Immunfixationselektrophorese

Die Immunfixationselektrophorese, kurz IFE, ist ein qualitatives labormedizinisches Messverfahren, das der differenzierten Untersuchung einer Vermehrung von monoklonalen Immunglobulinen dient. In der Regel wird sie ergänzend zu einer Serumeiweißelektrophorese durchgeführt.

Mit einer Elektrophorese lassen sich die Proteinbestandteile des Blutserums entsprechend ihrer physikalischen Eigenschaften (Größe und elektrische Ladung) in fünf oder sechs Fraktionen auftrennen. Antikörper finden sich dabei überwiegend in der γ-Globulin-Fraktion, daher der Name Gammaglobuline. Sie können aber auch in anderen Fraktionen laufen, hauptsächlich in der angrenzenden beta- bzw. beta2-Fraktion. Daraus lassen sich jedoch keine sicheren qualitativen Rückschlüsse auf das Vorkommen von beispielsweise monoklonalen Antikörpern (Paraproteinämie) ziehen. Hohe, schmalbandige Peaks in der Serumeiweißelektrophorese sind aber nahezu beweisend für ein so genanntes Paraprotein.

Mittels Immunfixationselektrophorese kann die γ-Globulin-Fraktion dahingehend untersucht werden, welche Antikörper in welcher Menge vorliegen. Typische Bandenmuster lassen eine Aussage zu, ob es sich z.B. um ein Immunglobulin IgG Kappa oder IgM Lambda handelt. Scharfe Banden weisen darauf hin, dass es Immunglobuline monoklonalen Ursprungs sind, die alle dasselbe Migrationsverhalten haben (siehe Bildbeispiel unten).

Beispiele für Erkrankungen mit monoklonaler Gammopathie sind das Multiple Myelom oder der Morbus Waldenström.

Nach der elektrophoretischen Auftrennung der Proteine im Agarosegel wird ein zweiter Träger, eine Celluloseacetatfolie, aufgebracht. Sie ist streifenförmig mit monospezifischen Immunseren, d.h. mit Antikörpern gegen IgG, IgA usw., getränkt. Es kommt zur Ausbildung spezifischer Antigen-Antikörper-Komplexe, die zu groß und unlöslich sind, um bei der anschließenden Reinigung aus dem Gel ausgewaschen zu werden ("Immunfixation"). Andere, ungebundene Immunglobuline können schnell und vollständig entfernt werden.

Durch Anfärben mit geeigneten Farbstoffen können die fixierten Immunkomplexe sichtbar gemacht werden. Deutliche, scharf abgegrenzte Banden, die nur ein Immunglobulin und eine Leichtkette in der korrespondierenden Position betreffen, sprechen für ein monoklonales, pathologisches Paraprotein.

Beispiel einer Immunfixation bei ausgeprägtem M-Gradienten Typ IgG Lambda. Ausführliche Erläuterung bei der Bilddatei.

3.1. Nachweis freier Leichtketten

Neben Blutserum kann auch der Urin auf das Vorliegen von Antikörpern untersucht werden. Normalerweise sorgt die Resorptionskapazität der Niere dafür, dass sich im Urin keine Proteine befinden. Bei einer Paraproteinämie kann diese Resorptionskapazität jedoch überschritten werden, sodass es zur Proteinurie kommt.

Werden ausschließlich freie Leichtketten nachgewiesen, liegt eine isolierte Bence-Jones-Proteinurie vor, werden außerdem noch Antikörper bzw. gebundene Leichtketten nachgewiesen, handelt es sich um eine Paraproteinämie mit Bence-Jones-Proteinurie.

Im zweiten Fall müsste das Blutserum dahingehend untersucht werden, welche Paraproteinämie vorliegt.

Mit der Immunfixationselektrophorese können monoklonale Gammopathien genauer typisiert werden. Am häufigsten findet sich monoklonales IgG, seltener IgA oder IgM, sehr selten IgD oder IgE. Möglich sind auch nur freie Leichtketten κ oder λ sowie nur die Schwerketten von IgA, IgD, IgE, IgG oder IgM. Die Nachweisgrenze für Immunglobuline liegt bei ewa 20 mg Immunglobulin/l.

Therapeutische monoklonale Antikörper werden in der Immunfixationselektrophorese genauso nachgewiesen wie pathologische, allerdings erzeugen sie meist nur schwache Banden. Dies ist bei der Auswertung zu berücksichtigen. Daratumumab, ein MoAb, der häufig bei der Behandlung des Plasmozytoms eingesetzt wird, erscheint dann als zusätzliche Bande vom Typ IgG Kappa, wenn eine Immunfixation unter Therapie zur Verlaufskontrolle des Plasmozytoms durchgeführt wird.

    
        
    
Beispiel für den Nachweis des therapeutischen monoklonalen Antikörpers Daratumumab in der Immunfixation. Weitere Details siehe bei der Bilddatei.

5.1. Immunfixationselektrophorese mit anschließendem Blotting

Da die Antikörper im Agarosegel in einer relativ dicken Schicht lokalisiert sind, kann das Anfärben und damit die Sensitivität des Nachweises nachteilig beeinflusst werden. Durch Übertragen der Antikörper nach der Elektrophorese auf eine dünnere Nitrocellulosemembran kann die Sensitivität erhöht werden.

5.2. Subtraktionskapillarelektrophorese

Bei sehr kleinem Probenvolumen oder um einen höheren Probendurchsatz zu erzielen, kann die Kapillarelektrophorese genutzt werden. Diese lässt sich auch leichter automatisieren.

Dabei wird zuerst untersucht, ob das unbehandelte Patientenserum einen M-Gradienten zeigt. Ist dies der Fall, werden Aliquots des Nativserums mit spezifischen Antikörpern gegen IgG, IgM, Kappa-Leichtketten, Lambda-Leichtketten usw. versetzt, analog zur Gelelektrophorese. Dies führt zu einer Bildung von Immunkomplexen mit den Patienten-Immunglobulinen, die daraufhin an der usrprünglichen Wanderungsposition nicht mehr nachweisbar sind, sozusagen subtrahiert wurden.

Wenn der M-Gradient nach Zugabe von Anti-IgA verschwunden ist, handelt es sich im ein IgA usw.

1. Jürgen Hallbach: Klinische Chemie und Hämatologie; Thieme Verlag; 3.Auflage, 2019
2. Joachim W. Engels, Friedrich Lottspeich: Bioanalytik; Springer Spektrum; 3.Auflage, 2012