49 Synovialflüssigkeit

Gerald Partsch, Mirjam Franz, Rudolf Gruber, Lothar Thomas

Die Synovialflüssigkeit (SF) wird als das beste Schmiermittel des Hüft- und Kniegelenks angesehen. Sie vermittelt nahezu reibungsfrei deren Bewegung, wirkt als Stoßdämpfer und spielt eine wichtige Rolle im Heilungsprozess nach Operation. Der Gelenkknorpel wirkt als Schale für die SF, Grenze für die Schmierung und bewirkt, dass der Wasseranteil der SF ausgepresst wird /1/.

Die Analyse der SF ist von Bedeutung für Rheumatologen, in der orthopädischen Chirurgie und bei anderen Arztgruppen, da viele biochemische, zytologische und immunologische Veränderungen bei Gelenkerkrankungen auftreten.

Der Wert der SF-Analytik wird teilweise kontrovers diskutiert, aber die Rolle als diagnostisches Kriterium ist zweifelsfrei akzeptiert. Die Analytik der Synovia hat als diagnostisches Kriterium Bedeutung bei der Gicht, Pseudogischt, anderen Kristall bedingten Beschwerden der Gelenke, der inflammatorischen Osteoarthritis und der septischen Arthritis /2/. Andere Autoren /3/ vertreten die Meinung, dass die zielgerichtete Untersuchung der Exsudation auch der kleinen Gelenke durchgeführt werden sollte, damit z.B. die Gicht und Pseudogicht früher erkannt werden.

Die wesentliche Zielsetzung der Synovialanalyse ist, die Beschaffenheit der SF mit den Bedingungen im Gelenk in Beziehung zu setzen und nicht zutreffende Diagnosen auszuschließen. Häufig wird gezeigt, dass angenommene degenerative Veränderungen mit Einschränkung der Bewegung auch im Zusammenhang mit inflammatorischen Geschehen stehen.

Siehe Tab. 49-1 – Erkrankungen mit Gelenkergüssen und ihre Zuordnung zu vier Hauptgruppen.

49.1 Indikation

Differenzierung der akuten Synovitis (Sepsis, Kristalle) von der chronischen Gelenkerkrankung /4/.

Chronisch aktive Entzündung bei Patienten mit Gelenkersatz vor Durchführung einer Revisionschirurgie /5/.

49.2 Gewinnung der Synovialflüssigkeit (SF)

Bei der Gewinnung der SF darf keine Kontamination des normalerweise sterilen Gelenks mit mikrobiellen Erregern erfolgen. Zu den Details über die Arthrozentese einzelner Gelenke siehe Lit. /4/.

49.2.1 Kniegelenkpunktion

Der Patient liegt auf dem Rücken mit vollständig gestrecktem Knie. Nach der Palpation des Gelenks wird die Stelle posterior zum medialen Teil der Patella markiert. Nach dem Reinigen und Desinfektion der Oberfläche der Haut über dem Gelenk wird unter Lokalanästhesie die Nadel leicht nach unten geneigt in den Gelenkspalt eingeführt und die SF aspiriert.

Materialien

Alkoholtupfer, Desinfektionsmittel (iodiniert), Gazestücke, sterile 3, 10 und 20 ml Spritzen mit 18 G × 1½ Zoll Nadeln für dicke Effusionen (eitrige oder Reiskörper), 20 G × 1½ Zoll Nadeln für Kniegelenk und 25 G × 5/8 Zoll für kleine Gelenke; sterile Einwegröhrchen (10 ml) mit Ammonium- oder Natriumheparinat; saubere Objektträger für die Mikroskopie und Deckgläser; eventuell Medien für bakteriologische Untersuchungen; Lokalanästhetika.

Probleme

Bei Verdacht auf Infektarthritiden kann bei Punktion kleiner Gelenke, wenn keine SF gewonnen werden kann, mit steriler physiol. NaCl-Lösung instilliert und anschließend die aspirierte Flüssigkeit bakteriologisch untersucht werden.

Fehler bei der Punktion

• Bei der Abnahme der SF sollte Na-Heparinat als Antikoagulans verwendet werden. Mit Li-Heparinat oder Oxalat können in der SF Kristalle entstehen, die eine mikroskopische Auswertung verfälschen.
• Bei weniger als 1 ml SF können durch Zusatz von flüssigen Antikoagulantien die zellulären Bestandteile zerstört werden.
• Eine unsachgemäße Punktion kann Gefäße verletzen und so zu einer hämorrhagischen SF führen.

Präanalytik

Wichtige Punkte der Präanalytik sind:

• Zur Gerinnungshemmung der SF sollte Natriumheparinat verwendet werden, da durch Lithiumheparinat oder Oxalat sich in der SF Kristalle sich bilden können, die bei der Mikroskopie zu falsch positiven Resultaten führen.
• Liegt nur ein SF-Volumen von etwa 1 ml vor, kann die Zugabe von Antikoagulanz zur Zerstörung von Zellen führen.
• Eine unsachgemäße Punktion kann eine Gefäßverletzung und eine blutige SF bewirken.

49.3 Basale Untersuchungen der Synovialflüssigkeit

Die Synovialanalyse umfasst ein Reihe von Untersuchungen /6, 7/ (Tab. 49-2 – Untersuchungen zur Synovialanalyse).

Basisuntersuchungen, die eine erste Aussage zulassen, welcher Krankheitsgruppe die SF-Ergebnisse zuzuordnen sind, zeigt Tab. 49-1 – Erkrankungen mit Gelenkergüssen und ihre Zuordnung zu vier Hauptgruppen. Dazu zählen:

• Bestimmung des Volumens, das Aussehen, die Viskosität, der Mucinclot und der pH.
• Hämatologische Untersuchungen und Marker der Inflammation zur Bestimmung des Ausmaßes der Inflammation und möglicherweise der Ursache.
• Identifikation der Kristalle zur Diagnostik einer Kristallarthritis.
• Biochemische und immunologische Untersuchungen, die möglicherweise von einer Relevanz sind.
• Mikrobiologische Untersuchungen zur Diagnostik einer Infektion.

