LABORATÓRNA DIAGNOSTIKA SEPSY Z POHĽADU BIOCHEMIKA A HEMATOLÓGA

Hunáková Alžbeta, Medeková AnnaOddelenie klinickej biochémie a hematológie

Hematologicko-transfúzne oddelenieNsP Skalica, a.s.

Odborný ústavný seminár NsP Skalica, a.s., 25.5.2011

Manažment septického pacienta

Internista

Intenzivista

Chirurg

Hematológ

Imunológ

Rádiológ

Biochemik

Mikrobiológ

Epidemiológ

Klinický farmaceut

Pacient

Zdravotné sestry

Ošetrujúci lekár

čas čas

Laboratórna diagnostika a monitoring sepsy

SEPSAdynamický patologický

autoagresívnyproces

MIKROBIOLÓGIAidentifikácia mikroorganizmu a určenie

ATB citlivosti

IMUNOLÓGIAProkalcitonín

cytokíny, reaktanty akútnej fázy, lab.dg. porúch imunitného systému –

pacienti s vysokým rizikom sepsy

BIOCHÉMIADiagnostika a monitoring:•Zápalové markery•Stresový metabolizmus•Orgánové poškodenie

HEMATOLÓGIADiagnostika a monitoring:•Dif. Počet Leukocytov•Poruchy koagulácie•Podporná hemoterapia

• Syntéza reaktantov akútnej fázy: (SIRS rôzne: sepsa, rozsiahle

chirurgické zákroky, polytraumy popáleniny, autoimunitné reakcie...)

�Cytokíny – mediátory zápalu – kaskáda zápalovej imunitnej odpovede → signál pre syntézu proteínov akútnej fázy v pečeni sú univerzálne pre zápal – nie sú špecifické pre SEPSU

�Proteíny akútnej fázy – syntetizujú sa v pečeni bezprostredne po zápalovom ataku →diagnostický význam: PCT, CRP

I. Imunochémia – reaktanty akútnej fázy zápalu

Klinická biochémia intenzívne hľadá špecifický marker sepsy, ktorý by spoľahlivo odlíšil systémovú bakteriálnu infekciu od ostatných

zápalových stavov ako sú lokalizované infekcie a systémové zápalové stavy neinfekčnej etiológie. V súčastnosti

najspoľahlivejším sa javí:

PROKALCITONÍN

Proteín (116 AMK) nazývaný aj „hormokín“ – duálny charakter:1.Hormón – v neprítomnosti infekcie - prekurzor kalcitonínu –

syntetizovaný najmä v C-bunkách štítnej žľazy a v neuroendokrinných bunkách pľúc

2.„Zápalový PCT“ – „Cytokín“ – systémová, najmä bakteriálna infekcia – syntéza najmä v pečeni, ale aj v ďalších orgánoch a tkanivách

Dobré dynamické vlastnosti:• Hladina stúpa 2-4h od spustenia zápalového procesu• Zvyšuje sa 100-10 000 násobne• Maximálne hodnoty dosahuje za 12-24 h• Po eliminácii zápalu vymizne s polčasom rozpadu 24-35 h• Koncentrácia v sére dynamicky koreluje s priebehom a závažnosťou

zápalového procesu• Je vhodný na monitorovanie priebehu ochorenia a účinnosti ATB liečby

Prokalcitonín

Najvyššia špecificita k systémovému bakteriálnemu zápalu zo všetkých dostupných markerov sepsy

Diagnóza bakteriémie a septikémie u detí a dospelých

Diagnóza, prognóza a monitorovanie septického šoku

Diagnóza sekundárnej systémovej infekcie po operáciách, ťažkých úrazoch, popáleninách a multiorgánových zlyhaniach

Dif.dg. bakteriálnej a vírusovej meningitídy

Dif.dg. bakteriálnej a vírusovej pneumónie

Monitorovanie priebehu systémovej bakteriálnej infekcie a sepsy

Monitorovaie účinnosti ATB liečby

Prokalcitonín – indikácie

Zdraví jedinci – dospelí a deti > 3 dni života .......... do 0.05 ng/ml

Novorodenci prvých 48 hod.: 0 – 6 hod ...................................... 2 ng/ml6 – 12 hod .................................... 8ng/ml12 – 18 hod ....................................15ng/ml18 – 30 hod .................................... 21 ng/ml30 – 36 hod .................................... 15 ng/ml36 – 42 hod ..................................... 8ng/ ml42 – 48 hod ......................................2ng/ml

Interpretácia: systémová zápalová odpoveď neprítomná

Prokalcitonín – referenčné hodnoty (podľa B.R.A.H.M.S., 2004 www.prokalcitonin.com)

