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Jun 18, 2023

Wie funktionieren Blutuntersuchungen? Medizinische Laborwissenschaftler erklären den Weg von der Blutentnahme bis zur Diagnose und Behandlung

Rodney E. Rohde, Regents-Professor für klinische Laborwissenschaft an der Texas State University, außerordentlicher Professor für medizinische Laborwissenschaft an der Rush University, hat Fördermittel vom Amerikaner erhalten

Regents-Professor für klinische Laborwissenschaft, Texas State University

Außerordentlicher Professor für medizinische Laborwissenschaft, Rush University

Rodney E. Rohde hat Fördermittel von der American Society of Clinical Pathologists, der American Society for Clinical Laboratory Science, dem US-Arbeitsministerium (OSHA) und anderen öffentlichen und privaten Einrichtungen/Stiftungen erhalten. Rohde ist Mitglied von ASCP, ASCLS und ASM und Mitglied mehrerer wissenschaftlicher Beiräte. Siehe https://rodneyerohde.wp.txstate.edu/service/.

Nicholas Moore erhielt zuvor Fördermittel von Abbott Molecular, bioMerieux und Cepheid für Auftragsforschungsarbeiten im Zusammenhang mit der Entwicklung von Labortests. Die Mittel wurden direkt an die Rush University gezahlt. Nicholas Moore ist Freiwilliger bei der American Society for Clinical Laboratory Science, der American Society for Clinical Pathology, der American Society for Microbiology und dem Clinical and Laboratory Standards Institute. Er ist Mitglied der Redaktion von Clinical Microbiology Reviews und BMC Infectious Diseases.

Die Texas State University stellt als Mitglied von The Conversation US finanzielle Mittel bereit.

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Medizinische Labortests sind der Herzschlag der Medizin. Es liefert wichtige Daten für Ärzte zur Diagnose und Behandlung von Krankheiten, die Jahrtausende zurückreichen. Leider wird die Labormedizin als Fachgebiet sowohl in der Öffentlichkeit als auch im Gesundheitswesen nur unzureichend verstanden.

Die Labormedizin, auch klinische Pathologie genannt, ist einer von zwei Hauptzweigen der Pathologie bzw. der Untersuchung der Ursachen und Auswirkungen von Krankheiten. Die Pathologie umfasst viele Laborbereiche, wie zum Beispiel Blutbanking und Mikrobiologie. Die klinische Pathologie diagnostiziert eine Krankheit durch Laboranalyse von Körperflüssigkeiten wie Blut, Urin, Kot und Speichel. Der andere Zweig der Pathologie, die anatomische Pathologie, diagnostiziert eine Krankheit durch die Untersuchung von Körpergewebe.

Wir sind Wissenschaftler im öffentlichen Gesundheitswesen und im medizinischen Labor, die sich auf Mikrobiologie und Infektionskrankheiten spezialisiert haben. Zwischen der Anordnung einer Blutuntersuchung durch Ihren Arzt und der Erstellung einer Diagnose liegen viele Schritte. So funktionieren Labortests vom Krankenbett bis zum Labortisch.

Wenn Sie einen Arzt aufsuchen, reichen manchmal eine körperliche Untersuchung und eine detaillierte Anamnese aus, um eine Diagnose zu stellen, Empfehlungen abzugeben oder Medikamente für Ihre Erkrankung zu verschreiben. Es gibt jedoch viele Fälle, in denen Ihr Arzt möglicherweise zusätzliche Informationen benötigt, um eine genaue Diagnose zu stellen. Diese Informationen werden häufig aus Verfahren wie bildgebenden Scans oder Blutuntersuchungen gewonnen.

Der erste Schritt besteht darin, Ihnen Blut durch eine sogenannte Phlebotomie abnehmen zu lassen. Eine medizinische Fachkraft, typischerweise ein Phlebotomiker oder eine Krankenschwester, führt eine Nadel in eine Vene ein, um eine Blutprobe zu entnehmen.

Möglicherweise sind mehrere Blutröhrchen erforderlich, da bestimmte Tests nur mit bestimmten Blutproben durchgeführt werden. Beispielsweise erfordert ein Test, der üblicherweise zur Diagnose von Anämie verwendet wird, die Entnahme von Blut in einer Chemikalie, die die Blutgerinnung verhindert. Bei Patienten, die auf eine Gerinnungsstörung untersucht werden, wird das Blut hingegen oft in einem Röhrchen gesammelt, das ein anderes Antikoagulans enthält.

Anschließend gelangen die Proben in ein klinisches Labor. Laboratorien finden sich in Krankenhäusern, Referenzlaboren oder Arztpraxen oder in Einrichtungen des öffentlichen Gesundheitswesens wie den Centers for Disease Control and Prevention oder einem staatlichen Labor für öffentliche Gesundheit. Im Jahr 2021 arbeiteten in den USA mehr als 329.000 Laborfachkräfte in mehr als 320.000 staatlich regulierten Labors. In den USA werden jährlich schätzungsweise 14 Milliarden Labortests bestellt, zusätzlich zu über einer Milliarde COVID-19-Tests während der Pandemie. Bei einer so großen Menge an Proben, die getestet und untersucht werden müssen, sind verschiedene Bereiche eines Labors automatisiert.

Labortests untersuchen die biologischen, chemischen und physikalischen Eigenschaften der Zellen und Moleküle, aus denen eine Blutprobe besteht. Der erste Schritt besteht häufig darin, eine Blutprobe in einzelne Bestandteile zu zentrifugieren. Dadurch wird die Probe in einen Teil geteilt, der feste Bestandteile wie Zellen enthält, und einen anderen Teil, der flüssige Bestandteile und gelöste Stoffe enthält, die als Serum oder Plasma bezeichnet werden.

