Titer (Medizin)

Als Titer bezeichnet man in der Biologie und Medizin jenes Flüssigkeitsvolumen, das aufgrund eines in ihm gelösten biologischen Stoffes (Agens) gerade noch eine biologische Wirksamkeit entfaltet.

Die Einheit des Titers ist somit Volumen pro Stoffmenge (V/n) oder auch Volumen pro Masse (V/m).

Der Titer ist demnach der Kehrwert der chemischen Konzentration, deren Maß die Menge oder Masse pro Volumen (m/V) ist.

Anwendungsgebiete, Prinzip der Ermittlung

Der Grund für die Abweichung vom Begriff der Konzentration, der umgekehrt als Menge des Stoffs je Volumeneinheit definiert ist, liegt in den Schwierigkeiten, einige biologische Stoffe (etwa Antikörper, Viren, Bakterien) für sich allein als solche zu quantifizieren, etwa wenn man deren Masse oder Stoffmenge nicht oder nur sehr schwer bestimmen kann. Deren Wirkungen sind dagegen oft leichter bestimmbar. Deshalb nimmt man als Einheit für die Stoffmenge diejenige Menge, die gerade noch diese spezifische Wirkung hat, beispielsweise bei Antikörpern die gerade noch positive Reaktion in einem bestimmten Test, bei Viren gerade noch ein Lysishof in einem Bakterienrasen, bei Bakterien gerade noch Vermehrung in einem Kulturmedium (z. B. Colititer). Die Quantifizierung beruht auf dem Ausbleiben (oder Unterschreiten eines bestimmten Werts) der Wirkung der Stoffe, wenn das eingesetzte Probenvolumen zu klein ist.

Da es meist schwierig oder gar nicht möglich ist, so kleine Volumina abzumessen, wie dafür erforderlich ist, wird in der praktischen Durchführung eine Verdünnungsreihe angelegt und für einen standardisierten Test wird jeweils dasselbe Volumen der verschiedenen Verdünnungen eingesetzt. Die weitestgehende Verdünnungsstufe mit Wirkung – oder andersherum gesagt das geringste noch wirksame Volumen der ursprünglichen, unverdünnten Probenflüssigkeit, mit dem eine Wirkung erzielt werden kann, – steht demnach im Vordergrund. Diese letzte Verdünnungsstufe oberhalb der Nachweisgrenze wird auch als Grenzverdünnung bezeichnet. Dementsprechend steht das Flüssigkeitsvolumen im Zähler, die kleinste Wirkungseinheit als Bezugsgröße im Nenner des Bruchs, der das Maß für den Gehalt darstellt. Der Titer ist in der Biologie und Medizin definiert als das Flüssigkeitsvolumen je Wirkungseinheit, also umgekehrt zur Konzentration (des Titers) in der Chemie (Menge je Volumeneinheit). Daraus geht auch hervor, dass die Angabe des Titers in der Biologie nur im Zusammenhang mit der Angabe des Tests sinnvoll ist, also zusammen mit der Angabe, welches Volumen der verschiedenen Probeverdünnungen in den Test eingesetzt wird. Oft wird als Titer nur der Verdünnungsgrad angegeben. Diese Angabe ist aber nur sinnvoll, wenn klar ist, mit welchem Volumen der verdünnten Flüssigkeit der Test angesetzt wird.

Verfahren

Medizin

Die Ermittlung des Titers ist in der Medizin eine übliche Methode, um beispielsweise eine Immunität nach einer Impfung oder den Anstieg der Konzentration von Antikörpern während einer akuten Infektionskrankheit zu beurteilen. Da in der Serologie gelegentlich kein gereinigtes oder rekombinantes Antigen als Positivkontrolle und Vergleichswert für eine Standardreihe zur Verfügung steht, beispielsweise bei einem neuen Pathogen, werden Titer dann als dimensionslose Verdünnungsstufe angegeben. In der Regel wird – zum Beispiel ein Blutserum – in Zweierstufen verdünnt, d. h. Verdünnungen von 1:2, 1:4, 1:8, 1:16, 1:32 usw. hergestellt. Die Verdünnungen gibt man dann z. B. auf Zellkulturen, die dann mit einem Virus infiziert werden. Die höchste Verdünnungsstufe, bei der noch eine Infektion der Zellen vollständig verhindert wird (also noch ausreichend Antikörper vorhanden sind), wird als Titer angegeben. Eine Reaktion bei einem Titer von 1:1024 gibt also eine höhere Ausgangskonzentration an als eine bei 1:128, da trotz höherer Verdünnung noch eine positive Reaktion des Tests festzustellen ist, da immer noch die erforderliche Konzentration der Antikörper in der Verdünnung vorhanden ist.

