Liquordiagnostik - Institut für Klinische Chemie

Institut für Klinische Chemie
Arnold von Eckardstein
Liquordiagnostik

Liquorraum und Liquorfluss
Liquorvolumen:
140 – 180 mL
Ventrikelvolumen: ca. 25 mL
Tägliche Liquorproduktion: ca. 500 mL
Mittlerer Liquorfluss: 0.3 mL/min

Liquorfluss und Schrankenfunktionen
a: Blut-Liquor-Schranke, Plexus choroideus (Endothel, Glia, Ependym)
b: Blut-Hirn-Schranke (Endothel, Basalmembran, Glia)
c: Ventrikel/Hirn-Passage (Ependym), d: Hirn-Liquor-Passage (Glia, Pia mater)
e: Liquor-meningeale Gefässe, f: Hirnzellen, g: Arachnoidalzotten

Indikationen der Liquordiagnostik
• Entzündlicher ZNS Prozess
– Schrankenstörung
– Intrathekale Immunglobulin-Synthese
– Infektiös autoimmun
– Nachweis spezifischer Erreger oder Antikörper
– Verlaufskontrolle
• Blutung
– Subarachnoidalblutung
• Tumor mit meningealer Beteiligung
• Neurodegenerativer Prozess
– Alzheimer Demenz
– Creutzfeld-Jacob-Krankheit

Lumbalpunktion
- cave Kontraindikationen*
- sitzend oder liegend
- spezielle Kanüle (Quicke oder Sprotte)
- zwischen LW 3/4 oder LW 4/5
- 5 – 10 ml Liquor (+ Serumblut!)
*Kontraindikationen:
- keine Punktion durch Eiterherde
- Gerinnungsstörungen
- Zeichen erhöhten Hirndrucks
(Verdacht bei Vigilanzstörungen, Kopfschmerzen, Übelkeit, Erbrechen,
Stauungspapille: dann vorgängig CT oder NMR durchführen)

Stufen der Liquordiagnostik
• Eilanalytik
– Beschaffenheit
– Mikroskopie: Zellzahl und –differenzierung, Keime
– Gesamtprotein
– Laktat und Glukose
• Basisanalytik
– Liquor/Serum-Quotienten von Albumin, IgG, IgA, IgM
– Oligoklonale Banden
– Tumorzellen
– Mikrobiologie (Kultur)
• Spezialanalytik
– Spezifische Antikörper
– PCR zum Keimnachweis
– ZNS-Proteine
– Tumormarker

Stufenplan der Liquordiagnostik
Gesamtzellzahl
Liquor
Gesamtprotein
Blut
Zellsediment
Zellfreier Liquor
Serum/Plasma
Differentialzellbild
Albumin,
IgG, IgA, IgM
Q
Albumin,
IgG, IgA, IgM
Aktivierte
B-Lymphozyten
Oligoklonale IgG
Erregerspezif. AK
AI
Oligoklonale IgG
Erregerspezifische AK
Sonderfärbungen
Erreger-PCR
Hirnproteine
Hirnproteine
Tumormarker

Stufenplan der Liquordiagnostik
Gesamtzellzahl
Liquor
Gesamtprotein
Blut

Normwerte für Routineparameter
der Liquordiagnostik
Liquordruck (in Horizontallage)
Farbe
Zellzahl
Differenzialzellbild
Gesamtprotein
Laktat
Glukose
9 – 11 mm Hg
wasserklar
< 5 pro L
2/3 Lymphozyten
1/3 Monozyten
0.2 – 0.5 g/L
1.2 – 2.1 mmol/L
2.4 . 4.2 mmol/L
Albuminquotient (Q Alb ) 5 – 8 x 10 -3
(altersabhängig)
Oligoklonale Banden
keine

Makroskopische Beurteilung des Liquors
•Vor Zentrifugation
– Klar Trüb (eitrige Meningitis)
– Farblos Blutig (Blutung)
•Nach Zentrifugation
– Xanthochrom
(intracerbrale oder iatrogene Blutung)

