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Immunhämatologie
Vorlesung Transfusionsmedizin Medizinische Hochschule Hannover
Prof. Dr. Axel Seltsam
Medizinische Hochschule Hannover Institut für Transfusionsmedizin
Immunhämatologische GrundlagenABO und andere BlutgruppensystemePrätransfusionelle DiagnostikImmunhämolytische AnämienPerinatale Transfusionsmedizin (MHN, NAIT)
Inhalt
Immunhämatologische GrundlagenABO und andere BlutgruppensystemePrätransfusionelle DiagnostikImmunhämolytische AnämienPerinatale Transfusionsmedizin (MHN, NAIT)
Inhalt
Single-passProtein
Multi-passProtein
Zucker-Antigen
Kohlenhydrate Proteine
Blutgruppe Antigene Blutgruppe Antigene
AB0 A, B, H Rhesus C, c, D, E, e
Lewis Le(a), Le(b) Kell K, k
P P1 Duffy Fy(a), Fy(b)
Kidd Jk(a), Jk(b)
Glykophorine M, N, S, s
Lutheran Lu(a), Lu(b)
Strukturdeterminanten von Blutgruppenantigenen
Entstehung der Blutgruppenantigene
1. Gen Glykosyltransferase
(2 Allele) (Protein)
Kohlenhydratkette-R
-Kohlenhydratkette-R
2. Gen Protein (Membran- oder lösliches Protein)
(2 Allele)
1. Allo-Antikörper:- gegen fremde Antigene gerichtet- IgG- oder IgM-, selten vom IgA-Typ- mit Ausnahme des AB0-Systems IgM-Typ nur vorübergehend während der Primärantwort
- IgG-Typ u.U. lebenslang nachweisbar
2. Irreguläre Allo-Antikörper- gegen Blutgruppenantigene gerichtet- i. d. R. vom IgG-Typ außer bei einer primären Immunisierung
Grundlagen und Grundbegriffezu den Antikörpern I
3. Reguläre Allo-Antikörper (= Isoagglutinine)- IgM-Typ- treten nur beim AB0-Blutgruppen-System als Anti-A und/oder Anti-B auf.
- sind komplementär zur Blutgruppe - werden zur Blutgruppenbestimmung verwendet
Grundlagen und Grundbegriffezu den Antikörpern II
4. Autoantikörper:- gegen die eigenen Blutgruppenantigene gerichtet- meistens ohne erkennbare Spezifität, gelegentlich Rh- (v.a.Anti-e)-Spezifität
- je nach klinischer Relevanz können sie akute oder chronische Hämolysen verursachen
IgM-Autoantikörper AIHA vom Kältetyp IgG AIHA vom Wärmetyp
Grundlagen und Grundbegriffezu den Antikörpern III
5. Biologische Wirksamkeit:- Chemische Struktur (Immunglobulinklasse)
z. B. nur IgG plazentagängig
- Komplementaktivierung (Hämolysetypus)IgM (z.B. Anti-A, -B) > IgG
- Reaktivität (Temperaturamplitude)
Grundlagen und Grundbegriffezu den Antikörpern IV
IgM IgG
Molekulargewicht 900.000 D 150.000 D
Antigen-Bindungsstellen 10 2
Überbrückungsstrecke > 300 A ca. 140 A
Komplementaktivierung gut mäßig (IgG1 und IgG3)
Placenta-Passage nein ja
Biologische Halbwertszeit 5 Tage 20-30 Tage
Reaktionsoptimum Kälte, NaCl-Milieu Wärme,Supplemente,Coombstest
Beispiele Anti - A, Anti - B Anti - D, Anti - K
Unterschiede zwischen IgG- und IgM-Antikörpernaus blutgruppenserologischer Sicht
Primäre und sekundäre Immunantwort
Komplette und inkomplette Antikörper
Beeinflussung/ Verstärkung der Antigen-Antikörper-Reaktion
• Temperatur (Kälte- / Wärmeantikörper)
• Rinderalbumin
• LISS - low ionic strength solution
• Enzymatische Behandlung der Erythrozyten
• Zentrifugation
• Antihumanglobulintest (Coombstest)
Serologische Untersuchungstechnikenzum Antikörpernachweis
Hämagglutinationstest:- Nachweis von IgM Antikörpern- Durchführung bei 20°C
Indirekter Coombstest:- Nachweis von IgG-Antikörpern- Durchführung bei 37°C
Direkter Coombstest:- Nachweis von Immunglobulinen oder Komplement auf den Erythrozyten
Eluat:- Absprengung von Antikörpern - spezifischer Nachweis von AK auf Erythrozyten
