Jaffé-Reaktion

Die Jaffé-Reaktion (auch Jaffé-Probe, Jaffésche Kreatininprobe[1] oder Jaffé-Methode) ist ein laborchemisches Verfahren zum Nachweis von Kreatinin in Blutserum, Blutplasma und Urin. Diese Nachweismethode wurde 1886 erstmals von Max Jaffé beschrieben. Dabei wird einer alkalischen Probe Pikrinsäure zugesetzt, welche mit Kreatinin (nur bei Temperaturen zwischen 10 und 25 °C) einen orangeroten („orangeroth bis blutroth“,[2] gelb- bis dunkelroten,[3] stark roten[4] oder rubinroten[5]) Farbumschlag erzeugt. Dieser Farbumschlag wird durch das Zusammenspiel von mehreren verschiedenfarbigen chemischen Verbindungen erzeugt. Mit einem Photometer kann daraus die Kreatinin-Konzentration bestimmt werden.[6] Das Blut muss vorher enteiweißt (deproteinisiert) werden. Dann ist die Intensität der Färbung proportional zur Kreatininkonzentration.[7]

Mittlerweile sind auch die modifizierten Jafféschen Methoden obsolet. Gegenwärtig werden die Kreatinin-Pikrat-Komplexe photometrisch bestimmt und kinetisch gemessen. Zunehmend erfolgt der Nachweis von Kreatinin in Serum und Urin jedoch spektroskopisch[8] oder enzymatisch.[9] Bei Autoanalyzern sind enzymatische Bestimmungsmethoden (und Trennungen über einen Dialysator) üblich. Durch die Anwendung der Hochleistungsflüssigkeitschromatographie können die Probleme der Jaffé-Reaktion umgangen werden.[10] Ein anderes Verfahren ist die Isotopen-Dilutions-Massenspektrometrie (isotope dilution mass spectrometry, ID-MS) als ein standardisierter Enzym-Assay.[11][12] 1989 galt ein enzymatischer Ultravioletttest als neuere Methode zur Bestimmung des Serumkreatinins.

Außerdem wird die Bestimmung von Kreatinin im Serum häufiger durch die Bestimmung von Cystatin C im Serum ersetzt, weil Cystatin C bei einer Oligurie zwar auch tubulär rückresorbiert wird, aber noch in den Tubuli vollständig zerstört wird und deswegen geeigneter zur Berechnung der glomerulären Filtrationsrate (GFR) ist.

Einschränkungen

Eine Reihe von anderen Substanzen reagiert ebenfalls auf Pikrinsäure mit Farbreaktionen, so dass bei dem Vorhandensein dieser „Pseudokreatinine“ (Synonym Nicht-Kreatinin-Chromogene) die Kreatinin-Konzentration überschätzt wird. Zu den Pseudokreatininen gehören einige Proteine, Glukose, Ketokörper, Ascorbinsäure (Vitamin C), Streptomycin, Cephalosporine,[13] Cotrimoxazol, Azetylsalizylsäure (Aspirin), α-Methyldopa, Adrenalin und Homogentisinsäure.[14] Solche anderen Chromogene im Blut machen jedoch selten mehr als 20 Prozent aus.[15] Um den Jaffé-Wert zu korrigieren, werden vom Messwert diese non creatinine chromogens (NCrChr) subtrahiert.[16]

Zusätzlich kann jedoch auch ein Ikterus wegen der Gelbfärbung (durch Bilirubin, siehe Hyperbilirubinämie) die Messergebnisse verfälschen.[17] Darauf ist besonders nach Lebertransplantationen zu achten. Bei einer Niereninsuffizienz kann der Anteil des Pseudokreatinins auf bis zu 50 Prozent ansteigen.[18]

Fetales Hämoglobin kann sogar zu negativen Messergebnissen bei der Jaffé-Methode führen, weil es alkaliresistent ist und deswegen nur sehr langsam seine Farbe in Richtung braun verändert. Deswegen soll bei Ungeborenen und Säuglingen die enzymatische Bestimmung von Kreatinin im Serum bevorzugt werden.[19] Deswegen wurde in der älteren Fachliteratur eine „weite Streuung der Serumkreatininwerte in den ersten fünf Lebenstagen von 0,22 bis 2,45 mg/dl und danach ein Abfall auf Werte unter 0,8 mg/dl“ angegeben.[20][21]

