die Aufnahme von Eisen in das RES gesteigert (Fleming, 2005; Weiss, 2005). Parallel werden die Proliferation erythropoetischer Vorläuferzellen (Feelders, 1998) sowie die Produktion von Erythropoetin (Bear, 1987) gedrosselt. In experimentellen Studien konnte auch nachgewiesen werden, dass es durch den Anstieg des Tumornekrosefaktors (TNF), Interleukin-6 (IL6) und Interleukin- 1 (IL1) zu einer Abnahme des Eisengehaltes im Serum kommt (Kobune, 1994). 11

14 Zusammenfassend lässt sich zeigen, dass die Anämie der chronischen Erkrankungen gekennzeichnet ist durch (Thomas, 2002): eine inadäquate Produktion von Erythropoetin Hemmung der erythropoetischen Vorläuferzellen im Knochenmark Störung in der Eisenverteilung 1. 4 Klassische biochemische Parameter der Anämiediagnostik Ferritin Ferritin stellt zusammen mit Hämosiderin die Eisenreserve des Organismus dar. Es besteht ein Gleichgewicht zwischen dem Eisengehalt des retikuloendothelialen Systems (als Ort der Eisenspeicherung) und der Ferritinkonzentration im Serum. Damit kann das Ferritin zur Beurteilung des Speichereisens herangezogen werden. Normalerweise entspricht 1 mg/l Serumferritin ungefähr 8 mg Speichereisen (Baynes, 1996; Fitzsimons, 2001). Ferritin wurde 1972 in der Diagnostik des Eisenmangels eingeführt (Addison, 1972); dies stellte eine deutliche Verbesserung in der Beurteilung des Eisenstatus dar (Hulthén, 1998). Etliche Studien konnten die Überlegenheit dieses Parameters gegenüber Serumeisen und Transferrin belegen (Guyatt, 1990; Baynes, 1996; Mast, 1998). Diagramm 1. 2 Stellenwert von Ferritin im Vergleich zu anderen Parametern des Eisenstoffwechsels (Guyatt, 1990) Legende: Abbildung 1 bis 4 zeigen ROC Kurven für Serumferritin, Transferrinsättigung; MCV und Portoporphyrin. (ROC-Kurve= Receiver Operating Characteristic Kurve) 12

15 Eine erniedrigte Ferritinkonzentration spricht immer für einen Eisenmangel; andere Situationen mit niedrigen Ferritinspiegeln sind nicht bekannt (Walters 1973, Ali, 1978; Witte, 1991; Hastka, 1996; Mast, 1998; Wick, 2003, S. 60; Kuvibidila, 2004) Andererseits führen zahlreiche Einflussfaktoren zu einem vom Eisenbestand des Organismus unabhängigen Ferritinanstieg, weswegen der sichere Ausschluss eines Eisenmangels mit diesem Parameter alleine nicht gelingt (Leggett, 1990; Mast, 1998). Weiter konnte gezeigt werden, dass mit Zunahme des Alters die Ferritinkonzentration zunimmt, wobei bei regelmäßiger Blutspende der Anstieg weniger stark ist. Im Vergleich zu Männern kommt es bei Frauen erst nach der Menopause zu einem Anstieg der Ferritinkonzentration und damit einer Anpassung an die Werte der männlichen Vergleichsgruppe; in dieser wird bereits in der vierten Lebensdekade ein Plateau erreicht und danach gleichbleibende Konzentrationen. Weiter lag eine deutlich erhöhte Ferritinkonzentration bei Nicht-Vegetariern vor (Leggett, 1990). Auch kann stärkere körperliche Aktivität den Ferritinspiegel im Sinne einer Erhöhung (bei Läufern) verändern (Dufaux, 1981). Ein weiterer Zusammenhang besteht zwischen Ferritin und Alkoholkonsum. So kommt es nach Leggett et al., Meyer et al. und Baynes unter vermehrtem Alkoholkonsum zu einem Anstieg der Serumferritinkonzentration. Im Vergleich zu Meyer et al. (Meyer, 1984) lässt sich in der Untersuchung von Leggett die Veränderung der Ferritinkonzentration bereits feststellen, bevor es zu Veränderungen der Leberwerte kommt (Meyer, 1984; Leggett, 1990; Baynes, 1996). Unter Alkoholabstinenz kann ein Abfall (auf Normalwerte) der Ferritinkonzentration beobachtet werden (Meyer, 1984). Auch wurde eine Ferritinerhöhung bei zahlreichen Malignomen beschrieben; so kommt es zu einem Anstieg des Ferritins bei normalen Eisenspeichern beim Vorliegen eines Prostatakarzinoms (Beshara, 1997; Kuvibidila, 2004). Bei mehr als Prozent der Patienten mit einem nasopharyngealen Karzinom kann eine erhöhte Konzentration für Ferritin festgestellt werden; eine Prognose mittels des Ferritins ist aufgrund der geringen Spezifität jedoch nicht möglich (Ma, 2004). 13

