Eiweiß-Elektrophorese im Urin

Eiweiß-Elektrophorese im Urin ist ein labordiagnostisches Verfahren (Untersuchungsverfahren) zur qualitativen beziehungsweise semiquantitativen Auftrennung und Beurteilung von Proteinfraktionen im Urin. Sie wird in der klinischen Labordiagnostik zur differentialdiagnostischen Einordnung einer Proteinurie eingesetzt und kann Hinweise auf glomeruläre (die Nierenkörperchen betreffend), tubuläre (die Nierenkanälchen betreffend), gemischte oder überlaufbedingte Proteinuriemuster geben [1-5].

Die Eiweiß-Elektrophorese im Urin ersetzt nicht die quantitative Bestimmung der Albuminurie oder Gesamtproteinurie. Für die Erstbewertung und Verlaufskontrolle chronischer Nierenerkrankungen sind Albumin-Kreatinin-Ratio, Protein-Kreatinin-Ratio und die geschätzte glomeruläre Filtrationsrate die zentralen Basisparameter [1]. Bei Verdacht auf monoklonale Gammopathie (krankhafte Vermehrung gleichartiger Eiweißstoffe im Blut) ist die Urin-Eiweiß-Elektrophorese allein nicht ausreichend; hierfür sind Immunfixationselektrophorese im Urin, Serum-Eiweiß-Elektrophorese, Serum-Immunfixation und freie Leichtketten im Serum beziehungsweise Urin erforderlich [2-6].

Synonyme

• Urin-Eiweiß-Elektrophorese
• Urin-Protein-Elektrophorese
• Urine protein electrophoresis (UPEP)
• Urinelektrophorese

Das Verfahren

• Benötigtes Material
  • Spontanurin, bevorzugt erster Morgenurin oder zweiter Morgenurin
  • 24-Stunden-Urin, insbesondere bei Fragestellung nach quantitativer Proteinurie oder monoklonaler Leichtkettenausscheidung
  • Urinprobe ohne Konservierungsmittel, sofern vom Labor nicht anders vorgegeben
• Vorbereitung des Patienten
  • Keine spezielle Vorbereitung erforderlich
  • Starke körperliche Belastung 24 h vor der Uringewinnung vermeiden
  • Bei 24-Stunden-Urin: Sammelzeit, Sammelvolumen und unvollständige Sammlung dokumentieren
  • Bei Verlaufskontrollen möglichst gleiche Probenart und gleiche präanalytische Bedingungen verwenden
• Störfaktoren
  • Unvollständige oder fehlerhafte 24-Stunden-Urinsammlung
  • Kontamination (Verunreinigung) durch Blut, Vaginalsekret, Sperma, Desinfektionsmittel oder Stuhl
  • Harnwegsinfektion (Entzündung der ableitenden Harnwege), Makrohämaturie (sichtbares Blut im Urin) oder ausgeprägte Leukozyturie (weiße Blutkörperchen im Urin)
  • Starke körperliche Belastung, Fieber, akute Entzündung, orthostatische Proteinurie oder Dehydratation (Austrocknung)
  • Sehr stark verdünnter Urin mit niedriger Proteinkonzentration
  • Lange Lagerung bei Raumtemperatur oder wiederholtes Einfrieren und Auftauen
  • Methodenspezifische Interferenzen (Störeinflüsse) durch Farbstoffbindung, Konzentrationsverfahren und unterschiedliche Nachweisgrenzen
• Methode
  • Elektrophoretische Auftrennung konzentrierter Urinproteine, meist mittels Agarosegel-Elektrophorese oder Kapillarelektrophorese
  • Detektion (Nachweis) nach Färbung, zum Beispiel mit Coomassie Brilliant Blue oder sensitiveren Proteinfarbstoffen
  • Qualitative oder semiquantitative Beurteilung der Fraktionen
  • Bei Verdacht auf monoklonale Proteine: zusätzliche Immunfixationselektrophorese im Urin mit Nachweis von Immunglobulin-Schwerketten und freien Leichtketten kappa/lambda
  • Bei monoklonaler Gammopathie: parallele Serumdiagnostik mit Serum-Eiweiß-Elektrophorese, Serum-Immunfixation und freien Leichtketten im Serum

Normbereiche (je nach Labor)

Normbereiche sind methoden- und laborabhängig. Für elektrophoretische Urinproteinfraktionen existieren keine einheitlich standardisierten populationsbezogenen Referenzintervalle; die Befundung erfolgt primär musterorientiert und in Verbindung mit quantitativen Urinproteinparametern [1-6].

