Mit „Blutgruppen“ bezeichnet man Oberflächenstrukturen auf roten Blutkörperchen, deren Vorkommen genetisch bestimmt ist. Die menschlichen Blutkörperchen werden in die vier
Typen A, B, AB und O eingeteilt. Ein einziger autosomaler Genlokus, das ABO-Gen, ist für diese vier Typen verantwortlich. Für diesen einen Genlokus liegen vier Allele vor: A1, A2, B und
O. Neben dem ABO-Blutgruppensystem sind noch andere Blutgruppensysteme bekannt (z.B. das Rhesus-System).
Blutgruppen sind wichtig im Zusammenhang mit den Bluttransfusionen, da Erythrozyten mit fremden Blutgruppenstrukturen vom Immunsystem erkannt und zerstört werden. Die entstehenden Antikörper
haben eine hohe Affinität und wirken deshalb agglutinierend, d.h. sie können bei Zimmertemperatur die korrespondierenden Erythrozyten zusammenballen.
Die meisten anderen Blutgruppenantigene
sind nur schwach immunogen und provozieren höchstens die Bildung von Antikörpern mit niedriger Affinität, die nur bei tiefer Temperatur zur Agglutination führen und bei Bluttransfusionen
daher keine Probleme darstellen.
Das ABO-System
Molekulare Grundlage für ABO-System
Der ABO-Lokus kodiert für eine Glycosyltransferase, die gewisse Zucker auf ganz bestimmte Zuckerketten von Glycoproteinen sowie Glycolipiden überträgt. A Allele kodieren für N-Acetylgalactosaminyltransferase,
das B Allel für eine Galactosyltransferase während das O Allel für ein nicht funktionelles Enzym kodiert. Bei Genotyp AB sind beide Glycosyltransferasen vorhanden und dementsprechend
werden die Oberflächen-Glycoproteine gleichzeitig sowohl Galactose- wie auch GalNAc-Endigungen besitzen (A und B sind kodominant über O).
Bei allen Menschen sind im Blutplasma bzw. im Blutserum Antikörper vorhanden, die gegen die nicht im eigenen Organismus vorhandenen ABO-Gruppen gerichtet sind. Die Träger der Blutgruppe
A werden nur die B-Substanzen, jene der Blutgruppe B nur die A-Substanzen, jene der Blutgruppe O die A- und die B-Substanzen als körperfremd empfinden und dagegen Antikörper bilden. Die
Träger der AB-Blutgruppe werden dagegen weder gegen A noch gegen B Antikörper bilden.
Testprinzip:
Bei der Blutgruppenbesitmmung untersucht man entweder, welche Antigene auf den Erythrozyten oder welche Antikörper im Serum vorhanden sind. Für die erste Bestimmungs-methode braucht man
bekannte Antiseren, d.h. Testseren mit Anti-A oder mit Anti-B Antikörper, im zweiten Fall benötigt man bekannte Testerythrozyten mit A- und solche mit B-Charakter. Durchführung:
Man gibt auf die rechte und linke Hälfte eines Objektträgers je 1 Tropfen Anti-A bzw. Anti-B-Serum und unmittelbar daneben je 1 Tropfen Blut, mischt jedes Tropfenpaar mit je einem sauberen
Holzstäbchen und streicht die Mischung auf ca. 1-1,5 cm aus. Man lässt die Mischung durch leichtes Schaukeln der Objektträger hin und herfliessen und liesst nach 2-3 min die Agglutination
gegen eine gut beleuchtete, weisse Hinterfläche ab.
