College 1: Enzymen en eiwitmerkers & bloedgassen
J.E. Kootstra-Ros
Inleiding
In de klinische chemie worden metingen uitgevoerd van lichaamseigen stoffen. Deze stoffen worden
gemeten in lichaamseigen (vloei)stoffen als bloed (volbloed en plasma/serum) of urine. Minder
frequent gebruikte stoffen zijn feces, liquor (hersenvocht), speeksel, zweet, traanvocht, gal,
pleuravocht, synoviaal vocht, ascites, etc. Voordelen van metingen in plasma zijn dat het sneller te
verwerken is aangezien het niet hoeft te stollen, daarnaast is er geen risico op nastolling. Nadelen
zijn dat additieven kunnen storen in de assay, er moeten namelijk anticoagulantia worden
toegevoegd om de stolling te voorkomen. Daarnaast kan fibrinogeen storen in de assay. Wanneer er
geen gebruik kan worden gemaakt van anticoagulantia kunnen er metingen worden uitgevoerd in
serum. Het bloed wordt dan gestold, er blijft dan serum over en een bloedkoek die de stolsels en
stollingseiwitten bevat. Een groot voordeel van metingen in serum is dat er gebruik wordt gemaakt
van schoner materiaal, aangezien er minder eiwitten aanwezig zijn in het materiaal. Een nadeel is dat
een nastolling kan storen in de apparatuur/assay. In het lab wordt gestreefd naar een doorlooptijd
van een uur. Het is echter belangrijk om bij serummetingen niet te snel te gaan centrifugeren, omdat
er anders sneller nastollingen kunnen optreden. Er zijn verschillende eiwitten in plasma en serum
aanwezig. Zo zijn er plasma/serumspecifieke eiwitten aanwezig als albumine. Er zijn ook enzymen
van exocriene klieren als amylase en lipase en cellulaire enzymen als de transaminases ALAT en ASAT
aanwezig. Deze niet-plasmaspecifieke eiwitten komen om verschillende redenen in het plasma voor:
1. De eerste reden is dat alles lekt. Dit is een fysiologisch proces, hier zijn dan ook
referentiewaarden op gebaseerd. Zo komt creatinine bijvoorbeeld vrij in het bloed na
spieractiviteit, of scheidt de lever eiwitten met verschillende functies (als transport of
stolling) uit in het bloed. Deze eiwitten worden uitgescheden in het lichaam door opname
door weefsels (voor verder metabolisme) of uitscheiding door de nieren. Er ontstaat dan
uiteindelijk een evenwicht tussen het aanbod van eiwitten en de uitscheiding hiervan. De
halfwaardetijden verschillen van enzym tot enzym en van eiwit tot eiwit.
Niet plasma-specifieke eiwitten kunnen ook in verhoogde concentraties in het plasma aanwezig zijn:
2. Er kan sprake zijn van een verhoogde permeabiliteit van celmembranen. Dit is bijvoorbeeld
het geval bij necrose. Er gaan dan cellen kapot, de inhoud hiervan kan worden
teruggevonden in het plasma.
3. Er kan een blokkade optreden van de secretieroutes. De exocriene klieren zijn dan
geblokkeerd waardoor de concentraties in het lichaam ophopen, het aanbod is immers hoger
dan de hoeveelheid die wordt uitgescheiden.
4. Tot slot kan er sprake zijn van een inductie of overproductie van eiwitten.
Het bloed kan worden gezien als de spiegel van het lichaam. Met een enkel buisje bloed kun je
namelijk veel inzicht krijgen in het functioneren van organen. Voorbeelden van markers die worden
gebruikt voor orgaanschade zijn ASAT, ALAT, LDH en CK. Creatinekinase (CK) is een marker voor
spierschade. ALAT is een leverspecifieke marker. ASAT is ook een marker voor leverschade, maar is
ook verhoogd bij hartschade en schade aan de skeletspieren. Het is dus geen heel specifieke marker.
De specificiteit van een marker is afhankelijk van de activiteit van het enzym in andere organen. De
sensitiviteit van een marker is afhankelijk van de activiteit van het enzym in hetzelfde orgaan. Aan de
hand van de concentratie van de marker kan er iets worden gezegd over de ernst van de schade.
Daarnaast kan de er iets worden gezegd over mate van de schade door de locatie van het lekken.
Markers die vrijkomen uit het plasmamembraan of het cytoplasma komen relatief makkelijk vrij.
Markers die afkomstig zijn uit de mitochondriën komen vaak pas vrij bij ernstigere schade. Deze
methode wordt in de praktijk echter niet zo vaak gebruikt.
