Biochimica Clinica - Appunti

Biochimica clinica: validità diagnostica dei test di laboratorio

Un buon test di laboratorio dovrebbe essere in grado di distinguere i soggetti affetti da una malattia rispetto ai sani. Questi parametri vengono indicati come “sensibilità diagnostica” e “specificità diagnostica”. La sensibilità indica la capacità di un test di individuare la sostanza in tutti i campioni che la contengono: si divide in analitica (la più piccola quantità di sostanza che un metodo può dosare) e diagnostica (capacità di un test di individuare i soggetti positivi per quella malattia). La specificità è la capacità di un test di non dare positività in campioni che non contengono l’analita da determinare. Si divide in analitica (capacità del metodo di non subire interferenze da sostanze diverse da quella ricercata) e diagnostica (capacità del metodo di non classificare come portatori di malattia soggetti non affetti da malattia).

È importante sottolineare che la sensibilità e la specificità sono interdipendenti. I valori di sensibilità e specificità del test si calcolano con le formule: Sensibilità = VP/(VP + FN) e Specificità = VN/(FP +VN). Dove VP (veri positivi) è la percentuale di soggetti affetti, positivi al test; FP (falsi positivi) è la percentuale di soggetti sani positivi al test; FN (falsi negativi) è la percentuale di soggetti affetti negativi al test; VN (veri negativi) la percentuale di soggetti sani, negativi al test.

Oltre ai parametri di sensibilità e specificità, per conoscere il reale contributo diagnostico di un test di laboratorio, si utilizzano i parametri di predittività positiva e negativa. Se eseguo il test di laboratorio su una popolazione P, in cui è presente la malattia ma non tutti sono affetti, il mio esame quanto è in grado di predire quali sono i soggetti malati? VPP (predittività positiva) = VP/(VP + FP). Se eseguo il test di laboratorio su una popolazione P, in cui è presente la malattia ma non tutti sono affetti, il mio esame quanto è in grado di predire quali sono i soggetti sani? VPN (predittività negativa) = VN/(VN + FN).

Quando si effettua un test di laboratorio, la situazione più frequente è che valori molto alti dell’analita indicano in genere la presenza di una malattia; valori molto bassi, indicano invece l’assenza di malattia, e valori intermedi possono essere compatibili sia con la presenza che con l’assenza di malattia. Se andiamo a rappresentare questa situazione con un grafico, osserviamo che le due popolazioni, quella dei sani (a sinistra nella figura) e quella dei malati (a destra nella figura) si distribuiscono secondo due gaussiane che si sovrappongono in corrispondenza dei valori intermedi del test di laboratorio. A questo punto, possiamo variare il valore “soglia” o cut-off del test per cercare di separare meglio le due popolazioni.

Iponatremia

Quando la concentrazione di Na nel sangue scende sotto i 135/145mmol/L. La concentrazione può scendere sia per perdita di Na sia per ritenzione idrica. La ritenzione idrica, la maggior parte delle volte, è portata dalla malattia SIAD. La SIAD si incontra per diversi motivi (tumori, malattie del torace, traumi) e porta ad un’escrezione alterata di AVP. Mentre in una persona normale l’AVP secreta si aggira intorno ai 0-5 pmoli/L, in una persona con SIAD questo valore arriva fino a 500 pmoli/L.

Il sodio è il principale catione extracellulare e mantiene stabile il volume e la pressione sanguigna, regolando osmoticamente il movimento dell’acqua. Le cause di una perdita di sodio sono rare e accade solo in condizioni patologiche, nel tratto gastro-intestinale (vomito e diarrea) o nell’urina. La perdita di sodio urinaria può derivare da una deficienza mineral-corticale. Tutte queste situazioni sono accompagnate anche da una perdita di acqua e quindi il valore del sodio torna nella norma. Man mano che le perdite di acqua e sodio vanno avanti si va incontro ad ipovolemia. Questa stimola la secrezione di AVP che causerà la ritenzione idrica portando l’iponatremia.

La presenza di eccessivo volume “non acquoso” nel plasma (lipidi o proteine) provoca un alterato rapporto Na/Volume totale. Nella pseudoiponatremia l'osmolalità plasmatica misurata è normale. Nel valutare la gravità dell’iponatremia bisogna utilizzare alcuni elementi di informazione: la concentrazione del sodio, la velocità con cui si è manifestata l’iponatremia e la presenza di sintomi da iponatremia. Per molti biochimici il rischio di mortalità è fissato a 120 mmoli/L ma bisogna fare attenzione ad usare questo parametro perché bisogna tenere conto anche del tempo con cui il paziente è sceso a questo valore soglia (più velocemente è stato il passaggio e più sarà pericoloso).

