Erhöhte alkalische Phosphatase bei einem Krebspatienten: Think You Know the Source?

Fallvorstellung

Ein 45-jähriger Mann mit rezidivierendem metastasierendem Ewing-Sarkom stellte sich im Memorial Sloan Kettering Cancer Center vor, um möglicherweise an einer klinischen Studie teilzunehmen. Die ersten Laborergebnisse wiesen erhöhte Werte der alkalischen Phosphatase und der γ-Glutamyltransferase auf, waren aber ansonsten unauffällig, einschließlich normaler Werte der Aspartat-Aminotransferase (AST) und der Alanin-Transaminase (ALT). Erhöhte ALP- und GGT-Werte deuteten auf eine Lebererkrankung hin, obwohl der Patient keine Leberanomalien in der Vorgeschichte hatte. Da die Patientin an einer metastasierenden Knochenerkrankung litt, wurde vermutet, dass die beobachtete ALP-Erhöhung auf ein erhöhtes Knochen-ALP-Isoenzym zurückzuführen war. Es war jedoch wichtig, den Ursprung der erhöhten ALP-Werte zu dokumentieren, da die Patientin in eine klinische Studie aufgenommen werden sollte, in der die Dosierung und die Nebenwirkungen des Medikaments bestimmt werden sollten. Erhöhungen der ALP-Werte im Verlauf der Studie, die auf leberspezifische Isoenzyme zurückzuführen sind, würden als dosislimitierende Toxizität gemeldet werden und könnten die Behandlung verzögern oder den Patienten möglicherweise von der klinischen Studie ausschließen. Umgekehrt würden ALP-Erhöhungen, die aus den Knochen stammen und sekundär auf die Krankheit zurückzuführen sind, nicht als Toxizität gemeldet.

Das Labor wurde zu Testmöglichkeiten konsultiert, um das/die spezifische(n) Isoenzym(e) zu identifizieren, das/die für den ALP-Anstieg dieses Patienten verantwortlich ist/sind. Zu diesem Zweck wurde ein knochenspezifischer ALP-Chemilumineszenz-Immunoassay (Beckman Access Ostase) durchgeführt. Das Ergebnis dieses Tests betrug 68,5 μg/L (Referenzintervall: 0,0-20,1 μg/L), was eine signifikante Erhöhung des ALP im Knochen darstellt. Um den möglichen Beitrag anderer ALP-Isoenzyme zu untersuchen, wurde in einem Referenzlabor eine Elektrophorese durchgeführt. Bei dieser Methode werden die ALP-Isoenzyme durch Elektrophorese getrennt und anschließend durch Densitometrie quantifiziert. Ähnlich wie bei den Ergebnissen des MSKCC war der Gesamt-ALP-Spiegel des Patienten mit 524 U/L erhöht (Referenzintervall: 45-115 U/L). Interessanterweise war der ALP-Spiegel in den Knochen mit 7,8 % (Referenzintervall: 19,1-67,7 %) des Gesamt-ALP-Spiegels abnormal niedrig, während der ALP-Spiegel in der Leber erhöht war und 92,2 % des Gesamt-ALP-Spiegels ausmachte. Weder plazentare Isoenzyme noch intestinale Isoenzyme wurden nachgewiesen. Angesichts dieser Ergebnisse leitete das klinische Betreuungsteam eine Untersuchung auf mögliche hepatobiliäre Erkrankungen ein, während das Labor die abweichenden Ergebnisse weiter untersuchte.

Eine alternative Methode, die eine Kombination aus Enzymaktivität und Hitzeinaktivierung verwendet, wurde in einem Referenzlabor durchgeführt. Die Ergebnisse dieses Tests waren sowohl für die Leber- (359 U/L; Referenzintervall: 0-94 U/L) als auch für die Knochen-Isoenzyme (101 U/L; Referenzintervall: 0-55 U/L) ebenfalls erhöht. Bildgebende Untersuchungen wurden durchgeführt und ergaben das Vorhandensein einer kongestiven Hepatopathie, die auf eine Perfusionsstörung infolge einer hepatischen Venenstauung zurückzuführen ist. Diese Erkrankung zeigt sich typischerweise durch erhöhte ALP- und GGT-Werte bei normalen AST- und ALT-Werten. Eine Kernspintomographie bestätigte das Fortschreiten der Erkrankung im rechten Oberarmknochen und neue metastatische Läsionen im Skapularkörper. Die bildgebenden Untersuchungen bestätigten das Vorliegen einer Leberfunktionsstörung und einer fortschreitenden Knochenerkrankung, die beide zu erhöhten ALP-Werten in der Leber und im Knochen führen können. Aufgrund dieser Komplikationen wurde der Patient von der klinischen Studie ausgeschlossen.

