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2006
Teil 1 (11:00-11:40 Uhr)
LEBERDIAGNOSTIK I
&Teil 2 (11:50-12:30 Uhr)
Therapeutisches Drug MonitoringMHH
Institut für Mikrobiologie, Immunologie und KrankenhaushygieneStädtisches Klinikum Braunschweig gGmbH
2006
�� Substrat Substrat (Art, Konzentration)(Art, Konzentration)
�� KofaktorenKofaktoren (Art, Konzentration)(Art, Konzentration)
�� Puffer Puffer (Art, Konzentration)(Art, Konzentration)
�� TemperaturTemperatur�� pHpH--WertWert�� HilfsHilfs--, Indikatorreaktion, Indikatorreaktion�� Wellenlänge der MessstrahlungWellenlänge der Messstrahlung�� ProbeProbe--, Endvolumen, Endvolumen
Katalytische Enzym-KonzentrationKatalytische Enzym-Konzentration
��InIn--house Methodenhouse Methoden��Konventionelle StandardmethodenKonventionelle Standardmethoden��Optimierte Standardmethoden der DGKCOptimierte Standardmethoden der DGKC��IFCCIFCC--MethodenMethoden ((IInternational nternational FFederation ederation of of CClinical linical CChemistry hemistry
and Laboratory and Laboratory MedicineMedicine))
��U/l x 0.0167 = µU/l x 0.0167 = µkatkat/l/l
2006
Messung im FließgleichgewichtMessung im Fließgleichgewicht
��MichaeliskonstanteMichaeliskonstante
2006
Auswertung der EnzymkinetikAuswertung der Enzymkinetik
.700.700 .650.650 .600.600 .550.550
11
22
33
44
Ext.Ext.
t [min]t [min]��EE
��tt
��������������������
� �� �� �� �� �� �
� � � �� � � � ��� � � � �� � � � ���
��
Tangens (Tangens (��) = ) = ��E/ E/ ��tt
[S] >> K[S] >> Kmm
�� [E] [E] ≈≈ vvmaxmax
2006
Ermittlung der ReaktionsgeschwindigkeitErmittlung der Reaktionsgeschwindigkeit
�� AbsorptionsAbsorptions--ZeitZeit--KurveKurve��Kontinuierliche AufzeichnungKontinuierliche Aufzeichnung��Diskontinuierliche AufzeichnungDiskontinuierliche Aufzeichnung��Zweipunktkinetik (z.B. gestoppter Test)Zweipunktkinetik (z.B. gestoppter Test)
�� Ggf. LeerwertGgf. Leerwert--ReaktionReaktion
2006
�� γγGT GT (Aminos(Aminosääureure--γγ --GlutamytransferaseGlutamytransferase, EC 2.3.2.2.), EC 2.3.2.2.)
��Chromogenes Chromogenes Substrat Substrat (5(5--AminoAmino--22--NitrobenzoatNitrobenzoat, , � � � �� �� � � � � � �� � �� � � � �� �� � � � � � �� � ��
�� APAP��Chromogenes Chromogenes Substrat Substrat (4(4--NitrophenolatNitrophenolat, Absorptionszunahme), Absorptionszunahme)
�� GLDHGLDH��Einfacher optischer Test Einfacher optischer Test (NADH, Absorptionsabnahme)(NADH, Absorptionsabnahme)
�� ALTALT��Gekoppelter optischer Test Gekoppelter optischer Test (NADH, Absorptionsabnahme)(NADH, Absorptionsabnahme)
�� ASTAST��Gekoppelter optischer Test Gekoppelter optischer Test (NADH, Absorptionsabnahme)(NADH, Absorptionsabnahme)
2006
Messung der ALT: gekoppelter optischer Test
ALTALT
AlaninAlanin + 2+ 2--Oxoglutarat Oxoglutarat ↔↔ Pyruvat Pyruvat + Glutamat + Glutamat MessreaktionMessreaktion
Messung der LD: einfacher optischer Test
LDLD
PyruvatPyruvat + NADH + H+ NADH + H+ + ↔↔ LactatLactat + NAD+ NAD++ IndikatorreaktionIndikatorreaktion
2006
Reaktionsablauf bei der Bestimmung der ALT
Reaktionsablauf bei der Bestimmung der ALT
2006
�� Isoenzyme Isoenzyme sind gekennzeichnet durchsind gekennzeichnet durch
�� „gleiche“ Substrat„gleiche“ Substrat--SpezifitätSpezifität�� gleiche gleiche enzymatischeenzymatische WirkungWirkung�� verschiedene Geneverschiedene Gene�� unterschiedliche Primärstrukturunterschiedliche Primärstruktur�� unterschiedliches unterschiedliches physikochemischesphysikochemisches Verhalten Verhalten
Isoenzyme
2006
