Untersuchungsparameter im Liquor · PDF fileLP 5. LP Q Alb x 10-3 80 68 32 20 IgM Loc (mg/l)...

PD Dr. A. Thümen, 14.06.2013

Zellzahl ProteinStoffwechsel Immunchemie FehlerZellbild

Untersuchungsparameter im Liquor cerebrospinalis

A. Thümen

Liquorbasisdiagnostik: Zellzahl, Zellbild, Glukose / Laktat, Gesamteiweiß > Ausschluß AKUTER Entzündungen und subarachnoidaler Blutungen

Liquor-Serum-Diagnostik: Albuminquotient, IgG/IgA/IgM-Quotienten, oligoclonale IgG-Banden > bei V.a. CHRONISCHE Entzündungen und immunologischen Prozessen

Cave: der liquordiagnostisch erreichbare Teil des ZNS macht etwa 50 % aus

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Informationen, die im Entlassungsbrief stehen sollten

Liquorstatus:

Zellzahl 4/µl, lymphomonozytäres Zellbild, Glucose und Laktat im Normbereich, Gesamteiweiß 400 mg/l, leichte Schrankenstörung (Qalbumin8 x 10-3), keine autochthone IgA/IgM Antikörpersynthese, Nachweis oligoclonaler IgG-Banden im Liquor.

ggfs. mit zusätzlichen speziell veranlassten Untersuchungen wie z.B.– MRZ-Reaktion– Antikörperspezifitätsindex– Tau, phospho-Tau, beta-Amyloid, Amyloid-Tau-Index, Amyloid-Quotient– Protein 14-3-3, NSE, S-100– Liquordruck (normal 60-200 mmH

2O; 1 mmHg ≈ 13,62 mmH

2O)

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Leukozyten im Liquor / Leukozyten im Blut

Erythrozyten im Liquor / Erythrozyten im Blut = QV

wegen Zellzerfall innerhalb von 1-2 Stunden zu bestimmen

Aussagekraft bei akuten Entzündungen höher als bei chronischen Prozessen

Methode: Zählung in der Fuchs-Rosenthal-Kammer

(256 Quadrate, Fläche 16 mm2, Tiefe 0,2 mm, Rauminhalt 3,2 µl, Verdünnung 1:10)

Berechnung: = ≈ / µl Liquor

oberer Grenzwert: 12/3 = 4/µl Zellen

Zellzahl Zellzahl Zellzahl3,2 x 9 28,8 3

Zellzahl wird durch Leukozyten bestimmt, Erythrozyten werden gesondert gezählt

bei artifizieller Blutbeimengung gilt: pro 1000 Erythrozyten 1 Leukozyten substrahieren

bei Ventrikulitis nach Shunt-OP:

(im Idealfall ist QV = 1, bei Ventrikulitis > 5,2 oder bei Anstieg > 4/24 Std.)

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Schwächen der automatisierten Zellzählung:

Differenzierung zwischen Bakterien/Pilzen und Leukozyten mitunter schwierig

Probleme bei ausgeprägtem Zelldetritus oder blutigen Proben, die eine hohe Vedünnung erfordern

neutrophile Granulozyten bereiten wenig Schwierigkeiten, Monozyten und eosinophile Granulozyten werden weniger gut erfasst, konträre Meinungen über die Zuverlässigkeit der Lymphozytenzählung, zur Differenzierung von transformierten Lymphozyten, Plasmazellen, Makrophagen und Tumorzellen liegen keine Untersuchungen vor.

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normales Zellbild:

Lymphozyten und Monozyten 3-4 : 1

ggfs. auch Plexus-, Ependym- und Arachnoidalzellen

artifiziell: Zellen aus Knorpel,Knochenmark und Blut

Monozyt

Lymphozyt

Pappenheim-Färbung

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Einblutung oder artifiziell?

Zellzahl 2160/µlL-protein 428 mg/dl

Hämosiderophage nach 3-4 Tagen

Erythrophage nach 4-6 Std.

Hämatoidin nach 3-4 Wochen

auch nach 6 Monatennoch nachweisbar!

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Stadien der bakteriellen Meningitis Akut-exsudative Phase

Proliferationsphase

Reparationsphase

bei richtiger Auswahl der Antibiose Halbierung der Zellzahl innerhalb von 24 Stunden

30000/3

16000/3

6000/3

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mikroskopischer Erregernachweis> wichtigsten Methoden: Gram/Ziehl-Neelsen/Tusche/PAS> diagnostische Sensitivität von Antigenschnelltests nicht besser als Mikroskopie! Insbesondere niedrige Sensitivität für die Identifizierung von Meningokokken!

