Biochimica Clinica - Appunti Completi

Biochimica clinica

Secondo un'interpretazione estensiva, possono rientrare nella biochimica clinica tutti gli studi biochimici di interesse medico. In senso stretto, tuttavia, la biochimica clinica deve essere considerata come un particolare settore applicativo della biochimica, finalizzato a fornire un supporto laboratoristico alla pratica medica. Il termine "clinica" deriva infatti dalla parola greca "cline", che significa "letto". Clinica è quindi, l'attività pratica, concreta, del medico al letto del paziente.

Più precisamente è compito della biochimica clinica individuare, mettere a punto e valutare criticamente il significato clinico di analisi chimiche da eseguirsi su materiali biologici prelevati da pazienti allo scopo di:

• Riconoscere le malattie (diagnosi), attraverso esami (del sangue delle urine, delle feci, ecc.)
• Controllarne l'evoluzione
• Prevederne i possibili esiti (prognosi)
• Valutare l'efficacia dei trattamenti

La biochimica clinica, inoltre, ci aiuta a classificare e caratterizzare la fisiopatologia delle malattie (per esempio, il diabete), fornire dati per le analisi statistiche e epidemiologiche (per esempio, al fine di capire quanto una malattia si diffonde in una popolazione o quanto una popolazione è sana).

Principali processi metabolici di interesse chimico-clinico

• Bilancio idroelettrico e pressione osmotica
• Equilibrio acido-base e gas del sangue
• Metabolismo del calcio, dei fosfati e del magnesio
• Metabolismo del ferro e degli elementi oligominerali
• Metabolismo dei carboidrati
• Metabolismo dei lipidi e delle lipoproteine
• Metabolismo delle proteine del plasma
• Metabolismo degli enzimi
• Amminoacidopatie
• Metabolismo dell'acido urico e delle purine
• Sintesi del gruppo eme e porfirine
• Catabolismo del gruppo eme e bilirubina

Raccomandazioni per ottenere risultati realistici

Al fine di ottenere risultati il più realistici possibile, nel momento in cui si esegue un'analisi, vengono raccomandate diverse cose, come: non fare attività fisica, rimanere a digiuno o non assumere farmaci. Tutte queste sono, infatti, condizioni che possono provocare alterazioni degli esami di laboratorio. L'età, il sesso, la dieta, l'attività fisica, la postura, agiscono molto sui parametri che si vanno a rilevare nella biochimica clinica. La postura, per esempio, va ad alterare la produzione di PRL.

Oltre a questi motivi di variazione, troviamo anche altri fattori, che possono provocare una serie di alterazioni degli esami, dovuti però agli operatori sanitari:

• Tempo di conservazione
• Temperatura (alcuni test necessitano di essere inviati immediatamente in laboratorio, mentre altri, invece, devono prima essere posti in un luogo freddo)
• Esposizione alla luce (alcune indagini devono essere eseguite al buio, mentre altre alla luce)
• Sterilità
• Coagulazione (alcuni parametri vengono dosati su sangue intero, mentre altri sul siero o sul plasma)
• Emolisi (l'infermiere deve essere molto attento anche a non fare emolizzare il sangue durante il prelievo)

Indagini biochimico-cliniche

Le indagini biochimico-cliniche consistono in analisi attuate su materiali biologici, al fine di valutare la concentrazione di determinate sostanze (analiti). Ogni parametro ha una propria unità di misura; per esempio, le transaminasi (enzimi) vengono misurate in UI (Unità Internazionali), la glicemia in mg/dl, i gas in pressioni parziali, ecc.

Esistono 3 tipologie di analisi:

• Analisi singole. Sono analisi che, anche se effettuate contemporaneamente sullo stesso campione, non sono correlate fra loro e ognuna di esse rappresenta una precisa indagine, ossia una risposta ad un quesito specifico (per esempio, si esegue una glicemia, una colesterolemia e una calcemia sullo stesso campione, ma ognuna di esse non è correlata alle altre, sono tre fattori indice di diverse patologie).
• Raggruppamenti analitici. Queste sono indagini effettuate sullo stesso campione, ma correlate fra loro. Rispondono ad un quesito diagnostico. I risultati, infatti, valutati nel loro insieme, concorrono a fornire una risposta abbastanza esauriente a certe problematiche cliniche (per esempio, prima una glicemia, poi una glicosuria, ecc., al fine di capire se il soggetto ha il diabete: sono tutti esami diversi, che concorrono allo stesso fine).
• Prove dinamiche. Consistono in analisi singole o gruppi di analisi eseguite, oltre che in condizioni basali, anche dopo una opportuna stimolazione, così da valutare la variazione. Permettono di valutare un individuo ad un particolare stimolo. Per esempio, nel caso di un diabetico, gli si può far fare un esame chiamato curva da carico di glucosio, in cui viene somministrata una quantità di glucosio, simulando ciò che accade dopo un pasto. Successivamente si esegue un prelievo: se la glicemia è superiore a 110mg/dl, il paziente ha buona probabilità di essere diabetico.

