ELEMENTI DI EZIOPATOGENESI DELLE MALATTIE UMANE Corso di Laurea Magistrale in Farmacia IL CUORE Muscolo cavo, situato nella cavità toracica tra i polmoni, dietro lo sterno e sopra il diaframma; con i suoi movimenti di contrazione e distensione permette la circolazione del sangue. Ha una forma quasi conica leggermente asimmetrica con l’apice rivolto verso sinistra. IL CUORE endocardio La muscolatura La muscolatura IL CUORE- atri e ventricoli Il cuore contiene quattro cavità atri: due superiori; ventricoli: due inferiori. I due atri sono separati dal setto interatriale, i due ventricoli dal setto interventricolare. Le arterie sono i vasi sanguigni che portano il sangue lontano dal cuore. Le vene riportano il sangue al cuore. IL CUORE – la trasmissione nervosa Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 IL CUORE la circolazione tre fattori di regolazione omeostatica IL CUORE – pressione sanguigna Il sangue scorre nei circuiti grazie a un’adeguata pressione sanguigna Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 IL CUORE – pressione sanguigna SANGUE VASI CUORE IL CUORE – pressione sanguigna Il volume di sangue emesso ogni minuto dal ventricolo sinistro nell’aorta è definito gittata cardiaca. La gittata cardiaca è determinata da: gittata sistolica: sangue emesso dal ventricolo sinistro durante ogni battito; frequenza cardiaca: numero di battiti al minuto I fattori più importanti nella regolazione della frequenza cardiaca sono il sistema nervoso autonomo e gli ormoni adrenalina e noradrenalina, rilasciati dalle ghiandole surrenali. IL CUORE – pressione sanguigna La regolazione del cuore da parte del sistema nervoso ha luogo nel centro cardiovascolare (CV), situato nel midollo allungato. Da esso partono i neuroni simpatici che raggiungono il cuore attraverso i nervi cardiaci acceleratori, come anche i neuroni parasimpatici che raggiungono il cuore attraverso i nervi vaghi. Alcune sostanze che influenzano sia la fisiologia sia il ritmo che contrazione Ormoni: adrenalina e noradrenalina aumentano la frequenza cardiaca e la forza delle contrazioni; Ioni: diminuiscono la frequenza cardiaca e la forza della contrazione. IL CUORE – pressione sanguigna Il sangue è un tessuto connettivo fluido composto da: una parte fluida – PLASMA una parte corpuscolata: leucociti, eritrociti, piastrine La percentuale di volume sanguigno complessivo occupato dai globuli rossi è definito ematocrito. IL CUORE – pressione sanguigna La resistenza vascolare è la resistenza che incontra il flusso sanguigno lungo le pareti dei vasi, dipende da 1. ampiezza del lume; 2. viscosità del sangue; 3. lunghezza complessiva del vaso sanguigno. REGOLAZIONE riflesso dei barocettori consente una regolazione rapida della pressione sanguigna chemiocettori sono situati nei due glomi carotidei nelle arterie carotidi comuni e nel glomo aortico nell’arco aortico il sistema renina-angiotensina-aldosterone (RAA) adrenalina e noradrenalina ormone antidiuretico (ADH) peptide antidiuretico atriale (ANP) Nelle patologie cardiache due fattori sono fondamentali diagnosi terapia Developing an Interdisciplinary Model of Care in a Progressive Medical Care Unit American Association of Critical-Care Nurses , 2012 ISCHEMIA CARDIACA ISCHEMIA CARDIACA L’ischemia si manifesta quando la richiesta di O2 del tessuto miocardico supera l’apporto ANGINA PECTORIS ridotto flusso sanguigno al muscolo cardiaco, per un breve periodo di tempo (dell’ordine di pochi minuti). A differenza dell’infarto, non si instaura un danno miocardico permanente, poiché il deficit di ossigeno si verifica per un tempo troppo breve. INFARTO MIOCARDICO ridotto apporto di sangue, detto ischemia, per un intervallo di tempo superiore ai venti minuti, che provoca un danno permanente al cuore L’ infarto miocardico acuto (IMA) è una sindrome clinica conseguente all'occlusione improvvisa e prolungata di un ramo arterioso coronarico che determina la necrosi ischemica delle cellule miocardiche correlate alla coronaria occlusa. L' occlusione coronarica nel 90% dei casi è trombotica e nel 10% dei casi consegue a condizioni diverse non trombotiche. La necrosi ischemica ha inizio 20 minuti dopo l' occlusione coronarica. Nel giro di poche settimane la zona infartuata (una zona di tessuto miocardico morta, necrotizzata) si trasforma in una cicatrice fibrosa. Se l’infarto è piccolo il cuore mantiene le restanti pareti inalterate, e la cinesi viene conservata. Se l’infarto è esteso, il cuore perde una parte della capacità contrattile, e può apparire alterato anche nelle zone non infartuate. Sindrome che riunisce le diverse manifestazioni cliniche della CARDIOPATIA ISCHEMICA La SCA riunisce diverse manifestazioni cliniche della cardiopatia ischemica. Comprende tre principali quadri clinici: 1. IMA, con sopraslivellamento del tratto ST (STEMI=ST elevation myocardial infarction): prima classificato infarto subepicardico. Dovuto a occlusione (o sub-occlusione severa) del vaso coronarico 2. IMA, senza sopraslivellamento del tratto ST (NSTEMI=Non-ST elevation myocardial infarction): prima classificato infarto subendocardico. Dovuto a occlusione incompleta o transitoria del vaso coronarico 3. Angina pectoris o instabile. Il quadro clinico