�� IsoenzymeIsoenzyme�� Genetisch unabhängige Enzyme verschiedener GeneGenetisch unabhängige Enzyme verschiedener Gene�� Verschiedene Verschiedene Allele Allele eines Gens (eines Gens (AllelozymeAllelozyme))�� Heteropolymere (Hybride)Heteropolymere (Hybride)
�� AlloenzymeAlloenzyme�� Unterschiede im NichtUnterschiede im Nicht--Proteinanteil (Kohlenhydrat)Proteinanteil (Kohlenhydrat)�� Spaltung eines Spaltung eines Proenzyms Proenzyms an verschiedenen Stellenan verschiedenen Stellen�� Polymere aus identischen UntereinheitenPolymere aus identischen Untereinheiten�� Unterschiedliche räumliche Anordnung Unterschiedliche räumliche Anordnung �� Komplexbildung mit Komplexbildung mit ImmunglobulinenImmunglobulinen
Multiple Formen von Enzymen
2006
Klinische Konsequenzen nicht erkannter Makroenzyme
Klinische Konsequenzen nicht erkannter Makroenzyme
�� MakroMakro--AmylaseAmylase��Röntgenuntersuchungen, Szintigramme, Röntgenuntersuchungen, Szintigramme,
Sonographien, Gastroskopien, u.a.Sonographien, Gastroskopien, u.a.�� MakroMakro--ASTAST
��LeberbiopsienLeberbiopsien�� MakroMakro--APAP�� MakroMakro--SPSP
��ProstataProstata--Biopsien, AntiandrogenBiopsien, Antiandrogen--TherapieTherapie
2006
Verfahren zur „Isoenzymbestimmung“
�� ElektrophoretischeElektrophoretische Trennung Trennung CK, APCK, AP�� ChromatographieChromatographie MakroamylaseMakroamylase�� ImmuninhibitionImmuninhibition CK, CK, AmylaseAmylase�� IsoenzymspezifischeIsoenzymspezifische SubstrateSubstrate LDHLDH�� Selektive InhibitionSelektive Inhibition SP, SP, AmylaseAmylase�� Thermische InaktivierungThermische Inaktivierung APAP�� Immunologische MassenImmunologische Massen--BestimmungBestimmung CK, APCK, AP
2006
IsoenzymeIsoenzyme der Alkalischen der Alkalischen PhosphatasePhosphatase
��Plazentare Plazentare APAP�� Intestinale Intestinale APAP��Unspezifische APUnspezifische AP
�� LeberLeber�� KnochenKnochen�� NiereNiere
AP-Aktivitäten im Serum
��GesamtaktivitätGesamtaktivität ((≈≈100 %)100 %)��LeberfraktionLeberfraktion ((≤≤ 50 %)50 %)��KnochenfraktionKnochenfraktion ((≤≤ 70 %)70 %)��IntestinalfraktionIntestinalfraktion ((≤≤ 20 %)20 %)��KeimzellvarianteKeimzellvariante
2006
Erhöhte Aktivität der Alkalischen PhosphataseErhöhte Aktivität der Alkalischen Phosphatase
�� KnochenumbauprozesseKnochenumbauprozesse�� M.M. PagetPaget�� Skelettmetastasen, PrimärtumorenSkelettmetastasen, Primärtumoren�� Rachitis,Rachitis, OsteomalazieOsteomalazie�� (Frakturen,(Frakturen, HyperparathyreoidismusHyperparathyreoidismus))�� NICHT bei Osteoporose, Zysten,NICHT bei Osteoporose, Zysten, MyelomMyelom
�� HepatoHepato--biliärebiliäre ProzesseProzesse�� IntraIntra-- undund extrahepatischeextrahepatische GallengangsprozesseGallengangsprozesse�� Hepatitis, ZirrhoseHepatitis, Zirrhose�� Lebertumoren Lebertumoren
�� AndereAndere�� Karzinome, Karzinome, Kollagenosen Kollagenosen ((AmyloidoseAmyloidose), Medikamente), Medikamente
2006
�� HepatoHepato--biliäre biliäre ProzesseProzesse�� IntraIntra-- undund extrahepatischeextrahepatische
GallengangsverschlüsseGallengangsverschlüsse�� Lebermetastasen und Lebermetastasen und ––tumorentumoren�� Hepatitis, Zirrhose (Alkohol)Hepatitis, Zirrhose (Alkohol)
�� AndereAndere�� AlkoholAlkohol�� Medikamente (Enzyminduktion)Medikamente (Enzyminduktion)�� Diabetes mellitus, Hypertonie, koronare Diabetes mellitus, Hypertonie, koronare
HerzkrankheitHerzkrankheit
Ursachen für erhöhte Aktivitäten der Gamma-Glutamytransferase im SerumUrsachen für erhöhte Aktivitäten der
Gamma-Glutamytransferase im Serum
2006
Charakteristische Organ-Muster?
