enzimi in diagnostica gastroenterologica Corso di Medicina di Laboratorio Facoltà di Medicina dell'Università di Udine L’enzimologia Clinica è l'applicazione della scienza degli enzimi alla diagnostica ed alla cura delle malattie: E’ uno dei campi più importanti della Chimica Clinica rappresentando il 20-25 % del carico di lavoro di un laboratorio con circa 12-15 enzimi dosati routinariamente. Le fosfatasi sono stati i primi enzimi dosati nel sangue negli anni 20. Solo nel 1955 si mise in relazione l’attività enzimatica delle transaminasi con l’infarto, cioè danno tissutale e conseguente liberazione di enzimi. Laboratorio di Analisi chimico-cliniche del Policlinico Universitario di UDINE 1

Introduzione Interpretazione Clinica del dato laboratoristico: aumento delle concentrazioni di specifici composti alterazioni associate a distruzione di una cellula liberazione del suo contenuto nel sangue urine feci altri liquidi o cavità Quando il clinico valuta una malattia interpretando i dati del laboratorio di Chimica Clinica, lo standard analitico più frequentemente considerato è quello che riguarda le aumentate concentrazioni di specifici composti: Generalmente le alterazioni sono associate con la distruzione della cellula e la liberazione del suo contenuto nel sangue, urine, feci ed altri liquidi biologici e cavità. Nel 1908 Wohlgemuth ha misurato l’attività dell’amilasi urinaria in pazienti con sospetta pancreatite facendo nascere l’enzimologia Clinica. Gli enzimi sono però diversi dagli altri analiti (elettroliti, carboidrati, lipidi, proteine etc). Viene misuratala loro attività in vitro contro un substrato preciso ma con molte variabili: stabilità in provetta, temperatura, tempo di reazione etc. 2

CAUSE DI AUMENTO DELL’ATTIVITA’ ENZIMATICA NEL SIERO Danno diretto sulla cellula e sua morte Danno diretto sulla cellula e risposta agli stimoli al suo interno (senza morte cellulare) aumentata sintesi rigenerazione 4

Gli enzimi sono trattenuti all’interno della cellula dalla membrana plasmatica che è parte metabolicamente attiva della cellula. Qualsiasi processo che danneggia la produzione di energia promuove il deterioramento della membrana che diventa permeabile sino ad arrivare alla morte della cellula. Dapprima fuoriescono piccole molecole poi sempre più grandi sino agli enzimi e da ultimo tutto il contenuta della cellula necrotica. Data l’alta concentrazione degli enzimi all’interno della cellula da 1000 a 10.000 volte di più rispetto ai liquidi extracellulari e grazie alla sensibilità dei metodi che misurano l’attività enzimatica un aumento indica anche danni minimi della membrana cellulare. La velocità di fuoruscita dell’enzima dalla cellula è controllata dalla capacità di diffusione, anche se la grandezza degli enzimi di intense clinico è abbastanza uniforme. Come passino dal fluido interstiziale al sangue varia da tessuto a tessuto. Trasferimento diretto si ha probabilmente nel fegato molto vascolarizzato e con capillari permeabili. Nei muscoli invece la via preferenziale sarà quella linfatica. La localizzazione all’interno della cellula dei enzimi può essere importante: quelli citoplasmatici saranno più precoci rispetto ai mitocondriali anche se non è ancora di pratica applicazione nel caso degli isoenzimi della AST (GOT)

Patogenesi della liberazione degli enzimi tipo di danno cellulare ipossia tossina virus chimico natura specialistica della cellula danneggiata 3

In conseguenza del danno subito dalla cellula la specifica funzione della cellula stessa influenzerà la risposta. Una cellula pancreatica la cui porzione apicale è piena di granuli pro-enzimatici destinati a digerire i carboidrati, grassi e proteine darà un impatto fisiologico diverso che una miofibrilla cardiaca il cui compito è quello di produrre energia. Nell’analisi finale del sangue (siero o plasma) il risultato rappresenterà l’equilibrio tra la velocità di liberazione dalla cellula e la velocità di eliminazione dagli spazi extracellulari. Molti i fattori coinvolti: età, sesso, razza, peso corporeo e tipo ed intensità del danno. Il risultato netto sarà molto diverso da un individuo all’altro anche per tessuti simili.

CAUSE DI DANNO O MORTE CELLULARE 5

CAUSE DI DANNO O MORTE CELLULARE

CAUSE DI AUMENTO DELL’ATTIVITA’ ENZIMATICA NEL SIERO alterata eliminazione (clearance) da parte del: rene: peso molecolare (superiore a 57-60 k dalton) fegato: recettori di membrana e peso molecolare intestino: degradati ed escreti per poi essere in piccola parte riassorbiti via linfatici-sangue 7

VELOCITA’ DI DECADIMENTO DI ENZIMI SIERICI NELL’UOMO 8

CAUSE DI AUMENTO DELL’ATTIVITA’ ENZIMATICA NEL SIERO Rilascio dalla membrana senza compromissione dell’integrità cellulare: ALP attaccata alla membrana da un legame glicosilfosfatidilinositolo rotto da una GPI fosfolipasi attivata da virus, germi, ormoni, farmaci (cloropromazine) Anche la GGT delle cellule epatiche è localizzata all’estero della membrana cellulare e può essere rilasciata da un aumentata attività detergente del sangue via sali biliari. Ciò spiegherebbe la non correlazione tra transaminasi in diverse malattie epatiche e GGT, che non si libera nella cellula danneggiata: Attivazione plasmatica in vivo come attività enzimatica senza aumento proteina probabile attivazione ormonale 9

DISTRIBUZIONE DEGLI ENZIMI IMPORTANTI NELLA DIAGNOSTICA 11

La scelta degli enzimi da misurare nel siero a scopo diagnostico o prognostico dipende dalla distribuzione nei vari oragani. Inltre molti enzimi anche se liberati vengono rapidamente inattivati nel sangue. Dipende poi dalla massa dell’organo e dalla concentrazione all’interno della cellula. Solo 1 cellula su 750 danneggiata permette di osservare un innalzamento della ALT. Infiammazione lieve solo AST citoplasmatica, epatite acuta anche mitocondriale. Solo enzimi con tempi di dimezzamento lunghi sono utilizzati in clinica. Comunque sempre integrato il valore dell’attività con la storia della malattia, esame obiettivo etc.