Funzionalità epatica. Diagnostica biochimico-clinica. Lezione 9. clinica

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1 Funzionalità epatica Diagnostica biochimico-clinica clinica Lezione 9

2 Fegato Il fegato è il più voluminoso organo viscerale (~1.5 kg), situato nella parte alta e destra dell'addome, subito sotto il diaframma. Conserva le sue dimensioni capacità di auto-rigenerarsi Molto irrorato (a riposo circa 1.5 L di sangue/min), costituito dagli epatociti e da pochi altri tipi cellulari.

3 Funzioni del fegato Funzioni di sintesi Funzioni di accumulo Funzioni cataboliche Funzioni di escrezione

4 Funzioni di sintesi Riguarda la maggior parte delle proteine plasmatiche come albumina, globuline (ad eccezione delle immunoglobuline), dei fattori della coagulazione (protrombina), dei composti azotati non proteici (urea, purine, pirimidine, eparina ecc.). Il fegato svolge un ruolo principale nell'omeostasi di proteine,carboidrati e lipidi. Le vie metaboliche della glicolisi del ciclo di Krebs, della sintesi degli amminoacidi e i processi di fosforilazione ossidativa avvengono tutti all'interno degli epatociti, che sono particolarmente ricchi di mitocondri. Il fegato interviene nel metabolismodi quasi tutte le sostanze organiche: metabolismo glucidico: mantiene l omeostasi glucidica, regolando gluconeogenesi, glicogenesi, glicogenolisi metabolismo lipidico: sintesi di trigliceridi, di acidi grassi, di lipoproteine, con formazione di corpi chetonici, scissione dei trigliceridi, sintesi ed escrezione di colesterolo, fissazione, formazione e scissione dei fosfolipidi metabolismo di vitamine (B12) e degli acidi biliari metabolismo dei pigmenti biliari (bilirubina)

5 Funzioni di accumulo, cataboliche e di escrezione Funzioni di accumulo Costituisce la sede di deposito di glicogeno, dei trigliceridi, degli acidi grassi, dei fosfolipidi, del colesterolo, delle proteine plasmatiche, delle vitamine idro- e liposolubili, dei fattori ematopoietici come ferro, rame, acido folico e vitamina B12. Funzioni cataboliche Attraverso reazioni di ossidazione, riduzione, idrolisi, decarbossilazione e ossidrilazione, il fegato catabolizza sostanze endogene come l insulina, il glucagone, gli estrogeni, e detossifica da sostanze esogene, dannose per l organismo, come prodotti chimici inquinanti e farmaci. Funzioni di escrezione Coniugando composti, sia esogeni che endogeni, con molecole come l acido glucuronico (prodotto solo dagli epatociti), la glicina, l acido solforico, l acido acetico e la taurina, ne consente l escrezione. Produzione ed escrezione della bile, costituita da pigmenti biliari, acidi biliari, colesterolo, fosfolipidi, ioni inorganici e proteine in limitata quantità.

6 Circolo enteroepatico A livello di fegato ed intestino esiste il circolo enteroepatico che favorisce l eliminazione attraverso il fegato ed il riassorbimento tramite l intestino di molte sostanze, compresi i farmaci. Molte sostanze possono essere riassorbite a livello intestinale e ritornare al fegato grazie alla vena porta.

7 Esami della funzionalità epatica Gli esami della funzionalità epatica sono determinazioni dei componenti ematici che forniscono semplicemente un'indicazione per l'esistenza, l'estensione e il tipo di danno epatico. In presenza di una malattia epatica accertata o sospetta il clinico selezionerà i test essenziali (di primo livello), indicativi delle funzioni fondamentali: Bilirubina, diretta e indiretta Enzimi (AST/ALT, ALP, γ-gt, LDH) Proteine plasmatiche (albumina e globuline) Fattori della coagulazione Queste indagini biochimiche possono aiutare nella differenziazione delle seguenti diagnosi: ostruzione del tratto biliare danno acuto epatocellulare malattia epatica cronica La funzionalità epatica è mantenuta fino a che rimane attivo anche solo il 10% del parenchima epatico.