16 Weiter konnten erhöhte Ferritinspiegel bei Neuroblastomen nachgewiesen werden. Bei diesen Tumoren kann das Ferritin zur Therapieplanung herangezogen werden. Bei normalen Ferritinwerten ist das Outcome unter der Standardtherapie ausreichend, bei erhöhten Werten unter normalen Therapieregimen deutlich schlechter und daher eine intensiviertere Therapie zu bevorzugen (Hann, 1985). Eine weitere maligne Grunderkrankung mit erhöhter Ferritinkonzentration stellt das Bronchialkarzinom (SCLC und NSCLC) dar (Yildirim, 2007). Der Einfluss von Akuten-Phase-Reaktionen auf den Ferritinspiegel ist gut belegt. Schon 1977 wurde nachgewiesen, dass bei Fieber erhöhte Ferritinkonzentrationen gefunden werden, die auch nach elf Tagen noch nachweisbar sind (Elin, 1977). In Kohortenstudien lässt sich der ferritinerhöhende Effekt von Infekten ebenfalls nachweisen (Hulthén, 1998). Diagramm 1. 3 Verschiebung der Ferritinkonzentration bei Akute-Phase-Reaktion (Hulthén, 1998) Legende: Verteilung von log Serumferritin in 620 Jungen und 623 Mädchen mit oder ohne einer vorangegangen grippalen Infektion (1994- Studie) Bereits eine einfache Angina mit Temperaturerhöhung kann zu einer Erhöhung der Ferritinwerte führen, die sich erst über einen Zeitraum von bis zu drei Monaten wieder normalisierten (Cemeroglu, 1994; Hulthén, 1998). Dies wurde in unabhän- 14

17 gigen Arbeiten bestätigt: Bei Frauen ist die Bewertung des Eisenstatus mittels Ferritin im ersten Monat nach einem grippalen Infekt unzuverlässig (Eskeland, 2002). Die Ferritinerhöhung im Rahmen entzündlicher Erkrankungen tritt mit einigen Tagen Verzögerung vor allem bei Fieber oder CRP-Anstieg auf. Auch werden Ferritinerhöhungen eher bei grippalen und gastrointestinalen Infekten beobachtet, nicht jedoch bei Zystitis oder unkomplizierten Infekten der oberen Luftwege. Diagramm 1. 4 Verhalten von Eisenparametern während einer Akuten-Phase-Reaktion (Diagramm A: Frauen mit Infekten; B: Gesunde) (Eskeland, 2002) Legende: Hb= Hämoglobin, S-iron= Serumeisen, TIBC= Eisenbindungskapazität, S-ferritin= Serumferritin, E-PPIX= Erythrozytenprotoporphyrin IX, TFR= Serumtransferrinrezeptor 15

18 Diagramm 1. 5 Verhalten von Ferritin bei unterschiedlichen Erkrankungen (Eskeland, 2002) Legende: Veränderung von Serumferritin (mg:l, durchschnittliche Standartabweichung) zum Ausgangswert vor Erkrankung, in Fällen mit Atemwegsinfektion, grippalen Infekten, Gastroenteritis und Zystitis, im Vergleich zu einer Unteruschungspopulation ohne Zeichen einer Erkrankung. Die Erkrankungsgruppe sowie die Gruppe ohne Krankheitssymptome wiesen vergleichbare Serumferritin- Werte zu Beginn der Untersuchung auf. Bei induzierter inflammatorischer Reaktion kommt es vier Stunden nach Induktion zu einem Anstieg der CRP-Konzentration, welche am zweiten Tag ihr Maximum erreicht und bis zu sieben Tagen kontinuierlich auf den Normalwert abfällt. Ferritin verhält sich ähnlich: Acht Stunden nach Entzündungsinduktion kommt es zu einem starken Anstieg in der Konzentration, welche ihr Maximum (parallel dem CRP) am zweiten Tag erreicht, womit Ferritin ein frühes Akute-Phase-Protein ist; eine Normalisierung tritt -je nach Literaturquelle- innerhalb der ersten zwei Wochen nach Anstieg (Feelders, 1998), innerhalb von elf Tagen (Elin, 1977), nach drei Wochen (Hulthén, 1998), nach mehr als drei Wochen (Cemeroglu, 1994), nach mehr als vier Wochen (Eskeland, 2002) ein. Die entzündlich bedingte Erhöhung und der mehrwöchige Zeitraum bis zur Normalisierung der Ferritinkonzentration im Serum führen dazu, dass die Interpretation normaler oder erhöhter Ferritinspiegel immer mit einer gewissen Unsicherheit behaftet ist. Es gab Versuche, diese diagnostische Unsicherheit zu reduzieren: So entwickelte Witte, basierend auf Eisenfärbungen von Knochenmarksbiopsien, ein Nomogramm, das für eine spezifische Blutsenkungsgeschwindigkeit einen Grenzwert für 16

