Medizinische Wertigkeit unterschiedlicher Methoden der HbA1c Bestimmung

Walter Krugluger

SMZO/Donauspital, Wien

Seite 1 11.02.2013

Seite 2 11.02.2013

Physiologie des Glukosestoffwechsels.

1. Glykogenolyse (Glukagon) 2. Glukose-Uptake (Insulin) 3. Glykogenolyse/Glukoneogenese -Suppression (Insulin)

From: Aronoff et al., Diab Spec., 2004

Seite 3 11.02.2013

Physiologie des Glukosestoffwechsels.

1. Glucose Aufnahme 2. Supression des Glukagon durch 3. Insulin 4. Glykogenolyse/Glukoneogenese -Suppression (Insulin) 5. Glukoseaufnahme in der Peripherie

From: Aronoff et al., Diab Spec., 2004

HbA1c vs. oGTT vs. nBG zur Diagnose des Diabetes mellitus.

Sacks DB Diabetes Care, 2011

WHO Position zur Verwendung von HbA1c in der Diagnose des Diabetes mellitus.

HbA1c zur Diagnose des Diabetes mellitus empfohlen.

WHO, Jänner 2011

WHO Empfehlung wurde von den Präsidenten der IDF, ADA und EASD bestätigt.

Leitlinien zur Diabetes Therapie der ÖDG

Zielwerte Das HbA1c stellt die primäre Richtgröße der Stoffwechselkontrolle dar. Postprandiale Glukose und Nüchternglukose stellen sekundäre und tertiäre Richtgrößen dar. Die angeführten Werte stellen das Ziel für maximierte Prävention dar: HbA1c: 6,5 % BG nüchtern: 110 mg/dl BG postprandial: 135 mg/dl (kapilläre Selbstmessung) Diese Ziele sollten nach der Erstdiagnose zügig angestrebt werden. Sie sollten, wenn erreicht, nach Möglichkeit aufrechterhalten werden. Das sollte unter Vermeidung von schweren Hypoglykämien und/oder deutlicher Zunahme des Körpergewichts erreicht werden.

Glykosiliertes Hämoglobin (HbA1c)

Stellen der Glykosilierung: 1. N-Terminus (Valin) der b-Ketten

2. (N-Terminus der a-Ketten) 3. (e-amino Gruppe der AS Lysin

Ketoamine

Glykosylierung von Lysine

L-Lysine

22 Lysine Reste im ab Dimer, 44 pro Hämoglobinmolekül Verhältnis der Glykosylierung e-amino Gruppe von Lysine mit N-terminus der b-Kette: 1:10 Glykosylierung von Lysine-Resten in HPLC nicht unterscheidbar von HbA0.

HbA1c und durchschnittliche BZ-Werte

Verhältnis HbA1c zu durchschnittlicher Glukosekonzentration: • eAG(mg/dl) = 28.7 × HbA1c(%) − 46.7 •

eAG(mmol/l) = 1.59 × HbA1c(%) − 2.59

HbA1c: mmol/mol (IFCC) vs. % (DCCT)

• IFCC-HbA1c (mmol/mol) = [DCCT-HbA1c (%) - 2.15] × 10.929

Consensus statement der EASD, ADA, IDF, IFCC, AACC und CEN (European Committee for standardisation), 2002:

The clinical requirements of a HbA1c test include:

1. Low individual variance

2. Precision that justifies clinicians acting on differences of 0.35%-0.5% as being significant;

3. HbA1c assays with CV <2% for combined, between-, and within-run precision.

HbA1c Bestimmung und Einfluss des CVs.

Berechnung des notwendigen CVs Statistically significant difference of 0.5% Hb A1c at 7% Hb A1c concentration: Reference change value (RCV; critical difference) to calculate an appropriate goal in terms of a method’s CV. For sequential results to be significantly different, the numbers must differ by more than the combined variation inherent in the 2 results: RCV(%) = 2(1/2) x 1.96 x [(CVA)2 + (CVI)2](1/2)

CVA: analytical CV of the method (withinlaboratoryCV) CVI is the within-subject biological variation. For Hb A1c the CVI is low, 1% (individuals without diabetes). If analytical CV of the Hb A1c method is 2% (commercially available HPLC systems), then the RCV (95% probability) is 0.5% Hb A1c (0.43%).