I sintomi dell’iponatremia sono: postura del corpo curva che porta ad abbassamento della pressione e battiti accelerati, sintomi neurologici (stato di coscienza diminuito, letargia, mal di testa e, con iponatremia grave, coma), portata urinaria ridotta e mucose secche. La SIAD e la perdita di Na portano ad un quadro biochimico comune: omolalità del siero ridotta ed un’elevata osmolalità dell’urina che riflette la secrezione di AVP. L’edema è un accumulo di fluido nel compartimento interstiziale. Esso deriva da una circolazione ridotta del sangue dovuta sia ad insufficienza cardiaca sia ad ipoalbuminemia. In risposta a ciò il corpo libera AVP ed aldosterone che causano ritenzione idrica e di Na aumentando il volume dell’ECF. I pazienti con edema diventano iponatremici poiché la secrezione di AVP favorisce la ritenzione idrica.

Il trattamento dell’iponatremia cambia dai casi. Per i pazienti con ritenzione idrica si deve interrompere l’apporto di acqua; per pazienti con edema si può agire con un diuretico. Invece per i pazienti con grave iponatremia si può ricorrere a flebo di soluzione salina.

Ipernatremia

L’ipernatremia è un aumento della concentrazione di Na sopra i 135/145mmol/L. Può essere dovuta a perdita di acqua o ad aumento di Na. Quando il contenuto di Na resta normale e l’acqua scende si pensa ad una mancata assunzione di acqua per via orale o al diabete insipido; quando la concentrazione del Na scende di poco ma scende anche molto la concentrazione dell’acqua si pensa ad un’eccessiva sudorazione, a diarrea o al diabete mellito; infine quando abbiamo un innalzamento del livello del Na e un livello normale di acqua si pensa o ad un eccessiva somministrazione di Na o alla sindromi di Conn (troppo aldosterone) o di Cushing (troppo cortisolo).

Il contesto clinico è molto importante: se il paziente mostra una concentrazione di Na minore di 150 mmoli/L è probabile che il volume dell’ECF sia ridotto e si debba rimpiazzare la perdita di acqua e sodio; se l’ipernatremia è più grave (150-170 mmoli/L) allora si penserà ad una perdita di acqua pura; se invece la concentrazione sarà > di 180 mmoli/L si penserà ad un avvelenamento salino. I pazienti con ipernatremia dovuta a perdita di acqua pura hanno bisogno di acqua libera da sali, somministrata oralmente o per endovena sotto forma di destrosio. I pazienti con avvelenamento salino vengono curati con un diuretico.

Disordini del potassio

La concentrazione del potassio nel siero è circa 4-5 mmoli/L. Ne assumiamo circa 100 mmoli al giorno e ne espelliamo la maggior parte con le urine. Lo ione potassio è più concentrato all’interno delle cellule che all’esterno ed è uno dei principali ioni che determina il potenziale di membrana. Le cellule eccitabili, come neuroni e muscoli, rispondono diversamente in seguito ai cambiamenti della concentrazione del potassio sierico. Inoltre esiste una relazione tra ioni idrogeno e ioni potassio: se si va incontro ad acidosi, un certo numero di ioni potassio verrà rimpiazzato (verrà secreto all’esterno della cellula) con gli ioni idrogeno per mantenere una corretta neutralità; viceversa con l’alcalosi.

L’iperkalemia è il più comune e serio esame di urgenza; questo perché anche una concentrazione di 7 mmoli/L può portare all’arresto cardiaco. Le cause dell’iperkalemia sono: insufficienza renale (i reni non operano l’escrezione del potassio); deficienza mineralcorticoide; acidosi e rilascio del potassio da cellule danneggiate. L’iperkalemia si cura con infusione di insulina e glucosio, per spingere gli ioni potassio all’interno delle cellule, oppure con somministrazione del resonium A, una resina a scambio cationico. La pseudoiperkalemia indica un aumento della concentrazione di potassio, durante un prelievo, dovuto alla rottura delle cellule durante la penetrazione dell’ago dalle piastrine ed ai globuli bianchi che rilasciano potassio durante la formazione del coagulo.

