Institut für Mikrobiologie, Immunologie und Krankenhaushygiene Städtisches Klinikum Braunschweig ggmbh. Teil 1 (11:00-11:50 Uhr) LEBERDIAGNOSTIK I &

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1 Institut für Mikrobiologie, Immunologie und Krankenhaushygiene Städtisches Klinikum Braunschweig ggmbh Teil 1 (11:00-11:50 Uhr) LEBERDIAGNOSTIK I & Teil 2 (12:00-12:30 Uhr) Therapeutisches Drug Monitoring MHH

2 Katalytische Enzym-Konzentration Substrat (Art, Konzentration) Substrat U/l U/l x = µkatµ kat/l Kofaktoren (Art, Konzentration) Kofaktoren (Art, Konzentration) In Puffer In-house (Art, Methoden Konzentration) Konventionelle Temperatur Standardmethoden Optimierte ph-wert Standardmethoden der DGKC IFCC Hilfs-, IFCC-Methoden, Indikatorreaktion (International Federation of Clinical and Laboratory Medicine) Wellenlänge der Messstrahlung Probe-,, Endvolumen linical Chemistry

3 Messung im Fließgleichgewicht Michaeliskonstante

4 Auswertung der Enzymkinetik t [min] 4 Start der Reaktion E [S] >> K m [E] vmax 3 t 2 α Tangens (α)( ) = E/ t 1 Ausgangswert Ext.

5 Ermittlung der Reaktionsgeschwindigkeit Absorptions-Zeit Zeit-Kurve Kontinuierliche Aufzeichnung Diskontinuierliche Aufzeichnung Zweipunktkinetik (z.b. gestoppter Test) Ggf. Leerwert-Reaktion

6 γgt AP Chromogenes Substrat (5-Amino Amino-2-Nitrobenzoat, Absorptionszunahme) Chromogenes Substrat (4 (4-Nitrophenolat,, Absorptionszunahme) GLDH Einfacher optischer Test (NADH, Absorptionsabnahme) ALT Gekoppelter optischer Test (NADH, Absorptionsabnahme) AST Gekoppelter optischer Test (NADH, Absorptionsabnahme)

7 Messung der ALT: gekoppelter optischer Test Alanin + 2-Oxoglutarat 2 ALT Oxoglutarat Pyruvat + Glutamat Messreaktion LD Pyruvat + NADH + H + Lactat + NAD + Indikatorreaktion Messung der LD: einfacher optischer Test

8 Reaktionsablauf bei der Bestimmung der ALT

9 Isoenzyme Isoenzyme sind gekennzeichnet durch gleiche Substrat-Spezifität Spezifität gleiche enzymatische Wirkung verschiedene Gene unterschiedliche Primärstruktur unterschiedliches physikochemisches Verhalten

10 Multiple Formen von Enzymen Isoenzyme Genetisch unabhängige Enzyme verschiedener Gene Verschiedene Allele eines Gens (Allelozyme( Allelozyme) Heteropolymere (Hybride) Alloenzyme Unterschiede im Nicht-Proteinanteil (Kohlenhydrat) Spaltung eines Proenzyms an verschiedenen Stellen Polymere aus identischen Untereinheiten Unterschiedliche räumliche Anordnung Komplexbildung mit Immunglobulinen

11 Klinische Konsequenzen nicht erkannter Makroenzyme Makro-Amylase Röntgenuntersuchungen, Szintigramme, Sonographien, Gastroskopien, u.a. Makro-AST Leberbiopsien Makro-AP Makro-SP Prostata-Biopsien, Antiandrogen-Therapie

12 Verfahren zur Isoenzymbestimmung Elektrophoretische Trennung Chromatographie Immuninhibition Isoenzymspezifische Substrate Selektive Inhibition Thermische Inaktivierung Immunologische Massen-Bestimmung CK, AP Makroamylase CK, Amylase LDH SP, Amylase AP CK, AP

13 Isoenzyme der Alkalischen Phosphatase AP-Aktivitäten im Serum Plazentare AP Intestinale AP Gesamtaktivität ( 100 %) Unspezifische AP Leberfraktion ( 50 %) Knochenfraktion ( 70 %) Intestinalfraktion Niere ( 20 %)

14 Erhöhte Aktivität der Alkalischen Phosphatase Knochenumbauprozesse M. Paget Skelettmetastasen, Primärtumoren Rachitis, Osteomalazie (Frakturen, Hyperparathyreoidismus) NICHT bei Osteoporose, Zysten, Myelom Hepato-biliäre Prozesse Intra- und extrahepatische Gallengangsprozesse Hepatitis, Zirrhose Lebertumoren Andere Karzinome, Kollagenosen (Amyloidose), Medikamente

15 Ursachen für erhöhte Aktivitäten der Gamma-Glutamytransferase im Serum Hepato-biliäre Prozesse Intra- und extrahepatische Gallengangsverschlüsse Lebermetastasen und tumoren Hepatitis, Zirrhose (Alkohol) Andere Alkohol Medikamente (Enzyminduktion) Diabetes mellitus, Hypertonie, koronare Herzkrankheit

