Lexikon der Medizinischen Laboratoriumsdiagnostik
Autoren
G. Töpfer

Immunnephelometrie

Immunnephelometrie
Synonym(e)
Nephelometrie
Englischer Begriff
immunnephelometry
Definition
Werden Antikörper zu Antigen(verdünnungen) (Antigen) gegeben, so entstehen lichtabsorbierende und -streuende Immunkomplexe, wobei das der Antigenkonzentration über einen weiten Bereich proportionale Streulicht mittels eines Photodetektors gemessen wird (s. Abbildung).
Strahlengang bei der Immunnephelometrie (Streulichtmessung):
Physikalisch-chemisches Prinzip
Antikörper bilden mit Antigenen netzartige dreidimensionale Bindungen aus, wenn der Antikörper mehr als eine Bindungsstelle (Paratop) für das Antigen und das Antigen mehr als eine Bindungsstelle (Epitop) für den Antikörper aufweist. Damit sind Fab-Fragmente (nur ein Paratop) und monoklonale Antikörper als Partner von Antigenen (oder Haptenen) ohne mehrere identische Epitope nicht zur Vernetzung (Präzipitationsreaktion) in der Lage. Bei Vorhandensein von geeigneten Antikörper-Antigen-Kombinationen kann die bei der Bildung der Antigen-Antikörper-Komplexe stattfindende Reaktion anhand der Heidelberger-Kurve beschrieben werden. Die Präzipitationsreaktion (Trübungsreaktion) findet in Lösung 30–240 Minuten nach der Zugabe des Antikörpers zum Antigen (z. B. Serumverdünnung) ihren Abschluss (die Antigen-Antikörper-Komplexe bestehen dann bei einer Größe von 0,5 μm aus etwa je 200 Antigen- und Antikörpermolekülen). Besonders geeignet für eine Verkürzung dieser Reaktionszeit auf wenige Minuten ist der Zusatz von 4 % Polyethylenglykol 6000 (PEG-6000). Der PEG-Zusatz weitet außerdem das Messintervall aus (Verschiebung vom Äquivalenzpunkt zu höheren Antigenkonzentrationen) und senkt die Nachweisgrenze auf ein bis zwei Drittel. Die Nachweisgrenze kann weiter gesenkt werden, wenn die Antikörper oder F(ab)2-Fragmente am Latexmikropartikel meist kovalent gebunden werden. Diese quantitative partikelverstärkte Immunnephelometrie (Latex-Agglutination) hat eine 1000-fach abgesenkte Nachweisgrenze gegenüber dem Verfahren ohne Latex. Üblich ist die Verwendung von 180–250 nm großer Polystyrolpartikel, wobei ausgenutzt wird, dass die Lichtstreuung in Vorwärtsrichtung (Mie-Streuung) mit der sechsten Potenz des Durchmessers der streuenden Partikel ansteigt. Werden 200 nm große Polystyrolpartikel mit Antigen beladen und Antikörper in einer Konzentration vor dem Äquivalenzbereich ebenfalls als Reagenz zugegeben, dann verringert das Antigen der Probe diese Antikörperkonzentration und damit das Streusignal. Solche Inhibitionsteste weisen eine weitere Empfindlichkeitssteigerung um eine Zehnerpotenz auf. Bei der Lichtquelle werden hohe Anforderungen an Lichtintensität und Stabilität gestellt. Üblich sind Laser (z. B. Helium, Neon) oder Hochleistungsleuchtdioden (LED). Üblich ist die Verwendung des Fixed-time-Verfahrens, d. h., der erste Messpunkt liegt etwa 15 Sekunden nach der Antikörperzugabe, der zweite Messpunkt z. B. 6 Minuten danach.
Einsatzgebiet
Alle Serumproteine, Urinproteine, Liquor-IgG.
Partikel-verstärkte Immunnephelometrie:
  • Proteine im Serum mit einem weiten Konzentrationsbereich wie Myoglobin und (ultrasensitives) CRP
  • Spurenproteine wie Ferritin, β2-Mikroglobulin und Immunglobulin E
  • Als Inhibitionstest einige Hormone wie β-HCG (HCG + β-Kette jedoch in der Empfindlichkeit nur zur quantitativen Bestimmung in der Schwangerschaft, nicht aber als Tumormarkerbestimmung geeignet)
  • IgA, IgM im Liquor, Proteine des Urins
Untersuchungsmaterial
Serum, Liquor, Urin, proteinhaltige Körperflüssigkeiten wie Pleuraflüssigkeit, Exsudate, Transsudate.
Instrumentierung
Immunnephelometer messen die Vorwärtsstreuung in einem Winkel von 0–30° (klassisch wurde bei 90° gemessen) gegenüber dem eingestrahlten Licht. Die Geräte sind in der Regel mit einer Reagenzkühlung versehen, sodass die Antikörper-Latex-Reagenzien im Gerät verbleiben können. Rechenprogramme ermitteln, ob im Antikörperüberschussbereich der Heidelberger Kurve gemessen wurde, und verdünnen, falls nötig, die Probe automatisch („rerun“).
Spezifität
Wird durch die Monospezifität der Antikörper (bzw. Antigene) bestimmt. Mögliche Reaktionen mit Bruchstücken und Aggregaten der Antigene mit Rheumafaktoren, die gegen das Reagenz IgG gerichtet sind, können die Teste stören, aber auch Autoantikörper gegen die zu bestimmenden Antigene, die die Epitope „verdecken“ können.
Sensitivität
Sehr methodenabhängig, ohne Partikelverstärkung im Mittel 5 mg/L als Nachweisgrenze. Mit Partikelverstärkung im Mittel 0,005 mg/L = 5 μg/L. Als Inhibitionstest: eine Zehnerpotenz niedriger. Empfindlicher als die Immunturbidimetrie (methodenabhängig).
Fehlermöglichkeit
Lichtstreuende Verunreinigungen der Probe (Mikrogerinnsel, Zellen wegen unzureichender Zentrifugation [z. B. bei Liquor]), Lipämie und mikrobielle Verunreinigungen stören umso mehr, je mehr Probe eingesetzt wird und je niedriger die Nachweisempfindlichkeit liegt.
Praktikabilität – Automatisierung – Kosten
Es ist ein Gerätesystem, das nicht in Analysenautomaten mit hohem Automatisierungsgrad (Automatisierung) integriert ist. Die Kosten sind vergleichbar denen anderer Immunoassays (s. Immunoassay), wegen der Gerätekosten aber höher als bei der Immunturbidimetrie.
Bewertung – Methodenhierarchie (allg.)
Breit einsetzbar, besonders zur Bestimmung von „Serum“proteinen in Körperflüssigkeiten wie Urin und Liquor.
Literatur
Gressner AM (1990) Entwicklungstendenzen nephelometrischer und turbidimetrischer Immunoassays. GIT Labormedizin 9:419–429
Kaboord B, Perr M (2008) Isolation of proteins and Protein complexes by immunoprecipitation. Methods Mol Biol 424:349–364CrossRefPubMed
Mali B, Armbruster D, Serediak E, Ottenbreit T (2009) Comparison of immunturbidimetric and immunnephelometric assays for specific proteins. Clin Biochem 42(15):1568–1571CrossRefPubMed