Einleitung
Die Analyse des Liquors cerebrospinalis ist ein wichtiges Instrument zur Diagnose neurologischer Erkrankungen. Sie kann bei Verdacht auf Meningitis, Multiple Sklerose, Blutungen oder Meningeosis carcinomatosa die Therapieentscheidung bestimmen. Ein Überblick über die Bedeutung von IgM im Liquor, seine Bestimmung und diagnostische Aussagekraft.
IgM-Antikörper: Grundlagen und Funktion
IgM-Antikörper zirkulieren im Serum als Pentamer und stellen das Immunglobulin der primären Immunantwort dar. Etwa 75-80 % des IgM befinden sich intravaskulär. Zu den IgM-Antikörpern gehören die ABO-Blutgruppen-Isohämagglutinine, Kälteagglutinine, heterophile Antikörper, saline Erythrozytenantikörper und Antikörper gegen IgG (wie Rheumafaktor).
Die Hauptaufgabe von IgM in der Infektabwehr ist die Agglutination von Erregern und die Aktivierung des klassischen Komplementwegs.
Indikation zur Bestimmung von IgM im Serum und Liquor
Die Bestimmung von IgM im Serum ist indiziert bei Verdacht auf:
- Immundefekte (XLA, CVID, Hyper-IgM-Syndrom, Transiente Hypogammaglobulinämie)
- Monoklonale oder polyklonale Gammopathie
- Morbus Waldenström
Die gleichzeitige Bestimmung von IgM im Serum und Liquor dient der Bestimmung des Liquor/Serum-Quotienten, welcher im sogenannten Reiber-Diagramm dargestellt wird. Hier kann zwischen einer Störung der Blut-Hirn-Schranke und einer intrathekalen Antikörperproduktion unterschieden werden. Ein serologischer Isotypen-Switch findet im Liquor nicht statt, außerdem persistiert die intrathekale Ig-Synthese Jahre über eine Primärinfektion hinaus. Humorale intrathekale Reaktionsmuster können zu differentialdiagnostischen Erwägungen herangezogen werden.
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Methodische Grundlagen der IgM-Bestimmung
Turbidimetrie
Die Bestimmung von IgM erfolgt in der Regel mittels Turbidimetrie. Dabei reagieren Anti-IgM-Antikörper mit dem Antigen (IgM) aus der Probe unter Bildung eines Antigen/Antikörper-Komplexes. Die durch die Trübung der Probe dringende Lichtintensität wird gemessen. Die Menge des durchgestrahlten Lichts ist umgekehrt proportional zur spezifischen Proteinkonzentration der getesteten Probe. Die Konzentration wird automatisch nach der Messung anhand einer im Gerät gespeicherten Kalibrationskurve berechnet.
Für die Analyse werden Serum, Plasma (Li-Heparin, EDTA) oder Liquor-Serum-Paare verwendet. Als Analysegeräte kommen vollautomatische Analysesysteme wie das Cobas 8000 c502-Modul oder Optilite zum Einsatz.
Präanalytische Aspekte
Zur Berechnung eines Liquor/Serum-Quotienten sollten die Abnahme von Liquor und Serum möglichst zeitgleich erfolgen. Nach Zentrifugation zu stark getrübte Proben können nicht verwertet werden. Nach Plasmapherese oder Therapie mit hoch dosierten Immunglobulinen (IVIG) sollte eine Liquoranalyse frühestens nach 48 Stunden erfolgen, da sich das Fließgleichgewicht der Proteine zwischen Blut- und Liquorkompartiment verzögert adaptiert. Ansonsten werden unplausible Proteinbefunde erhoben.
Interpretation der Ergebnisse
Liquor/Serum-Quotient und Reiber-Diagramm
Die individuellen Unterschiede der Punktierten sind bezüglich des Liquorflusses und der Serumkonzentrationen so groß, dass isolierte Liquorwertangaben ohne Bezug auf die individuellen Blutwerte keinen Sinn machen. Das ist der Grund, warum für Parameter, die auch zu einem großen Anteil aus dem Blut stammen können, die Messungen der Werte aus gleichzeitig entnommenem Liquor und Serum mit anschließender Quotientenbildung notwendig ist. Zu den Hauptfragen der Liquoranalytik gehören die Fragen nach einer intrathekalen Immunglobulinproduktion, die definitionsgemäß einen entzündlichen Prozess im Zentralnervensystem (ZNS) nachweist. Bei den quantitativen Verfahren errechnet man, ob sich mehr Immunglobuline im Liquor befinden, als theoretisch durch Diffusion zu erwarten wäre, und geht in diesem Fall davon aus, dass sie dann im ZNS gebildet wurden. Dies erfolgt in Bezug auf den vom selben Patienten stammenden Albuminquotienten. Die einfachste aber unempfindlichste Auswertemethode vergleicht die Liquor/Serum-Quotienten (Q) von Albumin, Immunglobulin(Ig)G, IgA und IgM. IgM. IgA auf eine lokale IgM-Produktion hinweisen, auch wenn im Quotientdiagramm nach Reiber der IgM-Quotient im Referenzbereich liegen würde. Die gilt auch, abzüglich der Messschwankungen für Liquorproben, die mit artefiziellem Blut kontaminiert sind.
