Bisalbuminämie: Normvariante oder pathologischer Befund?

Kasuistik

Eine 87-jährige Frau stellt sich wegen einseitiger Hüftschmerzen vor. Die Laborbefunde sind unauffällig (kleines Blutbild, Kreatinin, Kalzium, Enzyme, TSH), lediglich in der Serumproteinelektrophorese (Sebia Minicap, Fulda) stellt sich bei einem normwertigen Gesamtprotein eine zweigipflige Albuminfraktion dar (Bisalbuminämie, Alloalbuminämie) (Abbildung 1).

Abbildung 1:

Serumproteinelektrophorese unit Bisalbuminämie.

Albumin

Albumin ist mit ca. 60%–65% das quantitativ vorherrschende Plasmaprotein bei einer Konzentration von 35– 55 g/L. Die Synthese erfolgt in den Hepatozyten. Neben der Bedeutung für den kolloidosmotischen Druck ist Albumin vor allem für Bindung und Transport endogener und exogener Moleküle verantwortlich. Zu diesen Liganden gehören u.a. Bilirubin, Hormone und Pharmaka/Xenobiotika, deren Absorption, Distribution, Metabolismus und Elimination (ADME) beeinflusst werden [1].

Albumin besteht als einkettiges Protein aus 585 Aminosäuren und weist eine Molekülmasse von 66,5 kDa auf. Die dreidimensionale Struktur des Albumins ist bekannt. Das Albumin-Gen gehört zu einer Gen-Superfamilie auf dem langen Arm von Chromosom 4 (4q11–13) und besteht aus 15 Exons. Das primäre Translationsprodukt Präproalbumin mit 609 Aminosäuren verliert durch proteolytische Abspaltung ein Signalpeptid (18 Aminosäuren) und das intermediäre Proalbumin ein Propeptid (6 Aminosäuren), so dass ein reifes Albuminmolekül mit 585 Aminosäuren resultiert [2].

Bisalbuminämie

Die Erstbeschreibung der Bisalbuminämie geht auf zwei Veröffentlichungen im Jahr 1957 zurück. Knedel beschrieb eine 15-jährige Indexpatientin, die bei einer Elektrophorese-Untersuchung des Serums eine Doppel-Albuminämie zeigte. Diese Doppelung der Albuminfraktion wurde mit mehreren Kontrolluntersuchungen als permanent und krankheitsunabhängig beschrieben und fand sich bei den untersuchten Familienmitgliedern in drei Generationen mit einer nicht geschlechtsgebundenen Vererbung wieder [3]. Nennstiel und Brecht fanden ein ähnliches Phänomen der Albuminspaltung in der Elektrophorese-Untersuchung bei einer 32-jährigen Patientin, das ebenfalls persistierte, sich in der Familienuntersuchung mehrfach bestätigte und als erbliche Anomalie beurteilt wurde [4]. Der Begriff Bisalbuminämie wurde mit der ersten Beschreibung bei einer englischen Familie eingeführt [5].

Die Häufigkeit einer Bisalbuminämie in der Gesamtbevölkerung wird mit 1:1000 bis 1:10000 angenommen [6]. Möglicherweise ist die wahre Häufigkeit größer, da die Bisalbuminämie in der Regel eine Variante ohne Krankheitswert ist und meist als Zufallsbefund bei der Serumproteinelektrophorese gesehen wird. Weiterhin ist zu berücksichtigen, dass von ca. 4000 möglichen Punktmutationen bei 585 Aminosäuren lediglich etwa 800 die Proteinladung so ausgeprägt verändern, dass ein aberrantes Laufverhalten in der elektrophoretischen Trennung unter Routinebedingungen erwartet werden kann [7]. Einzelne Varianten wurden abweichend deutlich häufiger beschrieben, beispielhaft sei auf das Albumin Ortonovo (Austausch Gly/Lys an Aminosäureposition 505, p.Gly505Lys) verwiesen, das in einer sehr begrenzten geographischen Region im nordwestitalienischen Ligurien bei einer relativen genetischen Isolation der Bevölkerung eine Häufigkeit von über 1% erreicht und als „private Variante“ angesehen wird [8].