8 Composizione della bile La bile prodotta dal fegato ed immagazzinata nella cistifellea (detta anche colecisti è composta da: Dotto cistico Dotto epatico acqua ed elettroliti (82 %) acidi biliari (12 %) fosfolipidi (4 %) colesterolo non esterificato (<1 %) bilirubina coniugata proteine sintetizzate dal fegato o da esso escrete farmaci ed altre sostanze esogene e/o loro cataboliti Coledoco Flusso biliare totale: 600 ml/die

9 Marcatori biochimici per lo studio del fegato Marcatori di coniugazione Metabolismo della bilirubina e dei sali biliari (es. Bilirubina totale, diretta ed indiretta) Marcatori di citolisi Valutano la fuoriuscita di componenti cellulari che vengono liberati nel sangue per cui aumentano i loro livelli ematici (es. enzimi plasmatici come ALT, AST, LDH) Marcatori di colestasi Valutazione della incapacità di secrezione (es. ALP, γ-gt) Marcatori di protidosintesi Proteine plasmatiche, fattori della coagulazione, pseudocolinesterasi

10 Secrezione biliare svolge un ruolo chiave nella digestione dei lipidi protezione da infezioni intestinali, attraverso l escrezione di IgA e di citochine attraverso la bile vengono eliminati: bilirubina (pigmento lipofilo di colore giallo-rossastro prodotto dal catabolismo dell eme) alcuni metalli pesanti (Cu, Fe, Mn, Zn) sostanze potenzialmente tossiche ormoni, farmaci colesterolo

11 Metabolismo della bilirubina Proviene per l 80% dalla distruzione di globuli rossi senescenti nel SRE, per il 15% dal catabolismo di emoproteine sieriche (mioglobina, citocromi, catalasi) e per il 5% da eritropoiesi inefficace Sistema Reticolo Endoteliale Distruzione di eritrociti senescenti 80-85% 15-20% emoglobina Distruzione di eritrociti in maturazione Midollo Osseo Turnover dell eme e dei suoi prodotti eme biliverdina Eme ossigenasi globina Biliverdina riduttasi Fegato bilirubina

12 Metabolismo della bilirubina L'emoglobina contenuta nei globuli rossi viene catabolizzata e l'eme che viene liberato viene convertito in biliverdina e bilirubina (1) Assunzione: a contatto con la membrana plasmatica la bilirubina legata all albumina (indiretta) è trasportata attraverso la membrana stessa (2) Coniugazione: per la sua escrezione, la bilirubina deve essere convertita in un composto idrosolubile e diventa bilirubina mono- o diglucuronide (3) Escrezione: la bilirubina coniugata diffonde attraverso i canalicoli biliari (4) Nell'ileo terminale e nel colon, i coniugati della bilirubina vengono metabolizzati dai batteri, per formare un gruppo di composti (stercobilinogeno), la maggior parte dei quali viene escreta nelle feci (5)

13 Metabolismo della bilirubina L'emoglobina contenuta nei globuli rossi viene catabolizzata e l'eme che viene liberato viene convertito in biliverdina, grazie all eme-ossigenasi, con distacco del ferro e della globina e, in un secondo momento, mediante riduzione, si ottiene la bilirubina

14 Metabolismo della bilirubina Coniugazione della bilirubina con acido glucuronico negli epatociti

15 Metabolismo della bilirubina emazie invecchiate S.R.E. emoglobina eme Bilirubina + Albumina SANGUE bilirubina indiretta RENI urine FEGATO bilirubina diretta urobilina feci bile INTESTINO

16 Bilirubina La bilirubina è dunque trasportata nel plasma in massima parte legata all'albumina (0.4-1mg/dL o µmol/l). La bile normale contiene per il 25% bilirubina monoglucuronidee per il 75% la forma diglucuronide, insieme a tracce di bilirubina non coniugata. Bilirubina totale Valori di riferimento: mg/dl coniugata mg/dl Bilirubina diretta legata all albumina mg/dl Bilirubina indiretta

17 Bilirubina La bilirubina non coniugata (indiretta) è così fortemente legata all albumina che nel plasma non è presente in forma libera: quindi, in condizioni normali, NON PASSA NELLE URINE. Avendo, inoltre, alta affinità per i lipidi di membrana, un suo aumento causa alterazioni della funzionalità delle membrane cellulari, soprattutto del sistema nervoso. Al contrario, la bilirubina coniugata (diretta) è relativamente solubile in acqua ed un suo aumento porta ad elevate concentrazioni nelle urine, che avranno un intensa colorazione giallo-marrone.

