Optimierung der Liquorproteinelektrophorese in Agarosegel: mögliche Bedeutung für die Diagnose neuropädiatrischer Erkrankungen

Abstract

Veränderungen der Proteinkonzentrationen des Liquors cerebrospinalis sind einerseits abhängig von physiologischen Faktoren wie Lebensalter und Abnahmeort, andererseits spiegeln sie pathologische Prozesse wie zum Beispiel die Störung der Blut-Liquor-Schranke (BLS) wieder. Um diese pathologischen Vorgänge zu erkennen, wird ein Stufenprogramm, bestehend aus Erst-, Basis- und Spezialdiagnostik, zur Liquoranalytik eingesetzt. Die hier optimierte Liquorelektrophorese in Agarosegel wurde zur quantitativen Analyse von sechs Liquorproteine bzw. Proteingruppen (Transthyretin, Albumin, α 2-Proteine, β 1- Pro-teine, τ-Fraktion, γ-Globuline) als Ergänzung der Basisdiagnostik von neuropädia-trischen Erkrankungen eingesetzt. Basis hierfür waren: Liquorproteinkonzentrierung ohne spezifischen Eiweißverlust, Reproduzierbarkeit Elektrophoresebedingungen, lineare Proteinanfärbung durch den Farbstoff Amidoschwarz, computergesteuerte quantitative Auswertung mittels Densitometrie und Gaußapproximierung sowie die Erstellung von altersabhängigen Normalwerten für die untersuchten Proteine/ Proteingruppen im Liquor. Die neu aufgestellten Normalwerte galten als Referenz und als Normalabgleich bei der Untersuchung der pathologischen Liquorproben. Alle hier untersuchten Krankheitsbilder unter-schieden sich im Proteinmuster der Liquorelektrophorese. Analysiert wurden Kinder, die an einem Guillain Barré Syndrom (GBS), einer Neuroborreliose, einer bakteriellen Meningitis und einer Retardierung mit Vergrößerung der Liquorräume litten sowie Kinder vor und während der Therapie einer akuten Leukämie. Als besonders aussagekräftige Parameter einer BLS Störung erwiesen sich die relativen Veränderungen der hauptsächlich zentral synthetisierten Proteine Transthyretin und die τ-Fraktion sowie die absoluten Veränderungen der aus dem Serum stammenden Proteine Albumin und γ-Globuline (Immunglobulin G). Anhalt auf eine intrathekale Bildung des Immunglobulins G konnte durch optische Betrachtung der Elektrophorese sowie durch relative und absolute Konzentrationsveränderungen gegenüber den altersabhängigen γ-Globulin Normalwerten gewonnen werden. Es konnte gezeigt werden, dass während Polychemotherapie der akuten Leukämie, Glucocorticosteroide einen protektiven Einfluss auf die BLS Funktion zu haben scheinen. Die Bedeutung besonders der Transthyretinfraktion in der altersabhängigen Beurteilung BLS Funktion im Sinne einer vermehrten Durchlässigkeit sowie einer Verdichtung der Schrankenfunktion wurde dargestellt. Die Transthyretinfraktion kann ein sensitiver Marker zur Beurteilung der BLS Funktion zum Beispiel am Beginn eines GBS sein. Es wurde gezeigt, dass die Berücksichtigung des gesamten elektrophoretischen Proteinmusters mit seinen altersbezogenen Parametern Transthyretin, Albumin, α 2-Proteine, β 1- Protein (Transferrin), τ-Fraktion und dem γ-Globulin (IgG) relevante klinische Bedeutung für die Liquorbasisdiagnostik neuropädiatrischer Krankheiten haben kann und besonders zur Analyse der BLS-Funktion genutzt werden könnte. Das her-kömmliche Basisprogramm der Liquorproteindiagnostik könnte durch die Liquorprotein- elektrophorese in Agarosegel erweitert werden.

Changes of protein levels in the cerebrospinal fluid (CSF) depend not only on physiological factors such as age and site of sampling, but can also reflect pathological processes. To detect these pathological alterations in the CSF a phase program consisting of primary, basic and special diagnostics is commonly used. An optimised process of electrophoresis of CSF proteins in agarose gel was used to quantify six CSF proteins or groups of proteins (transthyretin, albumin, α 2-proteins, β 1-protein, τ-fraction, γ-globulin) to complement the basic program of CSF analysis used to diagnose neuropaediatric disorders. The basis of this analysis was: Concentration of CSF proteins without a specific protein loss, reproducibility of electrophoresis, linear protein staining with amido-black dye, computerised quantitative analysis of the electrophoresis using densitometry and Gaussian curve approximation as well as establishing age-dependent normal values for the studied proteins / protein groups in the CSF gained by the electrophoresis. The newly established normal values were reference and base in the investigation of pathological CSF samples. All diseases examined differed in the CSF protein electrophoresis pattern. Analysis was conducted of children who were suffering from Guillain Barré syndrome, neuroborreliosis, bacterial meningitis and retardation with enlargement of CSF spaces, as well as children before and during therapy for acute leukaemia. The relative changes of the mainly centrally-synthesized proteins transthyretin and τ-fraction as well as the absolute changes of the serum-originated proteins albumin and γ-globulin (immunoglobulin G) proved to be particularly good markers to assess blood-CSF barrier function. For an approximate detection of intrathecal immunoreaction of immunoglobulin G optical analysis of the electrophoresis as well as comparison of relative and absolute changes in the γ-globulin fraction compared to the age-dependent normal values proved to be useful. It was shown that during poly-chemotherapy of acute leukaemia, glucocorticosteroids might have a protective effect on the blood-CSF barrier function. The importance of the transthyretin fraction particularly in the assessment of age-dependent blood-CSF barrier function in terms of increased permeability and a tightening of the barrier function was analysed. Transthyretin can be a sensitive marker to detect blood-CSF barrier disturbances, for example at the start of Guillain Barré Syndrome. It was shown that consideration of the entire age-dependent electrophoretic protein pattern with the parameters, transthyretin, albumin, α 2-proteins, β 1-protein (transferrin), τ-fraction and γ-globulin fraction (immunoglobulin G) may have additional clinical relevance in the diagnosis of neuropaediatric diseases and could especially be used to analyse the BLS function. The conventional base program of CSF protein analysis could be expanded by electrophoresis of CSF proteins in agarose gel.