è dovuto a stenosi coronariche, che ad intermittenza creano una riduzione del flusso di sangue ANGINA STABILE Deriva da sforzi/condizioni (emozionali) costanti riproducibili, non tende ad aggravamento o peggioramento per frequenza e gravità nel tempo. ANGINA INSTABILE (Sindromi Ischemiche a carattere evolutivo) • angina progressiva intensità • angina a riposo di lunga durata • angina post-infartuale (dopo 24 h da IMA) • inefficacia terapia medica massimale e a INFARTO MIOCARDICO Improvvisa e prolungata discrepanza fra richiesta di O2 e capacità dei vasi coronarici di apporto, caratterizzato da: • segni clinici (dolore, prolungato, precordiale) • ECG (onde Q, sopraslivellamento del tratto ST, inversione dell’onda T) • Ematochimica (rialzo di CPK, CPK-MB, Troponine) • Ecocardiogramma e studio emodinamico La topografia è in funzione della sede dell’ostruzione e del modello di circolo coronarico Universal Definition of Myocardical Infarction , K. Thygesen et all., Circulation 2007;116;2634-2653 EZIOPATOGENESI Coronaropatia aterosclerotica (95%) Cause non aterosclerotiche: - Embolia - Stenosi ostiale da lue - Aneurisma dissecante (primario o secondario) - Arteriti (panarteriti, Kawasaki) - Origine anomala delle coronarie - Stenosi valvolare aortica serrata - Aneurismi coronarici “le prestazioni che fanno parte dell’assistenza erogata non possono essere considerate essenziali se non sono appropriate” SN 2003-2005 Normativa LEA Un esame è appropriato quando ha la capacità di modificare l’outcome o la decisione medica Learning Organization APPROPRIATEZZA VUOL DIRE MEZZI DI CONTROLLO fare le cose giuste Applicazione criteri EBLM al momento giusto Finestra Diagnostica nel modo migliore Metanalisi per chi ne ha bisogno Plausibilità e finalità del test con competenza clinica (clinico, patologo clinico, paziente) ISO 15189 APPROCCIO DIAGNOSTICO APPROCCIO DIAGNOSTICO PROBABILITA’ DI UNA PERSONA SANA DI AVERE TUTTI I RISULTATI DEI TEST ENTRO I VALORI DI RIFERIMENTO NUMERO DI TEST RICHIESTI PROBABILITA’ % 1 95 6 74 12 54 20 36 100 0,6 J.O. Westgard,T. Dancy. Clinica Chimica Acta 2004 Anamnesi APPROCCIO AL PAZIENTE CON SCA I dati anamnestici per sospetta SCA possono essere importanti per la diagnosi o il trattamento ed in particolare: pregressa diagnosi di malattia coronarica pregressa diagnosi di arteriopatia pregresso riscontro di fattori di rischio per malattia coronarica (diabete, ipertensione arteriosa, dislipidemia, tabagismo, familiarità per patologia cardiovascolare) recente consumo di farmaci e droghe (cocaina) controindicazioni anticoagulante. alla trombolisi o alla terapia Anamnesi APPROCCIO AL PAZIENTE CON SCA Il riconoscimento precoce della presenza di danno miocardico nel paziente con sospetta sindrome coronarica acuta è essenziale nella scelta di percorsi diagnostici e terapeutici atti a migliorare sensibilmente la prognosi del paziente. D’altro canto l’esclusione della presenza di danno miocardico nel paziente è altrettanto importante perché indirizza il paziente con dolore toracico verso percorsi diagnostici e terapeutici diversi che portano ad evitare ricoveri impropri in reparti ad elevata specialità e riducono, per quanto possibile, la durata del ricovero. Il Dolore Toracico Si definisce DOLORE TORACICO “qualsiasi dolore che, si collochi, ANTERIORMENTE tra la base del naso e l’ombelico e, POSTERIORMENTE, tra la nuca e la 12a vertebra e che non abbia causa traumatica o altra causa chiaramente identificabile” Il Dolore Toracico Il Dolore Toracico Il Dolore Toracico Il Dolore Toracico - P. Angeli - Dip. Di Medicina Clinica e Sperimentale - Università di Padova Il Dolore Toracico Usuale localizzazione del dolore miocardico ischemico Mascella Lato destro Epigastrio Dorso Sedi meno frequenti del dolore miocardico ischemico Il Dolore Toracico - P. Angeli - Dip. Di Medicina Clinica e Sperimentale - Università di Padova Il Dolore Toracico CARATTERISTICHE DEL DOLORE Sede del dolore Eventuale irradiazione: al collo, lungo il braccio sinistro, lungo entrambe le braccia, lungo il dorso Modalità di insorgenza: acuta o cronica Durata: minuti, ore, giorni Carattere: viscerale o somatico, costrittivo o lacerante o “da strappo” Sintomi associati: dispnea, cardiopalmo, nausea Fattori precipitanti: l’esercizio fisico, la posizione, la relazione con gli atti del respiro, la distanza dai pasti Fattori allevianti: la posizione, i pasti, Il Dolore Toracico IL DOLORE DELLA SCA dolore è localizzato in mezzo al torace (dolore retrosternale), nella parete anteriore dell’emitorace sinistro (dolore precordiale), in tutta la parete anteriore del torace o in sede infrascapolare. Si può irradiare alla spalla sinistra, al braccio sinistro, ad ambedue le braccia, al collo o alla scapola. Il dolore dura da 2 a 10 minuti (angina pectoris) o più di 20 minuti (angina instabile e infarto miocardico). Il dolore risulta intenso, talora insopportabile. Il dolore è di tipo oppressivo o costrittivo. A volte è urente o sordo o mal definito ma non ha mai le caratteristiche del dolore trafittivo. I sintomi d’accompagnamento possono essere: dispnea, cardiopalmo, nausea, vomito, sudorazione, ansietà, agitazione psicomotoria, sensazione di morte imminente. Esame Obiettivo