In Abb. 49-1 – Untersuchungsablauf bei der Synovialanalyse ist ein Untersuchungsgang vorgeschlagen und eine Auflistung der verschiedenen Untersuchungen.

49.3.1 Volumen

Das Volumen der Gelenkflüssigkeit des Gesunden beträgt je nach Gelenk 0,1–3,5 ml /3/. Das Volumen der Punktionsflüssigkeit beim Erguss gibt keinen Hinweis auf die Schwere einer Arthritis. Kleine Mengen bedeuten nicht das Fehlen eines intraartikulären Gelenkprozesses, da geringe Volumina durch unvollständige Entnahme des Ergusses vorgetäuscht werden können. Ein Volumen von mehr als 3,5 ml ist abnormal und individuelle Fälle können ein Volumen von 80 ml haben. Generell gilt, je höher die Entzündungsaktivität des Gelenks, desto höher ist das SF-Volumen.

49.3.2 Aussehen

Die normale SF und die SF bei nicht inflammatorischen Ergüssen ist hell- bis strohgelb und transparent. Bei entzündlichen Ergüssen verändert sich die Farbe der SF in gelb-grünlich bis grau und trüb. Die Anwesenheit von Kristallen kann zu einer weißen-cremigen Farbe führen. Blutige SF erscheint oft rötlich-braun. Dabei kann eine blutige SF verschiedene Ursachen haben. Ochronose kann ebenfalls eine Farbveränderung der SF hervorrufen, dabei ist die Flüssigkeit mit dunklen Partikeln gesprenkelt /4/.

Die Unterscheidung von Hämarthros und der blutigen SF ist leicht durchführbar, da die blutige SF an blutigen Fäden erkennbar ist. Siehe auch Tab. 49-3 – Erkrankungen bei Hämarthros und hämorrhagische SF.

49.3.3 Viskosität

Je höher die Zellzahl und die Trübung der SF, desto niedriger ist die Viskosität. Die Viskosität der SF ist abhängig vom Polymerisationsgrad des Hyaluronan (Hyaluronsäure). Dies ist ein Polysaccharid, das aus D-Gucuronsäure und N-Acetyl-D-Glucosamin in β-1,3-glykosidischer Bindung aufgebaut ist, welches wiederum mit dem nächsten Disaccharid β-1,4-glykosidisch verknüpft ist.

Die Viskosität ist jedoch nicht allein von der Konzentration des Hyaluronan, sondern auch abhängig von der Temperatur, dem Proteingehalt, der Art der Proteine und dem Zell- und Enzymgehalt. Bei entzündlichen Gelenkerkrankungen ist die Viskosität aufgrund von enzymatischer Verdauung und veränderter Saccharidsynthese vermindert.

Zur Abschätzung der Viskosität wird der Fadentest durchgeführt. Dazu einen Tropfen der SF aus Punktionsnadel oder Pipette abtropfen lassen und die Fadenlänge bestimmen. Eine normale SF bildet einen Faden von 5–8 cm und bei einer Entzündung bildet sich ein kürzerer Faden (< 3 cm) oder sogar nur Tropfen /8/.

Abschätzung der Viskosität

Die bei entzündlichen Prozessen auftretende Verminderung der Viskosität wird als diagnostisches Kriterium für die Zuordnung zu den einzelnen Krankheitsgruppen herangezogen. Durchgeführt werden der Fadentest und der Mucin-Fällungstest.

Fadentest und Variationen

• Zwischen Daumen und Zeigefinger wird ein Tropfender SF gegeben. Durch langsames Spreizen der Finger erhält man einen Faden, der, bis er reißt, bei normalem Hyaluran eine Länge von über 3 cm erreicht. SF vom entzündlichen oder septischen Typ ergibt wesentlich kürzere oder keine Fäden. Wegen des Risikos einer Infektion sollte der Test in dieser Form nicht durchgeführt werden, zumal andere Varianten des Tests zu dem gleichen Resultat führen.
• Nach Entnahme der SF mit einer Spritze wird die Kanüle entfernt, und man lässt die SF in ein Röhrchen tropfen. Die Länge des Tropfens gibt Aufschluss über die Viskosität. Geringe Viskosität ergibt einen kurzen Faden.
• Man gibt ein paar Tropfen der zu untersuchenden SF in ein Uhrglas und taucht eine Platinöse darin ein. Zieht man die Öse heraus, so ergibt sich ebenfalls ein Faden, der je nach Länge über die Viskosität der SF Auskunft erteilt.
• Exakte Messungen mit einem Viskosimeter.

49.3.3.1 Mucin-Fällungstest

Mucin ist ein hochpolymerisierter Komplex aus Hyaluronan und Protein und für die hohe Viskosität der SF verantwortlich /3/. Während eines entzündlichen Gelenkprozesses kommt es zu einer Fragmentierung des Mucins. Das Ergebnis des Tests korreliert mit der Viskositätsmessung und der Leukozytenzahl.

Bestimmung

Nach der Originalvorschrift werden zu 1 Teil der SF 4 Teile einer 2 %igen Essigsäure gegeben und geschüttelt.