Typische Befunde der Eildiagnostik (Liquor)
Zellzahl Gesamt- Glucose Laktat
(n/L) protein (mmol/L) (mmol/L)
(g/L)
Normalbefund 0 – 5 0.15 – 0.45 2.4– 4.2 1.2–2.1
akute bakterielle 1‘000 – 10‘000 bis 7 erniedrigt > 3.5
Meningitis
virale Meningitis 50 – 1‘000 bis 1.5 meist normal < 3.5
tuberkulöse 100 – 1‘000 bis 10 erniedrigt < 3.5
Meningitis
chron. intrathekale 5 – 20 < 1 normal < 3.5
Entzündung
Stoppliquor 5 – 20 bis 30 variabel < 3.5

Stufenplan der Liquordiagnostik
Gesamtzellzahl
Liquor
Gesamtprotein
Blut
Zellsediment
Serum/Plasma
Differentialzellbild
Aktivierte
B-Lymphozyten
Sonderfärbungen

Differenzialzellbilder des Liquors
Monozytose und Neutrophilie
bei eitriger Meningitis
Lympho-plasmazelluläre Pleozytose
bei Neuroborreliose

Veränderungen des Differenzialzellbildes
bei bestimmten ZNS-Erkrankungen
Akute Entzündungen
Chronische Entzündungen
Blutungen
Tumore
Spezifische Infektionen
Lymphozyten,
Monozyten,
Granulozyten
aktivierte Lymphozyten,
Plasmazellen
Makrophagen
Erythro-, Siderophagen
Tumorzellen
Erregernachweis
(Bakterien, Pilze, Protozoen)

Typische Befunde der Eildiagnostik (Liquor)
Liquorzellzahl
(pro L)
100000
10000
1000
100
10
1
bakteriell viral tuberkulös
Relative
Liquorzellanteile
(%)
100
80
60
40
20
0
bakteriell viral tuberkulös
Lymphozyten Monozyten Granulozyten

Stufenplan der Liquordiagnostik
Gesamtzellzahl
Liquor
Gesamtprotein
Blut
Zellsediment
Zellfreier Liquor
Serum/Plasma
Differentialzellbild
Albumin,
IgG, IgA, IgM
Q
Albumin,
IgG, IgA, IgM
Aktivierte
B-Lymphozyten
Sonderfärbungen

Blut-Gehirn- und Blut-Liquor-Schranken
Blut-Liquor-Schranke
Blut-Hirn-Schranke

Kennlinie der Blutliquorschranke
Liquor/Serum
Konzentrationsgradient (x10 3 )
Cl H 2 O
Ca
PO 4
Glukose
1000
100
10
1
Myoglobin
Albumin
Caeruloplasmin IgG
IgM
IgA
2M
0.1 1 10
Hydrodynamischer Radius (nm)

Konzentrationsabhängigkeit der
Liquor-Proteine
• Serum-Konzentration
• Funktion der Blut-Liquorschranke
• Liquor-Fliessgeschwindigkeit
• Molekülgröße
• Patientenalter
• intrathekale Synthese

Beurteilung der Funktion
der Blut-Liquorschranke
Albumin-Quotient (Q Alb ):
Albuminkonzentration im Liquor
Q Alb = ----------------------------------------------- x 10 -3
Albuminkonzentration im Serum
Begründung:
Albumin wird im Gegensatz zum Gesamtprotein nur in der
Leber synthetisiert,d.h.die Albuminkonzentration im Liquor wird
ausschliesslich durch die Serumkonzentration bestimmt !

Altersabhängigkeit des Referenzbereiches
für den Albumin-Quotienten
im Lumbal -Liquor
Alter (Jahre) Q-Alb x 10 -3
bis 15 max. 5.0
bis 40 max. 6.5
bis 60 max. 8.0
Ventrikel-Liquor: Referenzwerte QAlb Lumbal-Liquor x 0.4
zisternaler Liquor: Referenzwerte QAlb Lumbal-Liquor x 0.65

Ursachen der Funktionsstörung der
Blut-Liquor-Schranke
Die Geschwindigkeit des Liquorflusses wird
beeinflusst durch:
• Permeabilitätsstörung: z.B. entzündliche Prozesse
• Zikulationsstörung: z.B.Blutung,Tumor, Hirninfarkt