19 das Ferritin angibt; so sollte die Ferritinkonzentration trotz Akuter-Phase-Reaktion interpretiert werden können. Nach seinen Untersuchungen wurden bei 88,4 Prozent eine Übereinstimmung zu den Knochenmarksausstrichen gefunden, bei 2,3 Prozent keine, und bei 9,3 Prozent war die Aussage unklar (Witte, 1986 und 1988). Nach Coenen besteht keine Korrelation zwischen Ferritinwerten im Serum und dem Eisengehalt des Knochenmarks in der Berliner Blau-Färbung (Coenen, 1991), und widerspricht damit der Aussage von Witte. Die aktuelle Studienlage belegt, dass normale bzw. erhöhte Ferritinwerte nicht eindeutig zu interpretieren sind und es keine verlässliche Korrelation zu Entzündungsmarkern gibt, die eine sichere Interpretation normaler oder erhöhter Ferritinkonzentrationen im Serum gestatten würde. Etliche Autoren betonen vor diesem Hintergrund die Wichtigkeit der Anamnese (Hulthén, 1998; Eskeland, 2002; Cemeroglu, 1994), und eine Überprüfung des Eisenstatus mittels Ferritinbestimmung ist bei anamnestisch angegebenem Infekt mit Allgemeinsymptomatik innerhalb der vergangenen vier Wochen als nicht sinnvoll einzustufen Serumeisen und Transferrin In der Diagnostik des Eisenstatus werden häufig weitere biochemische Analyte verwendet. In der vorliegenden Untersuchung wurde neben dem beschriebenen Ferritin auch das Serumeisen und Transferrin beurteilt. Die Bestimmung der Eisenkonzentration im Serum unterliegt multiplen Einflussgrößen. Man findet eine ausgeprägte zirkadiane Rhythmik mit den höchsten Werten morgens und den tiefsten kurz vor Mitternacht sowie postprandiale Erhöhungen (Borel, 1991). Weitere Einflussgrößen sind die Erhöhung durch Progesteron (weiblicher Zyklus, bestehende Schwangerschaft) sowie typischerweise Erniedrigungen bei Entzündungs- und Infektionszuständen (Fairbanks, 1991, aus Tietz, 1998, S. 1701). Transferrin dient als Transportprotein der Bereitstellung von Eisen an der Zielzelle. Im Vergleich zur Bestimmung der Eisenkonzentration im Serum weist Transferrin 17

20 eine sehr viel längere Halbwertszeit auf. Die starken Schwankungen, die Serumeisen aufweist, treten damit nicht so in den Vordergrund (Thomas, 1998, S. 283). Die diagnostische Wertigkeit von Eisen und Transferrin im Serum in der Diagnostik des Eisenmangels ist geringer als die des Ferritins (Burns, 1990; Guyatt, 1990; Baynes, 1996; Mast 1998). Auch hier kommt es im Rahmen einer Akuten-Phase- Reaktion zu Veränderungen in der Konzentration und damit Reduktion in der diagnostischen Aussage. Serumeisen, Transferrinsättigung und Eisenbindungskapazität nehmen im Zuge einer akuten oder chronischen Entzündung ab (Cemeroglu, 1994 Eskeland, 2002; Beard, 2006). In einem Versuch zum Verhalten der verscheiden Laborparameter des Eisenhaushaltes nach induzierter Akute-Phase-Reaktion ließ sich nachweisen, dass es innerhalb von zehn Minuten nach Entzündungsinduktion zu einem Abfall der Transferrinsättigung kommt, für ca. zwei Tage dieser auf einem niedrigen Level verweilt und dann wieder auf Ausgangswerte ansteigt. Das Serumeisen weist einen starken Abfall in seiner Konzentration erst nach acht Stunden auf und kehrt auf seine Normalwerte nach 24 bis 48 Stunden zurück (Feelders, 1998). Damit erholen sich die beschriebenen Parameter deutlich schneller von ihrer Alteration als das Ferritin. Die Hypoferrämie (Abfall der Eisenparameter im Körper) im Rahmen einer Entzündung lässt sich auf eine Umverteilung des Eisens in die Leber und in das mononukleär-phagozytierende System (MPS) erklären. Dies erfolgt durch die Aktivierung von Makrophagen und konsekutiver Freisetzung von Cytokinen (Uchida, 1991; Feelders, 1998) Retikulozyten Bei den Retikulozyten handelt es sich um jugendliche rote Blutkörperchen. Sie entstehen aus Normoblasten im Knochenmark und weisen noch Reste von RNA und Ribosomen auf, wodurch sie größer als reife Erythrozyten sind und ein anderes Färbungsverhalten aufweisen. Nach Ausschwemmung in das periphere Blut reifen sie in durchschnittlich 24 Stunden zu reifen Erythrozyten (Bessmann, 1990; Dörner, 2003, S. 244). 18