,Het duurt vaak even voordat een stof in het bloed gedetecteerd kan
worden. Het vrijkomen in de circulatie wordt door meerdere factoren
bepaald: de dikte van het basale celmembraan, het molecuulgewicht en de
afstand tussen de cel en het capillair bloedvat. Zo kan een cel die een zeer
permeabel basaal membraan bevat en dicht bij bloedcapillairen zit snel
gedetecteerd worden, aangezien de stoffen direct de bloedbaan in kunnen.
Voorbeelden van dit soort weefsels zijn de lever of de milt, schade in deze
weefsels kan dus relatief snel worden gedetecteerd. De volgende stap is
passage via het lymfesysteem. De oorsprongscel bevat dan een semi-
permeabel basaal membraan, en de cel is verder afwezig van de capillairen.
Het duurt wat langer voordat een molecuul via het lymfesysteem de
bloedbaan in komt. Voorbeelden van dit soort weefsels zijn het hart, de alvleesklier en het prostaat.
Bij cellen met een dik basaal membraan die impermeabel zijn voor macromoleculen en cellen die ver
van de capillairen liggen enkel passage via de lymfe mogelijk. Een voorbeeld van weefsel waarbij
hiervan sprake is, is skeletspierweefsel. Het duurt dus relatief lang voordat skeletspierschade in de
bloedbaan gedetecteerd kan worden.
Een combinatie van bepalingen kan aanvullende informatie geven. Zo kan gebruik worden gemaakt
van de volgende kennis:
▪ Het patroon van een enzym is afhankelijk van aanbod en eliminatie.
▪ Het betrokken orgaan kan worden afgeleid uit de informatie tussen enzymen die in alle
weefsels voorkomen en orgaanspecifieke enzymen.
▪ De ernst van de schade kan worden afgeleid uit of de enzymen het plasma makkelijk
bereiken of dat zij sterk gebonden zijn aan cellen (bijvoorbeeld in de mitochondria).
▪ De acute fase kan worden afgeleid uit het patroon. Zo kan er onderscheid worden gemaakt
tussen enzymen met een lange halfwaardetijd (late diagnostiek) en enzymen met een vroege
halfwaardetijd (vroege diagnostiek).
Referentiewaarden
Bij referentiewaarden moet rekening worden gehouden met de bronnen van de variatie. Zo is er
sprake van biologische variatie, deze kan zowel binnen 1 persoon optreden als tussen verschillende
individuen. Het is belangrijk om de invloed van de pathologie hierop te kennen. Referentiewaarden
zijn afhankelijk van de analysemethode en condities in het lab waar gemeten wordt. De
referentiewaarden in ieder laboratorium zijn dus verschillend. Referentiewaarden dienen gehanteerd
te worden als referentie voor waarden verkregen door laboratoriumbepalingen in
patiëntenmateriaal. Ze geven je dus een richting om een laboratoriumuitslag te kunnen
interpreteren. Referentiewaarden worden niet gezien als normaalwaarden, maar zijn waarden die
meestal vastgesteld zijn in goed-gedefinieerde ogenschijnlijk gezonde personen. Ze kunnen dus ook
voor een bepaalde groep gelden, met een bepaalde leeftijd, een bepaald geslacht, nuchter of niet
nuchter, etc. Referentiewaarden bevatten dus zowel de analytische als biologische (inter-individuele)
variatie. Ze geven niet het volledige bereik weer, maar het 95% betrouwbaarheidsinterval.
Wanneer een diagnose moet worden gesteld moet worden gekeken of een waarde afwijkend is. Er
wordt dan dus gekeken of een uitslag boven of onder een afkapwaarde valt. Je moet je echter
bedenken dat een medische diagnose op meer factoren berust dan alleen de lab uitslagen in relatie
tot de referentiewaarden. Zoals eerder vermeld bevatten referentiewaarden namelijk niet het gehele
bereik. Het is dus mogelijk dat een uitslag afwijkend is in vergelijking tot de referentiewaarden, maar
dat er met de patiënt zelf niets aan de hand is. Er wordt dus nooit een diagnose gesteld op alleen de
laboratoriumdiagnose, het klinisch beeld moet ook altijd worden meegenomen. Er moet ook
onderscheid worden gemaakt tussen fysiologische en pathofysiologische afwijkingen, sommige
afwijkingen zijn namelijk normaal. Een voorbeeld is alkalisch fosfatase, dit is een enzym wat
fosfaatgroepen af knabbelt. Het enzym komt voor in skelet. Zo is het enzym verhoogd bij kleuters als
,gevolg van botgroei, maar ook bij patiënten met een botbreuk als gevolg van botaanmaak. Daarnaast
is het enzym verhoogd bij zwangere vrouwen door de aanmaak van de placenta. Het enzym kan ook
pathofysiologisch verhoogd zijn door allerlei aandoeningen aan het skelet, de galwegen of de lever.