L’ipokalemia porta ad una grave debolezza muscolare, aritmie cardiache e mancanza di riflessi. Le cause sono perdite gastrointestinali (vomito, diarrea, fistola); perdite renali (malattia renale); farmaci come i diuretici e alcalosi. Si cura con somministrazione di potassio endovenoso.

Funzionalità renale

Le funzioni del rene sono: regolazione dell’acqua, degli elettroliti e del bilancio acido-base ed escrezione dei prodotti del metabolismo di proteine, acidi nucleici, ecc. Inoltre il rene è un organo endocrino soggetto a regolazione ormonale: produce renina (necessaria per la secrezione di aldosterone); 1,25-diidrossicolecalciferolo (che regola l’assorbimento di calcio nell’intestino) la cui secrezione renale è controllata dal paratormone (il paratormone aumenta anche il riassorbimento di fosfato tubulare); l’eritropoietina che promuove la sintesi di emoglobina.

Il filtrato glomerulare ha la stessa composizione del plasma senza però la maggior parte delle proteine. Il plasma viene filtrato nei glomeruli ad una velocità di circa 140 ml/min. La velocità di filtrazione glomerulare (GFR) dipende sia dalla pressione sia dal flusso sanguigno. Come siamo arrivati a stabilire il valore di 140 ml/min? Studiando la clearance per un qualsiasi costituente nel plasma presente nelle urine. Il costituente preso in considerazione è la creatinina, prodotto di scarto dei muscoli per la produzione di creatina, che viene preso come indicatore perché tutta la creatinina filtrata dal glomerulo verrà poi escreta con le urine, non andrà incontro a riassorbimento. La GFR si calcola come (U x V)/P dove U è la concentrazione urinaria della creatinina, P è la concentrazione sierica di creatinina e V è il volume di urina raccolta nelle 24 ore diviso (24 x 60) per dare il volume prodotto al min. La concentrazione sierica di creatina viene utilizzata come misura pratica e non indicativa perché la GFR deve scendere a circa metà del suo valore prima che un aumento significativo di creatinina nel siero diventi evidente. Ricordiamo che i valori di creatinina sierica sono circa 40–130 µmoli/L.

Inoltre bisogna fare attenzione anche al tipo di paziente che abbiamo davanti quando parliamo di GFR. Una GFR di 140 ml/min sarà normale in un uomo giovane muscoloso, sarà anomalo per una donna incinta e sarà normale in una persona anziana perché sta a dimostrare il normale calo fisiologico della GFR con l’età. Per calcolare la GFR si potrebbe usare anche la concentrazione dell’urea 2,5–8 mmoli/L, ma è troppo variabile come valore perché anche un’assunzione di proteine con la dieta influenza la concentrazione di urea, oppure anche un’emorragia gastrointestinale potrebbe far alzare i valori dell’urea sierica. Il glomerulo non permette il passaggio di albumina e grandi proteine e quella poca albumina che viene filtrata si aggira intorno ai 25 mg/24 ore.

Mentre abbiamo la GFR per calcolare la funzionalità glomerulare, non ci sono esami di facile esecuzione che misurano la funzionalità tubulare. Un fattore che ci indica la funzionalità tubulare è l’osmolalità dell’urina. Essa deve essere 600 mmoli/kg o più e se l’osmolalità dell’urina è simile a quella del plasma allora vuol dire che i tubuli renali non sono in grado di riassorbire l’acqua e quindi di non rispondere all’ AVP. Un esame che ci conferma che il paziente è affetto da una disfunzione tubulare è l’esame della privazione dell’acqua. Privando un paziente dall’acqua per 24 ore ci si aspetta che l’osmolalità dell’urina salga oltre i 600 moli/kg. Questo perché il corpo, come risposta alla mancanza di acqua, secerne AVP. Se l’osmolalità sale si esclude il diabete insipido. Se invece l’osmolalità rimane invariata si parla di diabete insipido e bisogna capire se il diabete è di origine centrale (non c’è produzione di AVP) o renale (i tubuli non rispondono all’AVP).

Un'altra tecnica per la ricerca della funzionalità tubulare è misurare il pH delle urine e fare l’esame del carico acido. L'acidosi tubulare renale (RTA) è una condizione patologica che causa l'accumulo di acidi nel sangue per: la ridotta capacità del tubulo renale distale di eliminarli; la perdita di bicarbonati a livello del tubulo prossimale. Per fare una diagnosi di RTA bisogna raccogliere un campione di urine e calcolare il pH. Se il paziente è in acidosi ci si aspetta che le urine siano acide, se invece le urine raccolte non sono abbastanza acide si ricorre all’esame a carico acido. Si somministra cloruro di ammonio al paziente (acidifica il sangue) e si raccolgono le prossime urine per 8 ore una volta all’ora.