Bisalbuminämie-Nachweis

Beginnend mit den Erstbeschreibungen, wurden die meisten Fälle einer Bisalbuminämie im Rahmen einer Serumproteinelektrophorese aus unterschiedlicher Indikation identifiziert. Zusätzliche Beobachtungen resultierten aus populationsgenetischen Kohortenstudien, z.B. von Blutspendern. In der typischen Situation imponiert die Bisalbuminämie als zweigipfliges bzw. doppelbandiges Albumin. Zwei Gruppen werden in Abhängigkeit vom Laufverhalten unterschieden, im Vergleich zum Standardalbumin schneller laufende (anodische) bzw. langsamer laufende (kathodische) Varianten. Von den genetisch bedingten Albuminvarianten (Bis- bzw. Alloalbumine) müssen erworbene modifizierte Albuminvarianten unterschieden werden, wie durch Proteasewirkung trunkiertes Albumin (z.B. Pankreaserkrankungen) oder durch Ligandenbindung verändertes Laufverhalten des Albumins in der elektrophoretischen Trennung (z.B. ß-Laktam-Antibiotika). Hier handelt es sich in der Regel um transiente Phänomene, so dass elektrophoretische Verlaufsuntersuchungen zur Differentialdiagnose einer angeborenen gegenüber einer erworbenen Albuminvariante geeignet sind. Im Zweifelsfall steht zur Diagnosesicherung die Gensequenzierung zur Verfügung.

Traditionell wurde die Serumproteinelektrophorese als Träger- bzw. Zonenelektrophorese, meist unter Verwendung von Agarosegel bzw. Celluloseacetat-Folie als Träger, durchgeführt. Diese klassischen Elektrophoresetechniken werden im klinisch-chemischen Labor zunehmend durch die trägerfreie bzw. Grenzflächenelektrophorese in Form der Kapillarzonenelektrophorese abgelöst [9]. Kapillarzonenelektrophorese-Systeme unterschiedlicher Größe bzw. Probendurchsatz, Automatisierbarkeit und Applikationsbreite sind von verschiedenen Herstellern verfügbar. Die Kapillarzonenelektrophorese zeigt für den Nachweis einer Bisalbuminämie im Vergleich zur Trägerelektrophorese eine verbesserte Sensitivität. In einem klinisch-chemischen Labor wurden in einem Jahr bei ca. 6500 Analysen acht Bisalbuminämie-Befunde erhoben, während bei vergleichbaren Analysenzahlen mit der Agarosegel-Elektrophorese lediglich eine Bisalbuminämie in vier Jahren identifiziert wurde. Nur bei einer der acht Serumproben gelang der Bisalbuminämie-Nachweis mit beiden Trennverfahren [10]. Bei der Anwendung der Kapillarzonenelektrophorese müssen mögliche Interferenzen berücksichtigt werden, bevor der Verdacht einer Bisalbuminämie geäußert werden kann. Während bei den konventionellen Trennverfahren die Farbstoffbindung inklusive Quantifizierung das methodische Prinzip ist, wird bei der Kapillarzonenelektrophorese die UV-Detektion bei einer Wellenlänge von 200 bis 214 nm genutzt, um Peptidbindungen zu quantifizieren. Das hat zur Folge, dass Nichtprotein-Substanzen mit entsprechenden Absorptionsspektren interferieren können, z.B. Jod-haltige Kontrastmittel und verschiedene Antibiotika [11]. Das Sulfonamid-Antibiotikum Sulfamethoxazol (Bestandteil von Cotrimoxazol) kann neben der Albuminbande eine anodische „Schulter“ bewirken [12], die bei sorgfältiger Interpretation jedoch nicht das Potenzial zur Verwechslung mit einer Bisalbuminämie aufweist. Kasuistisch wurde über eine simulierte Bisalbuminämie mit einer kathodischen „Schulter“ bei einem Tumorpatienten mit sehr ausgeprägter Erhöhung des Alpha-Fetoproteins (150.000 IU/mL, normal <3.0 IU/mL) berichtet, das hier im Sinne einer Interferenz imponierte [13]. Jede Bisalbuminämie sollte im laborärztlichen Befund als solche benannt und mit einem standardisierten interpretierenden Kommentar an den einsendenden Arzt berichtet werden.