Das Rhesus-System
Molekulare Grundlage des Rhesus Systems
Die Rhesusblutgruppe wird nicht durch ein, sondern durch drei eng beieinanderliegende Gene, C, D und E mit je zwei Allelen (C, c; D, d; E, e), bestimmt. Dies bedeutet, dass jemand vollständig
rhesuspositiv (CDE) oder rhesusnegativ (cde) sein kann oder eventuell nur partiell rhesuspositiv bzw. partiell rhesusnegativ ist. In der Bevölkerung ist der Genotyp CDe mit 54% am häufigsten
vertreten. Da D als Antigen viel immunogener ist als C und E, so werden alle Rhesuskonstellationen mit D-Allel „rhesuspositiv“, jene mit d-Allel „negativ“ genannt. Für
die genaue Rhesusblutgruppenbestimmung müssen aber troztdem alle verfügbaren Testseren beigezogen werden. Durchführung:
Die Bestimmung der Rhesus-Faktoren erfolgt analog zur Bestimmung der ABO-Blutgruppe. Der Test wird auf einer geheizten Schaukel durchgeführt. Diese Technik ergibt die Gefahr falsch positiver
Ablesungen durch Eintrocknen (Pseudoagglutination).
Nach 1-1,5 min tritt bei rhesuspositivem Blut eine Agglutination auf. Durch Zugabe eines Tropfens NaCl-Lösung werden die agglutinierten Erythrozyten besser sichtbar, während eingetrocknete
Blutkörperchen wieder in eine homogene Suspension gebracht werden. Achtung: nicht so offensichtliche Resultate wie beim ABO-System! Bemerkungen zur Rhesusbestimmung:
Falsche negative Resultate:
- Reaktionsgemisch zu kalt
- Zu hohe oder zu tiefe Erythrozytenkonzentration
- Zu altes Testserum
Falsche positive Resultate:
- Einstrocknung
- Spontanagglutination (Erythrozyten waschen und in Albuminlösung suspendieren)
Bestimmung des Hämoglobins nach Drabkin
Klinische Grundlagen:
Der rote Blutfarbstoff Hämoglobin ist normalerweise nur in den Erythrozyten des Blutes lokalisiert. Spuren finden sich aber auch im Blutplasma. Dieses Hb ist an ein spezifisches Globulin, das
Haptoglobulin, gebunden. Erst wenn durch Hämolyse mehr Hb aus den Erythrozyten ins Blutplasma übertritt als an das Haptoglobin gebunden werden kann, findet man freies Hb im Blutplasma.
Haptoglobin (a2b2) bindet zwei Hb Moleküle. Normales Plasma enthält etwa 1g/l Haptoglobin. Bestimmungsmethode:
Hb ist ein lichtabsorbierendes Protein und kann daher photometrisch einfach gemessen werden. Die Bestimmungsmethode nach Drabkin quantifiziert Hb nach Ueberführung in Cyanohämiglobin. Während
das Absorptionsspektrum von Hämoglobin je nach O2- und CO2-Druck sowie pH ändert, bildet das Cyanohämiglobin einen stabilen Komplex mit stabilem Spektrum. Eine weitere Voraussetzung
für eine korrekte Bestimmung ist eine vollständige Hämolyse. Bei inkompletter Hämolyse werden nicht hämolysierte Blutkörperchen das Licht streuen und daher eine zu hohe
Lichtabsorption erzeugen. Nun sind aber junge Erythrozyten besonders resistent gegen eine osmotische Hämolyse. Wenn der Anteil junger Erythrozyten z.B. während einer intensiven Blutregeneration
nach Blutverlusten oder bei Säuglingen gross ist, reicht die hämolytische Kraft von Wasser nicht aus, um eine vollständige Hämolyse zu bewirken. Um eine komplette Hämolyse
sicher zu stellen und die Hämolyse zu beschleunigen, enthält die Drabkin-Lösung deshalb noch Detergentien.
Cyanid ersetzt O2 bzw. CO2 am Hb. Die gleiche Messung wäre auch unter künstlich hochgehaltenem O2-Partialdruck möglich. Ausführung und Messung:
Nach drei Minuten Absorption der Analysenlösung gegen den Blindwert messen.
Achtung: Blut durch ausgiebiges Schütteln resuspensieren (Erythrozyten)!
Berechnung:
C = E x 1/e x Verdünnung x 64'460 ; [g Hb/L] Normalwerte:
Mann: 140 – 180 g/L; Mittelwert 160 g/L
Frau: 120 – 160 g/L; Mittelwert 140 g/L
- Berechnung des Hb-Gehaltes eines einzelnen Erythrozyten - MCH = 32 x 10-12 g Hb/Erythrozyt (mean corpuscular hemoglobin)
(160 g Hb/L, 5 Mio Erythrozyten pro mm3)
Verminderte Hämoglobinwerte werden gefunden bei Anämie und Hyperhydratation.
