Einleitung
Die neuronenspezifische Enolase (NSE) ist ein Enzym, das im menschlichen Körper eine wichtige Rolle spielt. Sie ist vor allem in Nervenzellen und neuroendokrinen Zellen zu finden. Als Tumormarker hat sich die NSE in der Diagnostik und Verlaufskontrolle verschiedener Erkrankungen etabliert. Dieser Artikel beleuchtet die Funktion, Bedeutung und klinische Anwendung der NSE.
Was ist Neuronenspezifische Enolase (NSE)?
Die NSE ist ein Dimer, das aus α/γ- oder γ/γ-Polypeptidketten besteht (Molekulargewicht je Untereinheit ca. 40 kDa). Sie ist eine Isoform der Enolase, eines Enzyms, das im Stoffwechsel eine Schlüsselrolle spielt. Genauer gesagt katalysiert die Enolase im Rahmen der Glykolyse die Umwandlung von 2-Phosphoglycerat zu Phosphoenolpyruvat. Dieser Schritt ist entscheidend für die Energiegewinnung in Zellen.
Die NSE kommt physiologisch vorwiegend in Neuronen (Nervenzellen), neuroendokrinen Zellen (hormonbildenden Nervenzellen) und neuroendokrinen Tumoren (spezielle Tumoren mit Nervenzellursprung) vor. Sie spielt eine Rolle im Energiestoffwechsel dieser Zellen. Zusätzliches Vorkommen ist in Zellen neuroektodermalen Ursprungs nachgewiesen worden, die Amine decarboxylieren können (APUD) und überall im neuroendokrinen Gewebe vorkommen.
Funktion der NSE
Als Glykolyseenzym ist die NSE an der Energiegewinnung in den Zellen beteiligt. Insbesondere in Nervenzellen und neuroendokrinen Zellen, die einen hohen Energiebedarf haben, spielt sie eine wichtige Rolle. Durch die Katalyse der Umwandlung von 2-Phosphoglycerat zu Phosphoenolpyruvat ermöglicht die NSE die weitere Verstoffwechselung von Glukose und die Produktion von ATP, der Energiewährung der Zelle.
Klinische Bedeutung der NSE
Indikation
Die Bestimmung der NSE im Serum oder Liquor wird in verschiedenen klinischen Situationen eingesetzt:
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- Tumormarker: NSE dient als Tumormarker, insbesondere bei neuroendokrinen Tumoren und dem kleinzelligen Bronchialkarzinom.
- Verlaufskontrolle: Die NSE-Konzentration kann zur Therapie- und Verlaufskontrolle bei Patienten mit neuroendokrinen Tumoren verwendet werden.
- Differenzialdiagnose: In niedrigen pathologischen Mengen kann NSE auch bei anderen gynäkologischen und gastrointestinalen Karzinomen, bei ZNS-Tumoren, Lymphomen sowie beim Seminom vorkommen.
- Neurodestruktionsmarker: Bei zerebralen Erkrankungen wie Traumata, entzündlichen Hirnerkrankungen und zerebralen Ischämien kann NSE als Neurodestruktionsmarker die Schwere des Krankheitsgeschehens anzeigen. Dabei ist eine Kombination mit der Bestimmung des S100-Proteins sinnvoll (Liquor-Neuronenspezifische Enolase (NSE)).
- Hinweis auf neuronale Schädigung: NSE im Liquor kann Hinweis auf zentrale neuronale Schädigung sein, z. B. bei zerebralem Hypoxieschaden (Gehirnschädigung durch Sauerstoffmangel).
NSE als Tumormarker
Erhöhungen der NSE-Konzentration im Serum können auf Tumoren neuroektodermalen und neuroendokrinen Ursprungs hindeuten. Insbesondere beim kleinzelligen Bronchialkarzinom stellt NSE den Tumormarker der ersten Wahl dar. Zur Differenzialdiagnose, Therapiekontrolle und Nachsorge des kleinzelligen Lungenkarzinoms empfiehlt sich die kombinierte Bestimmung mit ProGRP, da beide Marker eine deutliche additive Sensitivität aufweisen.
NSE bei neurologischen Erkrankungen
Als Neurodestruktionsmarker kann NSE bei zerebralen Erkrankungen die Schwere des Krankheitsgeschehens anzeigen. Dabei ist eine Kombination mit der Bestimmung des S100-Proteins sinnvoll.