Die Angabe des Titers ist heute aufgrund der bevorzugten Angabe von Massenkonzentrationen und der Entwicklung anderer Verfahren zur Antikörper-, Antigen- oder Virusbestimmung weniger gebräuchlich geworden. Bei einigen Krankheitserregern ist eine Verdünnungsreihe noch notwendig, wenn z. B. ein Neutralisationstest oder eine Komplementbindungsreaktion durchgeführt werden muss. Wenn heute in der Serologie Antikörperkonzentrationen in ng/ml oder IE/ml angegeben werden, wird der Ausdruck Titer jedoch im Sinn der Chemie verwendet.

Mikrobiologie

In der Mikrobiologie dient das Titerverfahren oft dem Bestimmen von Mikroorganismenkonzentrationen in wäßrigen Flüssigkeiten, beispielsweise Gewässern, Getränken. Dazu wird eine dezimale Verdünnungsreihe der Probe hergestellt, von jeder Verdünnung ein bestimmtes Volumen in ein geeignetes Kulturmedium gegeben und dieses bebrütet. Man ermittelt den mit der höchsten Verdünnung beimpften und noch Bewuchs beziehungsweise eine bestimmte Stoffwechselleistung zeigenden Kulturansatz. Aus dem Verdünnungsfaktor der in diesen Ansatz gegebenen Probe und dem aus der verdünnten Probe in das Kulturmedium gegebenen Volumen kann der Titer ermittelt werden. Der Verdünnungsfaktor ist das Produkt aller Verdünnungsschritte, wird beispielsweise in Zehnerschritten (1:10) verdünnt, so ist der Verdünnungsfaktor der 4. Verdünnung 1/10.000 = 10⁻⁴.

Titer = Volumen der eingesetzten verdünnten Probe x Verdünnungsfaktor

Die Mikroorganismenkonzentration der Probe ist der Kehrwert des Titers, also umso höher, je kleiner der Titer ist. Beispielsweise entspricht der Titer 10⁻⁶ mL einer Mikroorganismenkonzentration von 10⁶ je mL.

Enthält die Probe eine gemischte Mikroorganismengesellschaft aus verschiedenen physiologischen Typen, so werden oft mit dieser Methode nicht alle Mikroorganismen erfasst, sondern nur eine Auswahl derjenigen Typen, die sich unter den angewendeten Kulturbedingungen (u. a. Art des Kulturmediums, Temperatur, Sauerstoffzutritt) vermehren. Das ist beispielsweise der Fall bei Proben aus natürlichen Habitaten wie Gewässern, Böden und dergleichen. Diese Selektivität der Methode ist ein Nachteil, wenn man alle in der Probe enthaltenen Mikroorganismen erfassen will, sie kann jedoch für eine Quantifizierung bestimmter physiologischer Typen genutzt werden, indem entsprechende selektive Kulturbedingungen angewendet werden. Ein Beispiel dafür ist der Colititer.

Eine statistisch abgesicherte Variante des Titerverfahrens mit der Verwendung von mindestens drei Parallelansätzen stellt das Verfahren der „Wahrscheinlichsten Anzahl“, das MPN-Verfahren, dar (englisch most probable number, abgekürzt MPN).

Literatur

• Heinz Spiess, Ulrich Heininger (Hrsg.): Impfkompendium. 6. Auflage. Thieme Verlag, Stuttgart/New York 2005, ISBN 978-3-13-498906-9.
• Charles Janeway, Paul Travers, Mark Walport, Mark Shlomchik: Immunologie. 5. Auflage, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 2002, ISBN 3-8274-1079-7; Onlineversion in Englisch, 5th edition, 2001.

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