Ausmass der Blut-Liquor-Schranken-Störung
bei Erkrankungen des Nervensystems
Amyotrophe Lateralskerose
Multiple Sklerose
Virale Meningitis
SSPE
AIDS
Listeriose
Neurosyphilis
Zystizerkose
Neuro-Borreliose
Herpes simplex Enzephalitis
Mykotische Meninigitis
Guillain-Barré-Syndrom
Tuberkulöse Meningitis
Bakterielle Meningitis
keine (Q Alb < 8 x 10 -3 )
leicht (Q Alb bis 10 x 10 -3 )
mittel (Q Alb bis 20 x 10 -3 )
schwer (Q Alb > 20 x 10 -3 )
Q Alb = Liquor/Serum Albuminquotient

Prototypische Verläufe
bei bakterieller und viraler Meningitis
pathologisch
Q Alb
bakteriell
Neutrophile Z.
Mononukleäre Z.
normal
pathologisch
Tage Wochen Monate
viral
Mononukleäre Z.
Neutrophile Z.
Q Alb
normal
Tage Wochen Monate

Hyperbelförmiges IgG-Quotienten-Diagramm
V: Ventrikel-Liquor
Z: zisternaler Liquor
L. Lumbaler Liquor
15, 40, 60:
Altersabhängige
Referenzbereiche

Schrankenstörung und
Ursprung der Immunglobuline im Liquor
IgG (Liquor)
IgG (Serum)
% IgG Transfer
100%
10%
1%
intrathekale
IgG
Synthese
Referenz
Lokale
Synthese
& Serum Leck
O.7% 1% 10%
Lokale
Synthese
Schrankenstörung
und intrathekale
IgG -Bildung
Serum Leck
O.1
O.1
Norm
normal
0,7% 1%
10%
% Albumin Transfer
Schrankenstörung
100%
Albumin (Liquor)
Albumin (Serum)

Ursprung der Immunglobuline im Liquor
(Reiber-Schema)
1: Normalbefund
2: reine Schrankenstörung
3: Schrankenstörung und
intrathekale IgG Synthese
4: reine intrathekale
IgG Synthese
5: implausible Befunde

Fallbeispiel
Anamnese
Patientin 29 Jahre alt. Seit 14 Tagen Parästhesien,
Taubheitsgefühl und Schwäche des rechten Beins. Früher nie
krank gewesen.
Befund
Hypästhesie und leichte Parese des rechten Beins bis zur
Leiste.
Weitere Diagnostik
Computertomogramm ohne Befund.
Kernspintomogramm: multiple Herde
Visuelle evozierte Potenziale ohne Befund

Fallbeispiel Multiple Sklerose
Marker Norm- Patient
bereich
Zellzahl < 5 pro L 2 pro L
Differenzialzellbild
Lymphozyten 66% 96%
Monozyten 33% 4%
Aktivierte B-Zellen < 0.1% 0.1%
Gesamtprotein < 0.5 g/L 0.42 g/L
QAlb < 6.5 5.6
QIgG < 3.1 4.8
QIgA < 2.0 1.3
QIgM < 0.8 0.4
Masern AI < 1.3 4.0
Röteln AI < 1.3 2.1

Typische Veränderungen im Liquor
bei Multipler Sklerose
Marker Norm- bei MS Häufigbereich
keit (%)
Zellzahl < 5 pro L < 35 94
Aktivierte B-Zellen < 0.1% erhöht 79
Albuminquotient (Q Alb ) < 8 x 10 -3 normal 88
Intrathekale IgG-Synthese 0 ja 73
Oligoklonale Banden keine ja 98
MRZ-Reaktion < 1.5 path. 94
(Masern-/Röteln-/Zostervirus
Antikörperindex)

Stufenplan der Liquordiagnostik
Gesamtzellzahl
Liquor
Gesamtprotein
Blut
Zellsediment
Zellfreier Liquor
Serum/Plasma
Differentialzellbild
Albumin,
IgG, IgA, IgM
Q
Albumin,
IgG, IgA, IgM
Aktivierte
B-Lymphozyten
Oligoklonale IgG
Oligoklonale IgG
Sonderfärbungen