Variante: 2–3 ml 1 % Essigsäure in ein Reagenzglas geben, 2 Tropfen SF dazu fügen und dann schütteln. Es kommt zu einer Fällung des Komplexes, dessen Aussehen entsprechend dem Polymerisationsgrad des Hyaluronats in drei Kategorien eingeteilt wird:

• Gute Mucin-Fällung (kompakter Klumpen); normale, arthrotische oder traumatische SF.
• Mäßige Mucin-Fällung (mehrere Partikel, bröckeliges Aussehen); Anzeichen eines entzündlichen Prozesses.
• Schlechte Mucin-Fällung (weiße flockige Präzipitate; Schneeflocken); hoch aktive entzündliche Synovia.

49.3.3.2 pH-Wert

Im Zuge von entzündlichen Prozessen verändert sich in der SF die H⁺-Konzentration. Daher bietet die Messung des pH einen nützlichen Marker zur Beurteilung der lokalen entzündliche Aktivität /9/. Die H⁺-Konzentration korreliert mit einer Reihe von Parametern der lokalen Entzündung, z.B. der Zahl an polymorphkernigen Granulozyten oder Aktivität der sauren Phosphatase /9/.

Beurteilung des pH:

• Im normalen Gelenk 7,31–7,64 (Mittelwert 7,43) /10/.
• Bei Osteoarthrose 7,25–7,54 (Mittelwert 7,38) /9/ bzw. 7,5–8,0 /11/.
• Bei Entzündungen im Mittel 7,22 /10/, andere Autoren /9/ werten ein Absinken unter pH 7,5 als Anzeichen für einen entzündlichen Prozess /11/.
• Bei rheumatoiden Gelenkerkrankungen einen Bereich von 7,41–6,85 (Mittelwert 7,19) an /11/.
• Bei bakteriellen Infektionen unter 7,30, abhängig von der Lactatkonzentration ist mit Werten unter 7,0 zu rechnen, doch zeigten Untersuchungen /9/, dass auch bei chronischer Polyarthritis pH-Werte < 7,0 gemessen werden, ohne dass eine septische Arthritis vorlag. Ein niedrige pH in der SF ist ein guter Marker für Entzündung, nicht aber generell für Sepsis.

Bestimmung: Für die Erfassung des pH reicht die semiquantitative Messung mit gut auflösenden Indikatorstreifen /9/.

49.3.3.3 Zellzahl

Zwei Arten von Zuständen können im Gelenkpunktat vorliegen:

• Nicht inflammatorisch; die Zellzahl ist niedrig.
• Inflammatorisch; die Zellzahl ist erhöht und ein Differentialausstrisch gibt weitere Information.

Die Bestimmung der Zellzahl ist wichtig in der Analytik der SF, da das Fehlen oder die Vermehrung der Leukozyten diagnostisch bedeutsam ist /4/. Die Leukozytenzahl hat eine hohe diagnostische Relevanz, wenn mehrmals in zeitlichen Abständen eine Punktion erfolgt.

Bestimmung

Die Leukozyten werden am besten in der Neubauer-Zählkammer gezählt. Eine automatisierte Zählung ist möglich. Jedoch kann eine hohe Anzahl an Zelldebris und von Gerinnseln (bei Proben ohne Antikoagulantien) und eine erhöhte Viskosität der SF zu falschen Ergebnissen führen. Bei automatisierter Messung der Zellzahl empfiehlt sich eine vorherige Zugabe von 150 mmol/l NaCl zur Verdünnung. Im Falle der Präsenz von Erythrozyten wird 50 mmol/l NaCl zugesetzt, um die Erythrozyten zu lysieren.

Klinische Bedeutung

Die Leukozytenzahl der SF ist die wichtigste Information für die Einteilung in nicht-entzündliche, entzündliche und septische Gelenkergüsse. Die Zellzahl kann jedoch nur eine Orientierungshilfe sein, da die Leukozytenzahlen innerhalb der verschiedenen Erkrankungsgruppen erheblich schwanken. Dies zeigen auch die Ergebnisse einer Studie von Patienten mit rheumatoider Arthritis, Gicht, Chondrokalzinose und bakterieller Arthritis. Dabei fällt eine große Streubreite der Leukozytenwerte innerhalb einer Krankheitsgruppe auf.

Generell gilt eine SF mit einer Leukozytenzahl über 2 × 10⁹/l als entzündlich und eine SF mit einer Zellzahl von unter 0,2 × 10⁹/l als normal. Nicht-entzündliche arthritische Gelenke weisen Zellzahlen zwischen 0,2 bis 2,0 × 10⁹/l auf. In diesem Bereich können unter anderem autoimmune rheumatische Erkrankungen zu finden sein. Septische Arthritiden haben meist Zellzahlen über 60 × 10⁹/l . Therapierte Infektionen können jedoch niedrigere Zellzahlen aufweisen. Bei Gicht und Chondrokalzinose können auch Zellzahlen über 100 × 10⁹/l erreicht werden. Bei den Kristallarthropathien scheint die Leukozytenzahl proportional zur Quantität der Kristalle zu sein /12/.

Siehe auch Abb. 49-2 –Leukozytenwerte bei unterschiedliche Typen der Synovialanalyse.

49.3.3.4 Zelldifferenzierung

Bestimmung

Bei einer Leukozytenzahl von über 6 × 10⁹/l sollte ein Ausstrichpräparat aus der nativen SF angefertigt werden. 1–2 Tropfen der SF aus einem EDTA-Röhrchen werden wie ein peripherer Blutausstrich auf einem Objektträger ausgestrichen. Zellärmere SF sollte durch Zentrifugation (10 min bei 1.000–3.000 RPM) angereichert werden. Das Ausstrichpräparat wird nach Pappenheim, May-Grünwald-Giemsa /13/ oder Wright /3/ im luftgetrockneten Zustand angefärbt. Die Färbung nach Wright wird auch angewendet zur Detektion von Lupus erythematodes Zellen in der SF.