Die sensitivere quantitative Methode ist die Auswertung Quotientendiagramm nach Reiber (Abb. 1). Dabei kann über den individuellen Albuminquotienten des Patienten eine mögliche intrathekal gebildete Immunglobulinfraktion detektiert werden. lim) ist hier der höchste noch normale IgG-, IgA-, IgM-Quotient.
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Mit Kenntnis des Albuminquotienten ist es möglich, vorherzusagen, in welchem Konzentrationsbereich 99 % der Immunglobuline liegen, wenn diese ausschließlich durch Diffusion in den Liquorraum gelangen. Bei höheren Quotientenwerten ist von einer zusätzlichen intrathekalen Synthese auszugehen. Besondere Vorsicht ist geboten, wenn die Konzentration unterhalb des erwarteten Bereichs liegt (Abb. 1). ). Die Konstanten a, b und c sind für die jeweiligen Ober- und Untergrenzen für die jeweiligen Immunglobuline empirisch ermittelt worden. Abb. 1 stellt das Quotientendiagramm für IgG mit den unterschiedlich zu interpretierenden Bereichen dar. Das Quotientendiagramm ist unabhängig von den Messmethoden. Das wird dadurch erreicht, dass der Liquor und das verdünnte Serum im selben Test und im ähnlichen Konzentrationsbereich gemessen werden. Durch diese Vorgehensweise werden methodenabhängige systematische Fehler eliminiert. Diese Labor- und Methodenunabhängigkeit ist ein bedeutendes wichtiges Merkmal der Liquoranalytik.
Die zusammengefügte graphische Darstellung der Quotientendiagramme für IgG, IgA und IgM, sortiert nach der Radiusgröße der Immunglobuline untereinander, ist als Standard etabliert. Dadurch ergibt sich auf einen Blick die Möglichkeit der Erkennung krankheitstypischer Befundmuster. Diese Mustererkennung der acht Messgrößen (Liquor- und Serumwerte von Albumin, IgG, IgA und IgM) in den spezialisierten Diagrammen ermöglicht es dem Labor, die Messwerte rasch auf Plausibilität zu überprüfen.
Erhöhte IgM-Spiegel
Erhöhte Spiegel von IgG, IgA und IgM im Liquor oder Blut werden oft mit opportunistischen Infektionen des zentralen Nervensystems (ZNS) sowie Neurotuberkulose in Verbindung gebracht. Eine gesteigerte Konzentration von IgG, IgA und IgM im Liquor kann entweder auf eine erhöhte Permeabilität der Blut-Hirn-Schranke oder auf eine verstärkte lokale bzw. intrathekale Produktion von IgG, IgA und IgM oder beides zurückzuführen sein.
Isolierte IgM-Erhöhung mit Infektklinik steht im Zusammenhang mit einer Erstinfektion. Persistiert das IgM im Verlauf der infektiösen Organerkrankung, spricht dies für ein chronisches Geschehen, während der Isotypen-Switch zu IgG für einen chronisch-aktiven Prozess spricht.
Qualitative Verfahren
Qualitative Verfahren zum Nachweis intrathekal gebildeter Immunglobuline nutzen die physikalischen Eigenschaften von Immunglobulinen. Das standardmäßig angewandte Verfahren zum Nachweis intrathekal gebildeten IgG sind die sog. oligoklonalen Banden (OKBs), die in der isoelektrischen Fokussierung (IEF) nachgewiesen werden (physikalische Eigenschaft ist hier die Wanderung im elektrischen Feld in Abhängigkeit vom pK-Wert des Immunglobulins). OKBs im Liquor, die nicht im Serum vorhanden sind, sprechen für eine intrathekale Synthese und damit für einen entzündlichen Prozess. Die IEF ist zum Nachweis einer ZNS-Entzündung empfindlicher als das Quotientendiagramm oder auch die Quotientenreihenfolge. Eine angezeigte IgG-Synthese im Quotientendiagramm und negative OKBs sind zunächst unplausibel. Bei einer artefiziellen Blutbeimengung nimmt die Sensitivität der OKBs ab. Isolierte OKBs im Liquor sind aber trotz einer artefiziellen Blutbeimengung als positiv zu werten. Die Befundung der IEF erfolgt entsprechend der internationalen Vorgaben (Typ I bis Typ V nach Andersson et al.).
