Klinische Chemie – Semester 1 PDF

Klinische Chemie – Semester 1 KLINISCH CHEMISCHE ANALYSEVERFAHREN PRÄSENTATION 1 - ALLGEMEINES Aufgabe der kl. Chemie: Analytische Erfassung chemischer Parameter/ Werte/ Substanze in div. Körperflüssigkeiten zur Diagnose und Therapie von Krankheiten Substanzen: Stoffwechselprodukte/...

Klinische Chemie – Semester 1 KLINISCH CHEMISCHE ANALYSEVERFAHREN PRÄSENTATION 1 - ALLGEMEINES Aufgabe der kl. Chemie: Analytische Erfassung chemischer Parameter/ Werte/ Substanze in div. Körperflüssigkeiten zur Diagnose und Therapie von Krankheiten Substanzen: Stoffwechselprodukte/ Metabolite (= Stoffwechselendprodukte – werden ausgeschieden), Elektrolyte, Enzyme, Hormone, Vitamine, Medikamente/ Drogen, Immunglobuline – Immunologie (kl. Chemie kann man nicht richtig von der Immunologie abgrenzen) 3 Schritte zum kl. Chem. Befund:  Präanalytik: Patientenvorbereitung, Probengewinnung, -transport, -vorbereitung, Beurteilung d. Probenmaterials, -aufbewahrung  Analytik: Analysenresultat  Postanalytik: Befund PRÄANALYTIK Patientenvorbereitung – Einflussgrößen:  Endogene: Geschlecht, Alter, Erbfaktoren, Rasse  Exogene: Ernährung, Körperlage, tageszeitliche Schwankungen, Medikamente Alter: Das Enzym AP hängt mit dem Knochenwachstum zusammen, anhand des Alters weiß man, ob der Wert normal ist oder vielleicht ein Hinweis auf einen Tumor oder knochenaufbauende Medikamente ist. Das Cholesterin bleibt im ganzen Leben eher gleich. Ernährung: Nach einer Mahlzeit: Triglyceride bis zu 50% erhöht, Glucose braucht länger, Cholesterin wird durch eine Mahlzeit nicht viel höher und die LDH Konzentration sinkt sogar Lage: bei langem Stehen treten kleine Moleküle aus den Kapillaren aus, große (Eiweiß, Fett) bleiben zurück -> höhere Konzentration; liegen – sitzen: geringe Unterschiede → für einheitliche Proben: standardisierte Probenentnahme Probengewinnung – Untersuchungsmaterialien: Untersuchungsmaterialien: biolog. Gewonnen; Blut, Harn, Liquor, Stuhl, Schweiß, Speichel, Fruchtwasser, Aszites (Flüssigkeitsansammlung in der freien Bauchhöhle), Magensaft,… Probenmaterial: Serum, Plasma Standardisierte Blutabnahme: -Nahrungskarenz von min. 12 h -morgens zw. 7:00 – 9:00 -in gleicher Körperlage -Stauzeit 2 * LOD Bestimmungsgrenze (LOQ – Limit of quantification): ist die kleinste Konzentration eines Analyten, die quantitativ mit einer festgelegten Präzision bestimmt werden kann. Erst oberhalb der Bestimmungsgrenze werden quantitative Analysenergebnisse angegeben. ≤ 3 * LOD Methodenhierarchie - (Screeningmethoden): nicht quantifizieren, nicht 100%ig, nur ungefähre Aussage - Routinemethoden: einfache, praktikable, billige Methoden; auf Referenzm. zurückführbar sein - Referenzmethode/ Goldenstandard: ist genormt & nach dem letzten Stand der Technik; zuverlässig aber teuer! Qualitätssicherung Qualitätsmanagement -Gesetze, Normen & Regelwerke – ÖGLMKC (spricht Empfehlungen aus); RiliBÄK (D – Pflicht!) -GLP (Good Labour Practice) – SOP (Standard Operation Procedure → laborinterne Arbeitsprotokolle) -Qualitätskontrolle: interne – externe (ÖQUASTA – wertet Ringversuche aus) -Validierung: Befunde validiert! wir: tech., erst dann übermittelt; Prüfung der Gültigkeit v. Werten Klinische Chemie – Semester 1 -Dokumentation: alles muss dokumentiert & aufgezeichnet werden! Zertifizierung: Anforderungsbestätigung; Prüfstellen sagen, dass Reagenz, Arbeitsmittel den Anforderungen entspricht → Labor arbeitet mit „ce“ zertifizierten Materialien Akkreditierung: Kompetenzbestätigung; Labor ist fähig ein Verfahren durchzuführen, nur weil man mit zertifizierten Sachen arbeitet, heißt das nicht, dass man es richtig macht! Qualitätskontrolle zum Aufdecken von Fehlern; wenn Wert in einem best. Bereich = Verfahren ist unter Kontrolle -zufälligen – Unpräzision (mal zu hoch, mal zu niedrig) -systematischen – Unrichtigkeit (entweder zu hoch oder zu niedrig) -grobe Fehler: Plausibilitätskontrolle (kann der Wert überhaupt stimmen?; Wert mit Leben vereinbar?) Kontrollproben: sollen der Matrix der Probe entsprechen -Richtigkeit (wahrer Wert nich genau bestimmbar) -Präzision richtigen Wert muss man gar nicht kennen; immer wieder durchführen, im Labor selber herstellen auch den Standard immer wieder überprüfen! Kontrolle immer „mitlaufen“ Kenngrößen zur Beurteilung der Präzision -Gauß’sche Häufigkeitsverteilung: pipettieren & abwägen → sollte normalverteilt sein, gleichmäßig streuen, Klasseneinteilung -Mittelwert Summe der Werte / Anzahl der Werte -Standardabweichung/ Variationskoeffizient: s = Entfernung von Wendepunkt bis zum Mittelpunkt („y- Achse“ bei Maximum) Kontrollkarten Eine Kontrolle wird immer mitlaufen gelassen und dabei wie ein Patient behandelt; Gerät kann das schon +/- 2s-Bereich: Warngrenze; da muss man noch nicht unbedingt eingreifen +/- 3s-Bereich: Kontroll-/Eingriffs-/Alarmgrenze Wenn die Werte innerhalb dieser Grenze liegen ist das Verfahren unter Kontrolle Westgard-Regeln: 1) Werte außerhalb der Warngrenze 2) 7 aufeinanderfolgende Werte bilden eine Linie nach oben/unten 3) 7 aufeinanderfolgende Werte immer oberhalb/ unterhalb Obwohl bei dem letzten Graphen auf der PPP die Werte innerhalb der 2s-Grenze → tz nicht unter Kontrolle ENZYME Wir untersuchen vor allem Metaboliten und Enzyme. Enzyme sind:  Biokatalysatoren: beeinflusst die Geschw. von chem. Reaktionen; 2 Reaktionspartner reagieren schneller  senkt die Aktivierungsenergie (je niedriger desto schneller läuft die Reaktion ab) Klinische Chemie – Semester 1  Proteine: entw. sind sie reine Proteine oder haben eine prosthetische Gruppe (nicht Eiweiß- Komponente), die katalytisch wirkt o Inaktivierung: durch niedrige Temp. Leicht inaktiviert werden → reversibel o Denaturierung: durch Hitze irreversibler Funktionsverlust d. Strukturverlust  Substrat/ reaktionsspezifisch Substrat ist ein Stoff der in einer enzymatischen Reaktion vom Enzym in ein Produkt umgesetzt wird. Interessant für die Detektion von Enzymen in Mikroorganismen und für die Aktivitätsbestimmung von Enzymen sind vor allem auch chromogene und fluorogene Substrate. Diese Substrate werden gespalten und es wird ein Farbstoff/ Fluoreszenzfarbstoff freigesetzt. Durch eine Verfärbung oder durch Fluoreszenz kann eine Enzymaktivität detektiert werden. Mittels der Intensität kann die enzymatische Aktivität bestimmt werden. km S + E ↔ P + E km…Geschwindigkeitskonstante Das Enzym geht bei der Reaktion bei Standardbedingungen quantitativ & qualitativ unverändert hervor. Die Reaktion kann auch in die andere Richtung ablaufen bis sich ein Gleichgewicht eingestellt hat. Damit man es bestimmen kann soll es nur in 1 Richtung gehen. Enzym-Substrat-Komplex: E & S bilden den ES-Komplex → Reaktion zum Produkt P; das Substrat dockt am Enzym am aktiven Bezirk an; Enzym reagiert nur mit 1 Substrat = substratspezifisch (Glucoseoxidase spaltet Glucose; Reaktion: Oxidation) Enzymaktivität: da die c der Enzyme so niedrig ist, wäre eine Messung aufwendig → Messung der Enzymaktivität = Anzahl der Substratmoleküle, die pro Minute durch ein aktives Zentrum umgesetzt werden (Einheit: Internationale Einheit/ Unit; c = Unit/l – Katal) 1 U = 1 µmol/ min 1 kat = 1 mol/ sek 1 kat = 60 Mio. U 1 U = 16,7 nkat Reaktionsbedingungen sind abhängig von: -Temperatur: bei höherer Temp. → höhere Reaktionsgeschw. (schneller verbraucht; zu hoch → Denaturierung); bei niedriger Temp. Ist das Enzym länger aktiv (ab 2003 mit 37° messen → zuerst hat man noch auf 25° umgerechnet; Temp. darf max. 0.5° abweichen, sonst verändern sich die Werte zu stark!) -pH-Wert: Änderungen → dramatische Effekte auf die Enzymaktivität, da dieser die Ladung einzelner für die Katalyse wichtiger Aminosäuren im Enzym beeinflussen kann. Jenseits des pH-Optimums vermindert sich die Enzymaktivität → Erliegen -Substratkonzentration -Effektoren Substratkonzentration: wenn man mehr Substrat hinzugibt wird die Reaktion beschleunigt; irgendwann kann man die Geschwindigkeit allerdings nicht mehr erhöhen, weil kein freies Enzym da ist → Enzymsättigung (max. Auslastung); die Sättigung kann man nicht ablesen; nur die halbe Sättigung Michaelis-Menten-Theorie: liefert Zusammenhang zw. Reaktionsgeschw. & Enzym- /Substratkonzentration; Wie schnell der der ES-Komplex in ein Produkt/ seine Ausgangsbestandteile zerfällt, hängt von der Geschwindigkeitskonstante k ab. Mit steigender Substratkonzentration steigt die Reaktionsgeschwindigkeit, zuerst linear und flacht dann ab. Ist Km niedrig, dann ist nur eine geringe Substratkonzentration zur Halbsättigung notwendig, d.h. dass das Substrat eine hohe Affinität zum Enzym hat! Das Enzym erreicht schon bei einer niedrigen Substrat-c. Klinische Chemie – Semester 1 seine Maximalgeschwindigkeit. Ich muss 10x die Km zusetzen, damit die Reaktion sicher im linearen Bereich abläuft → erst dann quantifizierbar! Wenn ich die Sättigungskurve habe, kann ich auf die Aktivität und die Affinität schließen. Ich messe die Extinktion, die sich bei Enzymaktivität ändert. Damit ich von der Kurve etwas ablesen kann, bilde ich einfach den Kehrwert und erhalte dadurch eine Gerade. Ist für jedes Substrat-Enzym-Paar charakteristisch; Maß f. die Affinität; 10 – 1000 µmol/l Effektoren = Regulationsmolekül, welches die Aktivität eines Enzyms und damit die Reaktionsgeschwindigkeit verändert.  