Labordiagnostik akuter und chronischer Porphyrien

im Einsenderlabor- Stufendiagnostik - Biochemie bis Gentest -

Labor Lademannbogen

Modern diagnosis of chronic and acute Porphyrias

H. Ertl, J. Hartleb und W. Schmidt Labor Lademannbogen, Hamburg

Die Porphyrien:

Diagnostik:

Porphyrien sind eine Gruppe pathologischer, z.T. lebensbedrohlicher Funk-tionsstörungen der Häm-Biosynthese, die therapierbar sind. Jede Porphyrie-Form ist durch eine hereditäre Enzymfunktionsschädigung verursacht, mit Ausnahme der PCT, die auch erworben sein kann (Abb.-1). Ursache der Symptome ist die Akkumulation toxischer Stoffwechselprodukte.

StufendiagnostikAbbildung 1 zeigt zu jeder Porphyrie schematische Ausscheidungs-Muster der Porphyrine und deren Vorläufer (gelb: Urin, braun: Stuhl, rot: Blut). Diese Ausscheidungsmuster sind die Basis der Diagnostik der Porphyrien.

Das ist möglich, da jede Porphyrie-Form durch ein bestimmtes Muster der Akkumulation und Ausscheidung von Stoffwechselprodukten bzw. deren Degradationsprodukten gekennzeichnet ist. Möglich wird diese Diagnostik mittels HPLC-Untersuchungen (siehe unten: Methodik).

Erschwerend ist dabei, dass in vielen Fällen akute mit latenten Phasen der Erkrankung wechseln und die zu untersuchenden Substanzen licht-empfindlich sind (Präanalytik!). Trotz der hohen Bedeutung der Symptome werden diese dem Labor oft nicht mitgeteilt. Zudem müssen die “echten“ Porphyrien von sekundären Porphyrien z.B. durch Metallintoxikation unter-schieden werden. Daher ist eine Diagnostik nur als Stufendiagnostik unter Einbeziehung weiterer Untersuchungen, im Einzelfall bis hin zum Gentest, möglich (Abb. 2). Anders als mittels PBG-Schnelltests (siehe unten) sind so auch hepatische Porphyrien in der Latenzphase meist zu erkennen bzw. auszu-schließen (Sensitivität/Spezifität in der Latenzphase > 90 %[2]).

PBG-Schnelltest (Hoesch-Test): Der Hoesch-Test bzw. dessen Weiterentwicklungen wie der Watson-Schwartz-Test sind einfache, sehr schnelle, qualitative nass-chemische Suchteste, mit dem eine deutlich erhöhte PBG-Ausscheidung im Urin festgestellt werden kann. Ziel: Erkennen einer akuten Porphyrie als Ursache einer akuten abdominellen Attacke. Positive Ergebnisse müssen mittels Stufen-diagnostik verifiziert werden, aber negative Ergebnisse schließen Latenzphasen nicht aus.

wenn ausschließlich Hautsymptome

wenn ausschließlich Hautsymptome

HautsymptomeLichtempfindlichkeit

abdominelle / neurologische Attacken

oder/ und

oder/ und

+ abschließend ggf.:molekulargenetische Analyse

ggf. + Stuhl: Gesamt-P. + wenn pos.: Auftrennungggf. + Stuhl: Gesamt-P. + wenn pos.: Auftrennung

ggf. + Blut: freie Ery.P. + Zink-PP. (selten: + Plasma)ggf. + Blut: PP IX + Zink-PP (selten: + Plasma)

1. immer Urin:* beide Vorläufer (ALS, PBG) + Auftrennung

*ereninsuffizienz: 1. auch Plasma

1. immer Urin:* Porphyrin-Vorläufer (ALS, PBG) + Porphyrine

*: nur b 1. aucha

ggf.+ Enzym-aktivität#(3 Enzyme)

#: mit Einschrä

ggf.+ Enzym-aktivität#(3 Enzyme)

ggf.+ Enzym-aktivität#(3 Enzyme)

#: mit en

Erläuterung der verwendeten Abkürzungen / Literatur:AIP = Akute Intermittierende Porphyrie, ALAD = ALS-Dehydratase, ALADP = ALAD-Mangel-Porphyrie (= Doss-Porphyrie), ALAS2 = erythrozytäre ALS-Synthase, ALS = 5-Aminolävulinsäure, CEP = Congenitale erythropoetische Porphyrie (= Morbus Günther), CPO = Koproporphyrinogen-Oxidase, EPP = Erythropoetische Protoporphyrie Ery = Erythrozyten, FECH = Ferrochelatase, HCP = Hereditäre Koproporphyrie, HEP = HepatoerythropoetischePorphyrie (homozygote PCT), KOP = Koproporphobilinogen (KOP III bzw. I: Isomere), P. = Porphyrin(e) allgemein, PBG = Porphobilinogen, PBGD = PBG-Desaminase, PCT = Porphyria cutanea tarda, PP IX = Protoporphyrin IX in den Erythrozyten, PPO = Protoporphyrinogen-Oxidase, PROT = Protoporphyrin im Stuhl, PV = Porphyria variegata, URO = Uroporphobilinogen (URO III bzw. I: Isomere), UROD = Uroporphyrinogen-Decarboylase, UROS = Uroporphyrinogen-Syntase, XLDPP = X-chromosomal-dominante Protoporphyrie, ZNPP = Zink-Protoporphyrin / [1]: Biochemie und Pathobiochemie, G. Löffler, P.C. Heinrich, P. E. Petrides / [2]: E. Minder: Porphyrien. In: Hoffmann et al. 2012: Klinikhandbuch labordiagnostische Pfade.

