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Proteinanalytik

Abstract

Proteine sind aus Aminosäuren aufgebaute Makromoleküle. Sie erfüllen im Körper vielfältige Funktionen, bspw. transportieren sie Hormone im Blut (z.B. Testosteron und andere Androgene), unterstützen den Metabolismus und sind am Aufbau der Körperstruktur beteiligt. Zu einer Veränderung der Proteinkonzentrationen kann es durch verschiedene Ursachen kommen, häufig sind aber der Verlust (z.B. bei nephrotischem Syndrom) oder eine zu geringe Produktion (z.B. bei Leberzirrhose oder Malnutrition) verantwortlich. Ein wichtiges Verfahren der Proteinanalyse ist die Serumelektrophorese, in der einzelne Proteinfraktionen beurteilt werden können, wodurch ein Rückschluss auf die zugrunde liegenden Pathologien ermöglicht wird.

Grundlagen der Proteinanalytik

Zur Beurteilung der Proteine kommen qualitative und quantitative Methoden zum Einsatz, wichtige Verfahren umfassen:

  • Bestimmung des Gesamteiweißes (Normwert 65-85g/l), z.B. mittels Biuretreaktion
    • Zeigt das Gesamteiweiß pathologische Werte, schließt sich meist eine der folgenden Methoden zur Differenzierung an
  • (Semi‑)Qualitative Analyse der Proteinfraktionen mittels Serumelektrophorese (siehe unten)
  • Zur quantitativen Analyse einzelner Proteine kommen häufig immunochemische Reaktionen zum Einsatz

Serumelektrophorese

  • Analyse des Serums durch quantitative Auftrennung der Serumeiweiße nach Größe und Ladung. Hierbei können sich charakteristische Konstellationen als Hinweise auf das Vorliegen bestimmter Erkrankungen (z.B. Plasmozytom) ergeben.
  • Elektrophorese (von griech. phoresis = "das Tragen") bezeichnet den Transport elektrisch geladener Teilchen durch ein Medium mit Hilfe einer angelegten Spannung. Je nach Ladung und Größe geschieht dieser Vorgang schneller oder langsamer, sodass aus der Laufstrecke der Teilchen auf ihre Art rückgeschlossen werden kann.
  • Serum enthält Proteine unterschiedlicher Größe und Ladung
    • Werden durch die Elektrophorese aufgetrennt → Charakteristische Konstellationen als Hinweise auf das Vorliegen bestimmter Erkrankungen (z.B. Plasmozytom)

Durchführung

  1. Auftragen der Serumproben auf ein Agarosegel und Anlegen eines Stromes
  2. Durch den angelegten Strom wandern die Proteine je nach Größe und Ladung innerhalb des Gels
  3. Proteine mit unterschiedlichen Funktionen, aber ähnlichen Größen und Ladungen lagern sich in sogenannten "Banden" zusammen
  4. Die Banden können photometrisch ausgewertet werden wodurch eine Extinktionskurve entsteht
  5. Durch Integration der Fläche unter der Kurve kann der relative Anteil der jeweiligen Protein-Fraktion bestimmt werden
  6. Kennt man nun die Gesamtproteinmenge, kann man die absoluten Werte errechnen

Auswertung

  • Durch die photometrische Auswertung wird eine Aussage über die Größe der einzelnen Proteinbanden möglich
  • Die Darstellung der Ergebnisse erfolgt in den meisten Fällen über ein Diagramm, dessen Kurvenmuster Hinweise auf bestimmte Veränderungen geben kann (z.B. M-Gradient bei multiplem Myelom)
Bandenbezeichnung und Anteil an Gesamtprotein Bande beinhaltet Erhöht bei Erniedrigt bei
Albumin (59-72%)

Alpha-1-Globuline (1,3-4,5%)

Alpha-2-Globuline (4,0-10,5%)
  • Kein charakteristischer Befund einer Erkrankung
Beta-Globuline (6,5-13,0%)
Gamma-Globuline (10,5-18,0%)
  • Proteinverlust (z.B. durch nephrotisches Syndrom)
  • Verminderte Proteinaufnahme (z.B. bei Malnutrition)
  • Antikörpermangel-Syndrom