Direkter/indirekter Antihumanglobulintest(Coombstest)
Agglutination nach Zugabevon AHG-Serum
IndirekterCoombstest
DirekterCoombstest
Agglutinat in vitro unter Zuhilfenahme von AHG
Aggutinat, 1:100
Differentialdiagnose des positiven direkten Coombstestes
1. Negative Transfusionsanamnese:
Autoimmunhämolytische Anämien Lymphome (selten andere Malignome) Medikamente Infektionen (bei Kälte-Auto-Antikörpern) idiopathisch (unter Umständen langjährig bestehend, ohne klinische Relevanz)
2. Nach Transfusionen:
verzögerte Transfusionsreaktionen serologisch inkompatible Transfusionen
3. Bei Fötalblut und Neugeborenen:
Morbus haemolyticus neonatorum (MHN)
Spezifität Häufigkeit unter den Antigenfrequenz (%) IgG-Antikörpern (%)
Anti - D 33,0 85,0
Anti - K 24,0 9,7
Anti - E 23,0 30,0
Anti - Fya 7,5 69,0
Anti - c 4,4 80,0
Anti - Jka 4,0 75,0
Anti - C 1,8 70,0
Anti - S 1,8 52,0
Anti - e 0,5 98,0
Beispiel eines Konservenetiketts
Fallbeschreibung
- Stationäre Aufnahme zweier Patienten (Ehepartner) mit Polytrauma
- Not-OP
- Anforderung von jeweils 10 EK und 10 GFP „auf Notfall, ungekreuzt“
- Zunächst „unauffälliger“ Verlauf beider Operationen,
- Intraoperativ plötzlich zunehmender Schockzustand beim weiblichen
Pat. (Puls ↑, RR↓), Hämoglobinurie ⇒ Nierenversagen, Herz-
Kreislauf-Versagen
- Exitus der Patientin intraoperativ
Fallbeschreibung (Fortsetzung)
Vertauschung der Erythrozytenkonzentrate (EK) aufgrund des gleichen
Familiennamens:
Männlicher Pat.: Blutgruppe A → Transfusion von EK der Blutgruppe O
⇒ gut vetragen
Weiblicher Pat.: Blutgruppe O → Transfusion von EK der Blutgruppe A
⇒ Hämolyse
Etappen des ABO - Blutgruppensystems
•1901 Landsteiner: Entdeckung der ABO-Blutgruppen
•1924 Bernstein: Theorie der ABO-Vererbung
•1928 Einführung der serologischen ABO Typisierung
•1978 Nagai: Aufklärung der biochemischen Strukturen
der ABO Glycosyltransferasen
• 1990 Yamamoto: Aufklärung der molekulargenetischen
Struktur des ABO - Gens
Karl Landsteiner
It is characteristic of him that he died pipette in hand.
Zucker-Antigen
Carbohydrate determinants of ABO
Basic substance= oligosaccharides
FucosyltransferaseFUT1 gene
A transferaseA allele of ABO gene
B transferaseB allele of ABO gene
Molekulargenetische Struktur der ABO-Glykosyltransferase
Exon 1 2 3 4 5 6 7
1065 bp
Membrangebundene Funktionelle DomäneDomäne
5´ 3´
Genetic diversity at the ABO locus
Modified from G Daniels 2002
∆156
ZytoplasmaNH2NH2NH2NH2NH2
Gogi-Lumen
Allel (ABO*) A101 A201 B101 O01/O02 O03
∆
176
235
266 268 268
176
Biochemischer Aufbau der ABO-Glycosyltransferasen
3D-Modell der ABO-Glycosyltransferase
Häufigkeit der ABO-Blutgruppen
ABO-Blutgruppe Frequenz
(Phänotyp)
O 0,44
A1 0,35
A2 0,10
B 0,08
A1B 0,03
A2B < 0,01
Distribution of the O blood group
Konträre natürliche ABO - Isoagglutinine
Phänotyp Antigen Antikörper
A A Anti-B
B B Anti-A
O H Anti-A und Anti-B
AB A und B keine Isoagglutinine
ABO - Blutgruppenkompatibilität
Erythrozyten Plasma
majorkompatibel minorkompatibel
O AB
A B A B
AB O
Rhesus - Antigene
Antigen Häufigkeit bei europäischen Weißen (%)
D 85 C 70E 30c 80e 98 Cw 2
Anordung der Rhesusproteine in der Membran
Zelloberfläche
Unterschied D / CEUnterschied C / cUnterschied E / e
NH2
COOH
Rh-positiv
DProtein
Cc / EeProteine
RhDGen
RhCEGen
kein DProtein
Cc / EeProteine
Rh-negativ
Schematische Darstellung der chromosomalen Rh-Region
D-Antigen: 80 % (!)
c-Antigen: 10 %
Konsequenz für künftige Bluttransfusionenund Schwangerschaften!!!!