18 Dosaggio della bilirubina La misura della bilirubina nel siero si può ottenere: Utilizzando il colore naturale della sostanza (colore giallo con massimo di assorbimento a 463 nm) Facendo reagire la bilirubina con un sale di diazonio del l'acido solfanilico, conosciuto come reagente di Ehrlich (reazione di copulazione) con formazione di un azocomposto della bilirubina(rosso in ambiente acido e verde-azzurro in ambiente alcalino) La bilirubina glucoronata reagisce direttamente con il reattivo di Ehrlich (donde la denominazione di bilirubina diretta), mentre la bilirubina coniugata (legata alla albumina) deve venire scissa dal legame con l'albumina (con alcool metilico, acetato di sodiocaffeina, dimetilsolfossido, ecc.) per poter reagire con il sale di diazonio(bilirubina indiretta)

19 Iperbilirubinemia Quando la concentrazione di bilirubina nel sangue supera 1mg/dL Ci sono tre cause principali che spiegano l'aumento di livello della bilirubina nel sangue: Emolisi (l'aumento del catabolismo dell'emoglobina produce bilirubina in eccesso rispetto alla sua capacità di coniugazione) Blocco del meccanismo di coniugazione all interno dell epatocita Ostruzione del sistema biliare

20 Iperbilirubinemia un incremento del tasso ematico di bilirubina non coniugata può essere associato a tutta una serie di forme patologiche caratterizzate da un aumento dell emocateresi (distruzione fisiologica dei globuli rossi) Aumenti della concentrazione della bilirubina coniugata, invece, sono indice di un affezione, a carattere ostruttivo, del sistema dei dotti biliari L aumento dei livelli ematici di entrambi i tipi di bilirubina indica un disturbo epatocellulare.

21 Ittero Si definisce ittero (dal greco icter, giallo) una sindrome caratterizzata da colorazione gialla della cute, delle sclere e di altri tessuti causata da un eccesso di bilirubina circolante. La bilirubina è neurotossica e, se il livello aumenta troppo soprattutto nei neonati, vi può essere un danno permanente al cervello. Il valore soglia di bilirubinemia superato il quale l ittero è conclamato è generalmente compreso tra 2 e 2.5 mg/dl. Se la bilirubinemia è compresa fra 1.5 e 2 mg/dl si parla di Subittero(colorazione giallastra a livello delle sclere).

22 Ittero La ricerca della bilirubinuria è un primo semplice test per classificare il tipo di ittero, perché nelle urine può essere presente solo bilirubina coniugata. L assenza di bilirubina nelle urine indica che l ittero l èdovuto ad aumento della bilirubina non coniugata, che non viene filtrata dal glomerulo renale.

23 Classificazione tradizionale degli itteri Pre-epatici epatici: dovuti ad iperproduzione della bilirubina. Ad esempio, nell ittero emolitico la bilirubina in eccesso è quella indiretta (legata all albumina) che non è escreta nelle urine (bilirubinuria ridotta/assente). Epato-cellulari cellulari: dovuti a lesioni parenchimalidel fegato che compromettono il metabolismo epatico della bilirubina. Può aumentare sia la forma indiretta che quella diretta idrosolubile (in questo caso si avràbilirubinuriapiùo meno accentuata). Post-epatici epatici: provocati da ostruzione delle vie biliari. Nell ittero ostruttivo si ha un aumento in circolo di bilirubina glucuronata(diretta) e quindi elevata bilirubinuria. La ricerca della bilirubinuria è un primo semplice test per classificare il tipo di ittero, perché nelle urine può essere presente solo bilirubina coniugata.