Diskussion

ALP ist ein Hydrolase-Enzym, das für die Dephosphorylierung vieler Arten von Molekülen, darunter Proteine und Nukleotide, verantwortlich ist. Es gibt 4 primäre Isoenzyme von ALP, darunter Knochen-, Leber-, Darm- und Plazentaenzyme. Etwa 95 % der gesamten ALP-Aktivität im Humanserum stammen aus Knochen- und Leberquellen, die bei gesunden Erwachsenen in einem Verhältnis von etwa 1:1 vorkommen (1). Bei Erwachsenen können ALP-Erhöhungen bei zahlreichen Erkrankungen beobachtet werden, darunter Schwangerschaft, Herzinsuffizienz, Colitis ulcerosa und bakterielle Infektionen. Erhöhte ALP-Werte in der Leber werden am häufigsten bei hepatobiliären Erkrankungen, insbesondere bei Cholestase, beobachtet, während erhöhte ALP-Werte in den Knochen bei Pathologien mit erhöhter Osteoblastenaktivität, wie z. B. der Paget-Krankheit, oder bei bestimmten Krebsarten, die entweder von den Knochen ausgehen oder sich auf die Knochen ausgebreitet haben, zu beobachten sind (2). Da ALP aus verschiedenen Quellen stammen kann und als Folge einer Vielzahl von Bedingungen erhöht sein kann, ist es oft notwendig, auf ALP-Isoenzyme zu testen, um den Ursprung zu bestimmen.

Es gibt drei primäre Methoden, um ALP-Isoenzyme zu bewerten. Eine Methode ist die Elektrophorese, bei der die ALP-Isoenzyme auf der Grundlage von Ladungsunterschieden getrennt werden. Da die Mobilität der Leber- und Knochenisoenzyme jedoch praktisch gleich ist, ist ein zusätzlicher Schritt erforderlich. Weizenkeimlektin (Weizenkeim-Agglutin: WGA) wird hinzugefügt, um die Unterschiede in der Sialisierung zwischen Leber- und Knochenisoenzymen auszunutzen. Das Knochenisoenzym ist in der Regel reich an Sialinsäure und wird mit WGA im Agarosegel reagieren und ausfallen. Nach der Trennung werden die Isoenzyme zur Quantifizierung auf einem Densitometer abgelesen und als prozentualer Anteil des gesamten ALP ausgedrückt (3). Die zweite Methode macht sich die unterschiedliche Hitzestabilität der Isoenzyme zunutze. Bei dieser Methode wird die Gesamt-ALP-Aktivität direkt aus der Probe und nach dem Erhitzen gemessen. Knochen-ALP ist hitzelabil, so dass bei der Messung nach dem Erhitzen die Knochen-ALP-Aktivität fehlt. Leber-ALP ist hitzestabil und wird bei beiden Messungen aktiv sein. Die Knochen-ALP kann dann durch Subtraktion der beiden Messungen bestimmt werden (4). Bei der dritten Methode handelt es sich um einen Immunoassay, der ausschließlich zur Quantifizierung des ALP-Spiegels im Knochen verwendet wird (5). Es gibt mehrere im Handel erhältliche Knochen-ALP-Immunoassay-Kits, wobei in dieser Studie der Beckman Access Ostase-Assay verwendet wurde. Bei dieser Methode handelt es sich um einen immunoenzymatischen 1-Schritt-Assay. Kurz gesagt, ein monoklonaler Maus-Antikörper, der spezifisch für Knochen-ALP ist, wird zu paramagnetischen Partikeln hinzugefügt, die mit einem polyklonalen Ziegen-Antimaus-Antikörper beschichtet sind. Das Patientenserum wird dann zu den beschichteten Partikeln gegeben, und jegliches vorhandene Knochen-ALP bindet an den monoklonalen Antikörper gegen Knochen-ALP. Ein chemilumineszentes Substrat wird hinzugefügt, und das durch die Reaktion erzeugte Licht ist direkt proportional zur Konzentration von Knochen-ALP in der Probe.

