Lexikon der Medizinischen Laboratoriumsdiagnostik
Autoren
K. J. Lackner und D. Peetz

Kreatinkinase

Kreatinkinase
Synonym(e)
Creatinphosphokinase; Creatinkinase; CK
Englischer Begriff
creatine kinase
Definition
Kreatinkinase (CK) ist ein intrazelluläres Enzym des Energiestoffwechsels, das reversibel Phosphatgruppen zwischen ADP und ATP überträgt.
Struktur
Kreatinkinase ist ein dimeres Molekül bestehend aus Kombinationen der Monomere M (Muskulatur), B (Gehirn, „brain“) und Mi (Mitochondrien). Die Monomere sind aus jeweils ca. 360 Aminosäuren aufgebaut und enthalten Thiolgruppen. In humanen Geweben finden sich die 3 zytoplasmatischen Isoenzyme CK-MM, CK-MB und CK-BB sowie in den Mitochondrien CK-MiMi. Durch postsynthetische Modifikationen entstehen zusätzlich die Isoformen CK-MM3, CK-MM2 und CK-MM1 sowie CK-MB2 und CK-MB1 (Kreatinkinase-Isoformen). In Form von Makro-CK (Makrokreatinkinase) tritt CK-BB an Immunglobulin G oder A gebunden auf (Makro-CK Typ 1). CK-MiMi kann bei Freisetzung ins Blut als Oligomer auftreten (Makro-CK Typ 2).
Molmasse
Jedes CK-Monomer weist eine Molmasse von ca. 40 kDa auf, die Dimere von ca. 80 kDa. Die Molmasse von Makro-CK-Formen beträgt >200 kDa.
Synthese – Verteilung – Abbau – Elimination
Die Genorte für die CK-Synthese liegen für die B-Untereinheit auf dem langen Arm des Chromosoms 14 (14q32), für die M-Untereinheit auf dem langen Arm des Chromosoms 19 (19q13). In der Herz- und Skelettmuskulatur wird vornehmlich CK-MM synthetisiert („Skelettmuskelform“). CK-MM ist für ca. 97 % der Gesamt-CK-Aktivität im Blut verantwortlich. Daneben wird in beiden Geweben CK-MB gebildet. Da der relative Anteil von CK-MB in der (geschädigten) Herzmuskulatur höher als in der Skelettmuskulatur ist, wird CK-MB auch als „Myokardform“ bezeichnet. Das ursprünglich im Gehirn gefundene Isoenzym CK-BB wird auch in der glatten Muskulatur von Blase, Darm, Prostata, Uterus in den Gefäßwänden synthetisiert. In Mitochondrien werden 2 Formen von CK-MiMi synthetisiert, eine Muskelsarkomer-spezifische und eine ubiquitär vorkommende Form.
CK unterliegt im Blut postsynthetischen Modifikationen, die zu CK-Varianten (Isoformen) führen. So werden von der Gewebeform der CK-MM (CK-MM3) sukzessive die C-terminalen Lysinreste der M-Ketten abgespalten, sodass die Varianten CK-MM2 und CK-MM1 entstehen. Von der M-Untereinheit der Gewebeform der CK-MB (CK-MB2) wird ebenfalls ein Lysinrest abgespalten, es entsteht CKMB1. CK ist relativ instabil und wird im Blut durch Oxidation und Bildung interner Disulfidbrücken zwischen Thiolgruppen inaktiviert. Die Metabolisierung des Enzyms erfolgt hauptsächlich über Lebermakrophagen.
Halbwertszeit
18 Stunden (CK-MM), 12 Stunden (CK-MB), 5 Stunden (CK-BB), 4 Stunden (CK-MiMi).
Funktion – Pathophysiologie
Die Muskulatur benötigt zur schnellen Überbrückung der Energieversorgung eine ATP-Reserve, die in Form von Kreatinphosphat zur Verfügung steht. In der Kreatinkinasereaktion wird aus Kreatinphosphat ATP generiert:
Das Gleichgewicht der Reaktion liegt im leicht sauren Milieu des Muskelzytosols auf der Seite der ATP-Bildung, sodass ein konstanter ATP-Pool gewährleistet werden kann. Die Regeneration des Kreatin zu Kreatinphosphat erfolgt in Ruhephasen der Muskulatur im Mitochondrium mittels CK-MiMi. Über die Energiebereitstellung in der Muskulatur hinaus hat die CK auch eine allgemeinere Funktion im Transfer von energiereichen Phosphatgruppen von den Mitochondrien zu Orten der Nutzung im Zytoplasma. So findet man CK auch in Geweben mit hohem Energiebedarf, wie z. B. den distalen Nierentubuli.
Nach akuter Schädigung der Herz- oder Skelettmuskulatur kommt es zu einem Anstieg der CK-Aktivität im Blut, die bei 50 % der Patienten nach 4–6 Stunden pathologische Werte erreicht. Bei ausreichend großer Gewebsschädigung zeigen alle Patienten nach 8–24 Stunden pathologische Werte. Das Konzentrationsmaximum wird nach 12–24 Stunden erreicht. Nach 48–72 Stunden fallen die Werte wieder in den Referenzbereich ab.