Geschichte

Das Prinzip war schon vor Max Jaffés Arbeit bekannt. In seiner Erstveröffentlichung schrieb er 1886: „In K. B. Hofmann's Lehrbuch der Zoochemie heisst es [auf] Seite 402: «Fügt man gesättigte Pikrinsäurelösung zu Menschenharn, so bleibt derselbe anfänglich klar, dann setzt sich (nach 3–4 Stunden) ein massiger, gelbgefärbter, aus Harnsäurekrystallen und feinen Nadeln bestehender Bodensatz ab».“ Gemeint war Karl Berthold Hofmanns Lehrbuch der Zoochemie (1. Auflage Wien 1871, 2. Auflage Wien 1878).

Im Jahre 1887, also ein Jahr nach Jaffés Erstbeschreibung, galt seine Methode nur als qualitatives Nachweisverfahren, im Gegensatz zur quantitativen Bestimmungsmethode von Kreatinin nach Carl Neubauer aus dem Jahre 1883.[22] Justus von Liebig gab schon 1847 Methoden zur Bestimmung und zur Reindarstellung von Kreatinin an.[23][24]

Eine umfassende historische Darstellung seines Lebens und seiner Methode stammt von Joris R. Delanghe und Marijn M. Speeckaert. Hier wird behauptet, der Accent aigu in seinem Namen beruhe auf einem Schreibfehler. Seine Erstveröffentlichung erschien 1886 ohne Akzent, schon im Folgejahr 1887 setzte die Real-Encyclopädie der gesammten Heilkunde ein diakritisches Zeichen.

Die Jaffé-Methode gilt als ältestes Nachweisverfahren in der klinischen Chemie[25] und damit auch in der medizinischen Chemie. Weil sowohl seine Indikanprobe wie auch seine Kreatininprobe in das Fachgebiet der Nierenheilkunde fallen, ist Max Jaffé Mitbegründer der nephrologischen Funktionsdiagnostik, wenn man von der Uroskopie absieht.

Ausführlich wurde die kolorimetrische Kreatininbestimmung im Urin mit einer Pikrinsäurelösung 1931 von Otto Klein und Wilhelm Nonnenbruch beschrieben, allerdings ohne die Urheberschaft von Max Jaffé zu erwähnen. Damals wurde behauptet, dass bei einer Gicht und bei kardialen Stauungsnieren im Urin fälschlich zu große Kreatininwerte gemessen werden.[26]

Hauptsächlich wegen der Jaffé-positiven Chromogene im Serum (im Sinne von Störgrößen) wurden im 20. Jahrhundert Modifikationen in der Vorgehensweise vorgeschlagen. Erwähnt seien hier die Methode von Hans Popper, Mandel und Mayer[27] sowie die Vorschriften von Bonsnes und Taussky.[28] Zur Verbesserung der Spezifität wurde auch die Verwendung des Lloydschen Reagens (Bleicherde, Fullererde) empfohlen, das nur Kreatinin absorbiert.[29][30]

Die ursprüngliche Jaffé-Reaktion hat heute nur noch medizinhistorische Bedeutung. Heute werden moderne Anpassungen verwendet; der Name Creatinin (Jaffe) ist jedoch geblieben.

Weitere Beschreibungen dieser laborchemischen Reaktion stammen von Hans Kress von Kressenstein[31] und von Franz Volhard.[32] Damals erfolgte die kolorimetrische Bestimmung von Kreatinin im Urin nach Otto Folin und im Serum nach dem Verfahren von Hans Lieb und Michael Karl Zacherl.[33] Eine Weiterentwicklung zur mechanisierten Creatininbestimmung im Serum arbeitete ohne Enteiweißung mit besonderen Pufferlösungen. Zur Kreatininbestimmung im Urin wurde als Reagenz eine zehnprozentige Thymollösung verwendet.[34]

August Pütter hat die Filtrations-Rückresorptions-Hypothese der Harnbereitung 1929 abgelehnt; in seiner umfangreichen Beweisführung bestimmte er Kreatinin („Kreatininstickstoff“) kolorimetrisch nach Otto Folin[35] im Harn von Menschen, Fröschen, Katzen, Kaninchen, Hammeln, Rindern und Elefanten.[36]