Aktivatoren: verbessern die Enzymreaktion/ Bindungsfähigkeit  Inhibitoren: verschlechtert die Bindungsfähigkeit des Enzyms für das Substrat  Cofaktoren/ -enzyme: o Cofaktor = Überbegriff für versch. Moleküle/-gruppen die für Funktion best. Enzyme unerlässlich sind (z.B. prosthetische Gruppen, Coenzyme,..) o Coenzyme sind organische Verbindungen und binden nur für die Reaktion an das Enzym. Werden während der Reaktion verändert; setzen sich mit Substrat in stöchiometrischer Weise um und haben spezielle Funktionen:  Wasserstoff-Übertragung: NAD → NADH/ NADP → NADPH  Phosphat-Übertragung: ADP → ATP (Adenosindiphosphat → -tri-); ATP - messbar Nomenklatur von Enzymen: - systematischer Name: Laktatdehydrogenase (welches Substrat, welche Reaktion, -ase) - Trivialname: LDH - EDC-Nummer: 1.1.1.27 Einteilung der Enzyme:  Nach Reaktionstyp (siehe Tabelle; z.B. Dehydrogenasen & Oxidasen = Elektronentransfer)  Nach Wirkungsort: o Zellenzyme: kommen in der Zelle vor; bei Erkrankung → zu viele o Sezernierende Enzyme: Bildungsort ≠ Verwendungsort (z.B. Verdauungsenzyme; im Pankreas produziert (z.B. Lipasen) und gehen in den Verdauungstrakt; bei Erkrankung → zu wenig  Sekretenzyme  Plasmaspezifische Enzyme: Wirkungsort im Plasma Multiple Enzymformen:  Isoenzyme: unterscheiden sich geringfügig in ihrer Form, katalysieren die gleiche Reaktion (gl. Substrat); Differenzierung durch physiko-chemische, biochemische, immunolog. Verfahren (z.B. LDH 1-5; CK-MM, -MB, -BB) Klinische Chemie – Semester 1  Makroenzyme sind Enzyme die sich im zirkulierenden Blut mit sich selbst oder anderen Molekülen zu großen Komplexen zusammengelagert haben (z.B. Makro-CK = Patient damit, hat zu wenig davon!) Enzymdiagnostik  Lokalisation, Differenzierung (Leber o. Knochenerkrankung) & Verlaufskontrolle v. Organerkrankungen  Enzymmuster liefert Hinweis auf Ausmaß und Zeitpunkt d. Organschädigung (Herzinfarkt) – Verlauf von Enzymwerten kontrollieren FOTOMETRISCHE BESTIMMUNGSVERFAHREN Aufgrund der unterschiedlichen zu untersuchenden Substanzen werden versch. Methoden verwendet.  Endpunkt-Methode: bestimmt die Extinktion nach abgelaufener Reaktion (nach best. Zeit)  Kinetische Methoden: o Diskontinuierliche – fixed time reaction: 2-Pkt.-Messung (Anfang d. Reaktion & danach) → Extinktionsänderung nach einer bestimmten Zeit o Kontinuierliche – Mehrpunktmessung: gewisse zeitl. Abstände (z.B. 1x/ min) → Reaktion dauert 10 min, Mittelwert berechnen; Vorteil: man hat Reaktion immer im Auge Extinktionsab-/-zunahme  Man misst entweder die Extinktionszu-/abnahme oder Bildung/ Verbrauch von Coenzymen Bestimmung der Metaboliten-Konzentration  Direkte fotometrische Best.: die gesuchte Substanz kann bestimmt werden (Bilirubin → gefärbt!)  Indirekte: alle anderen müssen zuerst mit einer farbigen Substanz reagieren → Farbveränderung o Nach chem. Umsetzung: meist Endpunktmethode o Nach enzymatischer: Enzym setzt Substanz um; bis gesamte Substanz umgesetzt; Endpkt.  Endpunktmethode  Substratkinetik: 2-Pkt → Differenz; zuerst wird die erste Substanz umgesetzt (will ich nicht bestimmen), erst dann kommt die 2. Substanz Bestimmung von Enzymaktivitäten Messung der Extinktionsänderung/ Zeiteinheit: z.B. nach jeder min wird gemessen, der Mittelwert der Differenzen wird gebildet (∆E/min); dann den Wert in die Formel eingeben/ macht Fotometer → U/l Dabei sollte die Extinktionsdifferenz idealerweise gleich sein! → läuft gleichmäßig ab Klinische Chemie – Semester 1 Fotometrische Messung von NADH: wenn aus NAD NADH wird verschiebt sich das Wellenspektrum und es gibt eine messbare Änderung bei 340 nm → dadurch ist es indirekt möglich eine quantitative Aussage über die Menge des umgesetzten Substrats & hergestellten Produkts zu machen! Testprinzipien  UV-Test nach Warburg: Man setzt LDH aus der Patientenprobe zu L-Laktat und NAD+ hinzu und kann anhand der daraus entstehenden Produkten (Pyruvat + NADH + H+), das NADH messen! → Extinktionsabnahme  UV-Test mit Indikatorreaktion: es entsteht keine fotometr. messbare Substanz → Reaktion angehängt Malat = Substrat; Extinktionsabnahme  UV-Test mit Hilfs-& Indikatorreaktion: komplizierteste; ADP & ATP nicht messen; Extinktionszunahme Enzym: Glucose-6-P-dehydrogenase KLINISCHE CHEMIE KOHLENHYDRATSTOFFWECHSEL Kohlenhydrate, Proteine und Fette sind die wesentlichen Nahrungsbestandteile, wobei KH die Hauptenergieträger sind. Jede Körperzelle kann Glucose durch die Zellmembran aufnehmen/ abgeben. Erythrozyten & Zellen im Gehirn decken E-Bedarf nur durch Glucose – anderen vorwiegend Fettstoffwechsel) Blutzucker = Glucosespiegel im Blut = Blutzuckerspiegel = die Glucose im Blut (60 – 110 mg/dl) → wichtiger Messwert; wenn er zu hoch ist → Diabetes Mellitus Klinische Chemie – Semester 1 Der Blutzuckerspiegel wird durch verschiedene Vorgänge konstant gehalten. Glucose kommt in Form von Laktat von den Muskeln in die Leber oder direkt dorthin (v.a. dort gespeichert!). Dieses entsteht durch eine anaerobe Reaktion, aerob wird zwar Energie frei, aber es entsteht nur CO2 und H2O. Glykolyse: anaerober Abbau der Glucose über Pyruvat zu Laktat. Glykogenese: Glykogenbildung von aus Glucose zur Speicherung v. Glucose Glykogenolyse: Glykogenabbau zu Glucose Glukoneogenese: Neubildung v. Glucose aus Nicht-Zuckern (Triglyceriden, Proteinen) Hormoneller Regulationsmechanismus  Insulin: Synthese in den β-Zellen der Langerhans’schen Inseln; senkt den Blutzucker  Glukagon: Synthese in den α-Zellen; erhöht den Blutzucker Pathologie – Störungen d. Kohlenhydratstoffwechsels Hyperglykämie = Erhöhung d. Nüchternblutzuckers (NBZ) – Diabetes mellitus Ursachen: Insulinmangel, Insulinresistenz (Körperzellen reagieren weniger; Rezeptor passen nicht), Wirkung blutzuckersteigender Faktoren (Medikamente, Hormone) Symptome: Müdigkeit, Gewichtsverlust, schlechte Wundheilung, Infektionen (Pilze bevorzugen süß), Acetongeruch durch Ketoazidose (Übersäuerung), Polydipsie (sehr durstig) → Polyurie (viel Harn, zu viel über die Niere ausgeschieden!), Glukosurie (Glucose im Harn), hyperosmolares Koma (= diabet. Koma, < 1000 mg/dl) Folgen: Gefäßschädigungen (Zucker schädigt die Gefäße, zuerst Kapillaren dann größere Gefäße), Retinopathie (Schädigung um Auge), Nephropathie (Schädigung der Nierengefäße, bis Insuffizienz), Polyneuropathie (Absterben von Nerven, v.a. Füße) Diabetes Diabetes mellitus Typ I Diabetes mellitus Typ II insulinabhängiger (IDDM) primär insulinunabhängiger (NIDDM) Alter Jung (< 20 J.) Alt ( > 40 J.) Gewicht Normal Hohes Gewicht, nicht adipös: Typ IIa/ adipös: Typ IIb (90%) Symptome Polydipsie, Polyurie, Juckreiz, Metabolisches Syndrom (+ Bluthochdruck, Gewichtsabnahme, Schwäche,… Gicht,…) Behandlung Insulin Diät, Med. zur Insulinsekretionstimulation Klinische Chemie – Semester 1 Ursache Autoimmunerkrankung, Beeinträchtigte Insulinwirkung (später wird Virusinfektion auch Insulin gegeben) → β-Zellen so stark geschädigt – keine Produktion! Auftreten Schlagartig langsam Hypoglykämie = Verminderung d. NBZ; seltener Ursachen: Wirkung blutzuckersenkender Faktoren (Alkohol, zu viel gespritzt), Insulin-produzierende Tumore 200 mg/dl (nach einer Standardmahlzeit); Serum/ Plasma >126 mg/dl gesichert (zwischen 100 – 126 mg/dl → weitere Tests) Oraler Glukosetoleranztest Indikation:  Verdacht auf Diabetes mellitus oder IGT (Impaired glucose Tolerance – gestörte Toleranz)  Labortests, die auffällige Ergebnisse liefern  Glukosurie (wenn man zufällig Glukose im Harn findet)  Schwangerschaft (man neigt zu einem erhöhten Blutzuckerspiegel → erhöhtes Geburtsgewicht; Komplikationen, ist mittlerweile Pflicht (nach Geburt kann Diabetes Typ II zurückbleiben) Durchführung: 300 ml Traubenzuckerlösung innerhalb von 5 min getrunken, wenn sicher Diabetes NICHT! (Belastung), während Tests laufen nicht bewegen, essen, trinken Blut-& Harnproben erfolgen:  Vor der Zuckergabe (= 0 Wert)  Nach 60 min ( = 1h-Wert)  Nach 120 min ( = 2h-Wert) Glykiertes Hämoglobin A 1c Die anderen Methoden sind nur Momentaufnahmen. Bei dieser können die letzten 8 – 12 Wochen beurteilt werden (dann werden Erythrozyten abgebaut). Glucose bildet sich irreversibel an Proteine (z.B. an Hämoglobin A1c; A = Erwachsenen-Hb) → zum Diabetiker einstellen Indikation: Therapiekontrolle bei Diabetes mellitus Untersuchungsmaterialien: Kapillarblut hämolysiert, EDTA- oder Heparin-Blut, Serum/ Plasma (Immunologie) Störfaktoren: abnorme Hämoglobine, Medikamente (Aspirin), Alkohol Bestimmungsmethoden: HPLC (High performance liquid chromatography), Reflexionsfotometrie („Nyocard Reader“ – POCT), Immunologische Methoden Chromatographie: Stoffgemischtrennung durch Verteilung zw. einer stationären & mobilen Phase  mobile Phase: zu trennendes Stoffgemisch (Flüssigkeits-/ Gaschromatographie)  stationäre Phase: Auftrennung (Papier, Säule – durch Druckluft) Auftrennmechanismen: manchmal mehrere Mechanismen → nach vorwiegendem benannt  Verteilung: Substanzen mit unterschiedlichem Verteilungsverhalten  Adsorption: Wechselwirkung mit Oberflächenmolekülen der stat. Phase (manche haften an der Oberfläche und werden durch Flüssigkeit mit anderem pH-Wert heruntergespült)  Ionenaustausch: Wechselwirkung aufgrund von Ladungsunterschieden  Affinität: van-der-Waal-Wechselwirkung aufgrund passgenauer Moleküloberfläche Klinische Chemie – Semester 1  Molekülausschluss: durch limitierende Porengröße Durch den Detektor erhält man ein Chromatogramm. Meist ist ein Massenspektrometer nachgeschaltet, damit man weiß was was ist und man nicht nur eine Kurve erhält. NycoCard HbA1c: Hämolysat, blaues Borsäurekonjugat bindet spezifisch an glykiertes Hb; man misst/ berechnet das Verhältnis von Gesamthämoglobin (rot) und glykiertem Hb (blau) auf Filtermembran → POCT (fehleranfällig) Insulin, C-Peptid und Autoantikörper gegen Insulin und Inselzellen C-Peptid: ist länger haltbar als das Insulin, = connecting peptid, wird in der gleichen Menge wie Insulin gebildet; damit kann man eine Aussage über den Typ I machen, weil die Produktion von Insulin untersucht wird Laktat: Stoffwechselendprodukt der anaeroben Glykolyse Weil man nicht will, dass sich Glucose im Patientenröhrchen zu Laktat umbaut muss man das wie bei der Bestimmung von Glucose verhindern. Wird zur Diagnostizierung einer Ischämie (Durchblutungsstörung) verwendet, da es sich bei Sauerstoffmangel vermehrt im Körper bildet. Indikation: Beurteilung akuter Hypoxien (Sauerstoffmangel), Erkennung fetaler Notsituationen, Leistungsbeurteilung in der Sportmedizin, Meningitis (Differenzierung