Makro-CK Typ 1 wird häufig bei älteren Menschen (bis zu 10 % der älteren Frauen) beobachtet und besitzt keinen Krankheitswert. Makro-CK Typ 2 wird dagegen bei schwerer Gewebsschädigung (Tumoren, Leberzirrhose, Lyell-Syndrom, schweren kardiovaskulären Erkrankungen) aus den Mitochondrien frei gesetzt.
Untersuchungsmaterial – Entnahmebedingungen
Präanalytik
Moderne Testmethoden weisen eine hohe analytische Stabilität gegenüber Hämolyse, Hyperbilirubinämie und Lipämie auf. Entsprechende Grenzwerte sind den Herstellerangaben zu entnehmen.
Analytik
Kinetische Bestimmung bei 37 °C nach Empfehlung der International Federation of Clinical Chemistry:
CK = Kreatinkinase, G6PDH = Glukose-6-Phosphat-Dehydrogenase
Durch Zugabe von N-Acetylcystein wird die CK vor Oxidation geschützt und inaktivierte CK während der Inkubationsphase reaktiviert (Reaktivierungszeit). Der Abbau von ATP durch Adenylatkinase aus Erythrozyten, Leber, Muskulatur oder Thrombozyten wird durch Inhibition des Enzyms durch Zugabe von AMP und Diadenosinpentaphosphat verhindert. Eine mögliche Interferenz durch Calciumionen wird durch Zugabe von EDTA inhibiert.
Konventionelle Einheit
U/L.
Internationale Einheit
μkat/L.
Umrechnungsfaktor zw. konv. u. int. Einheit
U/L × 0,0167 = μkat/L.
Referenzbereich – Frauen
<167 U/L.
Referenzbereich – Männer
<190 U/L.
Referenzbereich – Kinder
1 Tag: <712 U/L; 2–5 Tage: <652 U/L; 6 Tage – 6 Monate: <295 U/L; 7–12 Monate: <203 U/L; 1–3 Jahre: <228 U/L; 4–6 Jahre: <149 U/L; 7–12 Jahre: weibl. <154 U/L, männl. <247 U/L; 13–17 Jahre: weibl. <123 U/L, männl. <270 U/L.
Indikation
Diagnose und Verlaufsbeobachtung von Herz- und Skelettmuskelerkrankungen, Therapiekontrolle bestimmter Tumorformen.
Interpretation
Beim akuten Myokardinfarkt werden maximale CK-Aktivitätskonzentrationen von 7500 U/L beobachtet. Darüber hinausgehende Werte weisen auf eine zusätzliche Skelettmuskelbeteiligung hin (z. B. Reanimation). Bei akuten Schädigungen der Skelettmuskulatur können CK-Aktivitäten weit über 5000 U/L beobachtet werden, bei Myositiden und Rhabdomyolyse Werte von weit über 20.000 U/L.
Chronische Schädigungen der Skelettmuskulatur weisen eine konstante CK-Erhöhung auf und dynamische Veränderungen innerhalb einiger Stunden sind selten. Die höchsten CK-Aktivitäten werden dabei bei der Duchenne-Muskeldystrophie beobachtet (>25.000 U/L).
Bei Proben mit Makro-CK kann die gemessene CK-Aktivität sowohl im Referenzbereich liegen (insbesondere Makro-CK Typ 1) als auch eine konstant erhöhte Aktivität aufweisen. Diagnostisch wegweisend ist in diesen Fällen der zeitliche Verlauf ohne Dynamik der Messwerte und ein (über 25 %) erhöhter CK-MB-Anteil.
Diagnostische Wertigkeit
Die ursprünglichen Hauptindikationen der CK beim akuten Koronarsyndrom (AKS) haben durch die zunehmende Verbreitung von Troponin- und CK-MB-Konzentrationsbestimmung erheblich an Wertigkeit verloren. Aktuelle Empfehlungen der internationalen Gesellschaften für Kardiologie sehen daher die Bestimmung von CK beim AKS nicht mehr vor (Troponin). Zur Diagnose und Verlaufsbeurteilung von Skelettmuskelerkrankungen ist die CK jedoch weiterhin der Marker der Wahl.
Literatur
Brancaccio P, Lippi G, Maffulli N (2010) Biochemical markers of muscular damage. Clin Chem Lab Med 48:757–767CrossRefPubMed
Schumann G, Bonora R, Ceriotti F et al (2002) IFCC primary reference procedures for the measurement of catalytic activity concentrations of enzymes at 378C. Part 2. Reference procedure for the measuremnet of catalytic activity concentration of creatine kinase wATP: creatine N-phosphotransferase (CK), EC 2.7.3.2x. Clin Chem Lab Med 40:635–642PubMed
Thomas L (Hrsg) (2012) Labor und Diagnose. Indikation und Bewertung von Laborbefunden für die medizinische Diagnostik, 8. Aufl. TH-Books, Frankfurt am Main