2 SD Bereiche bei verschiedenen CVs und HbA1c Bereichen.

HbA1c SD ± 2 SD 2 SD Bereich Δ2 SD Bereich

CV 4% 5.0 0.20 0.40 4.60-5.40 0.80

6.0 0.24 0.48 5.52-6.48 0.96

6.5 0.26 0.52 5.98-7.02 1.04

7.0 0.28 0.56 6.44-7.56 1.12

8.0 0.32 0.64 7.36-8.64 1.28

CV 3% 5.0 0.15 0.30 4.70-5.30 0.60

6.0 0.18 0.36 5.64-6.36 0.72

6.5 0.195 0.39 6.11-6.89 0.78

7.0 0.21 0.42 6.58-7.42 0.84

8.0 0.24 0.48 7.52-8.48 0.96

CV 2% 5.0 0.10 0.20 4.80-5.20 0.40

6.0 0.12 0.24 5.76-6.24 0.48

6.5 0.13 0.26 6.24-6.76 0.52

7.0 0.14 0.28 6.72-7.28 0.56

8.0 0.16 0.32 7.68-8.32 0.64

CV 1% 5.0 0.05 0.10 4.90-5.10 0.20

6.0 0.06 0.12 5.88-6.12 0.24

6.5 0.065 0.13 6.37-6.63 0.26

7.0 0.07 0.14 6.86-7.14 0.28

8.0 0.08 0.16 7.84-8.16 0.32

HPLC

Immunologische Assays

Methodenabhängiger Bias der HbA1c Bestimmung

Bland-Altman plots of intermethod bias in hemoglobin A1c (HbA1c) results between the point-of-care (POC) and central laboratory (CL) methods. Patient samples (n = 66) submitted for HbA1c testing in December 2005 and March 2006 were analyzed by the POC and CL methods within the same shift. The difference between each pair of HbA1c results (POC – CL) is plotted against the average of the pair [(POC + CL)/2].

Holmes et al Am J Clin Pathol 2008

Einfluss von CV und Bias auf die HbA1c Bestimmung

CV Required for Result to Fall within

6.5 - 7.5 if "True" HbA1c Result is 7 *

Bias (%HbA1c)

CV

(Analytical)

0.0 3.5%

0.1 3.2%

0.2 2.3%

0.3 1.3%

*95% Probability assuming CVI of

1%

Methodenabhängiger Bias der HbA1c Bestimmung

Holmes et al Am J Clin Pathol 2008

Biases between peer group medians and National Glycohemoglobin Standardization Program (NGSP) reference values for College of American Pathologists (CAP) proficiency testing (PT) results. PT surveys that were administered in 2004, 2005, and 2006. The lines showing the median biases for a particular method identify shifts and trends in analytic accuracy over time. The difference between the absolute biases for any 2 methods for a particular survey specimen is the median intramethod difference that would be expected if the 2 methods were used interchangeably for the analysis of clinical specimens. The NGSP reference values for the survey specimen are shown in parentheses. CL, central laboratory; POC, point of care.

Point of care testing von HbA1c.

Lenters-Westra E. und Slingerland R. Clin Chem, 2010

HbA1c Bestimmung mit HPLC vs. immunologische Bestimmung

Difference between values of the percentage of hemoglobin (Hb) A1c obtained by both methods (HPLC – IT) plotted against the corresponding percentage of HbA1c HPLC levels. Depicted are mean values ± 2 SD. HPLC, highperformance liquid chromatography; IT, immunoturbidimetric inhibition. García-Alcalá et al. Am J Clin Pathol 2009

Intra-assay and interassay coefficients of variation for the HPLC method are 0.8% and 0.7%, respectively. This systemis designed also to detect and estimate levels of HbA2 and fetal, S, C, D, J-Baltimore, O-Arab, H, and E hemoglobin variants; hence, the presence of any of these abnormalities was ruled out in all 178 subjects studied. The intra-assay and interassay coefficients of variation of the immunoturbidimetric (IT) inhibition assay are 1.5% and 2.6%, respectively.

Klassifikation von Diabetespatienten mit HPLC vs. immunologische Detektion von HbA1c

Deming regression analysis yielded a coefficient of determination r2 = 0.4155 (P < .0001). Values of the y-intercept and slope were 3.2771 (95% confidence interval [CI], 2.2963-4.2580) and 0.5394 (95% CI, 0.4064-0.6724), respectively; HPLC, high-performance liquid chromatography; IT, immunoturbidimetric inhibition.

García-Alcalá et al. Am J Clin Pathol 2009

17% der Patienten durch immunologische Methode falsch klassifiziert !

Bias bei automatisierten immunologischen HbA1c Methoden.

Bland-Altman difference plot comparing HbA1c values between the HPLC HA8140® and the ROCHE COBAS In-tegra 400+® (A), the ORTHO CLINICAL DIAGNOSTICS Vitros 5.1 FS® (B) and the SIEMENS Dimension RxL® (C) in 117 whole blood samples. Horizontal solid lines represent the mean 2 SD of the observed mean difference. Dotted lines represent clinical limits defined by the protocol NGSP: 0.75% for the %HbA1c difference between the 2 methods.

