Lexikon der Medizinischen Laboratoriumsdiagnostik
Autoren
G. Töpfer

Myoglobin im Blut

Myoglobin im Blut
Englischer Begriff
myoglobin
Definition
Protein mit α-Helix-Struktur und Sauerstoff-bindendem Häm (strukturell ähnlich der Hämoglobin-Untereinheit), das nur 2–4 % des Muskelproteins (quer gestreifte Muskulatur, Herzmuskulatur) einnimmt.
Struktur
Myoglobin ist ein relativ kleines Sauerstoff-bindendes Protein, das in quer gestreiften Muskelzellen vorkommt und Sauerstoff fester reversibel bindet als Hämoglobin. Die Struktur ist der eines Viertel Moleküls Hämoglobin sehr ähnlich und besteht aus einer Polypeptidkette von 153 Aminosäuren (8 gerade α-helikale Abschnitte, die von Biegungen unterbrochen sind = Globinanteil) und der Sauerstoff-bindenden prosthetischen Gruppe Häm (dem Protoporphyrin mit einem in der Ferroform [Fe2+] gebundenem Eisenatom). Das Häm verursacht die rote Färbung von Myoglobin und Hämoglobin. Die meisten hydrophoben Seitenketten befinden sich im Inneren des Moleküls, die polareren Seitenketten (bis auf 2 Ausnahmen) auf der Oberfläche des Myoglobinmoleküls, umgeben von einer Hydrathülle. Im Inneren des Moleküls haben nur 4 Wassermoleküle Platz. Die planare Häm-Gruppe befindet sich tief in einer Tasche des Myoglobinmoleküls, wodurch die Fe2+-Form vor Oxidation geschützt ist, da nur die Ferroform reversibel O2 binden kann.
Molmasse
17,8 kDa.
Synthese – Verteilung – Abbau – Elimination
Tritt nur in der quer gestreiften Skelett- und Herzmuskulatur (zytoplasmatisch) auf (rote Färbung). Bei Verletzungen des Muskels, besonders bei Polytraumen, Verbrennungen oder Muskelabbau (beispielsweise bei maligner Hyperthermie, aber auch bei intramuskulären Injektionen), wird es freigesetzt, gelangt in das Blut und wird innerhalb von 1–2 Stunden bei intakter Nierenfunktion glomerulär filtriert, im proximalen Tubulus reabsorbiert und abgebaut.
Halbwertszeit
10–20 Minuten.
Funktion – Pathophysiologie
Transport und Speicherung von Sauerstoff (Sauerstofftransport) in der quer gestreiften Muskulatur von Skelett und Herz, wobei im Wasser lebende Säugetiere infolge der zehnmal so hohen Myoglobinkonzentration im Skelettmuskel lange tauchen können. Bei Schädigung des Muskels Freisetzung (Rhabdomyolyse, Polytraumen, Verbrennungen). Wegen der geringen Molmasse schnelle renale Filtration und tubulärer Abbau. Im Urin von Gesunden etwa ein Zehntel der Serumkonzentration (Serum ≤70 μg/L, Urin ≤7 μg/L).
Bei Rhabdomyolyse kommt es zu Erhöhungen im Serum um das 40- bis 400-Fache (bis 40 mg/L), im Urin wurden dabei Erhöhungen auf 20–8000 mg/L (Mittelwert 580 mg/L) beobachtet. Bei Herzinfarkt werden im Serum ca. 10 Stunden nach Infarkt ohne Thrombolyse Peak-Werte von 3 mg/L erreicht. Bei erfolgreicher Thrombolyse wird der Peak schon maximal 3 Stunden nach Infarkt erreicht und liegt noch höher.
Infarktpatienten haben Myoglobinkonzentrationen im Urin von <15 mg/L. Konzentrationen über diesem Schwellenwert schädigen die Tubuli (Voraussetzung: weitere Faktoren wie u. a. saurer Urin). Neuere Arbeiten geben 1 mg/L für das Urin-Myoglobin als kritischen Schwellenwert an und postulieren die Myoglobinclearance mit <4 mL/min für Rhabdomyolyse-Patienten und Polytraumatisierte als weiteren Risikofaktor für das Nierenversagen.