Glomeruläre Filtrationsrate

Der Serum-Kreatinin-Wert wird in viele GFR-Schätzformeln eingesetzt. Wenn der Kreatininwert falsch ist, dann ist meistens auch die berechnete glomeruläre Filtrationsrate falsch. Zur Problemlösung gibt es jetzt zwei Möglichkeiten: Es werden entweder die Kreatininformeln oder aber die GFR-Formeln an die systematischen Fehler angepasst. Wenn dagegen der Kreatininwert (mit oder ohne Korrektur) richtig ermittelt wurde und dann in eine für den Patienten geeignete korrekte GFR-Schätzformel eingesetzt wird, dann wird die GFR richtig bestimmt.

Die MDRD-Forscher (Modification of Diet in Renal Disease Study Group) haben deswegen ihre alten GFR-Schätzformeln an die neuen standardisierten Kreatininwerte anpassen müssen. Aus der MDRD Study Equation wurde 2006 die MDRD Study Equation with Standardized Serum Creatinine.[37] 2009 erfolgte eine erneute Änderung.[38][39] 2021 verzichtete Andrew Simon Levey in einer weiteren Anpassung (jetzt der CKD-EPI-Schätzformel) auf die Frage nach der Hautfarbe.[40]

Andere Bedeutung

Früher hatte der Begriff der Jafféschen Probe eine zweite Bedeutung. Die Ausscheidung von indoxylschwefelsaurem Kalium durch den Urin hieß Indicanurie, Indoxylurie oder Indigurie. Sie wurde durch die Jaffésche Probe nachgewiesen. Zum Urin gab man ein gleiches Volumen konzentrierter Salzsäure und dann tropfenweise unter Umschütteln Chlorkalklösung oder Eisensesquichlorid. Das bei Anwesenheit von Indican (siehe Harn-Indikan, Uroxanthin) sich bildende blaue oder blaurote Indigo konnte durch Ausschütteln mit Aether oder Chloroform aufgenommen werden.[41][42]

