Lexikon der Medizinischen Laboratoriumsdiagnostik
Autoren
A. M. Gressner und O. A. Gressner

Haptoglobin

Haptoglobin
Synonym(e)
Hämoglobin-bindendes Protein; Hp
Englischer Begriff
haptoglobin; hemoglobin-binding protein
Definition
Eine Gruppe strukturell und funktionell eng verwandter, in der Leber synthetisierter α2-Globuline, die positive Reaktanten der Akute-Phase-Reaktion sind, Bindungs- und Transporteigenschaften für Hämoglobin aufweisen und klinisch als sensitive Kenngröße der intravasalen Hämolyse dienen.
Synthese – Verteilung – Abbau – Elimination
Hp wird in den Hepatozyten als Einzelpeptidkette synthetisiert und posttranslational proteolytisch in eine kleinere aminoterminale α-Kette und eine wesentlich längere carboxyterminale β-Kette gespalten. Beide Ketten sind über eine Disulfidbrücke zu einem Kettenpaar verbunden, das wiederum durch eine Disulfidbrücke mit einem zweiten α-β-Paar zu einem tetrameren Molekül verbunden ist. Diese dem Aufbau von Immunglobulinen ähnelnde Grundstruktur ist durch einen ausgeprägten genetischen Polymorphismus mit drei strukturell differenten Phänotypen (Hp 1-1, Hp 2-1 und Hp 2-2), die das Ergebnis der Expression von zwei differenten Allelen (Hp 1 und Hp 2) des Hp-Gens auf Chromosom 16q22 sind, charakterisiert. Variante α-Polypeptide des Hp 2-Allels mit zwei freien Cysteinresten bedingen die Bildung von polymeren Hp-Strukturen bei Vorliegen des Hp 2-1- und Hp 2-2-Phänotyps, die zu einer wichtigen und ausgeprägten molekularen Heterogenität mit folgenden Molmassen führt:
  • Hp 1-1 mit einer Molmasse von 86 kDa und gut definierter tetramerer Struktur
  • Hp 2-1 mit einer Molmasse von 86–300 kDa und heteropolymerer Struktur
  • Hp 2-2 mit einer Molmasse von 170–1000 kDa mit einer multiplen makropolymeren Struktur
Die Hp-Allel-Frequenzen zeigen ausgeprägte geographische Unterschiede. Halbwertszeit des freien Haptoglobins beträgt ca. 2 Tage, des Hämoglobin-Hp-Komplexes ca. 8 Minuten. Der Komplex wird von den Makrophagen des retikuloendothelialen Systems in Leber (Kupffer-Uellen) und Milz phagozytiert und somit aus der Zirkulation eliminiert.
Funktionelle Bedeutung
  • Bindung und Transport des intravasal durch Erythrozytendestruktion freigesetzten Hämoglobins. Es bildet sich ein hochaffiner stöchiometrischer Komplex von Hp und Hämoglobin aus, der aufgrund seiner größeren Molmasse renal nicht filtriert wird und somit der Retention des Hämoglobineisens im Körper sowie einer Protektion der Niere durch massive Hämoglobinurie dient. Der Komplex wird schnell (Halbwertszeit: 8 Minuten) durch den Scavenger-Rezeptor (CD 163) an Gewebemakrophagen (Leber, Milz) gebunden und internalisiert und katabolisiert. Freie Hämoglobinämie und Hämoglobinurie treten erst dann auf, wenn die Hp-Bindungskapazität für Hämoglobin erschöpft ist, physiologischerweise kann die Hp-Gesamtmenge im Blut ca. 3 g Hämoglobin binden, somit etwas weniger als die Hälfte der täglich degradierten Hämoglobinmenge von ca. 7 g.
  • Positive Reaktion in der Akuten Phase/Akute Entzündungen stimulieren über Expression von Interleukin-6 (IL-6) und Sekretion von Hp in Hepatozyten, was zu einem deutlichen Konzentrationsanstieg führt. Da Entzündungen häufig von einer milden bis moderaten Hämolyse begleitet werden, ist die Hp-Konzentrationsveränderung eine Resultante bidirektionaler Veränderungen: Abnahme durch Hämolyse, Anstieg durch Akute-Phase-Reaktion.
  • Funktion als Antioxidans Der Hp-Hämoglobin-Komplex ist funktionell eine aktive (Hämoglobin-)Peroxidase, die lokale Peroxidationen (oxidative Stressreaktion) im Rahmen von Entzündungen inhibiert.
