Sepsismarker und Rolle des Labors

Pathophysiologie der SepsisAarau, 23. Juni 2011

Prof. Dr. med. Andreas Huber

Zentrum für Labormedizin

Kantonsspital Aarau

Schweiz

Bedeutung der Labormedizin

Die Laborkosten betragen etwa 3% der Kosten des Gesundheitswesens.

96.5%

3.5%

Kosten LabormedizinKosten Gesundheitswesen

3 %

97 %

3.5%

57.9%

38.6%

3 %

58.2 %

38.8 %

Laborbefunde steuern in 60% der Fälle die klinischen Entscheide.

Nutzen von Labortests: Prävention, Diagnose, Monitoring

Diagnose Therapie Präventive Medizin

Präklinische Medizin

Klinische Medizin

Erfassung Risiko-faktoren

Monitoring

Früh-Diagnose Spezifische

Tests

Einsatz von LabortestsKrankheit / Frage Parameter als

Beispiel

Ausschluss InfarktProstata Carcinom

MyoglobinPSA

Diagnose InfarktInfekt

TroponinMikrobiologie

Stratifizierung AtemnotDickes BeinFieber

BNPD-DimerePCT

Monitoring MalignomMedikationHIV

TumormarkerMedikamenten-SpiegelViralload und CD4/8

Meisser M, CCA, 2002; 323:17-28

Assay performance Bsp. PCT

0.01

0.1

1

10

100

1000

10000

Kryptor PCT LUMItest PCT BRAHMS PCT-Q

• • • •

Assay/Labor performance

Range Analytische Sensitivität Präzision, Robustheit Präanalytik Probenmaterial (Liquor, Blut, Exsudate…) Turn-around-time, Erhältlichkeit Methode, Standardisierung Qualität/Personal

Einsatz von LabortestsKrankheit / Frage Parameter als

Beispiel

Ausschluss InfarktProstata Carcinom

MyoglobinPSA

Diagnose InfarktInfekt

TroponinMikrobiologie

Stratifizierung AtemnotDickes BeinFieber

BNPD-DimerePCT

Monitoring MalignomMedikationHIV

TumormarkerMedikamenten-SpiegelViralload und CD4/8

Nutzen: Weichenstellung / Patientenpfad

Dickes Bein D-Dimer

Doppler-Ultraschall

Rheumatologie

BlutverdünnungWirkung

Guideline C

Guideline D

D-Dimer

Guideline E

Guideline F

Guideline H

(Gerinsel-abbauprodukt)

Dickes Bein D-Dimer

Doppler-Ultraschall

Rheumatologie

BlutverdünnungWirkung

Guideline C

Guideline D

D-Dimer

Guideline E

Guideline F

Guideline H

Dickes Bein D-Dimer

Doppler-Ultraschall

Rheumatologie

BlutverdünnungWirkung

Guideline C

Guideline D

D-Dimer

Guideline E

Guideline F

Guideline H

(Gerinsel-abbauprodukt)

Symptom Labor-Determinator

Massnahme Laborkontrolle ManualSymptom Labor-Determinator

Massnahme Laborkontrolle Manual

Dickes Bein D-Dimer

Doppler-Ultraschall

Rheumatologie

BlutverdünnungWirkung

Guideline C

Guideline D

D-Dimer

Guideline E

Guideline F

Guideline H

(Gerinsel-abbauprodukt)

Dickes Bein D-Dimer

Doppler-Ultraschall

Rheumatologie

BlutverdünnungWirkung

Guideline C

Guideline D

D-Dimer

Guideline E

Guideline F

Guideline H

Dickes Bein D-Dimer

Doppler-Ultraschall

Rheumatologie

BlutverdünnungWirkung

Guideline C

Guideline D

D-Dimer

Guideline E

Guideline F

Guideline H

(Gerinsel-abbauprodukt)

Symptom Labor-Determinator

Massnahme Laborkontrolle ManualSymptom Labor-Determinator

Massnahme Laborkontrolle Manual

AB

Fieber

Bakterieller Infektu.a.Pos

PCT

PCT

Neg Viraler Infekt NSAR PCT

Spez. AB

Infekt

IsolationPos

MRSA

NegUnkomplizierte

BehandlungIsolation aufheben

Reguläre AB

Prognostische Faktoren…erlauben eine Vorhersage des

Krankheitsverlaufes und somit die Abschätzung des individuellen Rezidiv- und Sterberisikos (erlaubt Risikostratifizierung)

LOH (Glioblastom) Zytogenetische Aberationen (AML) 5q- (ET) 2 Microglobulin (Myelom) Hypoalbuminämie, Anämie, …