In diesem Fall wurden angesichts der Vorgeschichte des Patienten mit Ewing-Sarkom und des Fehlens von Symptomen oder einer Leberfunktionsstörung in der Vorgeschichte zunächst erhöhte Knochen-ALP-Werte untersucht. Die Knochen-ALP-Werte waren erhöht; aufgrund des Unterschieds in den Einheiten zwischen dem Knochen-ALP-Immunoassay und dem enzymatischen Gesamt-ALP-Assay (der Immunoassay misst die Menge in Mikrogramm pro Liter, während der enzymatische Assay die Aktivität in Einheiten pro Liter misst) können die Ergebnisse jedoch nicht austauschbar verwendet werden und müssen entsprechend interpretiert werden. Der beobachtete Anstieg des ALP in den Knochen lieferte den Beweis dafür, dass die gesamte ALP-Erhöhung zumindest teilweise aus den Knochen stammte, aber es war nicht möglich, das ALP in den Knochen als alleinigen Verursacher zu identifizieren. Anschließende Tests mittels Elektrophorese und Hitzestabilität zur Ermittlung von Erhöhungen anderer ALP-Isoenzyme ergaben zwar eine Erhöhung der ALP-Werte in der Leber, aber auch diese zeigten eine Diskrepanz bei den ALP-Werten im Knochen. Bildgebende Untersuchungen ergaben, dass sowohl den erhöhten Leber- als auch den Knochenisoenzymen eine Pathologie zugrunde lag. Daher wurde der Schluss gezogen, dass die nicht übereinstimmenden Ergebnisse das Ergebnis eines verringerten ALP-Wertes in den Knochen waren, der mit der Elektrophorese-Methode bestimmt wurde.

Die Fähigkeit der elektrophoretischen Methode, Knochen-ALP von Leber-ALP zu unterscheiden, beruht auf der Prämisse, dass das im Serum vorhandene Knochen-ALP reich an Sialinsäure ist. Im Serum gibt es drei primäre Knochen-ALP-Isoformen, nämlich B1, B2 und B/I (6). Interessanterweise wurde nachgewiesen, dass sich diese Isoformen durch die Anzahl der vorhandenen Sialinsäurereste unterscheiden. In einer früheren Studie wurde die Anzahl der Sialinsäurereste für jedes B1- und B2-Homodimer auf 29 bzw. 45 geschätzt. B/I besteht zu 70 % aus dem Knochen- und zu 30 % aus dem Darmisoenzym und weist nur sehr wenige Sialinsäurereste auf (7). Die verschiedenen Isoformen fallen in Anwesenheit von WGA je nach Anzahl der vorhandenen Sialinsäurereste in unterschiedlichem Maße aus, wobei B2 das höchste Ausmaß an Ausfällung zeigt, gefolgt von B1 und B/I. In ähnlicher Weise zeigte eine Studie von Farley et al., dass die Hitzeinaktivierung und der Immunoassay dem WGA-Präzipitationstest beim Nachweis von Knochen-ALP im Serum postmenopausaler osteoporotischer Probanden überlegen waren (8). Es ist plausibel, dass die bei dieser Patientin vorliegende Isoform weniger Sialinsäurereste aufwies, was das abweichende normale Knochen-ALP-Ergebnis mit der elektrophoretischen Methode erklären könnte. Interessanterweise wiesen die drei ALP-Isoformen eine ähnliche Hitzeinaktivierungskinetik auf (7).

In diesem Fall wurden drei verschiedene Methoden angewandt, um die Quelle der erhöhten ALP-Werte bei einem Patienten mit metastasierter Knochenerkrankung und ohne Leberfunktionsstörung in der Vorgeschichte zu bestimmen. Die korrekte Interpretation des anfänglichen Knochen-ALP-Ergebnisses mittels Immunoassay war entscheidend für die anschließende Diagnose und Behandlung einer zuvor nicht diagnostizierten Lebererkrankung. Diese Untersuchung zeigt, wie wichtig es ist, die spezifischen Methoden und Grenzen der verschiedenen ALP-Tests zu verstehen.

2 Nicht standardisierte Abkürzungen

• ALP

  alkalische Phosphatase

• AST

  Aspartat-Aminotransferase

• ALT

  Alanintransaminase

• GGT

  γ-Glutamyltransferase

• WGA

  Weizenkeimagglutin.