24 Classificazione tradizionale degli itteri Sulla base di quale delle due forme di bilirubina è presente in eccesso si possono anche distinguere gli itteri: da bilirubina prevalentemente indiretta (non coniugata) da bilirubina prevalentemente diretta (coniugata) Bilirubina diretta Bilirubina indiretta

25 Ittero da bilirubina non coniugata Iperproduzione di bilirubina Emolisi Eritropoiesi inefficace Difetti di captazione a livello epatico Difetti di coniugazione della bilirubina congenite (ittero neonatale, Sindrome di Gilbert, Sindrome di Crigler-Najjar) acquisite La bilirubina non coniugata è legata all albumina: albumina: non passa nelle urine alta affinità per i lipidi di membrana, causando alterazioni delle membrane cellulari c soprattutto a livello del sistema nervoso

26 Ittero da bilirubina coniugata Alterata escrezione epatica Disordini familiari o ereditari Disordini acquisiti La bilirubina coniugata non èlegata all albumina albumina ed èsolubile in acqua passa nelle urine colore giallo-marrone

27 Cause ed effetti Ittero pre-epatico epatico Bilirubina non coniugata

28 Cause ed effetti Ittero epatocellulare Bilirubina non coniugata o totale

29 Cause ed effetti Ittero post-epatico Bilirubina coniugata

30 Ittero neonatale Nei primi giorni dopo la nascita si ha, anche nel nato a termine, un aumento della concentrazione della bilirubina circolante, con netta prevalenzadella quota non coniugata. Cause: Aumento della produzione della bilirubina Insufficiente capacità di coniugazione del fegato Aumento della bilirubina sierica nel 2 giorno, massimo livello (fino ad 8-9 mg/dl) nel 3-5 giorno, normale nel corso della 2 settimana Un aumento rapido di bilirubina nel neonato può dar luogo a danno cerebrale. Se la concentrazione raggiunge 200 µmoli/l bisogna utilizzare la fototerapia, per degradare la molecola epidermica e ridurne il livello. Se la concentrazione aumenta oltre le 300 µmoli/l, si rende necessaria una trasfusione.

31 Marcatori biochimici per lo studio del fegato Marcatori di coniugazione Metabolismo della bilirubina e dei sali biliari (es. Bilirubina totale, diretta ed indiretta) Marcatori di citolisi Valutano la fuoriuscita di componenti cellulari che vengono liberati nel sangue per cui aumentano i loro livelli ematici (es. enzimi plasmatici come ALT, AST, LDH) Marcatori di colestasi Valutazione della incapacità di secrezione (es. ALP, γ-gt) Marcatori di protidosintesi Proteine plasmatiche, fattori della coagulazione, pseudocolinesterasi

32 Transaminasi Enzimi che appartengono alla classe delle transferasi e catalizzano la reazione di trasferimento di un gruppo amminico da un amminoacido ad un chetoacido. Nel siero sono presenti due forme che differiscono per substrato e localizzazione: Aspartato aminotrasferasi (AST) o glutammico-ossalacetico ossalacetico transaminasi (GOT) Alanina aminotrasferasi (ALT) o glutammico-piruvico transaminasi (GPT) Valori di riferimento - Maschi: UI/L - Femmine: 5-30 UI/L Valori di riferimento Maschi: UI/L Femmine: 5-35 UI/L Rapporto AST/ALT Valori di riferimento:

33 Transaminasi Le transaminasi sono enzimi che si trovano soprattutto nelle cellule del fegato. I loro livelli nel sangue sono utili per valutare il corretto funzionamento del fegato, ma possono anche riflettere lo stato di salute del cuore e dei muscoli scheletrici. Negli esami di routine si misurano: AST, enzima sia citoplasmatico sia mitocondriale, é riscontrabile soprattutto nel cuore, fegato, muscolo scheletrico e rene ALT, enzima esclusivamente citoplasmatico, é presente soprattutto nel fegato e nel rene e meno nel cuore e nel muscolo scheletrico AST (GOT) ALT (GPT)

34 Transaminasi Gli aumenti maggiori si hanno nel danno epatico acuto virale o tossicot ALT (o GPT): Il suo aumento nel siero viene riscontrato soprattutto nelle epatopatie. AST (o GOT): Può aumentare oltre che nelle epatopatie a causa della lisi cellulare, anche in altre condizioni patologiche (infarto del miocardio). AST e ALT aumentano, principalmente, per necrosi dell epatocita epatocita e, anche se in maniera minore, per danneggiamento funzionale cellulare. AST e ALT sono indicatori sensibili indicatori sensibili, capaci di evidenziare presenza di lesioni epatiche anche in pazienti asintomatici.