Siehe auch

Einzelnachweise
  1. Günter Thiele, Heinz Walter (Hrsg.): Reallexikon der Medizin und ihrer Grenzgebiete. Verlag Urban & Schwarzenberg, Loseblattsammlung, München / Berlin / Wien 1971, 4. Ordner (Hyperm–Mel), ISBN 3-541-84004-8, S. J 6.
  2. J. Munk: Stichwort Kreatinin. In: Real-Encyclopädie der gesammten Heilkunde, Verlag Urban & Schwarzenberg, 3. Auflage, Band 11, Wien / Leipzig 1887, S. 359.
  3. Roche Lexikon Medizin, 5. Auflage. Urban & Fischer, München / Jena 2003, ISBN 3-437-15156-8, S. 956.
  4. Maxim Zetkin, Herbert Schaldach: Wörterbuch der Medizin. Verlag Volk und Gesundheit, 6. Auflage, Berlin 1974, S. 369.
  5. Willibald Pschyrembel: Klinisches Wörterbuch, 255. Auflage. Verlag Walter de Gruyter, Berlin / Boston / New York 1986, ISBN 3-11-007916-X, S. 815.
  6. Max Jaffé: Über den Niederschlag, welchen Pikrinsäure in normalem Harn erzeugt und über eine neue Reaktion des Kreatinins. In: Zeitschrift für Physiologische Chemie, 10. Jahrgang, 1886, S. 391–400. DOI:10.1515/bchm1.1886.10.5.391.
  7. Willibald Pschyrembel: Klinisches Wörterbuch, 258. Auflage. Verlag Walter de Gruyter, Berlin / New York 1998, ISBN 3-11-014824-2, S. 785.
  8. Bertin Dufaux, Michael Zimmer, Angelika Vogel, Dieter Münstermann: Labor Krone – Laboratoriumsuntersuchungen. 7. Auflage, Bad Salzuflen / Herford 2010, S. 295–297.
  9. Mark Dominik Alscher: Referenz Nephrologie. Georg Thieme Verlag, Stuttgart 2019, ISBN 978-3-13-240001-6, S. 50 und 100. DOI:10.1055/b-0039-171076.
  10. Klaus-Hinrich Neumann: Nierenfunktionsdiagnostik. In: Karl-Martin Koch: Klinische Nephrologie. 1. Auflage, Verlag Urban & Fischer, München / Jena 2000, ISBN 3-437-21730-5, S. 114.
  11. Susan Vickery, Paul E. Stevens, R. Neil Dalton, Frederick van Lente, Edmund J. Lamb: Does the ID-MS traceable MDRD equation work and is it suitable for use with compensated Jaffe and enzymatic creatinine assays? In: Nephrology Dialysis Transplantation, 21. Jahrgang, veröffentlicht am 23. Mai 2006, September 2006, S. 2439–2445. doi:10.1093/ndt/gfl249.
  12. Laurence Piéroni, Pierre Delanaye, Anne Boutten, Anne-Sophie Bargnoux, Eric Rozet, Vincent Delatour, Marie-Christine Carlier, Anne-Marie Hanser, Etienne Cavalier, Marc Froissart, Jean-Paul Cristol: A multicentric evaluation of IDMS-traceable creatinine enzymatic assays. In: Clinica Chimica Acta. 20. November 2011, 412 (23-24), S. 2070–2075. doi:10.1016/j.cca.2011.07.012. Epub 2011 Jul 22.
  13. Pseudokreatinine. In: Axel M. Gressner, Torsten Arndt: Lexikon der Medizinischen Laboratoriumsdiagnostik, Springer-Verlag, Berlin / Heidelberg 2019, ISBN 978-3-662-48986-4, S. 2002. doi:10.1007/978-3-662-48986-4.
  14. Ulrich Thomae: Niereninsuffizienz. Hoechst Aktiengesellschaft, München 1989, S. 24.
  15. Erwin Deutsch, G. Geyer: Laboratoriumsdiagnostik. 1. Auflage, Verlag August Steinkopf, Berlin 1969, S. 532.
  16. Elke S. Schäffner: Labordiagnostik. In: Mark Dominik Alscher: Referenz Nephrologie. Georg Thieme Verlag, Stuttgart 2019, ISBN 978-3-13-240001-6, S. 50. DOI:10.1055/b-0039-171076.
  17. Silke Merz: Kreatininerhöhung. In: Mark Dominik Alscher: Referenz Nephrologie. Georg Thieme Verlag, Stuttgart 2019, ISBN 978-3-13-240001-6, S. 100.
  18. Ulrich Thomae: Niereninsuffizienz. Hoechst Aktiengesellschaft, München 1989, S. 24.
  19. Michael Peake, Malcolm Whiting: Measurement of Serum Creatinine – Current Status and Future Goals. In: The Clinical Biochemist Reviews. 2006 Nov; 27(4): 173–184. PMCID: PMC1784008, PMID 17581641.
  20. H. Feldmann, J. P. Guignard, Archives of Disease in Childhood, 57. Jahrgang, Band 123 (1982).
  21. Friedrich Carl Sitzmann: Normalwerte. Hans Marseille Verlag, 2. Auflage, München 1986, ISBN 3-88616-019-X, S. 142.
  22. Carl Neubauer: Anleitung zur qualitativen und quantitativen Analyse des Harns. Kreidel & Niedner, Wiesbaden 1854 (Archive); Carl Neubauer mit Julius Vogel: Anleitung zur qualitativen und quantitativen Analyse des Harns. 2. Auflage, Kreidel & Niedner, Wiesbaden 1856. Archive.