Erhöhte Werte werden gefunden bei Polyglobulie und Dehydratation.
- Wieviel Blut muss hämolysiert werden, um Haptoglobulin vollständig abzusättigen?
Lösung: 13 ml Blut (Molgewicht von Haptoglobin 170'000 g, Molgewicht von Hämoglobin 64'460 g, 1 mol Haptoglobin bindet 2 mol Hämoglobin, 160 g Hb/L, Blutmenge 5 L, Hämatokrit
0.45, Haptoglobinkonzentration 1 g/L Plasma.)
Bei starker Hämolyse findet man kein Haptoglobin mehr im Blut, da die Halbwertszeit des Haptoglobin-Hämoglobin-Komplexes sehr, sehr kurz ist.
- Anzahl Hb-Moleküle pro Erythrozyt
(MCH = 32 pg)? - 300 Mio Hb-Moleküle
- Max. Anzahl O2-Moleküle pro Erythrozyt? - 1200 Mio O2-Moleküle
Bestimmung des Hämatokritwertes
Unter Hämatokrit versteht man den Volumenanteil, den die Erythrozyten im Blut einnehmen. Die Bestimmung erfolgt durch Zentrifugierung des Blutes in einer heparinisierten Kapillare.
Männer: 0.4 – 0.5
Frauen: 0.38 – 0.45
Ausführung:
Man füllt die Kapillare so, dass ein freies Ende von 1 – 1.5 cm bestehen bleibt. Das freie Ende wird mit einer Plastikmasse verschlossen. Die dichtgepackten Erythrozyten nehmen den unteren,
das Plasma den oberen Teil der Kapillare ein; dazwischen sieht man ein feines weisses Häutchen von Leukozyten (Trennung nach Dichte!).
Berechnung:
Aus dem Hämatokritwert und der Anzahl der Erythrozyten pro mm3 in Millionen folgt das mittlere Volumen eines Erythrozyten in mm3.
Beispiel: Hämatokrit 0.47, Erythrozytenzahl 5 Millionen/ml.
Mittleres Zellvolumen (MCV = mean corpuscular volume) = 94 mm3.
Die Norm liegt bei 78 – 94 mm3. Aus diesem Wert können somit microzytäre und macrozytäre Abweichungen erkannt werden. Aus dem Hb-Gehalt des Blutes und dem Hämatokrit kann des weiteren die mittlere Hämoglobinkonzentration des Erythrozyten berechnet werden. Der Hämoglobingehalt des Blutes in g/l
geteilt durch den Hämatokritwert ergibt die Hämoglobinkonzentration in g pro 1000 ml Erythrozyten (MCHC = mean corpuscular hemoglobin concentration).
Normalwerte der MCHC sind 320 – 370 g/l.
MCV und MCHC erlauben verschiedene Anämien zu differenzieren. So führt zum Beispiel ein leichter Fe-Mangel zu einer microzytären (MCV¯), ein schwerer Fe-Mangel zu einer microzytären,
hypochromen Anämie (MCV¯ und MCHC¯). Andererseits führen Folsäure- oder B12-Mangel zu einer makrozytären Anämie (MCV, MCH, MCHC normal).
Hämostase und Koagulation
Überblick:
Ist ein Blutgefäss verletzt, so muss die Verletzung vom Körper sofort wieder verschlossen werden (Schutz vor lebensbedrohlichen Blutverlusten!). Diesen Vorgang bezeichnet man als Hämostase.
Unmittelbar nach der Verletzung heften die Blutplättchen sich an das verletzte Blutgefäss, werden dadurch stimuliert und bilden einen Pfropf (zelluläre Blutstillung). Die Thrombozyten
setzen dann mehrere Substanzen frei, wie Serotonin und Thromboxan A2. Diese Stoffe veranlassen die Blutgefässe zur Kontraktion und sorgen so für eine Verringerung des Blutflusses (vaskuläre
Blutstillung). Schliesslich kommt die Blutgerinnung (Koagulation) unter Beteiligung von 15 Gerinnnungsfaktoren in Gang (plasmatische Blutgerinnung).
