Plasmaproteine Definition

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1 Plasmaproteine Definition Präsenz im Plasma Primäre Funktion im Plasma, weniger in einem Zielorgan Synthese in der Leber oder im RES Abgabe in das Interstitium und Blut Höchste Konzentration im Blutplasma Definierte Halbwertszeit Können einen genetischen Polymorphismus besitzen

2 Plasmaproteine Funktionell und strukturell sehr heterogen Transportproteine Immunglobuline Enzyme Anti-Enzyme (Proteinaseinhibitoren) Proteohormone Proteine mit noch unbekannten Funktionen

3 Veränderungen der Plasmaproteine Hypoproteinämie allgemeine Erniedrigung der Plasmaproteinkonzentration unter 66 g/l Hyperproteinämie allgemeine Erhöhung der Plasmaproteinkonzentration über 83 g/l Defektpathoproteinämie bezeichnet das Fehlen oder die hochgradige Verminderung eines spezifischen Proteins, z.b. Alpha-1-Antitrypsin, Albumin, Coeruloplasmin oder bestimmter Immunglobuline. Sie können entweder genetisch bedingt oder erworben sein.

4 Veränderungen der Plasmaproteine Defektpathoproteinämie Bei mehr als 30 Plasmaproteinen sind hereditäre Mangelzustände bekannt, die meist mit einer klinischen Symptomatik verbunden sind. Diese genetischen Defektzustände können beruhen auf der fehlenden Synthese eines Proteins infolge hochgradiger Verminderung oder Abwesenheit funktioneller mrna, z.b. bei kongenitaler Analbuminämie der Synthese strukturanomaler Proteine, die zu einer defekten Ausschleusung des Proteins führt, z.b. bei hereditärem Alpha-1-Antitrypsinmangel der Synthese und Sekretion strukturvarianter Proteine mit mehr oder weniger vollständigem Verlust der normalen Funktion, z.b. bei hereditärer Dysfibrinogenämie

5 Veränderungen der Plasmaproteine Dysproteinämie bezeichnet relative Verschiebungen des Plasmaproteinprofils, die nicht notwendigerweise mit Hyper- oder Hypoproteinämie einhergehen müssen. Sie treten relativ häufig im Verlauf akuter oder chronischer Entzündungen, Verbrennungen, Lebererkrankungen, Nierenerkrankungen, Tumoren, Proteinverlustsyndromen und bei Mangelernährung auf. Die akut entzündungsbedingten Dysproteinämien werden als Akut-Phase Reaktion zusammengefaßt und sind bedingt durch Synthesesteigerung spezifischer Proteine. Eine weitere Ursache sind Störungen im Stoffwechsel der Immunglobuline.

6 Akut-Phase Reaktion systemische und lokale Reaktionen des Organismus im Rahmen einer akuten oder chronischen Entzündung um Schäden vor Ort zu begrenzen restlichen Organismus auf eine Ausweitung vorzubereiten die Reparation einzuleiten Klinisch zeigen sich lokale und systemische Entzündungszeichen Systemische Reaktionen werden durch Zytokine (IL-1, IL6-, TNF-α) initiiert Änderung der Syntheserate verschiedener Proteine in der Leber (Akut-Phase Proteine) Erhöhung der Körpertemperatur Steigerung der Myelopoese Einbezeihung des Immunsystems

7 Akut-Phase Proteine Plasmaproteine, deren Konzentration durch ein entzündliches Geschehen um mehr als 25% zunimmt gesteigerte Synthese und Sekretion durch die Leber setzt 6-12 h nach Beginn der Entzündungsreaktion ein und erreicht nach h ein Maximum Parallel dazu nimmt Synthese von Albumin und Transferrin ab Funktionen Mediatoren, z.b. Aktivierung des alternativen Weges des Komplement Systems durch Komplexe, die CRP mit Liganden bildet Inhibitoren, beim Entzündungsgeschehen freigesetzt Proteasen werden gehemmt Abräumung, z.b. bindet Haptoglobin freies Hämoglobin und entfernt dieses vom Entzündungsherd Reparation Regulation des Entzündungsgeschehens