21 Publizierte Referenzbereiche variieren auch aufgrund methodischer Unterschiede sehr stark: 0,5%- 4,1% (Dörner, 2003; S. 245), 0,5%- 6% (Thomas, 1998; S. 496) oder 0,4%- 3,0% (Bessmann, 1990). Retikulozyten sind im peripheren Blutbild in Phasen vermehrter Blutbildung erhöht und dienen daher als Marker der Erythropoese. Nach akutem Blutverlust steigen sie innerhalb von drei bis fünf Tagen an (Dhaliwal, 2004). Bei hämolytischer Anämie sind sie typischerweise erhöht, solange der Hämolyseprozess andauert (Bessman, 1990). Im Gegensatz dazu liegen normale oder erniedrigte Konzentrationen an Retikulozyten im Falle einer Eisenmangelanämie oder Anämie der chronischen Erkrankung vor (Dörner, 2003, S. 247). In vielen diagnostischen Pfaden stehen die Retikulozyten aus diesem Grund an zentraler Stelle. Anhängig von der Retikulozytenzahl erfolgt dann die weitere Diagnostik in Richtung hämolytischer Anämie bei erhöhten Werten oder in Richtung Eisenmangel bzw. Anämie der chronischen Erkrankungen bei einer normalen Retikulozytenkonzentration. Die Wichtigkeit der Verwendung von Retikulozytenparametern in der Diagnostik von hämatologischen Störungen wird auch durch den vermehrten Einsatz in der Therapie mit Erythropoetin bestätigt. Ein Anstieg der Retikulozytenzahl nach vier Wochen Epo-Therapie um mehr als 40x10^9/L wird als Ansprechen auf die Therapie gewertet (Kopri-Steiner, 2008; Dhaliwal, 2004) Folsäure und Vitamin B12 Folsäure- und Vitamin B12-Mangel führen zu einer makrozytären Anämie (Carmel, 1978). In gut der Hälfte der Fälle findet man jedoch nur eine Makrozytose ohne eine manifeste Anämie (Colon-Otero, 1992; Aselina, 2006). In der Differentialdiagnostik mikro- und normozytärer Anämien ist die Bestimmung dieser beiden Vitamine kein Standard. 19

22 Im Rahmen von neurologischen Erkrankungen kann die Bestimmung indiziert sein, unabhängig von eventuellen Auswirkungen auf das Blutbild. Auch ist das parallele Vorliegen eines Vitamin B12- oder Folsäure-Mangels und einer normooder mikrozytären Anämie nicht ausgeschlossen. Bis zu sechs Prozent der Patienten mit Eisenmangelanämie weisen gleichzeitig eine latente oder manifeste perniziöse Anämie auf (Dagg, 1966). Eine neuere Untersuchung bestätigt solche Überlappungen: In einer Studienpopulation mit perniziöser Anämie konnte ein gleichzeitiger Eisenmangel in 16,8 Prozent - 27,6 Prozent nachgewiesen werden (Lagarde, 2006). Das heißt, dass die Bestimmung von Vitamin B12 und Folsäure im Einzelfall indiziert sein kann, sie stellt jedoch nicht den regulären Pfad in der Abklärung der normo- oder mikrozytären Anämie dar Neuere biochemische Parameter der Anämiediagnostik In den letzen Jahren rückten einige neuere Parameter in das klinische Interesse, um die eisendefizitäre Erythropoese oder den latenten Speichereisenmangel vor dem Einsetzen einer Anämie zu diagnostizieren (Wians, 2001). Tabelle 1. 3 Biochemischer Marker zu Beurteilung des Eisenhaushaltes (Thomas, 2005) Marker/ Indices Indikator Verhalten bei Eisenmangel Löslicher Transferrinrezeptor (stfr) Ferritinindex (stfr/log Ferritin) Eisenversorgung der Erythropoese Eisenversorgung der Erythropoese >1,8mg/L (Dade Behring) >1,5 bei CRP<5mg/L >0,8 bei CRP>5mg/L Werte für Dade Behring Retikulozytenhämoglobin Funktioneller Eisenmangel Ret-Hb <28pg Werte für Sysmex 20

23 Lösliche Transferrinrezeptor (soluble Transferrin Receptor, stfr) Seit seiner ersten Beschreibung (Kohgo, 1986) unterliegt der lösliche Transferrinrezeptor einem zunehmenden Interesse in der Diagnostik des Eisenstatus. So wurde seine gute diagnostische Wertigkeit in Zusammenhang mit der Beurteilung der Erythropoese (Huebers, 1990) in der Überwachung der Knochenmarksregeneration nach myeloablativer Therapie und anschließender Knochenmarkstransplantation (Beguin, 1998), in der Therapie mit rekombinantem Erythropoetin bei Hämodialysepatienten (Tarng, 2002), in der Diagnostik des funktionellen Eisendefizits (Skikne, 1990; Baynes, 1996) sowie in der Unterscheidung zwischen Eisenmangelanämie und Anämie der chronischen Erkrankungen (Chua, 1999) beschrieben. In einer Studie an gesunden Probanden wurde nachgewiesen, dass die stfr- Serumkonzentration proportional zum Ausmaß des durch Aderlässe induzierten Eisendefizits im Gewebe ansteigt (Skikne, 1990). Bei Probanden war zuvor eine Akute-Phase-Reaktion ausgeschlossen worden, damit das parallel bestimmte Ferritin verwendet werden konnte, um die Genauigkeit des stfr in der Detektion des Eisenmangels zu überprüfen. Diagramm 1. 6 Zusammenhang von löslichem Transferrinrezeptor und Ferritin im Serum (Skikne, 1990) Legende: Serumferritinspiegel und stfr-spiegel während Phlebotomie. Die vertikale Linie entspricht dem Punkt, an welchem die Eisenspeicher als geleert gelten. Die einzelnen vertikalen Linien entsprechen der Standartabweichung. 21