zw. bakterieller und viraler) und Insult Untersuchungsmaterialien: Vollblut (Teststreifen-POCT), EDTA-Plasma (innerhalb von 10min im Labor) / NaF (als Glykolysehemmer), Liquor Bestimmungsmethoden Laktat – enzymatische Endpunktbestimmung Pyruvat muss aus der Gleichung entfernt werden. Durch eine zweite Reaktion wird das Pyruvat entfernt und dadurch kann sie nicht mehr zurückreagieren. Amperometrie, Teststreifenschnelltest Laktat im Liquor cerebrospinalis: Diagnose von ischämischer Insult, Differenzierung einer Meningitis → Laktat hoch Leukozyten hoch √ √ bakteriell X √ viral Klinische Chemie – Semester 1 PROTEINSTOFFWECHSEL Es gibt 20 AS, davon 8 essentielle. Die AS-Sequenz ist in jedem Protein anders. Zwei AS sind durch eine Peptidbrücke miteinander verbunden. An einem Ende befindet sich eine Carboxylgruppe und auf der anderen eine Aminogruppe, die eine von einer AS reagiert mit der anderen einer anderen AS unter Abspaltung von Wasser. Durch Peptidasen, Proteinasen, Proteasen (gehören zur Gruppe der Hydrolasen) werden Proteine und Peptide gespalten (= Enzyme). Im Magen spaltet Pepsin (ist eine Peptidase) Proteine → Polypetide (> 10 AS), Oligopeptide (< 10 AS) Im Dünndarm durch Trypsin, Chymotrypsin → freie AS (f. Muskelaufbau, Leber (synthetisiert fast alle Proteine v.a. Plasmaproteine (Albumine & Globuline) Eigenschaften der Proteine  Denaturierung: zuerst Struktur- dann Funktionsverlust o Physikalisch: Erwärmung > 60°, kurzwellige Strahlung, Ultraschall o Chemisch: Säuren und Basen, organische Lösungsmittel, Detergenzien  Proteine sind Ampholyte: können als Säure/ Base reagieren (saure Carboxyl- / basische Aminogruppe)  Isoelektrischer Punkt = ist der pH-Wert, bei dem die Zahl der + & - Ladungen im Mittel genau gleich ist  Kolloidosmotischer Druck: wirkt an einer Membran; verhindert den Flüssigkeitsaustritt ins Gewebe (v.a. in den Kapillaren ist ein höherer Druck) Einteilung der Proteine  Nach Größe: Peptide < 50 – 100 AS, Proteine > 100 AS  Nach Zusammensetzung: einfache (1 Protein), komplexe/konjugierte (+ prosthetische Gruppe)  Nach Form: globuläre (kugelförmig) – wasserlöslich (Immunglobuline), fibrilläre (faserförmige) – wasserunlöslich (Collagene) Aufgaben der Proteine Transportfunktion (z.B. Hb), Immunabwehr, Katalysatoren (Enzyme), hormonelle Wirkung (Schilddrüsenhormone), Blutgerinnung (Fibrinogen → Fibrin), Pufferwirkung, Aufrechterhaltung d. kolloidosmot. Druckes, Rezeptoren/ Ionenkanäle (Transmembranproteine), Stütz- & Gerüstfunktion (Collagen) Klinisch-chemische Kenngrößen (kursives = Immunologie) Klinische Chemie – Semester 1  Gesamteweiß (GE)/ Totalprotein (TP): keine spezifische Aussage, wie viele Peptidbindungen insges.  Serumeiweiß-Fraktionen (mittels –elektrophorese)  Plasmaproteine  Bindungs- (TBG) und Transferproteine  Immunglobuline  Immunfixationselektrophorese Untersuchungs- & Probenmaterial: Serum/ Plasma, Harn (Albumine → Mikroalbuminorie → Nierenerkrankungen + erweiterte Diagnostik für Diabetes), Liquor cerebrospinalis Einflussgrößen des Proteinnachweises: -langes Stauen bei der BA → bis zu 20% höherer Wert Wasseraustritt ins -Körperlage stehend – liegend → bis zu 10% höherer Wert Gewebe!! Störfaktoren des Proteinnachweises: - hämolytische, ikterische, lipämische Proben → PLW mitführen liefern falsch -Infusionslösungen, Kontrastmittel hohe Werte! Bestimmungsmethode TP / GE – Fotometrische Bestimmung nach chemische Umsetzung (bis jetzt immer enzymatische Umsetzung) Biuret-Methode: Kupfer-Ionen lagern sich im alkalischen Millieu an die Peptidbind. der Proteine an und bilden einen rotvioletten Farbkomplex (Peptidbind. = direkt proportional zur Farbintensität) TP-Referenzbereich: Serum/ Plasma → 65 – 85 g/l Störungen des Proteinstoffwechsels  Hypoproteinämie (zu wenig): o Leberinsuffizienz (ungenügende Stoffwechselleistung) o Proteinmangelernährung o Proteinverlustsyndrom (z.B. bei massiven Verbrennungen/ Blutungen) o Hyperhydratation – Pseudohypoproteinämie (zu viel Plasmavolumen, Wasserhaushalt stimmt nicht → Schwangerschaft, Wassereinlagerungen, Diabetes (Polydipsie),…)  Hyperproteinämie (zu viel) – kommt selten vor o Chronisch entzündliche Krankheiten o Monoklonale Gammopathie (exzessive Vermehrung 1 Immunglobulins) o Dehydratation – Pseudohyperproteinämie (durch Erbrechen, Durchfall, zu viel Salz,…)  Dysproteinämie (in c keine Abnormalität → 1 Plasmaprotein ↑/ 1 ↓ → Verhältnis passt nicht) o Qualitative & quantitative veränderte Zusammensetzung der Plasmaproteine Elektrophorese der Serumproteine Wanderung von elektrisch geladenen Teilchen im elektr. Gleichstromfeld zur Trennung v. Stoffgemischen Klinische Chemie – Semester 1 → der pH-Wert des Puffers ist so zu wählen, dass die Proteine nach außen hin – geladen sind! Wanderungsrichtung & -geschwindigkeit abhängig von der Ladung der Teilchen, Molekülgröße, Versuchsbedingungen (pH-Wert & Ionenstärke (=Ladung der Ionen im Puffer), Temp., angelegte Spannung) → am weitesten/ schnellsten wandern Albumine, Globuline sind langsamer Densitometrische Auswertung: Albumine haben den höchsten Anteil am Gesamtprotein, die Fläche unter der Kurve ist der Anteil am GE; Albumine sind extra, während alle anderen in die Fraktionen α1, α2, β und γ zusammengefasst sind.  α1-Globulin: α1-Lipoptrotein (HDL) - Lipidtransport  α2-Globulin: α2-Makroglobulin – Proteinaseinhibitor  β-Globulin: Transferrin – Eisen-Transport  γ-Globulin: Immunglobuline – Antikörper Der Normalbefund sieht so aus. Bei pathologischen Kurvenverläufen gibt es erhöhte Kurven, zusätzliche Spitzen, aufgesetzte Spitzen (Paraproteinanämie - vermehrte Vorkommen eines monoklonalen Immunglobulins (sogenannte M-Gradient – γ-Fraktion ) Indikation für Serumeiweißelektrophorese:  Abklärung erniedrigter/ erhöhter TP-Konzentrationen  Leber- und Nierenerkrankungen  Diagnostik & Verlaufskontrolle akuter/chronischer Entzündungen (Akute-Phase-Proteine ↑)  Multiples Myelom (Plasmozytom), außer hier kann man nicht exakt auf die Krankheit schließen  Verdacht auf Antikörpermangelsyndrom (erniedrigte Immunglobuline) Durch das Finden von Paraproteinen (meist funktionslose Immunglobuline) kann man auf diverse Blutkrankheiten/Blutkrebsarten schließen. Die Serumeiweiß-elektrophorese darf man nur mit Serum (!) machen, sonst ergeben sich erhöhte Werte v.a. in der γ-Fraktion (im Serum ist kein Fibrinogen). Immunfixationselektrophorese – IFIX ist ein Verfahren, das dazu dient, monoklonale Immunoglobine (M-Gradient, Gammopathie) im Serum oder Urin nachzuweisen und diese nicht nur qualitativ, sondern auch quantitativ zu erfassen. Hierzu werden nach elektrophoretischer Auftrennung markierte Antikörper an das Präparat angelagert. Antikörper sind hoch spezifisch und sensitiv. Wenn etwas da ist gibt es eine zusätzliche Bande. Einzelproteine Albumin: vermittelt wasserunlöslichen Stoffen Wasserlöslichkeit, transportiert z.B. Bilirubin Globuline: sind wasserlöslich, sind Speicherproteine C-reaktives Protein (CRP): gehört zu den Akute-Phase-Proteinen, c steigt bei entzündlichen Erkrankungen durch Bakterien an (auf Kinderambulanzen → Schnelltest → Antibiotikum). Bei viralen Krankheiten nicht erhöht. Klinische Chemie – Semester 1 Messung des kolloidosmotischen Drucks bei der Intensivpatientenüberwachung: passen der Wasserhaushalt & die Infusionen durch ein Onkometer (21 +/- 2 mm Hg); auf einer Seite Patientenprobe und auf der anderen NaCl-Lsg., dazwischen ist eine Membran und wenn der Druck auf der NaCl-Seite sinkt → zu wenig Protein FETTSTOFFWECHSEL Fette sind neben den Kohlenhydraten & den Proteinen Hauptnährstoffe. Sie können durch die Nahrung aufgenommen werden, aber auch im Körper gebildet werden. Einerseits sind sie für die Energiebereitstellung als Depotfett zuständig, außerdem haben sie eine Stützfunktion gegenüber der Organe (Organfett). Es gibt unterschiedliche Stoffklassen, wobei die meisten Ester sind (organische Verbindung: Glycerin (dreiwertiger Alkohol) + FS). Diese sind schlecht wasserlöslich, aber in organischen Lösungsmitteln löslich. Wichtige Lipide im Körper:  Triglycerid: sind 3fache Ester d. 3wertigen Alkohols mit 3 Säuremolekülen, sind der wichtigste E-Träger, werden durch die Nahrung (exogene Triglyceride) aufgenommen aber auch in der Leber & im Fettgewebe synthetisiert (endogene T. – aus KH); bei Nahrungsaufnahme sehr relevant! (Cholesterin nur 1/3 durch die Nahrung!)  Cholesterin (=Cholesterol): polyzyklischer Alkohol, eigentlich ein Steroid, sie sind keine Ester (es gibt aber ein Cholesterinester), 1/3 werden aus der Nahrung aufgenommen und 2/3 im Körper produziert; für Zellmembran, Hormone, Gallensäure,…  Phospholipide: sie besitzen statt der FS einen Phosphorsäureester, sind als Membranlipide am Aufbau der Doppellipidschicht beteiligt) Cholesterin-Resorption: Das durch die Nahrung aufgenommene Cholesterin wird über das Lymphsystem in die Leber transportiert. VLDL/LDL bringen das Cholesterin übers Blut zu den Körperzellen. Das HDL bringt es wieder zurück zur Leber und wird dann dort über die Galle ausgeschieden. Lipide sind grundsätzlich schlecht wasserlöslich deswegen benötigen sie zum Transport Proteine (Transportproteine = Apolipoproteine). Dabei werden im Kern die schlecht löslichen transportiert (Triglyceride, Cholesterinester) und in der Hülle die nicht ganz so schlecht löslichen (Apolipoproteine, Phospholipide, Cholesterin). Apolipoprotein + Lipid = Lipoprotein Lipoproteine unterscheiden sich anhand ihrer Größe (durch Lipidelektrophorese auftrennen), ihrer spezifischen Dichte (durch Zentrifugation auftrennen), Zusammensetzung der Lipid- & Proteinanteile. Klinische Chemie – Semester 1 Diese Lipoproteine haben jeweils zwei Namen, einen von der Elektrophorese und einen von der Dichtegradientenultrazentrifugation. Die Einteilung nach der Dichte (VLDL, LDL, HDL) haben sich durchgesetzt. Die Chylomikronen haben nur einen Namen. Lipidelektrophorese Serumelektrophorese