8 Akut-Phase Proteine Konzentrationsanstieg steht im Verhältnis zur Aktivität des akut entzündlichen Geschehens bei chronischen Entzündungen fällt der Anstieg oft schwächer aus als es dem Schweregrad der Erkrankung entspricht maligne Erkrankungen verursachen ebenfalls einen Anstieg als Marker der Akut-Phase Reaktion eignen sich nur das C-reaktive Protein und das Serumamyloid A-Protein Protein Konz. (mg/dl) Anstieg Reaktionszeit (Std.) CRP < x 6-10 SAA < x 6-10 Fibrinogen x α1-antitrypsin x Haptoglobin x Coeruloplasmin <2x 48-72

9 Akut-Phase Proteine: C-reaktives Protein Hintergrund Synthese in der Leber HWZ des Anstiegs: 6 h, Max. nach 50 h, HWZ des Abfalls 3 h Wirkungen: Komplementaktivierung, Beschleunigung der Phagozytose, Hemmung der Thrombozytenaggregation, Stimulation der T-Lymphozyten Eine erhöhte Konzentration von CRP im Serum ist ein wichtiger Indikator der akut-entzündlichen Reaktion Bei akut entzündlichen Erkrankungen korreliert die Höhe des CRP Anstiegs mit der Entzündungsaktivität CRP Erhöhung eilt der klinischen Symptomatik oft voraus Auch ohne klinische Symptomatik muß ein erhöhter CRP-Wert immer abgeklärt werden Normale CRP-Werte schließen eine akut-entzündliche Erkrankung aus, sprechen aber nicht gegen lokale Entzündungen, leichte Virusinfektionen, chronische Infektionen

10 C-reaktives Protein Wirkungen Komplementaktivierung, Beschleunigung der Phagozytose, Hemmung der Thrombozytenaggregation, Stimulation der T-Lymphozyten Bewertung Eine erhöhte Konzentration von CRP im Serum ist ein wichtiger Indikator der akut-entzündlichen Reaktion Bei akut entzündlichen Erkrankungen korreliert die Höhe des CRP Anstiegs mit der Entzündungsaktivität CRP Erhöhung eilt der klinischen Symptomatik oft voraus Auch ohne klinische Symptomatik muß ein erhöhter CRP-Wert immer abgeklärt werden Normale CRP-Werte schließen eine akut-entzündliche Erkrankung aus, sprechen aber nicht gegen lokale Entzündungen, leichte Virusinfektionen, chronische Infektionen und Autoimmunerkrankungen

11 Akut-Phase Proteine: C-reaktives Protein Indikationen Screening entzündlicher Zustände Postoperativ zur Erfassung chirurgischer und infektiöser Komplikationen Rasche Infekterfassung in der Intensivmedizin, Neonatalogie, bei der Knochenmarktransplantation Zur Unterscheidung zwischen viralem und bakteriellem Fieber Zur Kontrolle der Responsivität einer Antibiotikatherapie Zur raschen Suche einer optimalen antiinflammatorischen Therapie und zur Festlegung der minimalen effektiven Dosis des eingesetzten Medikaments In der Geburtshilfe bei vorzeitigem Blasensprung: Infekt ja oder nein Bestimmungsmethoden Immunnephelometrie, Immunturbodimetrie

12 C-reaktives Protein Bewertung Normbereich: <0.5 mg/dl Werte unter 1 mg/dl sind ohne Krankheitswert Bei akuten Krankheitsgeschehen sind Konzentrationen von 1-5 mg/dl repräsentativ für: leichte bis mäßig entzündliche Prozesse bzw. geringer Ausdehnung, z.b. Bronchitis, Zystits, lok. bakterielle Infektionen schwere virale Erkrankungen Erkrankungen des rheumatischen Formenkreises CRP-Werte >5 mg/dl sprechen für eine hohe und/oder ausgedehnte Entzündungsaktivität und werden gefunden bei: bakteriellen Infektionskrankheiten wie Pneumonie, Pyelonephritis Traumata wie Verbrennungen und schwere operative Eingriffe metastasierenden Tumoren aktiver rheumatoider Arthritis