Barrot A. et al. Clin Lab 2012

Schlussfolgerung

“It is important to recognize that a particular HbA1c method must have an analytic imprecision of less than 3% to reliably distinguish between HbA1c treatment goals that differ by 1% (ie, to differentiate 7% from 8% or 8% from 9%).” „It is important that the upper limit of the normal range (6.0% HbA1c) can be differentiated from the most common target of 6.5% HbA1c. This requires that the imprecision range (2SD) must significantly less than 0.5% HbA1c and of the order of ±0.3%. In terms of 95% confidence intervals as ±2 SD limits, this implies that the SD must be significantly less than 0.25 and needs to be approximately 0.15. This necessitates a CV of <2%. Consensus statement of the EASD, ADA, IDF, IFCC, AACC and CEN (European Committee for standardisation), 2002: The clinical requirements of a HbA1c test include:

1. Low individual variance 2. Precision that justifies clinicians acting on differences of 0.35%-0.5% as being significant; 3. HbA1c assays with CV <2% for combined, between-, and within-run precision.

Holmes et al Am J Clin Pathol 2008

Goodall et al Clin Chem Lab Med 2007

Diagnostik des Diabetes mellitus und HbA1c

Guidelines and Recommendations for Laboratory Analysis in the Diagnosis and Management of Diabetes Mellitus

Sacks DB. Clin Chem 2011

Leitlinien zur Diabetes Therapie der ÖDG

Zielwerte Das HbA1c stellt die primäre Richtgröße der Stoffwechselkontrolle dar. Postprandiale Glukose und Nüchternglukose stellen sekundäre und tertiäre Richtgrößen dar. Die angeführten Werte stellen das Ziel für maximierte Prävention dar: HbA1c: 6,5 % BG nüchtern: 110 mg/dl BG postprandial: 135 mg/dl (kapilläre Selbstmessung) Diese Ziele sollten nach der Erstdiagnose zügig angestrebt werden. Sie sollten, wenn erreicht, nach Möglichkeit aufrechterhalten werden. Das sollte unter Vermeidung von schweren Hypoglykämien und/oder deutlicher Zunahme des Körpergewichts erreicht werden.

HbA1c als first line diagnosis von Diabetes mellitus.

Selvin E et al. Ann Int Med, 2007

HbA1c als first line diagnosis von Diabetes mellitus.

“New clinical practice recommendations from the American Diabetes Association advocate the use of glycated hemoglobin in the diagnosis of diabetes, largely on the basis of the established association between glycated hemoglobin and microvascular disease. Compared with fasting glucose, glycated hemoglobin has several advantages as a diagnostic test: it has higher repeatability, can be assessed in the nonfasting state, and is the preferred test for monitoring glucose control. Longterm prognostic data are also useful for informing diagnostic cutoff points for asymptomatic conditions, and there is evidence that elevated glycated hemoglobin values may be a risk factor for macrovascular disease.“

Selvin E et al. NEJM, 2010

Klinische Notwendigkeit exakter HbA1c Bestimmungen.

• Notwendigkeit der exakten HbA1c Bestimmung bei Diabetes mellitus Diagnose (CV ≤ 2%). Cutoff 6.5% !!

7.0% Hba1c: Bei CV 3.5% und Bias 0.0%: Range 6.5% - 7.5% !!

• Notwendigkeit der exakten HbA1c Bestimmung auch bei Diabetes mellitus Patienten unter Therapie (Patientenführung, Therapiekontrolle).

Diagnose des Diabetes mellitus durch Bestimmung des HbA1c.

Selvin E et al. NEJM, 2010

Conclusions In this community-based population of nondiabetic adults, glycated hemoglobin was similarly associated with a risk of diabetes and more strongly associated with risks of cardiovascular disease and death from any cause as compared with fasting glucose. These data add to the evidence supporting the use of glycated hemoglobin as a diagnostic test for diabetes.

HbA1c und Prognose des Diabetes mellitus

KHK, kardiavaskuläre Erkrankungen (inklusive Schlaganfall) und HbA1c

Schwartz S, Kohl BA. Diabetes Metab Syndr Obes, 2010

Diabetes mellitus Folgeerkrankungen und HbA1c

Risikoreduktion für Diabetes mellitus Folge-erkrankungen durch HbA1c Reduktion

Schlussfolgerungen

• Die Bestimmung von HbA1c ist sowohl für die Erstdiagnose des Diabetes mellitus als auch für die Verlaufs- und Therapiekontrolle „first line“ Diagnostik.

• Nur standardisierte Methoden sind für die Bestimmung von HbA1c zulässig (CV < 2.0).

• Eine Bestimmung von HbA1c mittels HPLC (Referenzmethode) ist wann immer möglich anzustreben (CV < 1, geringer Bias).