Die Symptomatik ist vielgestaltig, es gibt jedoch Leitsymptome: Abdominelle und neurologische Attacken sowie kutane Symptome (Lichtsensibilität). Die Symptome treten bei einigen Porphyrie-Formen gemeinsam, bei anderen jedoch singulär auf, was die Diagnostik erschwert. Die Abbildung 1 zeigt schematisch die Häm-Biosynthese mit den beteiligten Enzymen und deren Substraten bzw. Produkten.Zusätzlich sind die korrespondierenden Porphyrien dargestellt.

Methodik: HPLC-Untersuchungen: Es sind flüssigchromatographische Untersuchungen (HPLC) notwendig. Beispiel-Chromatogramme: a) Urin: Porphyrin-Auftrennung (AIP in Latenzphase, vergl. Schmidt et al., Poster DGKL-Tagung 2013), b) Blut: Erythrozyten-Porphyrine (PP IX und Zn-PP erhöht).

a) b)

Abb. 2: Stufendiagostik-Schema für akute und chronische Porphyrien im Einsenderlabor ( “ggf.“ bedeutet: nur bei Bedarf! / immer Einbeziehung der Symptome! / #: mit Einschränkungen / *: nur bei terminaler Niereninsuffizienz ist Schritt 1 mit Plasma sinnvoll )

Abb. 1: Schematische Übersicht der Häm-Biosynthese mit den beteiligten Enzymen, Substraten bzw. Produkten und korrespondierenden Porphyrien. Zu den Porphyrien sind u.a. schematische Substanz-Ausscheidungsmuster ausgewählter Substanzen in Urin, Stuhl und Blut dargestellt. Basierend auf [1], erweitert.

Succinyl-CoA+ Glycin

δ-Amino-lävulinsäure

(ALS)

ALAS2

Anämie

Porphobilino-

gen (PBG)

ALAD Hydroxy-methylbilan

PBGD Uropor-phyrinogen

(URO) III

UROS Kopropor-phyrinogen

(KOP) III

Protopor-phyrinogen

(PROT)

CPO Proto-porphyrin

(PP) IX

PPOHäm

FECH

XLDPP

ALADP(bei Metallintoxikation ähnlich)

AIP CEP PCT/HEP

HCP PV EPP

Uropor-phyrinogen

(URO) I

Kopropor-phyrinogen

(KOP) I

zeigen Leberschädigung, z.B. bei EPP:(Isomer III zu I -Ratio!)

Zink-Proto- porphyrin (ZnPP)

bei XLDPP und Eisenmangel (und Metallintoxikation)

Morbus Günther

AL

S

PB

G

UR

O

KO

P

KO

P

PR

OT

PP

IX

Zn

PP

AL

S

PB

G

UR

O

KO

P

KO

P

PR

OT

PP

IX

Zn

PP

keine Daten

+ U

RO

AL

S

PB

G

UR

O

KO

P

KO

P

PR

OT

PP

IX

Zn

PP

AL

S

PB

G

UR

O

KO

P

KO

P

PR

OT

PP

IX

Zn

PP

AL

S

PB

G

UR

O

KO

P

KO

P

PR

OT

PP

IX

Zn

PP

AL

S

PB

G

UR

O

KO

P

KO

P

PR

OT

PP

IX

Zn

PP

sehr selten: wenig Datenvorhanden

AL

S

PB

G

UR

O

KO

P

KO

P

PR

OT

PP

IX

Zn

PP

selten: wenig Datenvorhanden

AL

S

PB

G

UR

O

KO

P

KO

P

PR

OT

PP

IX

Zn

PP

ALAD

Enzym mit Funktionsminderung

(Abkürzung)

physiologischer Metabolimus:

spontane Reaktion /

Degradation

Organ der Enzym-

Funktionsschädigung:(bzw. relevantes Gen) Leber / blutbildende Zellen

neurologische und/oder abdominelle

Symptome

Phototoxizität (kutane Symptome)ALAS2

Enzym mit

Funktionssteigerung

Enzym:

Hepta- / Hexa- /

Penta-Porphyrinogen

UROD

Legende:

AIP

Porphyrie:

(Abkürzung)

Fe