Biomarcatori di Biomarcatori di necrosi miocardicanecrosi miocardica

UniversitUniversitàà degli Studi di Roma degli Studi di Roma ““SapienzaSapienza””I FacoltI Facoltàà di Medicina e Chirurgia di Medicina e Chirurgia

Scienze Infermieristiche Scienze Infermieristiche

AA 2009-2010

RUOLO DEL LABORATORIO NELLRUOLO DEL LABORATORIO NELL’’INFARTO INFARTO ACUTO DEL MIOCARDIO: DIAGNOSIACUTO DEL MIOCARDIO: DIAGNOSI

Diagnosi richiede almeno 2 di 3 criteri:Diagnosi richiede almeno 2 di 3 criteri:

11-- sintomi tipicisintomi tipici

22-- alterazioni dellalterazioni dell’’ECG ECG (elettrocardiogramma)(elettrocardiogramma)

33--aumento degli indici di necrosi miocardica aumento degli indici di necrosi miocardica ovvero enzimi cardiaci o markers cardiaciovvero enzimi cardiaci o markers cardiaci

Il miocardio contiene:Il miocardio contiene:1.fasci di fibre muscolari striate composte da proteine contratt1.fasci di fibre muscolari striate composte da proteine contrattili ili

(actina e miosina), (actina e miosina), 2.proteine regolatorie (troponine e tropomiosina),2.proteine regolatorie (troponine e tropomiosina),3.proteine che sono richieste per la conversione dell3.proteine che sono richieste per la conversione dell’’energia chimica in energia chimica in

lavoro (contrazione), ovvero mioglobina; lavoro (contrazione), ovvero mioglobina; 4.enzimi quali creatina chinasi e lattico deidrogenasi4.enzimi quali creatina chinasi e lattico deidrogenasi. .

Pathophysiology of Acute Coronary SyndromesPathophysiology of Acute Coronary Syndromes

Lipid poolLipid pool

MacrophagesMacrophages

Stress, tensile,Stress, tensile,internalinternal

Shear forces,Shear forces,externalexternal

Fuster V et al NEJM 1992;326:310–318Davies MJ et al Circulation 1990;82(Suppl II):II–38, II–46

FissureFissure

LargeLargefissurefissure

SmallSmallfissurefissure

Mural thrombusMural thrombus(unstable angina/(unstable angina/nonnon--QQ--wave MI)wave MI)

Occlusive thrombusOcclusive thrombus(Q(Q--wave MI)wave MI)

AtheroscleroticAtheroscleroticplaqueplaque

PlaquePlaquedisruptiondisruption

ThrombusThrombus

Atherothromboticdisease progression

•• INFARTO ACUTO DEL MIOCARDIOINFARTO ACUTO DEL MIOCARDIO•• occlusione acuta delle coronarie occlusione acuta delle coronarie •• con persistente con persistente •• ↓↓ flusso ematico coronaricoflusso ematico coronarico

•• sofferenza grave del miocardiosofferenza grave del miocardio•• fino a morte cellule ovvero necrosifino a morte cellule ovvero necrosi

INDICI DI NECROSI MIOCARDICAINDICI DI NECROSI MIOCARDICA

Dopo infarto del miocardio Dopo infarto del miocardio alcune proteine cellulari alcune proteine cellulari passano in circolo dal passano in circolo dal muscolo danneggiato o muscolo danneggiato o necrotico per alterazione necrotico per alterazione della permeabilitdella permeabilitàà delle delle membrane cellularimembrane cellulari

Queste proteine servono come markers Queste proteine servono come markers biochimici di lesione cardiaca.biochimici di lesione cardiaca.

La velocitLa velocitàà di passaggio in circolo di queste proteine di passaggio in circolo di queste proteine dipende dalla sede, peso molecolare e flusso ematico dipende dalla sede, peso molecolare e flusso ematico e linfaticoe linfatico

Fattori da cui dipende lFattori da cui dipende l’’efficacia efficacia diagnosticadiagnostica dei biomarcatoridei biomarcatori

