Immunfixationselektrophorese

Was ist die Immunfixationselektrophorese?

IFIX – Auf einen Blick

Warum wird eine Eiweißelektrophorese durchgeführt?

Um Krankheiten diagnostizieren und überwachen zu können, welche die Aufnahme, Produktion oder den Verlust von Proteinen (= Eiweiße) beeinflussen und so die Eiweißzusammensetzung im Blut (oder Urin) verändern.

Dies geschieht etwa bei Erkrankungen des Immunsystems (Plasmozytom), im Rahmen schwerer Organschäden (z. B. Niere oder Leber) und bei ungünstiger Ernährung.

Bei welchen Erkrankungen oder Symptomen sollte eine Eiweißelektrophorese angefordert werden?
Bei veränderten Gesamteiweiß- oder Albumin-Werten oder bei Verdacht auf eine Erkrankung, welche auf die Proteinzusammensetzung im Blut Einfluss nimmt und/oder zu vermehrten Eiweißverlust über den Urin führt.

Eiweißelektrophorese

Was wird untersucht?

Bei der Eiweißelektrophorese werden die im Blut (oder Urin) vorhandenen Proteine aufgetrennt. Dabei wandern die Proteine mit Hilfe elektrischer Spannung über eine dünne Agar-Gelplatte. Die verschiedenen Proteine wandern unterschiedlich weit, je nach Größe, Form und elektrischer Ladung.

Die so aufgetrennten Proteine können nun mit Hilfe eines Farbstoffes angefärbt werden und hinterlassen so ein typisches Muster gefärbter Banden. Jede aufgetretene Bande entsteht durch ein bestimmtes Protein (qualitative Bestimmung), die Breite und Farbintensität einer Bande gibt einen groben Hinweis darauf, wie viel eines bestimmten Proteins vorhanden ist (quantitative Bestimmung).

Das zunächst erhaltene Bandenmuster wird photometrisch ausgewertet. Daraus ergibt sich nun das Bild einer Kurve mit Spitzen und Tälern, wobei hohe Spitzen viel Protein bedeuten und niedrigere Spitzen bzw. Täler weniger bzw. kein Protein.

Eine modernere Variante dieses Testes ist die sog. Kapillarzonen-Elektrophorese (KZE), bei der die Proteine durch eine lange dünne Säule geschickt werden, wodurch sich ebenfalls eine Kurve erstellen lässt, die der aus der herkömmlichen Agar-Gel-Elektrophorese sehr ähnlich ist.

Die Immunfixation

Sollen Proteine, v.a. sogenannte Paraproteine, also im Überschuss produzierte Immunglobuline, genau nachgewiesen werden, können diese mit Hilfe der Immunfixationselektrophroese differenziert werden. Dabei werden einzelne Immunglobulintypen vor dem Färben mit Hilfe von Antikörpern, welche immer nur an ein bestimmtes Protein binden, auf dem Gel fixiert.

Wird das Gel nun vor dem Färben gewaschen, bleibt nur das gesuchte Protein auf dem Gel, die übrigen Proteine werden ausgeschwemmt. Diese Methode nennt man Immunfixationselektrophorese (IFE). Eine etwas andere Methode zum Nachweis einzelner Proteine ist die sog. Immunelektrophorese. Da IFE jedoch einfacher durchzuführen und zu interpretieren ist, hat IFE die Immunelektrophorese mehr und mehr abgelöst.

Serumeiweißelektrophorese

Albumin, welches in der Leber produziert wird, steht mit seiner Fraktion für sich, es macht ca. 60% der Serum-Proteine aus. Der Begriff „Globuline“ bezeichnet alle weiteren nicht-Albumin-Proteine im Serum. Mit Ausnahme der Immunglobuline und weniger Komplement-Faktoren werden die meisten Globuline ebenfalls in der Leber produziert. Nähere Informationen zu den einzelnen Serumproteinen erläutert die Tabelle „Plasmaproteine“ (siehe unten).

Ursachen & Erkrankungen

Das Bandenmuster einer Eiweißelektrophorese ergibt ein charakteristisches Bild. Jeder Abweichung im Bandenmuster können verschieden Ursachen bzw. Erkrankungen zugrunde liegen. Ein Beispiel hierfür ist das sog. Plasmozytom, ein Krebs der sog. Plasmazellen, welche für die Produktion von Antikörpern zuständig sind.

Der Körper muss Immunglobuline (Antikörper) bilden, um verschiedene Erreger abzuwehren

Beginnt eine Plasmazelle, sich unkontrolliert zu teilen, entstehen sehr viele Tochterzellen oder Klone dieser einen entarteten Ausgangszelle. Die produzierten Antikörper dieser Krebs-Plasmazellen sehen alle gleich aus, man spricht von monoklonalen Antikörpern.