Hohe Immunogenität der Rhesusantigene
Wichtigste Antigene des Kellsystems
Antigen Frequenz* (%)
K (Kell) 8
k 92
Kp(a) 0,02
Kp(b) 99,98
Js (a) -
Js(b) 100
*gilt für Mitteleuropa
Genotyp Phänotyp Genotypenfrequenz* (%)
kk k 92
Kk Kk 7,98
KK K 0,02
*gilt für Mitteleuropa
Geno-/Phänotypen des Kellsystems
Kell hat relativ hohe Immunogenität von ca. 7 %
⇒ - Anti-K für die EK-Gabe weniger bedeutend,
- aber: rel. hohe Relevanz für Schwangerschaften
Transfusionsmedizinische Relevanz der Kellantikörper
System Zahl der Antigene
ABO 4MNSs 40P 1Rhesus 45Lutheran 18Kell 22Lewis 3Duffy 6Kidd 3Diego 7Cartwright 2Xg 1
System Zahl der Antigene
Scianna 3Dombrock 5Colton 3Land./Wiener 3Chido/ Rogers 9Hh 1Kx 1Gerbich 7Cromer 10Knops 5Indian 2 2VelLan
Erythrozytäre Blutgruppensysteme/-antigene
Problematik der Blutversorgung immunisierterPatienten
28-jähriger Patient, chronische Anämie
anamnestisch multiple Transfusionen von EK
Immunhämatologische Diagnostik: Anti-c, Anti-Fy(b), Anti-Jk(a)
Antigenfrequenzen: c 80 %Fy(a) 66 %Jk(a) 75 %
⇒ Frequenz möglicher kompatibler Spender: 1,7 % !!!!
Weitere Versorgung?
Prätransfusionelle Diagnostik
1) Blutgruppenbestimmmung: ABO, Rhesus (CcDEe), Kell
2) Antikörpersuchtest
3) Verträglichkeitsprobe/Kreuzprobe
Serologische Blutgruppenbestimmung-Bestimmung der AB0-Antigene
B
A
O
AB
Anti-A Anti-B
Serologische Blutgruppenbestimmung-Serumgegenprobe
Landsteiner-Regel:
Isoagglutinine imSerum gegen jene A-und B-Eigenschaften, die dem Individuumfehlen !
Testerythrozyten der Blutgruppe
Patie
nten
der
Blu
tgru
ppe
Vollständige Blutgruppe - Plattentest
Antikörpersuchtest
Serologische Verträglichkeitsprobe (SVP) =Kreuzprobe
Gültigkeit der Verträglichkeitsprobe ? 72 h
Fallbeschreibung
76 jährige Pat., KHK, Herzinsuffizienz, Diabetes mellitus, degenerative Veränderungen der LWSanamnestisch Therapie mit Furosemid, Nitraten, Antiphlogistika (z.B: Diclofenac)
Aufnahme wegen Verschlechterung des AZ, Abgeschlagenheit, Blässe, Kreuzschmerzen in den letzten Tagen
Zunehmende Verschlechterung des AZ, Niereninsuffizienz, Hb 6,2
Intensivmedizinische Therapie, Bluttransfusionen
Weitere Verschlechterung, zunehmender Ikterus, Intubationspflicht
3 Tage nach stationärer Aufnahme: Exitus
Fallbeschreibung (Fortsetzung)
Immunhämatologische Befunde:
Hämolytisches Serum
Direkter Coombstest stark positiv (DCT)
Panagglutinabilität im indirekten Coombstest (ICT)
Diagnose?
