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Sinn und Unsinn der serologischen Virusdiagnostik Dr. med. Daniela Huzly Abt. Virologie, Uniklinik Freiburg
Historisches Louis Pasteur (1822-1895)
• Bis 1960 nur Erregeranzucht/Tiermodell • Infektionsserologische Teste entwickelt für Erreger, die schwer oder gar nicht anzüchtbar waren – Viren, atypische Bakterien
• HAH, KBR – Methoden, die auf Verlaufsseren angewiesen waren und mit Verdünnungsstufen arbeiteten (Titer!)
Weiterentwicklung • Nachweis verschiedener Antikörperklassen – IgG, IgM, IgA • Automatisierung der Testverfahren – schnell, preiswert • Spezifisch? • Beweis für die Spezifität? • Fehlen von kontrollierten Studien, fehlender Goldstandard, fehlende Evidenz
Ein kurzer Ausflug in die Immunologie... • Antikörperbildung beim ersten Kontakt benötigt mindestens 5 Tage • Das immunogene Epitop muss präsentiert werden, je nach Erreger zusätzlich Zeit nötig (Infektionsort, Transportwege, Aufbau des Erregers) • Ähnliche Epitope führen zu Kreuzreaktionen
Vorraussetzungen für den serologischen Nachweis von akuten Infektionen 1. Ausreichend lange Inkubationszeit bis zum Auftreten von Symptomen 2. Hohe Spezifität der Antikörper für das Erregerepitop 3. Ggf. die Möglichkeit, durch spezielle Untersuchungen Primärinfektionen von früheren/latenten Infektionen zu unterscheiden 4. Vorhandensein klinischer Angaben (z.B. Zeit seit Symptombeginn!) und die Möglichkeit Verlaufsseren zu erhalten
Gründe für den reduzierten, gezielten Einsatz der Infektionsserologie • Falsch negative Ergebnisse: keine adäquate Therapie, zusätzliche Untersuchungen, im schlimmsten Fall letaler Ausgang • Falsch positive Ergebnisse: falsche Therapie, Vernachlässigung zusätzlicher Untersuchungen, die zur eigentlichen Diagnose führen würden
1. Die einfache Übung? Serologische Diagnostik von Infektionen, die man nur einmal im Leben bekommt
• Einmalige Infektionen – Masern, Mumps, Röteln – Hepatitis A – Ringelröteln (Parvovirus B19) – FSME
Verdacht auf Masern – Fall 1 • 22‐jährige Studentin, 1 Tag nach Rückkehr aus Frankreich hohes Fieber, Halsweh, 1 Tag später kleinfleckiges Exanthem – V.a. EBV DD Masern (In Frankreich jungen Mann kennengelernt, in der Gegend in Frankreich Masern‐Ausbruch gemeldet) – Impfung nicht erinnerlich
• Masern‐IgG und ‐IgM negativ
Verdacht auf Masern – Fall 2 • 20‐jähriger Mann entwickelt Fieber, Halsschmerzen, am 3. Tag kleinfleckiges Exanthem am Oberkörper • Zur Zeit Masernfälle in mehreren Schulen der Umgebung gemeldet, kein direkter Kontakt bekannt, Impfstatus unbekannt (Impfpass verloren) • Masern‐IgG und IgM relativ deutlich positiv
Verdacht auf Masern ‐ Fall 3 • 60‐jährige Pat., STX vor 10 Jahren, als Kind Masern gehabt • Respiratorischer Infekt, Fieber, Entwicklung einer atypischen Pneumonie, am 3. Tag kleinfleckiges Exanthem am Stamm – Kontakt zu Kind, das Masern hatte, vor ca. 3 Wo. (Nichte, wird täglich betreut)
• Masern‐IgG positiv, ‐IgM negativ
Wer hat Masern? • Fall 1: Verlaufsserum 4 Tage später: IgG und IgM deutlich nachweisbar, Retrospektiv: PCR aus Rachenabstrich deutlich positiv • Fall 2: Auch Röteln‐IgG+IgM, EBV‐VCA‐IgG+IgM, CMV‐ IgG+IgM positiv. Masern‐PCR negativ. Zusatzteste: EBV‐ Infektion • Fall 3: Multiplex respiratorische Erreger aus Rachenabstrich und BAL: negativ, Masernvirus‐PCR aus BAL, Urin und Serum deutlich positiv, 4 Tage später IgM deutlich nachweisbar und IgG von 700 auf 3000 mIU/ml angestiegen
Fallstricke ‐ Masern • Späte Antikörperbildung! – Bei beginnender Symptomatik häufig noch keine Ak nachweisbar, negative Teste schließen Infektion nicht aus!