24 Bei dem zellulären Transferrinrezeptor handelt es sich um ein transmembranäres Glykoprotein, welches für die Eisenaufnahme verantwortlich ist und auf allen sich teilenden Zellen exprimiert ist (Shih, 1990). Er besteht aus zwei identischen, über eine Disulfidbrücke verbundene Monomeren und weist ein Molekulargewicht von 95 kd auf. Jedes Monomer besteht aus drei Anteilen: einem großen C-terminalen extrazelluläreren Anteil, welcher aus 671 Aminosäuren besteht, einem transmembranären Anteil von 28 Aminosäuren sowie einem kleinen aus 61 Aminosäuren bestehenden N-terminalen intrazellulären Anteil (Shih, 1990; Thomas, 1998). Bei dem löslichen Transferrinrezeptor handelt es sich um einen unvollständigen Teil des zellulären Transferrinrezeptors. Die Konzentration des löslichen Transferrinrezeptors ist proportional der Gesamtmenge an zellulärem Transferrinrezeptor. Da dieser im Falle eines erhöhten Einsenbedarfes der Zielzelle hochreguliert wird, erhöht sich auch die Konzentration des löslichen Transferrinrezeptors. Das heißt, eine Erhöhung der stfr-konzentration im Serum zeigt die zelluläre Verarmung an Eisen an (Kohgo, 1988; Huebers, 1990; Thomas, 1998, Suominen, 1997; Punnonen, 1997; Mast, 1998). Baynes et al. beschreiben den löslichen Transferrinrezeptor als eine verkürzte Form des extrazellulären Anteils des zellulären Transferrinrezeptors, welche als Ergebnis einer Spaltung zwischen Aminosäure 100 und 101 (Arginin und Leucin) entsteht (Baynes, 1994). stfr entspricht damit einem Monomer von 74 kd und liegt gebunden an Transferrin vor (Allen, 1998). Abbildung 1. 1 Struktur des Transferrinrezeptors (transzellulär und in löslicher Form (Baynes, 1994; Kohgo, 1988) Legende: Schematische Darstellung der Herkunft des löslichen Transferrinrezeptors. Der intakte Transferrinrezptor besteht aus zwei über Disulfidbrücken verbundenen Monomeren, wovon jedes aus 760 Aminosäuren besteht. Die Disulfidbrücke befindet sich an Position 89 und 98. Das N- terminale cytoplasmatische Ende des Polypetids besteht aus 61 Aminosäuren, das transmembranäre aus 26 und liegt zwischen Position 62 und 82. Die restlichen 671 Aminosäuren liegen extrazellunär. Die im Serum zirkulierende Form des Rezeptors ist zwischen Basenpaar 100 und 101 gespalten. 22

25 Legende: Schematisches Modell des Serumtransferrinrezeptors. Der von der Zellmembran abgespaltene Rezeptor wird durch proteolytische Enzyme weiter verkürzt und zirkuliert dann im Serum als Dalton Protein (jedes Dimer Dalton messend). Er kann damit zweiwertiges Transferrin binden. Weiter kann er in zwei Peptidketten dissoziieren mit oder Dalton. 80 Prozent der zellulären Transferrinrezeptoren liegen auf den erythropoetischen Zellen vor, weswegen die Konzentration des löslichen Transferrinrezeptors hauptsächlich durch die Aktivität des Knochenmarks bestimmt wird (Cazzola, 1992; Punnonen; 1994; Baille, 2003). Eine verstärkte Erythropoese sowie eine reduzierte Eisenversorgung der erythropoetischen Zellen führen über die Hochregulation des zellulären Transferrinrezeptors zu einem Anstieg der stfr-konzentration im Serum (Kohgo, 1988; Huebers, 1990; Baynes, 1994; Kaltwasser, 1999). Ein großer Vorteil für die Diagnostik mittels der stfr- Konzentration ist, dass keine Abhängigkeit zur Akuten-Phase-Reaktion besteht. Die Konzentration bleibt auch bei Entzündungsreaktion normal, und es kommt im Gegensatz zum Ferritin nicht zu einer Erhöhung (Skikne, 1998; Olivares, 2000). Dadurch kann der lösliche Transferrinrezeptor in der Unterscheidung zwischen einer Einsenmangelanämie und der Anämie der chronischen Erkrankungen von großem Vorteil sein (Punnonen, 1994; Skikne, 1998). Ein weiterer Vorteil des löslichen Transferrinrezeptors besteht darin, dass es keine geschlechtsspezifischen Unterschiede gibt; die Referenzwerte gelten für Frauen und Männer. Es liegen auch keine unterschiedlichen Werte abhängig vom Alter vor, auch nicht zwischen prä- und postmenopausalen Frauen (Kohgo, 1986; Huebers, 1990; Allen, 1998). Einen Einfluss auf die Konzentration scheint dagegen der ethnische Hintergrund (erhöhte Werte für Schwarze vs. Nicht-Schwarze) zu haben; auch weisen Menschen in deutlich höheren Wohnlagen im Vergleich zu welchen in Höhe des Meeresspiegels bis zu 9 Prozent höhere Werte auf (Allen, 1998). 23