Altri indicatori della funzione tubulare sono: la proteinuria (le microglobuline α1 sono filtrate e poi riassorbite, la loro presenza nelle urine sta a significare un disfunzionamento tubulare); la glicosuria (se c’è glucosio nelle urine quando il glucosio ematico è nella norma vuol dire che i tubuli non riescono a riassorbirlo); aminoaciduria (gli aminoacidi vengono filtrati e poi riassorbiti, la loro presenza nelle urine sta a significare un disfunzionamento tubulare). Altri difetti tubulari specifici sono: la sindrome di Fanconi in cui il paziente mostra RTA, proteinuria e aminoaciduria in seguito ad avvelenamento da metalli; e i calcoli di fosfati di calcio (iperparatiroidismo); magnesio e ammonio (infezioni del tratto urinario); ossalato (iperossaluria); acido urico (iperuricemia); cistina (cistinuria).

Insufficienza renale acuta o ARF

Nell’ARF i reni funzionano male per ore o giorni. L’ARF è reversibile e quindi il rene può tornare a riprendere a funzionare normalmente. L’ARF deriva da problemi che riguardano il rene o il circolo renale. Solitamente la quantità di urina scende sotto i 400 ml nelle 24 ore e il paziente diventa oligurico (poca urina) o anurico (non produce urina). L’ARF si classifica come: prerenale (il rene non riceve la giusta quantità di sangue); postrenale (il drenaggio renale è reso difettoso per ostruzione); renale (esiste un danno intrinseco al tessuto dei reni per cui questi funzionano male). I fattori che portano ad uremia prerenale sono l’ipovolemia, gittata cardiaca diminuita o un’occlusione dell’arteria renale. Con questi fattori cala la GFR e il corpo secerne AVP e aldosterone e si viene a produrre una piccola quantità di urina molto concentrata.

I risultati biochimici nell’uremia prerenale sono i seguenti: creatinina e urea sierica più alte con l’urea più alta della creatinina; acidosi metabolica (il rene non escreta ioni idrogeno); iperkalemia data dall’acidosi ed elevata osmolalità urinaria. I fattori postrenali che causano uremia sono calcoli o carcinoma della vescica, prostata o cervice. Se questi fattori pre e postrenali non vengono corretti il paziente potrà andare incontro ad un danno renale intrinseco.

Un esempio di danno renale intrinseco è la necrosi tubulare acuta che può svilupparsi in assenza o in presenza di uremia pre e postrenale. Le cause sono: perdite di sangue in gravi traumi, shock settico, malattia renale specifica e nefrotossine. Gli esami biochimici sono paragonabili a quelli dell’insufficienza prerenale.

I trattamenti dell’ARF si basano sul controllo dell’ipovolemia, nel trattamento della malattia di origine, nel monitoraggio biochimico e nella dialisi. Per quanto riguarda il recupero sono distinguibili 3 fasi diverse: una fase iniziale di oliguria seguita da una fase diuretica in cui migliora la GFR ma la funzione tubulare rimane ancora difettosa (in questa fase il potassio scende velocemente mentre l’urea e la creatinina rimangono quasi invariate) e l’ultima fase di recupero in cui il paziente torna ad avere una portata urinaria normale con i valori di potassio, urea e creatinina nella norma.

Insufficienza renale cronica o CRF

La CRF rappresenta la progressiva e irreversibile distruzione del tessuto renale, causata da una malattia che, se non trattata con dialisi o trapianto, può portare alla morte. I pazienti possono non manifestare sintomi di CRF fino a che la GFR non scende al di sotto dei 15 ml/min. Le conseguenze della CFR sono:

• Mentre si mantiene efficace l’assorbimento del sodio, i tubuli non riescono a riassorbire l’acqua portando a poliuria (urine abbondanti).
• Il rene perde la funzionalità di escrezione del potassio portando ad iperkalemia.
• Il rene perde la funzionalità di rigenerare bicarbonato e di escretere ioni idrogeno. Questo porterà ad un’acidosi metabolica.
• Il rene perde la capacità di produrre 1,25-diidrossicolecaciferolo e i livelli di calcio sierico diminuiranno. Le paratiroidi produrranno più PTH che, ad alti livelli, può causare un aumento del riassorbimento osseo.