Immunhämatologie

Vorlesung Transfusionsmedizin Medizinische Hochschule Hannover

Prof. Dr. Axel Seltsam

Medizinische Hochschule Hannover Institut für Transfusionsmedizin

Immunhämatologische GrundlagenABO und andere BlutgruppensystemePrätransfusionelle DiagnostikImmunhämolytische AnämienPerinatale Transfusionsmedizin (MHN, NAIT)

Inhalt

Immunhämatologische GrundlagenABO und andere BlutgruppensystemePrätransfusionelle DiagnostikImmunhämolytische AnämienPerinatale Transfusionsmedizin (MHN, NAIT)

Inhalt

Single-passProtein

Multi-passProtein

Zucker-Antigen

Kohlenhydrate Proteine

Blutgruppe Antigene Blutgruppe Antigene

AB0 A, B, H Rhesus C, c, D, E, e

Lewis Le(a), Le(b) Kell K, k

P P1 Duffy Fy(a), Fy(b)

Kidd Jk(a), Jk(b)

Glykophorine M, N, S, s

Lutheran Lu(a), Lu(b)

Strukturdeterminanten von Blutgruppenantigenen

Entstehung der Blutgruppenantigene

1. Gen Glykosyltransferase

(2 Allele) (Protein)

Kohlenhydratkette-R

-Kohlenhydratkette-R

2. Gen Protein (Membran- oder lösliches Protein)

(2 Allele)

1. Allo-Antikörper:- gegen fremde Antigene gerichtet- IgG- oder IgM-, selten vom IgA-Typ- mit Ausnahme des AB0-Systems IgM-Typ nur vorübergehend während der Primärantwort

- IgG-Typ u.U. lebenslang nachweisbar

2. Irreguläre Allo-Antikörper- gegen Blutgruppenantigene gerichtet- i. d. R. vom IgG-Typ außer bei einer primären Immunisierung

Grundlagen und Grundbegriffezu den Antikörpern I

3. Reguläre Allo-Antikörper (= Isoagglutinine)- IgM-Typ- treten nur beim AB0-Blutgruppen-System als Anti-A und/oder Anti-B auf.

- sind komplementär zur Blutgruppe - werden zur Blutgruppenbestimmung verwendet

Grundlagen und Grundbegriffezu den Antikörpern II

4. Autoantikörper:- gegen die eigenen Blutgruppenantigene gerichtet- meistens ohne erkennbare Spezifität, gelegentlich Rh- (v.a.Anti-e)-Spezifität

- je nach klinischer Relevanz können sie akute oder chronische Hämolysen verursachen

IgM-Autoantikörper AIHA vom Kältetyp IgG AIHA vom Wärmetyp

Grundlagen und Grundbegriffezu den Antikörpern III

5. Biologische Wirksamkeit:- Chemische Struktur (Immunglobulinklasse)

z. B. nur IgG plazentagängig

- Komplementaktivierung (Hämolysetypus)IgM (z.B. Anti-A, -B) > IgG

- Reaktivität (Temperaturamplitude)

Grundlagen und Grundbegriffezu den Antikörpern IV

IgM IgG

Molekulargewicht 900.000 D 150.000 D

Antigen-Bindungsstellen 10 2

Überbrückungsstrecke > 300 A ca. 140 A

Komplementaktivierung gut mäßig (IgG1 und IgG3)

Placenta-Passage nein ja

Biologische Halbwertszeit 5 Tage 20-30 Tage

Reaktionsoptimum Kälte, NaCl-Milieu Wärme,Supplemente,Coombstest

Beispiele Anti - A, Anti - B Anti - D, Anti - K

Unterschiede zwischen IgG- und IgM-Antikörpernaus blutgruppenserologischer Sicht

Primäre und sekundäre Immunantwort

Komplette und inkomplette Antikörper

Beeinflussung/ Verstärkung der Antigen-Antikörper-Reaktion

• Temperatur (Kälte- / Wärmeantikörper)

• Rinderalbumin

• LISS - low ionic strength solution

• Enzymatische Behandlung der Erythrozyten

• Zentrifugation

• Antihumanglobulintest (Coombstest)

Serologische Untersuchungstechnikenzum Antikörpernachweis

Hämagglutinationstest:- Nachweis von IgM Antikörpern- Durchführung bei 20°C

Indirekter Coombstest:- Nachweis von IgG-Antikörpern- Durchführung bei 37°C

Direkter Coombstest:- Nachweis von Immunglobulinen oder Komplement auf den Erythrozyten