20060 20 40 60 80 100
AST
ALT
GLDH
APDuodenumKnochenPankreasLungeGehirnNiereHerzMuskelLeber
Relative Enzym-Konzentrationen der Organe
[%][%]
2006
LeberLokalisation & Organspezifität
LeberLokalisation & Organspezifität
AST
ALT
GLDH
2006
Lokalisation & OrganspezifitätLokalisation & Organspezifität
�� ASTAST�� Mitochondrien (70%), Zytoplasma (30%)Mitochondrien (70%), Zytoplasma (30%) Herz, Leber, MuskelHerz, Leber, Muskel
ThrombozytenThrombozyten
�� ALTALT�� ZytoplasmaZytoplasma LeberLeber
�� GLDHGLDH�� MitochondrienMitochondrien--Matrix, Matrix, zentrolobulärzentrolobulär�� LeberLeber
�� ��GTGT�� ZellmembranZellmembran LeberLeber
�� APAP�� ZellmembranZellmembran--gebunden, löslichgebunden, löslich Leber, Knochen, Leber, Knochen,
Plazenta, (Tumor)Plazenta, (Tumor)
2006
Hohe GLDH-Aktivität
• Leberdystrophie• Hepatitis• Lebermetastasen• Verschlussikterus• Abstoßungsreaktion• Hypoxische Leberschäden
(Rechtsherzversagen, resp. Insuffzienz, Kreislaufversagen)
20060
50
100
150
200
250
LDH 5
Lipase
CK
AST
Amylase
GLDH
ALT
GGT
LDH 1
AP
CHE
[h]
Halbwertzeit
2006
Akute Virushepatitis
2006
SchockSchock
2006
SchockSchockvs.vs.LeberstauungLeberstauungvs.vs.HerzHerz--KreislaufKreislauf--InsuffizienzInsuffizienz
2006
�� „„ScreeningScreening““�� ALTALT
�� LeberzellschLeberzellschäädigungdigung
�� ��--GTGT�� GallengangsbeteiligungGallengangsbeteiligung
�� CHECHE�� SynthesekapazitSynthesekapazitäätt
�� WeiterfWeiterfüührende Diagnostikhrende Diagnostik�� AST, GLDH, AP, Bilirubin, Albumin, AST, GLDH, AP, Bilirubin, Albumin,
Gerinnungsfaktoren, etc.Gerinnungsfaktoren, etc.
Zusammenfassung: Klinisch-chemische Diagnostik bei V.a. Lebererkrankung
Zusammenfassung: KlinischZusammenfassung: Klinisch--chemische chemische Diagnostik bei V.a. LebererkrankungDiagnostik bei V.a. Lebererkrankung
2006
10 min Pause10 min Pause
2006
Teil 2:Therapeutisches Drug Monitoring (TDM)
Bestimmung der Serumkonzentration
verschiedener Pharmaka, die zu
therapeutischen Zwecken eingesetzt wird
2006
Allgemeine Auswahlkriterien zum TDM
• hohes Wirkpotential, gefährliche Toxizität
• enger therapeutischer Bereich, steile Dosis-Wirkungskurve
• keine definierte (biologische) Zielgröße (RR, Quick, Glucose)
• hohe (biologische) Variabilität der Pharmakokinetik
• nicht-lineare Pharmakokinetik
• prophylaktische Anwendung (Asthma, Epilepsie)
• Compliance Kontrolle
• Zuverlässige Nachweisverfahren
2006
�� AlbuminAlbumin�� sauressaures αα11--GlykoproteinGlykoprotein�� LipoproteineLipoproteine
��Freie KonzentrationFreie Konzentration��Freie FraktionFreie Fraktion
ProteinbindungProteinbindung
2006
Pharmakokinetik & Pharmakodynamik
• Pharmakokinetik (Absorption, Verteilung, Clearance)→ → → → Bioverfügbarkeit→ → → → Aufsättigungskinetik
• Pharmakodynamik(pharmakologischer Effekt)
Begriffe: Therapeutische BreiteTherapeutischer Bereich
• Faktoren, die die Wirkung von Digoxin beeinflussen
Verstärkung der Wirkung
HypokaliämieHypomagnesiämieHyperkalzämieHypothyreoseMyokardiale IschämieStörungen des Säure-Basen-Haushalts etc.