Listerien

Pneumokokken(grampositive, extrazelluläre Diplokokken)

Meningokokken(gramnegative, intrazelluläre Diplokokken)

Kryptokokken

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Eosinophilie

> in geringer Zahl in der Heilphase jeder akuten Entzündung

> bei allergisch-hyperergischenReaktionen (Fremdkörper-Reaktion nach Shunt-OP)

> Zoonosen (Zystizerkose,Echinokokkose, Wurmparasitosen)

> bei malignen Erkrankungen,Insbesondere Lymphomen

1

3

21

3

3

3

2

2

2

2

1: Monozyten - 2: Lymphozyten - 3: eosinophile Granulozyten

4: neutrophile Granulozyten

Bilharziose

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Tumorzellen

> es gelten die allgemeinen zytologischenMalignitätskriterien:

- Zellgröße- Polymorphie- Kern-Zytoplasma-Relation- Anfärbarkeit- Chromatinstruktur- Prominente Nucleoli- Mehrkernigkeit- Zytopl. Pseudopodien- Mitosen

- Autophagozytose

> 3malige LP : Sensitivität von etwa 90%

> Eine Organzuordnung ist anhand desRoutinezellbildes nicht möglich

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Chronisch-entzündliche Erkrankungen

> Hervortreten aktivierter Lymphozyten und Plasmazellen- in Korrelation zum klinischen Bild

Autoimmunerkrankung des ZNS

Neuroborreliose

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Laktat und Glucose

> Glucose und Laktat als Zeichen einer anaeroben Glykolyse

> Glucose i. L. = 50-60% des Blutzuckers> Laktat unabhängig vom Blutspiegel, weil der Laktat-Transporter rasch gesättigt ist

> cut-off von 3,5 mmol/l Laktat i. L.– >3,5 bei >90% aller bakteriellen Meningitiden– <3,5 bei <0,1% aller viralen Meningitiden– Pilze/Tbc-Infektionen zeigen eine geringere Erhöhung als bakterielle Infektionen

> Laktaterhöhung i. L. ist abhängig von– dem Ausmaß der Schrankenstörung (Tbc, GBS)– der Zahl neutrophiler Granulozyten– der Gegenwart maligner Zellen– Früher pathologisch als die Glucose– nach Antibiose später normalisiert als Glucose

ErkrankungMW (mmol/l)

Streubereich 5-95 % Perz.

Pneumokokkenmeningitis 14,2 3,5-19,5

Meningokokkenmeningitis 13,8 6,0-22,1

Listerienmeningitis 7,1 2,9-11,1

Tuberkulöse Meningitis 6,4 3,8-26,7

Metastasen 5,5 3,5-12,5

Lymphome / Leukämien 4,9 1,5-19,5

Neurosarkoidose 4,0 1,5-6,0

Guillain-Barré-Syndrom 2,7 2,2-3,3

Glioblastom 2,3 1,9-5,7

Neuroborreliose 2,5 1,4-3,6

Herpes-simplex-Enzephalitis 2,3 1,3-3,4

Virusmeningitis 2,2 1,5-3,2

Zoster-Ganglionitis 2,0 1,4-3,0

Mulitple Sklerose 1,7 1,4-2,5

MW = Mittelwert innerhalb der Krankheitsentität

Tabelle: Liquorlaktat bei Entzündungen undTumorerkrankungen (diagnostische Punktion)nach Felgenhauer und Beuche, 1999

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Gesamteiweiß und

+ schnelle notfallmäßige Information überdie Funktion der Blut-Liquor-Schranke

+ orientierende Aussage für die weiter-führende Analytik

- Messung mit höherer Störanfälligkeit

- geringere Sensitivität und Spezifität

- abhängig von Serumkonzentration undintrathekaler Synthese

Albumin

> Synthese ausschließlich in der Leber

> nach rechnerischer Elimination desmodulierenden Einflusses der individuellenBlutkonzentration auf die Liquorkonzent.ein ideales Maß für die Schrankenfunktion:

Qalbumin = Alb(CSF)/Alb(Ser)

> Grundlage für die Bestimmung des Anteils einer intrathekal gebildeten Proteinfraktion neben einer blutabhängigenProteinfraktion bei gleichzeitiger Abnahme(siehe Reiber-Diagramme)

Cave: Proteinzufuhr (Immunglobuline) oder Proteinentzug (Plasmapherese), auch eine deutliche Blutbeimengung machen eine Beurteilung bis zum neuen steady-state für mehrere Tagen unmöglich (Albumin 4 Tage, IgG 6 Tage)