Zelluläre und vaskuläre Blutstillung erfolgen innert Sekunden und werden daher auch als primäre Hämostase bezeichnet; die plasmatische Blutgerinnung dagegen braucht Minuten
und wird als sekundäre Blutgerinnung bezeichnet. Zelluläre Blutstillung:
Die zelluläre Blutstillung beginnt mit der Adhäsion von Plättchen an Kollagenfasern, die bei der Verletzung des Gefässendothels freigelegt worden sind. Für die Stabilisierung
dieser Adhäsion ist die Anwesenheit des von Willebrand-Faktors notwendig. Dieses Protein bindet einerseits an das Kollagen, andererseits an einen Rezeptor auf der Plättchenoberfläche.
Die Plättchen werden bei der Adhäsion aktiviert, wobei dadurch verschiedene Substanzen freigesetzt werden: Serotonin, Thromboxan A2 und PAF. Serotonin und Thromboxan A2 wirken vasokonstriktorisch;
PAF und Thromboxan A2 bewirken zudem die Aggregation der Plättchen. Sie kommt dadurch zustande, dass Plätchen einen Rezeptor für das Fibrinogen aktivieren, sodass Fibrinogen nun
eine Brücke zwischen 2 Plättchen bilden kann. Ausserdem werden bei der Aktivation an der Plättchenoberfläche Phospholipide verfügbar, die plasmatische Gerinnungsfaktoren
binden und dadurch aktivieren. Vaskuläre Blutstillung:
Durch Serotonin und Thromboxan A2 kommt es zu einer Vasokonstriktion. Die eintretende Verlangsamung des Blutstromes begünstigt die zelluläre und plasmatische Blutstillung. Plasmatische Blutstillung:
In der Folge wird das plasmatische Gerinnungssystem durch Kontaktaktivierung am Kollagen und durch Freisetzung von Gewebethromboplastin aus dem verletzten Gewebe aktiviert. Am Ende dieser plasmatischen
Gerinnung steht die Umwandlung von Fibrinogen zu Fibrin, welches den Thrombozytenpfropf durchdringt und verfestigt.
An der plasmatischen Blutgerinnung sind insgesamt 15 Gerinnungsfaktoren beteiligt. Mit Ausnahme von Calcium sind alle Faktoren Proteine. Sie liegen im Plasma normalerweise in inaktiver Form vor
und werden nach Auslösung der Gerinnung stufenweise aktiviert (Proteolyse).
In dem kaskadenartigen Ablauf der Aktivierungsreaktion gibt es einige Reaktionen, die in Komplexen aus Gerinnungsfaktoren, Calcium-Ionen und Phospholipiden ablaufen, wobei die Phospholipide die
an der Plättchenoberfläche zugänglich gewordenen Phospholipide sind.
Je nach dem auslösenden Mechanismus unterscheidet man die endogene und die exogene Aktivierung. Ueber den aktiven Faktor X münden beide Wege in die zentrale Reaktion der Prothrombin-Aktivierung. Exogene
Aktivierung:
Aus den verletzten Gewebezellen wird Gewebethromboplastin (Faktor III) freigesetzt, das nun mit dem im Plasma vorhandenen Faktor VII in Berührung kommt und reagiert. Der Gewebethromboplastin-Faktor
VII-Komplex bildet in Gegenwart von Calcium-Ionen an Phospholipiden einen Komplex, an dem die Aktivierung des Faktors X erfolgt. Faktor VII aktiviert nicht nur Faktor X sondern auch Faktor IX.
Damit ist der exogene Weg mit dem endogenen zusammengekommen. Endogene Aktivierung:
Die endogene Aktivierung beginnt mit dem Faktor XII. Dieser wird durch subendotheliales Kollagen aktiviert, was wiederum die Aktivierung von Faktor XI auslöst. Daraufhin wird Faktor IX aktiviert,
der zusammen mit Faktor VIII, Calcium-Ionen und Phospholipiden einen Komplex bildet, der Faktor X aktiviert.