mit Lipidpräzipitation oder Färbung mit Fettfarbstoff. (Graphik mit Wanderung siehe Proteine.) HDL = α1-Lipoproteine wandern am weitesten (haben den größten Proteinanteil mit ~50% Das β – Lipoprotein wandert nicht so weit, weil es weniger Protein hat Die Chylomikronen bleiben auf der Auftragsstelle liegen, weil sie fast kein Protein haben. Dichtegradientenultrazentrifugation = Referenzmethode, mit ansteigendem Gradienten einer Salzlösung wird die Probe mehrere Stunden in mehreren Durchgängen ultrazentrifugiert. Die Chylomikronen bleiben oben, dann wird abgeschöpft, weiter zentrifugiert,… → sehr aufwendig & langwierig; die Dichte steigt mit dem Proteinanteil Andere Methode: 1x Zentrifugieren, sodass die VLDL oben sind (Chylomikronen werden außer Acht gelassen), die anderen zwei werden durch eine Lipidpräzipitation aufgetrennt. Aufteilung nach der Dichte Aufteilung nach der Größe Chylomikronen Chylomikronen VLDL β – LP LDL Prä β – LP HDL α - LP Chylomikronen Transportproteine für exogene Triglyceride, werden im Darm gebildet und kommen über die Lymphbahn ins Blut → zu den Körperzellen; Am Zielort werden die Chylomikronen durch Lipoproteinlipasen in FS, Glycerin und Chylomikronen-Restpartikel (Chylomikronen-Remnants) gespalten. Die Chylomikronen- Remnants gelangen zur Leber, wo sie als Vorstufen für die Lipoproteine VLDL und HDL dienen. Klinische Chemie – Semester 1 10h nach der letzten Nahrungsaufnahme sollten keine mehr im Blut sein. Wenn sie nicht abgebaut werden kommt es zu einer Trübung → Kühlschranktest (KT): wenn es aufklärt mit einer Rahmschicht sind die Ursache Chylomikronen, wenn nicht VLDL UZ: 1. Fraktion & LE: bleibt an Auftragsstelle liegen VLDL = prä-ß-LP wird in der Leber synthetisiert und transportiert endogene Triglyceride zum Gewebe (Muskeln, Fett), auf dem Weg dorthin verlieren sie Triglyceride und werden zu den LDL UZ: 2. Fraktion & LE: α2-Globuline; Trübung im KT LDL = ß-LP haben einen hohen Cholesterinanteil, von Leber → peripheren KZ, nicht nur an KZ abgegeben sondern auch an Gefäßwände (erhöhtes Risiko f. Gefäßerkrankungen) UZ: 3.Fraktion & LE: ß-Globuline HDL = α-LP in Leber und Darm synthetisiert, Cholesterin, dass in den KZ nicht mehr gebraucht wird → Leber, auch das an Gefäßwänden abgelagertes kann es aufnehmen → Schutz vor Arteriosklerose UZ: 4.Fraktion & LE: α1- Globuline Arteriosklerose (=Überbegriff), Atherosklerose (=Hauptvertreter) = krankhafte Veränderung d. Arterien Störungen d. Lipidstoffwechsels:  Dyslipoproteinämie: von jedem Lipoprotein soll man einen best. Anteil haben → wenn nicht passt  Hypolipoproteinämie: allgemein zu wenig (eher selten, wenn genetisch bedingt)  Hyperlipoproteinämie: zu viel → hohes Krankheitsrisiko o Primäre: genetische Disposition o Sekundäre: die Grunderkrankung ist eine andere, Folgeerkrankung v. z.B. Diabetes, Lebererkrankung, Alkohol Einteilung der Hypolipoproteinämien nach Fredrickson: (Lipidelektrophorese) Typ I: fettinduzierte Hypertriglyceridämie, Fehlen/Mangel an Lipoproteinen Typ IIa: Hypercholesterinämie, genetisch bedingt, TG ist normal Typ IIb: LDL & VDL ist erhöht, zum Cholesterin sind auch die TG erhöht Typ III: Broad- ß-disease, Verschmolzene Balken, sehr hohes Risiko aber gut behandelbar Typ IV: Hypertriglyceridämie; Überproduktion endogener Triglyceride, vererbt Typ V: Hypertriglyceridämie; Kombination aus endogenen & exogenen Faktoren, alles bis auf HDL erhöht Erste Zeile gibt die Ergebnisse des KT an! Klinische Chemie – Semester 1 Klinische chemische Kenngrößen Basisdiagnostik: Gesamtcholesterin, HDL-Chol., LDL-Chol., Triglyceride erweiterte Diagnostik: Lipoprotein a / Lp(a), Apolipoprotein, Dichtegradientenultrazentrifuation, Lipoproteinelektrophorese Einflussgrößen d. Lipidnachweises:  Nichteinhaltung der Nahrungs- und Alkoholkarenz (sonst TG erhöht)  Lange Venenstauung (um 10% erhöhte Werte)  Medikamente f. Hypertonie (z.B. Methyldopa) → falsch niedrige Cholesterinwerte Bestimmungsmethode Gesamtcholesterin → CHOD-PAP Fotometrische Messung nach enzymatischer Umsetzung H2O2 ist die Indikatorreaktion POD = Peroxidase Die letzte Reaktion heißt Trinderreaktion! Indikatorreaktion = wo etwas fotometrisch Messbares ist Referenzbereich Cholesterin: Serum/Plasma – 35 mg/dl Bestimmungsmethode LDL-Cholesterin Wird mit der Friedewaldformel abgeschätzt: LDL = Gesamtcholesterin – Triglyceride/5 – HDL-Cholesterin Klinische Chemie – Semester 1 Diese Formel ist nur halbwegs zuverlässig bei TG-Werten < 400, keine Chylomikronen & kein Typ III → Problem  CHOD-PAP: mit Dextransulfat präzipitiert → Überstand = VLDL & HDL → mit CHOD-PAP messen → Gesamtcholesterin – Ergebnis = LDL  Trübung messen (homogen) = LDL-Trübungsmessung  UZ (LDL-Apherese): für hohe Genauigkeit! Referenzbereich: Serum/ Plasma < 155 mg/dl Bestimmungsmethode Triglyceride → GPO-PAP GOP = Glycerin-3-Phosphat- Oxidase Referenzbereich: Serum/ Plasma < 200 mg/dl Störungen d. Triglyceridstoffwechsels:  Hypertriglyceridämie (häufigster Nebenbefund!) o Primäre: Lipoproteinlipasemangel (Typ I), familiär: (Typ IV), kalorieninduziert (Typ V) o Sekundär Apolipoproteine es gibt unterschiedliche (A-E → E4 unter anderem für Alzheimer verantwortlich): Apo A1: Hauptprotein der HDL-LP (viel Apo A1 = viel HDL) Apo B: Hauptprotein der LDL-LP (erhöhte Werte = erhöhtes Risiko f. Arteriosklerose) immunologische Bestimmungsmethoden (Turbidimetrie, Nephelometrie) Lipoprotein Lp(a) ist ein Fett-Eiweiß-Komplex, es darf einen bestimmten Wert nicht überschreiten, weil es mit dem LDL strukturverwandt ist und mit Plasminogen (Blutgerinnung) → wirkt thrombogen & atherogen (sehr hohes Risiko) enthält das Apolipoprotein (a) Immunologische Bestimmungsmethode KNOCHEN- UND MINERALSTOFFWECHSEL Funktion des Knochensystems  Stütz- und Schutzfunktion: In Knochengerüst sind unsere Weichteile eingebettet  Kalzium- und Phosphatspeicher: Mineraliendepot, v.a. Kalzium & Phosphat  Ort der Blutbildung: beinhalten das hämatologische System Kompartimente d. Knochens Klinische Chemie – Semester 1  Zellen: Osteoblasten: aufbauenden Zellen, Osteoklasten: abbauenden Zellen, Blutbildenden Zellen  Organische Knochenmatrix: zw. den Zellen befinden sich Kollagene & Proteoglykane, Stabilisation  Knochenmineral: ist anorganisch, Apatit bestehend aus Kalzium & Phosphat (Bestandteil) Klinisch chemische Kenngrößen:  Knochenmineral: Ca & P  Substanzen der Stoffwechselaktivität der Knochenzellen/ Enzyme (Enzymaktivität der Osteoblasten & Osteoklasten messen → Knochenwachstum) o Alkalische und saure Phosphatase Kalzium  Bestandteil von Knochen und Zähnen  Blutgerinnung: wenn ich z.B. Plasma gewinnen möchte, kann ich das mit kalziumbindenden Antikoagulantien; wenn Kalzium gebunden wird → verhindert das die Blutgerinnung (EDTA, Citrat, Oxalat) → im Plasma kein Kalzium messen!  Erregbarkeit von Nerven und Muskeln  Wir nehmen Kalzium mit der Nahrung auf, im Dünndarm absorbiert, um Kalzium aufnehmen zu können → Vitamin D vorhanden; über Darm & Niere ausgeschieden Anorganisches Phosphat  Bestandteil von Knochen, Zähnen, Haaren, Nägeln  Energieträger: spielt eine Rolle in der Gewinnung, Speicherung v. E  Zellteilung  Puffersystem(pH-Wert d. Blutes aufrecht zu erhalten!)  Gleicher Kreislauf wie Kalzium, auch Vitamin D abhängig! Regulation der Kalzium- und Phosphatkonzentration Wenn zu wenig Ca/P im Blut ist: mehr über Nahrung aufnehmen, Knochen wird demineralisiert, es wird nicht so viel ausgeschieden Wenn zu viel vorhanden ist: weniger aufgenommen, Knochen wird mineralisiert, vermehrte Ausscheidung Diese Konzentrationsregelung wird durch zwei Hormone geregelt  Parathormon: aus der Nebenschilddrüse (Glandula parathyroidea); Wirkung: mehr Kalzium im Darm aufgenommen (absorbiert), Knochen demineralisiert (aus Knochen mobilisiert), fördert die Osteoklasten-Aktivität, gleichzeitig wird verhindert dass Ca über die Niere ausgeschieden wird; P aber vermehrt über die Niere ausgeschieden, durch das Hormon steigt die Ca-c und die P-c sinkt im Blut  Calcitonin: aus der Schilddrüse, hemmt die Freisetzung von Ca aus dem Knochen (mineralisiert) + Ausscheidung von Ca, fördert die Osteoblasten-Aktivität → K-Spiegel im Blut sinkt (hat eine eingeschränkte Wirkung auf Phosphat, wirkt senkend auf die P-Konzentration)  Aktives Vitamin D: (= Calcitriol) nur aktives Vitamin D (über Sonne aktiviert) ist fähig Ca und P aus Klinische Chemie – Semester 1 der Nahrung aufzunehmen → erhöht Ca & P Spiegel im Blut, gleichzeitig wird auch die Ausschüttung über die Niere gehemmt (P & Ca) CALCIUM Präanalytik und Störfaktoren d. Ca-Nachweises  Ca-bind. Antikoagulantien vermeiden→ Bestimmung aus EDTA, Citrat-Röhrchen falsch niedrige Werte  Pseudohyper- und Pseudohypolaziämie (bei Hyper- und Hypoproteinämie) bei ersterer Erkrankung wird der Ca-Wert messtechnisch zu hoch angezeigt, es gibt unbeeinflusste Messmethoden (z.B. Ionenselektiver Elektrode (geht auf freie Kalzium)) Bestimmungsmethoden Kalzium Wir bestimmen eigentlich immer das Gesamtkalzium.  Fotometrische Bestimmung: Kalziumionen bilden im alk. Milieu mit Kresolphtalein einen violetten Farbkomplex, je mehr Ca desto mehr Kresolphtalein gebunden  Flammenfotometrie = Atomemissionsfotometrie  Atomabsorbtionsfotometrie (=Referenzmethode)  Ionenselektive Elektrode: es wird nur das ionisierte Ca bestimmt (~50%) → unpräzise, für freies Ca gut Atomemissionsfotometrie: die Probe wird in einer Flamme zerstäubt → alle organischen Verbindungen werden zerstört → atomisiert; regt die Valenzelektronen an → höheres Energieniveau → fallen runter → emittieren Licht einer best. Wellenlänge (substanzspezifisch); für Na, Ca, Li, K (Mg nicht → emittiert weißes Licht Atomabsorbtionsfotometrie: eine Flamme/ elektrisch beheiztes Graphitrohr → darin atomisiert, Atome können auch Licht absorbieren, Hohlkathodenlampe ist innen mit dem Element ausgekleidet, dass ich bestimmen will → schickt elementspezifisches Licht durch → wie viel Licht einer bestimmten Wellenlänge wurde absorbiert analog zu Molekülabsorbtionsfotometrie nur ohne Küvette (dort absorbieren es die Moleküle, hier die Atome) Kalzium – Referenzbereich: Serum/ Plasma (Heparin) → 2,20 – 2,65 mmol/l (auf 2 Kommastellen) Hyperkalziämie  Hyperparathyreoidismus: zu viel Parathormo  Maligne Tumorerkrankungen  Vitamin D-Überdosierung: es wird mehr Ca als benötigt aufgenommen (durch Med.)  > 3,75 mmol/l → Herzrhytmusstörungen, Koma, … → med. Notfall!!! Hypokalziämie  Hypoparathyreoidismus: zu wenig Parathormon  Enteral (Verlust über den Darm) und renal (durch Nierenerkrankung) bedingt (Ausscheidung!)  Vitamin D-Mangel (durch Malabsorbtion oder Mangelernährung) Klinische Chemie – Semester 1  Knochenbildende Tumore (absorbieren riesige Mengen! → Übererregbarkeit von Nerven und Muskeln (Kribbeln,…) PHOSPHAT Präanalytik und Störfaktoren des Phosphatnachweises  Hämolyse täuscht falsch hohe Werte vor (doch in Plasma häufiger, Blutgerinnung hat nicht so einen hohen Einfluss, großer Einfluss bei Blutabnahme) Bestimmungsmethode des anorganisches Phosphats Molybdat – Vanadat – Methode: anorganisches Phosphat bildet in der salpetersauren Lösung einen blauen Ammonium-Phosphomolybdat-Komplex (veraltet); jetzt misst man mit 340 nm – Reaktion = durchsichtig Phosphor Referenzbereich: Serum/ Plasma → 0,84-1,45 mmol/l Hyperphosphatämie  Hypoparathyreoidismus: zu viel Phosphor wenn zu wenig Parathormon  Knochenmetastasen: Auflösung der Zellen → Phosphat frei und über Blut transportiert Hypophosphatämie  Hyperparathyroidismus  Vitamin D - Mangel  Zuckerinfusionen: Phosphat wird aus dem Blut in Zellen eingeschleust (im Erythrozyten zu viel!), zu wenig Phosphat zu sauer im Blut (Puffer) → innerkörperliche Hämolyse, Auflösung der Muskelfasern, Bewusstlosigkeit & Tod Alkalische Phosphatase = AP, ALPumfasst mehrere Isoenzyme: - 50% Leber - 50% Knochen Bei 10% der Bevölkerung gibt es auch im Dünndarm, bei Schwangeren in der Plazenta und pathologische Enzyme (Gallengang, Tumor); nicht in Leber und nicht im Knochen → Indikation einer Leber- & Gallengangserkrankung/ Knochenerkrankung (mögl. Tumor) Es reicht eine gesamte Bestimmung der alkalischen Phosphatase, die einzelnen Isoenzyme zu bestimmen ist auch möglich (mit anderen Werten differenzieren z.B. Bilirubin) Präanalytik und Störfaktoren des ALP-Nachweises  Physiologische Erhöhung: bei Jugendlichen im Wachstum oft doppelt so hoch  Hämolyse täuscht falsch niedrige Werte vor  EDTA hemmt die Aktivität Bestimmungsmethode ALP – enzymatische Bestimmungsmethode: kinetische Enzymaktivitätsmessung; meiner Patientenprobe muss ich das Substrat anbieten (ein Substrat = p-Nitrophenylphosphat, Nitrophenol = gelb gefärbt → je mehr desto gelber) Klinische Chemie – Semester 1 wird in U/l gemessen (Serum/Plasma) SP (sauere Phosphatase) = AC, PAP Erhöhung der alkalischen Phosphatase: physiologisch, Leber- & Gallenwegserkrankungen, Knochenerkrankungen, -tumoren und –metastasen, bei Knochenbrüchen, Rachitits (Jugendalter)/ Osteomalazie (Erwachsene) – aufgrund von Vitamin D Mangel → Knochen nicht ausreichend mineralisiert Erniedrigter Wert nur bei genetischer Disposition Saure Phosphatase = SP, ACP, PAP  Aktivität im Knochen: Osteoklasten-Aktivität  Prostata (Prostataspezifische Phosphatase)  Erythrozyten, Thrombozyten Unterschied zw. Prostata & Knochen: (tatrat = Substanz) Tartrat-hemmbare SP = prostataspezifische SP Tartrat-resistente SP = vorwiegend aus dem Knochen (keine Beeinflussung, Differenzierung) Indikation: Knochenerkrankungen (AP höhere Aussagekraft bei Knochen, als SP!), Prostatakrebs (Prostataspezifische Antigen wird bestimmt, nicht SP) Präanalytik und Störfaktoren des ACP-Nachweises  Manipulation der Prostata  Hämolyse täuscht falsch hohe Werte vor  Ikterus täuscht falsch niedrige Werte vor Bestimmungsmethode ACP kinetische Enzymaktivitätsmessung, für die gesamte Phosphatase Zur Bestimmung der nicht-prostataspezifischen SP wird Tartrat zugesetzt (hemmt PSP): Gesamt-SP – nPSP = PSP Wird in U/l angegeben Erhöhung der SP: Prostataerkrankungen, Knochenerkrankungen, Leukämien (da noch bestimmt) MAGNESIUM  Knochenbaustein (hat aber auch ganz viele andere Funktionen)  Rolle in vielen Stoffwechselvorgängen: Zellteilung, E-Gewinnung, Proteinaufbau  Neuromuskuläre Erregung (Herz)  Cofaktor vieler Enzymsysteme Klinische Chemie – Semester 1  Neben Kalium ist Mg das bedeutendste Kation  Im Plasma: 55% ionisiert, 30% proteingebunden, 15% komplexgebunden  Über Nahrung im Dünndarm aufgenommen, über Niere ausgeschieden, Parathormon wirkt dass Mg ausgeschieden wird Störfaktoren d. Mg-Nachweises: Hämolyse täuscht falsch hohe Werte vor (in der Zelle 3x höherer Gehalt) Bestimmungsmethoden:  Mg-Ionen bilden im Xylidylblau in alk. Lsg. Einen purpurroten Farbkomplex (blau → immer roter)  Atomabsorptionsfotometrie (Flammenfotometrie nicht mögl. → emittiert weißes Licht) Referenzbereich: Serum/ Plasma → 0,73 – 1,06 mmol/l Hypermagnesiämie  Medikamente und Infusionen  Nierenversagen → verringerte Reflexe, Lähmungserscheinungen, Herzrhythmusstörungen (Rolle bei muskulärer Erregung) Werte > 5mmol/l Atem- & Herzstillstand Hypomagnesiämie  Enteral und renal bedingt (z.B. bei Durchfall oder Alkohol)  Endokrine Störungen →Muskelkrämpfe, Herzrhythmusstörungen oft von Hypokalziämie und –kliämie begleitet, normale Mg Werte im Blut schließen Mangel nicht aus EISENSTOFFWECHSEL Eisen ist das quantitativ bedeutendste Spurenelement, im Blut ist aber nur 0,1 % d. Körpereisens; es ist in allen Körperzellen vorhanden und transportiert Sauerstoff und Elektronen Aufnahme Über die Nahrung wird dreiwertiges Eisen aufgenommen und durch Vitamin C in zweiwertiges Eisen gespalten. Durch das Vitamin C wird das zweiwertige Eisen dann im Dünndarm resorpiert. Im Gastrointestinaltrakt findet man je nach Ort 2- & 3-wertiges Eisen. Es kann nur das dreiwertige im Blut transportiert werden, dafür wird es an Transferrin gebunden. Es bringt das Eisen zu den Depotorganen Leber und Knochenmark, wo es in den Retikulumzellen als Ferritin gelagert wird. Auch wenn die Erythrozyten abgebaut werden, kommt es zu Milz, Leber und Knochenmark (3-wertig). Die Speicherform ist das Ferritin. Hämosiderin ist die pathologische Speicherform (Haut & Pankreas) = bronze Diabetes (Organe werden zerstört, späte Diagnose, schwer behandelbar, endet auch tödlich) Funktionseisen im roten Blutfarbstoff zum Sauerstofftransport in Muskelproteinen (Sauerstoffspeicher im Muskel) und Zytochromen (E-Gewinnung der Zellen). Es kommt auch zu Eisenverlusten durch den Stuhl. Klinisch chemische Kenngrößen  Eisen Klinische Chemie – Semester 1  Ferritin  Transferrin (TRF)  Transferrin-Sättigung (TS): wie gesättigt ist meine Transferrin mit Eisen  löslicher Transferrinrezeptor (sTfR): Rezeptor kann abgebaut werden (im Blut nachweisbar) Wenn man das Eisen nur im Blut bestimmt ist das nicht aussagekräftig (0,1%). Zusätzlich werden auch hämatologische Kriterien (Hb, MCH, MCV, Retikulozyten) und klinisch chemische Parameter zur Beurteilung hinzugezogen. Präanalytik und Störfaktoren der Eisenbestimmung  kein EDTA als Antikoagulanz  zirkadiane Schwankungen: über den Tag verteilt sehr unterschiedl. c (Mittag = max., Abend = min.)  verminderte Eisenwerte während Menstruation, Schwangerschaft & Stillzeit  Hämolyse täuscht falsch hohe Werte vor Bestimmungsmethoden Man macht sich zu Nutze was im Körper passiert; Referenzbereich: Serum/Plasma → 4,1 – 30,1 µmol/l  FerroZine-Methode: Nur das zweiwertige kann mit FerroZine reagieren  Atomabsorbtionsfotometrie Hypersiderinämie: Erhöhte Zufuhr (Bluttransfusion), hämolytische Anämie, Lebererkrankung (Speicherorgan) Hyposiderinämie  massive Eisenverluste (Gastrointestinale Blutungen)  Eisenabsorptionsstörung (Vitamin C-Mangel)  Eisenverteilstörung (bei entzündlichen Prozessen → in Makrophagen fixiert und nicht im Blut)  physiolog.: Jugendliche, Schwangere, menstruierende Frauen,… Ferritin  Messgröße des Speichereisens: Bestimmung → Aussage über das Speichereisen, je mehr Eisen dem Körper angeboten wird, desto mehr wird er speichern → je mehr Ferritin im Blut messen kann = viel Ferritin gespeichert, spiegelt Speicherfunktion wieder (viel Blut = viel gespeichert)  Apoferritin (Protein) + Eisenkern (tausende Eisenmoleküle gespeichert)  In Leber, Milz, Knochenmark Klinische Chemie – Semester 1 Ferritinspiegel im Blut ~ Speichersituation im Gewebe  Kenngröße f. latenten Eisenmangel: Ferritin erniedrigt → Problem mit Eisen (bevor Anämie), Eisen erniedrigt → schon Anämie (schlimmer) Hämosiderin = pathologische Speicherform in den Parenchymzellen von Leber, Pankreas, Haut → Hämosiderose/-chromatose („Bronzediabetes“) Transferrin  Transportprotein mit 2 FE3+ -Ionen: kann max. 2 Eisen-Ionen binden  = 1/3 gesättigt + 2/3 ungesättigt; beim normalen Eisen nur 1/3 beladen, 2/3 frei  Totale Eisenbindungskapazität (EBK): früher bestimmt, weil Transferrin nicht bestimmen (hat man dann, wenn Transferrin komplett gesättigt ist) 1/3 = Transferrin = totale EBK & 2/3 = freie/ latente EBK Jene Eisenmenge, die im Serum von TRF gebunden werden kann, wenn Fe im Überschuss zugesetzt wird ~ Transferrinkonzentration  isolierte Bestimmung nutzlos: Transferrin reagiert erst dann auf einen Eisenmangel wenn Eisenreserven aufgebraucht sind → dann produziert es mehr in mg/dl Tansferrin-Sättigung: Man kann die Sättigung ausrechnen in Prozent; errechneter Wert der %-uellen Beladung d. Transferrins mit Eisen; TS = (Fe / TRF) * 398 Referenzbereich: beim Gesunden 1/3 gesättigt & 2/3 ungesättigt → 15 – 45% Löslicher Transferrinrezeptor: TfR ist Andockstelle für Transferrin an den Zellen; wenn Zelle einen Eisenmangel hat: gibt es viele Andockstellen (damit alles aufnehmen)→ es gibt Enzym, dass Rezeptor abschneidet und ins Blut abgegeben, bei Mangel nicht gebraucht werden → viele Rezeptoren im Blut Manifest: Transferrin ist erhöht, weil der Körper versucht Eisen zu bekommen, Prälatent/ Latent steuert auf Eisenmangel hin, Eisen kann im Serum noch normal sein, Ferritin schon erniedrigt → mit Eisen + Blutbild schaut normal aus! (früher schlecht erkannt, weil Ferritin noch nicht bestimmbar war) Klinisches Bild:  Müdigkeit, Schwäche, Konzentrationsschwäche  Anämie mit erniedrigtem MCV  Blässer der Haut und der Schleimhäute  Störungen des Haar- und Nagelwuchses  Brennen auf der Zunge, Schluckbeschwerden  Rissige Mundwinkel (Rhagaden)  Abnorme Essgelüste (v.a. Kinder beginnen Erde zu essen, Kinder die an Mauer schlecken: Ca- Mangel) Klinische Chemie – Semester 1 WASSER- UND ELEKTROLYTHAUSHALT Wasser ist der quantitativ wichtigste Bestandteil des Körpers, bestimmte Reaktionen können nur im wässrigen Milieu bei bestimmter Ionenkonzentration stattfinden.  