Durch die Analyse des Serum- oder Plasmaanteils einer Blutprobe werden die Konzentrationen verschiedener Substanzen im Körper gemessen. Eine der häufigsten Ursachen ist Ihr Blutzucker bzw. Ihre Glukosekonzentration. Für die Ärzte von mehr als 37 Millionen Amerikanern mit Diabetes hilft die Kenntnis des Blutzuckerspiegels ihrer Patienten dabei, eine neue Diagnose zu stellen oder sicherzustellen, dass ihr Zustand unter Kontrolle ist.

Wenn Ihr Arzt den Verdacht hat, dass Sie eine Infektion haben, wird er Proben entnehmen, um das Vorhandensein eines Krankheitserregers festzustellen. Sie könnten beispielsweise einen Rachenabstrich bei einer Halsentzündung oder eine Urinprobe bei einer Harnwegsinfektion entnehmen. Wissenschaftler inkubieren diese Proben, um alle Organismen zu untersuchen, die wachsen und den interessierenden Krankheitserregern ähneln. Möglicherweise führen sie zusätzliche Tests durch, um die Mikrobe zu identifizieren. Sobald ein Erreger identifiziert ist, kann der medizinische Labormitarbeiter verschiedene antimikrobielle Wirkstoffe gegen ihn testen, um Ihrem Arzt mitzuteilen, welche Behandlung Ihre Infektion am besten bekämpft.

Das erste klinische Krankenhauslabor in den USA wurde 1894 gegründet. Einige der Methoden, die Laborfachleute zur Analyse von Proben verwenden, werden seit über einem Jahrhundert verwendet.

Ein solches Grundnahrungsmittel, die Gram-Färbung, wurde 1882 eingeführt. Sie verwendet zwei verschiedene Farbstoffe und nutzt Unterschiede in der Bakterienzellwand, um zwischen zwei verschiedenen Bakteriengruppen zu unterscheiden. Dies hilft Laborwissenschaftlern, die richtige antimikrobielle Therapie gegen eine Infektion zu ermitteln.

Eine weitere häufig verwendete Technologie, das Coulter-Prinzip, wurde in den 1940er Jahren entwickelt, um einzelne Zellen anhand ihrer physikalischen Größe und ihres Widerstands gegen elektrischen Strom zu identifizieren und zu sortieren. Medizinische Laborfachkräfte verwenden diese Technik routinemäßig zur Durchführung vollständiger Blutbildtests, bei denen ungewöhnliche Zunahmen oder Abnahmen der Anzahl verschiedener Arten von Blutzellen gemessen werden, die Aufschluss über eine Krankheit oder einen Zustand wie Krebs oder Sichelzellenanämie geben könnten.

Im Jahr 1986 entwickelten Wissenschaftler die mit dem Nobelpreis ausgezeichnete Polymerase-Kettenreaktionsmethode, um mehrere Kopien der DNA eines in einer Probe vorhandenen Krankheitserregers zu verstärken oder schnell herzustellen. PCR wird häufig zur Diagnose von Infektionen, zur Identifizierung genetischer Störungen und zur Überwachung des Krebsfortschritts eingesetzt.

Nach der PCR kam es zu einer Explosion moderner Laborgeräte zur Erforschung und Diagnose von Krankheiten. Um nur einige dieser hochmodernen Werkzeuge zu nennen: Die Matrix-unterstützte Laser-Desorptions-Ionisation oder MALDI ist eine der am häufigsten verwendeten Techniken zur Identifizierung von Mikroben, die nur schwer oder gar nicht kultiviert werden können. Genomeditierung und CRISPR-Cas9 geben Wissenschaftlern die Möglichkeit, die DNA eines Organismus zu verändern und so bei der Identifizierung von Krankheitserregern und der Erkennung dysfunktionaler Gene zu helfen, indem sie interessierende Gene hinzufügen, entfernen oder verändern. Die Sequenzierung der nächsten Generation hat sich zu einem leistungsstarken modernen Werkzeug zur Bestimmung der Sequenz des genetischen Materials in biologischen Proben entwickelt und wird in großem Umfang zur Identifizierung von Varianten und zur Abwasserüberwachung von Krankheitserregern wie dem Virus, das COVID-19 verursacht, eingesetzt.

Eine der größten Herausforderungen in der Labormedizin ist das Verstehen und Interpretieren von Testergebnissen, da während des gesamten Testprozesses Fehler auftreten können. Für genaue Ergebnisse müssen die Proben ordnungsgemäß gesammelt und ins Labor transportiert werden. Ebenso müssen Tests zu Hause ordnungsgemäß aufbewahrt werden. Ärzte und Patienten müssen die Möglichkeit falsch positiver oder negativer Ergebnisse berücksichtigen, indem sie neben dem individuellen Fall des Patienten auch die Einschränkungen des Tests berücksichtigen.

Die Zusammenarbeit zwischen Klinikern und medizinischem Laborpersonal könnte dazu beitragen, Fehler bei Diagnose und Behandlung zu reduzieren. Labordaten können für die Patientenversorgung äußerst nützlich sein und sind oft äußerst nützlich. Für eine genaue Diagnose und Behandlung ist jedoch ein ganzheitlicher Ansatz erforderlich, der unter anderem die Krankengeschichte, Genetik und Gesundheitsgewohnheiten eines Patienten berücksichtigt. Ein Laborergebnis ist zwar aussagekräftig, sollte aber nicht isoliert verwendet werden. Eine klare und genaue Kommunikation zu Labortests ist für eine effektive Patientenversorgung von entscheidender Bedeutung.

Ein Foto wurde ersetzt, um die Arbeit im medizinischen Labor genauer wiederzugeben