Do 0.5 ng/ml – možný lokálny zápal alebo lokálna infekcia. Nepravdepodobná systémová zápalová odpoveď0.5 – 2.0 ng/ml – mierna systémová zápalová odpoveď, infekcia je možná, ale možné sú aj iné príčiny (napr. ťažká trauma, veľký chirurgický výkon – SIRS, v prípade dokázanej infekcie – sepsa Tzv. „šedá zóna“ – doporučuje sa opakované meranie koncentrácie PCT každých 6 hodín počas ďalších 24 hodín.2.0 – 10 ng/ml – ťažká systémová zápalová odpoveď – vysoké riziko rozvoja orgánovej dysfunkcie. V prípade trvale zvýšených hodnôt PCT po dobu viac ako 4 dní je nutné prehodnotiť terapiu sepsy. Zlá prognóza pacienta. Doporučuje sa denne merať hladinu PCT v sére.Nad 10ng/ml – závažná systémová zápalová odpoveď spôsobená výlučne ťažkou baktériovou sepsou alebo septickým šokom. Častá orgánová dysfunkcia. Vysoké riziko úmrtia. Doporučuje sa denne merať hladinu PCT v sére.

Prokalcitonín – interpretácia výsledkov v diagnostike(podľa B.R.A.H.M.S., 2004 www.prokalcitonin.com)

Systémové plesňové a parazitárne ochorenia – zvyšuje saVírusové a neinfekčné zápalové ochorenia – nezvyšuje saNie je markerom lokalizovanej infekcie – dynamika „nefunguje“ Nízke hladiny PCT nevylučujú lokálnu infekciu vyžadujúcu liečbuPokles pri závažných systémových infekciách neznamená úplné potlačenie infekcie, ale signál, že infekcia už nie je generalizovaná (nie je signál na ukončenie ATB terapie)

Zvyšuje sa aj pri niektorých neinfekčných stavoch:Popáleninové traumy – úmerné rozsahu, pretrváva dniPolytraumy – hodnoty v rozsahu väčšinou do 2 –max 5ng/mlPooperačný stav, najmä rozsiahle brušné a hrudné operácie –väčšinou pod 2ng/ml, nad 10ng/ml – treba pátrať po infekciiTepelný úraz Kardiogénny šokFyziologicky u novorodencov – po 3 - 5 dňoch klesajú na normál

Prokalcitonín – upozornenia / obmedzenia

Nástup zvýšenia CRP je pomalší než PRC – rozdiely v hodinách

Dynamika zníženia hladín je u CRP pomalšia – produkcia CRP v pečeni pretrváva viac dní po odoznení zápalu

CRP je citlivejší pri závažnej sepse, ale menej špecifický (rôzne príčiny odlišné od sepsy)

CRP je vhodnejší pre monitorovanie lokálneho zápalu

PRC nie je markerom lokálneho zápalu, ale generalizovaného

PRC je vždy racionálnou indikáciou pri nezhode CRP hladín a klinického stavu pacienta alebo pri pretrvávaní vysokých hladín CRP

Prokalcitonín versus CRP

II. Biochémia - s tresový metabolizmus Cytokíny

(zápalová odpoveď)

nadobličky, pankreas

Katabolické hormóny(adrenalín, noradrenalín, glukokortikoidy, glukagon)

Hyperautokatabolizmus - „Septický autokanibalizmus“biochémia infikovaného jedinca je zásadne zmenená tak, aby imunitný systém získaval živiny z vlastného organizmu – svalové bielkoviny sú katabolizované

s cieľom získať

AMK na syntézu nových buniek a bielkovín pre imunitnú odpoveď(po zkatabolizovaní 40% bielkovín myokardu → srdcové zlyhanie)

Pokrytie energetických nárokov zápalovej odpovede -alternácia metabolizmu glukózy

Mobilizácia GLUKÓZY„palivo“ pre imunitný systém

prestavenie metabolizmu glukózy od spaľovania k obnove glukózy

Anaeróbna glykolýza → LAKTÁT← Katabolizmus bielkovínV sepse sa znižuje akLvita pyruvátdehydrogenázy→pyruvát vzniknutý glykolýzou sa

neodbúrava klasickým aeróbnym spôsobom cez acetyl-CoA, ale mení sa na laktát,

alternatívny zdroj laktátu – autokatabolizmus bielkovín ( →AMK→Pyruvát→laktát)