Siehe auch Tab. 49-4 –PMN-Zahlen in Abhängigkeit von der Gelenkerkrankung.

Klinische Signifikanz

In der normalen SF sind nur eine kleine Anzahl an Lymphozyten und nur wenige neutrophile Granulozyten. Die durchschnittliche Verteilung der kernhaltigen Zellen zeigt 7 % polymorphkernige Granulozyten (PMN), 24 % Lymphozyten, 48 % Monozyten, 10 % Makrophagen und 4 % Synovial­deck­zellen /14/. In der entzündlichen SF kommt es zu einer veränderten prozentualen Zusammensetzung der Zellen. Dabei steigt der Anteil der PMN mit dem Grad der Entzündung und kann bei septischen Arthritiden 95 % erreichen. Zusätzlich können Plasmazellen und eosinophile Granulozyten gefunden werden /12/.

Ergüsse, die vorwiegend mononukleäre Zellen enthalten, werden bei der rheumatoiden Arthritis gefunden.

Eine Prädominanz der Eosinophilen wird bei parasitischen Arthritiden, dem hypereosinophilen Syndrom und anderen hypereosinophilen Zuständen (Kontrastmittel- und Luftinjektionen, Angioödemen, parasitären Erkrankungen, Tumoren und Bestrahlungen) gefunden /4/.

Ragozyten

Ragozyten sind Granulozyten oder Monozyten in der SF, die blass grüne bis olivgrüne Einschlusskörper im Zytoplasma enthalten. Die Einschlusskörper bestehen aus Immunnglobulinen, Rheumafaktoren, Fibrin und antinukleären Faktoren. Ihre Größe variiert zwischen 0,20 und 0,33 μm /12/. Ragozyten oder RA-Zellen (rheumatoid arthritis cells) werden bei seropositiver rheumatoider Arthritis zu 20–90 %, in Fällen von septischer Arthritis und Kristall-induzierter Arthritis gefunden /12, 15/. Wenn die letzteren beiden Erkrankungen ausgeschlossen werden, zeigen über 60 % Ragozyten in der SF, dass der Patient eine rheumatoide Arthritis hat, gehabt hat oder ausbildet /12/.

49.3.3.5 Kristallnachweis

Der mikroskopische Nachweis von Kristallen in der nativen SF ist neben der Zellzahlbestimmung und dem Erregernachweis einer der wichtigsten Teile der Synovialanalyse. Der Nachweis von Kristallen der Harnsäure und/oder von Calciumpyrophosphat ist eine Untersuchung, die hoch spezifisch ist. Sie kann auch bei Patienten durchgeführt werden, von denen nur ein Tropfen SF aus z.B. dem Fingergelenk, aspiriert werden kann /3/.

Am besten gelingt der Kristallnachweis im Sediment der SF, da bereits wenige Harnsäure- bzw. Calciumpyrophosphat-Kristalle die Diagnose Gicht und Pseudogicht sichern. Große Kristallansammlungen werden schon mit einem gewöhnlichen Lichtmikroskop erkannt, für einzelne Kristalle ist ein Polarisationsmikroskop nötig /4/.

Der mikroskopische Nachweis von Kristallen in der nativen SF kann auch bei Patienten durchgeführt werden, von denen nur ein Tropfen SF aus z.B. dem Fingergelenk, aspiriert werden kann /3/.

Der initiale Schritt in der Detektion von Kristallen wird mit dem Lichtmikroskop durchgeführt zur Identifikation von Kristallen nach Gestalt und Größe. Dann erfolgt die Betrachtung unter polarisiertem Licht um die Doppelbrechung von Kristallen zu erkennen /4/. Alle Uratkristalle sind doppelbrechend und deutlich zu unterscheiden von anderen Kristallen im kompensierten polarisierten Licht. Kalziumpyrophosphatkristalle sind nicht oder nur schwach doppelbrechend. In einer Studie /16/ zeigten nur 20 % der Pyrophosphatkristalle eine solche Lichtbrechung, dass sie als doppelbrechend bezeichnet werden konnten. Wenn also nur mit kompensierten polarisierten Licht mikroskopiert wird, zeigt eines von fünf Pyrophosphatkristallen eine mit dem Harnsäurekristall verwechselbare Doppelbrechung /4/.

Harnsäurekristalle

Harnsäurekristalle sind die am häufigsten gefundenen Kristalle. Sie sind dünn und nadelförmig und haben eine Länge von ungefähr 10 bis 20 μm. Die Nadeln leuchten unter kompensierter Rotpolarisation bei Ausrichtung nach 10 Uhr blautürkis und bei Ausrichtung nach 2 Uhr gelborange auf. Sie können sowohl intra- als auch extrazellulär liegen.

Bei massiver Ablagerung der Harnsäure kommt es zum Tophus, der sich in der SF weiß darstellt. Bei Unsicherheit über die Art der Kristalle sollte eine kleine Menge Uricase zugegeben werden, die zur Auflösung von Harnsäurekristallen führt.

Calciumpyrophosphatkristalle

Calciumpyrophosphatkristalle (Ca₂P₂O₂ × 2H₂O) haben eine Länge von 1–10 μm und sind stabförmig, rhomboid oder kubisch geformt. Im Polarisationsmikroskop verhalten sie sich entgegengesetzt zu Harnsäurekristallen, d.h. unter Rotpolarisation bei Ausrichtung nach 10 Uhr leuchten sie gelborange auf und bei Ausrichtung nach 2 Uhr blautürkis. Auf Grund ihrer unterschiedlichen Form sind sie jedoch teilweise polarisationsoptisch nicht erkennbar, was ihre Identifizierung erschwert. Als Zufallsbefund werden vereinzelt extrazelluläre Kristalle als Begleiterscheinung beobachtet, z.B. bei Arthrosen. Liegen sie gehäuft intrazellulär vor, sind sie ein klarer diagnostischer Hinweis auf das Vorliegen einer Pseudogicht. Ein Kriterium zur Unterscheidung von Uratkristallen ist die Löslichkeit in 10 % EDTA-Lösung.