• Bei Reinfektion kann IgM‐Bildung ausbleiben oder verzögert stattfinden • Bei akuter EBV‐Infektion relativ deutlich positive IgM‐ Teste möglich • Falsch positive IgM‐Reaktionen möglich (niedrig positiv), IgM nach Impfung auch positiv (Anamnese!) • Im Zweifelsfall PCR aus Rachenabst. + Urin – Z.B. RKI – Referenzzentrum für MMR
Mumps • Mumpsausbrüche weltweit: Infektion trotz Impfung möglich • Durchimpfung in Deutschland: ca. 85% zweimalige Impfung, >90% einmalige Impfung)
Fallstricke Mumps • Bei Infektion nach Impfung häufig fehlende IgM‐ Bildung (nur ca. 25% positiv!) und IgG‐ Boosterreaktion (hoch avides, schnell ansteigendes IgG) • Fazit: sicherer Ausschluss serologisch nicht möglich – PCR aus Rachenabstrich und Urin (ggf. RKI)
Fallstricke Röteln • Extrem niedrige Inzidenz • Positives IgM – Spezifität ca. 98% – Bei der momentanen Inzidenz PPW <0,01% • Überwiegende Anzahl der positiven Werte ist falsch positiv bzw. nicht durch eine akute Infektion verursacht • IgM muss immer bestätigt werden (Avidität, Westernblot, PCR aus Rachenabstrich/Urin)
Ausnahme‐Abrechnungsziffer 32006 Erkrankungen oder Verdacht auf Erkrankungen, bei denen eine gesetzliche Meldepflicht besteht, sofern in diesen Krankheitsfällen mikrobiologische, virologische oder infektionsimmunologische Untersuchungen durchgeführt werden, oder Krankheitsfälle mit meldepflichtigem Nachweis eines Krankheitserregers Selbst wenn nur eine Ausnahmekennziffer für Ihre Patientin/Ihren Patienten zutriftt, sind alle Laboranforderungen für das ganze Quartal budgetfrei. Ausnahmekennziffern müssen bei jeder Anforderung angegeben werden.
Masern, Mumps, Röteln manchmal nicht so einfach…
Hepatitis A, FSME, Ringelröteln?
Fallbericht „akute Hepatitis A“ • 54‐jährige Pat. kommt mit ikterischer Hepatitis in peripheres KH, GPT>1000 U/ml, Bilirubin steigend, plötzlicher Krankheitsbeginn • Kein Auslandsaufenthalt, keine ungewohnten Speisen • Im auswärtigen Labor HAV‐IgM und Total positiv, Diagnose: Hepatitis A, Meldung an Gesundheitsamt
Fallbericht „akute Hepatitis A“ • 3 Mo. nach erster Episode erneuter Anstieg der Transaminasen, klinisch wieder wie akute Hepatitis • Erneut HAV‐IgM positiv, Einweisung in Uniklinik zur Abklärung • Klinikärzte: Verdacht auf „relapse“ • Virologie‐Labor: IgM nur knapp über dem Grenzwert
Fallbericht akute Hep. A • Anruf in peripherem Labor: IgM vor 3 Monaten mit 1,2 ebenfalls nur knapp über dem Grenzwert • Klinikärzte schicken Stuhlprobe nach Regensburg: PCR negativ • Schließlich: Diagnose einer Autoimmunhepatitis mit Hep2 Antikörpern
Fallstricke – HAV • Niedrig positives IgM – a) persistierend – b) unspezifisch • vor allem bei Autoimmunerkrankungen
• Semiquantitative Auswertung! Akute Infektion hat hoch positive Werte!
