Appunti di Medicina di laboratorio

Corso di Medicina di Laboratorio

SOMMARIO

1 Introduzione alla Medicina di Laboratorio e i Biomarcatori ..................................................................................... 2

2 Malattie cardiovascolari ............................................................................................................................................ 3

3 Equilibrio acido-base: emogasanalisi ...................................................................................................................... 13

4 Tromboembolismo venoso ...................................................................................................................................... 19

5 Sepsi ........................................................................................................................................................................ 22

6 Marcatori tumorali .................................................................................................................................................. 25

7 Fisiopatologia dell’emostasi .................................................................................................................................... 29

8 Diagnostica tiroidea ................................................................................................................................................ 33

9 Marcatori di danno epatico ...................................................................................................................................... 43

10 Enzimi pancreatici ................................................................................................................................................... 49

11 Marcatori di danno renale cronico ........................................................................................................................... 50

12 Biopsia liquida ........................................................................................................................................................ 54

13 Elettroforesi sieroproteica ....................................................................................................................................... 56

14 Esame emocromocitometrico ed anemie ................................................................................................................. 63

15 Interpretazione dei dati di laboratorio ..................................................................................................................... 67

16 Liquido cefalo-rachidiano (liquor) .......................................................................................................................... 72

17 Diagnostica molecolare in oncoematologia............................................................................................................. 77

18 Criteri diagnostici del diabete mellito ..................................................................................................................... 83

1

1 INTRODUZIONE ALLA MEDICINA DI LABORATORIO

E I BIOMARCATORI

1.1 Medicina di laboratorio

La medicina di laboratorio può essere definita come una scienza e disciplina clinica, volta alla misurazione quantitativa,

o alla valutazione qualitativa, di una qualsiasi sostanza che può essere valutata in qualsiasi tipo di fluido biologico di

qualsiasi specie animale, inclusi gli esseri umani, sia per fini medici che di ricerca. Il risultato di queste misure viene

tradotto in informazioni utili per migliorare la cura e/o il mantenimento del benessere sia del singolo individuo che della

popolazione nel suo insieme.

Questa definizione comprende l’uso di diversi tipi di metodi, includendo soprattutto (ma non limitata a): tecniche colori-

metriche, enzimatiche, turbidimetriche, elettrochimiche, immunochimiche, di separazione, risonanza magnetica nucleare,

citochimiche, di clotting, molecolari, citogenetiche e di citofluorimetria.

I test possono essere utilizzati a fini di screening, diagnostici, di staging, prognostici e terapeutici, monitorando un amplio

spettro di patologie.

1.2 Biomarcatori

Un biomarcatore è una caratteristica oggettivamente misurabile e valutabile come un indicatore di processi biologici

normali, di processi patologici o di risposte farmacologiche a interventi terapeutici.

Può aumentare per effetto di:

• Effetto diretto della patologia (es. ↑ CEA, per effetto diretto del carcinoma del colon retto);

• Associazione alla patologia (↑ ferritina, per effetto indiretto del tumore, cioè la flogosi cronica associata al tu-

more);

• Effetto diretto delle complicanze della patologia (↑ calcemia, per metastasi ossee);

• Casualità (↑ glicemia, concomitanza con diabete di tipo 2).

1.2.1 Processo di validazione di biomarcatori

Il processo che porta un marcatore alla pratica clinica è molto complesso e consta di una serie di fasi:

1. Scoperta;

2. Verifica;

3. Validazione preclinica;

4. Validazione clinica “cieca”;

5. Sviluppo del saggio commerciale.

Ci sono però dei problemi legati alla creazione di nuovi marcatori validi:

- Ogni step del processo è incline a errori che mettono l’accesso a rischio;

- Potrebbero volerci da 5 a 10 anni dalla scoperta fino allo sviluppo di kit commerciali.