Glukoneogenéza v pečeni

Glukóza → LAKTÁT → GLUKÓZA ←LAKTÁT←...← AMK←bielkoviny

energia potrebná na premenu laktátu späť na glukózu je získavaná

β – oxidáciou voľných MKpomalá energia zo zásob tukov sa mení na rýchlo využiteľnú energiu, ktorú

predstavuje glukóza

Bielkovinový metabolizmus v pečeni počas zápalovej imunitnej odpovede

Prioritne a intenzívne sa syntetizujú bielkoviny akútnej fázy zápalovej imunitnej odpovede, ktoré umožňujú obranu organizmu voči infekčnému agens –pozitívne reaktanty akútnej fázy

Pečeň obetuje syntézu iných bielkovín, ktoré sa v pečeni syntetizujú – negatívne reaktanty akútnej fázy:•Albumín•Transferín•Retinol viažúca bielkovina

� Glykémiahyperglikémia viac ako 8 mmol/l – niekedy prvý príznak sepsy ešte 24 hod. pred ostatnými biomarkermi

� Laktát• tzv. „dobrý laktát“ - zvyšuje sa aj za ešte dobrých kyslíkových pomerov → hypoxia nie

je jedinou a hlavnou príčinou hyperlaktatémie v sepLckom šoku →ale vypovedá aj o stresovom metabolizme – laktát je dôležitý medzičlánok pri tvorbe energie pre zápalovú odpoveď

• tzv. „zlý laktát“ = systémová hypoxia + hromadenie metabolického laktátu • Prognosticky nepriaznivá hyperlaktatémia >3.5 mmol/l

� pH - metabolická acidóza

nízke pH < 7.32, deficit báz -5 a viac

Metabolické markery sepsy

odrážajú mieru a intenzitu metabolického stresu

� Urea• Hyperkatabolický stav →zvýšená tvorba (produkt odbúrania bielkovín,

vylučuje sa obličkami) + zhoršenie renálnych funkcii – horšie vylučovanie• Zvýšené hodnoty: 10 – 20 mmol/l

� Albumín, transferín• negatívne reaktanty akútnej fázy – pokles• pokles syntézy v pečeni + odbúranie v hyperkatabolických procesoch• Vypovedajú o zápale + katabolizme + prechod k anabolizmu• Hypoalbuminémia < 20 g/l predstavuje mortalitu 62%

Funkcie albumínu: • udržiavanie koloidného osmo]ckého tlaku →→→ opuchy (pľúca, mozog, koža, rany)

• transport metabolitov a liečiv →→→ poruchy metabolizmu, hypovitaminózy, znížená farmakokinetika liečiv

• podiela sa na ABR →→→ metabolická alkalóza

� Cholesterol – hypocholesterolémia < 3.5 mmol/l

Metabolické markery sepsy

odrážajú mieru a intenzitu metabolického stresu

� Renálne funkcie – clearance kreatinínu (cystatin C - nový perspektívny)

� Pečeňové funkcie – t-Bil, p-Bil, AST, ALT, ALP,GMT

� Funkcie myokardu – NTproBNP

� Význam vyšetrovania NTproBNP v sepse ako ukazovateľa funkcie myokardu a prognostického markera je diskutovaný

� U 40% chorých dochádza k zhoršeniu kardiovaskulárnych funkcií

� Disfunkcia myokardu môže byť maskovaná zvýšením srdcového indexu

� NTproBNP môže byť zvýšený aj pri embólii, karcinóme pľúc, ARDS→ potom schopnosť dif.dg medzi ARDS a srdcovým zlyhávaním sa stráca – jeho špecificita v SEPSE je diskutabilná...

Biomarkery orgánového poškodenia pri SEPSE

Rozsah a frekvencia klinicko-biochemického vyšetrovania

Podľa Zima,T.: Laboratorní diagnostika, Galén 2007, 25. Laboratorní diagnostika v intenzivní medicíne, str.529

Parameter Frekvencia vyšetrenia v sére v moči

glykémia denne, viackrát denne

urea denne denne

kreatinín denne denne

Na+, K+, Cl- denne, viackrát denne denne

osmolalita denne denne

Ca2+, Mg2+, P- 2-3 krát týždenne

albumín denne

celková bielkovina denne

acidobázická rovnováha denne, viackrát denne

kyslíkové parametre denne, viackrát denne

laktát podľa stavu, pri podozrení na mliečnu acidózu

reaktanty akútnej fázy denne

bielkoviny s krátkym polčasom 2-3 krát týždenne

hepatálne testy 2-3 krát týždenne

natriuretické peptidy podľa stavu

Krvný systém Imunitný systém

●Krvný a imunitný systém sú in vivo navzájom prepojené●Krvný systém je integrálnou súčasťou zápalovej odpovede organizmu●Endotel ciev je cieľovým orgánom autoagresie → poruchy koagulácie● Diagnostický význam:

�celkový a diferenciálny počet leukocytov� hemostáza: Fbg, PLT, D-Dim, PT, APTT, ATIII

III. Hematológia a sepsa

� Celkový a diferenciálny počet leukocytov

Počet leukocytov patrí k základným kritériám prítomnosti SIRS a

sepsy:

� Viac ako 12x109/l

� Menej ako 4x109/l

� relativny počet granulocytov: viac ako 86%

� relatívny počet lymfocytov: menej ako 5%

� Relatívny počet monocytov: pod 1% - známka imunoparalýzy

Počet trombocytov� v sepse trombocyty stúpajú: viac ako 400x109/l� alebo rýchlo klesajú – zlá prognóza: menej ako 100x109/l

Krvný obraz

Poruchy hemostázy pri sepse

Subklinické poruchyKompenzovaná DIC

„non overt“

Dekompenzovaná DIC „overt“

Systémová infekcia masívne poškodzuje endotel ciev a spúšťa koaguláciu cestou TF → PROTROMBOTICKÝ STAVAk systémová infekcia pretrváva a ATB liečba nie je účinná →

vysoké riziko rozvoja DIC – silný prediktor MORDS, ARDS

DIC PREDSTAVUJE SYSTÉMOVÚ AUTOAGRESÍVNU DISREGULÁCIU KOAGULAČNÉHO SYSTÉMU, KTORÁ

VZNIKÁ AKO PRIAMY DÔSLEDOK SYSTÉMOVEJ ZÁPALOVEJ ODPOVEDE ORGANIZMU

Spustenie koagulácie cestou TF pri sepse

1. Poškodenie endotelu cievnej steny bakteriálnymi endotoxínmi, dochádza k uvoľňovaniu prozápalových cytokínov

2. Endotoxíny a cytokíny aktivujú expresiu TF endotelovýmibunkami a monocytmi → spustenie kaskády zrážania

TF

DIC ako komplikácia SEPSY

Vyvolávajúca príčina

poškodenie cievnehoendotelu

uvoľnenie cytokínov

depresia prirodzených inhibítorov

aktivácia koaguláciecestou TF

Inhibícia

fibrinolýzy, PAI

formácia fibrínu

fibrínové depozitákonzumpcia

orgánové zlyhaniekrvácanie

pretrvávanie fibrínu

Vyvolávajúca príčina

poškodenie cievnehoendotelu

uvoľnenie cytokínov

depresia prirodzených inhibítorov

aktivácia koaguláciecestou TF

Inhibícia

fibrinolýzy, PAI

formácia fibrínu

fibrínové depozitákonzumpcia

orgánové zlyhaniekrvácanie

pretrvávanie fibrínu

(Sepsa, SIRS, ...)

Pretrvávanie príčiny

Výskyt DIC ako komplikácie u stavov so systémovou zápalovou odpoveďou

Bakteriálne infekcie:G- sepsa (endotoxín), G+ sepsa (stafylokový alfa toxín, meningokoky)

Predpokladá sa 30% - 50% výskyt DIC u chorých s G- sepsouVírusové: masívne virémie, akútne hepatitídy, CMV-infekcie, varicella,

herpes, rubeola... SIRS - „systemic inflammatory response syndrome“ –bez prítomnosti infekčného agens (alebo nebolo

preukázané)predpokladá sa 80% výskyt DIC u chorých so SIRS

MYSLIEŤ NA DIC AKO NA MOŽNÚ KOMPLIKÁCIU A PRI JEJ DIAGNOSTIKOVANÍ VČAS ZAHÁJIŤ PODPORNÚ SUBSTITČNÚ

HEMOTERAPIU

Laboratórna diagnostika porúch hemostázyZákladné štádiá v priebehu DIC:

1. Hyperkoagulačné – môže byť často subklinické a ľahko prehliadnuté alebo

sú prítomné mikrotrombózy (tzv. šokový orgán), veľké trombózy, embólie

• APTT, TT, PT v norme alebo mierne skrátené• Trombocyty v norme• Fibrinogén v norme• Klesá hladina ATIII

2. Hypokoagulačné - prítomné krvácavé stavy

• APTT predĺžený• Trombocyty znížené• Fibrginogén znížený• ATIII je znížený• D-dimér – zvýšený

3. Aktivácia fibrinolýzy – neutíšiteľné krvácanie v dôsledku konzumpcie faktorov a celkovej disregulácie kaskády zrážania