Bei Hirnblutungen korreliert die Blutmenge im Hämatom mit der Myoglobinkonzentration im Serum. Ebenso zeigte sich eine Korrelation/Assoziation des Serummyoglobinspiegels mit dem Schweregrad und der Prognose bei Sepsis.
Untersuchungsmaterial – Entnahmebedingungen
Serum, EDTA-Plasma. Im Blut instabil.
20–25 °C 1 Stunde, d. h. sofort zentrifugieren und Serum/Plasma separieren. Durch die Verwendung von Plasma wird die „turnaround- time“Zeit verkürzt.
Heparinplasma: für die Myoglobinbestimmung geeignet.
Probenstabilität
Serum/Plasma: 20–25 °C 2 Tage, 4–8 °C 1 Woche, −20 °C 3 Monate; Urin: Bestimmung sofort! 2 °C 8 Stunden, bei pH >8 12 Tage.
Präanalytik
Serum/Plasma: Bei nephelometrischen und turbidimetrischen Verfahren kann Lipämie stören. Zentrifugation bei 15.000–20.000 × g über 15 Minuten führt zur Flotation der Lipide. Die Immunturbidimetrie ist etwas empfindlicher auf Hämoglobinstörungen als die Immunnephelometrie (Störungen ab 0,12 mmol/L bzw. 0,18 mmol/L).
Urin: wenn Lagerung, dann vorher Alkalisierung auf pH = 8,5–9,0 mit 0,1 mol/L NaOH, dann Stabilität >12 Tage. Ohne diese Alkalisierung auch bei −20 °C und −70 °C instabil im Urin.
Analytik
  • Quantitative Bestimmung
  • Ammoniumsulfatfällung (80 %ige Sättigung) – zu ungenau
  • Als Nachweis im Peroxidasefeld der Urinteststreifen – zu ungenau (Urin wird 1:40 vorverdünnt, um relevante Myoglobinerhöhungen nachzuweisen)
  • Nachweise mit Elektrophorese, SDS-Elektrophorese und isoelektrischer Fokussierung (s. isoelektrische Fokussierung) – zu arbeitsaufwendig und ungenau
Point-of-Care-Testing wird im Notfallfahrzeug bzw. in der Aufnahmestation oder im OP (im Blut oder Heparinplasma) durchgeführt. Häufige Vergleiche zeigen gute und weniger gute Übereinstimmungen mit Immunoassays (s. Immunoassay) am Analysegeräten. Bei Konzentrationen im Serum von mehr als 300.000 μg/L wurde bei der Bestimmung mittels ECLIA der High-Dose-Hook-Effekt beobachtet.
Konventionelle Einheit
μg/L.
Referenzbereich – Frauen
19–51 μg/L.
Referenzbereich – Männer
23–72 μg/L.
Referenzbereich im Urin: <7 μg/L (Nachweisgrenze).
Indikation
  • Frühdiagnose eines Herzinfarkts
  • Diagnose eines Reinfarkts, Effektivität der Thrombolyse
  • Bei Lungenembolie zusammen mit Tropin T oder- I als Prognosemarker
  • Verdacht auf Muskelabbau bei Skelettmuskelerkrankungen (Rhabdomyolyse, Myopathien, maligne Hyperthermie)
  • Im Urin und Serum (Myoglobinclearance) zur Beurteilung eines drohenden Nierenversagens bei Rhabdomyolyse, Polytrauma etc.
Interpretation
  • Signifikante Erhöhung bei Herzinfarkt schon 2 Stunden nach Schmerzereignis. Der positive Vorhersagewert beträgt 0,64 (hohe Unspezifität) und der negative Vorhersagewert 0,98, d. h., bei normalen Myoglobinwerten innerhalb von 12 Stunden nach dem Schmerzereignis wird ein Herzinfarkt mit hoher Sicherheit ausgeschlossen.
  • Myoglobin weist in der Frühphase nach einem Herzinfarkt (neben dem Fettsäurebindungsprotein (FABP) des Herzens; s. Fettsäurebindungsprotein, cardiales) die höchste diagnostische Sensitivität aller kommerziell erhältlichen Herzmarker auf (2.–6. Stunde). Diese Vorteile für das Myoglobin bestehen nicht mehr seit Einführung der hochsensitiven Troponine. Leider ist die diagnostische Sensitivität des Myoglobins mit einer hohen diagnostischen Unspezifität verbunden.