Hartinfarct
De diagnose voor een myocard infarct wordt al jaren gesteld op basis van een laboratoriumuitslag.
De klinische definitie voor een myocard infarct is de aanwezigheid van acute myocardiale schade
gedetecteerd door abnormale cardiale biomarkers in combinatie met bewijs van acute myocardiale
ischemie. Myocardiale schade wordt gedefinieerd als detectie van verhoogd cardiaal tropinine (cTn)
waardes boven het 99e percentiel van het bovenste referentielimiet. Deze verhoging is hoger dan
normaal bij klinisch farmacologen, deze hanteren namelijk een verhoging boven het 97,5e percentiel.
De schade wordt gezien als acuut wanneer er een toename en/of afname van de cTn waardes
gedetecteerd wordt. Troponine is een eiwit wat een rol speelt bij de spiercontractie en -relaxatie. Het
schuift over het weefsel en trekt dan samen, en zorgt zo voor spiercontractie. Troponine komt voor
in skelet- en hartspierweefsel, en niet in de gladde spiercellen. Er zijn 3 subunits: C, I en T. C bindt
aan calcium, en is identiek in skelet- en hartspierweefsel. T bindt aan tropomyosine, en is
verschillend in skelet- en hartspierweefsel. I bindt aan actine, en is verschillend in skelet- en
hartspierweefsel. Er is een snelle ontwikkeling in assays om troponine te meten. De nieuwste
ontwikkeling is high-sensitive troponin. Deze kan troponine heel gevoelig meten, zelfs tot in het
normale percentiel, wat eerst niet mogelijk was. Dit is nodig om referentiewaarden te kunnen
opstellen. Een hartinfarct kan daarom tegenwoordig eerder worden gedetecteerd dan voorheen. Het
99e percentiel ligt wellicht iets hoger bij ouderen, en iets lager bij vrouwen dan bij mannen.
Troponine T en I worden bepaald met een immunoassay. Dit gebeurt met behulp van sandwich
ELISA. Roche heeft patent op de detectiemethode van troponine T. Hiervan is dus 1 referentiewaarde
bekend. Voor de detectie van troponine I zijn meerdere producten. De referentiewaardes van
troponine I zijn tot dusver nog niet gestandaardiseerd, en de referentiewaarden kunnen per
methode verschillen. Het is dus belangrijk dat de juiste referentiewaarde wordt gebruikt. Er zijn ook
referentiewaarden voor de radiometer bekend, dit is de oude detectiemethode van troponine.
Een hartinfarct kan ontstaan door een coronaire plaque. Wanneer deze scheurt loopt het bloedvat
vol met bloed. Dit bloed gaat stollen, waardoor het bloedvat zicht afsluit. Een deel van het
hartweefsel krijgt dan geen zuurstofrijk bloed meer en sterft af. Dit wordt een type I myocard infarct
genoemd. Bij dit type is het belangrijk dat er een stolsel wordt gevonden. Een andere mogelijkheid is
een type II myocard infarct. Hierbij is sprake van afsluiting van een bloedvat door artherosclerose,
vasospasme of coronaire microvasculaire disfunctie, coronaire dissectie of het hart kan simpelweg
niet worden voorzien in de zuurstofbehoefte. Bij een coronaire dissectie krijg je een soort
dubbelbuis, de wand laat dan los. De tweede buis sluit dan het binnenste vat af. Bij een type III
myocard infarct kan de oorzaak niet worden achterhaald, omdat de patiënt al is overleden. Er kan
ook onderscheid worden gemaakt tussen type IV, V en VI.
Casus 1:
Meneer A.P. komt binnen met pijn op de borst, uitstralend naar de linkerarm. Het is een adipeuze
man van 56 jaar. De werkdiagnose van deze man is daarom een acuut
coronair syndroom. Voor de diagnostiek wordt gebruikt gemaakt van
een ECG en er wordt bloed afgenomen voor onderzoek naar
troponine. De troponinewaarde van deze man is 13 ng/L. De
referentiewaarde is < 14 ng/L. Is er bij deze man sprake van een
coronair syndroom?