26 Mit Hilfe des löslichen Transferrinrezeptors kann in schwierigen Fällen, in welchen es unklar ist, ob ein wirklicher Eisenmangel oder eine verminderte Erythropoese zu einem Abfall im Hämoglobin führten, eine Aussage über die Ursache getroffen werden. So kommt es z.b. in der Schwangerschaft physiologischerweise zu einem Abfall des Hämoglobins. Der lösliche Transferrinrezeptor kann in diesen Fällen zur Abklärung herangezogen werden. Ein erhöhter Wert liegt nur dann vor, wenn tatsächlich eine verminderte Speichereisenreserve vorliegt (Carriaga, 1991; Simmons, 1993). Ein Problem bei der Verwendung des löslichen Transferrinrezeptors in der Diagnostik ist die bis dato mangelnde Standardisierung der Methode. Eine Vergleichbarkeit von mit unterschiedlichen Testsystemen bestimmten Konzentrationen ist damit nur schwer möglich, und die diagnostische Wertigkeit bleibt reduziert Ferritinindex Aufgrund des hohen Stellenwertes des Ferritins, den Gehalt an Speichereisen, sowie des stfr, das funktionelle Speichereisenkompartment korrekt wieder zu geben (Baynes, 1996; Suominen, 1998), wurden diese beiden Analyte miteinander kombiniert, der sogenannte Ferritinindex. Dieser soll eine deutlich höhere Genauigkeit in der Diaggnostik aufweisen als die Parameter alleine (Bynes, 1996; Suominen, 1998). Bei dem Ferritinindex handelt es sich um den Quotienten aus löslichem Transferrinrezeptor und dem Logarithmus der Ferritinkonzentration: Ferritinindex= stfr / log Ferritin Der Ferritin-Index korreliert mit dem Goldstandard zur Messung der Speichereisenreserven, der Berliner-Blau-Färbung von Knochenmarksgewebe (Thomas, 2004). Auch reagiert er sehr sensibel auf eine Eisensubstitutionstherapie (Suominen, 1998), weswegen er für die Therapieüberwachung geeignet ist. Die Wertigkeit des Ferritinindex bei der Identifizierung von Eisenmangelzuständen wurde bereits von Punnonen et al beschrieben (Punnonen, 1997). Er ver- 24

27 glich in seiner Studie den Ferritinindex mit den bekannten Laboranalyten und konnte die höchste Treffsicherheit in der Diagnosestellung in Bezug auf den Eisenzustands eines Patienten für den Ferritinindex nachweisen. Im Rahmen des Auftretens eines Eisenmangels ist - sofern keine Akute-Phase- Reaktion vorliegt - als erstes Zeichen der Abfall des Serum-Ferritins nachzuweisen. Mit dem Auftreten des funktionellen Speichereisenmangels steigt der Ferritinindex an. Sobald eine eisendefizitäre Erythropoese einsetzt, kommt es zu einem Anstieg des löslichen Transferrinrezeptors. Schließlich erfolgt ein Abfall des Hämoglobins und damit die Entwicklung der normo-/mikrozytären Anämie (siehe Diagramm 1. 1.) (Hastka, 1996; Suominen, 1998). Auch der Ferritinindex unterliegt Einflussfaktoren: Durch die Verwendung von Ferritin und dem löslichen Transferrinrezeptor gehen in den Quotienten zwei Parameter ein, die einerseits durch Akute-Phase-Reaktionen, andererseits durch proliferative Zustände der Erythropoese beeinflusst werden. Dementsprechend können Entzündungen über den Ferritinanstieg zu einem Abfall des Ferritin-Index führen, wohingegen hyperproliferative Zustände aufgrund des stfr-anstieges auch den Ferritin-Index erhöhen können. Cook identifizierte 2003 den Einfluss von Ferritinerhöhungen auf die R/F-Ratio (stfr/ferritin) als entschiedenen Nachteil dieses Instrumentes und drückte die Hoffnung aus, dass Algorithmen entwickelt werden könnten, die auch bei inflammatorischen Zuständen den Einsatz dieser Ratio erlauben könnten (Cook, 2003). Suominen und Punnonen verwendeten in ihren Untersuchungen jeweils den Ferritin-Index; es wurde dabei aber nicht auf die Akute-Phase-Reaktion näher eingegangen, welche eine Veränderung des Ferritins mit sich bringen und damit die diagnostische Wertigkeit einschränken kann (Punnonen, 1997; Suominen, 1998). ROC- (Receiceiver-Operator-Characteristics-) Analysen ergaben, dass der normale cut-off-wert von 1,5 beim Vorliegen einer CRP-Erhöhung (>5 mg/l) deutlich verschoben werden muss; bei Akute-Phase-Reaktionen signalisiert ein Ferritin- Index >0,8 einen funktionellen Eisenmangel (Thomas, 2002). 25