13 C-reaktives Protein Bewertung Während des akuten Krankheitsverlaufs ist die Kontrolle des CRP-Wertes ein empfindlicher Indikator der Krankheitsaktivität Zu- oder Abnahme der Entzündungsreaktion wird mit einer Verzögerung von 24 h durch Anstieg oder Abfall angezeigt Akut-entzündliche Erkrankungen reagieren auf Therapie innerhalb von 3 Tagen mit Abfall zuvor erhöhter CRP-Werte Persistierend hohe oder steigende Werte sollten zu Therapieänderung führen Auch Therapie chronisch entzündlicher Erkrankungen kann teilweise mit dem CRP-Wert gesteuert werden Persistierend hohe CRP-Werte bei bakt. Infektionen, Herzinfarkt, oder malignen Tumoren weisen auf eine schlechte Prognose hin

14 Methoden der Proteinanalyse Orientierende Untersuchungen globaler Aussagewert und entsprechend geringe diagnostische Spezifität bei jedoch relativ geringem methodischem Aufwand Spezifische Untersuchengen differenzierter Aussagewert und entsprechend hoher diagnostischer Spezifität bei vergleichsweise hohem methodischem und finanziellem Aufwand. Hochspezifische Untersuchungen vorwiegend theoretisch-wissenschaftlichem Aussagewert bei sehr anspruchsvollem instrumentellem Aufwand

15 Indikationen Gesamt-Eiweiß Erhöhte Blutsenkungsreaktion Proteinurie, Polyurie, Ödeme, chron. Nierenerkrankung chronische Lebererkrankung chronische Durchfälle maligner Tumor, Lymphome Infektanfälligkeit, Knochenschmerz prä- und postoperativ schweres Trauma, Schockzustand, Verbrennungen Schwangerschaft Unterernährung

16 Serumproteinbestimmung Biuret Methode Im alkalischen Milieu reagieren die N-Atome der Peptidbindungen mit Cu 2+ und bilden einen rot- bis blauvioletten Komplex, der bei 540 nm spektralphotometrisch gemessen werden kann. Bei der Messung keine Interferenzen mit niedermolekularen Peptiden, da deren Extinktionsmaximum <540 nm. Protein + Cu 2+ OH- Protein-Cu(II)-Komplex Normbereich: g/l Nachweisgrenze: 0.1 g/l Störungen durch Bilirubin, Hämoglobin, Lipide

17 Veränderungen der Gesamtproteinkonzentration Hypoproteinämien Hyperproteinämien Nephrotisches Syndrom Plasmozytom Malassimilationssyndrom Makroglobulinämie Exsudative Enteropathie kompensierte Leberzirrhose Exsudative Dermatosen chronisch-entzündliche Prozesse Mangelernährung/Kachexie Kollagenosen massive Blutungen Tuberkulose toxische Leberschädigungen rheumatoide Arthritis Defektpathoproteinämien Dehydratationszustände Agammaglobulinämie Polyurie Analbuminämie Diarrhoe hypervolämische Zustände Emesis

18 Eiweißelektrophorese Wanderung von geladenen Teilchen im elektrischen Feld Verfahren zur quantitativen Bestimmung der Relation der verschiedenen Proteinfraktionen in Körperflüssigkeiten Wanderungsgeschwindigkeit eines Teilchens ist abhängig von seiner Ladung, Größe und Form und den Versuchsbedingungen Wanderungsgeschwindigkeit ist direkt proportional der angelegten Spannung und der Ladung und umgekehrt proportional dem Radius der Teilchen Trennung der Serumproteine im elektrischen Feld ist eine Differenzierung auf Grund unterschiedlicher physikalischer Eigenschaften, es kann daher nicht auf chemische Einheitlichkeit geschlossen werden Albuminfraktion stellt eine homogene Substanz dar, andere Fraktionen entstehen durch Überlagerung verschiedener Proteine mit ähnlichen physikalischen Eigenschaften