1.2.2 Caratteristiche ideali

Un marcatore ideale dovrebbe:

1. Essere presente ed in elevate concentrazioni nel tessuto target (cioè, la molecola da dosare dovrebbe essere

prodotta esclusivamente dall’organo bersaglio; es. troponina nell’infarto acuto del miocardio);

2. Essere assente nei tessuti non-target e nel sangue dei soggetti sani (è difficile però trovare marcatori che non

si trovino mai nel sangue, a causa dell’elevato tasso di rinnovamento di alcuni tessuti; inoltre alcuni marcatori –

come ALT, ASP e GGT – sono quasi ubiquitari e poco specifici);

3. Essere rilasciato rapidamente nel sangue in seguito alla patologia (il tempo conta molto per la diagnosi di

alcune patologie, come quella di infarto miocardico acuto, diversamente dai tumori, per cui una questione di

giorni non fa nessuna differenza);

4. Manifestare aumenti (o diminuzioni) correlabili alla gravità del danno (questo dipende anche dal grado di

immaturità del tumore: più è immaturo, più è probabile che non produca neanche il marker tumorale);

5. Manifestare aumenti (o diminuzioni) correlabili alla prognosi;

6. Persistere nel sangue per un periodo di tempo sufficiente a garantire un’adeguata finestra diagnostica (es.

l’acido lattico viene rilasciato subito durante l’ischemia cardiaca, ma presenta un’emivita di 15-20 minuti, sca-

duti i quali i suoi livelli ritornano a livelli normali);

7. Essere misurabile:

a. Facilmente (le metodiche di analisi più facili sono quelle automatizzate, anche se il risultato viene

sempre validato dal tecnico di laboratorio e poi dal medico/biologo);

2 b. Rapidamente (la misurazione in sé deve essere rapida, soprattutto per patologie come l’infarto; ad

esempio, una volta il tempo di misurazione della troponina era di 36 minuti, mentre oggi si è passati a

18 minuti);

c. Economicamente (la misurazione del biomarcatore deve essere vantaggiosa economicamente, in ter-

mini costi/benefici; stesso discorso per gli screening).

1.2.3 Validazione

I principali parametri da valutare per validare un biomarcatore sono:

a) Distribuzione dei dati;

b) Valutazione delle performance diagnostiche;

c) Valutazione dell’efficacia clinica;

d) Valutazione degli aspetti economico-amministrativi.

1.2.3.1 Analisi della distribuzione dei dati

Generalmente si parte prendendo in considerazione 120 soggetti (presumibilmente) sani.

La maggiorparte dei parametri presentano una distribuzione a curva gaussiana (es. glice-

mia, frazione di eiezione, ecc.), secondo una “distribuzione normale”. La distribuzione

normale si ottiene grazie alla media e alla deviazione standard (σ).

Se la distribuzione differisce per due o più parametri (es. sesso, età, ecc.) il numero di

soggetti sani da analizzare deve essere raddoppiato per ogni parametro. Ad esempio, l’emoglobina varia in relazione al

sesso ed è diversa nei neonati e negli adulti, quindi i soggetti iniziali devono essere qua-

druplicati (120x4=480 soggetti).

Altri parametri, come i trigliceridi, presentano una curva “skewed”, schiacciata per esem-

pio verso sinistra, e questa si definisce come “distribuzione non normale”. Questa viene

normalizzata trasformandola in scala logaritmica.

In una distribuzione normale, non è detto che tutti i soggetti siano sani. Nelle code della

distribuzione, alcuni potrebbero essere portatori di patologie, e pertanto si trova l’intervallo di riferimento tagliando le

code (2,5% a destra e a sinistra, cioè ognuno -2σ). L’intervallo di riferimento comprende il 95% della distribuzione.

Da notare bene che questo intervallo viene definito “di riferimento” e non “di normalità” perché:

- Ci potrebbero essere soggetti compresi nell’intervallo di riferimento portatori di patologie;

- Soggetti con valori fuori dall’intervallo di riferimento potrebbero essere assolutamente sani.

Il confronto longitudinale si utilizza nel monitoraggio e nel follow-up diagnostico e terapeutico. Presuppone la conoscenza

della variabilità biologica intra-individuale e la conoscenza della variabilità analitica intra-laboratorio a medio/lungo ter-

mine.

Per minimizzare la variabilità biologica intra-individuale, prima di un’analisi di laboratorio si dovrebbero svolgere una

serie di azioni:

- Digiuno per almeno 8 ore antecedenti all’analisi;

- Massimo 2 bicchieri di acqua la mattina;

- Non si dovrebbero cambiare le abitudini alimentari nelle settimane prima;

- Si dovrebbe informare il medico riguardo a eventuali farmaci assunti.

Grazie al metodo del confronto longitudinale, il soggetto diventa punto di sé stesso per le analisi future.