Cholesterinkristalle

Cholesterinkristalle sind selten, vor allem in der SF von Patienten mit rheumatoider Arthritis zu finden. Sie sind meist rhomboid rechteckig, selten nadelförmig. Sie liegen immer extrazellulär und unter Rotpolarisation erscheinen sie gelb und blau gefärbt /4/.

Apatit-Kristalle

Apatit-Kristalle sind polarisationsoptisch nicht fassbar. Es handelt sich um kleine plumpe Stäbchen, die bei Entzündungen der Schleimbeutel und entzündlichen Arthritiden auftreten können. Die Färbung mit Alizarin Rot S führt zu einem orange-rotem Niederschlag, welcher jedoch nicht spezifisch ist, da auch Calciumpyrophosphat mit erkannt wird. Eine genaue Charakterisierung ist nur mit einem Rasterelektronenmikroskop oder mit Hilfe der Transmissions-Elektronenmikroskopie möglich, in der Routine aber nicht nötig /4/.

Artefakte und Kontaminationen

Calciumoxalat und Lithiumheparin: Beide Antikoagulantien können Kristalle in der SF bilden und von PMN phagozytiert werden. Calciumoxalatkristalle weisen meist kubische Formen auf, Lithiumheparinkristalle haben unterschiedliche Formen.

Amyloid: In Lysosomen von Synovial lining cells finden sich häufig Amyloidaggregate. In der SF können diese Protein-Polysaccharidkomplexe (Amyloid) auf Grund ihrer hohen Affinität zu Kongorot angefärbt werden. Dabei kommt es zu einer grünen Doppelbrechung unter polarisiertem Licht /3/. Die Bestimmung des Amyloids in der SF wird als Nachweis für die Arthropathie bei Amyloidose angesehen /17/.

Medikamente: Nach Injektion von Glucokortikoiden und Lokalanästhetika (Lidocain, Mepivacoin) kann es zur Bildung von Kristallen in der SF kommen. Hinweisend für Artefakte sind unterschiedlich geformte extrazelluläre Kristalle mit unregelmäßiger Polarisation. Bei Präparaten mit Kortison-Kristallen kann es zum fast vollständigen Fehlen von Granulozyten kommen, so bald das Kortison seine Entzündungs hemmende Wirkung ausübt. Dies kann zur Abgrenzung der Kortison-Kristalle gegenüber den Harnsäure- und Calciumpyrophosphat-Kristallen genutzt werden.

Polypropylen-Abrieb: Durch den ansteigenden Einbau von Gelenkprothesen werden in der SF auch verschiedenstes Abriebmaterialien wie Metall, Keramik und Polypropylen gefunden. In der SF stellt sich der Abrieb von Kunststoff als dunkle Partikel dar, die polarisationsoptisch die unterschiedlichsten Effekte auslösen können. Der Nachweis von Polypropylen in der SF hilft Prothesenlockerungen bzw. Defekte frühzeitig zu erkennen /14/.

Siehe Tab. 49-5 – Klassifizierung der Gelenkergüsse.

49.4 Mikrobiologische Untersuchungen

Der erste Schritt ist der Nachweis von Bakterien mittels einer Gram-Färbung aus dem Sediment der SF. Ein positives Ergebnis gibt innerhalb weniger Stunden die Möglichkeit eine entsprechende antibiotische Behandlung einzuleiten /19/. Ein negatives Ergebnis schließt jedoch eine septische Gelenkerkrankung nicht aus, da nur in 50–70 % der Fälle einer septischen Arthritis ein Erregernachweis durch Gram-Färbung gelingt. Deshalb sollten zusätzlich immer aerobe und anaerobe Kulturen auf geeigneten Kulturmedien angesetzt werden. Zur Anzüchtung der Erreger werden 10–15 ml SF ohne Zusatz von Antikoagulantien in eine Blutkulturflasche überimpft /19/.

Bei Verdacht auf eine tuberkulöse Arthritis oder eine Infektarthritis unklarer Genese kann zum Nachweis von säurefesten Stäbchen eine Ziehl-Neelsen-Färbung durchgeführt werden. Diese hat nur eine mäßige Nachweisempfindlichkeit und ist somit wenig aussagekräftig. Die Kulturanzucht von Mycobacterium tuberculosis ist schwierig, jedoch in 80 % der Fälle positiv /22/.

Spezielle Kulturen und Nachweismethoden sind auch bei Infektionen mit Neisserien, Chlamydien, Borrelien, Pilzen und Viren nötig. Für die Isolation von N. gonorrheae und Haemophilus influenzae werden Kochblutagarplatten mit 5 % CO₂ inkubiert /21/.

Da sich Borrelia burgdorferi nicht aus einer SF Kultur isolieren lässt, wird bei Verdacht auf eine Lyme-Arthritis die DNA bzw. RNA des Erregers mit der PCR nachgewiesen. Dabei ist die PCR bei 85 % der Patienten mit Lyme-Arthritis positiv /16/. Auch Neisserien, Chlamydien und vor allem Viren können mit Hilfe der PCR identifiziert werden. Gerade in Fällen bei denen die SF Kultur negativ ist, aber klinische Anzeichen für eine Infektion vorliegen, ist die PCR oft hilfreich den Erreger nachzuweisen.