De uitslag ligt net onder de referentiewaarde. Het is echter mogelijk
dat er te snel gemeten is. Het duurt namelijk een tijdje voordat
troponine naar het bloed gaat, zeker omdat de bloedvoorziening
, gestopt is. De patiënt is snel naar de eerste hulp gekomen,
waardoor het waarschijnlijk is dat er te vroeg gemeten is. Er
moet dus rekening worden gehouden met de kinetiek. Het
gebruik van high sensitive methodes speelt hierbij een
belangrijke rol. Vergelijkend met de oudere assays is er
namelijk een betere negatief voorspellende waarde. De kans
dat een waarde onterecht positief is, is daarom kleiner. In
de praktijk worden patiënten met een ECG afwijking of bij
een zeer sterke verdenking op een myocard infarct wordt er
direct behandeld. Bij patiënten waarbij dit niet zo is wordt
het troponinegehalte bepaald. Patiënten met een waarde
vlak boven de referentiewaarde (12 tot 52 ng/L) na 3 uur
opnieuw gemeten. Wanneer de verandering significant is, is
er sprake van stijging en daling. De patiënt heeft dan een
hartinfarct. Met een waarde vlak onder de referentiewaarde
wordt het troponine niveau na een uur opnieuw gemeten.
Bij een stijging van meer dan 3 ng/L wordt het troponine
niveau na 3 uur opnieuw gemeten, op eenzelfde manier als
bij een waarde vlak boven de referentiewaarde. Bij een
verhoging van meer dan 5 ng/L wordt een rule in
overwogen.
Hs troponine-T begint 1 tot 3 uur na het optreden van pijn te stijgen. De piek duurt ongeveer 12 tot
24 uur, en de verhoging houdt 10 tot 14 dagen aan. Toen bij meneer A.P. een paar uur later de
troponinespiegel opnieuw werd gemeten was deze sterk verhoogd. De concentratie was een dag
later nog steeds vrij hoog. Meneer A.P. had een afwijkend ECG, en werd daarom direct behandeld.
Voordat cTn werd gebruikt als hartmerker werd gebruik gemaakt van creatine kinase (CK). Creatine
kinase komt voor in het hart, maar ook in de skeletspieren. Het is daarom ook een marker voor
spierschade. Een andere marker die kan worden gebruikt is de ASAT/ALAT ratio, deze marker kan
helpen om de hartschade vast te stellen. Creatine kinase zorgt ervoor dat ATP vrijkomt door de
reactie tussen P-creatine en ADP te katalyseren, hierbij komt ATP en creatine vrij. Het komt dus het
meest voor in cellen die veel ATP gebruiken, als de skeletspieren, hersenen en het hart. De activiteit
van creatinine is afhankelijk van de spiermassa van de individuele patiënt. Creatine kinase is een
dimeer die bestaat uit 2 typen subeenheden, M (muscle) en B (brain). Deze subeenheden komen
gepaard voor: CK-MM (CK-1), CK-MB (CK-2) en CK-BB (CK-3). Daarnaast komt mitochondriaal CK voor
in de weefsels. Skeletspieren bevatten voornamelijk CK-MM (95%) en CK-MB (5%), de hersenen
bevatten voornamelijk CK-BB, de hartspieren bevatten voornamelijk CK-MM (80%) en CK-MB (20%).
De activiteit van creatine kinase is onder andere toegenomen bij spierziekten, spiertraumata en
rhabdomyolyse, maar ook bij overmatige spierinspanning. Bij hartschade wordt CK bepaald, dit is
echter niet specifiek voor het hart. De specificiteit kan worden verhoogd door CK -MB te meten. CK-
MB is echter ook niet weefselspecifiek, er is namelijk ook een deel in de skeletspieren aanwezig. Een
verhoging van CK-MB is daarom niet karakteristiek voor eenduidige weefsel- of orgaanschade. Dit
maakt het trekken van conclusies moeilijker.
CK stijgt na 5 tot 12 uur na de eerste pijn, en bereikt de piekwaarde na 24 tot 36 uur. Het duurt bij CK
dus langer voordat de piekwaarde bereikt wordt in vergelijking met cTn. CK normaliseert echter
sneller, de duur van de verhoging is maar 2 tot 4 dagen. CK is daarom geschikt om het verloop in de
tijd te volgen, het is ook goedkoper dan metingen van cTn, wat positief is bij metingen over de tijd.
Daarnaast kan CK worden gebruikt om de grootte van het infarct in de schatten. Bij een groot infarct
hoort een waarde van 1000 tot 2000 U/I, bij skeletspierschade is dit in de duizenden. Bij een
verhoogd totaal CK is de diagnose myocard infarct waarschijnlijk wanneer CK-MB 5 tot 25% van het
CK totaal is. De CK-MB activiteit bij een acuut myocard infarct is zelden hoger dan 25 tot 30%, en
