Impedanz-Aggregometrie zur Thrombozytenfunktion

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Überprüfung der Thrombozyten-Funktion mittels Impedanzaggregometrie

Das Verfahren der Impedanz-Aggregometrie bezeichnet einen im Labor stattfindenden Test, um die Funktion der Thrombozyten zu überprüfen. Auf besagte Weise untersuchen Experten, ob bei den Blutplättchen eine Störung vorliegt. Zudem eignet sich die Methode, um die Wirkung von thrombozyten-hemmenden Medikamenten zu kontrollieren. Im weiteren Verlauf folgen ausführliche Details über das Vorgehen. Zuvor erwarten den Leser Informationen über die Umstände, die zum Bedarf einer Aggregometrie führen.

Thrombozytenfunktion
Die Impedanz Aggregometrie ist ein diagnostisches Verfahren, mit dem die Thrombozytenfunktion im Blut untersucht wird. © Photographee.eu – Fotolia.com

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Die als Blutplättchen bekannten Thrombozyten übernehmen im Körper eine wichtige Funktion bei der Blutgerinnung. Die kleinsten Zellen des Blutes verschließen Verletzungen und sondern gleichzeitig Stoffe aus, welche die Gerinnung weiter fördern. Um eine Wunde abzudichten, lagern sich die einzelnen Thrombozyten zusammen und verklumpen. Den entsprechenden Vorgang bezeichnet die Medizin als Thrombozyten-Aggregation.

Gründe für die Kontrolle der Thrombozyten-Funktion

Eine Funktions-Störung der Thrombozyten gilt als häufige Ursache für Blutungsneigung bei Patienten. Die medizinische Fachsprache bezeichnet eine verminderte Funktionsfähigkeit als Thrombozytopathie. Derartige Beeinträchtigungen entstehen durch angeborene Defekte oder durch eine erworbene Thrombozytopathie. Erworbene Funktions-Störungen gehen auf diverse Krankheitsbilder oder Medikamente zurück. Zum Nachweis einer solchen gestörten Funktionsfähigkeit der Thrombozyten dient die Impedanz-Aggregometrie. Sie unterstützt die Ärzte bei der Identifikation der Ursache der Thrombozytopathie.

Neben der Diagnose einer verminderten Thrombozyten-Funktion spielt die Messung der Aggregation in einer weiteren Situation eine wichtige Rolle. In einigen Fällen schränken Ärzte gezielt die Gerinnungsfunktion der Blutplättchen ein. Bei Patienten mit kardiovaskulären Risiken besteht die erhöhte Wahrscheinlichkeit eines Schlaganfalls beziehungsweise eines Herzinfarktes. Um das Auftreten derartiger Krankheiten zu vermeiden, erhalten die Patienten zur Prophylaxe Medikamente, welche die Funktion der Thrombozyten hemmen.

Bei 20 bis 30 Prozent der behandelten Menschen handelt es sich um Non-Responder. Darunter versteht der Mediziner einen Patienten, bei dem die ergriffene Therapie nicht anschlägt. Daher besteht bei der betroffenen Person ebenfalls der Bedarf einer Impedanz-Aggregometrie. Hierbei kontrolliert der Arzt, inwiefern die angestrebte Hemmung der Thrombozyten-Funktion einsetzt.

 

Ablauf der Impedanz-Aggregometrie nach Cardinal und Flower

In der Medizin existieren zwei verschiedene Methoden, um die Funktionsweise der Blutplättchen zu untersuchen. Das ältere Verfahren entwickelte Born im Jahr 1963. Die sogenannte Licht-Transmissions-Aggregometrie eignet sich für Plasma mit einem hohen Anteil an Thrombozyten.

Daneben existiert eine von Cardinal im Jahr 1980 vorgestellte und im weiteren Verlauf detailliert behandelte Methode. Die Impedanz-Aggregometrie nach Cardinal und Flower untersucht die Funktion der Thrombozyten im Vollblut. Das Verfahren findet „ex vivo“ statt. Der lateinische Begriff beschreibt Untersuchungen, die außerhalb des Körpers stattfinden.

Dementsprechend basiert die Impedanz-Aggregometrie auf einer Probe des Vollblutes vom Patienten. In der Regel umfasst sie 300 bis 500 Mikroliter Blut. Dieses gibt der zuständige Experte im Labor mit einer Pipette in eine Messküvette. Neben dem Blut befinden sich darin zwei Elektroden. Eine im nächsten Schritt erzeugte Wechselspannung ruft einen Stromfluss zwischen den beiden Elektroden hervor.

Die Impedanz-Aggregometrie basiert auf der Messung des elektrischen Widerstandes. Der physikalische Begriff für den Wechselstrom-Widerstand lautet Impedanz, woraus sich der Name des vorgestellten Verfahrens ableitet. Bereits beim Einführen der Elektroden in die Probe des Vollblutes lagern sich Thrombozyten aufgrund ihrer negativen Ladung an die Elektroden an. Das mindert die Leitfähigkeit. Der reduzierte Stromfluss zwischen dem Elektrodenpaar führt nach dem Ohm’schen Gesetz zu einem (ersten) Anstieg der Impedanz. Letzte pendelt sich anschließend auf einem konstanten Niveau ein.