Ursache? Diclofenac
V.a. Immunhämolyse
Immunhämolytische Anämien
Formen der immunhämolytischen Anämie
1) Medikamenteninduzierte Immunhämolyse
2) Autoimmunhämolyse vom Wärmetyp
3) Autoimmunhämolyse vom Kältetyp
4) Paroxysmale Kältehämoglobinurie
Medikamenteninduzierte
immunhämolytische
Anämie
Medikamenteninduzierte Immunhämolyse-
Ätiologie und Klinik
Ätiologie: unklar
Verlauf: fulminant
Symptomatik: Hämolyseparameter ↑ ↑, Niereninsuffizienz, Schock,
Anämie, Flanken-, Bauchschmerzen
Prognose: schlecht, in 20-40 % letal
Medikamenteninduzierte Immunhämolyse-
Immunhämatologische Diagnostik
1) Nachweis von medikamentenabh. Antikörpern, die über
Komplementaktivierung intravasale Hämolyse verursachen
2) Diagnostik: DCT positiv (Komplement)
Medikamente, die am häufigsten immun-hämolytische Anämien verursachen
Rocephin (Ceftriaxone)
Rifampicin
Voltaren (Diclofenac)
Medikamenteninduzierte ImmunhämolysenPathogenese
ERY
Komplementaktivierung
Pathogenese der medikamenteninduzierten Immunhämolyse
Autoimmunmhämolytische
Anämie vom Wärmetyp
Autoimmunhämolytische Anämien vom Wärmetyp -Ätiologie und Klinik
Ätiologie: idiopathisch oder symptomatisch (z.B. CLL, SLE)
Verlauf: akut oder chronisch
Symptomatik: Anämie- und Hämolysezeichen
Splenomegalie
Autoimmunhämolytische Anämienvom Wärmetyp-Immunhämatologischer Befund I
ICT: Panagglutinabilität
DCT: anti-IgG pos., Anti-C3d pos., (Anti-IgA pos.)
Eluat: positiv
Autoimmunhämolytische
Anämie vom Kältetyp
Autoimmunhämolytische Anämie vom Kältetyp-
Ätiologie und Klinik
Ätiologie: idiopathisch (Kälteagglutininkrankheit) oder symptomatisch
(z.B. Lymphome, Mykoplasmenpneumonie)
Verlauf: akut oder chronisch
Symptomatik: Anämie- und Hämolysezeichen
Nierenversagen, Akrozyanose, Raynaud-Phänomen,
Rattenbissnekrosen
.
Autoimmunhämolytische Anämievom Kältetyp-Immunhämatologischer Befund I
Hämagglutinationstest positiv
Kältereaktive (meist IgM)-Antikörper
Titer > 1:64 (Titer > 1:1000 bei Kälteagglutininkrankheit)
DCT stark positiv
.
Paroxysmale Kältehämoglobinurie
(Donath-Landsteiner-Hämolyse)
Paroxysmale Kältehämoglobinurie-
Ätiologie und KlinikÄtiologie: unklar, v.a. bei Kindern vom 2.-5. Lebensjahr im
Anschluß an Virusinfekte
Verlauf: akut
Symptomatik: roter Urin, starkgradige Anämie, häufig nach
Kälteexposition
Prognose: gut, i. d. R. selbstlimitierender Verlauf
Paroxysmale Kältehämoglobinurie-Immunhämatologischer Befund
DCT: pos
Biphasische Hämolysine (Donath-Landsteiner-Antikörper)
Pathogenese:
AK-Beladung der Erythrozyten bei Kälteexposition
Komplementvermittelte intravasale Hämolyse bei Wiedererwärmung
Morbus haemolyticus neonatorum
Erythrozytenmangel:
Erythroblastosis fetalisHydrops fetalis
intrauteriner Fruchttod
beschleunigter Ery. - Abbau:
Icterus neonatorumKernikterus
MHN-Pathogenese (1)
Alloantikörper der Mutter gegenErythrozyten des Feten:
Blutgruppen - Inkompatibilität
anti-D (+/- anti-E, anti-C)anti-Kell, anti-c
[anti-A,B (anti-A, anti-B)]
MHN-Pathogenese (2)
Alloimmunisierung der Mutter:
Schwangerschaften
- fetomaternale Blutungen bei 75% aller Schwanger-
schaften (3. Trimenon, postpartal)
- 0,1 mL Blut genügen für die RhD Immunisierungca. 18% der RhD negativen Mütter wurden immuni-siert (ABO-Inkomp., heute RhD Prophlaxe: < 1%) Transfusionen
- Cave: zell. Hämotherapie bei Kindern und Frauen
MHN-Pathogenese (3)
Alloimmunisierung - Fetomaternale Grenzzone
MHN-Pathogenese (4)
Vorgeschichte der Mutter- Schwangerschaften: >90%iges Wiederholungsrisikonach Erstmanifestation
- TransfusionenLabordiagnostik
- frühzeitige Untersuchung bei Schwangeren- Ag: AB0- u. Rh- Best. (K etc.) - AK: Suchtestbei negativem Ergebnis in der 28.-30. SSW wieder-holenBioassays für den AK-Effekt fehlen
MHN-Diagnostik (1)
Zygotie des Vaters:
- Ag-negative Kinder bekannt?, Wahrscheinlichkeit berechnen
- DNA-Analyse
Typisierung des Feten:
- Probe Fetalbut aus der Umbilikalvene- DNA-Analyse: Fruchtwasserpunktat- DNA-Analyse: peripheres Blut der Mutter
MHN-Diagnostik (2)
Fruchtwasser-Analytik
Bilirubingehalt (Photometrie OD450nm)cave: Gefahr der Sensibilisierung
Ultraschall des Feten
Hydropszeichen?