Prädiktive Faktoren bezeichnen…Merkmale einer Erkrankung, die helfen, die

Wahrscheinlichkeit des Therapieerfolgs vorherzusagen und damit zu einer selektiven Therapiewahl beizutragen

KRAS, BRAF (anti-EGFR-MAb-Therapie) EGFR-Mutationen (anti-VGF) Her-2-Amplifikation (Herzeptin) Östrogen-Rezeptor 9/22 (Bcrabl), 15/17-Translokationen 5q-

Kernprozess PatientenpfadFaktor Zeit

Eintritt Labor

Anamnese Bericht

Radiologie

Röntgen

Labor

Mikro-biologie

Labor

Pathologie

Ops

Nuklear-medizin

Radio-therapie

Apotheke

Medikation

Austritt

Kernprozess PatientenpfadKosten / Nutzen

3% der Gesundheitskosten (330 Mio), aber bei 60-80% Entscheidungsrelevanz

Umgesetzt in Sepsis (Entzündung)

Viele Ursachen, heterogen Krankheits-Kontinuum Kurze Latenz Redundanz der Mediatoren Unspezifität Irreversibilität Wirt oft wichtiger als Erreger

(Leukozyten, Gefässreaktion) „Physiologische“, prinzipiell gute Reaktionen

Umgesetzt in Sepsis

Resultat-Interpretation ist u.u.abhängig vonAlter, Neugeborene (Referenzwerte)Geschlecht(Grund-) KrankheitZeitpunkt der Entnahme

Andere Normwerte bei Neugeborenen in den ersten beiden Lebenstagen

Bei Neugeborenen ist der PCT-Spiegel physiologisch und altersabhängig erhöht.

Maximum nach 24 h

Median bei 2 ng/ml

95%-Perzentile bei 20 ng/ml

Normalisierung nach 48 h

Umgesetzt in Sepsis

Resultat-Interpretation ist u.u.abhängig vonAlter, Neugeborene (Referenzwerte)Geschlecht(Grund-) KrankheitZeitpunkt der Entnahme…

Verlauf der Parameter

Kardinalsymptome lokal

Endotoxin Role in Sepsis Cascade

Multi-organ failure (MOF)

Hypotension (shock)Organ Damage

Endothelium damageSepsis

Bacteria G-

Mon

ocyt

e

Endo

toxi

nLP

S

cytokines

nitric oxide

Systemic inflammationSystemic inflammationSystemische Akute Phase

Akute Phase Proteine

weitere mögliche Marker

Und weitere

Und weitere

Linksverschiebung LC Differenzierung war arbeitsintensivLC Differenzierung war arbeitsintensiv Reproduzierbarkeit ist abhängig von: Reproduzierbarkeit ist abhängig von:

1. der gewählten Methode (Faden- vs. Drittelsmethode) 1. der gewählten Methode (Faden- vs. Drittelsmethode) 2. Training/Erfahrung 2. Training/Erfahrung

Stabkernige > 20% (Sensitivität 53%, Spezifität 79%)Stabkernige > 20% (Sensitivität 53%, Spezifität 79%)

Sensitivität Sensitivität (80%) durch Erfassung von (80%) durch Erfassung vontoxischen Granulationen, Döhlekörperchen und toxischen Granulationen, Döhlekörperchen und zytoplasmatischen Vakuolen (Spezifität zytoplasmatischen Vakuolen (Spezifität 58%) 58%)

Seebach J, Am J Clin Pathol. 1997;107:582

Scattergramme Sysmex XE-2100

Shrive et al. Nat struc Biol 1996; 3: 346

C-reaktives Protein Gehört zur Familie der PentraxineGehört zur Familie der Pentraxine Stark konservierte Proteine Stark konservierte Proteine

(Pfeilschwanzkrebs- Mensch)(Pfeilschwanzkrebs- Mensch) Zyklisches Protein mit 5 Zyklisches Protein mit 5

identischen Untereinheiten identischen Untereinheiten à 23.5 kDAà 23.5 kDA

Gen liegt auf Chromosom 1 Gen liegt auf Chromosom 1 Nach Stimulation durch IL 6 Nach Stimulation durch IL 6

Synthese v.a. in Hepatozyten Synthese v.a. in Hepatozyten HWZ 19 Std. HWZ 19 Std. Messbarer Anstieg nach 6-12 Std.Messbarer Anstieg nach 6-12 Std. Schlüsselkomponente in der Schlüsselkomponente in der

unspezifischen Immunabwehrunspezifischen Immunabwehr

Serum Amyloid A (SAA) Physiologie:Physiologie: - Heterogene Familie von Apolipoproteinen (ca. 12 kD).- Heterogene Familie von Apolipoproteinen (ca. 12 kD).