Quando richiedere gli esami biochimico-clinici

• Nell'interesse del paziente, a scopo diagnostico, a scopo prognostico, per il monitoraggio terapeutico, per scopi di screening
• Nell'interesse dei sanitari, soprattutto per motivi medico-legali (nell'eventualità di contestazioni giudiziarie)
• Nell'interesse della comunità, per comprendere quanto una popolazione è esposta ad una certa malattia.

Qualità analitica e valore clinico delle indagini biochimico cliniche

Per valutare l'utilità di queste indagini occorre considerare 2 aspetti:

• Qualità analitica del procedimento usato, ossia la capacità, di un laboratorio di analisi, di fornire risultati attendibili, tali cioè da rappresentare una misura fedele del parametro biochimico esplorato. Tanto più la qualità analitica è alta, tanto più l'esame esprimerà la reale della persona su cui si basa l'analisi.
• Valore clinico del risultato fornito, cioè la capacità di fornire risultati attendibili ed affidabili. Rappresenta il valore che viene dato al risultato delle analisi (200mg/dl di glicemia, significa che il soggetto ha il diabete).

La capacità di fornire risultati attendibili (ossia di dare dei numeri vicini a quelli reali), dipende da alcuni requisiti fondamentali:

• Sensibilità, ossia la capacità di un metodo di discriminare piccole quantità dell'analita in esame. La sensibilità è quantificata dal cosiddetto limite di rivelazione, cioè la minima quantità di analita che può essere apprezzata dallo strumento.
• Specificità, cioè la capacità di dosare esclusivamente la sostanza in esame. Per esempio, se voglio dosare in un esame il glucosio, è bene che il test non dosi assieme ad esso anche il fruttosio. La specificità non è quantificabile (o un test è specifico o non lo è).
• Accuratezza, è la capacità di fornire il più vicino valore possibile al valore reale, vero. Esiste sempre un metodo che permetta di esaminare il valore reale di un determinato parametro, tuttavia questo non è mai applicabile alla routine del laboratorio. Ogni metodo si basa su quello di riferimento, che tuttavia non viene mai utilizzato. Il grado di accuratezza è quantificato dal grado di inaccuratezza o BIAS, definito come lo scarto percentuale tra il valore trovato e il valore vero.
• Precisione, cioè la concordanza dei risultati di ripetute determinazioni effettuate sullo stesso campione. Questa è quantificata dalla deviazione standard, ossia l'indice di dispersione.

Il controllo di qualità, dunque, è un insieme di interventi atti ad assicurare che i procedimenti utilizzati in laboratorio posseggano in misura adeguata i requisiti di sensibilità, specificità, accuratezza e precisione.

È importante ricordare che la sensibilità e la specificità dipendono sempre dal metodo usato, mentre l'accuratezza e la precisione dipendono anche dagli strumenti e dai materiali utilizzati (se, per esempio, i materiali sono scaduti, ne risentiranno l'accuratezza e la precisione). Precisione ed accuratezza sono quindi modificabili, mentre la specificità e la sensibilità sono immodificabili.

Precisione e accuratezza

Sia l'uno che l'altro fattore sono sempre influenzati da errori, che possono presentarsi nel procedimento analitico vero e proprio. Questi possono essere:

• Grossolani, ovvero errori che non si ripetono, che capitano per un mero errore materiale, come può essere lo scambio delle provette o il tipo di anticoagulante messo nella provetta, o ancora, la sua assenza nella provetta.
• Sistematici, ossia errori che si ripetono, normalmente derivanti da errori intrinseci negli strumenti o nei metodi utilizzati. Ne è un esempio un reattivo scaduto, che da un certo momento in poi inizia a non funzionare; la conseguenza è che da quel momento tutti gli esami presenteranno l'errore sistematico (in questo caso sarà colpita l'accuratezza).
• Accidentali o casuali, che non derivano invece dalla negligenza dell'operatore, ma dal procedimento analitico. Ne è un esempio un black out o un calo della tensione della corrente. In questo caso il parametro colpito sarà la precisione (i risultati saranno infatti tutti diversi).