60% des Körpergewichts = Gesamtkörperwasser o 35-40% Intrazellulärraum o 25% Extrazellulärraum  5% Intravaskulärer Raum: in einem Gefäß – Blutbahn/Lymphgefäß  15-20% Interstitieller Raum: Zwischenzellraum  1% Transzellulärer Raum: alle Hohlräume im Körper (Gastrointestinaltrakt, Harnblase, Pleura, Perikart) Die Wasserzufuhr & -abgabe halten sich die Waage → ausgeglichene Wasserbilanz. Wir führen dem Körper ca. 2,5 l/ Tag durch Trinken, Nahrung und Oxidationswasser (Wasser das bei Stoffwechselvorgängen entsteht) zu. Es sollte auch die gleiche Menge abgegeben werden: durch Harn, Stuhl, Haut, Atmung (Wasserdampf) Wenn zu wenig vorhanden ist haben wir einen erhöhten Durst und wenn wir einen Überschuss haben, wird vermehrt Urin ausgeschieden. Wasser wird im Darm aufgenommen und verteilt → in den Intraversalraum (innerhalb von Herz, Blut- und Lymphgefäßen) aufgenommen und von dort in die unterschiedlichen Räume verteilt. Elektrolyte = geladene Teilchen, Aufnahme oral und Ausscheidung über Niere, Haut, Transpiration (Schwitzen) und Atemluft. Der Elektrolythaushalt ist mit dem Wasser- eng verbunden → Regulation: Niere; beteiligt an:  Aufrechterhaltung des Wasserhaushalts  Elektrische Aktivität der KZ (Kationen & Anionen)  Reizleitung der Nervenzellen Plasma: Natrium das Hauptkation und Chlorid das Hauptanion (=extrazellulärer Raum) Interstitial-Flüssigkeit: Natrium das Hauptkation und Chlorid das Hauptanion Intrazellulärerer Raum: Kalium das Hauptkation (pro Zelltyp kann es unterschiedlich sein, hier Muskelzelle) Zwischen den einzelnen Räumen gibt es wasserpermeable Membranen (nicht durchlässig für Proteine) Extraversale Druck → kolloidosmotischer Druck Osmolalität: umfasst die Anzahl aller osmotisch wirksamer Teilchen pro Masse (kg) Lösungsmittel (Wasser) in osmol/kg (kein Volumen!), Temperaturunabhängig Osmolarität: Konzentration der osmotisch wirksamen Teilchen pro Volumeneinheit (l), ein bisschen ein geringerer Wert (Na & Cl getrennt & als NaCl vorhanden = dissoziiert; bei Volumen relevant, nicht Osmolalität) → im Serum/Plasma und Harn messen Störungen des Wasser- und Elektrolythaushaltes  Isoton: zw. extrazellulär und intrazellulär → gleiche Verteilung, gleicher osmotischer Druck Klinische Chemie – Semester 1  Hyperton: zu hoher osmotischer Druck, Flüssigkeit geht nach draußen  Hypoton: ein zu niedriger osmotischer Druck, die Flüssigkeit von außen nach innen (innen zu viel) Der Körper muss einen Wasser-/ Elektrolytmangel rasch kompensieren! Teilchen können nicht durch → wasserpermeabel Regulation der Osmolalität  Osmorezeptoren: befinden sich im Extrazellulärraum und können die Osmolalität messen  Renin-Angiotensin-Aldosteron-System  Hypothalamus: Osmorezeptoren außerhalb der Zelle → regulatorische Ausschüttung v. ADH (=Antidiuretisches Hormon, Vasopressin) RAAS: bei Abfall des Blutdrucks, Blutvolumenverlust (H2O benötigt) →Renin wird aus der Niere freigesetzt Renin spaltet das Angiontensiongen in Angiotensin-I Aus der Lunge stammt das ACE (=Angiotensin converting encyme), das das Angiotensin-I in Angiotensin-II umwandelt, dieses Angiotensin-II bewirkt dass aus der Nebennierenrinde Aldosteron freigesetzt wird → Steigerung des Blutvolumens, Erhöhung des Blutdrucks (löst z.B. Durst aus) Wenn genügend Aldosteron da ist wirkt das hemmend auf Angiotensin-II → hemmt Reninausscheidung Klinisch-chemische Kenngrößen  Serumosmolalität  Harnosmolalität  Na/ K/ Cl Indikation der Osmolalitätsbestimmung:  Nierenfunktionsüberprüfung (meist auch bei Intensivpatienten)  Intensivmedizinische Überwachung von Infusionen Bestimmungsmethoden Osmo  Osmometrie (mit Osmometer): dahinter steht die Methode der Kryoskopie (Gefrierpunkterniedrigung) → wenn man normales Wasser einfriert, gefriert das bei 0°; wenn Teilchen drinnen → wird der Gefrierpunkt niedriger (je mehr desto niedriger) Eine Probe wird dauernd abgekühlt, Metalldraht fangt nach 1 Min an zu vibrieren, Wärme wird frei und die Temperatur steigt an, obwohl ich das Gefäß weiter kühle, sie steigt aber nur bis zum Gefrierpunkt der Lösung (gleichzeitig Flüssigkeits- & Kristallbildung) → bis Probe wieder einfriert Unterschied d. Gefrierpunkts zw. der der Lösung und dem des Wassers → Gefrierpunktserniedrigung (Temperaturdifferenz zu c-Berrechnung herangezogen!) ganz exakte Methode = Referenzmethode  Rechnerische Abschätzung der Serum-Osmolalität: durch die Ermittlung der Natriumkonzentration, für höhere Genauigkeit auch noch die Parameter: K, Harnstoff und Glukose hinzuziehen Referenzbereich Osmo: Quotient Harn/Serumosmo muss >1,4 sein (absinkend → Nierenversagen) Klinische Chemie – Semester 1 Natrium  Häufigstes Kation im EZR → hauptverantwortlich f. osmotischen Druck neben Albumin (der ungeladene Gegenspieler)  Regelung des Wasserhaushaltes: Osmorezeptoren messen Elektrolyte, bei Salzmangel wird Renin freigesetzt → Angiotensin-II → Aldosteron → Natriumresorption (Körper schaut, dass nicht noch mehr ausgeschieden wird), bei Salzüberschuss gehemmt; bei Wassermangel/ -überschuss → ADH Wie der Wasserhaushalt wird auch die Natriumkonzentration durch dieses System geregelt  Erregungsfortleitung von Nerven- und Muskelzellen Störfaktoren des Natriumnachweises  Antikoagulantien, die Na enthalten (Natrium-Citrat, Natrium-Heparin, Natrium-Oxalat, Natriumfluorid)  Detergentien und Schweiß (ins Proberöhrchen „hineinschwitzt“)  Messtech. bedingte Pseudohyponatriämie (bei Hyperprotein- & Hyperlipidämie) Bestimmungsmethoden Na: Flammenfotometrie und ionenselektive Elektrode (ISE); heutzutage zweitere hat eine ionenselektive Membran, man misst nur Na, die gesamte Elektrode wird eingetaucht Referenzbereich: Serum/ Plasma 135-145 mmol/l Hypernatriämie  Infusionen  Primärem Hyperaldosteronismus: wenn Aldosteron überproduziert, → zu viel Wasser ausgeschieden  Dehydratation: o Ungenügende Wasserzufuhr o Enterale Wasserverluste o Renale Wasserverluste bei zentralem (ADH Mangel d. Hypophysentumor,…) & renalem (Ursache in der Niere: Entzündung,…) Diabetes insipidus (Wasserharn, man schiedet viel Wasser aus)  Schwitzen, Fieber → hohe Mortalität! Hyponatriämie  Hyperhydratation o Übermäßige Wasseraufnahme o Ungenügende Ausscheidung  Hyperglykämie: Glucose auch osmotisch wirksamer Parameter → erhöhter osmotischer Druck, zum Ausgleich fließt Wasser aus der Zelle, Plasma wird verdünnt → Na-Konzentration sinkt Kalium Klinische Chemie – Semester 1  Hauptkation im IZR = Intrazellulärraum  Membranpotential: wenn Kalium aus der Zelle ausströmt, lädt das die Membran auf, Spannung  Neuromuskuläre Erregung und Herzkontraktion Regulation  Akut durch Ionenpumpe: durch Ionenkanäle können Stoffe ausgetauscht werden (geht schneller)  chronisch über Niere: Aldosteron wirkt auf K, wenn genug A. da ist, dann vermehrte K Ausscheidung, wenn A. fehlt wird die Ausscheidung gehemmt (langsamer) Störfaktoren des Kaliumnachweises  Hämolyse: weil Hauptkation im Intrazellulärraum→ wenn kaputt → zu viel im Plasma  Messtechnisch bedingte Pseudohypokaliämie (bei Hyperprotein- & Hyperlipidämie) Bestimmungsmethoden: Flammenfotometrie und ISE Referenzbereich: Serum/Plasma 3,5-5,0 mmol/l Hyperkaliämie: Infusionen, vermehrte orale Zunahme, renale Ausscheidung funktioniert nicht,… Klinik: wirkt auf die quergestreifte Muskulatur, Darmträgheit, paralytischer Ilius (Darmverschluss, irgendwann Selbstverdauung), Herzrhythmusstörungen,… Chlorid  Wichtigstes Anion im EZR (Gegenspieler zum Na – weil wir das Na in Form von NaCl aufnehmen)  Regulation des Wasserhaushaltes und Säure-Basen-Haushalts  Regulation des elektrischen Potentials Störfaktoren: bei Bestimmung muss ich mich beeilen, weil es zu einem Chloridshift kommt → Cl aus der Patientenprobe in Erythrozyt aufgenommen, Bikarbonat aufgenommen (in Anwesenheit der Erythrozyten → Austausch) → falsche zu niedrige Messung; schnell abtrennen Bestimmungsmethoden  Coulometrie (=Referenzmethode): Messung der elektr. Ladung bzw. Elektrizitätsmenge, die an einer Arbeitselektrode umgesetzt wird  ISE  Mercurimetrische Titration: Schweißuntersuchung, sehr spezifisch; man tropft Quecksilberlösung in Probe, Cl → HgCl → dissoziiert nicht mehr → je mehr hinzugetropft desto mehr Cl war drinnen Referenzbereich: Serum/Plasma 95-105 mmol/l Hyperchlorämie  Alles was zu Hypernatriämie führt, führt auch zu Hyperchlorämie  Erhöhte Chloridwerte mit normaler Na-Konzentration (metabolische Azidose, respiratorische Alkalose, Verabreichung Chlorid-haltiger Medikamente) Hypochloridämie  Zustände, die zu Hyponatriämie führen Klinische Chemie – Semester 1  Erniedrigte Chloridwerte mit normaler Na-Konzentration (metabolische Alkalose, respiratorische Azidose, Einnahme von Diuretika (= Entwässerungsmedikamente)) SÄURE/ BASENHAUSHALT Metabolite  CO2: Endprodukt des oxidativen Energiestoffwechsels (Fett- & KH-abbau); würde den Körper belasten, wenn es nicht ausgeschieden werden würde  H+-Ionen: fixer Säuren (Protein- & Phospholipidstoffwechsel); würden den konstanten pH-Wert des Blutes beeinflussen pH-Wert: 7,4 (= Optimum) Regelung des Säure-Basen-Haushaltes  Gasaustausch: leicht flüchtige Metabolite wie CO2 