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2006 Teil 1 (11:00-11:40 Uhr) LEBERDIAGNOSTIK I & Teil 2 (11:50-12:30 Uhr) Therapeutisches Drug Monitoring MHH Institut für Mikrobiologie, Immunologie und Krankenhaushygiene Städtisches Klinikum Braunschweig gGmbH 2006 Substrat Substrat (Art, Konzentration) (Art, Konzentration) Kofaktoren Kofaktoren (Art, Konzentration) (Art, Konzentration) Puffer Puffer (Art, Konzentration) (Art, Konzentration) Temperatur Temperatur pH pH- Wert Wert Hilfs Hilfs- , Indikatorreaktion , Indikatorreaktion Wellenlänge der Messstrahlung Wellenlänge der Messstrahlung Probe Probe- , Endvolumen , Endvolumen Katalytische Enzym-Konzentration Katalytische Enzym-Konzentration In In- house Methoden house Methoden Konventionelle Standardmethoden Konventionelle Standardmethoden Optimierte Standardmethoden der DGKC Optimierte Standardmethoden der DGKC IFCC IFCC- Methoden Methoden (I nternational nternational Federation ederation of of Clinical linical Chemistry hemistry and Laboratory and Laboratory Medicine Medicine) U/l x 0.0167 = μ U/l x 0.0167 = μ kat kat /l /l

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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

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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

Alkoholhepatitis

2006

Chronische Hepatitis, Zirrhose

2006

2006

Verschlussikterus

2006

Toxische Leberschäden: BeispieleToxische Leberschäden: Beispiele

2006

HerzinfarktHerzinfarkt

2006

2006

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

2006

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

Therapeutischer Bereich: empirisch

2006

Erreichen des Plateauwertes

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“

2006

Danke für die Aufmerksamkeit!

Danke für die Aufmerksamkeit!