Per ogni analita, per ogni parametro su cui indaghiamo, esistono dei cosiddetti traguardi analitici, ossia i livelli di sensibilità, accuratezza, precisione e specificità, che dovrebbero essere raggiunti nei procedimenti biochimici-clinici. Questo traguardo non è mai uguale, dipende invece dalla variabilità biologica, legata all'individuo o alla regione geografica. Ma quando è che il valore è variato rispetto al traguardo analitico, quindi in una scheda di risultato può apparire l'asterisco (*) accanto al valore? I casi possono essere tre:

• Effettive variazioni fisio-patologiche in vivo della grandezza (ossia quando c'è realmente un'alterazione effettiva del valore. Ne è un esempio il glucosio nel diabetico.)
• Variazioni dovute ad alterazioni del materiale biologico (magari il campione doveva stare a 4°C e invece è stato mantenuto a 20°C.)
• Variazioni legate al procedimento analitico (reattivo scaduto, salta la corrente, ecc.)

Di conseguenza, è presente una variabilità complessiva dei dati di laboratorio, che rappresenta proprio la somma dei 3 tipi di variabilità (biologica, analitica e pre-analitica). In un laboratorio che funziona bene, la variabilità analitica e pre-analitica devono essere ridotte ai minimi livelli, poiché dipendono da errori umani o dei macchinari.

Termini di confronto dei dati biochimico clinici

L'utilizzo clinico dei valori riscontrati in un individuo deriva dal loro confronto con altri valori, detti valori di riferimento, ossia valori osservati in altri individui di una popolazione. Altri importanti valori, mai riportati tuttavia nei test di laboratorio, sono i valori decisionali, prefissati e convenzionalmente stabiliti in base a studi epidemiologici, che ci permettono di capire qual è il valore al di sotto del quale si può minimizzare il rischio per una determinata patologia (questi sono stati decisi a priori, senza essere stati riscontrati in altri individui). Ne è un esempio il colesterolo, che possiede un valore di riferimento fino a 220 mg/dl, quando in realtà il valore decisionale è esattamente di 200 ml/dl.

La differenza tra questi due range serve in quanto, il primo, ci permette di fare distinzioni a livello della popolazione (ad esempio i cinesi avranno un colesterolo diverso dagli americani, per via della dieta tipica); mentre il secondo, invece, ci permetterà di definire un valore soglia per l'uomo in generale, che presenta come valore massimo di rischio di malattie cardiovascolari, quello definito dal valore decisionale (testato sull'essere umano sano).

Infine, dobbiamo considerare anche i valori precedentemente osservati nello stesso individuo, ottimi per osservare quali valori cambiano e si alterano nel tempo in un soggetto. Questi sono particolarmente utili per la prognosi e la diagnosi di alcune malattie, come i tumori. In un soggetto che ha avuto tumore polmonare ad esempio, poniamo il caso che il suo marcatore tumorale (CEA) sia sottosoglia, mettiamo magari che sia 20 su 100 (normalità). Dopo due mesi il marcatore è 40. Dopo altri due mesi 70. Il fatto che di volta in volta ci sia un aumento del valore, indica che la malattia sta riprendendo, sebbene il valore di soglia necessario per fare la diagnosi della patologia sia in realtà 100.

Dai valori che ricaviamo nelle indagini in laboratorio, è necessario estrapolare un cosiddetto valore clinico, che consiste nella capacità di fornire indicazioni clinicamente utili: ci permette di dare la probabilità di malattia o l'assenza di malattia, in relazione ad un parametro alterato. Stabilire se una persona è malata o meno, dipende strettamente dal valore soglia (cut-off) che scelgo. Il problema del valore clinico è proprio stabilire questo cut-off. Più sposto il "cut-off" ossia il valore soglia, discriminante per la malattia, più aumenterà la quantità di malati o di sani. In particolare aumento i falsi positivi e negativi. Una volta scelto il valore soglia, è possibile valutare il valore diagnostico dell'indagine in questione in base ad alcuni parametri quali:

• Sensibilità, ossia la frequenza di risposte positive eseguendo il test in soggetti malati
• Specificità, ossa la frequenza di risposte negative eseguendo il test in soggetti sani
• Valore predittivo, che può essere di tipo positivo o negativo.