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Man geht bei dieser Untersuchung davon aus, dass spezifische Antikörper einer bestimmten Immunglobulinklasse (IgG, IgA, IgM) sich bezüglich ihrer Eigenschaften und damit auch ihres Diffusionsverhaltens ähnlich verhalten wie alle übrigen Antikörper dieser Klasse zusammen. Somit wird der spezifische Liquor/Serum-Antikörper-Quotient mit dem Liquor/Serum-Quotienten des Gesamtimmunglobulins verglichen. Ist dieser spezifische Quotient größer als der des Gesamtimmunglobulins (abzüglich der Messgenauigkeit), geht man von einer spezifischen intrathekalen Antikörpersynthese im ZNS aus. Zu bedenken ist, dass immer mit den aus dem Blut kommenden Immunglobulinen verglichen werden muss. Bei der artefiziellen Blutbeimengung wird die Sache komplizierter. Man darf dann nicht auf den Qlim beziehen, wenn der Gesamtimmunglobulinquotient größer QLim ist, da die Immunglobuline möglicherweise nicht intrathekal gebildet wurden, sondern ein Teil mit dem artefiziellen Blut ungefiltert in den Liquor gelangt ist. lim (im Sinne einer „Korrektur“) zu falsch-positiven Befunden führen.
Werden mehrere Antikörper gegen spezifische Antigene gleichzeitig untersucht, ergibt sich hieraus die Möglichkeit, durch besondere Befundmuster methodische Schwierigkeiten und Hinweise auf chronisch-entzündliche Prozesse im ZNS zu erkennen.
Der integrierte Liquorbefund
Zum integrierten Befundbericht gehören eine verlässliche Zell- und zwingend auch Erythrozytenzahl. Auch bei normaler Zellzahl ist eine Zytologie durchzuführen, um Hinweise auf entzündliche Prozesse, Blutungen, Tumoren etc. zu finden. Alb) ist die Zellzahl ein wichtiger Marker, der den Verlauf einer Erkrankung anzeigt. Werden Patienten mehrmalig punktiert, ergeben sich zum Teil Veränderungen in der Befundkonstellation, die dann erst durch die Gesamtbefundung ihren Wert zeigen. Bei einer intrazerebralen/spinalen Blutung geben Erythrozytenzahl, Hämoglobin und Ferritin, Erythrophagen und Hämosiderophagen im Liquor wichtige Hinweise. Eine Korrektur der Liquorproteinwerte ist nur bei einer artefiziellen Blutung sinnvoll und möglich. Dabei dient die Erythrozytenzahl als Indikator für die Menge an Blut, die in den Liquor eingetragen wurde. Bedenkt man die beträchtliche Differenz der Konzentrationen zwischen Liquor und Serum, so ist dies von größter Relevanz und bei der Befundung zwingend zu berücksichtigen. Beispielhaft sei hier das IgM angeführt. Die Serum-IgM-Konzentrationen sind ca. 3300-mal so hoch wie die im physiologischen Liquor. Dies bedeutet, dass sich die IgM-Liquorkonzentration um das Doppelte erhöht, wenn nur ein Dreitausendstel Serum artefiziell in den Liquor gelangt. Dies entspricht ca. 1000 Erythrozyten/μl.
Auch ist zu bedenken, dass Untersuchungen vielfach aus einer einzelnen Portion der Liquorgewinnung gemacht werden. Eine Aufteilung/Alliquotierung sollte erst durch das Labor aus der Gesamtmenge erfolgen. Die häufig angewandte Praxis, dass mehrere Röhrchen unmittelbar bei der Punktion gefüllt und in unterschiedliche Labore verschickt werden, ist fehlerträchtig und kann zu Fehlinterpretation führen. Auch wenn in diesem Artikel die Liquoranalytik nicht ausführlich erklärt werden kann, sollen die angeführten Beispiele klarmachen, wie sehr die Einzelbefunde voneinander abhängen und sich gegenseitig bedingen können. Daher erlaubt die Verwendung des integrierten Gesamtbefundes dem erfahrenen Laborarzt auch die Einzelergebnisse auf ihre Richtigkeit zu überprüfen. Bestimmte Befundmuster sind ganz typisch für Messfehler (High-dose-hook-Effekt usw.) und präanalytische Fehler (Blutbeimengung, zu frühe Punktion nach Immunglobulininfusion, Plasmapherese usw.). Somit sollte zusammenfassend nochmals festgehalten werden, dass es sehr viel Evidenz dafür gibt, alle aus dem Liquor gemessenen Daten zusammenzufassen und einer Gesamtbeurteilung zuzuführen. Auch sollten dabei die Mittel genutzt werden, die eine Befundung erleichtern und übersichtlich gestalten lassen wie z. B. Quotientendiagramme. Auf der anderen Seite ist auf überflüssige verwirrende und nicht zielführende Informationen (unangemessene Referenzwerte) oder graphische Aufarbeitungen zu verzichten. Eine Interpretation sollte dem klinischen Kollegen die wesentlichen Hauptaussagen eindeutig mitteilen. Dies könnten z. B. bakterielle Infektion, chronische Entzündung, intrathekale Antikörperproduktion, ältere Blutung, pathologische Demenz/Destruktionsmarker usw.