Bindet an HDL, LDL und VLDL v.a. HDL3 Bindet an HDL, LDL und VLDL v.a. HDL3

Messmethode:Messmethode: - Immunnephelometrisch/ -turbidimetrisch - Immunnephelometrisch/ -turbidimetrisch ELISA. RIA, ELISA. RIA,

Referenzbereich: Referenzbereich: < 10 mg/l < 10 mg/l

Indikation:Indikation: - Entzündungsmarker für Infektionskrankheiten- Entzündungsmarker für Infektionskrankheiten- Marker bei Transplantatabstossung- Marker bei Transplantatabstossung- Abklärung einer Amyloidose- Abklärung einer Amyloidose

Gegenüber CRP vergleichbar sensitive Messung einer APAGegenüber CRP vergleichbar sensitive Messung einer APA

Anstieg nach 8h, übersteigt aber früher oberer ReferenzbereichAnstieg nach 8h, übersteigt aber früher oberer Referenzbereich bessere Diskrimination einer leichten APA von “normal“bessere Diskrimination einer leichten APA von “normal“

LBP

Ann Int Med, 1995

Endotoxin Role in Sepsis Cascade

EAA Results

EAA < 0.4 ( 0.0-0.39 )

Low Level of EANo Gram negative infection

EAA ≥ 0.6High Level of EA

High Risk

Marshall J.C., Foster D., Vincent J.L., Cook D.J., Cohen J., Dellinger R.P., Opal S., Abraham E.; Diagnostic and Prognostic Implications of Endotoxemia in Critical Illness: Results of the MEDIC Study. The Journal of Infectious Diseases 2004; 190:527–34

EAA 0.40 - 0.59Intermediate Level of EA

Patient observation for 24 hours

Mikroskopie Vorteile

Schnell, informativ ≤ 1 Stunde

Liquor Aszites, PunktateTb-DiagnostikPilzerkrankungenParasitologie

Geringe Kosten

Nachteile

Wenig sensitiv Nachweisgrenze 104/ml

Unspezifisch „säurefest“… „Kokken“…

Kultur Vorteile

Schnell Falls übliche Flora !

Qualitative Beurteilung Normale vs. pathogene

Automatisierbar Blutkulturen

Resistenzprüfung

Epidemiologie

Nachteile

Langwierig Mykobakterien, spez. Keime,

Dermatophyten, Viren

Unterschiedlich sensitiv Präanalytik ? Nach AB-Anbehandlung Gonokokken, Bordetella, Spirochäten

zT. nicht kultivierbar Chlamydien, Mycoplasmen,

Bartonellen, Rickettsien, uva. Viren, Protozoen

Neue Tools MultiplexPCR /Sequenzierung Massenspektrometrie

Maldi-TOF Matrix-assisted laser desorption/ionisation – time of

flight

ID innerhalb MinutenDirekt ab KolonienmaterialzT direkt aus klinischer ProbeBakterien, Pilze, Hefen

Desorption

Ionisation

Beschleunigung

Auftrennung

Detektion Ionendetektor

+

+ +

+

++

Matrix / Target

Matrix/AnalytKristalle

SpannungsfeldBeschleunigungszone

Flugrohr

Ringelektrode

Spektrum

MALDI

© BioMérieux 2010

Sequenzieren 16SrDNA !

Zusammenfassung Verschiedene, teils gut validierte Entzündungs-

Biomarker stehen zu Verfügung Korrekte Fragestellung, gute und rasche Analytik

sind wichtig Marker haben teils prognostischen und

prädiktiven Wert, erlauben so Risikostratifizierung und Therapieauswahl

Neue Marker sind am Horizont Neue Methoden sind vielversprechend Die Erforschung geschieht aber nicht nur alleine

im Labor

Zukunft der Labordiagnostik Diagostische Möglichkeit

GeräteParameterSensitivität, Spezifität

Diagnostische ZweckmässigkeitPositiver Prädiktiver WertNegativer Prädiktiver WertWahrscheinlichkeit

Diagnostische Effektivität/Wirtschaftlichkeit

Documentation of economic benefits of

laboratory medicine (Comparative Effectiveness Research, CER, NEJM gestern)

There is an urgent need for studies, especially when introducing new methods. Analytic and diagnostic characteristics are not enough.

Outcome studies: Performing laboratory tests leads e.g. to reduction of

Mortality, morbidityReduction of hospital stayReduction of medication (spending)Reduction of side effects of drug therapyReduction of health care spending

Of note: Aim is not investigation of sensitivity/specificity/PPV/NPV/LR

Danke ! www.zflm.ch