Das Erregerspektrum ist altersabhängig. Die häufigsten Erreger im Erwachsenenalter sind Staphylococcus aureus (60 %) und Streptokokken spp. (15 %). Kindern im Alter von 6 Monaten bis 2 Jahre hingegen haben eine hohe Inzidenz für Haemophilus influenzae, Staphylococcus pyogenes und Kingella kingae. Bei Säuglingen und Kindern unter 6 Monaten werden hauptsächlich Staphylokokken, E. coli und Streptokokken Gruppe B gefunden. Mit 59 % ist der häufigste Erreger bei Infektionen von Gelenkprothesen Staphylococcus epidermidis.

Die Durchführung einer bakteriologischen Untersuchung anhand einer hohen Leukozytenzahl festzulegen ist nicht ratsam, da Infektionen die z.B. durch Gonokokken, Mykobakterien, Brucellen und Pilze ausgelöst werden, nur zu einer geringen Erhöhung der Leukozytenzahl führen können. Auch immunsupprimierte Patienten, sowie Patienten unter antibiotischer Behandlung oder Behandlung mit Glucokortikoiden weisen oft nur gering erhöhte Leukozytenwerte auf. Unabhängig der Leukozytenzahl liegt der Prozentsatz der PMNs bei septischen Arthritiden jedoch fast immer über 90 % /1/.

49.4.1 Mikrobiologische Diagnostik der septischen Arthritis

Eine mikrobiologische Untersuchung der SF erfolgt bei Verdacht auf eine Infektarthritis. Diese ist eine wesentliche Komplikation, sowohl bei immunkompetenten als auch nicht-immunkompetenten Personen /18/. Der hämatogene Infektionsweg ist der Häufigste und beruht meist auf der Infektion mit einem Erreger. Die septische Arthritis ist abhängig von der Ätiologie und kann sich als akute monoartikuläre Arthritis, Polyarthritis oder als prothetisch-bedingte Arthritis manifestieren /18/. Prädisponierende Faktoren sind ein Alter über 80 Jahre, Diabetes mellitus, rheumatoide Arthritis, ein künstliches Gelenk eine kürzlich erfolgte Gelenkoperation, Hautinfektionen und Hautgeschwüre, intravenöser Drogenabusus, Alkoholismus oder eine kürzlich erfolgte intraartikuläre Applikation von Kortikosteroiden.

Mikroorganismen, außer der Gonokokkenarthritis, mit ursächlicher Verantwortlichkeit für eine septische Arthritis sind S. aureus, speziell der Methicillin-resistente Typ (MRSA), Streptococcus sp, Klebsielle pneumoniae (in Asien) und andere Enterobakterien, Pseudomonas aeruginosa und Burkholderia.

49.5 Biochemische Untersuchungen

Folgende Bestimmungen sind von diagnostischem Nutzen: Protein, Glucose, Lactat, Harnsäure, Enzyme.

Die SF wird als das Dialysat des Blutplasmas angesehen. Daher finden sich qualitativ fast alle Komponenten in der SF, die auch im Plasma enthalten sind. Häufig besteht ein quantitativer Unterschied zwischen Serum und SF, wobei die Konzentrationen in der SF meist niedriger sind. Höhere Konzentrationen in der SF als im Serum deuten auf eine örtliche Bildung der betreffenden Substanzen im Gelenk hin.

Vorbehandlung

Die biochemischen Untersuchungen erfordern aufgrund der Viskosität der SF meist eine Vorbehandlung mit Hyaluronidase. Geeignet dazu ist Schaf-Testes-Hyaluronidase, 25 μg/ml SF werden 5 min bei 37 °C inkubiert.

Gesamt(Total)protein

Im gesunden Gelenk ist die Synovialmembran für hochmolekulare Proteine nicht durchlässig. Mit fortschreitender Entzündung steigt ihre Permeabilität /23/, wodurch höhermolekulare Proteine, z.B. Fibrinogen, die Synovialmembran passieren können. Das Fehlen von Fibrinogen in der normalen SF ist auch der Grund dafür, dass in dieser kein Koagulat gebildet werden kann. Erst mit dem Einsetzen von entzündlichen Prozessen und der Zunahme der Permeabilität der Synovialmembran kommt es zum Entstehen von Koagulaten. Die Bestimmung von Protein in der Synovialflüssigkeit erfolgt mit der Biuret-Reaktion.

Beurteilung der Gesamt(Total)protein Konzentration:

• Im normalen Gelenk im Mittel bei etwa 1,3 g/dl /24/ bei einem Bereich von 1,1–2,2 g/dl /2/.
• Für die nicht-entzündliche SF liegt der Mittelwert bei 3,2 g/dl /25/.
• Die entzündliche SF bei chronischer Polyarthritis hat einen Mittelwert bei 4,4 g/dl. Im Vergleich zu parallel durchgeführten Bestimmungen im Serum werden bei entzündlichen Ergüssen immer niedrigere Werte in der SF gemessen /25/.
• Proteinkonzentrationen in der SF von etwa 6 g/dl deuten mit ziemlicher Sicherheit auf einen Hämarthros hin.

Protein Fraktion

Die Elektrophorese zeigt bei chronischer Entzündung vergleichbar dem Serum einen Anstieg der γ-Globuline und den kompensatorischen Abfall des Albumins /26, 27/.

Glucose

Die Konzentration in der normalen SF ist etwa gleich oder etwas niedriger als im Blut. Der Unterschied zwischen Blut- und SF-Werten beträgt etwa 10 mg/dl (0,5 mmol/l). Bei entzündlichen Prozessen kann der Glucosewert der SF bis zu 40 mg/dl (2,2 mmol/l) niedriger als im Blut sein /3/. Ein Absinken der Glucosekonzentration bis auf 20 mg/dl (1,1 mmol/l) in der SF deutet auf eine infektiöse Arthritis hin. Die Bestimmung der Glucosekonzentration bietet eine Möglichkeit, die entzündlichen von den infektiösen Arthritiden zu unterscheiden /3/. Es bestehen aber große Überschneidungen, die den Aussagewert mindern.