� JEDNOTLIVÉ ŠTÁDIÁ NEODRÁŽAJÚ SKUTOČNÝ KLINICKÝ PRIEBEH�VŠETKY ŠTÁDIÁ VÄČŠINOU PREBIEHAJÚ SÚČASTNE IBA V RÔZNEJ INTENZITE�INTERPRETÁCIA KOAGULAČNÝCH VYŠETRENÍ JE NÁROČNÁ�NEGATÍVNY VÝSLEDOK NEVYLUČUJE DIC !!! (Chronická, kompenzovaná, „non

overt“ DIC)

Minimálny súbor laboratórnych vyšetrení pri diagnostike DIC:PT (Quick), APTT, FBG, PLT, ATIII, D-dimér

V laboratórnom obraze pri rozvinutej DIC (akútna, dekompenzovaná, „overt“)

nachádzame:• predĺženie PT a APTT•znížené hladiny FBG a PLT•zníženú aktivitu ATIII•pozitívne D-diméry

Antitrombín – ATIII – hlavný inhibítor koagulácie• Využíva heparín ako kofaktor – potencuje jeho inhibičné

schopnosti• pri akútnej DIC dramatický klesá, pri chronickej DIC –

mierne, norm. hodnoty

• Pokles pod 80% → disregulácia koagulácie• Pokles pod 70% → 90% mortalita• Pokles pod 60% →100% mortalita

ATIII – významný parameter� dobrá diagnostická výpovedná hodnota� dobrá prognostická výpovedná hodnota

Antitrombín III

D-diméry – degradačné produkty fibrinogénu – konečný produkt fibrinolýzy

• Akútna a dekompenzovaná DIC – hodnoty sú vždy zvýšené• Vysoká senzitivita (záchyt) ale sporná špecificita (iné príčiny

zvýšenia)• Vysoké pozitívne hodnoty pri klinických prejavoch

hemoragie a ďalšie pozitívne testy koagulácie potvrdzujú diagnózu DIC !

D-dimér – významný parameterVysoká senzitivita, ale sporná špecificita

Vysokú výpovednú hodnotu má negatívny výsledok !!! –dif.dg. – vylúčenie dekompenzovanej DIC

D-dimér

Hemoterapia septických pacientov s prejavmi DICPodporná substitu čná hemoterapia

• Koncentráty Antitrombínu / APC – doplnenie spotrebovaného ATIII / APC

• Čerstvá zmrazená plazma – doplnenie spotrebovaných KF• Erytrocytový koncentrát – pod ľa potreby pri krvácaní– doplnenie Ery

Význam terapie antitrombínom / APC• AT má protizápalové ú činky – bráni poškodzovaniu endotelu ciev

bakteriálnym endotoxínom• Pokles AT pri sepse komplikovanej DIC koreluje s vy šším výskytom

MODS, ARDS a mortality• Včasná substitúcia AT – nižší výskyt MODS, ARDS, mortal ity

Liečba heparínom – vždy dobre zváži ť!• Podáva ť iba v hyperkoagula čnom štádiu• Podáva ť až po substitúcii AT a čerstvo zmrazenej plazmy• Ruší protizápalové ú činky AT – nikdy nepodáva ť spolu s AT !!!

SEPSAdynamický

patologický

autoagresívny

proces

Leukocyty a ich dif. počet:• granulocyty• leukocyty• monocyty

Proteíny akútnej fázy:• Prokalcitonín• CRP• (Albumín)

Metabolické markery:• glykémia• laktát• albumín• cholesterol

Hemokoagulačné markery:• D-dimér• ATIII (proteín C)• trombocyty• fibrinogén

Kľúčové laboratórne markery sepsy

Neexistuje biomarker výlučne špecifický pre SEPSU

Laboratórne výsledky musia byť vždy hodnotené spolu s klinickým stavom pacienta

Hladiny vyšetrovaných parametrov viac alebo menej odrážajú závažnosť ochorenia, ale vykazujú vysokú interindividuálnu rozmanitosť

Vždy je dôležitejšia dynamika vyšetrovaného parametru (nárast, pokles v čase) ako absolútna hodnota výsledku

Je dôležité poznať resp. zvažovať frekvenciu jednotlivých vyšetrení pri diagnostike, monitorovaní a kontrole zvládnutia septického stavu

Je užitočné využívať prognostickú výpovednú hodnotuniektorých parametrov ako doplnkovú informáciu pre management liečby

Hladiny biomarkerov vs dynamika vs interindividuálna rozmanitosť vs klinický stav

Ďakujem za pozornosť