28 Diese cut-off-werte sind abhängig von Hersteller des stfr-reagenz, da es bislang keine internationale Standardisierung dieses Verfahrens gibt (Cook, 2003) Retikulozytenhämoglobin Weitere Parameter, die in der Diagnostik des funktionellen Eisenmangels in den letzen Jahren an Bedeutung erlangt haben, sind hämatologische Indices: der prozentuale Anteil hyperchromer Erythrozyten (%HYPO) und das sogenannte Retikulozytenhämoglobin (Thomas, 2002). In mehreren neueren Studien unter Dialysepatienten wurde die Verwendung von hämatologischen Markern bei der Beurteilung des Eisenstatus untersucht. Der prozentuale Anteil hypochromer Erythrozyten (%HYPO) stellt dabei einen sensitiven Parameter für die Feststellung eines Eisenmangels dar, der im Rahmen einer Erythropoetintherapie auftritt. %HYPO gibt Auskunft über eine Zeitspanne von bis zu 120 Tagen und ist damit ein später Indikator der eisendefizitären Erythropoese (Macdougall, 1992; Thomas, 2002). Ein %HYPO kleiner als 10% entspricht einer ausreichenden Eisenversorgung der Erythropoese (Macdougall, 1998). Im Gegensatz dazu ist das sogenannte Retikulozytenhämoglobin ein deutlich schneller reagierender Marker, der die Versorgung der Erythropoese mit Eisen unverzüglich widerspiegelt (Major, 1997). So kommt es bei Dialysepatienten unter Erythropoetin-Therapie und dabei aufgetretenem Eisenmangel zur raschen Normalisierung des Rektikulozytenhämoglobins bei Eisensubstitution (Cullen, 1999). Auch lässt sich mit Hilfe dieses Analyten ein Eisenmangel bei Kindern prompt diagnostizieren (Brugnara, 1999). Das rasche Ansprechen dieses Markers basiert auf der kurzen Halbwertszeit der Retikulozyten (die Zeit eines Retikulozyten im Kreislauf beträgt ca. 1-2 Tage (Major, 1997; Thomas, 2002). %HYPO dagegen ist eher ein Langzeitmarker, ähnlich wie das HbA1c bei diabetischen Patienten (Cozzola, 1997; Thomas 2002). Bei gesunden Studienpopulationen und bei Patienten unter Hämodialysetherapie konnte gezeigt werden, dass das Retikulozytenhämoglobin einen Eisenmangel 26

29 direkt nachweisen kann (Macdougall, 1992; Brugnara 1994; Fishbane, 2001). So weißt Fishbane et al. bei einem Ret-Hb < 26 pg mit 100 Prozent Sensitivität und 80 Prozent Spezifität einen Eisenmangel nach (Fishbane, 1997). Der ideale cut-off wird unterschiedlich angegeben: <28,6 pg (d Onofrio, 1995), <26 pg (Fishbane, 1997; Brugnara, 1999; Cullen, 1999), <28 pg (Thomas, 2002) und <29 pg (Fishbane, 2001). Diese Differenzen lassen sich auf unterschiedliche Studienkollektive als auch auf methodische Differenzen zurückführen. Letztlich handelt es sich bei den Werten für die Konzentration des Retikulozytenhämoglobins um eine Gaußsche- Verteilungskurve (Fishbane, 1997) (s. Diagramm 4. 1; S.83) Thomasplot Der Zusammenhang zwischen Speichereisen (Ferritinindex) und eisendefizitärer Erythropoese (RetHb) kann in einer Vierfeldertafel beschrieben werden, dem sogenannten Thomasplot (Thomas, 2004). Diese grafische Darstellung spiegelt den dynamischen Prozess des Eisenmangels wieder, beginnend mit der Abnahme der Eisenspeicher, mündend in dem unerfüllten Eisenbedarf der Erythropoese. Der Einfluss von Entzündungsreaktionen auf den Ferritinindex wird über die Verwendung zweier unterschiedlicher cut-off-werte berücksichtigt, 1,5 bei normalem CRP, 0,8 bei einer CRP-Konzentrationen >5 mg/l. Bestimmt man also Ferritin, den löslichen Transferrinrezeptor und das Retikulozytenhämoglobin, so kann anhand des ermittelten Datenpunktes eine Positionierung in der Vierfeldertafel vorgenommen werden. Über diesen Datenpunkt lässt sich eine Aussage über die zugrunde liegende Störung treffen (s. Diagramm 1. 7). 27