Im Gegensatz etwa zum Albumin, bei dem jedes Albuminmolekül gleich aussieht, muss der Körper unterschiedliche Antikörper (Immunglobuline) bilden, um die verschiedensten Erreger, wie Bakterien, Viren oder andere „fremde“ Substanzen, abwehren zu können.

Wenn z. B. ein Virus den Körper angreift, vermehrt sich eine bestimmte Plasmazelle und bildet Klone, welche viele passende Antikörper produzieren, um so das Virus abzuwehren. Da die Gesamtheit unserer Antikörper von verschiedenen Plasmazellklonen gebildet wurde, liegen im Körper sehr viele verschiedene Antikörper vor, man spricht deshalb von polyklonalen Antikörpern.

Beim Plasmozytom nun werden wie erwähnt nur Antikörper einer bestimmten Sorte produziert, also monoklonale Antikörper. Die große Zahl dieser monoklonalen Antikörper kann in der Eiweißelektrophorese als charakteristische Bande sichtbar gemacht werden.

Das Probenmaterial

Aus welchem Probenmaterial kann eine Eiweißelektrophorese durchgeführt werden?

In einer Blutprobe aus einer Armvene; manchmal aus einer Urinprobe (Spontan- oder 24h-Urin).

Der IFE Test

Wie wird der Test eingesetzt?Wann könnte der Test sinnvoll sein?

Bei Verdacht auf das Vorliegen eines Plasmozytoms, welches sich durch Symptome wie Knochenschmerzen, Anämie, Erschöpfungszustände, unerklärbare Knochenbrüche oder wiederkehrende Infekte auszeichnet.

Weiterhin als Folgeuntersuchung nach auffälligen Laborergebnissen, etwa beim Gesamtprotein und/oder bei Albumin, bei erhöhten Proteinwerten im Urin, bei erhöhten Calcium-Werten oder bei erniedrigten Zahlen roter oder weißer Blutkörperchen.

Das Haupteinsatzgebiet für eine Eiweißelektrophorese ist bei Verdacht auf eine Erkrankung, bei der monoklonale Proteine produziert werden. Hat sich eine Verdachtsdiagnose bestätigt, dienen weitere Elektrophoresen der Beobachtung von Krankheitsverlauf und Behandlungserfolg.

Schreitet die Erkrankung unbehandelt voran, werden sich die krankhaften Proteinmengen erhöhen, unter Behandlung hingegen sollten sie sich erniedrigen. Das Auftreten monoklonaler Proteine kann einerseits die Folge maligner Erkrankungen, wie Plasmozytom sein oder aber die Folge einer sog. monoklonalen Gammopathie unbestimmter Signifikanz (MGUS).

Die meisten Patienten mit einer MGUS haben eine gute Prognose, müssen sich jedoch regelmäßig untersuchen lassen, da sich nach Jahren aus einigen Fällen ein Plasmozytom entwickeln kann.

Eine Eiweißelektrophorese aus dem Serum kann manchmal auch bei Symptomen angefordert werden, die auf eine entzündliche Erkrankung, eine Autoimmunerkrankung, eine akute oder chronische Infektion, eine Leber- oder Nierenstörung oder eine Protein-Verlust hindeuten, auch dann, wenn die Ergebnisse einer Gesamtprotein– und/oder Albuminbestimmung normal waren.

Eine Eiweißelektrophorese aus dem Urin kann nach positivem Protein-Urintest oder bei Verdacht auf das Vorliegen monoklonaler Proteine vorliegen.

Das Testergebnis

Was bedeutet das Testergebnis?

Eiweiß- und Immunfixationselektrophorese spiegeln grob die Menge der einzelnen Proteingruppen wider. Der Wert der Eiweißelektrophorese liegt darin, über das Muster der Elektrophoresekurve eine Aussage über das Verhältnis der Proteine untereinander machen zu können. Über die Immunfixationselektrophorese kann eine konkrete Aussage darüber gemacht werden, ob bestimmte Antikörper oder Antikörperteile vorliegen.

Bestimmte Erkrankungen spiegeln sich in erhöhten oder erniedrigten Serumproteinen wider, wie folgende Aufstellung zeigt:

Albumin kann bei Nierenkrankheiten erniedrigt sein

Albumin

• Erniedrigt: Bei Mangelernährung oder Malabsorption, Schwangerschaft, Nierenerkrankungen (speziell beim nephrotischen Syndrom), Lebererkrankungen, entzündlichen Erkrankungen oder Protein-Verlust-Erkrankungen.
• Erhöht: Bei Deyhdrierung

Alpha-1-Globulin

• Erniedrigt: bei a1-Antitrypsin-Mangelsyndrom (einer seltenen genetischen Erkrankung) oder bei schweren Leberschäden
• Erhöht: Bei akuten oder chronischen Entzündungsprozessen

Alpha-2-Globulin

• Erniedrigt: Bei Schilddrüsenüberfunktion oder schwerer Leberschädigung, bei Hämolyse (Auflösen roter Blutkörperchen).
• Erhöht: Bei Nierenerkrankungen (Nephrotisches Syndrom), akuten oder chronischen Entzündungsprozessen