Eluat:- Absprengung von Antikörpern - spezifischer Nachweis von AK auf Erythrozyten

Direkter/indirekter Antihumanglobulintest(Coombstest)

Agglutination nach Zugabevon AHG-Serum

IndirekterCoombstest

DirekterCoombstest

Agglutinat in vitro unter Zuhilfenahme von AHG

Aggutinat, 1:100

Differentialdiagnose des positiven direkten Coombstestes

1. Negative Transfusionsanamnese:

Autoimmunhämolytische Anämien Lymphome (selten andere Malignome) Medikamente Infektionen (bei Kälte-Auto-Antikörpern) idiopathisch (unter Umständen langjährig bestehend, ohne klinische Relevanz)

2. Nach Transfusionen:

verzögerte Transfusionsreaktionen serologisch inkompatible Transfusionen

3. Bei Fötalblut und Neugeborenen:

Morbus haemolyticus neonatorum (MHN)

Spezifität Häufigkeit unter den Antigenfrequenz (%) IgG-Antikörpern (%)

Anti - D 33,0 85,0

Anti - K 24,0 9,7

Anti - E 23,0 30,0

Anti - Fya 7,5 69,0

Anti - c 4,4 80,0

Anti - Jka 4,0 75,0

Anti - C 1,8 70,0

Anti - S 1,8 52,0

Anti - e 0,5 98,0

Beispiel eines Konservenetiketts

Fallbeschreibung

- Stationäre Aufnahme zweier Patienten (Ehepartner) mit Polytrauma

- Not-OP

- Anforderung von jeweils 10 EK und 10 GFP „auf Notfall, ungekreuzt“

- Zunächst „unauffälliger“ Verlauf beider Operationen,

- Intraoperativ plötzlich zunehmender Schockzustand beim weiblichen

Pat. (Puls ↑, RR↓), Hämoglobinurie ⇒ Nierenversagen, Herz-

Kreislauf-Versagen

- Exitus der Patientin intraoperativ

Fallbeschreibung (Fortsetzung)

Vertauschung der Erythrozytenkonzentrate (EK) aufgrund des gleichen

Familiennamens:

Männlicher Pat.: Blutgruppe A → Transfusion von EK der Blutgruppe O

⇒ gut vetragen

Weiblicher Pat.: Blutgruppe O → Transfusion von EK der Blutgruppe A

⇒ Hämolyse

Etappen des ABO - Blutgruppensystems

•1901 Landsteiner: Entdeckung der ABO-Blutgruppen

•1924 Bernstein: Theorie der ABO-Vererbung

•1928 Einführung der serologischen ABO Typisierung

•1978 Nagai: Aufklärung der biochemischen Strukturen

der ABO Glycosyltransferasen

• 1990 Yamamoto: Aufklärung der molekulargenetischen

Struktur des ABO - Gens

Karl Landsteiner

It is characteristic of him that he died pipette in hand.

Zucker-Antigen

Carbohydrate determinants of ABO

Basic substance= oligosaccharides

FucosyltransferaseFUT1 gene

A transferaseA allele of ABO gene

B transferaseB allele of ABO gene

Molekulargenetische Struktur der ABO-Glykosyltransferase

Exon 1 2 3 4 5 6 7

1065 bp

Membrangebundene Funktionelle DomäneDomäne

5´ 3´

Genetic diversity at the ABO locus

Modified from G Daniels 2002

∆156

ZytoplasmaNH2NH2NH2NH2NH2

Gogi-Lumen

Allel (ABO*) A101 A201 B101 O01/O02 O03

∆

176

235

266 268 268

176

Biochemischer Aufbau der ABO-Glycosyltransferasen

3D-Modell der ABO-Glycosyltransferase

Häufigkeit der ABO-Blutgruppen

ABO-Blutgruppe Frequenz

(Phänotyp)

O 0,44

A1 0,35

A2 0,10

B 0,08

A1B 0,03

A2B < 0,01

Distribution of the O blood group

Konträre natürliche ABO - Isoagglutinine

Phänotyp Antigen Antikörper

A A Anti-B

B B Anti-A

O H Anti-A und Anti-B

AB A und B keine Isoagglutinine

ABO - Blutgruppenkompatibilität

Erythrozyten Plasma

majorkompatibel minorkompatibel

O AB

A B A B

AB O

Rhesus - Antigene

Antigen Häufigkeit bei europäischen Weißen (%)

D 85 C 70E 30c 80e 98 Cw 2

Anordung der Rhesusproteine in der Membran

Zelloberfläche

Unterschied D / CEUnterschied C / cUnterschied E / e

NH2

COOH

Rh-positiv

DProtein

Cc / EeProteine

RhDGen

RhCEGen

kein DProtein

Cc / EeProteine

Rh-negativ

Schematische Darstellung der chromosomalen Rh-Region

D-Antigen: 80 % (!)

c-Antigen: 10 %

Konsequenz für künftige Bluttransfusionenund Schwangerschaften!!!!