MHN-Diagnostik (3)
Serologische Diagnostik nach der Geburt
Blut des NeugeborenenAg: ABO- u. Rh- Best. (K etc.) AK: direkter Coombs Test
MHN-Diagnostik (3)
D - Prophylaxe
Intrauterine Transfusion
Austauschtransfusion
MHN-Prävention und Therapie
D - Prophylaxe mit anti-D IgG
- Konzentrat aus Humanplasma1. Gabe in 28. SSW2. Gabe innerhalb von 3 Tagen nach Geburt
- 300 µg neutralisieren ca. 30 mL Blutvor der 13. SSW genügen 50 µg
- Infektionsrisiko minimal
MHN-Prävention
Intravaskuläre fetale Transfusionen
MHN-Therapie (1)
Austausch-Transfusionen
- Ersatz des kindlichen Blutes zur Entfernungder mit AK belegten Erydes akkumulierten Bilirubinsder ungebundenen Antikörper
- bei AK gegen hochfrequentes Ag: Mutter/Verwandte
MHN-Therapie (2)
Neonatale Alloimmunthrombozytopenie
Übertritt fetaler Thrombozyten
Alloimmunisierung der Mutter
beschleunigter Abbau fetaler Thrombozyten
NAIT-Pathogenese (1)
Feto-maternale Thrombozyten-Inkompatibilität
NAIT-Pathogenese (2)
HPA1anegativeMutter
Alloimmunisierung der Mutter
- 2% aller Mütter sind HPA-1a negativ
- 10 % der HPA-1a negativen Mütter entwickelnAntikörper gegen HPA-1a
- 1 NAIT pro 1000 Lebendgeburten> 80% beruhen auf anti - HPA-1a
- Zweithäufigste Spezifität: Anti-HPA-5b
NAIT-Pathogenese (3)
Glykoprotein IIb-IIIa Komplex der Thrombozytenmembran
Kaukasier:- 72% HPA-1aa- 26% HPA-1ab- 2% HPA-1bb
a: 33Leucin ( 196C)b: 33Prolin ( 196T)
NAIT-Pathogenese (4)
Fetale Thrombozytopenie
- zerebrale Blutungintrauterin (bei -10%)/ peripartal
- Purpura
- Petechien
Thrombozytopenie verschwindet ein bis drei Wochennach der Geburt
NAIT-Pathogenese (5)
NAIT-Diagnostik (1)
1) Antigen - Nachweis, serologisch
Inkubation mit HPA - spezifischen Antikörpern
Nachweis der gebundenen Antikörpermikroskopisch: PIFTenzymatisch: ELISAdurchflußzytometrisch: FACS
Pränataldiagnostik
Amniozentese zur HPA-Bestimmung aus Fruchtwasser-DNA
NAIT-Diagnostik (2)
2) Molekularbiologische HPA - TypisierungPCR mit Allel-spezifischen Primern
pränatal, auch bei Thrombozytopenie
NAIT-Diagnostik (3)
3) Antikörper - Suche
Thrombozyten + Serumder Mutter:
Mutter negativ
Vater POSITIV
HPA-1aa Spender POSITIV
HPA-1ab Spender POSITIV
HPA-1bb Spender negativ
NAIT-Diagnostik (4)
Intrauterine Transfusionen
- im Abstand von 4-6 Wochen
- Thrombozyten HPA-1a negativer Spender oderThrombozyten der Mutter
- Konservenvolumen: 10-35 ml
- Anti-CMV-negativ, leukozytendepletiert
- bestrahlt
NAIT-Therapie
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