Zinkprotoporphyrin (ZPP)

Zinkprotoporphyrin (ZPP) ist ein erythrozytäres (rote Blutkörperchen betreffendes) Häm-Biosyntheseprodukt (Produkt der Blutfarbstoffbildung), bei dem Zink anstelle von Eisen in Protoporphyrin IX eingebaut wird. Dies geschieht insbesondere bei gestörter Eisenverfügbarkeit für die Erythropoese (Bildung roter Blutkörperchen) oder bei Störung des letzten Schrittes der Häm-Synthese. In der klinischen Labordiagnostik dient ZPP vor allem als Marker einer eisenlimitierten Erythropoese und als Zusatzparameter bei chronischer Bleiexposition (Bleibelastung); zur Diagnostik einer Bleibelastung ist die direkte Bestimmung von Blei im Vollblut (Gesamtblut) maßgeblich [1-3, LL1-LL2].

Synonyme

• ZPP
• Zink-Protoporphyrin
• Zinkprotoporphyrin/Häm-Ratio
• ZnPP/H
• Erythrozytäres Zinkprotoporphyrin
• Freies erythrozytäres Protoporphyrin – historisch/analytisch nicht vollständig synonym, da moderne Verfahren zwischen freiem Protoporphyrin und Zinkprotoporphyrin unterscheiden können

Das Verfahren

• Benötigtes Material
  • EDTA-Vollblut oder Heparin-Vollblut, je nach Laborverfahren
  • Kapillarblut (Blut aus kleinsten Blutgefäßen) oder Venenblut (Blut aus einer Vene) möglich, abhängig vom Messsystem
  • Bei kombinierter Bleidiagnostik bevorzugt spurenelementgeeignetes Vollblutentnahmesystem zur Vermeidung externer Bleikontamination (Verunreinigung mit Blei)
• Vorbereitung des Patienten
  • Keine spezielle Vorbereitung erforderlich
  • Eine Nüchternblutabnahme ist für ZPP nicht erforderlich.
  • Bei arbeitsmedizinischer Fragestellung sollten Expositionsdauer, Expositionsart, persönliche Schutzausrüstung und Zeitpunkt der letzten Exposition dokumentiert werden.
  • Bei Eisenmangeldiagnostik sollten Eisensubstitution, Entzündungsstatus, Blutverlustanamnese (Vorgeschichte mit Blutverlust), Schwangerschaft und chronische Erkrankungen dokumentiert werden.
• Störfaktoren
  • Hämolyse (Zerfall roter Blutkörperchen), Gerinnselbildung (Blutklümpchenbildung) oder unzureichend gemischte Vollblutprobe können die Messung beeinträchtigen.
  • Starke Lipämie (Fetttrübung des Blutes), hohe Bilirubinkonzentrationen und optische Interferenzen (Störeinflüsse bei der Messung) können methodenabhängig stören.
  • Retikulozytose (Vermehrung junger roter Blutkörperchen) und veränderte Erythrozytenpopulationen (Gruppen roter Blutkörperchen) können die Interpretation beeinflussen, da ZPP die Eisenverfügbarkeit während der Erythropoese abbildet.
  • Aktuelle oder kürzlich erfolgte Eisensubstitution kann die Aussagekraft bei Verlaufskontrollen verändern.
  • ZPP reagiert verzögert auf Änderungen der Eisenverfügbarkeit oder Bleiexposition, da es an die Lebensdauer der Erythrozyten (rote Blutkörperchen) gekoppelt ist.
  • Akute Bleiexposition kann trotz relevant erhöhter Blutbleikonzentration initial mit noch unauffälligem ZPP einhergehen.
  • ZPP ist nicht spezifisch für Bleiexposition; Eisenmangel, funktionelle Eisenrestriktion (eingeschränkte Eisenverfügbarkeit), Entzündung und bestimmte Störungen der Porphyrinbiosynthese (Bildung von Vorstufen des Blutfarbstoffs) können ebenfalls zu erhöhten Werten führen.
• Methode
  • Hämatofluorometrie (Fluoreszenzmessung im Blut) beziehungsweise Front-Face-Fluorometrie aus Vollblut zur Bestimmung der ZPP/Häm-Ratio
  • Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie (HPLC) mit Fluoreszenzdetektion in Speziallaboren zur Differenzierung von freiem Protoporphyrin und Zinkprotoporphyrin [2]
  • Angabe häufig als µmol ZPP/mol Häm; alternativ als µg/dl Vollblut, methodenabhängig
  • Die Vergleichbarkeit zwischen Messsystemen ist eingeschränkt; lokale Referenzbereiche und methodenspezifische Entscheidungsgrenzen sind verbindlich.