IgG Nachweis
(Isoelektrische Fokussierung)
1: kein Hinweis auf intrathekale IgG
2: intrathekale IgG Bildung
3: Serum-Infiltrat monoklonaler IgG (monoklonale Gammopathie)

Stufenplan der Liquordiagnostik
Gesamtzellzahl
Liquor
Gesamtprotein
Blut
Zellsediment
Zellfreier Liquor
Serum/Plasma
Differentialzellbild
Albumin,
IgG, IgA, IgM
Q
Albumin,
IgG, IgA, IgM
Aktivierte
B-Lymphozyten
Oligoklonale IgG
Erregerspezif. AK
AI
Oligoklonale IgG
Erregerspezifische AK
Sonderfärbungen

Definition des Antikörperindex (AI)
AI =
Antikörpertiter Liquor /Antikörpertiter Serum
IgG Konzentration Liquor / IgG Konz. Serum
Referenzbereich: 0.7 – 1.3; pathologische Werte > 1.5

Fallbeispiel
Anamnese
Waldarbeiter. Mitte Juni Erythema migrans nach Zeckenbiss.
14 Tage später heftige, reissende Schmerzen an der Ulnarseite
des rechten Armes und im Nacken. Keine Besserung
durch Massagen. Eine Woche später Gesichtslähmung.
Befund
Bewusstseinsklar. Mässiger Meningismus. Periphere
Fazialisparese links. Geringe Hyperpathie, etwa den
Segmenten C7/C8 rechts entsprechend. Internistisch ohne
Befund.
Weitere Diagnostik
Röntgen HWS: alte HWK-4-Fraktur, sonst ohne Befund
Computertomogramm ohne Befund.

Fallbeispiel Neuroborreliose
Marker Norm- Patient
bereich
Zellzahl 5 pro L 273 pro L
Differenzialzellbild
Lymphozyten 66% 73%
Monozyten 33% 20%
Granulozyten 0 5%
Plasmazellen 0 2%
Aktivierte B-Zellen < 0.1% 26%
Gesamtprotein < 0.5 g/L 1.52 g/L
Borrelien AI (IgG) < 1.3 2.1
Borrelien A-I (IgM) < 1.3 5.4
Varcella zoster AI < 1.3 1.0

Stufenplan der Liquordiagnostik
Gesamtzellzahl
Liquor
Gesamtprotein
Blut
Zellsediment
Zellfreier Liquor
Serum/Plasma
Differentialzellbild
Albumin,
IgG, IgA, IgM
Q
Albumin,
IgG, IgA, IgM
Aktivierte
B-Lymphozyten
Oligoklonale IgG
Erregerspezif. AK
AI
Oligoklonale IgG
Erregerspezifische AK
Sonderfärbungen
Erreger-PCR
Hirnproteine
Hirnproteine
Tumormarker

Spezielle Proteindiagnostik im Liquor
bei bestimmten ZNS-Erkrankungen
Liquorfistel
Alzheimer Demenz
Schädelhirntrauma
Subarachnoidalblutung
Schlaganfall
Tumoren (Metastasen)
-trace Protein
-Transferrin
(Tau-Protein (erhöht))
(Amyloid 1-42 erniedrigt)
(S-100) (auch imBlut)
(NSE)
(Ferritin)
(S100, Tau, NSE)
Tu.Marker abhängig
vom Primärtumor

Stufen der Liquordiagnostik
• Eilanalytik
– Beschaffenheit
– Mikroskopie: Zellzahl und –differenzierung, Keime
– Gesamtprotein
– Laktat und Glukose
• Basisanalytik
– Liquor/Serum-Quotienten von Albumin, IgG, IgA, IgM
– Oligoklonale Banden
– Tumorzellen
– Mikrobiologie (Kultur)
• Spezialanalytik
– Spezifische Antikörper
– PCR zum Keimnachweis
– ZNS-Proteine
– Tumormarker