19 Immunologische Bestimmungsmethoden Sie beruhen auf der reversiblen Bindung von Antigen und Antikörpern zum Immunkomplex Ag + Ak Ag-Ak (Immunkomplex) Zu bestimmendes Protein stellt das Antigen dar, der Antikörper ist monospezifisch gegen dieses Protein gerichtet In Abhängigkeit vom Konzentrationsverhältnis der Reaktionspartner bilden sich Immunkomplexe unterschiedlicher Größe aus Große Immunkomplexe präzipitieren, kleine Immunkomplexe verbleiben in Lösung Zugabe einer definierten Antikörpermenge im Reaktionsansatz ist Voraussetzung zur quantitativen Bestimmung einer unbekannten Antigen-(Plasmaprotein-)Konzentration

20 Immunfixationselektrophorese Elektrophoretische Trennung von Proteinen in einem Trägermedium (Agarosegel) Immunpräzipitation in situ, d.h. das Gel wird mit monospezifischen Antikörpern gegen IgG, IgA, IgM sowie gegen Kappa- und Lambda-Leichtketten überschichtet und inkubiert Auswaschen von ungebundenen Antikörpern und Proteinen Färbung der Immunpräzipitate durch Proteinfarbstoffe Immunglobuline werden so einzelnen sichtbar gemacht Jede Klasse hat >10 Mil. Idiotypen die in der IF ein breites, homogenes Präzipitationsband ergeben Bei monoklonalen Gammopathien wird ein einzelner Idiotyp vermehrt gebildet, es entsteht ein schmales Präzipitationsband

21 Immunpräzipitation in Gel Immunfixationselektrophorese Indikation Nachweis und Identifikation von monoklonalen Gammopathien Identifikation Klassifikation Typisierung Immunglobulinaufbau Schwere Kette (H-Kette) Leichte Kette (L-Kette) variabler Teil konstanter Teil L-Kette H-Kette 2 Typen: κ, λ bestimmt die Ig-Klasse IgG - γ IgE - ε IgA - α IgD - δ IgM - µ

22 Einteilung der monoklonalen Gammopathien nach ihrem Aufbau komplette Immunglobuline (2 H- und 2 L-Ketten) Multiples Myelom IgA, IgG, IgD, IgE (Plasmozytom, M. Kahler) M. Waldenström IgM, häufig mit Kältagglutininen selten IgM Myelom verbunden inkomplette Immunglobuline Bence-Jones-Paraproteinämie Schwerkettenkrankheit nur freie Leichtketten diese werden zu Beginn der Krankheit immer im Urin nachgewiesen nur schwere Ketten

23 Immunpräzipitation in freier Lösung Immunnephelometrie und Immunturbidimetrie Konzentration des Antigens ist dem Meßsignal bei Antikörperüberschuß proportional In Lösung befindliche Antigen-Antikörperkomplexe streuen und absorbieren Licht Turbidimetrie erfaßt die Trübungsänderung des Ansatzes durch Immunkomplexbildung absorptionsphotometrisch bei 340 nm Nephelometrie erfaßt die durch Immunkomplexe bedingte Lichtstreuung Signalverstärkung durch Latexpartikel ist möglich Konzentrationsbestimmung erfolgt über Standardkurve

24 Immunreaktionen mit markierten Reaktionspartnern Markierte Reaktionspartner werden als Tracer bezeichnet Zur Markierung stehen verschiedene Substanzen zur Verfügung Radioimmunoassay (RIA) Radionuklide, z.b. 125 Jod Enzymimmunoassay (EIA) Enzyme, z.b. Meerrettichperoxidase, alkalische Phosphatase Fluoreszenzimmunoassay (FIA) Fluorogene Substanzen, z.b. Fluorescin- und Tetramethylrhodamin-isothiocyanat Lumineszenzimmunoassay Luminogene Substanzen, z.b. Acridiniumester

