SERVICE THEMENBLATT Synovialflüssigkeit –Teil 1: Hauptcharakteristika Das mehrseitige Themenblatt über die Synovialflüssigkeit betrachtet die Gelenksanatomie und Zusammensetzung der sogenannten Gelenkschmie- re und behandelt die Indikationen für ihre Analyse. Dazu werden Tipps und Tricks für die Probengewinnung und Handhabung erörtert. Bestellen Sie das Themenblatt unter der Nummer 1 THEMENBLATT Synovialflüssigkeit – Teil 2: Labormedizinische Untersuchung Der zweite Teil des Themenblatts über Synovialflüssigkeit beschreibt die üblichen labormedizinischen Analysen: von der physikalischen Untersuchung über die zelluläre und klinisch-chemische Analyse bis hin zu mikrobiologischen und serologischen Tests. Bestellen Sie das Themenblatt unter der Nummer 2 THEMENBLATT Tiefergehende Einblicke in entzündliche Zustände und Infektionen aus klini- scher und labormedizinischer Sicht Das detaillierte Themenblatt liefert nützliche Informationen zu Ent- zündungen und Infektionen. Nach Analyse des Ursprungs und Aufzei- gen globaler Herausforderungen für das Gesundheitswesen in der Behandlung von Infektionen werden die neuen Blutbildparameter vorgestellt, die in der Bewertung einer Infektion und Entzündung hilf- reich sein können. SYSMEX | HERBSTAUSGABE 2018 Themenblatt Nr. 1 Synovialflüssigkeit – Teil 1: Hauptcharakteristika Dieser Artikel über Synovialflüssigkeit besteht aus zwei Teilen. Teil 1 betrachtet die Anatomie und Zusammensetzung der Synovialflüssigkeit und behandelt die Indikationen für ihre Analyse. Dazu werden Tipps und Tricks für die Proben- gewinnung erörtert. Teil 2 wendet sich dann der Laboranalytik der Synovialflüssigkeit im Detail zu. Das Wort »synovial« kommt vom lateinischen Wort »ovum«, »Ei«, und rührt daher, dass normale Synovialflüssigkeit Eiweiß ähnelt. Synovialflüssigkeit, oft auch als »Gelenk flüssigkeit« bezeichnet, kommt in allen Gelenken und Diarthrosen (echten Gelenken) vor. Von biochemischer Seite stellt sie ein Ultrafiltrat des Plasmas durch die Synovialmembran dar, das durch die B-Synovialozyten mit von diesen gebildeten Verbindungen angereichert wird. Unter normalphysiologi- schen Bedingungen ist die biochemische Zusammensetzung daher der des Plasmas sehr ähnlich. Unter pathologischen Bedingungen kann eine labormedizinische Analyse der Synovial flüssigkeit Informationen über die Ursache der Erkran- kung des Gelenks geben. Relevante Indikationen sind z. B. eine Entzündung, eine Infektion, Trauma oder eine degenerative Gelenkerkrankung. Gesamtvolumen (z. B. Kniegelenk bei Erwachsenen) Tabelle 1 Typische Zusammensetzung von Synovialflüssigkeit Hoch, bildet 4 – 6 cm lange Fäden Äußeres Erscheinungsbild Farblos oder Blassgelb Transparenz Viskosität < 3,5 mL Farbe Klar Anatomie und Zusammensetzung Synovialflüssigkeit ist eine viskose Flüssigkeit in den Hohlräumen beweglicher (oder Synovial-) Gelenke (siehe Abb. 1). Sie dient dem Erhalt der Gelenkfunktion durch strukturelle Unterstützung und die Zuführung von wichtigen Nährstoffen WBC-Differenzialbild: Neutrophile Nicht mehr als 25 % aller Leukozyten (WBC) < 200 Zellen/µL Leukozyten Kristalle Keine Korpuskuläre Bestandteile Erythrozyten (RBC) < 2.000 Zellen/µL Indikationen für eine Analyse der Synovialflüssigkeit Unterschiede in Aussehen und zellulären Bestandteilen von abnormaler Synovialflüssigkeit könnten mit verschie- denen Krankheitsbildern zusammenhängen (Tabelle 2). Sie helfen insbesondere, zwischen entzündlichen und nicht-entzündlichen Formen von Arthritis zu unterscheiden. Eine labormedizinische Untersuchung der Synovialflüssig- keit kann daher nützlich sein, die