30 Diagramm 1. 7 Stadien des Eisenstoffwechsels (Thomas, 2006) Legende: Diagnostische Vierfeldertafel zur Identifizierung unterscheidlicher erythropoetischer Zustände bei der Entwicklung eines Eisenmangels durch die Verbindung von biochemischer Parameter der Eisenversorgung (stfr/log Ferritin, Ferritinindex) mit Ret-Hb, dem hämatologischen Marker für den Einsenbedarf der Erythropoese. Ein Ret-Hb <28 pg weist auf einen funktionellen Eisenmangel hin. Bei Pat mit einem CRP größer oder gleich 5 mg/l weist ein Ferritinindex von >1.5 (3.2) auf entleerte Eisenspeicher hin, ein Ferritinindex von <1.5 (3.2) auf gefüllte Speicher. Bei Pat. Mit einem CRP von >5 mg/l verändert sich der cut-off Wert für den Ferritinindex auf 0.8 (2.0). Ferritinindex cut-off- Werte für Dade Behring stfr Assay ohne Klammern, für den Roche Assay mit Klammern. ACD= anemia of chronic disease; ERF= end-stage renal failure; IDA= iron deficiency anemia. Patienten im ersten Quadranten weisen eine normale oder vermehrte Speichereisenreserve auf, die Erythropoese ist nicht eisendefizitär. Es liegt kein Anhalt für Störungen des Eisenstoffwechsels vor. Erniedrigte Hämoglobinwerte kommen typischerweise bei Patienten mit einer Anämie der chronischen Erkrankungen vor (z.b. terminale Niereninsuffizienz, Tumorpatienten, rheumatische Erkrankungen). Im zweiten Quadranten befinden sich Behandlungsfälle mit verminderter Speichereisenreserve, ein funktioneller Eisenmangel im Sinne einer eisendefizitären Erythropoese ist jedoch noch nicht eingetreten. Es liegt ein latenter Eisenmangel vor, wie z.b. bei Kindern im Wachstumsschub, bei Frauen im menstruationsfähigen Alter, Schwangeren oder häufigen Blutspendern. Der dritte Quadrant entspricht den Behandlungsfällen, welche eine klassische Eisenmangelanämie aufweisen. Speichereisen ist vermindert; es besteht ein funktioneller Eisenmangel. 28

31 Quadrant Vier fasst die Behandlungsfälle zusammen, in welchen ein funktioneller Eisenmangel vorliegt, die Speichereisenreserve aber normal oder vermehrt ist. Die hier erfassten Pat. weisen i.d.r. einen chronischen entzündlichen Prozess auf, CRP ist bei dem überwiegenden Teil deutlich erhöht. Im vierten Quadranten finden sich auch die Patienten mit Hyperplasie der Erythropoese und hierdurch bedingter stfr-erhöhung, z.b. bei Thalassämie. Dies muss berücksichtigt werden, wenn das Diagramm zur Beurteilung verschiedener anämischer Zustände herangezogen wird (Thomas, 2005). In dem Diagramm wird ein funktioneller Eisenmangel als ein Hämoglobingehalt der Retikulozyten <28pg definiert (Thomas, 2006); sie signalisieren eine fehlende Hämoglobinisierung der Retikulozyten. Höhere Werte schließen eine eisendefizitäre Erythropoese oder einen funktionellen Eisenmangel aus. Das Diagramm stellt in der Diagnostik der verschiedenen Erkrankungen, welche mit Veränderungen des Blutbildes einhergehen, eine wertvolle Interpretationshilfe dar (Franck, 2004). Die gewonnene Aussage dient vor allem der Einleitung einer entsprechenden Therapie. Thomas et al. schlägt bei Patienten, welche sich im zweiten oder dritten Quadranten befinden, die Einleitung einer oralen Eisentherapie vor. Die Datenpunkte der behandelten Patienten würden sich dann bei Anschlagen der Therapie innerhalb von zehn Tagen von Quadrant Drei in Quadrant Zwei bewegen und nach ca. vier Wochen in Quadrant Eins. Patienten aus dem ersten oder vierten Quadranten sollten eine Erythropoetintherapie erhalten. Dabei reicht für die Behandlungsfälle in Quadrant Eins die alleinige Gabe von Erythropoetin aus, in Quadrant Vier müsste zusätzlich eine intravenöse Eisengabe erfolgen, da sonst eine adäquate Erythropoese nicht stattfinden kann. Die Antwort auf die entsprechende Therapie zeigt sich in der Verschiebung des Datenpunktes in der Vierfeldertafel (s. Diagramm 1. 8). 29