OBIETTIVITA’ NELLA SCA Nei pazienti con sospetta SCA possono essere importanti per la diagnosi o il trattamento: segni di ipoperfusione tissutale (ipotensione arteriosa, bradicardia, alterazioni dello stato di coscienza, cute pallida, fredda e sudata) riscontro di una tachiaritmia segni di insufficienza cardiaca (turgore delle vene giugulari esterne, tachicardia, ritmo di galoppo, rantoli polmonari) segni neurologici di lato. Il Rischio Martin MJ, Hutley SB, Browner WS, et al. Serum cholesterol, blood pressure and mortality: implications from a cohort of 361.662 men. Lancet 1986; 2:933-36. Il Rischio Martin MJ, Hutley SB, Browner WS, et al. Serum cholesterol, blood pressure and mortality: implications from a cohort of 361.662 men. Lancet 1986; 2:933-36. Il Rischio La presenza contemporanea di tre o più dei seguenti criteri identifica con sufficiente accuratezza la sindrome metabolica: VALUTAZIONE RISCHIO CARDIOVASCOLARE Forza della Raccomandazione A Fattore di rischio Valore di rischio Obesità addominale presente Ipertensione presente Colesterolo HDL < 50 mg/dL (F) - < 40 mg/dL (M) Colesterolo LDL > 180 mg/dL Trigliceridi > 150 mg/dL Glucosio > 110 mg/dL Il Rischio MONITORAGGIO (Liv I, Forza A). Nei soggetti che le carte del rischio o l'algoritmo pongono a basso rischio (<5%), il profilo lipidico andrebbe ripetuto ogni 5 anni Per i soggetti con rischio >5%, la misura dovrebbe essere ripetuta 3 mesi dopo aver modificato lo stile di vita e dopo un anno dal raggiungimento degli obiettivi European guidelines on cardiovascular disease prevention in clinical practice. Third joint task force of European and other Societies on cardiovascular disease prevention in clinical practice. Eur Heart J 2003; 24:1601-10. IL LABORATORIO Marcatori cardiaci I marcatori di danno miocardico sono molecole di natura proteica, ad attività enzimatica o meno, presenti nella cellula miocardica, liberate in circolo a causa di una lesione cellulare di qualsiasi natura, in genere ischemica o meccanica, e dosabili nel siero o nel plasma con differenti metodiche analitiche. MARKER IDEALE -precocità o rapidità di rilascio -sensibilità e la specificità cliniche - efficacia ENZIMOLOGIA DIAGNOSTICA L’utilizzazione nella diagnostica dei dosaggi enzimatici ha avuto inizio nel primo decennio del 1900, con le osservazioni di Wolgemuth (1908) sul dosaggio urinario dell’amilasi in diverse patologie. Il massimo impulso a questa branca della chimica clinica fu negli anni 30, con gli studi di Kay, Bodansky, Gutberg e Gutman sugli enzimi epatici e ossei e sulla attività della fosfatasi acida nelle neoplasie prostatiche. Nel 1954 per la prima volta si mise in evidenza l’aumento delle transaminasi nel siero di soggetti con infarto del miocardio (La Due e Wroblesky). Negli anni successivi la messa a punto di metodi automatizzati di larga praticabilità e basso costo ha consentito una sempre più ampia diffusione dei dosaggi enzimatici in chimica clinica. ENZIMOLOGIA DIAGNOSTICA L’uso diagnostico degli enzimi ha due contesti principali: - indicatori di funzionalità o di lesione di cellule o tessuti - marcatori di specifici deficit enzimatici nelle malattie genetiche e genetico-metaboliche. ENZIMOLOGIA DIAGNOSTICA LA MISURA DEGLI ENZIMI IN CHIMICA CLINICA DIAGNOSTICA Gli enzimi possono essere dosati su diversi liquidi fisiologici (plasma o siero, urine, feci, saliva, lacrime, succhi intestinali, essudati o trasudati, etc) o su cellule o tessuti. I contesti diagnostici generali in cui si utilizzano i dosaggi delle attività enzimatiche sono fondamentalmente due: 1. la valutazione della quantità di enzima dismessa dalle cellule nei liquidi fisiologici in seguito a iperproduzione o a danno cellulare. In questo caso si osservano di regola valori in aumento. 2. la valutazione dell’attività di produzione dell’enzima, generalmente in correlazione con una possibile mutazione della sequenza codificante, per la diagnosi di quelle malattie genetico-metaboliche comunemente indicate come enzimopatie. In questo caso, di regola, si osservano nei liquidi fisiologici o nelle cellule e tessuti, attività enzimatiche in diminuzione. ENZIMOLOGIA DIAGNOSTICA Gli enzimi sono componenti integrali ed essenziali in tutti i processi metabolici cellulari. Nella cellula possono essere liberi, contenuti nel citosol, oppure essere contenuti in organelli subcellulari come i mitocondri, o il reticolo endoplasmico, in vescicole o granuli intracitoplasmatici (lisosomi e granuli di zimogeno) o all’interno del nucleo cellulare. Alcuni enzimi sono localizzati sulle membrane cellulari e ad esse legati più o meno stabilmente. Il quadro enzimatico cellulare è correlato alla funzione svolta dalla cellula e quindi caratteristico e specifico nelle diverse cellule e nei diversi organi. Inoltre la concentrazione degli enzimi all’interno della cellula è di parecchie volte (centinaia o migliaia) superiore alla concentrazione che si rileva all’esterno di essa, nell’ECF o nel plasma. ENZIMOLOGIA DIAGNOSTICA La tipicità del quadro enzimatico e l’elevata concentrazione endocellulare sono alla base dell’enzimologia diagnostica in quanto il riconoscimento nel sangue di un aumento degli enzimi presenti in determinati tessuti indirizza