Fehlermöglichkeiten: Beachtet werden muss folgendes:

• Für eine Aussagekraft des Glucosewerts in der SF ist die parallele Bestimmung im Serum notwendig , wofür der Patient mindestens 8 h vorher nüchtern sein solIte.
• Die SF wird in fluoridhaltige Röhrchen abgenommen, da sonst die Glucosekonzentration durch die Fortdauer des Glucosestoffwechsels der Leukozyten in der SF herabgesetzt wird und falsch niedrige Werte gemessen werden.

Lactat

Der Gehalt an Lactat ist ebenso wie die Glucose ein Maß für die lokale Entzündung. Im Gegensatz zur Glucose nimmt jedoch die Lactatkonzentration mit der Aktivität der Entzündung zu. Dies ist vor allem durch die erhöhte Glykolyse der im Gelenkerguss massiv vorhandenen Leukozyten bedingt. Gleichzeitig vermindert sich auch der pH der SF. Gelegentlich ist es bei den infektiösen Arthritiden schwierig, diese Diagnose anhand der makro- oder mikroskopischen Beurteilung der SF zu stellen, besonders dann, wenn diese untypisch (nicht purulent) ist oder die Gram-Färbung negativ ist. In solchen Fällen kann die Bestimmung des Lactats einen schnellen Hinweis auf Infektionen bieten, da die Auswertung bakteriologischer Kulturen zu lange dauert. Die Lactatkonzentration in der SF der einzelnen Krankheitsgruppen variiert. Es gibt keine Korrelationen zwischen dem Lactatwert, der Glucosekonzentration, der Leukozytenzahl und dem Totalprotein /28/.

Die Möglichkeit der Differenzierung einer akuten monoartikulären Arthritis von einer septischen Arthritis und anderen entzündlichen Arthritiden anhand der Lactatkonzentration ist nicht gesichert /28/.

Harnsäure

Auf Grund der Eigenschaft der Synovialmembran, kleine Moleküle penetrieren zu lassen, entspricht die Harnsäurekonzentration der SF derjenigen des Blutes. Bei der Arthritis urica liegt die Löslichkeitsgrenze in der Synovia wie im Blut bei 6,4 mg/dl (381 μmol/l). Der Goldstandard für die Diagnose der Gicht ist der Nachweis von Monouratkristallen in der Flüssigkeit von Tophi-Aspiraten, denn die diagnostische Sensitivität beträgt 100 %. Die Kristalle werden mikroskopisch im polarisierten Licht von Aspiraten aus dem Metatarsophalyngealgelenk sowohl von symptomatischen als auch asymptomatischen Patienten nachgewiesen. Das bedeutet, dass die Gichtdiagnose auch während der asymptomatischen, interkritischen Periode nach einem Gichttanfall oder zwischen Gichtanfällen, also in der interkritschen Gicht, nachgewiesen werden kann /29/.

Enzyme

Die in der SF vorliegenden Enzymaktivitäten gleichen qualitativ denen des Serums. Es werden zu allen sechs Enzymgruppen (Oxidoreduktasen, Transferasen,Hydrolasen, Lyasen, Isomerasen und Ligasen) gehörende Enzyme in der SF nachgewiesen. Ursprung der Enzyme ist das Plasma, die Synovialzellen, das rheumatische Granulationsgewebe und die Leukozyten, evtl. Erythrozyten. Den Hauptanteil nehmen die lysosomalen Enzyme ein, die hauptsächlich aus den Granula polymorphkerniger Granulozyten stammen. Es finden sich daher in der zellreichen SF immer höhere Enzymaktivitäten als in zellarmen, z.B. bei degenerativen Gelenkerkrankungen, weswegen das Ergebnis einzelner Enzymbestimmungen als Gradmesser für die Differentialdiagnose von nicht entzündlichen und entzündlichen SF herangezogen werden kann. Die Differentialdiagnose entzündlicher Gelenkerkrankungen ist jedoch nicht möglich /30/.

Normalerweise sind in der SF die Enzymaktivitäten immer niedriger als im Plasma.

Diagnostisch sind nur ganz wenige Enzyme von Bedeutung: LDH, saure Phosphatase (SP), alkalische Phosphatase (AP) und Aldolase. Letztere kann, wie alle glykolytischen Enzyme, parallel zur Entzündungsaktivität in der SF erhöht sein, eine Analyse bringt aber keinen zusätzlichen Aussagewert. Ähnliches gilt auch für die lysosomalen Enzyme /30/.

LDH: Sie ist in entzündlichen Gelenkergüssen stark erhöht, wobei besonders der Anteil des M-Isoenzym zunimmt /31/.

SP und AP: Beide Enzymaktivitäten stammen aus den Blut- und Knorpelzellen. Die SP ist in der SF von arthrotischen Patienten im Mittel deutlich niedriger als z.B. bei chronischer Polyarthritis (cP) /31, 32/. Für die AP wird eine örtliche Bildung im Synovialgewebe angenommen. Es besteht keine Korrelation zwischen der Leukozytenzahl als Aktivitätskriterium der Erkrankung und der Enzymaktivität /33/.

Es haben:

• Akute traumatische Meniskus- und Kapsel-Band-Läsionen eine stark erhöhte AP /34/.
• Die chronische Polyarthritis (cP) und die Arthritis psoriatica deutlich höhere AP-Aktivitäten als degenerative Gelenkerkrankungen. Bei der cP gibt es keinen Unterschied zwischen Serum- und SF-AP /33/.