Interpretation der NSE-Werte
Eine NSE-Konzentration von weniger als 19,5 Mikrogramm pro Liter (µg/l) Blut wertet man als normal. Manchmal verwenden medizinische Labore eine andere Maßeinheit, nämlich Nanogramm pro Milliliter (ng/ml). Dabei gilt: 1 µg/l = 1 ng/ml. Wenn der NSE-Messwert den Grenzwert überschreitet, gilt der Test als positiv (sonst als negativ). Der Normbereich ist methodenabhängig. Verschiedene Labore können also leicht unterschiedliche Normwerte für NSE angeben.
Erhöhte NSE-Werte können verschiedene Ursachen haben, darunter:
- Neuroendokrine Tumoren: Kleinzelliges Bronchialkarzinom, Neuroblastom, Phäochromozytom, Karzinoid
- Andere maligne Erkrankungen: Seminom, Schilddrüsenkrebs, Nierenkrebs, Brustkrebs
- Zerebrale Schädigungen: Schlaganfall, Schädel-Hirn-Trauma, zerebrale Hypoxie, entzündliche Hirnerkrankungen
- Gutartige Erkrankungen: Bronchopneumonie, Lungenfibrose, Lebererkrankungen, Urämie
Es ist wichtig zu beachten, dass die NSE weder tumor- noch organspezifisch ist. Erhöhte Werte können auch bei gutartigen Erkrankungen auftreten. Daher sollte die Interpretation der NSE-Werte immer im Zusammenhang mit anderen klinischen Befunden und diagnostischen Maßnahmen erfolgen.
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Einflussfaktoren und Störfaktoren
Bei der NSE-Bestimmung ist auf eine einwandfreie präanalytische Handhabung des Probenmaterials zu achten. Da Enolase in Erythrozyten, Plasmazellen und Thrombozyten vorkommt, führt Hämolyse zu erhöhten Konzentrationen im Serum. Zu spätes Abzentrifugieren vermeiden! Blutentnahme mit Serum-Monovette oder Serum-Vacutainer. Die meisten NSE-Assays sind nur für die Anwendung im Serum evaluiert.
Methodische Aspekte der NSE-Bestimmung
Die NSE-Bestimmung erfolgt in der Regel mittels Immunoassay. Dabei werden spezifische Antikörper gegen NSE eingesetzt, um das Enzym im Serum oder Liquor zu quantifizieren.
Ein typisches Verfahren ist der Sandwich-Immunoassay, bei dem ein biotinylierter monoklonaler NSE-spezifischer Antikörper und ein mit Ruthenium-Komplex markierter monoklonaler NSE-spezifischer Antikörper einen Sandwich-Komplex bilden. Nach Zugabe von Streptavidin beschichteten Mikropartikeln wird dieser Komplex über Biotin-Streptavidin Wechselwirkung an die Festphase gebunden. Das Reaktionsgemisch wird in die Messzelle überführt, die Mikropartikel werden durch magnetische Wirkung auf die Oberfläche der Elektrode fixiert. Ein Beispiel für ein solches Analysesystem ist das vollautomatische Analysensystem Cobas 8000 e801 (Fa. Roche).
Aktuelle Forschung und Studien
Zahlreiche Studien haben sich mit der klinischen Bedeutung der NSE auseinandergesetzt. So wurde beispielsweise untersucht, inwieweit die NSE-Konzentration im Serum oder Liquor zur Prognoseabschätzung nach kardiopulmonaler Reanimation beitragen kann. Einige Studien deuten darauf hin, dass erhöhte NSE-Werte mit einer schlechteren neurologischen Prognose assoziiert sind. Allerdings ist die Datenlage hierzu noch nicht eindeutig, und weitere Forschung ist erforderlich, um die Rolle der NSE in diesem Kontext genauer zu definieren.
Auch im Bereich der neuroendokrinen Tumoren gibt es aktuelle Forschungsprojekte, die sich mit der Bedeutung der NSE als Tumormarker befassen. Ziel dieser Studien ist es, die Sensitivität und Spezifität der NSE-Bestimmung zu verbessern und ihren Einsatz in der Diagnostik und Therapieüberwachung zu optimieren.
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Grenzen der NSE-Bestimmung
Trotz ihrer etablierten Rolle in der klinischen Diagnostik weist die NSE-Bestimmung auch Limitationen auf. Wie bereits erwähnt, ist die NSE weder tumor- noch organspezifisch. Erhöhte Werte können auch bei gutartigen Erkrankungen auftreten oder durch präanalytische Faktoren wie Hämolyse verursacht werden.
Darüber hinaus ist die Sensitivität der NSE-Bestimmung bei einigen Tumoren begrenzt. Das bedeutet, dass nicht alle Patienten mit einem bestimmten Tumor erhöhte NSE-Werte aufweisen. In solchen Fällen können andere Tumormarker oder bildgebende Verfahren erforderlich sein, um die Diagnose zu sichern.
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