können abgeatmet werden  Niere: dadurch nicht flüchtige ausgeschieden  Puffersysteme des Blutes Puffersysteme des Blutes  Kohlensäure-Bikarbonat-Puffer – macht 75% aus = Hauptpuffersystem  Plasmaproteine  Phosphat  Hämoglobin: IZ-Puffersystem + im EZ (Plasma/ Phosphat) = restlichen 25% Durch Dissoziationsgleichung erklärbar: System kann nicht nur entstandene H+-Ionen abpuffern, sondern auch die Konzentration der beiden Komponenten verändern/erklären Daraus entsteht H2CO3 (Kohlensäure) → Körper ist ein offenes System und kann dadurch reguliert werden Wenn der pH-Wert = 7,4 ist, ist das Verhältnis 24:1,2 (ca. 20:1) In einen geschlossenes System wäre es irgendwann nicht mehr im Gleichgewicht; offenes System → CO2 kann abgeatmet werden → Verhältnis ist wieder hergestellt (wenn geschlossen wär und H -Ionen würden + anfallen → würde mehr CO2, welches nicht mehr entfernt werden könnte) Kenngrößen Bei der Blutgasanalyse können verschiedene Werte gemessen werden und daraus auch viel errechnet. Der pH-Wert liegt zwischen 7,35 – 7,45. Gemessen: pCO2/ pO2 (partialer Druck → wie viel CO2 und O2 da ist) & berrechnet: Bicarbonat, BE, O2- Sättigung Präanalytik Entnahme von Arteriellem/ Kapillarblut, Heparin, mit Spritze abgenommen  Vorbereitung des Patienten: sollte so ruhig wie möglich sein (Auswirkung auf Gas)  Wahl der Punktionsstelle: Arteria radialis, bei Kapillarblut: hyperenisieren (Durchblutung angeregt) → an Ohr, Neugeborene Ferse  Entnahmetechnik: muss sehr langsam passieren, in Spritze keine Luftblasen, zu schnell → Klinische Chemie – Semester 1 entgasen, nicht quetschen (auch Gewebsflüssigkeit)  Aufbewahrung/ Transport: bei RT innerhalb von 10 min, nicht möglich: in Eiswasser → 30 min Zeit (wird mittlerweile nicht mehr gemacht, einfach 30min normal bestimmen) Bestimmungsmethoden  Potentiometrisch: Spannungsmessung o pH-Wert (pH-Gaselektrode) o pCO2 (modifizierte Gaselektrode)  Amperometrisch: Stromstärkenmessung o pO2 (Clark-Elektrode) Zur Elektrochemie gehören Potentiometrie, Amperometrie und die Elektorphorese. Potentiometrie: Spannungsdifferenz zw. Messelektrode und Referenzelektrode; Bestimmung v. Ionen-c mithilfe von Spannungsmessung – Messlösung = Patientenprobe  Grenzschichtpotential: an Berührungsstelle zw. verschied. konzentrierten Lsg./zw. festem Stoff & Lsg.  Spannungsdifferenz-Messung zw. Messelektrode und Referenzelektrode Potentiometrische Messung: Mess/Indikatorelektrode entsprechend Ionenselektivität d. Materials (ISE), Messlösung (=Patientenprobe), Bezugs-/Referenzelektrode, Voltmeter Mittels Einstab(Glas-)elektrode: nur eine Elektrode; Messkette: mehrere Elektroden hintereinander geschalten pH-Messung: pH-Elektrode, H+-Ionen-permeable Glasmembran, Potentialdifferenz, mit konstantem Potential der Bezugselektrode vergleichen, endgültig gemessenes Potential reflektiert H+- Ionenkonzentration d. Probe Amperometrie: elektrochemisch erzeugter Stromfluss an einer Arbeitselektrode zur quantitativen Bestimmung Störungen des Säure/Basenhaushaltes Einteilung  nach pH-Wert: alkalisch / azidosisch (basisch/ sauer)  nach Ursache: hat es einen respiratiorischen / metabolischen (in der Niere) Grund respiratorische Azidose: verminderte CO2-Abgabe (Hypoventilation) durch: pH pCO2 unzureichenden Atumungsantrieb, Schädigung des Lungengewebes, Einschränkung der Sauer HCO3- Erhöht BE Brustkorbbeweglichkeit Erniedri Normal → Kompensation metabolisch über die Niere gt pH pCO2 Alkalisch Erniedrigt HCO3- BE Erhöht normal pH pCO2 Klinische Chemie – Semester 1 respiratorische Alkalose: erhöhte CO2-Abgabe (Hyperventilation), durch emotionale Sauer HCO3- Normal BE Gründe, Hypoxie (in Höhen – Sauerstoffmangel) Erniedrigt negativ → Kompensation metabolisch über die Niere metabolische Azidose: Anhäufung v. Säuren oder Verlust von HCO3- durch:+ Zufuhr von Säuren, vermehrte Bildung von Säuren, Verlust von HCO3-, verminderte Ausscheidung von H → Kompensation: respiratorisch über die Lunge pH pCO2 Metabolische Alkalose: Anhäufung von Basen/ Anstieg von HCO3- durch: Alkalisch HCO3- Normal BE Säureverlust, Zufuhr von Basen Erhöht positiv → Kompensation: respiratorisch über die Lunge LEBER Funktion der Leber  Kohlenhydratstoffwechsel: Glykogenspeicherung, Glykogenolyse, Gluconeogenese  Lipidstoffwechsel: Abbau von Chylomikronen-Remnants, VLDL/HDL synthetisiert, Cholesterin abgebaut, endogene Triglyceride werden gebildet  Porphyrinstoffwechsel: Bilirubinstoffwechsel  Protein-, Aminosäure- und Stickstoff-Stoffwechsel  Harnstoffsynthese: Harnstoff in der Leber gebildet  Harnsäure- und Kreatinsynthese  Entgiftung  Speicherung: Speicher von Glucose, Eisen Klinisch chemische Kenngrößen 4 große pathologische Reaktionen in der Leber, daraus leiten sich die klinisch chemischen Kenngrößen ab  Fibrose: damit haben wir nichts zu tun (Histologie)  Metabolische Insuffizienz: Stoffwechselleistung der Leber ist ungenügend (CHE, NH3, Albumin – Gerinnungsfaktoren)  Nekrose: Strukturschaden der Leber (GOT/ASAT, GPT/ALAT, GLDH)  Cholestase: Behinderung des Abflusses der Gallensäure, durch einige Parameter beschrieben (Alkalische Phosphatase, GGT, LAP, Bilirubin) Bilirubin Abbauprodukt/ Metabolit des Hämoglobins (stammt aus dem Abbau der Erythrozyten, passiert im MMS), es entsteht freies Hb, das aber auch gleich an ein Protein gebunden wird (Haptoglobin); in mehreren Stufen abgebaut (Verdoglobin, Biliverdin); Proteinanteil & Eisen werden wiederverwehrtet aus Biliverdin → entsteht unkonjugiertes (indirektes) Bilirubin (toxisch, schlecht wasserlöslich) → an Albumin gebunden (Transport) → zur Leber transportiert → in der Leber ohne Albumin aufgenommen → Konjugationsreaktion (wasserunlösliche Substanz wird wasserlöslich gemacht, damit es ausgeschieden werden kann) – mit Glucoronsäure (Glucuronyltransferase) → es wird zum konjugierten Bilirubin Klinische Chemie – Semester 1 (wasserlöslich) → wird in die Gallenwege sezerniert → kommt in den Darm → durch Wasserentzug umgewandelt in Urobilinogen & Stercobilinogen → Urobilin, Stercobilin (das wird über den Stuhl ausgeschieden) nicht alles wird gleich ausgeschieden: enterohepatischer Kreislauf, Urobilinogen: ein Teil kommt auch ins Blut und dann zur Niere und wird so ausgeschiedenn (Harn) Urobilinogen wird entweder über den Darm oder über die Niere ausgeschieden Präanalytik  Bilirubin wird durch UV-Licht abgebaut (falsch niedrige Werte) → Neugeborene ins UV-Licht gelegt (wasserlöslich Machung des unkonjugierten funktioniert nicht)  Hämolytisch oder lipämisch/Trübung: falsch zu hoch Bestimmung:  beim Neugeborenen (3 Wochen) kann es direkt fotometrisch gemessen werden – keine andere Färbung  indirekte Messung: nach Jendrassik & Grof o Direktes: (wasserlöslich) → reagiert mit Säure zu einem roten Farbstoff o Indirektes kann man nicht direkt messen, mit Koffein herausgelöst → dann gemessen o Gesamtes: Indirektes Bilirubin (selten) = Gesamtes – direktes → dann wird noch was dazugegeben und das blaue wird gemessen Referenzbereich: Gesamt-Bilirubin < 1,00 mg/dl Direktes Bilirubin < 0,25 mg/dl Störungen des Bilirubinstoffwechsels Ikterus = Hyperbilirubinämie: Gelbfärbung d. Skleren, Haut Man unterscheidet 3 Arten:  Prähepatischer Ikterus: Ursache liegt vor der Leber: Vermehrter Erythrozytenabbau (Rhesusunverträglichkeit, hämolytischer Anämien, Malaria) o Gesamtbilirubin erhöht o Indirektes Bilirubin erhöht: v.a. das, weil die Leber ja gut arbeitet aber nicht hinterherkommt o Urobilinogen im Harn erhöht o Bilirubin im Harn nicht nachweisbar: weil nicht wasserlöslich  Hepatischer Ikterus: Ursache in Leberzelle, Konjugation ist okay, Ausscheidung problematisch (Alkohol, Diabetes,..) o Gesamtbilirubin erhöht o Direktes Bilirubin erhöht: weil Konjugation funktioniert (mit Klinische Chemie – Semester 1 der Stärke der Erkrankung wird es weniger → Mischform) o Urobilinogen im Harn erhöht o Bilirubin im Harn nachweisbar (weil es im Blut zurückstaut)  Posthepatischer: Problem in den Gallenwegen (Gallengangsverschluss, Gallensteine) o Gesamtbilirubin erhöht o Direktes Bilirubin stark erhöht o Urobilinogen im Harn vermindert/ nicht nachweisbar (geht wieder zurück in die Leber) o Bilirubin im Harn nachweisbar → irgendwann fehlt dem Stuhl die Stuhlfarbe Leberzellenzyme Alkalische Phosphatase: kommt im Zytoplasma der Leberzelle vor, LAP: ist auch ein zytoplasmisches Enzym, GGT (zellmembranständiges Enzym) → Bei Leberzellschädigung tritt es ins Blut aus GGT (γ-GT/ γ- Glutamyltransferase): toxischer Leberzellschädigung → erhöht (ist sehr schnell erhöht, weil an der Zellmembran); ist oft auch unspezifisch erhöht (ein Glas Wein am Abend davor; erhöht obwohl kein Leberschaden); wenn GGT normal, dann kann man eine Lebererkrankung fast 100% ausschließen → spezifisch Erhöht bei:  Leberparenchymschäden  Cholestase (10-30 fach)  Alkohol-/Medikamentenabusus: früher, heute CDT (Kohlenhydrat defizientes Transferrin) → Beurteilung über die letzten 7 Tage (Alkoholentzugstherapie & Kontrolle) Störfaktoren des GGT-Nachweises: Hämolyse liefert falsch niedrige Werte Bestimmungsmethode GGT: Kinetische Enzymaktivitätsmessung LAP (Leucinaminopeptidase) könnte man bestimmen wenn die alkalische Phosphatase erhöht ist, wenn beides erhöht → Leber, wenn nur die ALP ansteigt = Knochen → Differentialdiagnose Es ist ein Cholestase-anzeigendes Enzym GOT, GPT = alte Namen; weil Enzyme benennt man nach dem Substrat das gespaltet wird (alter Name Produkt) AS(A)T (GOT)= kommt sowohl im Plasma als auch in den Mitochondrien vor AL(A)T (GPT) = früher erhöht, weil nur im Plasma GLDH = nur in den Mitochondrien ALT kommt nur in der Leber vor AST Leber, Herz- & Skelettmuskel AS(A)T (Aspartat-Amino-Transferase/ Glutamat-Oxalacetat-Transaminase): erhöht bei Virushepatitis, Herzmuskelschäden, Erkrankung der Skelettmuskulatur Bestimmungsmethode: kinetische Enzymaktivitätsmessung Störfaktoren: Hämolyse liefert falsch hohe Werte Klinische Chemie – Semester 