Leider ist die Realität eine andere und in nicht wenigen Kliniken/Praxen müssen die tätigen Kollegen mit Einzelbefunden unabhängig vom entsprechenden Kontext zurechtkommen. Dabei bleiben nicht selten Informationen auf der Strecke oder können nicht richtig vom behandelnden Kollegen zum Wohle des Patienten eingesetzt werden. Auch wenn der finanzielle Druck im Gesundheitswesen sehr groß ist, sollten die oben benannten Gegebenheiten beachtet werden und die Einzelparameter nicht nur nach Kostengründen verschickt werden. Dazu kommt, dass eine integrierte Befundungsleistung nicht honoriert wird und damit vielerorts diese Zusatzleistungen nicht darstellbar sind. Auch ergibt sich häufig die Situation, dass mehrere Laboratorien an den Liquormessungen beteiligt werden und jeweils ihre eigenen Befunde einzeln zurückschicken. Die Empfehlung der DGLN (Deutsche Gesellschaft für Liquoranalytik und klinische Neurochemie e. V.) beinhaltet in solch einem Fall, die Einzelbefunde in einem integrierten Liquorbefund in der anfordernden Abteilung zusammenzutragen. Um möglichst viele in die Lage zu versetzen, diese Tätigkeiten auch in den punktierenden Fächern durchführen zu können, werden von der DGLN, Liquor- und Befundungskurse angeboten. Darüber hinaus gibt es die Möglichkeit, seine Kenntnisse nach Durchlauf eines speziellen Kurrikulums und Prüfung durch die Erlangung eines klinischen Zertifikates der DGLN zu belegen. In der Liquordiagnostik ist eine zusammenfassende Beurteilung aller Einzelbefunde in einem integrierten Gesamtbefund sehr sinnvoll, um eine diagnosespezifische Befundaussage zu ermöglichen. dem Liquorgrundprogramm (Zellzahl, Erythrozytenzahl, Zytologie, Gesamteiweiß, Laktat im Liquor, Glukosequotient (wenn Glukose dann nur Serum- und Liquorwerte im Kontext), ggf.
Liquoranalyse bei spezifischen Erkrankungen
Die Liquoranalyse ist bei einer Vielzahl von neurologischen Erkrankungen von Bedeutung. Im Folgenden werden einige Beispiele genannt:
Multiple Sklerose (MS)
Die häufigste entzündliche Erkrankung des ZNS bei jungen Erwachsenen (Prädilektionsalter 20. bis 40. Lebensjahr) wird häufig durch Sehstörungen (Sehnervenentzündung, Doppelbilder) sowie sensible und/oder motorische Störungen symptomatisch. Der Verlauf ist mehrheitlich zunächst relapsierend, später oft chronisch progredient.
Eine intrathekale IgG-Synthese kann als kardinaler Befund gemäß den aktuellen Diagnosekriterien zum diagnostisch geforderten Nachweis der zeitlichen Dissemination des Entzündungsprozesses herangezogen werden, sofern in der kranialen Magnetresonanztomografie (MRT) die Kriterien für die ebenfalls nachzuweisende örtliche Dissemination (≥ 1 krankheitstypische T2-Läsionen in mindestens 2 MS-typischen Regionen) erfüllt sind, jedoch keine aktiven (Kontrastmittel anreichernden) Läsionen als Korrelat einer zeitlich versetzten und damit chronischen Evolution der Entzündung vorhanden sind.