Hohe Immunogenität der Rhesusantigene

Wichtigste Antigene des Kellsystems

Antigen Frequenz* (%)

K (Kell) 8

k 92

Kp(a) 0,02

Kp(b) 99,98

Js (a) -

Js(b) 100

*gilt für Mitteleuropa

Genotyp Phänotyp Genotypenfrequenz* (%)

kk k 92

Kk Kk 7,98

KK K 0,02

*gilt für Mitteleuropa

Geno-/Phänotypen des Kellsystems

Kell hat relativ hohe Immunogenität von ca. 7 %

⇒ - Anti-K für die EK-Gabe weniger bedeutend,

- aber: rel. hohe Relevanz für Schwangerschaften

Transfusionsmedizinische Relevanz der Kellantikörper

System Zahl der Antigene

ABO 4MNSs 40P 1Rhesus 45Lutheran 18Kell 22Lewis 3Duffy 6Kidd 3Diego 7Cartwright 2Xg 1

System Zahl der Antigene

Scianna 3Dombrock 5Colton 3Land./Wiener 3Chido/ Rogers 9Hh 1Kx 1Gerbich 7Cromer 10Knops 5Indian 2 2VelLan

Erythrozytäre Blutgruppensysteme/-antigene

Problematik der Blutversorgung immunisierterPatienten

28-jähriger Patient, chronische Anämie

anamnestisch multiple Transfusionen von EK

Immunhämatologische Diagnostik: Anti-c, Anti-Fy(b), Anti-Jk(a)

Antigenfrequenzen: c 80 %Fy(a) 66 %Jk(a) 75 %

⇒ Frequenz möglicher kompatibler Spender: 1,7 % !!!!

Weitere Versorgung?

Prätransfusionelle Diagnostik

1) Blutgruppenbestimmmung: ABO, Rhesus (CcDEe), Kell

2) Antikörpersuchtest

3) Verträglichkeitsprobe/Kreuzprobe

Serologische Blutgruppenbestimmung-Bestimmung der AB0-Antigene

B

A

O

AB

Anti-A Anti-B

Serologische Blutgruppenbestimmung-Serumgegenprobe

Landsteiner-Regel:

Isoagglutinine imSerum gegen jene A-und B-Eigenschaften, die dem Individuumfehlen !

Testerythrozyten der Blutgruppe

Patie

nten

der

Blu

tgru

ppe

Vollständige Blutgruppe - Plattentest

Antikörpersuchtest

Serologische Verträglichkeitsprobe (SVP) =Kreuzprobe

Gültigkeit der Verträglichkeitsprobe ? 72 h

Fallbeschreibung

76 jährige Pat., KHK, Herzinsuffizienz, Diabetes mellitus, degenerative Veränderungen der LWSanamnestisch Therapie mit Furosemid, Nitraten, Antiphlogistika (z.B: Diclofenac)

Aufnahme wegen Verschlechterung des AZ, Abgeschlagenheit, Blässe, Kreuzschmerzen in den letzten Tagen

Zunehmende Verschlechterung des AZ, Niereninsuffizienz, Hb 6,2

Intensivmedizinische Therapie, Bluttransfusionen

Weitere Verschlechterung, zunehmender Ikterus, Intubationspflicht

3 Tage nach stationärer Aufnahme: Exitus

Fallbeschreibung (Fortsetzung)

Immunhämatologische Befunde:

Hämolytisches Serum

Direkter Coombstest stark positiv (DCT)

Panagglutinabilität im indirekten Coombstest (ICT)

Diagnose?