35 Orientamento diagnostico nell aumento delle transaminasi Aumento delle transaminasi Anamnesi farmacologica negativa Transaminasi di origine extra-epatica epatica ALT - AST Transaminasi di origine epatica ALT AST Patologia cardiaca o muscolare

36 Dosaggio transaminasi Dosaggio su siero evitando emolisi (attività negli eritrociti maggiore di quella plasmatica), buona stabilità a temperatura ambiente. Intervallo di Riferimento: adulti <40 UI/L Misura in continuo mediante test ottico con indicatore 1. chetoglutarato + alanina glutammato + piruvato (ALT) oppure chetoglutarato + aspartato glutammato + ossalacetato(ast) LDH (o MDH) 2.Piruvato (o Ossalacetato) + NADH+H + Lattato (o Ac. Malico)+ NAD +

37 Lattico deidrogenasi (LDH) La lattato deidrogenasi è un enzima che catalizza l interconversione tra lattato e piruvato. È un tetramero cioè un oligomero formato da quattro protomeri che può costruirsi con due tipi di subunità: H (Heart) ed M (Muscle) per dare origine a cinque forme tetrameriche. H H H H H H H H H M M M M M H M M M M M H4 (LDH1) H3M (LDH2) H2M2 (LDH3) HM3 (LDH4) M4 (LDH5)

38 Lattico deidrogenasi (LDH) Gli isoenzimi della lattato deidrogenasi hanno origini tissutali differenti. Nel tessuto muscolare predomina l isoenzima M4 che, avendo maggiore affinità per il piruvato, catalizza di preferenza la reazione nella direzione piruvato lattato. Nel cuore predomina l isoenzima H4, con affinità maggiore per il lattato e catalizza la reazione nella direzione lattato piruvato. Valori di riferimento: LDH totale sierica UI/L Si possono avere artefatti dovuti ad emolisi in quanto negli eritrociti la sua concentrazione di LDH è 200 volte quella sierica.

39 Lattico deidrogenasi (LDH) Il dosaggio della LDH totale è un indice insensibile di danno epatocellulare. Per distinguere gli isoenzimi della LDH la tecnica più utilizzata è l elettroforesi: LDH1 infarto del miocardio LDH5 rilasciata in circolo in numerose epatopatie (epatiti, cirrosi, congestione epatica) LDH2 e LDH3 neoplasie ed epatiti

40 Marcatori biochimici per lo studio del fegato Marcatori di coniugazione Metabolismo della bilirubina e dei sali biliari (es. Bilirubina totale, diretta ed indiretta) Marcatori di citolisi Valutano la fuoriuscita di componenti cellulari che vengono liberati nel sangue per cui aumentano i loro livelli ematici (es. enzimi plasmatici come ALT, AST, LDH) Marcatori di colestasi Valutazione della incapacità di secrezione (es. ALP, γ-gt) Marcatori di protidosintesi Proteine plasmatiche, fattori della coagulazione, pseudocolinesterasi

41 Marcatori biochimici per lo studio del fegato Marcatori di coniugazione Metabolismo della bilirubina e dei sali biliari (es. Bilirubina totale, diretta ed indiretta) Marcatori di citolisi Valutano la fuoriuscita di componenti cellulari che vengono liberati nel sangue per cui aumentano i loro livelli ematici (es. enzimi plasmatici come ALT, AST, LDH) Marcatori di colestasi Valutazione della incapacità di secrezione (es. ALP, γ-gt) Marcatori di protidosintesi Proteine plasmatiche, fattori della coagulazione, pseudocolinesterasi

42 Colestasi In medicina la colestasi è una stasi con flusso retrogrado della bile verso il sangue, per incapacitàalla secrezione verso il letto biliare o per aumentata pressione a valle. ÈUNA CONDIZIONE IN CUI LA BILE NON PUÒ FLUIRE DAL FEGATO AL DUODENO Le due distinzioni principali della colestasi sono: TIPO OSTRUTTIVO, dove c'è un blocco fisico nel sistema duttale come può accadere a causa di calcoli o tumori TIPO METABOLICO TIPO METABOLICO, dove ci sono alterazioni nella formazione della bile che possono essere causate da difetti genetici o acquisiti come effetto collaterale di trattamenti medici Fegato Colecisti Dotto biliare Papilla duodenale