Typisches Befundmuster: Es liegt eine leichte Zellzahlerhöhung (maximal bis 50/µl) mit wenigen transformierten Lymphozyten und Plasmazellen vor. Eine intrathekale IgG-Synthese, die im Krankheitsverlauf persistiert, wird entweder rechnerisch im Quotientendiagramm oder mit deutlich höherer Empfindlichkeit durch liquorspezifische OKB (Typ-2- oder Typ-3-Muster) nachgewiesen. Es besteht eine 2- oder 3-fach positive MRZ-Reaktion (Parameter mit höchster Spezifität für MS, weniger sensitiv [ca. 63 % der Fälle] als OKB [> 90 %]).
Wichtig zu beachten: Insbesondere bei fehlender oder nur transienter intrathekaler IgG-Synthese (Quotientendiagramm oder OKB) und/oder Zellzahl > 100/µl im akuten Schub muss Zweifel an der MS-Diagnose aufkommen und eine Neuromyelitis-optica-Spektrum-Erkrankung (NMOSD) oder Enzephalomyelitis mit Seropositivität für MOG-(Myelin-Oligodendrozyten-Glykoprotein-)IgG erwogen werden. Beide Erkrankungen sind antikörpervermittelte Entitäten, die mit der MS klinisch sowie auch radiologisch überlappen können und dominant die Sehnerven, das Myelon und den Hirnstamm betreffen. Sie unterscheiden sich jedoch hinsichtlich Prognose und Immuntherapie von der MS.
Autoimmunenzephalitis
Autoimmunenzephalitiden betreffen jährlich etwa eine von 100 000 Personen. Typische Biomarker sind bei einem Großteil der Patienten distinkte IgG-Autoantikörper in Serum und/oder Liquor; Unterteilung in mehrheitlich paraneoplastische Syndrome mit Nachweis von klassischen onkoneuralen Antikörpern (Spezifität für intrazelluläre Antigene wie anti-Hu, -Yo, -Ri; prognostisch ungünstig, schlechtes Ansprechen auf Immuntherapie) und Syndrome, die nicht oder deutlich seltener in Assoziation mit Malignomen vorkommen und mit dem serologischen Nachweis von Antikörpern mit Spezifität für Oberflächenantigene einhergehen (z. B. NMDA-Rezeptor, LGI1-Protein, CASPR2-Protein; GABAB-Rezeptor, AMPA-Rezeptor; häufiger, prognostisch günstiger, oft gutes Ansprechen auf Immuntherapie).
Die Diagnose wird durch den Nachweis antineuronaler Antikörper in Serum und Liquor gesichert. Da zum Beispiel NMDAR-Antikörper ausnahmslos intrathekal produziert werden, kann die Diagnosesicherung früher durch parallele Mituntersuchung einer Liquorprobe gelingen. Die Liquoranalytik ist diagnostisch wichtig und kann bei rasch einsetzenden und nicht fieberhaften enzephalopathischen oder demenziellen Syndromen frühzeitig den Verdacht auf eine Autoimmunenzephalitis lenken.
Typisches Befundmuster: Häufig, aber nicht in allen Fällen, liegt eine leicht bis mäßig ausgeprägte lymphozytäre Zellzahlerhöhung vor (bis ca. 100/µl), gegebenenfalls eine gering- bis mäßiggradige BLS-Funktionsstörung, oft eine intrathekale IgG-Synthese, am häufigsten in Form einer liquorspezifischen OKB.
Wichtig zu beachten: Autoimmunenzephalitiden sind wichtige und behandelbare Differenzialdiagnosen von erregerbedingten Erkrankungen des ZNS, Psychosen und Demenzen. Im jüngeren Lebensalter und bei weiblichem Geschlecht muss insbesondere die NMDA-Rezeptor-Enzephalitis gegenüber der Erstmanifestation einer Psychose abgegrenzt werden, im höheren Erwachsenenalter und bei männlichem Geschlecht kann eine LGI1-Enzephalitis als rasch fortschreitende präsenile Demenz verkannt werden.
Bakterielle und virale Infektionen
Bakterielle und virale Infektionen manifestieren sich klinisch als Meningitis oder (Meningo-)Enzephalitis. Leitsymptome sind Kopfschmerzen, Nackensteife und Fieber sowie bei enzephalitischer Mitbeteiligung zusätzlich neurologische Herdsymptome (z. B. Aphasie, Hemiparese) und/oder epileptische Anfälle. Das perakute/akute Einsetzen der Leitsymptome weist auf eine bakterielle Ätiologie, ein subakuter Beginn auf eine virale (oder andere nicht eitrige, u. a. tuberkulöse) Infektion hin.
Die Liquoranalyse ist ein essenzieller diagnostischer Baustein und unumgänglich zur Differenzierung einer bakteriellen versus nichtbakteriellen Meningitis und zur Identifikation des auslösenden Erregers mittels direkter oder indirekter Nachweisverfahren.
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