  • Kontrolle der Reperfusion bei akutem Myokardinfarkt: Myoglobin ist der beste Parameter, um den Erfolg/Misserfolg einer Lysetherapie schnell festzustellen bzw. um u. U. einen zweiten Therapieversuch („second shot“) zu starten. Folgende Kriterien bewährten sich für eine erfolgreiche Lyse:
    • In den ersten 2 Stunden nach Lysebeginn „Slope“ von >150 μg/h
    • Myoglobin t90’/Myoglobin t0’>4
    • Myoglobin-Peak <3 Stunden nach Lysebeginn (2–3 Stunden, Angaben schwanken)
Diese hohe Empfindlichkeit wird neuerdings auch für H-FABP beschrieben. Erhöhungen von Troponin T und gleichzeitige starke Erhöhungen von Myoglobin zeigen bei Lungenembolie eine schlechte Prognose an.
Serum und Urin
  • Die skelettmuskelbedingten Erhöhungen des Myoglobins können so extrem sein (Rhabdomyolyse, Polytrauma), dass ein Nierenversagen befürchtet werden muss. Mithilfe der Bestimmung von Myoglobin in Serum und Urin lässt sich anhand der Myoglobinkonzentration und mittels der Myoglobinclearance der Grad der Gefährdung und der Funktionszustand der Niere abschätzen (s. o.).
  • Nutzbar in der Sportmedizin zur Einschätzung des Trainingszustandes (verzögerte Freisetzung in das Serum von Trainierten).
  • Weitere Ursachen für Myoglobinerhöhungen in Serum und Urin: körperliche Überanstrengung, intramuskuläre Injektionen, Crush-Syndrom, Hitzschlag, Erfrierungen, Verbrennungen, Polymyositis, Dermatomyositis, Sklerodermie, Lupus erythematodes, Fieber, Myositis-Syndrome, muskuläre Dystrophie (Duchenne), Hypokaliämie, Hypophosphatämie, Hypernatriämie, Koma (Schlafmittelintoxikation, Diabetes mellitus), Hypothyreose, Conn-Syndrom, toxische und medikamentöse Muskelschädigungen (Alkohol, Kokain, Heroin, Amphetamine, Phencyclidin, ε-Aminocapronsäure, Clofibrat, Bezafibrat, Succinylcholin, Schlangen- und Insektengifte, Kohlenmonoxid, Wachtelfleisch), fieberhafte Infektionen (Tetanus, Typhus, Coxsackie, Influenza).
Diagnostische Wertigkeit
Myoglobin und CK-MB (s. Kreatinkinase-MB) ergänzen die hochsensitiven Troponine in der Diagnostik des Herzinfarkts, wobei die Erkennung von Reinfarkten (besonders durch CK-MB) und die Überwachung der Lysetherapie, die Überwachung der Bypass-Chirurgie und der perkutanen Koronarinterventionen durch die Myoglobinbestimmung im Vordergrund stehen. Wichtig ist für die Nutzung der hohen Sensitivität die schnelle Verfügbarkeit der Ergebnisse der Myoglobinbestimmung. Die Vergleichbarkeit der mittels Point-of-Care-Tests erzielten Ergebnisse sollte im Einzelfall überprüft werden, auch um gesicherte Ausgangswerte für die Überwachung der Therapie zu erstellen. Die „turnaround time“ (TAT) kann durch Verwendung von Plasma (Wegfall der Gerinnungszeit) oder weniger effektiv (Verkürzung um etwa 10 Minuten) durch Verwendung von Thrombin-Abnahmeröhrchen auch bei Bearbeitung im Labor in das angestrebte Zeitfenster von 0,5–1 Stunden gebracht werden. Bei Nierenversagen und vermutetem Muskelabbau sollte die Myoglobinclearance bestimmt werden.
Literatur
Kurz K, Giannitsis E, Becker M, Hess G, Zdunek D, Katus HA (2011) Comparison of a new high sensitive cardiac troponin T with myoglobin, h-FABP and cTnT for early identification of myocardial necrosis in the acute coronary syndrome. Clin Res Cardiol 100:209–215CrossRefPubMed