1.1.Caratteristiche del marcatore utilizzatoCaratteristiche del marcatore utilizzato-- elevata concentrazione nel muscolo cardiaco elevata concentrazione nel muscolo cardiaco -- specificitspecificitàà miocardicamiocardica-- rapiditrapiditàà di rilasciodi rilascio-- proporzionalitproporzionalitàà di rilascio in funzionedi rilascio in funzione

dell'entitdell'entitàà del dannodel danno-- lunga permanenza in circolo per permettere diagnosi lunga permanenza in circolo per permettere diagnosi retrospettivaretrospettiva

2. Entit2. Entitàà del danno miocardicodel danno miocardico

Requisiti di un marcatore idealeRequisiti di un marcatore ideale

Poiché nessun marcatore possiede tutte queste caratteristiche le Società Scientifiche raccomandano per una diagnosi precoce l’impiego di 2 marcatori : uno a rilascio precoce, es. mioglobina, ed uno cardiospecifico Troponina o CK-Mb

SE: VP/(VP+FN) SP: VN/(VN+FP)

Il marker ideale di lesione miocardica dovrebbe consentire:Il marker ideale di lesione miocardica dovrebbe consentire:Diagnosi precoceDiagnosi precoce

MA NON SOLOMA NON SOLO……....Valutazione del successo della riperfusione dopo Valutazione del successo della riperfusione dopo trombolisi (trombolisi (riperfusione comporta aumento dei livelli dei riperfusione comporta aumento dei livelli dei markers che vengono trasportati in circolo dallmarkers che vengono trasportati in circolo dall’’area area ischemica. Un aumento rapido durante il 60ischemica. Un aumento rapido durante il 60--90 min. dopo 90 min. dopo terapia trombolitica indica riperfusione ottenuta)terapia trombolitica indica riperfusione ottenuta)Valutazione della riValutazione della ri--occlusione e del reocclusione e del re--infartoinfartoValutazione dellValutazione dell’’estensione dellestensione dell’’infartoinfartoValutazione dellValutazione dell’’infarto periinfarto peri--operatorio durante chirurgia operatorio durante chirurgia cardiaca e non cardiaca.cardiaca e non cardiaca.

DIAGNOSI DI INFARTO ACUTO DEL DIAGNOSI DI INFARTO ACUTO DEL MIOCARDIOMIOCARDIO

EE’’ possibile misurare queste proteine nel plasma possibile misurare queste proteine nel plasma per avere indicazione su presenza ed entitper avere indicazione su presenza ed entitààdel danno cellularedel danno cellulare

•• Creatina (fosfo)chinasi (CK o CPK)Creatina (fosfo)chinasi (CK o CPK)•• Creatina (fosfo)chinasi Creatina (fosfo)chinasi isoenzima (CKisoenzima (CK--MB)MB)•• Troponine cardiache T (cTnT) e I (cTnI)Troponine cardiache T (cTnT) e I (cTnI)•• MioglobinaMioglobina•• LatticodeidrogenasiLatticodeidrogenasi

Oggi anche metodi su sangue intero al letto del Oggi anche metodi su sangue intero al letto del malatomalato

MIOGLOBINAMIOGLOBINABiomarcatore di necrosi cellulareBiomarcatore di necrosi cellulare

MioglobinaMioglobina: marcatore precoce: marcatore precoce

Proteina Proteina citosolicacitosolica trasportatrice di Otrasportatrice di O22..Presente nel muscolo scheletrico e Presente nel muscolo scheletrico e cardiaco dove cardiaco dove

rappresenta il 5rappresenta il 5--10 % di tutte le proteine10 % di tutte le proteine

Marcatore sensibileMarcatore sensibile ma non specifico ma non specifico aumenta in caso di:aumenta in caso di:

Malattie o traumi del muscolo scheletricoMalattie o traumi del muscolo scheletricoDisturbi neuromuscolari Disturbi neuromuscolari ( es. distrofia di Duchenne)( es. distrofia di Duchenne)

Scossa elettricaScossa elettricaInsufficienza renale (PM18kD il basso peso Insufficienza renale (PM18kD il basso peso

molecolare ne determna lmolecolare ne determna l’’eliminazione renale)eliminazione renale)

1. Alta sensibilit1. Alta sensibilitàà2. La mancanza di specificit2. La mancanza di specificitàà ((presente nel muscolo

cardiaco e nel muscolo scheletrico ) ) èè bilanciata dalla bilanciata dalla rapiditrapiditàà della cinetica di dismissione:della cinetica di dismissione:

Comparsa in circolo ca 4 hComparsa in circolo ca 4 hPicco 9Picco 9°° oraoraRitorno alla norma 24Ritorno alla norma 24°° oraora

3. La valutazione di 2 campioni a breve distanza di 3. La valutazione di 2 campioni a breve distanza di tempo permettono di escludere ltempo permettono di escludere l’’infarto (valore infarto (valore predittivo negativo vicino a 100%)predittivo negativo vicino a 100%)

4. Utile nel valutare l’avvenuta riperfusione (T. 0 min / 90 min. > 4,6)

CPK CPK CKCK--MBMB

Biomarcatore di natura enzimaticaBiomarcatore di natura enzimatica

-- Il ruolo fisiologico Il ruolo fisiologico èè mantenere una mantenere una adeguata riserva di creatina fosforilata, adeguata riserva di creatina fosforilata, che che èè necessaria per ripristinare i livelli di necessaria per ripristinare i livelli di ATP esauriti durante la contrazione ATP esauriti durante la contrazione muscolare. muscolare.

-- CK CK èè composta da 2 subunitcomposta da 2 subunitàà B ed M (BB ed M (B--brain: cervello e M o muscolo).brain: cervello e M o muscolo).

-- ciascuna con peso molecolare di 43 kDa . ciascuna con peso molecolare di 43 kDa .

Markers di necrosi miocardica

CREATINA FOSFOCHINASI (CK o CPK)CREATINA FOSFOCHINASI (CK o CPK)

CREATINA FOSFOCHINASI (CK o CPK)CREATINA FOSFOCHINASI (CK o CPK)-- Tre Tre isoenzimiisoenzimi risultano dallrisultano dall’’accoppiamento accoppiamento

di due differenti subunitdi due differenti subunitàà (B(B-- brain: brain: cervello e M o muscolo). cervello e M o muscolo).

1.CK1.CK--MM MM predomina nel muscolo scheletrico predomina nel muscolo scheletrico (~ 99% della CK totale) e muscolo cardiaco (~ 99% della CK totale) e muscolo cardiaco (~ 55% della CK totale) (~ 55% della CK totale)

2.CK2.CK--BB BB predomina nel cervello (> 90% della predomina nel cervello (> 90% della CK totale)CK totale)

3.CK3.CK--MB MB èè prevalente nel muscolo cardiaco prevalente nel muscolo cardiaco (fino al ~ 45% della CK totale). (fino al ~ 45% della CK totale).

Markers di necrosi miocardica

Distribuzione dDistribuzione d’’organo degli isoenzimiorgano degli isoenzimiCKCK

Nella muscolatura scheletrica MB ~ 1Nella muscolatura scheletrica MB ~ 1--3%3%

Nella muscolatura cardiaca MB ~ 25%Nella muscolatura cardiaca MB ~ 25%

In condizioni fisiologiche la CK totale plasmatica In condizioni fisiologiche la CK totale plasmatica èè costituita da : > 97 % MMcostituita da : > 97 % MM

< 3 % MB < 3 % MB In caso di aumento plasmatico della CK totale: In caso di aumento plasmatico della CK totale: una % di MB > 5% probabile IMAuna % di MB > 5% probabile IMAuna % di MB < 5% probabile lesione muscolare una % di MB < 5% probabile lesione muscolare

CREATINA FOSFOCHINASI (CK o CPK)CREATINA FOSFOCHINASI (CK o CPK)-- aumenta entro 4aumenta entro 4--8 h e torna al normale 8 h e torna al normale

dopo 48dopo 48--72 h72 h-- MaMa-- Non specifica per il muscolo cardiacoNon specifica per il muscolo cardiaco-- Aumenta anche dopo danno del muscolo Aumenta anche dopo danno del muscolo

scheletrico (ad es. traumi, iniezioni IM x scheletrico (ad es. traumi, iniezioni IM x 22--3 volte)3 volte)

-- CPK isoenzima MBCPK isoenzima MB: : -- pipiùù specificospecifico per miocardioper miocardio

-- Dopo infarto , livelli elevati di CKDopo infarto , livelli elevati di CK--MB appaiono MB appaiono entro 3 entro 3 -- 8 ore 8 ore

-- con picco tra 9con picco tra 9--30 ore 30 ore -- livelli tornano alla normalitlivelli tornano alla normalitàà dopo 48dopo 48--72 ore.72 ore.