  23. J. Munk: Stichwort Kreatinin. In: Real-Encyclopädie der gesammten Heilkunde, Verlag Urban & Schwarzenberg, 2. Auflage, Band 11, Wien / Leipzig 1887, S. 357–361, mit 15 Literaturangaben.
  24. Justus von Liebig: Annalen der Chemie, LXII. Jahrgang, S. 298 und 324.
  25. Joris R. Delanghe, Marijn M. Speeckaert: Creatinine determination according to Jaffe—what does it stand for? In: Nephrology Dialysis Transplantation NDT Plus (2011), 4. Jahrgang, S. 83–86. doi:10.1093/ndtplus/sfq211. Anmerkung: In der Arbeit wird Inulin mit Insulin verwechselt.
  26. Otto Klein, Wilhelm Nonnenbruch: Funktionsprüfung der Niere mittels Belastungsproben. In: Emil Abderhalden (Hrsg.): Handbuch der biologischen Arbeitsmethoden, Abteilung V, Methoden zum Studium der Funktion der einzelnen Organe des tierischen Organismus, Teil 9, Heft 4, Methodik der Belastungsproben als Funktionsprüfung. Verlag Urban & Schwarzenberg, Berlin / Wien 1931, Lieferung 348, S. 550–557.
  27. Hans Popper, E. Mandel, H. Mayer: Biochemische Zeitschrift, 1937, 291, S. 354.
  28. François Reubi: Nierenkrankheiten. 1. Auflage, Verlag Hans Huber, Bern / Stuttgart 1960, S. 89.
  29. Günter Thiele: Handlexikon der Medizin. 2. Band (F–K), Urban & Schwarzenberg, München / Wien / Baltimore ohne Jahr, S. 1235.
  30. Michael Peake, Malcolm Whiting: Measurement of Serum Creatinine – Current Status and Future Goals. In: The Clinical Biochemist Reviews. 2006 Nov; 27(4): 173–184. PMCID: PMC1784008, PMID 17581641.
  31. Hans Freiherr von Kress: Müller-Seifert: Taschenbuch der Medizinisch-Klinischen Diagnostik, 67. Auflage, Verlag von J. F. Bergmann, München 1959, S. 242 f. und 337 f.
  32. Franz Volhard: Die doppelseitigen hämatogenen Nierenerkrankungen. In: Gustav von Bergmann, Rudolf Staehelin (Hrsg.): Handbuch der inneren Medizin. 2. Auflage, 6. Band, 1. Teil, Verlag von Julius Springer, Berlin/Heidelberg 1931, ISBN 978-3-662-42701-9, S. 105.
  33. Lothar Hallmann: Klinische Chemie und Mikroskopie. 6. Auflage, Georg Thieme Verlag, Leipzig 1952, S. 518 f.
  34. E. Merck: Klinisches Labor. 12. Auflage, Darmstadt 1974, S. 125–127 und 433 f.
  35. Otto Folin: On the determination of creatinine and creatine in urine. In: Journal of Biological Chemistry, 17. März 1914, DOI:10.1016/S0021-9258(18)88386-7.
  36. August Pütter: Die Sekretionsmechanismen der Niere. Walter de Gruyter Verlag, Berlin / Leipzig 1929, S. 209.
  37. Ambreen Gul, Scott J. Gilbert, Andrew Simon Levey: Assessment of Renal Function. In: John Feehally, Jürgen Floege, Richard J. Johnson: Comprehensive Clinical Nephrology. 3. Auflage, Mosby Elsevier Verlag, Philadelphia 2007, ISBN 978-0-323-04602-2, S. 30–33.
  38. J. Böhler: Beurteilung der Nierenfunktion und diagnostische Maßnahmen bei Nierenerkrankungen. In: Ulrich Kuhlmann, Joachim Böhler, Friedrich C. Luft, Mark Dominik Alscher, Ulrich Kunzendorf (Hrsg.): Nephrologie. 6. Auflage. Georg Thieme Verlag, Stuttgart / New York 2015, ISBN 978-3-13-700206-2, S. 38.
  39. Andrew Simon Levey, L. A. Stevens, C. H. Schmid et alii: A new equation to estimate glomerular filtration rate. In: Annals of Internal Medicine, 2009, 150. Jahrgang, S. 604–612.
  40. Lesley Inker: New Creatinine- and Cystatin C–Based Equations to Estimate GFR without Race. In: The New England Journal of Medicine. 385. Jahrgang, Nr. 19, 2021, S. 1737–1749, doi:10.1056/NEJMoa2102953, PMID 34554658, PMC 8822996 (freier Volltext).
  41. Otto Roth: Roth's klinische Terminologie. 10. Auflage, von Karl Doll und Hermann Doll, Georg Thieme Verlag, Leipzig 1925, S. 243.
  42. Walter Guttmann: Medizinische Terminologie – Ableitung und Erklärung der gebräuchlichsten Fachausdrücke aller Zweige der Medizin und ihrer Hilfswissenschaften. 35. Auflage, Herbert Volkmann (Hrsg.), München / Berlin 1951, bearbeitet von Kurt Hoffmann, Spalte 488.
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