pathologische Ursache einer Arthritis zu bestimmen. Die häufigsten Analysen von Synovialflüssigkeit untersuchen WBC-Konzentration und Differentialbild, Gram-Färbung, Kultur, Charakterisierung von Kristallen und biochemische Untersuchungen wie die Bestimmung der Glukose-Konzentration. < 3 g/dL Glukose Harnsäure Gesamtprotein Chemische Zusammensetzung Entspricht der Plasmakonzentration Entspricht der Plasmakonzentration Es gibt zwei wichtige Gründe, die Synovialflüssigkeit zu untersuchen: Zum einen, um Gelenkinfektionen zu diag- nostizieren, indem mit Proben von Synovialflüssigkeit eine Gram-Färbung und Kultur durchgeführt werden; zum ande- ren, um mittels Polarisationsmikroskopie Kristallarthritis zu erkennen. Diese erlaubt die Identifizierung von Urat- (Natrium urat-Monohydrat) und Pyrophosphat- (Kalzium- Pyrophosphat-Dehydrat)-Kristallen, um das Vorliegen von an das umliegende Knorpelgewebe. Auf zellulärer Ebene finden sich primär zwei Zelltypen: auf diese Umgebung spezialisierte, den Makrophagen ähnliche A-Synovialozyten und fibroblasten-ähnelnden B-Synovialozyten, die die Gicht oder Pseudogicht zu diagnostizieren. Es konnte gezeigt werden, dass die Beobachtung verschiedener Kristalle in der Synovial flüssigkeit die klinische Diagnose und die Behandlung beeinflussen können. Homöostase im Gelenk sicherstellen. Die B-Synovialozyten sekretieren ein Mucopolysaccharid, das Hyaluronsäure und kleinere Mengen Protein enthält, in die Flüssigkeit. Die großen Hyaluronat-Moleküle tragen zur sichtbaren Viskosität der Synovialflüssigkeit bei. Die Filtration ist nicht selektiv mit der Ausnahme des Ausschlusses hoch- molekularer Proteine. Die meisten chemischen Bestand- teile, auch wenn sie nicht von klinischer Signifikanz sind, haben daher eine Konzentration ähnlich der, die sie auch im Plasma haben, wie in Tabelle 1 gezeigt. In den vergangenen Jahrzehnten hat sich die Untersuchung der Synovialflüssigkeit bedeutend weiterentwickelt: neue biochemische Marker wurden eingeführt, wie z. B. Chondroitin-6-sulfat (C6S), Chondroitin-4-sulfat (C4S), Keratansulfat (KS) und Tenascin-C (TN-C); dazu kam es zu einem Wiederaufleben des Interesses in die Zytologie der Synovialflüssig- keit. Andererseits hat die Verfügbarkeit anderer diagnostischer Techniken (wie zum Beispiel Magnetresonanz-Bildgebung) zusammen mit einem größeren Bewusstsein der Risiken einer routinemäßigen Gelenkpunktion und den Schwierigkeiten beim Umgang mit Körperflüssigkeiten abseits Blut und Urin zu einer Abnahme des Aufkommens derartiger Proben im Labor geführt [2]. Immunologische Erkrankungen, rheumatoide Arthritis, Lupus erythe matodes, Sclerodermie, Polymyositis, Spondylitis ankylosans (Morbus Bechterew), rheumatisches Fieber, Lyme-Arthritis, Kristallarthropathien wie Gicht und Pseudogicht Degenerative Gelenkerkrankung, Arthrose Tabelle 2 Klassifizierung und pathologische Bedeutung von Gelenkerkrankungen [1] Pathologische Bedeutung 1. Nicht-entzündlich Erkrankungstyp 2. Entzündlich Probengewinnung und Handhabung Synovialflüssigkeit wird durch eine Gelenkpunktion (Arthrozentese) gewonnen. Die Flüssigkeitsmenge variiert dabei je nach Größe des Gelenks und Ausmaß der Flüssig- keitsansammlung. Im Knie eines gesunden Erwachsenen finden sich beispielsweise weniger als 3,5 mL, bei entzünd- licher Erkrankung kann das Volumen aber auf über 25 mL anwachsen. Die Gewinnung kann manchmal schwierig sein und nur wenige Tropfen bringen, aber diese reichen für Mikroskopie und Kultur aus. Die Flüssigkeit aus einem pathologischen Gelenk kann Fibrinogen enthalten, was zu spontaner Gerinnung führen