2 MALATTIE CARDIOVASCOLARI

Le malattie cardiovascolari, intese in senso generale, sono la 1° causa di morte sia negli USA che in Europa (a seguire:

2°: cancro, 3° incidenti, 4° Covid-19, 5° CLRD e 6° malattie neurodegenerative).

Nel 2022 (dati pubblicati nel 2025) il 26,2% della popolazione è morto a causa di malattie cardiache e il 6,2% a causa di

infarto. 3

La mortalità per CVD si è mantenuta costante fino agli anni 2000, dal 2000 al 2010

ha iniziato a calare e dal 2010 al 2020 ha registrato una risalita.

Principali malattie cardiovascolari:

• Coronaropatia (o Coronary Heart Disease);

• Malattie cerebrovascolari (o Cerebrovascular disease);

• Tromboembolismo venoso profondo ed embolismo polmonare (con di-

verso meccanismo fisiopatologico);

• Arteriopatia delle arterie periferiche (degli arti inferiori).

2.1 Aterosclerosi

L’aterosclerosi è un processo che riguarda solo le arterie, e non le vene, che porta all’ispessimento della parete (a causa

dell’accumulo di detriti cellulari, lipidi ossidati, leucociti, ecc.). Può portare a tre principali conseguenze:

1) Occlusione totale del vaso (solitamente mai acuta);

2) Fissurazione della placca, con conseguente fuoriuscita di materiale, che può portare o a occlusione o a trombosi;

3) Rottura completa della placca.

Il processo aterosclerotico inizia dall’inizio della vita (da 0 anni) e prosegue lungo tutta questa, non avendo mai una totale

regressione.

2.1.1 Fattori di vulnerabilità

I fattori di vulnerabilità da ipossia dipendono dal tipo di tessuto/organo colpito e dalla capacità di questo di vivere senza

ossigeno.

Di seguito gli organi principali, ordinati dal maggiore al minore vulnerabile:

1. Cervello (3-7 min); 4. Cuore (20-40 min);

2. Rene (15 min); 5. Sistema gastrointestinale (40-80 min);

3. Fegato (20 min); 6. Muscolo scheletrico (60-90 min).

In particolare, il muscolo scheletrico è sicuramente quel tessuto che risente di meno dell’ipossia; anzi, esso adotta mec-

canismi di raffreddamento in modo da consumare meno energia possibile. In generale, per aumentare la tolleranza

all’ipossia si usa raffreddare l’organo (tecnica utilizzata per conservare gli organi da trapianto).

In genere, le malattie cardiovascolari (come il 98-99% di tutte le altre malattie) sono patologie multifattoriali (la presenza

di due o più fattori amplifica il rischio secondo un prodotto, e non secondo somma).

2.1.2 Framingham Heart Study (1948)

Il Framingham Heart Study è uno studio pubblicato nel 1948 e considerato tutt’oggi valido. Effettuando degli studi di

popolazione di tipo prospettico (in cui si analizza la stessa popolazione nel corso della sua evoluzione nel tempo – dal

punto di vista statistico, più forte rispetto a uno studio casi-controlli), sono stati individuati una serie di fattori di rischio

per le malattie cardiovascolari: fumo di sigaretta (1960), livelli di colesterolo e pressione sanguigna elevati (1961), inat-

tività fisica e obesità (1967), menopausa (1976), fattori psicosociali (1978), bassi livelli di HDL (1988) e lipoproteina A

(1994).

2.1.3 Definizione di “fattore di rischio”

Un fattore di rischio, per essere definito tale, necessita di tre requisiti:

1) Deve possedere un’associazione comprovata con la malattia (cioè, deve essere maggiormente presente nei

soggetti malati rispetto ai sani);

2) È necessario definire un nesso di causalità (causa-effetto) fra il fattore di rischio e la malattia;

3) Dopo l’eliminazione del fattore di rischio deve cambiare l’outcome (esito) della malattia.

2.1.4 Linee guida ESC 2021

Le linee guida ESC (2021) permettono di calcolare una stima del rischio (a 10 anni).