Der aktivierte Faktor X bildet mit Phospholipiden, Calcium-Ionen und Faktor V einen Komplex, an dem die Aktivierung von Prothrombin zu Thrombin abläuft. Thrombin bewirkt den eigentlichen Gerinnungsvorgang,
nämlich die Umwandlung des löslichen Fibrinogens in das unlösliche Fibrin. Erst durch die Wirkung des Faktors XIII werden die Fibringerinsel kovalent vernetzt, wodurch sie definitiv
unlöslich werden.
Tests zur Bestimmung der primären Hämostase Tests zur Bestimmung der plasmatischen Blutstillung (sek. Hämostase)
Quick-Test (Thromborel S):
Thromborel S dient zur Bestimmung der Thromboplastinzeit (TPZ), weil die Gerinnung des Plasmas durch Zugabe von Gewebethromboplastin (Faktor III) ausgelöst wird. Der Test wird auch als Prothrombinzeit
bezeichnet, da er geeignet ist, einen Mangel an Prothrombin anzuzeigen.
Die Messung der TPZ dient als schneller und empfindlicher Test auf Gerinnungsstörungen im Bereich des exogenen Systems (Faktor VII) sowie der Endphase (Faktoren II, V und X).
Der Quick-Test kommt zur Anwendung bei:
- Oraler Antikoagulationstherapie mit Vit. K-Antagonisten (Kontrolle)
- Nachweis von genetischen Defekten im exogenen Gerinnungssystem
- Ueberprüfung der hepatischen Syntheseleistung bei Lebererkrankungen
Alle Calcium-bindenden Proteasen (Faktoren II, VII, IX und X) des Gerinnungssystems benötigen Vitamin K zu ihrer Biosynthese. Bei Vitamin K-Mangel fällt Faktor VII zuerst aus, da er
die kürzeste Halbwertszeit hat.
Der Test ist nicht sehr empfindlich auf einen Mangel an Fibrinogen (Faktor I)!
Prinzip der Methode: Thromborel X enthält Calcium und menschliches Thromboplastin.
Durch Inkubation von Zitratplasma mit der optimalen Menge Thromboplastin und Calcium wird der Gerinnungsvorgang ausgelöst: Es wird die Zeit bis zur Bildung des Fibringerinnsels gemessen.
Auswertung:
Das Messergebnis wird in Sekunden, Prozenten der Norm (siehe spez. Liste) oder in Prothrombin-Ratio (Patientenplasma / Normalplasma) angegeben.
Normalplasma gerinnt meistens in 12 bis 20 Sekunden.
Referenzbereich: 70 – 130%
Therapeutischer Bereich, wenn Thrombosenbildung verhindert werden soll: 15 – 25%
Bestimmung der partiellen Thromboplastin-Zeit (PTT):
Bei der partiellen Thromboplastinzeit wird die Gerinnung durch auf Porzellanerde absorbierte Phospholipide aktiviert (Kaolin-Phospholipid-Suspension = Pathromtin-Lösung). Faktor VII wird dabei
nicht aktiviert, dafür aber Faktor XII. PTT ist damit ein Suchtest auf Störungen des endogenen Gerinnungssystems. PTT erfasst pauschal die Aktivität der Faktoren II, V, VIII, IX,
X, XI und XII. Wegen seiner besonderen Empfindlichkeit auf Mängel der Faktoren VIII und IX wird der PTT im Rahmen der Hämophiliediagnostik (Hämophilie A und B) und generell zum präoperativen
Screening von endogenen Gerinnungsstörungen eingesetzt. Zudem wird der PTT-Test zur Ueberwachung und Steuerung der Antikoagulation mit Heparin eingesetzt. Prinzip
der Methode: Durch Zugabe von Calcium-Chlorid wird die Gerinnung auf der
Porzellanerde eingeleitet.
Klinische Aspekte der Gerinnung:
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