il sospetto verso una patologia di questi tessuti. L’utilità clinica dei dosaggi enzimatici nel sangue deriva quindi : 1. dalle differenze nella concentrazione di enzimi che si osservano nei vari tessuti 2. dalla localizzazione intracellulare degli stessi 3. dalla presenza di isoenzimi o isoforme specifici per determinati tessuti o cellule. ENZIMOLOGIA DIAGNOSTICA La misura degli enzimi nella gran maggioranza dei casi non avviene in termini di massa, ma in termini di attività. Si misura la quantità di substrato che l’enzima contenuto nel campione da analizzare trasforma nel prodotto per unità di tempo. Questo criterio di misura, su cui si sono basati i grandi progressi della enzimologia clinica, ha innegabili vantaggi in termini di praticità e di costo del dosaggio, ma va anche considerato che, in alcune particolarità fisiopatologiche, possono falsare l’interpretazione generale del quadro. ENZIMOLOGIA DIAGNOSTICA Nella pratica spesso si usa per la determinazione del prodotto una reazione accoppiata, che usa il prodotto della reazione in esame come substrato di ulteriori reazioni enzimatiche fino a produrre una sostanza con funzione di indicatore, che può essere facilmente rilevabile colorimetricamente o fluorimetricamente. In molti dosaggi viene usato come indicatore finale l’aumento o la diminuzione del NAD+ o del NADH, sostanze facilmente dosabili colorimetricamente con l’assorbanza a 340 nm. ENZIMOLOGIA DIAGNOSTICA Con questo metodo, grazie all’accoppiamento di tre reazioni a cascata, viene prodotta una quantità di NADPH equimolecolare con l’ATP prodotto dalla CK che agisce sulla creatina fosfato della reazione 1. Poiché la quantità di NADPH prodotta è facilmente misurabile colorimetricamente, da questa misura è possibile risalire all’attività del CK presente nel campione iniziale. Condizione essenziale perché le misure eseguite in questo modo siano affidabili è che non ci siano interferenze (ad es. causate da altri enzimi presenti nel campione) che possano produrre ATP nella reazione 1 o glucosio 6P nella reazione 2. Marcatori cardiaci Tale marker deve essere disponibile sia per una diagnosi precoce che per un valutazione tardiva del danno miocardico. Nell’IMA il marker ideale dovrebbe inoltre consentire un monitoraggio adeguato della riperfusione ed essere un indicatore affidabile della dimensione dell’infarto. Il dosaggio ideale deve essere rapido (sangue intero sarebbe la condizione ideale), di facile esecuzione, quantitativo e poco costoso. Marcatori cardiaci Marcatori cardiaci Marcatori cardiaci Marcatori cardiaci Capacità di un test di dare risultati positivi in un soggetto malato Veri positivi al test Totale dei malati Marcatori cardiaci Capacità di un test di dare risultati negativi in un soggetto non malato Veri negativi al test Totale dei non malati Marcatori cardiaci Marcatori cardiaci Storia dei marker biochimici 1954 AST 1955 LDH 1960 CK 1972 elettroforesi CK CK - MB 1975 CK-MB mediante immunoinibizione CK-B 1975 Mioglobina 1985 CK-MB Massa (saggio immunologico) 1989 Troponina T 1992 Troponina I Marcatori cardiaci I dosaggi enzimatici convenzionali, ovvero le determinazioni dell’attività totale di creatinchinasi (CK), aspartato amminotransferasi (AST) e lattato deidrogenasi (LDH), devono ritenersi obsoleti per la loro ben nota scarsa efficacia diagnostica e perché le potenzialità diagnostiche dei nuovi marcatori sono decisamente superiori. Marcatori cardiaci I vecchi test usati nella diagnostica dell’IMA -non sono precoci, perché la loro attività catalitica nel plasma si modifica almeno 6-8 ore dopo l’evento ischemico - non sono specifici, essendo essi presenti in concentrazione elevata anche al di fuori del miocardio - la loro sensibilità diagnostica è totalmente inadeguata alle attuali esigenze cliniche - è difficile definire corretti livelli di concentrazione con valore decisionale. Marcatori cardiaci La creatinchinasi, chiamata anche creatinafosfochinasi (CPK), è un enzima prodotto da varie specie tissutali che appartiene alla classe delle transferasi. La sua funzione consiste nel catalizzare la trasformazione della creatina a fosfocreatina, consumando ATP e liberando energia chimica. Catalizza la seguente reazione: CREATINA + ATP FOSFOCREATINA + ADP Marcatori cardiaci Enzima ubiquitario (presente cioè in tutti i tessuti muscolari): aumenta in patologie cardiache e non: CARDIACHE: Infarto, aritmie NON CARDIACHE: Stimolo Muscoli, Traumi, Miopatie FINESTRA DIAGNOSTICA Comparsa: 6-8 h Picco: 24-36 h Scomparsa: 3-4 gg UTILITA’ DIAGNOSTICA: Limitata Marcatori cardiaci Ogni molecola di enzima è costituita da due subunità (P.M. 40.000 ciascuna) indicate dalla lettera B (da brain, cervello) e dalla lettera M (da muscle, muscolo). Esistono quindi tre isoenzimi: CK-MM, CK-BB, CK-MB Marcatori cardiaci La quantità di isoenzimi varia in relazione ai tessuti in esame. CK-BB è principalmente presente a livello cerebrale (96%) e raramente la sua determinazione quantitativa, nel torrente circolatorio sistemico, assume importanza clinica. Piccole quantità di CK-BB si riscontrano anche nella muscolatura liscia, come quella gastrica e intestinale. Nella muscolatura scheletrica abbonda CK-MM (90%) mentre nel miocardio si