Ciò che bisogna fare è trovare un valore soglia che mi dia il minor numero di falsi negativi e falsi positivi. Come è possibile vedere dall'immagine a lato, i malati e i sani, in un certo tratto, si sovrappongono: questi sono i cosiddetti falsi positivi e falsi negativi. Esistono infatti alcuni malati che all'indagine risultano negativi e alcuni sani che, invece, risultano positivi. Per modificare questo risultato, è necessario spostare pian piano il cut-off, al fine di trovare quel valore che mi permette di raggiungere un numero minore possibile di falsi positivi e falsi negativi: questo discorso vale per ogni analita. Questo cut-off è scelto a livello internazionale. La sensibilità, la specificità e il valore predittivo dipendono sempre dal cut-off. La definizione di quest'ultimo è quindi in relazione al requisito che si intende privilegiare: se voglio identificare i malati, prediligo la sensibilità, mentre se voglio trovare tutti i sani, prediligo la specificità.

Le proteine del plasma

Per iniziare a parlare del plasma è necessario prima di tutto distinguerlo dal siero, suo simile. Ebbene la distinzione è data dalla presenza nel plasma di fibrinogeno, cosa che invece non è presente nel siero, trattato prima dell'esame con anticoagulanti. Il plasma sanguigno è un liquido di composizione complessa costituito da una quantità di sostanze organiche e inorganiche di varia natura e proprietà, disperse in una fase acquosa. Tra le sostanze solide disciolte la quota di gran lunga più abbondante (oltre 80%) è rappresentata da proteine, la cui concentrazione totale è di 6-8 g/dl. A livello del glomerulo renale ogni giorno vengono filtrati circa 75 Kg di proteine; di questi 75.000g, solo 150 mg finiscono poi nelle urine. Questo valore di proteine nelle urine rappresenta la proteinuria fisiologica. Se invece si ha un danno a livello renale, la presenza di proteine nelle urine aumenta incredibilmente.

Le proteine plasmatiche comprendono più di 100 tipi di proteine diverse, le quali, secondo una prima suddivisione possono essere distinte in albumine e globuline. L'albumina rappresenta la quota più abbondante, circa i 2/3 del totale delle proteine plasmatiche. La concentrazione delle proteine plasmatiche è la risultante di un equilibrio dinamico tra:

• Sintesi, a livello epatico
• Ripartizione tra plasma e liquido interstiziale
• Eliminazione, a livello renale e intestinale

Scambi plasma-liquido interstiziale

Gli scambi avvengono a livello dei capillari per processi di filtrazione e riassorbimento. Questi dipendono da diversi fattori: gradiente di pressione idrostatica, gradiente di concentrazione e infine dalle dimensioni molecolari. Il passaggio di una proteina dal plasma nel liquido interstiziale è quindi tanto più facile quanto maggiore è la pressione sanguigna nei capillari, quanto maggiore è la sua concentrazione plasmatica e quanto minori sono le sue dimensioni molecolari. Normalmente la concentrazione proteica nel liquido interstiziale è circa 2/3 di quella plasmatica.

Albumina

Esistono due tipologie di albumina: quella propriamente detta e la prealbumina. L'albumina propriamente detta è la proteina plasmatica più abbondante (circa i 2/3 di tutte le proteine). Questa ha un peso molecolare di 66mila Dalton. Presenta una notevole importanza a livello dell'organismo, in quanto:

• Contribuisce in modo sostanziale alla pressione colloido-osmotica del plasma (dalla quale dipendono gli scambi di liquidi tra plasma e spazi interstiziali). L'elevata concentrazione di albumina nel plasma, fa sì che i liquidi vengano trattenuti nei vasi. Se i liquidi fuoriescono si va incontro a patologie, come nel caso dell'epatite (è infatti il fegato a produrre proteine plasmatiche e se questo le produce male o poco, non saranno presenti nel sangue, non producendo così il flusso osmotico diretto verso l'interno dei vasi). Lo stesso accade ai nefropatici, in cui la proteina non viene riassorbita adeguatamente.