2006
GleichgewichtskonzentrationGleichgewichtskonzentration
11--5533--2020SalizylsäureSalizylsäure11--2244--1010VancomycinVancomycin11--330.50.5--1515GentamicinGentamicin2121--28284040--120120PhenobarbitalPhenobarbital55--10101010--4040PhenytoinPhenytoin2929--4040140140--190190DigitoxinDigitoxin6.56.5--7.57.53232--3636DigoxinDigoxin
Zeit bis Zeit bis Steady Steady State [d]State [d]
Halbwertzeit [h]Halbwertzeit [h]
2006
Verteilungs- und Eliminationsphase
��linearlinear ��HalblogarithmischHalblogarithmisch
K = 0.693 / t1/2
Kinetik 1.OrdnungKinetik 1.Ordnung
2006
Zusammenhang: Dosis vs. Konzentration
2006
Beispiel: Ethylalkohol
��Lineare Auftragung (Reaktion 0. Ordnung)Lineare Auftragung (Reaktion 0. Ordnung)
2006
Reaktion 0. Ordnung
Ethanol:
bis 20 mg/dl = 200 mg/l = 0.2 g/l ≈≈≈≈ 0.2 °/oo
���� Reaktion erster Ordnung
ab >0.2 °/oo ���� Reaktion nullter OrdnungMänner: 16 (10-25) mg/dl/hFrauen: 10-20% niedriger
Bei Werten über 3.0 °/oo ergeben sich durch Aktivierungeines zweiten, induzierbaren Abbauweges in der Leberunvorhersehbare Abbauraten.
2006
Biologische Variabilität: CL, VdBiologische Variabilität: CL, Vd
��Zunahme des Verteilungsraums für Zunahme des Verteilungsraums für Aminoglykoside Aminoglykoside bei kritisch Krankenbei kritisch Kranken
2006
2006
�� Empirische Empirische VerahrenVerahren�� NomogrammeNomogramme�� TabellenTabellen
�� Einfache Einfache pharmakokinetischepharmakokinetische MethodenMethoden�� EinEin--PunktPunkt--MethodenMethoden�� ZweiZwei--PunktPunkt--MethodenMethoden�� DreiDrei--PunktPunkt--MethodenMethoden
�� BayesBayes--VerfahrenVerfahren
Verfahren zur DosisvorhersageVerfahren zur Dosisvorhersage
2006
Theophyllin-NomogrammTheophyllin-Nomogramm
2006
Regeln für die Blutabnahme bei der Anforderung von PharmakaspiegelRegeln für die Blutabnahme bei der Anforderung von Pharmakaspiegel
�� DauertherapieDauertherapie�� ImIm SteadySteady--State, d.h. State, d.h. nachnach 44--5 Halbwertzeiten abnehmen5 Halbwertzeiten abnehmen
�� Intravenöse GabeIntravenöse Gabe�� Nach der Verteilungsphase abnehmen, d.h. ca.1Nach der Verteilungsphase abnehmen, d.h. ca.1--2 h 2 h
nach Beendigung der Infusion. Ausnahmennach Beendigung der Infusion. AusnahmenDigoxinDigoxin//DigitoxinDigitoxin: 6: 6--8 h8 h
�� Messung der maximalen Messung der maximalen PlasmakonzentrationPlasmakonzentration�� Zeit ist vom Zeit ist vom Pharmakon Pharmakon abhängig (1abhängig (1--18 h)18 h)
�� Messung der minimalen Messung der minimalen PlasmakonzentrationPlasmakonzentration�� In der Regel vor der nächsten EinnahmeIn der Regel vor der nächsten Einnahme
2006
„TDM in der Praxis“„TDM in der Praxis“
2006
Digoxin therapeuticDigoxin therapeutic drugdrug monitoringmonitoring: an: an auditaudit andand reviewreview�� SidwellSidwell et al. 2003, N Zet al. 2003, N Z MedMed J 116:U708J 116:U708
�� 53% der Messungen ohne klare Indikation53% der Messungen ohne klare Indikation�� 32% der 32% der Messungen innerhalb der VerteilungsphaseMessungen innerhalb der Verteilungsphase�� 19% 19% der Messungen nicht imder Messungen nicht im steady statesteady state�� 5% 5% der Messungen resultiertender Messungen resultierten in in falschen Konsequenzenfalschen Konsequenzen
�� In 29% In 29% der Fder Fäälle korrekte Indikationlle korrekte Indikation, , ProbennahmeProbennahme, Interpretation, Interpretation
„TDM in der Praxis“„TDM in der Praxis“