kann. Um dies zu vermeiden, sollte die Flüssigkeit in einer Spritze gesammelt werden, die mit Natrium-Heparin befeuchtet wurde. Wurde ein ausreichendes Volumen gesammelt, sollte es – abhängig von den benötigten Tests – in folgende Röhrchen verteilt werden [3]: 3. Septisch Mikrobielle Infektion 4. Hämorrhagisch Trauma, Tumore, Hämophilie, andere Gerinnungsstörungen, Antikoagulans in Überdosis 2 | 3 1 | 3 Muskel Knochen Synovial- flüssigkeit Gelenkkapsel Gelenkknorpel Abbildung 1 Darstellung eines Synovialgelenks SYSMEX | HERBSTAUSGABE 2018 Themenblatt Nr. 2 Synovialflüssigkeit – Teil 2: cabormedizinische Untersuchung Im feil 1 dieses Artikels über Synovialflüssigkeit wurden Anatomie und Zusammensetzung von Synovialflüssigkeit sowie die Indikationen für ihre Untersuchung erörtert sowie einige fipps zur Probengewinnung und -Handhabung geliefert. Dieser zweite feil beschreibt nun die üblichen labormedizinischen Analysen. Labormedizinische Untersuchung Ähnlich der Aufarbeitung anderer Körperflüssigkeiten folgt die labormedizinische Untersuchung von Synovialflüssigkeit gewöhnlich den folgenden Schritten: 1. Physikalische Untersuchung 2. Zelluläre Untersuchung – automatisiert oder mikroskopisch 3. Klinisch-chemische Analyse 4. Mikrobiologische Analyse 5. Serologische Untersuchungen Tabelle 2 Charakteristika von in Synovialflüssigkeit beobachtbaren Kristallen Kalzium-Pyrophosphat Natriumurat (MSU) Cholesterin Kristall Nadeln Form Rhombische Quadrate und Stäbe Gekerbte, rhombische Platten Ursache Gicht Pseudogicht Hohe Konzentration von Cholesterin im Blut Kortikosteroide Flache Plättchen von variabler Form Injektionen 1. Physikalische Untersuchung Farbe und Transparenz Eine Erfassung des äußerlichen Erscheinungsbilds ist ein essentieller feil der Untersuchung von Synovialflüssigkeit. Normale Synovialflüssigkeit ist klar und farblos bis leicht gelblich (Abb. 1 links). Die Färbung wird deutlicher Gelb in Anwesenheit von nichtentzündlichen Gelenkergüssen (Abb. 1 mittig) und kann bei bakteriellen Infektionen einen grünlichen Farbstich aufweisen (Abb. 1 rechts). Apatit (Kalziumphosphat) Kalziumoxalat Briefumschlagartig Kleine Partikel Dialyse Arthrose 3. Klinisch-chemische Analyse: Glukose, Protein, Harnsäure Der am häufigsten angeforderte Test ist die Bestimmung der Glukose-Konzentration, da deutlich erniedrigte Werte auf eine Entzündung oder septische Erkrankungen hinweisen. Da unter Normalbedingungen die Glukosewerte der Synovial- flüssigkeit eng mit denen des Blutes zusammenhängen, sollten Blut- und Synovialflüssigkeitsproben gleichzeitig abge- nommen werden. Dies sollte vorzugsweise geschehen, wenn der Patient nüchtern ist (8 Stunden fasten), um sicherzu- stellen, dass Blut und Synovialflüssigkeit im Gleichgewicht sind. Unter diesen Bedingungen sollte die Glukosekonzentration in der Synovialflüssigkeit nicht mehr als 10 mg/dL unter der Plasmakonzentration liegen. Um falsch-niedrige Werte durch Glykolyse zu vermeiden, sollten die Proben innerhalb einer Stunde nach Abnahme gemessen oder mit Natriumfluorid konserviert werden [6]. In der Anwesenheit von Einblutungen reicht die Färbung von Rot bis Braun oder Xanthochrom. Zu unterscheiden ist aber zwischen Blut in der Probe aufgrund von Hämar- throse und solchem, dass sich aufgrund von Gefäßverlet- zungen bei der Aspiration in der Probe befindet. Der ent- scheidende Hinweis ist hierbei meist eine ungleichmäßige Verteilung des Blutes in Proben, bei denen es zu Gefäßver- letzungen kam. Mit Ausnahme einiger hochmolekularer Proteine wie Fibrinogen, beta-2-Makroglobulin und alpha-2-Makroglobulin