25 Kompetitiver Immunoassay Reaktion zwischen Antikörper und Antigen. Im Ansatz ist sowohl natives zu messendes Antigen als auch hinzugefügtes markiertes Antigen (Tracer). Der Antikörper liegt im Unterschuß vor. In einem zweiten Schritt wird nicht gebundenes Antigen ausgewaschen und anschleißend das Signal gemessen. Hier ist das Signal inversproportional zur Antigenkonzentration in der Probe

26 Nichtkompetitiver Immunoassay a) In einem ersten Schritt reagiert ein Überschuß von Antikörpern mit dem Antigen in der Probe b) In einem zweiten Schritt reagieren markierte Antikörpermoleküle mit vom ersten Antikörper schon gebundenem Antigen. Überschüssige markierte Antikörper werden ausgewaschen. Das Signal ist direkt proportional zur Antigenkonzentration in der Probe.

27 Ergebnisinterpretation Es wird die Konzentration von Substanzen bestimmt, nicht die biologische Wirksamkeit Die Ergebnisse sind stark von der Spezifität der verwendeten Antikörper abhängig Es können Kreuzreaktionen, d.h. Bindung von Antigenen mit ähnlichen derterminanten Gruppen, auftreten Metabolite im Untersuchungsmaterial, die gemeinsame Teilstrukturen mit der zu bestimmenden Substanz zeigen, können das Ergebnis ebenfalls verfälschen Auswertung über Standardlösungen führt bei unterschiedlichen Reagenzien bzw. Methoden zu mangelhafter Vergleichbarkeit der Daten, daher immer laborspezifische Normwerte beachten

28 Hormone Botenstoffe die in endokrinen Drüsen produziert werden Transport über die Blutbahn zu den Zielzellen Entfalten ihre Wirkung über spezifische Rezeptoren Im Gegensatz zum nervalen Informationsfluß beeinflußen sie Funktionen deren Regelung langsam (Min.-Std.) erfolgt Zu übermittelnde Nachricht ist in der molekularen Struktur chemisch verschlüsselt Peptidhormone; Rezeptoren an Plasmamembran Steroidhormone; intrazelluläre Rezeptoren Niedermolekulare Hormone; Rezeptoren am Zellkern

29 Wirkung Schilddrüsenhormone Kohlenhydratstoffwechsel durch Beschleunigung der intestinalen Resorption, Steigerung der Glukoneogenese, verstärkter Kohlenhydratabbau Fettstoffwechsel durch Steigerung der Fettmobilisierung, vermehrter Abbau von Speicherfetten Eiweißstoffwechsel, in pysiologischen Mengen anabol, bei erhöhten Spiegeln katabol, wichtig für normales Wachstum und ZNS Reifung Mineralstoffwechsel durch Aktivierung der Osteoblasten und Osteoklasten

30 Schilddrüsenhormone Hypothalamisch-hypophysäre Steuerung

31 Schilddrüsenhormone Klassifikation der Schilddrüsenkrankheiten Funktionsstörungen der Schilddrüse die durch verschiedene Schilddrüsenerkrankungen verursacht sein können Hypothyreose Hyperthyreose Schilddrüsenkrankheiten die nicht unbedingt mit einer Funktionsstörung einhergehen müssen, bzw. zu unterschiedlichen Funktionsstörungen führen können Struma Schilddrüsenentzündungen Schilddrüsentumoren

32 Schilddrüsenhormone Hyperthyreose Autoimmunthyreopathie Morbus Basedow Thyreoiditis Hashimoto Andere Entzündungen Thyreoiditis de Quervain Strahlenthyreoiditis Funktionelle Autonomie disseminiert unifokal (autonomes Adenom) multifokal Malignome Exogene Hormonzufuhr Hypothyreose Neugeborenenhypothyreose angeborene, irreversibel bei Schilddrüsenaplasie Schilddrüsendysplasie peripherer Hormonresistenz intrauterin erworben, reversibel Jodmangel Postnatal erworben primär mit und ohne Struma entzündlich postoperativ nach Strahlenbehandlung Medikamentös sekundär hypothalamisch-hypophysär