Ringelröteln (Parvovirus B19)
Fallstricke Parvovirus B19 • Immunkomplexbildung (Ursache der Symptome!) führt zu falsch negativen serologischen Testen – IgM und/oder IgG können falsch negativ sein
• Schwangerschaft: Symptome beim Feten spät, IgM kann schon negativ sein • Sicherer Ausschluss einer Infektion serologisch nicht möglich! – PCR aus Serum zuverlässig positiv
FSME – auch nicht immer einfach • Kreuzreaktivität der IgG‐Teste mit anderen Flavivirus‐Antikörpern – z.B. nach Gelbfieberimpfung • Persistierend niedrig positives IgM nach Impfung • Infektion nach früherer Impfung möglich: IgM kann fehlen, sehr hohes IgG (Boosterreaktion) – Im Zweifelsfall Liquor‐Serum‐Index messen
2. Schwierigere Übung: Nachweis von Primärinfektionen bei persistierenden Erregern
• Herpesviren: – HSV, VZV, EBV, CMV, HHV6
• (HBV, HCV, HIV)
Herpes‐simplex ‐Varicella Zoster • Späte Antikörperbildung – Bei Beginn der Symptomatik noch keine AK nachweisbar (VZV ab 5. Tag, HSV ab 7 Tage (HSV1) bis zu mehrere Monate (HSV2)
• Viruspersistenz: subklinische Reaktivierung kann zu IgM/IgA‐Bildung führen – Positives IgM beweist keine Primärinfektion und keine aktive Infektion
• Kreuzreaktivität der IgM‐Teste (HSV/VZV) • Zur sicheren Akut‐Diagnose und bei Reaktivierung PCR (Abstrich) erforderlich • Antikörper nur bei Serokonversion (negativ zu positiv) und zur Bestimmung des Serostatus sinnvoll
EBV • Beim Immungesunden: nur Primärinfektion klinisch relevant, Reaktivierungen spielen keine Rolle und sind auch durch Serologien nicht nachweisbar • Für die Diagnose der Primärinfektion drei Parameter erforderlich: – VCA‐IgG, VCA‐IgM und EBNA‐1‐IgG – Parameter wie EA‐IgG und IgA ohne Zusatznutzen
Fallstricke ‐ EBV • In der Frühphase der Infektion manchmal noch keine Antikörper nachweisbar – Verlaufsserum notwendig
• Patienten kommen oft spät in der Infektionsphase: ab 4‐6 Wo. nach Infektionsbeginn können späte Marker schon positiv sein, IgM verschwindet – Zeitangabe für Interpretation notwendig
• CMV – IgM häufig lange positiv – IgM in der Schwangerschaft oft positiv – IgG‐Avidität bei positivem IgM erforderlich
• HHV6 (Dreitagefieber) – IgM kreuzreaktiv mit CMV‐IgM – Serokonversion spät, während Symptomatik noch negativ – Serologie nicht empfohlen
3. Total unmöglich Akute Virusinfektionen, die man nicht serologisch nachweisen kann
Infektionen • mit kurzer Inkubationszeit • häufigen Reinfektionen (keine dauerhafte Immunität) • verschiedenen Serotypen/Genotypen Lokale Infektionen
Respiratorische Erreger • Inkubationszeit meist viel zu kurz für Antikörperantwort • Häufige Reinfektionen, verschiedene Serotypen • Antikörperanstiege nach 14 Tagen nicht in allen Fällen messbar, selten Verlaufsserum • IgA/IgM – auch bei Blutspendern nachweisbar (Firmendaten) • Chlam. pneumoniae: Eine Studie mit Kontrollgruppe ohne Symptome: 31% IgA/IgM 69% IgG, 45% HSP60 IgG – PCR Daten: 0,6% der Erregernachweise bei CAP
