Hormonbestimmungen
in Arbeit
Die meisten Hormone liegen im Blut in sehr niedrigen Konzentrationen vor. Das erfordert spezielle Methoden, die sehr aufwendig und störanfällig sind.
Schon bevor eine Blutentnahme erfolgt, muss man sich über den tageszeitlichen Rhythmus, die Pulsatilität und die Interferenzen (z.B. den Gebrauch der Antibaby-Pille) Gedanken machen. Der rasche Abbau einiger Hormone schon im Blut macht je nach untersuchtem Hormon – eine rasche Verarbeitung und eine gezielte Aufarbeitung der Proben notwendig.
Eine wichtige weitere Besonderheit bei der Hormonbestimmung sind die Hormon-bindenden Eiweiße! Nur die „freien Hormone“ – also nur die Hormone, die nicht an Eiweiße gebunden sind – stehen für die Wirkung zur Verfügung! Das erfordert spezielle Kenntnisse zur Auswahl der richtigen Verfahren zur Bestimmung der wirksamen Hormon-Konzentration – ein Problem, das bei weitem nicht für alle Hormone gelöst ist!
In dem Kapitel Fehlerbetrachtung soll zur Problematik der Richtigkeit und Präzision Stellung genommen werden. Dabei soll vor allem klar gemacht werden, warum insbesondere bei hohen und niedrigen Konzentrationen die erhaltenen Werte mit der gleichen Methodik sehr stark schwanken müssen!
Bei der Interpretation der Ergebnisse müssen insbesondere auch das Alter, das Geschlecht…
Entwicklung und Methoden
Nahezu alle der von endokrinen Drüsen produzierten Hormone wurden von Endokrinologen*innen entdeckt. Die Methodik der Bestimmung der Konzentration der Botenstoffe im Blut wurde fast immer in endokrinologischen Labors erstmals beschrieben.
Als wesentliches Wekzeug zur routinemäßigen Bestimmung der Hormone wurde der RIA (Radio-Immuno-Assay) entwickelt, bei dem speziell gegen das entsprechende Hormon (meist im Kaninchen) gezüchtete Antikörper unter Verwendung von mit Radioisotopen markierten Hormonen zum Einsatz kommen. Dem RIA liegt das Massenwirkungsgesetz zu Grunde mit den damit verbundenen, nicht zu vermeidenden, großen Varianzen im Bereich hoher oder niedriger Hormonkonzentrationen.
Beim IRMA, – dem Immun Radiometrischen Assay -, werden gleich zwei gegen das Hormon gerichtete Antikörper verwendet, einer fest im Röhrchen gebunden, der andere radioaktiv markiert und in gelöster Form. Mit steigender Hormonkonzentration im Inkubat wird mehr Hormon an den festen Antikörper gebunden. Zusätzlich bindet das Hormon allerdings auch noch den markierten Antipörper, so dass die Radioaktivität nach dem Dekantieren des Rörchens mit der Konzentration der zu messenden Substanz ansteigt.
Neben der Verwendung von radioaktiven Substanzen kommen die gleichen Untersuchungsprinzien nur unter Verwendung anderer Endpunktbestimmungen zur Anwendung (EIA, FIA, LIA, ILMA)
Präanalytik
Tageszeitlicher Rhythmus
Viele Hormone weisen einen tageszeitlichen Rhythmus auf. Das klassische Beispiel ist das Schlafhormon, das Melatonin. Dessen Konzentration liegt nachts zwischen 1:00 und 3:00 etwa 5 mal höher als tagsüber.
Auch das ACTH und das Cortisol zeigen eine ganz erhebliche tageszeitliche Rhythmik mit den höchsten Peaks morgens früh. Deswegen sollte die Blutentnahme möglichst zwischen 8:00 und 9:00 erfolgen!
Beim Testosteron finden sich neben der Pulsatilität ebenfalls erhebliche tageszeitliche Schwankungen mit den höchsten Werten morgens.
Weiblicher Zyklus
Der weibliche Zyklus wird von den weiblichen Hormonen ausgelöst und geprägt. Ohne Kenntnis ob ein Zyklus vorliegt, ist eine Bestimmung der weiblichen Hormone nicht sinnvoll. Die Bestimmung welche Zyklusphase bzw welche Zyklusstörung vorliegt, erfordert die entsprechende Bestimmung der betroffenen Hormone.