Normbereiche (je nach Labor)

Normbereiche sind methoden- und laborabhängig.

Indikationen

• Abklärung einer eisenlimitierten Erythropoese, insbesondere bei Verdacht auf funktionellen Eisenmangel [1, 3]
• Differentialdiagnostik (Abgrenzung ähnlicher Erkrankungen) mikrozytärer (mit kleinen roten Blutkörperchen einhergehender) oder hypochromer Anämien (Blutarmut mit zu wenig rotem Blutfarbstoff) im Kontext von Ferritin, Transferrinsättigung und Entzündungsparametern [1, 3]
• Zusatzdiagnostik bei chronisch-entzündlichen Erkrankungen, wenn Ferritin als Akute-Phase-Protein schwer interpretierbar ist [1, 3]
• Arbeitsmedizinisches Monitoring bei chronischer Bleiexposition, jedoch nicht als Ersatz für Blei im Vollblut [2, LL1-LL2]
• Abklärung erhöhter erythrozytärer Protoporphyrine, insbesondere zur Differenzierung von freiem Protoporphyrin und Zinkprotoporphyrin bei Verdacht auf erythropoetische Protoporphyrie (Störung der Blutfarbstoffbildung) oder X-chromosomale Protoporphyrie [4, 5]
• Verlaufskontrolle einer Eisenrestriktion, sofern das verwendete Verfahren hierfür laborintern validiert ist

Interpretation

• Erhöhte Werte
  • Absolute Eisenmangelanämie, insbesondere bei erschöpften Eisenspeichern und eingeschränkter Häm-Synthese [3]
  • Funktioneller Eisenmangel bei Entzündung, chronischer Erkrankung, chronischer Nierenerkrankung oder unzureichender Eisenverfügbarkeit für die Erythropoese [1, 3]
  • Chronische Bleiexposition mit Störung der Häm-Synthese; die diagnostische Sicherung erfolgt durch Blei im Vollblut [2, LL1-LL2].
  • Sideroblastische Anämien (Blutarmut durch gestörte Eisenverwertung) und andere Störungen der Häm-Synthese, abhängig vom klinischen Kontext
  • Erhöhte ZPP-Fraktion bei bestimmten Protoporphyrien möglich; die exakte Einordnung erfordert Porphyrinfraktionierung (Auftrennung der Porphyrine) [4, 5].
• Erniedrigte Werte
  • In der Regel ohne eigenständige diagnostische Bedeutung
  • Sehr niedrige Werte können bei fehlender eisenlimitierter Erythropoese unauffällig sein und schließen andere Ursachen einer Anämie nicht aus.
• Spezifische Konstellationen
  • Erhöhtes ZPP bei niedrigem Ferritin und niedriger Transferrinsättigung spricht für absolute Eisenmangelanämie [1, 3].
  • Erhöhtes ZPP bei normalem oder erhöhtem Ferritin und niedriger Transferrinsättigung spricht für funktionellen Eisenmangel beziehungsweise entzündungsbedingte Eisenrestriktion [1, 3].
  • Erhöhtes ZPP bei erhöhter Blutbleikonzentration stützt eine relevante chronische Bleiwirkung, ersetzt aber die direkte Bleibestimmung nicht [2, LL1-LL2].
  • Normales ZPP schließt eine akute oder niedriggradige Bleiexposition nicht sicher aus [LL1-LL2].
  • Bei Verdacht auf Protoporphyrie ist die getrennte Bestimmung von freiem Protoporphyrin und Zinkprotoporphyrin erforderlich [4, 5].