EE’’ importante mostrare aumento sia CKimportante mostrare aumento sia CK--MB, e un MB, e un aumento del rapporto tra CKaumento del rapporto tra CK--MB e CK totale per la MB e CK totale per la diagnosi di infarto. diagnosi di infarto.

-- EE’’ inoltre necessario inoltre necessario avere prelievi seriatiavere prelievi seriati per per CKCK--MB e MB e CK totale in un paziente con sospetto IMA per CK totale in un paziente con sospetto IMA per dimostrare salita o diminuzione nella concentrazioni dimostrare salita o diminuzione nella concentrazioni delldell’’isoenzima.isoenzima.

-- Misurazione CPK totale e CPK Misurazione CPK totale e CPK ––MB:MB:-- Se CPK_MB Se CPK_MB > > 2.5% del CPK totale : 2.5% del CPK totale : indicativo di danno miocardicoindicativo di danno miocardico

-- si eseguono determinazioni seriate si eseguono determinazioni seriate del CPKdel CPK--MB: picco a 20 ore MB: picco a 20 ore dalldall’’infarto miocardico e poi infarto miocardico e poi decrementodecremento

-- Utile per diagnosi di infarto Utile per diagnosi di infarto miocardico acuto nelle prime 48miocardico acuto nelle prime 48--72 72 oreore

Aumenti Aumenti pronunciatipronunciati ( LRS >5)( LRS >5)Distrofia muscolare di DuchenneDistrofia muscolare di DuchennePolimiositePolimiositeDermatomiositeDermatomiositeInfarto del miocardioInfarto del miocardio

Aumenti Aumenti lievi o modestilievi o modesti ( LRS x 2( LRS x 2--4)4)Esercizio fisico severo , iniezioni intramuscolariEsercizio fisico severo , iniezioni intramuscolariTraumi . interventi chirurgiciTraumi . interventi chirurgiciMiopatia alcolica,delirium tremens,psicosi acute con agitazioneMiopatia alcolica,delirium tremens,psicosi acute con agitazioneInfarto polmonare , infarto del miocardioInfarto polmonare , infarto del miocardio

Cause di Cause di elevazione elevazione della CKdella CK

AlcolismoAlcolismoUso di farmaci morfinoUso di farmaci morfino--similisimiliCorridori professionistiCorridori professionistiIpotiroidismoIpotiroidismoUremiaUremia

Interferenze nella valutazione Interferenze nella valutazione di CKdi CK--MBMB

Attenzione!!!!

TroponinaTroponinaProteina strutturaleProteina strutturale

• Troponina T (39.7 kd) lega il complesso delle troponine al filamento di tropomiosina• Troponina C (18 kd) lega il calcio e inizia la contrazione muscolare• Troponina I (22.5 kd) inibisce la contrazione in stato di riposo

Complesso troponinicoComplesso troponinico

1.1.Tn CTn C èè comune a tutta la muscolaturacomune a tutta la muscolatura

2.TnT2.TnT e e TnITnI nell'adulto sono presenti nella muscolatura nell'adulto sono presenti nella muscolatura scheletrica e nel scheletrica e nel miocardiomiocardio come espressione di 2 geni come espressione di 2 geni diversi che le rende immunologicamente differenziabili. diversi che le rende immunologicamente differenziabili.

cTnIcTnI 3 % presente come frazione solubile 3 % presente come frazione solubile -- T 1/2 ca 6ggT 1/2 ca 6ggcTnTcTnT 6 % presente come frazione solubile 6 % presente come frazione solubile -- T 1/2 7ggT 1/2 7gg

(cinetica di rilascio bifasic(cinetica di rilascio bifasica)a)