1 AL(A)T (Alanin-Amino-Transferase/ Glutamat-Pyruvat-Transaminase): erhöht hepatozellulärer Nekrose Bestimmungsmethode/ Störfaktoren wie bei AS(A)T GLDH (Glutamat-Dehydrogenase): Eliminierung von Ammoniak (NH3), erhöht bei schwerem Leberschaden, wenn die Mitochondrien schon kaputt sind und es tritt aus → sehr schwerer Schaden CHE (Cholinesterase):  „echte“ – in Gehirn (spaltet Acetylcholin), Muskulatur und Erythrozyten (ist kein Enzym, das in der Leberzelle wirkt  „Pseudo“: Synthese in Leber; erniedrigt bei Leberzirrhose, Vergiftungen, genetisch (Narkosefähigkeit); Wirkungsort im Plasma, Präanalytik des CHE-Nachweises: Vermindert bei Medikamenten, Schwangerschaft – 2 Monate post Partum, < 50% bei Kindern bis 6 (Narkose für Kinder muss komplett anders dosiert sein) Bestimmungsmethode: Kinetische Enzymaktivitätsmessung Ammoniak: Abbauprodukt d. Proteinstoffwechsels (AS), Problem: toxisch (im Gehirn wirkt es schädigend auf die Zellen), normalerweise Umwandlung zu Harnstoff → über die Niere ausgeschieden Falls die Leber so stark geschädigt ist → keine Umwandlung von Ammoniak (Nervenzellen werden geschädigt → Leberkoma (Ursache = Leber)), zu niedrige Harnstoffwerte Vorstufe: Hepatische Enzephalopathie (noch kein Koma) Präanalytik:  Serum ist ungeeignet (EDTA-Röhrchen) - bei der Gerinnung wird Ammoniak frei  max. 2 Std. bei 4° (in Eiswasser transportiert)  abgetrenntes Plasma verschlossen lagern - verschlossen bis zur Bestimmung  Hämolyse liefert falsch hohe Werte HERZ Klinisch chemische Kenngrößen der Herz- und Skelettmuskulatur  Creatinkinase (CK) und CK-MB  Laktatdehydrogenase (LDH) und HBDH  Myoglobin  Troponin o T (TnT) und I (TnI) Herz- und Skelettmuskulatur Klinische Chemie – Semester 1 CK- Creatinkinase und CK-MB = Zytoplasmatisches Enzym für Energiebereitstellung der Zellen CK Cr-P+ADP →Creatin + ATP Erhöht bei:  Skelettmuskelerkrankung  Herzmuskelerkrankung – Herzinfarkt CK-Isoenzyme Dimer aus 2 Typen M= Muscle und B=Brain  CK-MM Muskeltyp  CK-MB Herzmuskeltyp  CK-BB Hirntyp  Mitochrondriale CK (durch Antigen-Antikörper Komplex in den Mitochrondrien) und Makro-CK CK-Nachweis Störfaktoren: körperliche Anstrengung, Hämolyse täuscht falsch hohe Werte vor Bestimmungsmethode Gesamt-CK  UV-Test weil NADH bei 340nm messbar Bestimmungsmethode CK-MB  Immuninhibitionstest + kinetische Enzymaktivitätsmessung Zugabe von Antikörpern gegen CK-M  Immunologische Bestimmung mit monoklonalen Antikörpern Klinische Chemie – Semester 1  Massebestimmung: Isoenzymelektrophorese Dadurch CKM nicht mehr bestimmbar und es wird nur mehr CKB gemessen. CKB Aktivität * 2= CKMB LDH (=Laktatdehydrogenase)  Zytoplasmatisches Enzym der anaeroben Glukose  Erhöht bei: o Herz-, Leber-, Muskelerkrankungen o Infektiöse Mononukleose (Pfeifferisches Drüsenfieber) o Maligen Erkrankungen  Normaler LDH: massive Krankheiten können ausgeschlossen werden LDH-Isoenzym  LDH-1 (HHHH) und LDH-2 (HHHM): früher HBDH o Herzmuskel, Erythrozyten, Niere  LDH-3 (HHMM): o Lunge, Milz, Lymphknoten  LDH-4 (HMMM) und LDH-5 (MMMM) o Leber, Skelettmuskulatur LDH-Nachweis – Störfaktoren: körperliche Anstrengung, Hämolyse täuscht falsch hohe Werte vor Bestimmungsmethode LDH  Extinktion pro Minute  Differenz-Mittelwert der Differenzen*Faktor= U/l Myoglobin  Sauerstoffspeicher in Herz- und Skelettmuskulatur  Erhöht bei o Skelettmuskelerkrankungen o Herzmuskelerkrankungen – Herzinfarkt Störfaktor Myoglobin Klinische Chemie – Semester 1  Myoglobin im Harn reagiert am Teststreifen wie Hämoglobin o Hb-pos. Befund durch Myoglobin Bestimmungsmethode  Semiquantitativer Latexagglutinationstest  Turbidi- oder nephelometrisch Troponin  Strukturproteine des kontraktilen Apparates der quergestreiften Muskulatur  Troponin hängt an Actinuntereinheit  Troponin C bindet an Calcium  Troponin I verhindert Brückenbildung zwischen Myosin und Aktin  Troponin T verbindet Troponin und Tropomyosin Kardiales Troponin  Diagnose und Verlaufskontrolle eines Herzinfarktes  Erfolgskontrolle einer Infarktbehandlung  Prognose über Krankheitsverlauf bei Angina pectoris Bestimmungsmethode Troponin Immunoassay (monoklonale AK) Pathologie Herzinfarkt  Typische Beschwerden  Typisches EKG  Spezifischer Parameter erhöht (aus Muskelzellen) Klinische Chemie – Semester 1 Klinische Chemie – Semester 1 PANKREAS Funktion  Endokrine Drüsen (an Plasma,… abgegeben) o Insulin und Glukagon  Exokrine Drüsen (in ein Organ abgegeben) o Inaktive Verdauungsenzyme Kenngrößen der exokrinen Pankreasfunktion Lipase → Triglyceridspaltung Amylase → Polysaccharidspaltung Lipase (LIP) Erhöht bei  Pankreatitis  Verschluss des Ductus pancreaticus  Nach ERCP (=Kontrastmittelröntgenuntersuchung) LIP Nachweis – Präanalytik  Nur Heparin als Antikoagulanz verwenden, alle anderen hemmen die Enzyme  Aus dem Serum bestimmt Amylase  In Speicheldrüsen und Pankreas o S-Amy: P-Amy = 2:1  In Harn ausgeschieden  Erhöht bei o Pankreatitis und Pankreastumoren o Speicheldrüsenerkrankungen o Alkoholabusus o Nach ERCP (=Kontrastmittelröntgenuntersuchung) Amy Nachweis – Präanalytik/Störfaktoren  Verunreinigung durch Speichel vermeiden (durch Verunreinigung steigt Amy) Klinische Chemie – Semester 1  Hämolyse und Ikterus führen zu falsch niedrigen Werten Klinische Chemie – Semester 1 PURINSTOFFWECHSEL Störungen des Purinstoffwechsels  Hyperurikämie o Primäre: renale Ausscheidungsstörung, endogene Harnsäurebildung erhöht o Sekundäre: durch Erkrankungen außerhalb des Purinstoffwechsels  Hypourikämie: o Geringe medizinische Bedeutung (durch Alkohol, Chemo, …) Klinische Chemie – Semester 1 Gicht  Gichtknoten, Gichtanfall  Hyperurikämie  Entzündungsparameter  Harnsäurekristalle in Gelenksflüssigkeit (Harnsäure kann nicht ausgeschieden werden und legt sich an Gelenke an) Urikase-Nachweis Wird benötigt, um Harnsäure zu bestimmen  Erhöht durch Alkohol, Muskelarbeit, intensive Sonnenbestrahlung  Hämolyse hemmt Urikase Bestimmungsmethode Harnsäure  POD= Peroxidase  Aus H2O2 wird H2O = Trinderreaktion  Urikase von Tieren gewonnen Referenzbereich Serum/Plasma 2,3 - 8,2 mg/dl NIERE Funktion  Regulation: o Wasser-Elektrolythaushalt Klinische Chemie – Semester 1 o Säure-Basenhaushalt  Ausscheidung harnpflichtiger Substanzen  Hormonproduktion Kenngrößen der Nierenfunktion Serum/Plasma  Harnstoff (BU) bzw. Harnstickstoff (BUN)  Creatinin Harn  Harnstoff (BU)  Creatinin  Eiweiß (zeigt auf, dass mit der Niere etwas nicht stimmt) →Creatinin-Clearance (Aussage über Nierenfunktion) BU und BUN – Harnstoff (blood urea) und Harnstickstoff (blood urea nitrogen)  Nur im Harnstoff enthaltener Stickstoff N2 wird angegeben  Beträgt ca. 50% des Harnstoffes BU x 0,46 = BUN (mg/dl) BUN x 2,14 = BU (mg/dl) Harnstoff Nachweis- Präanalytik  Antikoagulanz: Litiumheparin  NH4- Heparin und  NH3 aus der Umgebungsluft Liefern falsch hohe Werte Bestimmungsmethode BU Enzymatischer UV-Test (Endpunkt oder kinetisch)  GLDH= Glutamatdehydrogenase  NADH messbar bei 340nm Klinische Chemie – Semester 1 Referenzbereich Serum/Plasma BU < 50 mg/dl BUN 2000 ml/Tag Oligurie 100-500 ml/Tag Anurie 7 Fehlerquellen: Bakterienwachstum Leukozyten Leitsymptom bei entzündlichen Erkrankungen der Niere Neg (< 10 Leuko /γl) Fehlerquellen: Kontamination mit Vaginalsekret Nitrit Nitrat → Nitrit bei HWI Neg Fehlerquellen: bakterielle Kontamination, Hunger/Diät Eiweiß Klinische Chemie – Semester 1 Symptom bei Nierenerkrankungen Neg (< 30 mg/dl) Erhöhung durch Proteinurie oder physiologisch bei Schwangerschaft Glukose Überschreitung der Nierenschwelle/ erniedrigte NS Neg (< 50 mg/dl) Erhöhung durch Glukosurie, Diabetes oder Tubulopathie Fehlerquelle: Bakterienkontamination Keton Anzeichen einer Stoffwechselentgleisung Neg Erhöhung durch Ketonurie, Diabetes, Hunger/Diät Fehlerquellen: Acetonverdunstung Urobilinogen Marker der Funktion des enterohepatischen Kreislaufes Normal (< 1 mg/dl) Erhöhung bei gesteigertem Hämoglobinabbau, Leberzirrhose, Hepatitis Fehlerquellen: Sonnenlicht, Medikamente Bilirubin Marker für Konzentration des konjugierten Bilirubins im Plasma Neg Erhöhung durch Bilirubinurie, intra- und posthepatischer Ikterus Fehlerquellen: Sonnenlicht, Medikamente Blut/Hämoglobin Neg  Hämaturie: Ausscheidung intakter Erythrozyten → trüb rot  Hämoglobinurie: freies Hämoglobin wegen Erythrozytenzerfall → klar rot Klinische Chemie – Semester 1 AUTOMATISIERTE ANALYTIK UND ORGANISATION Mechanisierung  Zunahme von Laboranforderungen  Größere Serienlängen kostengünstiger  Mech. Pipettier- und Messabläufe sind rascher und präziser  Mililiter- Mikrolitersystem  Geringe Personalbindung und daher -einsparung  Raschere Befunderstellung  Infektionsgefahr sinkt  Geringere Verwechslungsgefahr  Bessere Dokumentation durch Labor-EDV Möglichkeiten  Mechanische Einzelvorgänge  (voll-)mechanisierte Analysengeräte  Analysenautomaten Mechanischer Teil  Proben- und Reaktionsgefäßtransport  Pipettierarme  Probentransport im System Hydraulischer Teil  Pipetten  Schläuche  Ventile Optischer Teil  Lichtquelle  Filter  Spektralfotometer Elektronischer Teil  Temperatur  Arbeitstakt  Levelsensoren Chemie  Offenes oder geschlossenes Reagenziensystem Geräte – EDV und Software  Mess- und Kalibrationsmethoden  Signalverarbeitung  Überwachung des Reaktionsablaufes Einteilung von Analysensytemen Klinische Chemie – Semester 1 Nach Anzahl der möglichen Analysen  Einkanalgeräte  Mehrkanalgeräte o Sequentiell (Patienten abarbeiten) o Batch-parallel (Gerät fasst Bestimmungen zusammen) nach dem Probentransfer  Kontinuierlich o Transport in einem Schlauchsystem  Diskontinuierlich o Transport in Messküvetten Nach Frequenz  Probenfrequenz o Absolute (alle) o Effektive (nur Patientenproben)  Analysenfrequenz o Probenfrequenz x Anzahl der Kanäle Aufgaben der Labor – EDV  Probenannahme und Anforderungserfassung  Probenvorbereitung und -verteilung  Analysendurchführung und Resultaterfassung  Befunderstellung  Statistik  Qualitätskontrolle