ent- hält Synovialflüssigkeit alle Proteine, die auch im Plasma zu finden sind. Die meisten mit Serum durchgeführten Protein- Testverfahren sind daher auch zur Messung von Proteinen in Synovialflüssigkeit geeignet. Normalerweise finden sich 1 – 3 g/dL Protein in der Synovialflüssigkeit [6]. Erhöhte Proteinkonzentrationen werden bei entzündlichen und hämorr- hagischen Krankheitsbildern beobachtet, allerdings führt die Messung von Synovialprotein bei der Bestimmung dieser Krankheitsbilder nicht unbedingt weiter. Bekannterweise ist bei Gicht die Konzentration von Harnsäure im Serum erhöht. Die Messung der Harnsäurekonzentra- tion in Synovialflüssigkeit kann daher die Diagnose Gicht erhärten, wenn keine Kristalle in der Flüssigkeit beobachtet werden konnten. Die Messung der Konzentration im Serum dient oft der ersten Überprüfung eines Verdachts auf Gicht. 4. Mikrobiologische Tests [6] Infektionen des Gelenks können entweder als Komplikation einer verletzungsbedingten Entzündung oder durch das Aus- breiten einer systemischen Infektion auftreten. Gram-Färbungen und Kulturen sind daher zwei der wichtigsten Tests, die mit Synovialflüssigkeit durchgeführt werden. Es müssen dabei grundsätzlich beide Tests durchgeführt werden, da einige Organismen übersehen werden, wenn nur die Gram-Färbung zur Anwendung kommt. frübung ist ein starker Hinweis auf entzündliche Erkran- kungen. frübe, gelbliche Proben weisen auf eine Entzün- dung durch die Anwesenheit von Leukozyten (WBC) hin. Debris von Synovialzellen und Fibrin können aber auch zur frübung führen. Beim Auftreten von Kristallen kann die Flüssigkeit weißlich oder milchig wirken. Am häufigsten werden bakterielle Infektionen beobachtet, Pilzinfektionen und virale Infektionen können aber auch vor- kommen. Besteht der Verdacht, dass diese vorliegen könnten, sollten spezielle Kulturmethoden verwendet werden. Die Historie des Patienten und andere Symptome können bei der Anforderung weiterer Tests helfen. Standardkulturen für Bakterieninfektionen sollten ein Anreicherungsmedium wie Kochblut-Agar (»Schokoladenagar«) verwenden, da neben Staphylokokken und Streptokokken auch anspruchsvolle Haemophilus-Arten sowie Neisseria gonorrhoeae häufig Synovialflüssigkeit befallen. 1 | 5 4 | 5 Abbildung 1 Das optische Erscheinungsbild von Synovial- oder Gelenkflüssigkeit SYSMEX | HERBSTAUSGABE 2018 Themenblatt Nr. 3 Tiefergehende Einblicke in entzündliche Zustände und Infektionen aus klinischer und labormedizinischer Sicht Entzündungen und Infektionen sind unterschiedliche Dingeb auch wenn sie oft gemeinsam auftreten. » Entzündung « beschreibt ausschließlich die immun-vaskuläre Reaktion des Körpersb unabhängig von der Ursache. Sie ist die natürliche Antwort unseres Körpers auf geschädigte Zellenb physikalische oder chemische Störsubstanzenb Allergene oder patholo- gische Organismen und zielt darauf abb diese schädlichen oder invasiven Faktoren zu entfernen und eine Erholung her- beizuführen. Man spricht im Allgemeinen von zwei Formen der Entzündung: Einerseits akuteb andererseits chronische Entzündung. Eine akute Entzündung entwickelt sich sehr schnell und zeigt sich in Form von Rötungb Schwellungb Schmerzb Hitze- empfinden und ggf. sogar einem Funktionsverlust der betroffenen Regionb verschwindet aber im Rahmen des Heilungs- prozesses meist bereits nach wenigen Tagen wieder. Eine chronische Entzündung dagegen kann über Monate oder Jahre andauernb wenn entweder keine Möglichkeit bestehtb den Auslöser loszuwerden und/oder bei niedriger andauernder bzw. wiederholter Exposition gegenüber proinflammatorischen