TROPONINE CARDIACHE T (cTnT) e I (cTnI)TROPONINE CARDIACHE T (cTnT) e I (cTnI)Diversa sequenza aminoacidica rispetto a Diversa sequenza aminoacidica rispetto a

forme scheletricheforme scheletricheTest con anticorpi monoclonaliTest con anticorpi monoclonali

cTnT e cTnI: cTnT e cTnI: non sono presenti in circolo e non sono presenti in circolo e sono specifici per miocardiosono specifici per miocardio

cTnI: picTnI: piùù specificaspecifica perchperchéé cTnT può cTnT può aumentare anche in malattie renali o aumentare anche in malattie renali o

traumi muscolaritraumi muscolari

Troponin I (cTnI)Troponin I (cTnI) ccardiacaardiacaIsoforma specifica per il miocardio (24 kDa) Isoforma specifica per il miocardio (24 kDa) ha circa il 60% di omologia per le isoforme ha circa il 60% di omologia per le isoforme scheletrice (sTnI) scheletrice (sTnI) In contrasto con tutti gli altri markers In contrasto con tutti gli altri markers cardiaci compresa la cTnT, cardiaci compresa la cTnT, cTnI non cTnI non èèespressa dal muscolo scheletrico leso o in espressa dal muscolo scheletrico leso o in rigerazionerigerazioneNon aumenta in paz. con malattie scheletrica Non aumenta in paz. con malattie scheletrica o renale o renale Markers con Markers con elevatissima specificitelevatissima specificitàà per il per il miocardio miocardio Consente distinzione da altre condizioni con Consente distinzione da altre condizioni con aumento di markers di lesione muscolareaumento di markers di lesione muscolare

Troponin I (cTnI)Troponin I (cTnI) ccardiacaardiacaDopo infarto acuto, livelli elevati Dopo infarto acuto, livelli elevati compaiono entro 3 compaiono entro 3 -- 6 ore 6 ore Picco entro 14Picco entro 14--20 ore 20 ore Ritornano al normale dopo 5Ritornano al normale dopo 5--7 gg7 ggcTnI aumenta dopo mioglobina e non cTnI aumenta dopo mioglobina e non èèmarker precoce di lesionemarker precoce di lesioneMa il Ma il calo picalo piùù lentolento consente di consente di superare superare il limite delle 48 ore della CKil limite delle 48 ore della CK--MBMB per la per la diagnosi di IMAdiagnosi di IMA

Cause non ischemicoCause non ischemico--coronariche di elevazione coronariche di elevazione della Troponinadella Troponina

Danno sottoendocardico da aumentato stress parietaleDanno sottoendocardico da aumentato stress parietale-- Scompenso cardiacoScompenso cardiaco-- Ipertensione ed ipertrofia ventricolare SnIpertensione ed ipertrofia ventricolare Sn-- ShockShock-- Embolia polmonareEmbolia polmonare

Danno da trauma direttoDanno da trauma diretto

Danno tossicoDanno tossico (chemioterapici o shock settico)(chemioterapici o shock settico)

Danno iatrogenoDanno iatrogenoAblazione con radiofrequenzaAblazione con radiofrequenzaCardioversione elettrica esternaCardioversione elettrica esternaDefibrillazioneDefibrillazione

Danno da infezioni virali cardiotropeDanno da infezioni virali cardiotropeMiocardite Miocardite PericarditePericardite

cTn: indicazionicTn: indicazioni

Esclusione / conferma di IMAEsclusione / conferma di IMA

Valutazione di rischio in pz con angina instabileValutazione di rischio in pz con angina instabile

Diagnosi di microinfartiDiagnosi di microinfarti

Monitoraggio esito terapia tromboliticaMonitoraggio esito terapia trombolitica

Diagnosi di danno miocardico perioperatorioDiagnosi di danno miocardico perioperatorio

Finestra diagnostica dei marcatori cardiaci Finestra diagnostica dei marcatori cardiaci relativamente alla diagnosi di relativamente alla diagnosi di

sindrome coronarica acutasindrome coronarica acutaMarcatoreMarcatore

MioglobinaMioglobinaCKCK--MB massaMB massaTroponina TTroponina TTroponina ITroponina I

FinestraFinestra

2,5 2,5 –– 20 h20 h3 3 –– 24 h24 h

3h 3h –– 55°° giornogiorno3 h 3 h –– 44°° giornogiorno

Per finestra diagnostica si intende l’intervallo di tempo durante il qualela misura dei livelli di un marcatore consente di dimostrare

la presenza di una lesione d’organo o di tessuto

Multipli dei limiti

superiori di riferimento

Wu, A. H., Journal of Clinical Immunoassay 1994;17, 45-48

Cinetica dei m

arkers

5

0Giorni dopo insorgenza di IMA

10

15

50

1 2 3 4 5 6 107

Normal Range

MyoglobinCK-MBTroponin T or ILD1

I

T