Ursache? Diclofenac

V.a. Immunhämolyse

Immunhämolytische Anämien

Formen der immunhämolytischen Anämie

1) Medikamenteninduzierte Immunhämolyse

2) Autoimmunhämolyse vom Wärmetyp

3) Autoimmunhämolyse vom Kältetyp

4) Paroxysmale Kältehämoglobinurie

Medikamenteninduzierte

immunhämolytische

Anämie

Medikamenteninduzierte Immunhämolyse-

Ätiologie und Klinik

Ätiologie: unklar

Verlauf: fulminant

Symptomatik: Hämolyseparameter ↑ ↑, Niereninsuffizienz, Schock,

Anämie, Flanken-, Bauchschmerzen

Prognose: schlecht, in 20-40 % letal

Medikamenteninduzierte Immunhämolyse-

Immunhämatologische Diagnostik

1) Nachweis von medikamentenabh. Antikörpern, die über

Komplementaktivierung intravasale Hämolyse verursachen

2) Diagnostik: DCT positiv (Komplement)

Medikamente, die am häufigsten immun-hämolytische Anämien verursachen

Rocephin (Ceftriaxone)

Rifampicin

Voltaren (Diclofenac)

Medikamenteninduzierte ImmunhämolysenPathogenese

ERY

Komplementaktivierung

Pathogenese der medikamenteninduzierten Immunhämolyse

Autoimmunmhämolytische

Anämie vom Wärmetyp

Autoimmunhämolytische Anämien vom Wärmetyp -Ätiologie und Klinik

Ätiologie: idiopathisch oder symptomatisch (z.B. CLL, SLE)

Verlauf: akut oder chronisch

Symptomatik: Anämie- und Hämolysezeichen

Splenomegalie

Autoimmunhämolytische Anämienvom Wärmetyp-Immunhämatologischer Befund I

ICT: Panagglutinabilität

DCT: anti-IgG pos., Anti-C3d pos., (Anti-IgA pos.)

Eluat: positiv

Autoimmunhämolytische

Anämie vom Kältetyp

Autoimmunhämolytische Anämie vom Kältetyp-

Ätiologie und Klinik

Ätiologie: idiopathisch (Kälteagglutininkrankheit) oder symptomatisch

(z.B. Lymphome, Mykoplasmenpneumonie)

Verlauf: akut oder chronisch

Symptomatik: Anämie- und Hämolysezeichen

Nierenversagen, Akrozyanose, Raynaud-Phänomen,

Rattenbissnekrosen

.

Autoimmunhämolytische Anämievom Kältetyp-Immunhämatologischer Befund I

Hämagglutinationstest positiv

Kältereaktive (meist IgM)-Antikörper

Titer > 1:64 (Titer > 1:1000 bei Kälteagglutininkrankheit)

DCT stark positiv

.

Paroxysmale Kältehämoglobinurie

(Donath-Landsteiner-Hämolyse)

Paroxysmale Kältehämoglobinurie-

Ätiologie und KlinikÄtiologie: unklar, v.a. bei Kindern vom 2.-5. Lebensjahr im

Anschluß an Virusinfekte

Verlauf: akut

Symptomatik: roter Urin, starkgradige Anämie, häufig nach

Kälteexposition

Prognose: gut, i. d. R. selbstlimitierender Verlauf

Paroxysmale Kältehämoglobinurie-Immunhämatologischer Befund

DCT: pos

Biphasische Hämolysine (Donath-Landsteiner-Antikörper)

Pathogenese:

AK-Beladung der Erythrozyten bei Kälteexposition

Komplementvermittelte intravasale Hämolyse bei Wiedererwärmung

Morbus haemolyticus neonatorum

Erythrozytenmangel:

Erythroblastosis fetalisHydrops fetalis

intrauteriner Fruchttod

beschleunigter Ery. - Abbau:

Icterus neonatorumKernikterus

MHN-Pathogenese (1)

Alloantikörper der Mutter gegenErythrozyten des Feten:

Blutgruppen - Inkompatibilität

anti-D (+/- anti-E, anti-C)anti-Kell, anti-c

[anti-A,B (anti-A, anti-B)]

MHN-Pathogenese (2)

Alloimmunisierung der Mutter:

Schwangerschaften

- fetomaternale Blutungen bei 75% aller Schwanger-

schaften (3. Trimenon, postpartal)

- 0,1 mL Blut genügen für die RhD Immunisierungca. 18% der RhD negativen Mütter wurden immuni-siert (ABO-Inkomp., heute RhD Prophlaxe: < 1%) Transfusionen

- Cave: zell. Hämotherapie bei Kindern und Frauen

MHN-Pathogenese (3)

Alloimmunisierung - Fetomaternale Grenzzone

MHN-Pathogenese (4)

Vorgeschichte der Mutter- Schwangerschaften: >90%iges Wiederholungsrisikonach Erstmanifestation