Agenzien. Auf diese Weise können schlechte Ernährungs- gewohnheitenb Stressb leichte Nahrungsallergienb eine bewegungsarme Lebensweise oder andere Faktoren zu einer chronischen Entzündung beitragen. SSC L F S L F S a b L F S c Eine Entzündung ist die ippunologische Antwort des Körpers auf Gewebeschäden, die durch das Eindringen von Frepdsubstanzen, Mikroorganispen oder schädlichen Chepikalien verursacht wird. L F S L F S a b L F S Abb. 4 Das WDF-Suattergramm trägt die intrazelluläre Struktur (SSC) auf der X-Auhse und den RNA/DNA-Gehalt der Zelle (SFL) auf der y-Auhse auf. Jeder Punkt repräsentiert dabei eine gemessene Zelle. a) gesunde Person b) Patient mit Sepsis u) Patient mit Tuberkulose. Die punktierten Linien wurden zu Illustrationszweuken hinzugefügt. SSC SSC c Eine Infektion ist das Eindringen pathogener Mikroorganispen in den Körper, einschließlich ihrer Verpehrung, sowie die Antwort des Körpers darauf. SSC SSC SSC In der Tat ist eine Entzündung nicht immer hilfreich. In einigen Fällen hat sie sogar ein hohes zerstörerisches Potenzialb das nicht zuletzt offensichtlich wirdb wenn das Immunsystem fälschlicherweise das Gewebe des eigenen Körpers angreiftb wie zum Beispiel bei Typ-1-Diabetesb rheumatoider Arthritisb Lupus oder anderen Autoimmunkrankheiten. 2. Zählung der aktivierten Lymphozyten Die XN-Serie unterstützt auch die Erkennung von reaktiven Lymphozyten, da ihre Aktivierung mit einer erhöhten intra- zellulären Aktivität im Zytoplasma einhergeht. Reaktive Lymphozyten können so anhand eines stärkeren Fluoreszenzsignals verglichen mit nicht-aktivierten Lymphozyten erkannt werden (Abb. 5 a – c). Abb. 5 WDF-Suattergramme, die die Position reaktiver Lymphozyten-Cluster ( ) zeigen. a) gesunde Person b) Position von AS-LYMP als unabhängige Population im oberen Bereiuh des Suattergramms u) RE-LYMP mit erhöhtem Fluoreszenz-Signal. Der Ausdruck » Infektion « wird benutztb wenn pathogene Organismen das Gewebe eines Wirtsorganismus infiltrieren und das betroffene Gewebe auf die Organismen und die von ihnen produzierten Gifte reagiert. Infektionen werden durch Mikroorganismen wie Virenb Bakterien und Viroide verursachtb aber auch von größeren Organismen wie Parasiten und Pilzen. Aktivierte B-Lymphozyten werden durch den Parameter AS-LYMP (antikörper-synthetisierende Lymphozyten) gemessen, während die Gesamtheit der aktivierten Lymphozyten (einschließlich der antikörper-synthetisierenden Lymphozyten) über den Parameter RE-LYMP (reaktive Lymphozyten) gezählt werden. Erweiterte Entzündungsparameter Das Sysmex Analysensystem XN-20 kann die Konzentration von reaktiven reifen Lymphozyten bestimmen (RE-LYMP und AS-LYMP) und den Aktivierungsstatus von Neutrophilen quantifizieren (NEUT-GI und NEUT-RI). Diese neuen diagnostischen Parameter sind als » Erweiterte Entzündungsparameter « (Extended Inflammation Parameters, EIP) ab der XN-IPU-Software-Version 21.12 verfügbar. Mit den EIPs kann das Labor entzündliche Zustände quantitativ und damit zuverlässig und schnell beschreiben. Auch Prionenb die ausschließlich aus Protein bestehenb werden als infektiöse Agenzien angesehen. Wirtsorganismen können Infektionen mittels ihres Immunsystems bekämpfen und mit der angeborenen Immunantwortb die meist eine Die erweiterten Entzündungsparameter sind hämatolo- gisuhe Parameter, die im Rahmen eines routinemäßigen Entzündung involviertb reagierenb gefolgt von einer adaptiven Immunantwort. Labortests bestimmt werden und zur Charakterisierung reaktiver Proben verwendet werden können. 1 | 8 6 | 8 Bestellen Sie das Themenblatt unter der Nummer 3 60 61/ XTRA 2 _ 2018