Funktionelle Konsequenzen und klinische Bedeutung der Bisalbuminämie

Die detaillierte Analyse der Bisalbuminämie erlaubt Rückschlüsse bezüglich funktioneller Konsequenzen für die Albuminvariante und möglicher klinischer Zusammenhänge. In den letzten Jahrzehnten wurden zunehmend Bisalbuminämie-Fälle molekulargenetisch untersucht. Die verantwortlichen Genveränderungen sind mehrheitlich Punktmutationen, die sich relativ gleichmäßig auf die Exonstrukturen verteilen. Detaillierte Informationen zu den etwa 75 molekularbiologisch definierten Varianten inklusive funktioneller Annotation, soweit verfügbar, sind in einer Datenbank verfügbar (www.albumin.org). Das bestehende Übergewicht für veränderte Aminosäuren mit Oberflächenexposition ist sehr wahrscheinlich kein biologisches Phänomen, sondern liegt eher darin begründet, dass diese ausgetauschten Aminosäuren eine veränderte Albumin-Mobilität und das Bild einer Bisalbuminämie bedingen, welche wiederum das Eingangskriterium für weitere Untersuchungen einschließlich Gensequenzierung darstellt. Die Albuminvarianten wurden teilweise detailliert bezüglich Stabilität, pharmakokinetischer Eigenschaften und Ligandenbindung untersucht [2]. In den meisten Fällen werden keine oder nur gering veränderte Ligandenbindung (langkettige Fettsäuren, Bilirubin, Hormone, Pharmaka/Xenobiotika, Spurenelemente etc.) beschrieben, die ohne klinische Bedeutung ist. Das modifizierte Bindungsverhalten von Albuminvarianten mit veränderter Aminosäure p.242Arg und erhöhter Affinität für Thyroxin ist dagegen ein gesondertes Krankheitsbild (familiäre dysalbuminämische Hyperthyroxinämie, OMIM 615999). Diese Dysalbuminvarianten stellen sich in der elektrophoretischen Trennung nicht als Bisalbuminämie dar [14]. Zwischen Bisalbuminämie und einzelnen Erkrankungen bzw. im Sinne einer Prädisposition wurden wiederholt Zusammenhänge postuliert, z.B. mit Diabetes mellitus [15] oder chronischen Nierenerkrankungen [16], die bei den geringen Fallzahlen einer kritischen Betrachtung jedoch nicht standhalten. Es wird bei der Bisalbuminämie von einer neutralen Normvariante ohne Krankheitswert bzw. -assoziation ausgegangen.

Befundinterpretation

Jede Serumproteinelektrophorese sollte als Konsultation verstanden und wegweisende Befunde mit einem interpretierenden Kommentar versehen werden [17]. Das seltene Bild einer Bisalbuminämie ist weder ein Normalbefund noch kann es den klassischen Serumproteinelektrophorese-Mustern zugerechnet werden (Akute-Phase-Reaktion, verminderte Alpha-1-Globulinfraktion etc.). Ein standardisierter interpretierender Kommentar „Es liegt das seltene Bild einer Bisalbuminämie vor. Diese kann angeboren bzw. erworben sein und wird als neutrale Normvariante ohne Symptom- bzw. Krankheitswert bewertet, die keiner weiteren Abklärung bedarf“. wurde in den Befund integriert.