Weiterführende Diagnostik

• Eisenstatusparameter – Ferritin, Transferrinsättigung, Transferrin, Serum-Eisen, löslicher Transferrinrezeptor, Retikulozytenhämoglobin, Hämoglobingehalt der Retikulozyten
• Kleines Blutbild mit Erythrozytenindizes – Hämoglobin, Hämatokrit, mittleres Erythrozytenvolumen, mittlerer korpuskulärer Hämoglobingehalt, Erythrozytenverteilungsbreite
• Retikulozytenzahl und Retikulozytenparameter zur Beurteilung der aktuellen Erythropoese
• Entzündungsparameter – CRP (C-reaktives Protein) beziehungsweise BSG (Blutsenkungsgeschwindigkeit), ggf. Interleukin-6 in Spezialfällen
• Blei im Vollblut bei Verdacht auf Bleiexposition oder erhöhtem ZPP in passender Expositionsanamnese [LL1-LL2]
• Porphyrindiagnostik – Gesamtprotoporphyrin, freies Protoporphyrin, Zinkprotoporphyrin, ggf. genetische Diagnostik (Untersuchung des Erbguts) bei Verdacht auf erythropoetische Protoporphyrie oder X-chromosomale Protoporphyrie [4, 5]
• Nierenparameter – Harnstoff, Kreatinin, ggf. Cystatin C beziehungsweise Kreatinin-Clearance
• Leberparameter – Alanin-Aminotransferase (ALT, GPT), Aspartat-Aminotransferase (AST, GOT), Glutamat-Dehydrogenase (GLDH) und Gamma-Glutamyl-Transferase (Gamma-GT, GGT), alkalische Phosphatase (AP), Bilirubin

Literatur

1. Leventi E, Aksan A, Nebe CT, Stein J, Farrag K. Zinc Protoporphyrin Is a Reliable Marker of Functional Iron Deficiency in Patients with Inflammatory Bowel Disease. Diagnostics (Basel). 2021;11(2):366. https://doi.org/10.3390/diagnostics11020366
2. Santos NR, Bandeira MDJ, Bah HAF, Menezes Filho JA, Barbosa F Jr. Zinc-protoporphyrin determination by HPLC with fluorescence detection as a biomarker of lead effect in artisanal pottery workers. Biomed Chromatogr. 2021;35(2):e4983. https://doi.org/10.1002/bmc.4983
3. Iolascon A, Andolfo I, Russo R, Sanchez M, Busti F, Swinkels D, Aguilar Martinez P, Bou-Fakhredin R, Muckenthaler MU, Unal S, Porto G, Ganz T, Kattamis A, De Franceschi L, Cappellini MD, Munro MG, Taher A; EHA-SWG Red Cell and Iron. Recommendations for diagnosis, treatment, and prevention of iron deficiency and iron deficiency anemia. HemaSphere. 2024;8(7):e108. https://doi.org/10.1002/hem3.108
4. Dickey AK, Naik H, Keel SB, Levy C, Beaven SW, Elmariah SB, Erwin AL, Goddu RJ, Hedstrom K, Leaf RK, Kazamel M, Mazepa M, Philpotts LL, Quigley J, Raef H, Rudnick SR, Saberi B, Thapar M, Ungar J, Wang B, Balwani M; Porphyrias Consortium of the Rare Diseases Clinical Research Network. Evidence-based consensus guidelines for the diagnosis and management of erythropoietic protoporphyria and X-linked protoporphyria. J Am Acad Dermatol. 2023;89(6):1227-1237. https://doi.org/10.1016/j.jaad.2022.08.036
5. Levy C, Dickey AK, Wang B, Thapar M, Naik H, Keel SB, Saberi B, Beaven SW, Rudnick SR, Elmariah SB, Erwin AL, Goddu RJ, Hedstrom K, Leaf RK, Kazamel M, Mazepa M, Philpotts LL, Quigley J, Raef H, Ungar J, Anderson KE, Balwani M; Porphyrias Consortium of the Rare Diseases Clinical Network. Evidence-based consensus guidelines for the diagnosis and management of protoporphyria-related liver dysfunction in erythropoietic protoporphyria and X-linked protoporphyria. Hepatology. 2024;79(3):731-743. https://doi.org/10.1097/HEP.0000000000000546

Leitlinien

1. World Health Organization. WHO guideline for clinical management of exposure to lead. Geneva: World Health Organization; 2021. https://www.who.int/publications/i/item/9789240037045
2. Centers for Disease Control and Prevention. Recommended Actions Based on Blood Lead Level. Stand: 21.08.2025. https://www.cdc.gov/lead-prevention/hcp/clinical-guidance/index.html