Indikationen 

• Abklärung einer unklaren Proteinurie nach quantitativer Basisdiagnostik
• Differenzierung einer Proteinurie bei Verdacht auf glomeruläre, tubuläre, gemischte oder überlaufbedingte Ursache
• Abklärung diskrepanter Befunde zwischen Urinteststreifen, Albuminurie und Gesamtproteinurie
• Verdacht auf tubuläre Proteinurie, zum Beispiel bei tubulointerstitieller Nephritis (Entzündung von Nierengewebe und Nierenkanälchen), toxischer Tubulusschädigung (giftstoffbedingte Schädigung der Nierenkanälchen), Fanconi-Syndrom (Funktionsstörung der Nierenkanälchen) oder Leichtketten-bedingter Tubulopathie (Nierenkanälchenerkrankung)
• Verdacht auf monoklonale Gammopathie mit renaler Beteiligung (Nierenbeteiligung), insbesondere multiples Myelom (Knochenmarkkrebs), AL-Amyloidose (Eiweißablagerungskrankheit) oder monoklonale Gammopathie renaler Signifikanz
• Verlaufskontrolle ausgewählter nephrologischer Erkrankungen (Nierenerkrankungen), wenn das Proteinmuster therapeutisch oder differentialdiagnostisch relevant ist
• Ergänzende Diagnostik vor oder nach Nierentransplantation (Nierenverpflanzung) bei unklarer Proteinurie oder Verdacht auf rekurrente (wiederkehrende) beziehungsweise de novo auftretende Nierenerkrankung

Interpretation

• Glomeruläres Proteinuriemuster
  • Vorwiegend Albumin und gegebenenfalls hochmolekulare Proteine
  • Hinweis auf erhöhte glomeruläre Permeabilität (Durchlässigkeit)
  • Mögliche Ursachen: diabetische Nierenerkrankung, Glomerulonephritis (Entzündung der Nierenkörperchen), IgA-Nephropathie (IgA-bedingte Nierenerkrankung), membranöse Nephropathie (Nierenkörperchenerkrankung), fokal-segmentale Glomerulosklerose (narbige Nierenkörperchenerkrankung), Lupusnephritis (Nierenentzündung bei Lupus), nephrotisches Syndrom (Eiweißverlustsyndrom der Niere)
• Tubuläres Proteinuriemuster
  • Überwiegen niedermolekularer Proteine, zum Beispiel Alpha-1-Mikroglobulin, Beta-2-Mikroglobulin oder Retinolbindungsprotein
  • Hinweis auf verminderte tubuläre Rückresorption (Rückaufnahme) filtrierter Proteine
  • Mögliche Ursachen: tubulointerstitielle Nephritis, Medikamenten- oder Toxin-induzierte Tubulusschädigung, Fanconi-Syndrom, akute tubuläre Schädigung, Leichtketten-assoziierte Tubulopathie
• Gemischtes Proteinuriemuster
  • Kombination glomerulärer und tubulärer Proteinanteile
  • Hinweis auf fortgeschrittene oder komplexe Nephronschädigung (Schädigung der Nierenfunktionseinheit)
  • Mögliche Ursachen: chronische Niereninsuffizienz (chronische Nierenschwäche), fortgeschrittene diabetische Nierenerkrankung, schwere Glomerulonephritis, Systemerkrankungen mit renaler Beteiligung
• Überlaufproteinurie
  • Erhöhte Ausscheidung filtrierbarer Proteine bei übermäßiger systemischer Produktion
  • Typisches Beispiel: freie monoklonale Leichtketten bei Plasmazell- oder B-Zell-Erkrankungen
  • Bei Verdacht auf Bence-Jones-Proteinurie ist die Immunfixationselektrophorese im Urin erforderlich, da die alleinige Urin-Eiweiß-Elektrophorese monoklonale Leichtketten übersehen kann [3-6]
• Monoklonale Bande
  • Hinweis auf monoklonale Immunglobuline oder freie monoklonale Leichtketten
  • Differentialdiagnostisch relevant bei monoklonaler Gammopathie unklarer Signifikanz, multiplem Myelom, AL-Amyloidose und monoklonaler Gammopathie renaler Signifikanz
  • Eine monoklonale Gammopathie renaler Signifikanz kann auch bei geringer klonaler Tumorlast (Tumormenge) eine relevante Nierenschädigung verursachen; bei klinischem Verdacht ist die nephrologisch-hämatologische Abklärung einschließlich Nierenbiopsie (Gewebeentnahme aus der Niere) zu prüfen [2]
• Unauffällige Eiweiß-Elektrophorese im Urin
  • Schließt eine relevante Albuminurie, frühe chronische Nierenerkrankung oder monoklonale Gammopathie nicht sicher aus
  • Bei klinischem Verdacht sind quantitative Urinproteinparameter und spezifische Monoklonalitätsdiagnostik erforderlich