16 Charakteristische Organ-Muster?

17 Relative Enzym-Konzentrationen der Organe AP GLDH ALT AST [%] Duodenum Knochen Pankreas Lunge Gehirn Niere Herz Muskel Leber

18 Leber Lokalisation & Organspezifität AST ALT GLDH

19 Lokalisation & Organspezifität AST Mitochondrien (70%), Zytoplasma (30%) ALT Zytoplasma GLDH Mitochondrien-Matrix, Matrix, zentrolobulär γgt AP Zellmembran Zellmembran-gebunden, löslich Herz, Leber, Muskel Thrombozyten Leber Leber Leber Leber, Knochen, Plazenta, (Tumor)

20 Hohe GLDH-Aktivität Leberdystrophie Hepatitis Lebermetastasen Verschlussikterus Abstoßungsreaktion Hypoxische Leberschäden (Rechtsherzversagen, resp. Insuffzienz, Kreislaufversagen)

21 Halbwertzeit 250 CHE AP [h] LDH 1 GGT ALT GLDH Amylase AST CK Lipase LDH 5 0

22 Akute Virushepatitis

23 Alkoholhepatitis

24 Chronische Hepatitis, Zirrhose

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26 Verschlussikterus

27 Toxische Leberschäden: Beispiele

28 Herzinfarkt

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31 Schock

32 Schock vs. Leberstauung vs. Herz-Kreislauf Kreislauf- Insuffizienz

33 Zusammenfassung: Klinisch-chemische chemische Diagnostik bei V.a. Lebererkrankung Screening ALT Leberzellschädigung γ-gt Gallengangsbeteiligung CHE Synthesekapazität Weiterführende Diagnostik AST, GLDH, AP, Bilirubin, Albumin, Gerinnungsfaktoren, etc.

34 10 min Pause

35 Teil 2: Therapeutisches Drug Monitoring (TDM) Bestimmung der Serumkonzentration verschiedener Pharmaka, die zu therapeutischen Zwecken eingesetzt wird

36 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

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39 Proteinbindung Albumin saures α1-glykoprotein Lipoproteine Freie Freie Konzentration Freie Freie Fraktion

40 Pharmakokinetik & Pharmakodynamik Faktoren, die die Wirkung von Digoxin beeinflussen Pharmakokinetik (Absorption, Verteilung, Clearance) Bioverfügbarkeit Aufsättigungskinetik Verstärkung der Wirkung Hypokaliämie Pharmakodynamik Hypomagnesiämie (pharmakologischer Effekt) Hyperkalzämie Begriffe: Hypothyreose Therapeutische Breite Therapeutischer Bereich Myokardiale Ischämie Störungen des Säure-Basen-Haushalts etc.

41 Therapeutischer Bereich: empirisch

42 Erreichen des Plateauwertes

43 Gleichgewichtskonzentration Halbwertzeit [h] Zeit bis Steady State [d] Digoxin Digitoxin Phenytoin Phenobarbital Gentamicin Vancomycin Salizylsäure

44 Verteilungs- und Eliminationsphase K = / t 1/2 linearlinear Halblogarithmisch Kinetik 1.Ordnung

45 Zusammenhang: Dosis vs. Konzentration

46 Beispiel: Ethylalkohol Lineare Lineare Auftragung (Reaktion 0. Ordnung)

47 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 Ordnung Männer: 16 (10-25) mg/dl/h Frauen: 10-20% niedriger Bei Werten über 3.0 /oo ergeben sich durch Aktivierung eines zweiten, induzierbaren Abbauweges in der Leber unvorhersehbare Abbauraten.

48 Biologische Variabilität: CL, Vd Zunahme des Verteilungsraums für Aminoglykoside bei kritisch Kranken

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50 Verfahren zur Dosisvorhersage Empirische Verahren Nomogramme Tabellen Einfache pharmakokinetische Methoden Ein-Punkt Punkt-Methoden Zwei-Punkt Punkt-Methoden Drei-Punkt Punkt-Methoden Bayes-Verfahren

51 Theophyllin-Nomogramm

52 Regeln für die Blutabnahme bei der Anforderung von Pharmakaspiegel Dauertherapie Im Steady-State, State, d.h. nach 4-55 Halbwertzeiten abnehmen Intravenöse Gabe Nach der Verteilungsphase abnehmen, d.h. ca h nach Beendigung der Infusion. Ausnahmen Digoxin/Digitoxin Digitoxin: : h Messung der maximalen Plasmakonzentration Zeit ist vom Pharmakon abhängig ( h) Messung der minimalen Plasmakonzentration In der Regel vor der nächsten Einnahme

53 TDM in der Praxis

54 TDM in der Praxis Digoxin therapeutic drug monitoring: : an audit and review Sidwell et al. 2003, N Z Med J 116:U708 53% der Messungen ohne klare Indikation 32% der Messungen innerhalb der Verteilungsphase 19% der Messungen nicht im steady state 5% der Messungen resultierten in falschen Konsequenzen In 29% der Fälle F korrekte Indikation, Probennahme,, Interpretation

55 Danke für die Aufmerksamkeit!