- TransfusionenLabordiagnostik

- frühzeitige Untersuchung bei Schwangeren- Ag: AB0- u. Rh- Best. (K etc.) - AK: Suchtestbei negativem Ergebnis in der 28.-30. SSW wieder-holenBioassays für den AK-Effekt fehlen

MHN-Diagnostik (1)

Zygotie des Vaters:

- Ag-negative Kinder bekannt?, Wahrscheinlichkeit berechnen

- DNA-Analyse

Typisierung des Feten:

- Probe Fetalbut aus der Umbilikalvene- DNA-Analyse: Fruchtwasserpunktat- DNA-Analyse: peripheres Blut der Mutter

MHN-Diagnostik (2)

Fruchtwasser-Analytik

Bilirubingehalt (Photometrie OD450nm)cave: Gefahr der Sensibilisierung

Ultraschall des Feten

Hydropszeichen?

MHN-Diagnostik (3)

Serologische Diagnostik nach der Geburt

Blut des NeugeborenenAg: ABO- u. Rh- Best. (K etc.) AK: direkter Coombs Test

MHN-Diagnostik (3)

D - Prophylaxe

Intrauterine Transfusion

Austauschtransfusion

MHN-Prävention und Therapie

D - Prophylaxe mit anti-D IgG

- Konzentrat aus Humanplasma1. Gabe in 28. SSW2. Gabe innerhalb von 3 Tagen nach Geburt

- 300 µg neutralisieren ca. 30 mL Blutvor der 13. SSW genügen 50 µg

- Infektionsrisiko minimal

MHN-Prävention

Intravaskuläre fetale Transfusionen

MHN-Therapie (1)

Austausch-Transfusionen

- Ersatz des kindlichen Blutes zur Entfernungder mit AK belegten Erydes akkumulierten Bilirubinsder ungebundenen Antikörper

- bei AK gegen hochfrequentes Ag: Mutter/Verwandte

MHN-Therapie (2)

Neonatale Alloimmunthrombozytopenie

Übertritt fetaler Thrombozyten

Alloimmunisierung der Mutter

beschleunigter Abbau fetaler Thrombozyten

NAIT-Pathogenese (1)

Feto-maternale Thrombozyten-Inkompatibilität

NAIT-Pathogenese (2)

HPA1anegativeMutter

Alloimmunisierung der Mutter

- 2% aller Mütter sind HPA-1a negativ

- 10 % der HPA-1a negativen Mütter entwickelnAntikörper gegen HPA-1a

- 1 NAIT pro 1000 Lebendgeburten> 80% beruhen auf anti - HPA-1a

- Zweithäufigste Spezifität: Anti-HPA-5b

NAIT-Pathogenese (3)

Glykoprotein IIb-IIIa Komplex der Thrombozytenmembran

Kaukasier:- 72% HPA-1aa- 26% HPA-1ab- 2% HPA-1bb

a: 33Leucin ( 196C)b: 33Prolin ( 196T)

NAIT-Pathogenese (4)

Fetale Thrombozytopenie

- zerebrale Blutungintrauterin (bei -10%)/ peripartal

- Purpura

- Petechien

Thrombozytopenie verschwindet ein bis drei Wochennach der Geburt

NAIT-Pathogenese (5)

NAIT-Diagnostik (1)

1) Antigen - Nachweis, serologisch

Inkubation mit HPA - spezifischen Antikörpern

Nachweis der gebundenen Antikörpermikroskopisch: PIFTenzymatisch: ELISAdurchflußzytometrisch: FACS

Pränataldiagnostik

Amniozentese zur HPA-Bestimmung aus Fruchtwasser-DNA

NAIT-Diagnostik (2)

2) Molekularbiologische HPA - TypisierungPCR mit Allel-spezifischen Primern

pränatal, auch bei Thrombozytopenie

NAIT-Diagnostik (3)

3) Antikörper - Suche

Thrombozyten + Serumder Mutter:

Mutter negativ

Vater POSITIV

HPA-1aa Spender POSITIV

HPA-1ab Spender POSITIV

HPA-1bb Spender negativ

NAIT-Diagnostik (4)

Intrauterine Transfusionen

- im Abstand von 4-6 Wochen

- Thrombozyten HPA-1a negativer Spender oderThrombozyten der Mutter

- Konservenvolumen: 10-35 ml

- Anti-CMV-negativ, leukozytendepletiert

- bestrahlt

NAIT-Therapie