I fattori di rischio si distinguono in:

Fattori di rischio maggiori indipendenti Altri fattori di rischio

• •

Fumo di sigaretta (anche di sigarette elettroni- Predisponenti:

che): a causa della produzione di aldeidi ed Obesità;

o

all’ossidazione di lipoproteine; Obesità viscerale/addominale (soprat-

o

• tutto negli uomini, causa lo “stordi-

Ipertensione (a causa del danno meccanico mento del fegato”, con alterazione della

dell’onda sfigmica, dovuto all’elevato flusso,

sulla parete delle arterie, soprattutto in

4 corrispondenza delle biforcazioni, come quelle funzionalità epatica e pancreatica, pre-

carotidee, dove è più probabile che si formino disponendo al diabete di tipo 2);

placche aterosclerotiche); Inattività fisica;

o

• Storia familiare di CVD (importante

o

Aumento della colesterolemia totale, e soprat- l’anamnesi prima ancora degli esami di

tutto LDL (LDL sono lipoproteine che traspor- laboratorio);

tano il colesterolo dal fegato in periferia, e il co- Caratteristiche etniche (es. la razza

o

lesterolo nell’80% dei casi è prodotto dal fegato, nera ha un rischio di CDV maggiore del

quindi è poco variabile con la dieta); 20-30% rispetto a un caucasico);

• Bassi livelli sierici di colesterolo HDL; Fattori psicosociali (vita stressante; es.

o

• Diabete mellito; il personale sanitario è tra le persone più

• Età avanzata (l’unico fattore non modificabile). a rischio);

• Condizionanti:

Elevati trigliceridi sierici;

o Piccole particelle di LDL;

o Elevata omocisteina sierica;

o Elevata lipoproteina(a) sierica (deri-

o vante dalle LDL sieriche, favorisce

l’accumulo di colesterolo nelle arterie);

Fattori pro-trombotici (es. fibrinogeno);

o Marker infiammatori (es. proteina C

o reattiva).

Differenza fra fattori di rischio maggiori, predisponenti e condizionanti:

• Maggiori indipendenti: fattori che aumentano significativamente il rischio di sviluppare una determinata con-

dizione o malattia, senza essere influenzati da altre variabili; sono considerati indipendenti perché il loro effetto

è diretto e non dipende da altri fattori (es. il fumo è il fattore di rischio maggiore indipendente per malattie

cardiovascolari; esso aumenta il rischio di malattia indipendentemente da altri fattori, come età e dieta);

• Predisponenti: fattori che favoriscono l’insorgenza di una malattia, che predispongono a un fattore di rischio

maggiore, ma che da soli non sono determinanti; sono fattori che rendono una persona più vulnerabile allo svi-

luppo di una malattia, costituiscono “un’incertezza su un’incertezza”, con un impatto variabile sui maggiori

fattori di rischio; sono generalmente fattori genetici o familiari che aumentano la probabilità di ammalarsi ma

non sono causa diretta della condizione (es. storia familiare di diabete aumenta il rischio ma non è causa diretta);

• Condizionanti: fattori che agiscono come modificatori o amplificatori di altri fattori di rischio, ma non sono

necessari per lo sviluppo di una malattia; possono esacerbare o aggravare una condizione esistente, ma non sono

sufficienti da soli per causarla (es. stress cronico o dieta ricca di grassi).

Si sottolinea il fatto che un fattore di rischio rappresenta soltanto un rischio, una probabilità, e non una certezza.

Un paziente con elevati livelli di colesterolo deve cambiare il suo stile di vita e la sua alimentazione, evitando di assumere

cibi ricchi di colesterolo (tutti i derivati del latte, carne rossa, uova), evitando il fumo, e iniziando a fare attività fisica

(contando di lavorare al 60-80% della FC massima, per mantenere uno stato di aerobiosi, sapendo che FCmax=220-età

dell’individuo).

Nel 2010, nel mondo la mortalità per CVD è ri-aumentata a causa del ri-aumento dei fattori di rischio: +LDL, +PA, +BMI,

+ inattività fisica, =/- fumo di sigaretta, ++ iperglicemia. In Italia la variazione dei fattori di rischio è stata un po’ diversa

per --LDL, -PA, mentre gli altri fattori di rischio sono variati ugualmente al resto del mondo. In Italia, inoltre, si sono

registrati risultati positivi anche per il fumo di sigaretta, che è diminuito rispetto al resto del mondo. Anche per il diabete

ci sono stati risultati favorevoli in Italia. L’obesità aumenta particolarmente oltre i 50 anni, e si registra una