ha circa il 70% di CK-MM e il 30% di CK-MB. Marcatori cardiaci MM MB BB MUSCOLATURA SCHELETRICA 96-100% 1-4% 0% MUSCOLATURA CARDIACA 70-80% 20-30% 0% 0% 0% 100% CERVELLO Marcatori cardiaci Dopo un infarto acuto del miocardio, la CK-MB va in circolo riflettendo il danno necrotico. La sua concentrazione cresce rapidamente, raggiungendo il picco entro 12 ore e tornando normale entro circa 36 – 72 ore. Tale profilo di valori in crescita e poi in diminuzione seguendo l’andamento dell’ECG, insieme ai dolori anginosi pregressi, possonio essere diagnostici per IMA. Marcatori cardiaci I dosaggi di CK-MB possono anche coadiuvare la valutazione non invasiva dell’efficacia della riperfusione miocardica in seguito a terapia trombolitica. Concentrazioni elevate di CK-MB sono associate a traumi dei muscoli scheletrici, ma non presentano il profilo ascendente e discendente caratteristico dell’IMA. Marcatori cardiaci Marcatori cardiaci In laboratorio a lungo è stata impiegata la tecnica di immunoinibizione, che misurava l’attività enzimatica di CK-MB confrontandola con quella di CK totale; la presenza di CK-BB, di adenilciclasi o di forme atipiche di CK (macro-CK) portava a valori di CK-MB sovrastimati. Marcatori cardiaci Attualmente viene determinata la CK-MB intesa come proteina, cioè la CK-MB “massa”, che ben correla con i livelli di attività di CK-MB; tali test sono di tipo immunochimico, non risentono alcun tipo di interferenza e prevedono ridotti tempi di esecuzione. Vanno evitati campioni intensamente emolizzati, itterici e lipemici. Marcatori cardiaci Il limite superiore dell’intervallo di normalità per il CK-MB massa è 5 ng/ml - vengono quasi sempre rilevati valori superiori a 5 ng/ml - per distinguere patologie a carico del muscolo scheletrico da quelle cardiache è utile ricorrere al calcolo del rapporto percentuale tra le espressioni numeriche di CK-MB massa e CK totale Marcatori cardiaci Valori di CK MB elevati in assenza di danno miocardico si riscontrano in condizioni quali traumi, interventi chirurgici, esercizio strenuo, ustioni estese, miopatie varie, insufficienza renale cronica, avvelenamenti, alcolismo cronico. Marcatori cardiaci -Basso peso molecolare (inferiore a 18 kD) - Marker precoce di danno cellulare - Bassa specificità (indistinguibile da muscolo scheletrico) - Emivita 10/20’ - Picco 4-6h - Durata 8-12h Marcatori cardiaci È una proteina a basso peso molecolare (P.M. 18.000) del citoplasma delle cellule muscolari e delle miocellule cardiache. Trasportatore intracellulare di O2 in cellule muscolari: per espletare la funzione contrattile in condizioni aerobiche grosse quantità di ossigeno devono essere convogliate verso i mitocondri (catena respiratoria). Favorendo una rapida diffusione dell'ossigeno, si trova in grande quantità nei muscoli a cui conferisce il caratteristico colore rosso dovuto all'eme. Le sue piccole dimensioni e la localizzazione citoplasmatica permettono alla mioglobina di essere rilasciata in circolo molto rapidamente, già dopo una o due ore dopo un danno muscolare scheletrico o miocardico. Marcatori cardiaci La proteina raggiunge il picco di concentrazione dopo circa 6-12 ore, e decresce fino ai valori basali entro 2436 ore. Queste caratteristiche rendono la mioglobina un marcatore precoce di danno miocardico, le cui modificazioni nel tempo con prelievi seriati sono molto utili per la diagnosi precoce di esclusione di un IMA. Il valore predittivo di un risultato negativo è infatti praticamente del 100% se il dosaggio è effettuato tra le 6 e le 12 ore dall’inizio dei sintomi. Marcatori cardiaci Le caratteristiche molecolari della mioglobina muscolare scheletrica e di quella cardiaca sono identiche pertanto non risulta possibile attribuire a questo analita proprietà tessuto-specifiche. L’efficacia diagnostica della mioglobina è limitata da questa mancanza di specificità dal momento che non esistono isoforme cui sia possibile attribuire specificità tissutale. Il suo uso deve essere sempre accoppiato a quello di un marcatore altamente specifico. Marcatori cardiaci Il passaggio nel sangue e nell'urina di questa proteina è indice di distruzione muscolare (muscolo scheletrico e miocardio). Nelle urine compare in corso di ipermioglobulinemie. Un aumento dei valori normali di mioglobina può essere dovuto a: -cause ereditarie: deficit di fosforilasi, di fosfofruttochinasi, sindromi incompletamente caratterizzate (eccesso di produzione di lattato, diminuita ossidazione degli acidi grassi), sindromi non caratterizzate (difetti biochimici familiari non conosciuti). -cause sporadiche: sforzo fisico, ischemia, alterazioni metaboliche (intossicazioni da CO, barbiturici, narcotici, tossici e farmaci). -altre cause: ipokalemia, calore, disidratazione, febbre e infezioni sistemiche, malattie muscolari acquisite, interventi urologici, cause sconosciute. Marcatori cardiaci Livelli di alcuni enzimi serici nel corso di infarto Marcatori cardiaci Livelli di alcuni enzimi serici nel corso di shock muscolare Nelle anemie, in particolare in quella emolitica, la LDH può raggiungere nel siero livelli superiori a 1000 U/L Marcatori cardiaci Struttura muscolo cardiaco Il sarcomero è l'unità contrattile del muscolo, ovvero il