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Gesamteiweiß und

+ schnelle notfallmäßige Information überdie Funktion der Blut-Liquor-Schranke

+ orientierende Aussage für die weiter-führende Analytik

- Messung mit höherer Störanfälligkeit

- geringere Sensitivität und Spezifität

- abhängig von Serumkonzentration undintrathekaler Synthese

Albumin

> Synthese ausschließlich in der Leber

> nach rechnerischer Elimination desmodulierenden Einflusses der individuellenBlutkonzentration auf die Liquorkonzent.ein ideales Maß für die Schrankenfunktion:

Qalbumin = Alb(CSF)/Alb(Ser)

> Grundlage für die Bestimmung des Anteils einer intrathekal gebildeten Proteinfraktion neben einer blutabhängigenProteinfraktion bei gleichzeitiger Abnahme(siehe Reiber-Diagramme)

Cave: Proteinzufuhr (Immunglobuline) oder Proteinentzug (Plasmapherese), auch eine deutliche Blutbeimengung machen eine Beurteilung bis zum neuen steady-state für mehrere Tagen unmöglich (Albumin 4 Tage, IgG 6 Tage)

Alter Grenzlinie der Blut-Liquor-Schranke

Allgemeine Formel ab 5. Lj. QAlbumin

= (4 + Alter/15) x 10-3

bis 15. Lebensjahr QAlb

< 5 x 10-3

bis 40. Lebensjahr QAlb

< 6,5 x 10-3

Bis 60. Lebensjahr QAlb

< 8 x 10-3

Referenzbereichsgrenze von Q Albumin ab dem 5. Lj., nach Trendelenburg, 1994

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Immunglobuline

> seit über 100 Jahren wird nach einer Methode gesucht, die intrathekale Ig-Synthese zu quantifizieren – die frühen Untersuchungen konzentrierten sich aber auf MS- Patienten mit einer lokalen Ig-Synthese bei allenfalls geringer Schrankenstörung!

> geschichtliche Entwicklung– 1970: Tourtelotte-Formel zur Bestimmung einer linearen IgG-Syntheserate unter Berücksichtigung einer täglichen Liquorproduktionsrate von 500 ml– 1972: Delpech u. Lichtblau bezogen Liquor-IgG auf Liquor-Albumin ohneBerücksichtigung der Blut-Liquor-Schranke– 1974: Ganrot u. Laurell führten das Liquor/Serum-Quotientendiagramm ein,Bezug der intrathekalen Synthese auf die aus dem Blut stammenden Protein-fraktion als Referenz– 1977: Link u. Tibbling definierten den linearen IgG-Index = Q(IgG)/Q(Alb)– 1987: Felgenhauer untersuchte an 4300 Patienten mit Erkrankungen ohne intrathekaler Ig-Synthese das Ausmaß der jeweiligen Blut-Liquor-Schrankenstg.– 1994: Reiber konnte die empirisch gewonnenen Daten durch eine Hyperbel-funktion nachvollziehen, so dass anhand der heutigen Diskrimierungslinie im Göttinger-Diagramm (Reiber-Diagramm) die Schrankenfunktion wie auchdie intrathekale IgG, aber auch IgM und IgA Synthese ablesbar sind


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Spinalkanalstenose


Immunglobuline – Entwicklung des Göttinger Quotientendiagramms

von der Empirie zur Theorie

allgemeine Hyperbelgleichung:

Tourtelotte

Link-Index

Reiber

Diagramm aus Reiber und Peter, 2001

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Immunglobuline – Entwicklung des Göttinger Quotientendiagramms

Diagramm und Tabelle: empirische Parameter der Hyperbelfunktion, nach Reiber und Peter, 2001 und Reiber, 1994

IgX a/b b2 x 106 c x 103

IgG lim

mean low

0,93 6 1,7

0,65 8 1,4

0,33 2 0,3

IgA lim

mean

low

0,77 23 3,1

0,47 27 2,1

0,17 74 1,3

IgM lim

mean

low

0,67 120 7,1

0,33 306 5,7

0,04 442 0,82

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Immunglobuline – Quantifizierung der intrathekalen Synthese

Ausmaß der lokal synthetisierten Ig-menge als Konzentrationsänderung im Liquor:

> Parameter für die Darstellung des zeitlichen Verlaufs der intrathekalen Ig-Synthese

Maß für die relative Ig-Fraktion, wobei Igloc auf die Gesamt-Ig-Konzentration bezogenwird (IgIF = Igloc/IgCSF); mit QIg = IgCSF/IgSerum ergibt sich:

> Parameter für den Vergleich der Ig-Klassen, IgG:IgM:IgA – Muster/Dominanz,z.B. IgM>IgG>IgA bedeutet 3-Klassen-Reaktion mit IgM-DominanzVoraussetzung: kein Isotypen-switch im ZNS im Gegensatz zum Serum

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Immunglobuline – kein Isotopen-switch im ZNS!

zeitlicher Verlauf des intrathekalen IgM nach Zeckenbißund klinisch manifester Neuroborreliose über eine Behandlungs-zeitraum von 4 Monaten, im Gegensatz zum Serum findet sichim Liquor kein Isotopen-switch. Die Ig-Konzentration nimmt zwar analog zur Schrankenstörung ab, die relative Ig-Fraktionbleibt jedoch konstant und bewahrt das Ig-Klassen-Muster

2. LP 3. LP 4. LP 5. LP

QAlb

x 10-3 80 68 32 20

IgMLoc

(mg/l) 85 77 29,2 14,2

IgMIF (%) 60 62 61 59

Diagramm und Tabelle aus Reiber und Peter, 2001

PD Dr. A. Thümen, 14.06.2013


Immunglobuline – kein Isotopen-switch im ZNS!

zeitlicher Verlauf des intrathekalen IgM nach Zeckenbißund klinisch manifester Neuroborreliose über eine Behandlungs-zeitraum von 4 Monaten, im Gegensatz zum Serum findet sichim Liquor kein Isotopen-switch. Die Ig-Konzentration nimmt zwar analog zur Schrankenstörung ab, die relative Ig-Fraktionbleibt jedoch konstant und bewahrt das Ig-Klassen-Muster

2. LP 3. LP 4. LP 5. LP

QAlb

x 10-3 80 68 32 20

IgMLoc

(mg/l) 85 77 29,2 14,2

IgMIF (%) 60 62 61 59

Diagramm und Tabelle aus Reiber und Peter, 2001

1-Klassen-ReaktionHIV-Enzephalitis (IgG)

SSPE (IgG)tuberkulöse Meningitis (IgA)

2-Klassen-Reaktion Enzephalomyelitis disseminataVirale Meningitis (IgG, IgM)

3-Klassen-Reaktion

Neurosyphilis (IgG)Neuroborreliose (IgM)

Adrenoleukodystrophie (IgA)Neurosarkoidose (IgG/IgA > IgM)

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Immunglobuline – Antikörperspezifitätsindex

CSF-Titer x Serum-IgGSerum-Titer x CSF-IgG < 4 (Titer)ASI =

CSF-LE x Serum-IgGSerum-LE x CSF-IgG < 1,5 (ELISA mit arbiträren Laboreinheiten)

wenn QLim

> Qges.

d.h. IgGIF < 0%

ASI =

CSF-GADAK

x Serum-IgGSerum-GAD

AK x CSF-IgG Stiff-person-SyndromASI =

CSF-Titer x Serum-IgGLim

Serum-Titer x CSF-IgGLim

wenn Qges.

> Qlim

d.h. IgGIF > 0%ASIG = < 1,5

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Beispiel Fall I Fall II Fall III

Masern-AI 0,8 1,2 0,2

Röteln-AI 1,4 1,5 1,1

VZV-AI 0,8 1,2 2,1

HSV-AI 0,7 1,1 0,7

positiv negativ fehlerhaft


Immunglobuline – erhöhte Interpretationssicherheit des ASI

ein erhöhter Spezifitätsindex ist das empfindlichste Kriterium einer humoralen Immunantwort im ZNS, bei erregerbedingten Erkrankungen 2 x empfindlicher als der Nachweis eines oligoclonalen IgG-Musters und 3 x empfindlicher als das Quotientendiagramm

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Immunglobuline – oligoclonales IgG

Qualitativer Nachweis von autochthonem IgG mit hoher Empfindlichkeit, wobei der Nachweis von 2 Banden im Liquor im Vergleich zum Serum als positiv gelten

bereits ein Anteil von 0,5 % des intrathekalem IgGs am Gesamt-IgG im Liquorist durch isoelektrische Fokussierung als oligoclonales IgG nachweisbar

z. B. werden bei MS in nur 75% der Fälle eine intrathekale IgGIF > 0%, aber in 98% der Fälle oligoclonale IgG-Banden im Liquor gefunden

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Besprechung von Fallstricken in Methodik und Auswertungmit Abgleich der klinischen Symptomatik anhand von Fall-beispielen

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