43 Cause ed effetti Ittero post-epatico Bilirubina coniugata

44 Gamma-glutamiltranspeptidasi(γ-GT) La γ-glutamil-transpeptidasitranspeptidasi è un parametro di stasi biliare. E un enzima (glicoproteina) legato alla membrana plasmatica coinvolto nel trasferimento del gruppo gamma-glutamilicoda un peptide all'altro. E coinvolto nel metabolismo del glutatione. E influenzato dall assunzione di alcool ed ha un utilitàpreminente nello screeninge nel follow-up di alcolisti sottoposti a terapia. È presente in grande quantità nel fegato e nell epitelio tubulare renale. Dosaggio: su siero con metodo enzimatico colorimetrico Valori di riferimento Valori di riferimento Uomo: 6-28 UI/L Donna: 4-18 UI/L Neonato: UI/L Aumenta: per danno epatocellulare, ma soprattutto in presenza di colestasi fortemente negli alcolisti, perché l alcol etilico ne stimola la sintesi epatica per induzione da farmaci (rifampicina, antiepilettici)

45 Fosfatasi alcalina (ALP) Èun enzima che appartiene alla classe delle idrolasi. Livelli elevati si trovano in tutte le cellule in fase di proliferazione o con un attivo metabolismo, come epatociti, cellule dell epitelio delle vie biliari, osteoblasti, cellule epiteliali intestinali, placenta e granulociti circolanti. Tutte queste parti del corpo producono forme diverse di fosfatasi alcalina, che sono definite isoenzimi: FA tessuto-specifica: isoenzima principale, correlato al metabolismo osseo e alle lesioni epato-biliari FA intestinale: non è un marcatore specifico FA placentare e simil-placentare: prodotte dalla placenta in gravidanza Dosaggio: su siero con metodo enzimatico colorimetrico Valori di riferimento Valori di riferimento Adulto: UI/L Lattante: UI/L Bambino (1-10 anni): UI/L Adolescente: UI/L

46 Fosfatasi alcalina (ALP) L esame è usato per evidenziare malattie del fegato (soprattutto delle vie biliari, insieme a dosaggio di bilirubina, transaminasi AST e ALT) e delle ossa, per seguirne la progressione o per valutare l efficacia di un eventuale trattamento terapeutico. Aumenta in due condizioni fisiologiche: bambini (per l accrescimento osseo) gravidanza (isoenzima circolante di origine placentare) In condizioni patologiche aumenta: In ogni forma di ostruzione delle vie biliari A causa di farmaci epatotossici Nelle epatopatie Viene escreta con la bile, perciò rappresenta un buon marker di colestasi extraepatica. In presenza di un aumento di dubbia origine, si deve valutare anche la presenza CONTEMPORANEA di aumento della γ-gt, che è più specifico per la patologia epatica.

47 Marcatori biochimici per lo studio del fegato Marcatori di coniugazione Metabolismo della bilirubina e dei sali biliari (es. Bilirubina totale, diretta ed indiretta) Marcatori di citolisi Valutano la fuoriuscita di componenti cellulari che vengono liberati nel sangue per cui aumentano i loro livelli ematici (es. enzimi plasmatici come ALT, AST, LDH) Marcatori di colestasi Valutazione della incapacità di secrezione (es. ALP, γ-gt) Marcatori di protidosintesi Proteine plasmatiche, fattori della coagulazione, pseudocolinesterasi

48 Marcatori di protidosintesi Rivedere Lezione su Sieroproteine e Coagulazione! La maggior parte delle proteine plasmatiche è sintetizzata dal fegato, cui compete anche la fase catabolica degli aa (attraverso reazioni di transaminazione, deaminazione e successiva trasformazione dello ione ammonio tossico in urea, poi escreta dai reni) L elettroforesi delle proteine plasmatiche può essere dunque informativa sulla funzionalità epatica. In particolare: Le concentrazioni di albumina sierica totale vengono, a volte, utilizzate come misura grossolana della malattia epatica. La misura dell α-fetoproteina (AFP), sintetizzata dal fegato, è importante nella ricerca di carcinoma epatocellulare. Altre proteine, quali l'α1-antritripsina e la ceruloplasmina vengono misurate per la diagnosi di specifiche malattie epatiche.