Im nächsten Schritt findet eine gezielte Stimulierung der Thrombozyten statt. Das löst die zu untersuchende Aggregation der Blutplättchen aus. Hierfür eignet sich beispielsweise das Reagenz namens „TRAP-6“. Das Kürzel steht für den englischen Begriff „Thrombin Receptor Activating Peptide“.

Daneben existiert die Möglichkeit, die Funktion der Thrombozyten durch Stimulation mit Adenosindiphosphat (ADP) oder mit Arachidonsäure (ASPI beziehungsweise ARA) zu testen. Die Wahl des Aktivators hängt bei der Überwachung des Therapie-Erfolgs eines Thrombozyten-Funktionshemmers von dem verschriebenen Medikament ab.

 

Impedanz steigt proportional mit der Aggregation

Die Gabe eines Aktivators stimuliert die Thrombozyten. Infolge der einsetzenden Aggregation lagern sich die Blutplättchen stärker an das Elektrodenpaar an und die gemessene Impedanz erhöht sich. Die zunehmende Umhüllung der Elektroden und der damit einhergehende Anstieg des elektrischen Widerstandes verlaufen proportional zur Aggregation der Blutplättchen. Die in den Mess-Ergebnissen in Kurvenform ersichtliche Korrelation zwischen den beiden Variablen erlaubt einen Rückschluss auf die Funktionsweise der Thrombozyten.

Weiterentwicklung „Multiple Electrode Aggregometry“

Mittlerweile existiert eine Weiterentwicklung der von Cardinal und Flower 1980 erstmalig beschriebenen klassischen Impedanz-Aggregometrie. Das sogenannte Multiplate-System – ein Gerät der Firma Roche – führt im Unterschied zum ursprünglichen Verfahren eine multiple Messung durch. Daraus ergibt sich der alternative Name „Multiple Electrode Aggregometry“ (kurz MEA). Hinsichtlich der physikalischen Vorgänge weisen die klassische Impedanz-Aggregometrie und das multiple Verfahren keine Unterschiede auf.

Der Vorteil der MEA resultiert aus dem Einsatz von vier Elektroden, die zwei voneinander unabhängige Einheiten bilden. Die ermöglichte interne Kontrolle vermeidet systematische Fehler. Zudem handelt es sich bei den Küvetten um Einmal-Produkte. Dadurch besteht kein Bedarf an einer aufwendigen Reinigung. Gleichzeitig schließt das System auf diese Weise mögliche weitere Fehlerquellen bei der Messung aus.

Das Gerät zeichnet den durch die Aggregation der Thrombozyten ausgelösten Anstieg des elektrischen Widerstandes auf und stoppt die Messung nach sechs Minuten selbstständig. Für die Veränderung der Impedanz verwendet das System die eigene Einheit „AU“ für „Aggregation Units“. Zusätzlich ermittelt das Gerät die Zeit für die Aggregation.

Aus beiden Werten ergibt sich eine Funktion, die wiederum einen „AUC“-Wert (für „Area under the curve“) als Fläche unter der Kurve liefert. Sie ergibt sich aus dem Produkt von AU und den Minuten (AU x min). Allerdings zeigen sich bei den AUC-Ergebnissen oft dreistellige Werte. Deshalb existiert mittlerweile eine weitere Einheit „U“, die sich aus dem englischen Begriff „Unit“ ableitet. Der Hersteller normierte eine Unit auf 10 AU x min.

Inzwischen befinden sich zusätzliche Geräte auf dem Markt, die auf der Impedanz-Aggregometrie basieren. Dementsprechend existieren weitere Parameter für die Messergebnisse. So liefert beispielsweise die Marke Rotem mit dem „platelet“-System eine Alternative, dessen Messung ebenfalls innerhalb von sechs Minuten stattfindet. Es zeigt neben dem AUC-Wert die Amplitude in Ohm („A6“) und die maximale Steigung der Kurve (MS) an.

Fazit: Kontrolle der Thrombozyten-Aggregation anhand des elektrischen Widerstandes

Die Impedanz-Aggregometrie stellt ein Verfahren dar, um mittels des elektrischen Widerstandes die Funktion der Thrombozyten zu überprüfen. Bedarf an einer derartigen Kontrolle besteht in zwei Situationen:

  • Verdacht auf eine reduzierte Funktionsfähigkeit der Blutplättchen,
  • Überprüfung der Wirkung von Medikamente zur Hemmung der gerinnungsfördernden Funktion der Thrombozyten.

Bei der klassischen Methode und bei multiplen Weiterentwicklung findet eine Probe des Vollblutes Verwendung. Ein Elektrodenpaar misst den Stromfluss, was wiederum die Berechnung des elektrischen Widerstandes (Impedanz) ermöglicht. Die Gabe von Aktivatoren stimuliert die Aggregation der Thrombozyten in der Blutprobe. Die sich an die Elektroden anlagernden Blutplättchen erhöhen die Impedanz. Der Verlauf des Widerstandes bei den Mess-Ergebnissen erlaubt Rückschlüsse auf die Funktionsfähigkeit der Thrombozyten.

weiterführende Information:

https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DerivateServlet/Derivate-2944/944.pdf

https://www-brs.ub.ruhr-uni-bochum.de/netahtml/HSS/Diss/KruegerJanChristopher/diss.pdf