Beta-Globulin

• Erniedrigt: Bei Mangelernärung oder Leberzirrhose
• Erhöht: Bei Hypercholesterinämie, Eisenmangelanämie, oder auch bei manchen Fällen einer MGUS oder eines Plasmozytoms

Gamma-Globulin

• Erniedrigt: Bei einer Reihe genetischer Erkrankungen und bei sekundärer Immundefizienz
• Erhöht: Polyklonal: Bei chronischen Entzündungsprozessen, rheumatoider Arthritis, systemischem Lupus erythematodes, Leberzirrhose, chronischer Lebererkrankung, akuter und chronischer Infektionserkrankung, kürzliche Impfung. Monoklonal: Makroglobulinämie Waldenström, Plasmozytom, MGUS

Eiweißelektrophorese

Plasmaproteine

Wissenswertes

Gibt es weiteres, das ich wissen sollte?

Die Eiweißelektrophorese erlaubt nur einen groben Überblick über Veränderungen von Proteinkonzentrationen. Sie ist im Vergleich zu immunologischen Methoden nicht sehr empfindlich.

Für die Verlaufskontrolle von diesen Erkrankungen gibt es mittlerweile bessere Teste. Daher hat die Eiweißelektrophorese an Bedeutung verloren. Die Immunfixationselektrophorese ist immer noch ein sehr wichtiger Test zur Diagnostik, Differenzierung und Verlaufskontrolle von Paraproteinen.

Hinweise & Störungen

Stabilität und Probentransport

Bei Raumtemperatur ist die Probe für 5 Tage stabil, während dieser Zeit können sowohl die Eiweißelektrophorese als auch die Immunfixation zuverlässig durchgeführt werden. Wird die probe bei 4°C gelagert, ist sie für 4 Wochen stabil. Bei Lagerung bei -20°C können Teste auch nach Jahrzehnten noch ohne grobe Abweichungen durchgeführt werden.

Referenzbereich

Serumeiweißelektrophorese:

1. Albumin
2. Alpha-1
3. Alpha-2
4. Beta
5. Gamma

Immunfixationselektrophorese:

• Normalerweise werden keine Paraproteine nachgewiesen.
• Referenzbereich: Negativ
• Der Grenzwert für positive Ergebnisse kann bei unterschiedlichen Methoden schwanken, da es keine Standardisierung der Nachweisgrenzen gibt. Man sollte ein Paraprotein von 250 mg/l sicher nachweisen können.

Störfaktoren und Hinweise auf Besonderheiten

Elektrophoresen werden bevorzugt aus Serum durchgeführt. Die Verwendung von EDTA- bzw. Heparinplasma oder auch Citratplasma sollte nur erfolgen, wenn die entsprechenden Testsysteme dafür evaluiert wurden und dies in der Testbeschreibung angegeben ist. Dabei ist zu beachten, dass durch das im Plasma noch vorhandene Fibrinogen ein zusätzlicher Peak entsteht, der fälschlicherweise als Paraprotein gedeutet werden könnte.

Richtlinien zur Qualitätskontrolle

Für die Elektrophoresen besteht keine Ringversuchspflicht nach den RiLiBäk. Die Methode ist soweit möglich normiert und standardisiert. Jedoch können auf verschiedenen Testsystemen oft deutliche quantitative Unterschiede auftreten. Qualitätskriterien sind definiert und werden in verschiedenen externen Ringversuchen geprüft.

Häufige Fragen (FAQ)

Warum könnte sich trotz normaler Testergebnisse für Albumin und/oder Gesamtprotein eine Eiweißelektrophorese anschließen?

Trotz scheinbar normwertiger Albumin- und/oder Gesamtproteinspiegel im Blut kann das Verhältnis der Serumproteine untereinander gestört sein. Der Grund hierfür liegt darin, dass bei Erhöhung oder Erniedrigung einer Serumprotein-Untergruppe für deren Ausgleich andere Proteine vermehrt oder vermindert produziert werden.

Auch bei Verlust von Proteinen über den Urin kann aus o.g. Gründen im Serum zunächst Gesamtprotein oder Albumin normal sein. Deshalb kann bei Verdacht auf eine Eiweißstörung trotz normwertiger Serumwerte eine Urineiweißelektrophorese angezeigt sein.

Wird die Elektrophorese auch für andere Zwecke eingesetzt?

Ja, denn auch andere Stoffgemische können damit aufgetrennt werden. Die dna-Elektrophorese etwa kann dabei helfen, die genetisch bedingten Erkrankungen näher zu untersuchen. Auch Fette können mit Hilfe der Lipidelektrophorese aufgetrennt und genauer untersucht werden.

Weiterführende Links

Weiterführende Informationen zum Thema:

• AWMF Leitlinien, Plasmozytom: https://www.uni-duesseldorf.de/awmf/ll/033-042.htm