Für die Bestimmung der SP soll kein Heparin oder Oxalat als Antikoagulans verwendet werden, da beide die Enzymaktivität hemmen.

Siehe Tab. 49-6 –Laborbefunde der Synovialflüssigkeit nach Grunderkrankungen.

49.6 Immunologische und inflammatorische Marker in der Synovialflüssigkeit

Die Bestimmung immunologischer und inflammatorischer Marker in der Synovialflüssigkeit hat nur eine begrenzten diagnostischen aber höheren differentialdiagnostischen Wert.

Rheumafaktor

Bei rheumatoider Arthritis kann der Rheumafaktor gelegentlich im Serum negativ, aber in der SF nachweisbar sein /35/.

Antinukleäre Faktoren

Bei unterschiedlichen rheumatischen Erkrankungen können antinukleäre Faktoren in der SF nachweisbar sein, sie sind aber im Vergleich zu den Untersuchungen im Serum nicht relevant.

Immunglobuline

Die Immunglobuline in der SF werden in der Synovialmembran gebildet. Ihre Konzentration ist niedriger als im Serum. Bei der rheumatoiden Arthritis ist die Konzentration von IgE im Serum und der SF erhöht /25/.

Komplement

• Total hämolytische Aktivität (CH50)

Die Komplementaktivität in der SF hat nur eine Aussagekraft in Verbindung mit der Aktivität des Serums /36/. Manche Autoren korrigieren die Aktivität in der SF in Bezug auf der Serumwert des Albumins /37/. Insgesamt nur geringe diagnostische Bedeutung /38/.

Total hämolytisches Komplement (CH50): Im Vergleich zu Serum ist die Aktivität in der SF vermindert bei 60 % der Patienten mit rheumatoider Arthritis oder Kristall induzierter Arthritis /39/.

Es besteht keinerlei Beziehung zwischen der CH50 Aktivität und der inflammatorischen Aktivität des Gelenks, der Leukozytenzahl, der Proteinkonzentration /38/ oder dem IgM-Rheumafaktor /39/.

Bei Patienten mit rheumatoider Arthritis ist die CH50-Aktivität niedrig im Vergleich zu anderen exsudativen Gelenkergüssen. Patienten mit schwerer positiver Arthritis haben in der Regel niedrige CH50-Aktivitäten /40/.

• C3 und C4

Erniedrigte Konzentrationen in der SF treten auf bei rheumatoider Arthritis und dem systemischen Lupus erythematodes. Das kann auch der Fall sein bei Gicht, Chondrokalzinose und septischer Arthritis, gelegentlich bei psoriatrischer Arthritis /41/. Es wird angenommen, dass die Verminderung von Komplement bei der Gicht und der Chondrokalzinose auf den Kristallen beruht, die Komplement aktivieren durch die Bindung an IgG. Im Serum ist die Konzentration von C3 und C4 normal /42/.

Zytokine

IL-1 und TNF-α sind die wesentlichen Zytokine in der SF. Die Konzentration von IL-1, TNF-α, IL-6, IL-8 und ihrer löslichen Rezeptoren ist in der SF in der Regel höher als im Serum. Bei vielen rheumatischen Erkrankungen besteht keine Korrelation der Zytokinkonzentration mit der Krankheitsaktivität /43/. Die Zytokine sind nicht erforderlich zur Differenzierung der inflammatorischen und nicht-inflammatorisch Genese. Andere Test sind hierfür besser geeignet.

Entzündungs-Marker

Die Matrix Metalloprotease-3 (MMP-3), das lösliche vaskuläre Adhäsionsmolekül (sVCAM-1), das lösliche interzelluläre Adhäsionsmolekül (sICAM-1), der vaskuläre endotheliale Wachstumsfaktor (VEGF), der Tissue inhibitor of metalloproteases1 (MCP-1) waren alle mit einer SF-Inflammation assoziiert, wenn diese mit folgenden Verfahren diagnostiziert wurde: Etarfolatid Bildgebung, Schweregrad der radiographischen Osteoarthritis, und den Osteoarthritis-Beschwerden der Patienten mit einem künstlichen Gelenk /44/.

Alpha Defensin und CRP waren eine hilfreiche Kombination vor der Revision eines Knie- oder Hüftgelenks, zur Abklärung, ob bei dem Patienten eine aseptische Lockerung des Implantates, eine hochgradige Infektion oder eine (vermutete) niedriggradige Infektion vorlag /45/.

49.7 Bewertung

Die wesentliche Bedeutung der Synovialanalyse liegt in der Differenzierung der vier Kategorien: Nicht-entzündliche, entzündliche, septischer und traumatischer Gelenkerguss. Siehe Tab. 49-1 – Erkrankungen mit Gelenkerguss und die Klassifizierung in vier Kategorien.

Siehe auch:

• Tab. 49-7 – Werte der normalen und der pathologischen Synovialflüssigkeit
• Tab. 49-8 – Ergüsse klassifiziert nach Gelenkerkrankung
• Tab. 49-9 – Biomarker der SF, klassifiziert nach Gelenkerkrankungen
• Tab. 49-10 – Klinik und Laborbefunde bei wichtigen Arthropathien.

49.8 Hinweise und Störungen

Aufrechterhaltung der zellulären Morphologie

Proben der Synovialflüssigkeit sollten so früh wie möglich untersucht werden, denn innerhalb einer Woche zwischen Versendung und der Zustellung im Labor ist die Morphologie der Zellen in der Synovialflüssigkeit nicht gewährleistet. Der Zusatz von Dimethylsulfoxid (DMSO) hilft, die zelluläre Morphologie zu erhalten, wenn DMSO in einer Endkonzentration von 10 % in der Probe vorhanden ist /59/.

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