Weiterführende Diagnostik

• Quantitative Urindiagnostik
  • Albumin-Kreatinin-Ratio im Spontanurin
  • Protein-Kreatinin-Ratio im Spontanurin
  • Albumin im 24-Stunden-Urin
  • Gesamteiweiß im 24-Stunden-Urin
  • Kreatinin im Urin zur Plausibilitätsprüfung der Sammelqualität
• Tubuläre Proteinmarker
  • Alpha-1-Mikroglobulin im Urin
  • Beta-2-Mikroglobulin im Urin
  • Retinolbindungsprotein im Urin
• Monoklonalitätsdiagnostik
  • Immunfixationselektrophorese im Urin
  • Serum-Eiweiß-Elektrophorese
  • Serum-Immunfixation
  • Freie Leichtketten kappa/lambda im Serum
  • Freie Leichtketten kappa/lambda im Urin, methodenabhängig
  • Quantitative Immunglobuline im Serum
• Nierenfunktionsdiagnostik
  • Kreatinin im Serum mit geschätzter glomerulärer Filtrationsrate
  • Cystatin C bei eingeschränkter Aussagekraft der Kreatinin-basierten Schätzung
  • Urinstatus mit Sediment
  • Blutdruckmessung und kardiovaskuläre Risikostratifizierung (Herz-Kreislauf-Risikoeinschätzung)
• Immunologische und nephrologische Zusatzdiagnostik
  • Komplementfaktoren C3 und C4
  • Antinukleäre Antikörper
  • Anti-dsDNA-Antikörper
  • ANCA
  • Anti-GBM-Antikörper
  • PLA2R-Antikörper bei Verdacht auf primäre membranöse Nephropathie
  • Hepatitis-B-, Hepatitis-C- und HIV-Serologie bei entsprechender klinischer Konstellation
• Weiterführende Abklärung bei Verdacht auf strukturelle Nierenerkrankung
  • Nierensonographie (Nierenultraschall)
  • Nephrologische Vorstellung
  • Nierenbiopsie bei relevanter Proteinurie, aktivem Urinsediment, rascher Nierenfunktionsverschlechterung oder Verdacht auf monoklonale Gammopathie renaler Signifikanz

Klinische Hinweise

• Die Eiweiß-Elektrophorese im Urin ist eine Ergänzungsuntersuchung, nicht die Basisuntersuchung zur Detektion oder Stadieneinteilung einer chronischen Nierenerkrankung.
• Eine Albumin-Kreatinin-Ratio im Spontanurin ist für die CKD-Risikostratifizierung standardisiert und klinisch vorrangig gegenüber einer rein qualitativen Fraktionsbeurteilung [1].
• Bei Verdacht auf monoklonale Gammopathie sollte die Diagnostik nicht allein auf Urin-Eiweiß-Elektrophorese gestützt werden; die Kombination aus Serum- und Urinverfahren erhöht die diagnostische Sicherheit [2-6].
• Eine fehlende oder geringe Gesamtproteinurie schließt freie monoklonale Leichtketten nicht sicher aus, insbesondere bei niedriger Konzentration oder methodisch ungünstigem Wanderungsverhalten [3, 4].
• Bei monoklonaler Gammopathie und Nierenbeteiligung ist die monoklonale Gammopathie renaler Signifikanz differentialdiagnostisch relevant; die definitive Diagnose beruht auf der Nierenbiopsie mit immunhistologischer beziehungsweise elektronenmikroskopischer Charakterisierung [2].

Literatur

1. Kidney Disease: Improving Global Outcomes (KDIGO) CKD Work Group. KDIGO 2024 Clinical Practice Guideline for the Evaluation and Management of Chronic Kidney Disease. Kidney Int. 2024;105(4S):S117-S314. https://doi.org/10.1016/j.kint.2023.10.018
2. Leung N, Bridoux F, Batuman V, Chaidos A, Cockwell P, D’Agati VD et al.: The evaluation of monoclonal gammopathy of renal significance: a consensus report of the International Kidney and Monoclonal Gammopathy Research Group. Nat Rev Nephrol. 2019;15:45-59. https://doi.org/10.1038/s41581-018-0077-4
3. Singh G. Serum and urine protein electrophoresis and serum-free light chain assays in the diagnosis and monitoring of monoclonal gammopathies. J Appl Lab Med. 2020;5:1358-1371. https://doi.org/10.1093/jalm/jfaa153
4. Singh G, Bollag RJ. Urine Protein Immunofixation Electrophoresis: Free Light Chain Urine Immunofixation Electrophoresis Is More Sensitive than Conventional Assays for Detecting Monoclonal Light Chains and Could Serve as a Marker of Measurable Residual Disease. Lab Med. 2023;54:527-533. https://doi.org/10.1093/labmed/lmac155
5. Vidal-Pla M, Nuez-Zaragoza E, Bhambi I, Aguadero V. Urine analysis in monoclonal gammopathies at diagnosis: settling cut-off values. Adv Lab Med. 2024;5:439-442. https://doi.org/10.1515/almed-2024-0045
6. Rajkumar SV, Dimopoulos MA, Palumbo A, Blade J, Merlini G, Mateos MV et al.: International Myeloma Working Group updated criteria for the diagnosis of multiple myeloma. Lancet Oncol. 2014;15:e538-e548. https://doi.org/10.1016/S1470-2045(14)70442-5