più piccolo componente del tessuto che è capace di contrarsi. Ciascun sarcomero a riposo è lungo 2,5 mm ed ogni miofibrilla è composta da migliaia di sarcomeri. L'azione complessiva di tutti i sarcomeri di una fibrocellula determina la sua contrazione. I miofilamenti presenti nel sarcomero sono distinguibili in filamenti spessi e filamenti sottili. Struttura muscolo cardiaco Il muscolo cardiaco è un tipo di tessuto particolare, striato e involontario La sua anatomia funzionale è molto simile a quella del muscolo scheletrico, ma differisce per le caratteristiche legate alla propria funzione. Ogni fibra muscolare cardiaca contiene miofibrille parallele che formano sarcomeri, che le conferiscono un aspetto striato. La fibra muscolare cardiaca non è però affusolata come quella scheletrica, ed è unita a quella di altre cellule attraverso giunzioni dette dischi intercalari, che hanno funzioni meccaniche ed elettriche. Struttura muscolo cardiaco I dischi intercalari uniscono le cellule in modo che queste formino una massa unitaria, detta sincizio, in cui sono anatomicamente ed elettricamente congiunte. In tale modo le fibre muscolari cardiache costituiscono una lamina contrattile unitaria attorno a ogni cavità del cuore; tale lamina può condurre un singolo impulso attraverso un sarcolemma virtualmente unico, caratteristica necessaria per una contrazione sincrona e coordinata. Il sarcoplasma del muscolo cardiaco trattiene il calcio più a lungo di quello del muscolo scheletrico, perciò le cellule muscolari si contraggono in maniera più prolungata. Struttura muscolo cardiaco I filamenti sottili sono adiacenti e perpendicolari alle linee Z, si prolungano da queste verso il centro senza toccarsi tra loro. I filamenti spessi sono disposti tra quelli sottili ma non arrivano a toccare le linee Z. I filamenti spessi sono composti da miosina, mentre quelli sottili da actina, troponina e tropomiosina. Struttura muscolo cardiaco I filamenti sottili sono composti da molecole di actina, in forma globulare, sulle quali si trovano molecole di tropomiosina di forma sottile e allungata e il complesso delle troponine. Struttura muscolo cardiaco L'actina è una proteina globulare (G-actina), i cui monomeri si associano tra loro per comporre lunghi e sottili filamenti (Factina), due dei quali si avvolgono elicoidalmente l'uno sull'altro, come due collane di perle, dando origine allo scheletro del filamento sottile. Struttura muscolo cardiaco Ogni molecola di G-actina contiene un sito di legame per la testa della miosina, che, in condizioni di riposo, si trova di fatto bloccato da due proteine: •TROPOMIOSINA: nel muscolo a riposo impedisce il contatto tra 7 molecole di G-actina e le rispettive teste di miosina, mantenendo il muscolo rilassato. •TROPONINA: quando lega il calcio cambia la propria conformazione e sposta la tropomiosina permettendo l'aggancio con la miosina. Struttura muscolo cardiaco La troponina è una famiglia di proteine presenti nelle fibre muscolari scheletriche e cardiache che coopera alla contrazione muscolare. Esistono tre forme di troponina: C, I, e T. Struttura muscolo cardiaco Troponina-I (22.5 kd): inibisce la contrazione muscolare in assenza di calcio (stato di riposo) CARDIOSPECIFICO Troponina-T (39.7 kd): connette il complesso delle troponine al filamento di tropomiosina CARDIOSPECIFICO Troponina-C (18 kd): lega il calcio e permette l’inizio della contrazione muscolare NON CARDIOSPECIFICO Struttura muscolo cardiaco Tn C è comune a tutta la muscolatura TnT e TnI nell'adulto sono presenti nella muscolatura scheletrica e nel miocardio come espressione di 2 geni diversi che le rende immunologicamente differenziabili. Complesso TROPONINA I cardiomiociti esprimono specifiche isoforme della TnI e TnT, indicate rispettivamente come cTnI e cTnT, che possono essere facilmente distinte mediante immunodosaggi. Le troponine cardiache sono determinate nel siero mediante l’utilizzo di anticorpi monoclonali diretti contro epitopi della cTnI e cTnT. Questi anticorpi sono altamente specifici per la forma cardiaca della troponina e non hanno alcuna cross-reattività con l’isoforma del muscolo scheletrico. cTnT e cTnI: non sono presenti in circolo, sono specifiche per miocardio Queste forme di troponina sono normalmente contenute in concentrazione ridotta nel sangue. Quando avviene un danno alle cellule del muscolo cardiaco, le troponine vengono rilasciate in circolo. Maggiore è il danno, maggiore è la concentrazione di troponine circolanti. Quando il paziente subisce un attacco cardiaco, i livelli di troponina si eleva in circa 3 o 4 ore dopo l’evento e resta tale per 10 o 14 giorni. Marcatori cardiaci Finestra diagnostica dei marcatori cardiaci relativamente alla diagnosi di sindrome coronarica acuta Marcatore Mioglobina CK-MB massa Troponina T Troponina I Finestra 2,5– 20 h 3– 24 h 3h – 5°giorno 3 h– 4°giorno Marcatori cardiaci TROPONINE CARDIACHE cTnT e cTnI Livelli di cTnI: rimangono elevati per 7-10 gg dopo infarto acuto del miocardio Livelli di cTnT: rimangono elevati per 10-14 gg dopo infarto acuto del miocardio MIOGLOBINA Rilasciata in circolo nelle prime ore ma rapidamente eliminata dal rene e non specifica per miocardio Marcatori cardiaci 