Pulsatilität
Einige Hormone werden „pulsatil“ ausgeschüttet. So erfolgt die Freisetzung von GNRH (LHRH) aus dem Hypothalamus alle 90 Minuten. Als Folge dieses Phänomens sind auch die Freisetzung von LH und FSH in gleichem Maße pulsatil. Die Sexualhormone folgen diesem Muster. Die Auswirkungen im Blut sind allerdings wegen der Halbwertzeit von Testosteron und Östradiol deutlich weniger ausgeprägt nachweisbar. Wenn die GnRH Sekretion nicht mit der richtigen Frequenz auftritt, kann dies zu Zyklusstörungen und Infertilität, sogar zum Hypogonadismus führen.
Die Wichtigkeit der Pulsatilität konnte eindringlich bei der Behandlung des hypothalamisch bedingten Hypogonadismus der Frau gezeigt werden. Nur eine pulsatile Gabe von GNRH alle 90 Minuten war in der Lage, einen regelrechten Zyklus mit Eisprung und nachfolgender Konzeption zu erreichen. Wurde das GNRH alle 60 oder 120 Minuten verabreicht, so trat der gewünschte Effekt nicht ein.
Wird GnRH bzw. seine Agonisten kontinuierlich verabreicht, so wird damit die Freisetzung von LH und FSH aus der Hypophyse sogar gänzlich unterdrückt, ein Hypogonadismus ausgelöst, was man sich z.B. bei der Behandlung des Prostatakarzinoms zu nutze macht.
Interferenzen
Vor der Blutentnahme muss man abwägen, ob der bzw. die Patient*in Präparate einnimmt, die mit der Hormonbestimmung direkt interferieren (Kreuzreaktion bei der Bestimmung), die Konzentration der Bindungsproteine erheblich verändern oder die Hormonproduktion beeinflussen.
Klärt man die möglichen Interferenzen nicht vor der Blutentnahme ab, so können sich sehr problematische Konsequenzen ergeben. (Fall folgt)
Stabilität nach der Blutentnahme
Die Stabilität der verschiedenen Hormone nach der Blutentnahme ist ausgesprochen variabel und stark von der Kinetik abhängig. Auf eine ausführliche Beschreibung für die verschiedenen Hormone sei an dieser Stelle verzichtet und auf die erforderlichen Anweisungen des ausführenden Labors verwiesen. Eine Bestimmung von Hormonen, die nicht anweisungsgerecht versandt wurden, sollte wegen der möglichen Fehlinterpretationen unbedingt verzichtet werden!
Zur Problematik der „freien“ Hormone
Schon bald nach der Beschreibung der Methode zur Bestimmung der Schilddrüsenhormone Thyroxin (T4) und des Trijodthyronin (T3) fiel auf, das Schwangere und Frauen, die Östrogene einnahmen hohe Schilddrüsenhormone aufwiesen, ohne Hinweise für das Vorliegen einer Überfunktion des Organs, einer Hyperthyreose, zu zeigen.
Das führte zum Nachweis des Thyroxin-bindenden Globulins (TBG), des Thyroxin-bindenden Präalbumin (TBPA) und zum Nachweis der Bindung der Schilddrüsehormone an Albumin. Dabei ist vor allem die Konzentration des TBG sehr stark von der Konzentration des Östrogen abhängig. So finden sich in der Schwangerschaft und unter Einnahme von Ovulationshemmern TBG-Konzentrationen, die doppelt so hoch sind, wie der obere Normwert.
Mit Hilfe von reichlich komplizierten Dialyse-Methoden konnten die Bildungsverhältnisse und damit auch das freie Thyroxin (FT4)ermittelt werden, das schon unter Normalbedingungen – also ohne Schwangerschaft und Östrogentherapie bei nur etwa 0,3Promill! der Gesamt T4 Konzentration liegt. Da die Affinität des T3 zum TBG etwa 90 % niedriger ist als die des T4 liegt das freie T3 (FT3) bei etwa 3 Promill des Gesamt T3.
Wenn man bedenkt, dass die Wirkung der Schilddrüsenhormone am Rezeptor im Zellkern vermittelt wird, so wird verständlich, warum die Konzentration der freien Schilddrüsenhormone proportional zur ihrer Wirkung ist; gelangen doch die an Eiweiße gebundenen Hormone gar nicht erst ins Zellinnere.
Der Goldstandard zur Bestimmung von FT4 und FT3 ist die Dialyse-Methode, die allerdings für die Routine extrem viel zu aufwändig wäre. Nach vielen Turbulenzen haben sich die „Analog-Tracer Verfahren“ zur Bestimmung der freien Schilddrüsenhormone durchgesetzt mit all ihren Klippen besonders in Problemsituationen wie in der Intensivmedizin.
Neben den Östrogenen können auch Phenothiazine und Fibrate die TBG-Konzentration erheblich erhöhen.
Cortisol
IGF1
Fehlerbetrachtung
Die Grenzen der „Richtigkeit“