33 Schilddrüsenhormone Thyreoidea-stimulierendes Hormon (TSH) Sekretion von TSH reagiert empfindlich auf Mangel oder Überschuß der Schilddrüsenhormone Thyroxin (T4) und Trijodthyronin (T3) Daher ein Parameter der die Hormonwirkung im Gewebe wiederspiegelt Indikationen Basisbestimmung zum Ausschluß einer Funktionsstörung Nachweis einer hyper- oder hypothyreoten Stoffwechsellage Kontrolle einer Suppressions- oder Substitutionstherapie Screening zum Ausschluß einer primären konnatalen Hypothyreose Bestimmungsmethoden Immunoassays Referenzbereich Säuglinge Kinder und Erwachsene < 20 mu/l mu/l

34 Schilddrüsenhormone -TSH -

35 Schilddrüsenhormone - TRH-TEST - TRH-Test Stimulationstest mit Thyreotropin-Releasing Hormon bei V.a. Störungen des Regelkreises Hypophyse-Schilddrüse Indikationen TSH-Konzentrationen im Graubereich ( mu/l oder mu/l) zur Differentialdiagnose sekundärer Hypothyreosen Testdurchführung Blutabnahmezur Bestimmung des basalen TSH-Wertes, anschließend intravenöse Gabe von 200 µg (400 µg) TRH, nach 30 min. Blutabnahme zur Bestimmung des stimulierten TSH-Wertes Referenzbereich Anstieg des TSH-Wertes um mu/l

36 Schilddrüsenhormone - TRH-TEST -

37 Schilddrüsenhormone - Periphere Hormone - Thyroxin und Trijodthyronin Im Serum meßbares T3 und T4 ist größtenteils an Transportproteine gebunden (TT3, TT4) und damit Stoffwechsel-inaktiv Kleiner Teil liegt als freie Stoffwechsel-aktive Form (FT3, FT4) vor Gesamtkonzentrationen von T3 und T4 geben Sekretionsverhalten und Metabolisierung nur dann korrekt wieder, wenn die Bindungskapazität der Transportproteine nicht aufgrund extrathyreoidaler Ursachen verändert ist Besser ist Bestimmung der freien Hormone, FT3 und FT4 Indikationen Nachweis und Ausmaß der Funktionsstörung Verlaufskontrolle bei bekannter Funktionsstörung Verlaufskontrolle bei thyreosuppressiver oder thyreostatischer Therapie Bestimmungsmethoden Immunoassays

38 Schilddrüsenhormone - Thyroxin T4 -

39 Schilddrüsenhormone - Trijodthyronin T3 -

40 Schilddrüsenantikörper Zeigen das Vorliegen eines intrathyreoidalen Autoimmunprozesses an Mikrosomale Antikörper (MAK) Thyreoglobulin Antikörper (TAK) TSH-Rezeptor Antikörper (TRAK) Indikationen Abgrenzung der Autoimmhyperthyreose von der Autonomie Einteilung der Thyreoiditis Verlaufskontrolle der Thyreoiditis Bewertung Erhöhte MAK und TAK Antikörper finden sich bei Hashimoto Thyreoiditis Erhöhte TRAK Werte sind typisch für den M. Basedow

41 Schilddrüse Stufendiagnostik bei Verdacht auf Funktionsstörung Anamnese und körperlicher Befund Verdacht auf Funktionsstörung TSH basal Normwert Grenzwert erniedrigt erhöht TRH-Stimulation Funktionsstörung weitestgehend ausgeschlossen regelrechte TSH-Antwort Selten weitere Diagnostik Pathologischer TRH-Test FT3, FT4 MAK, TAK, TRAK Sonographie, Szintigraphie Feinnadelpunktion

42 Typische Befundmuster in der Schilddrüsendiagnostik Stoffwechsel- Freies T3 Freies T4 TSH- TSH-Anstieg situation Basalwert im TRH-Test Euthyreose n n n n primäre n - überschießend Hypothyreose sekundäre fehlt Hypothyreose primäre n - fehlt Hyperthyreose Hormonsubstitu- n - n - n - n - fehlt tionstherapie