50 Myoglobin CK-MB Troponin T or I LD1 15 Multipli dei limiti superiori di 10 riferimento I 5 T Normal Range 0 1 2 3 4 5 6 Giorni dopo insorgenza di IMA Wu, A. H., Journal of Clinical Immunoassay 1994;17, 45-48 7 10 Le troponine sono dei marcatori in grado di individuare un danno miocardico con buona sensibilità e specificità. Tuttavia la loro determinazione pone problemi di tipo quantitativo e qualitativo I falsi positivi -Reattività crociata verso componenti ematici: Emolisi Bilirubina -Interferenze analitiche per la presenza di anticorpi: Anticorpi eterofili Fattore reumatoide L’incremento della troponina è un rilievo estremamente frequente nei pazienti con scompenso cardiaco ed è rilevabile nel 90% dei casi, indipendentemente dall’eziologia dello scompenso Ricerca Ricerca Troponina-hs Linee guida diagnosi IMA la diagnosi deve essere fatta solo in presenza di un “aumento o una diminuzione di Tn cardiaca con un valore al di sopra il 99° percentile del valore di riferimento in pazienti con evidenza di ischemia cardiaca”…. Troponina-hs Troponina-hs L’aumentata sensibilità permette una più precoce diagnosi di IMA e una migliore definizione della cinetica Dopo 3 ore, dall’ inizio del dolore, la Tn raggiunge la massima potenzialità diagnostica Marcatore precoce Alta sensibilità Specifico per danno miocardico Minore specificità per danno ischemico Troponina-hs Troponina-hs Troponina-hs Troponina-hs le questioni cliniche …. 1. Inquadramento diagnostico del paziente che presenta dolore toracico (SCA? Patologia cardiaca non-SCA? Patologia extracardiaca?) 1. Stratificazione del rischio in pazienti con sindrome coronarica acuta Troponina-hs Troponina-hs ESC Guideliness 2011 Troponina-hs “Therefore, MI can now be detected more frequently and earlier in patients presenting with chest pain. The superiority of these new assays, particularly in the early phase of pain onset, was prospectively demonstrated”. “The negative predictive value for MI with a single test on admission is 95% and thereby at least as high as with previous assays achieved only by serial measurements. Only very early presenters may escape detection. By including a second sample within 3 h of presentation the sensitivity for MI approaches 100%”. Rule out entro 3h Troponina-hs Troponina-hs Lo scompenso cardiaco è una sindrome clinica complessa 1.Segni e sintomi di scompenso cardiaco (dispnea, astenia, edemi periferici: a riposo o sotto sforzo) 2.Evidenza oggettiva (preferibilmente all’ecocardiografia) di disfunzione cardiaca (sistolica e/o diastolica) 3.Risposta alla terapia specifica I criteri 1 e 2 devono essere soddisfatti in ogni caso Eziologia dello scompenso cardiaco nello studio di Framingham Ho KK et al, J Am Coll Cardiol 1993; 22(Supplement A):6A-13A MEN 19% WOMEN 7% 11% No HTN or CHD 30% 40% CHD = coronary heart disease HTN = hypertension Hypertension alone CHD+HTN CHD alone 15% 40% 37% Il “RIMODELLAMENTO” è, in gran parte, alla base della serie di eventi che terminano nello SCOMPENSO CARDIACO Background del “Remodelling” BNP – pro BNP BNP = Brain Natriuretic Peptide (Peptide Natriuretico Cerebrale) B-type natriuretic peptide (Peptide Natriuretico di Tipo B) BNP – pro BNP Peptidi Natriuretici Cardiaci (PNC) appartengono ad una famiglia di peptidi, con funzione ormonale, costituita da molecole altamente omologhe. Come gli altri peptidi natriuretici, hanno azione diuretica, natriuretica e vasodilatatrice, esercitando un effetto favorevole in caso di scompenso cardiaco ANP Peptide Natriuretico tipo A o atriale, prodotto dalle cellule atriali BNP Peptide Natriuretico tipo B o ventricolare, prodotto dalle cellule ventricolari (isolato per la prima volta nel cervello) CNP Peptide Natriuretico tipo C, prodotto prevalentemente a livello del SNC DNP Peptide Natriuretico Dendroaspis, ruolo e origini incerte Urodilatina Prodotto esclusivamente dal rene, si trova solo nelle urine BNP – pro BNP ANP- la sintesi avviene in risposta alla distensione della parete per l’aumento del volume intravascolare BNP- assente in condizione basali; la sintesi ventricolare è regolata a livello trascrizionale da stimoli parietali e stimoli endocrini BNP – pro BNP I PNC svolgono un'azione di contro regolazione dei sistemi neurormonale ed immunologico. Essi hanno infatti: •azione diuretica •azione natriuretica •azione vasodilatatrice Attraverso queste azioni i peptidi natriuretici svolgono il ruolo di antagonisti degli effetti vasocostrittori e sodio-ritentivi del sistema Renina-AngiotensinaAldosterone. BNP – pro BNP I peptidi natriuretici possiedono una regione conformata ad anello, per la presenza di un ponte cisteinico. La porzione residua della molecola è costituita dalle estremità terminali libere (-NH2 e -COOH terminali) della catena peptidica. I vari peptidi natriuretici hanno in comune la porzione anulare della molecola, di cui condividono gran parte della sequenza aminoacidica. La lunghezza e la composizione aminoacidica delle porzioni residue della catena peptidica variano notevolmente tra i vari ormoni natriuretici. L'anello è la porzione recettore-specifica della molecola. BNP – pro BNP Dal pre-proBNP, attraverso il distacco proteolitico del peptide segnale, origina il pro-ormone (pro-BNP). Il successivo clivaggio enzimatico del legame tra gli aa in posizione 76 e 77 dà luogo a due frammenti, secreti in quantità equimolecolare nel circolo sanguigno: - il frammento carbossi-terminale del pro-BNP 77-108, biologicamente attivo, noto con il nome di BNP - il frammento amino-terminale del pro-BNP 1-76, sprovvisto di attività ormonale, chiamato NT-pro-BNP BNP – pro BNP BNP – pro BNP Nei soggetti normali, la concentrazione plasmatica del BNP e del NT-proBN variano con il sesso e con l'età: nelle donne in età fertile il peptide raggiunge valori doppi rispetto agli uomini di pari età; dopo i 50 anni, aumenta in entrambi i sessi. Per tale motivo è stato proposto di usare livelli decisionali diversi in funzione dell'età e del sesso BNP – pro BNP 1) eterogeneità delle molecole circolanti derivate dal proBNP Le molecole di pro-BNP, così come quelle dei peptidi da esso derivati, possono interagire tra loro, dando luogo ad oligomeri circolanti. Trattandosi di forme molecolari multiple, è possibile che alcuni epitopi siano più esposti di altri nel legame con gli Ab specifici utilizzati per la loro determinazione. BNP – pro BNP 2) stabilità del campione biologico BNP – pro BNP I metodi più diffusi per la determinazione dei peptidi natriuretici BNP e NTproBNP sono di tipo immunometrico (sandwich). Per la determinazione del BNP, disponiamo di due metodiche analitiche: Ab (1) Ab (1) specifico per la struttura anulare del BNP (aminoacidi 90-97) Ab (2) specifico per l'estremità N-terminale del BNP (aminoacidi 77-86) Ab (2) BNP – pro BNP Ab (1) Il sandwich è formato da un Ab (1) specifico per la struttura anulare e da un Ab (2) specifico per l’estremità carbossi-terminale della molecola (residui 103-107 del pro-BNP). Ab (2) Questi metodi dosano anche il proBNP intatto circolante: possibile sovrastima della concentrazione del BNP BNP – pro BNP può elevarsi anche nelle patologie edematose che comportino aumento della pressione atriale e ventricolare, quali insufficienza renale, cirrosi epatica con ascite, in presenza di angina instabile ed ipertensione polmonare ha un alto valore predittivo negativo soprattutto di scompenso cardiaco (se i suoi valori sono normali è possibile escludere con elevato grado di probabilità la presenza di disfunzioni ventricolari). non eccellente è il valore predittivo positivo; valori di poco superiori al limite di normalità rappresentano un indicatore solo discretamente accurato della presenza di patologia i valori sono correlati anche alla gravità dello scompenso e della prognosi; tanto maggiore è il valore tanto maggiore è la gravità della malattia e minori le speranze di sopravvivenza del paziente in pazienti con SC, i livelli di BNP rappresentano un mezzo potenzialmente utile per monitorare la risposta al trattamento BNP – pro BNP PATOLOGIA CONCENTRAZIONE BNP PATOLOGIE CARDIACHE SCA molto aumentato IMA (primi 2 – 5 giorni) molto aumentato Ipertensione Essenziale con IVS aumentato PATOLOGIE POLMONARI Embolia Polmonare aumentato BPCO aumentato PATOLOGIE Endocrino-Metaboliche Ipertiroidismo aumentato Ipotiroidismo diminuito Sindrome di Cushing aumentato Iperaldosteronismo primario aumentato Diabete mellito normale o aumentato Cirrosi epatica con ascite aumentato Insufficienza Renale Acuta molto aumentato Sindrome Paraneoplastica normale o aumentato Emorragoia subarcnoidea aumentato GALECTINA 3 Ruolo fisiopatologico Proteina presente nel nucleo, nel citoplasma e sulla superficie cellulare Lectina associata ad infiammazione e processo fibrotico Secreta dai macrofagi, promuove la sintesi del collagene Scoperta nel 2004 come mediatore nello sviluppo e nella progressione dello scompenso cardiaco GALECTINA 3 Un insulto miocardiaco (MI) scatena la risposta infiammatoria e di riparazione del danno I macrofagi rilasciano la galectina 3 La deposizione del collagene porta alla formazione di tessuto cicatrizzante I macrofagi che portano la galectina 3 s’infiltrano nel tessuto necrotico Rimodellamento e dilatazione La galectina 3 si lega e attiva i miofibroblasti che attivano la sintesi del collagene GALECTINA 3 Raddoppia la mortalità a 60 gg, in pazienti con livelli plasmatici superiori-Predittivo di prognosi sfavorevole Non risente di scompenso acuto-Indipendenza da BNP/NT-proBNP Marker misurabile e altamente stabile. Nessuna interferenza da diabete, patologie renali o epatiche-Performance robuste Studi su modello animale mostrano che l’inibizione della Gal 3 migliora la funzione cardiaca, riduce il contenuto in collagene e l’ipertrofia-Potenziali applicazioni Teranostiche GALECTINA 3 GALECTINA 3 Condizione Clinica Uso previsto - Gal 3 Fase di sviluppo Pazienti con diagnosi di scompenso cardiaco Come ausilio nella defizione della prognosi di pazienti con scompenso cardiaco Test in sviluppo su vari sistemi Decisioni Terapeutiche Come ausilio nel predire il successo terapeutico in pazienti con scompenso cardiaco trattati con rosuvastatina (Crestor) ® Primi dati positivi da studi clinici Rischio di scompenso cardiaco dopo infarto del miocardio Per identificare pazienti a rischio elevato di scompenso cardiaco dopo infarto Studi clinici in fase di validazione
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