Gastrointestinale Virusinfektionen Direkter Nachweis im Stuhl durch z.B. PCR
Enterovirus‐Infektionen – Coxsackievirus, Echovirus, Enterovirus 68‐71 (Herpangina, Hand‐Fuß‐Mund, aseptische Meningitis etc.) Direkter Nachweis im Stuhl durch PCR
Lokale Infektionen: z.B. Adenovirus‐ Konjunktivitis, Herpes‐Keratitis
Postinfektiöse Erkrankungen • Akute Myokarditis („kardiotrope Viren“) – Postinfektiöses Geschehen, das nach nahezu allen Virusinfektionen auftreten kann – Antikörpernachweis (z.B. Coxsackieviren) korreliert nicht mit tatsächlicher Infektion bzw. Ursache – Bei Säuglingen: häufigste Ursache Coxsackieviren, müssen durch PCR im Stuhl/Blut nachgewiesen werden
• Arthritis – Keine kontrollierten Studien, die Nutzen der Serologien belegen – Kreuzreaktivitäten zwischen den verschiedenen bakteriellen Erregern – Ausnahme: akute Parvovirusinfektion. Cave: Unspezifische Reaktionen bei bakt. Serologien
4. Total einfach? Serologischer Immunitätsnachweis • IgG‐Messung als Surrogatmarker für Immunität – Korreliert nicht immer mit neutralisierenden Antikörpern oder mit zellulärer Immunität • Fehlende Immunität trotz IgG+ • Vorhandene Immunität trotz IgG ‐
– Die vermeintlichen „Grenzwerte“ sind keine Fixwerte wie in der klinischen Chemie – Teste verschiedener Hersteller haben oft unterschiedliche quantitative Testergebnisse
Immunitätsnachweis Studien • Europäische Rubella‐IgG‐Studie – 325 „negative“ Seren aus verschiedenen Rubella Assays in 9 Assays getestet – Nur 129 in allen Testen negativ; Unterschiede der Messwerte bis Faktor 10
• Mumps‐IgG – Übereinstimmung bei Messung in 5 verschiedenen IgG‐Testen: 44% – NT‐negative im ELISA oft positiv
Immunitätsnachweis Impfen und Impfbuch‐ kontrolle
• Sind Impfungen regelhaft dokumentiert: Immunität ist anzunehmen, keine IgG‐ Messung empfohlen • Die Immunität ist nicht „schlechter“, wenn der gemessene Wert niedrig ist – bei Röteln und Masern ist positiv gleichbedeutend mit Immunität
Zusammenfassung 1 • Nur wenige (Virus‐)Infektionen können durch eine einfache Serologie nachgewiesen werden • Klinische Daten sind wichtig für die Auswahl der richtigen Testverfahren, für die Interpretation der Befunde sowie für die Anforderung von Verlaufsseren • Fehlendes IgM und/oder IgG schließt eine Infektion nie aus • Positives IgM ist kein alleiniger Beweis einer akuten Infektion
Zusammenfassung 2 • Bei impfpräventablen Erkrankungen hat die Impfpasskontrolle einen höheren Stellenwert als die IgG‐Bestimmung • Ergebnisse aus Testverfahren unterschiedlicher Hersteller stimmen nicht immer überein • Infektionsserologie ist keine klinische Chemie – zwischen Schwarz und Weiß sind viele Grautöne
Ein Appell… • Eine gute Zusammenarbeit zwische Klinikern und Labor ist der beste Garant für eine zuverlässige Diagnostik
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