Funktion – Pathophysiologie
Hp ist ein potentes antiinflammatorisches Plasmaprotein, dessen Konzentrationsanstieg bei Akute-Phase-Reaktion in Verbindung mit seiner Hämoglobinbindungseigenschaft und Funktion als funktionell aktiver Peroxidasekomplex einerseits einen antioxidativen Schutzmechanismus darstellt und andererseits renalen Häm- bzw. Eisenverlust verhindert und eine Reutilisation im Körper ermöglicht. Unter den verschiedenen Phänotypen sind funktionelle Unterschiede, z. B. im Eisenstoffwechsel und in der Prädisposition zu verschiedenen pathologischen Zuständen mit verändertem Eisenstoffwechsel, z. B. Hämochromatose, Infektionen, Atherosklerose festzustellen.
Untersuchungsmaterial – Entnahmebedingungen
Probenstabilität
Analytstabilität bei 4 °C 3 Tage, bei −20 °C 2 Wochen.
Präanalytik
Hämolyse- und lipämiefreies Serum.
Analytik
  • Immunologische Methoden
    • Am weitesten verbreitet Immunnephelometrie, Immunturbidimetrie, radiale Immundiffusion (RID)
    • Die molekulare Heterogenität beeinflusst insbesondere die Analytik durch radiale Immundiffusion, da die Diffusionsgeschwindigkeit von der Molmasse abhängig ist, die für Hp 2-1 und Hp 2-2 wesentlich höher als für Hp 1-1 ist. RID-Ergebnisse müssen somit nach Feststellung des Phänotyps korrigiert werden.
  • Indirekte Methode
    • Sättigung des Serums mit Hämoglobin und Bestimmung des an Hp gebundenen Hämoglobins aufgrund seiner Peroxidaseeigenschaft nach elektrophoretischer oder chromatographischer Abtrennung des freien (nicht gebundenen) Hämoglobinanteils. Das Verfahren ist in der Routine unüblich, ergibt niedrigere Werte als immunchemische Methoden.
  • Phänotypisierungen
Referenzbereich – Erwachsene
Alter
Haptoglobinkonzentration (g/L)
Neugeborene
0,05–0,48
6 Monate – 16 Jahre
0,25–1,38
Erwachsene
0,15–2,00
>60 Jahre
0,35–1,75
Referenzbereich – Kinder
Referenzbereich – Erwachsene.
Indikation
  • Diagnose, Beurteilung von Schweregrad und Stadium intravasaler Hämolysen
  • Diagnose akut entzündlicher Reaktionen verschiedener Ätiologien
  • Paternitätsdiagnostik (Vaterschaftsdiagnostik) durch Typen- und Subtypendifferenzierung
Interpretation
Hp ist ein sensitiver Parameter intravasaler Hämolysen unterschiedlicher Ätiologien. Erniedrigungen sind außer durch Hämolyse auch durch Leberzellinsuffizienz, Östrogenmedikation, Schwangerschaft und durch die seltene genetische Anhaptoglobinämie bedingt. Das Verhalten als positiver Reaktant der akuten Phase macht eine Interpretation bei überlagernden akut entzündlichen Zuständen schwierig bzw. unmöglich, weswegen immer eine simultane Bestimmung von C-reaktivem Protein (C-reaktives Protein) oder α1-saurem Glykoprotein (Glykoprotein, α1-saures) erfolgen sollte (s. Tabelle).
Klinische Bewertung von Serum-Hp-Veränderungen:
Erniedrigung
Erhöhung
Intravasale Hämolysen verschiedener Ätiologien
• Transfusionsreaktionen
• Immunhämolysen
• Toxische Hämolysen
• Enzymopenische Hämolysen
• Ineffektive Erythropoese (Sichelzellanämie)
• Mechanische Hämolysen
Schwere Leber(zell-)insuffizienz
Schwangerschaft, Östrogene, orale Kontrazeptiva
Kongenitale Anhaptoglobinämie
Nephrotisches Syndrom (bei Hp-1-1-Phänotyp)
• Akute Entzündungen
• Entzündliche Darmerkrankungen
Tumoren (in Verbindung mit Nekrosen)
Verschlussikterus
Nephrotisches Syndrom
Diabetes mellitus (bei Hp-2-1- und Hp-2-2-Phänotypen)
Diagnostische Wertigkeit
Sensitive Kenngröße der In-vivo-Hämolyse, reagiert empfindlicher als Hämopexin. Freie Hämoglobinämie und Hämoglobinurie treten erst nach Überschreiten des Sättigungsbereichs von Hp auf. Keine Beeinflussung durch Myoglobin, das nicht an Hp bindet.
Literatur
Van Vlierberghe H, Langlois M, Delanghe J (2004) Haptoglobin polymorphisms and iron homeostasis in health and in disease. Clin Chim Acta 345:35–42CrossRefPubMed