Význam stanovení hormonů Richard Hampl Endokrinologický ústav Praha Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
Hormony definice Chemické regulátory biochemických pochodů, tvořené ve (specializovaných) buňkách, k místům účinku se dostávají krví (endokrinní účinky) Mezi další chemické regulační působky patří parakrinně a autokrinně účinkující látky Plzeň 2009 2
Důležité pojmy Hormon Receptor Cílové buňky Endokrinní, parakrinní, autokrinní účinky Molekulární mechanismus účinku Negenomové účinky Genomové účinky Efektor Řízení, etážový systém, zpětné vazby Hormonální osy Plzeň 2009 3
Co vědět o hormonu Původ (buňky, žláza) Chemie Biologické účinky Biosyntéza, transport, metabolizmus Mechanismus účinku Zapojení do řídících systémů (os) Patobiochemie Analytika Plzeň 2009 4
Rozdělení hormonů podle chemie Bílkoviny a peptidy Hormony odvozené od aminokyselin Steroidy Ostatní endokrinně/para/autokrinně působící látky arachinoidy růstové faktory Plzeň 2009 5
Přehled hlavních regulačních účinků hormonů Regulace hlavních metabolických pochodů vedoucích k získání a využití energie Utilizace živin, trávení Glykoregulace Termogeneze Homeostáza vody a elektrolytů Regulace Na + a K + Regulace Ca 2+ Regulace růstu a vývoje Růst a diferenciace Sexuální vývoj a reprodukce Hormonální odpověď na vnější vlivy (stres apod.) Hormonální regulace biorytmů Plzeň 2009 6
Etážový systém hormonálních regulací a hlavní osy Význam: amplifikace, autoregulace (zpětné vazby) Hypotalamo-hypofyzární-periferní osy: Osa Hypotalamus-hypofýza-štítná žláza (HPT) Osa Hypotalamus-hypofýza-kůra nadledvin (HPA) Osa Hypotalamus-hypofýza-gonády (HPG) Ostatní důležité hormonální regulační systémy Hormonální řízení glykemie ( insulární osa ) Hormonální řízení homeostázy vody a elektrolytů Hormonální řízení kalciofosfátového metabolismu Plzeň 2009 7
Co vše se stanovuje (a proč) Aktuální koncentrace hormonů bazální hodnoty změny hladin v dynamických testech Důležité metabolity aktivních hormonů a meziprodukty metabolických drah Hormonální receptory Transportní proteiny vážící hormony Některé důležité enzymy biosyntézy a metabolismu hormonů Autoprotilátky vůči hormonům, receptorům, enzymům, a dalším sloučeninám zapojeným do mechanismů hormonálních účinků (př.: AntiTPO, stimulující protilátky proti TSH), AntiNIS, Plzeň 2009 8
Specifika analytiky hormonů Nízké koncentrace v analyzovaných materiálech Malé rozdíly ve struktuře - velké v biologických účincích společné podjednotky u heteroproteinů (TSH, LH, FSH) malé strukturální rozdíly u steroidů Vazba na transportní proteiny (pouze volné jsou biologicky aktivní) Existence pro- a prepro-hormonů (u peptidů a bílkovin) Krátký biologický poločas V některých případech speciální nároky na preanalytickou fázi Plzeň 2009 9
Řádové koncentrace vybraných hormonů v krvi PTH, kalcitonin, ACTH 10-12 mol/l ft 3 10-12 -10-11 mol/l ft 4 10-11 mol/l Aldosteron, estradiol 10-11 -10-10 mol/l Katecholaminy 10-11 -10-9 mol/l Insulin, C-peptid 10-10 -10-9 mol/l Většina steroidních hormonů 10-9 mol/l Celkový T 3 10-9 mol/l Celkový T 4 10-8 mol/l Kortisol 10-8 -10-7 mol/l DHEA sulfát 10-6 mol/l Glukagon, gastrin 10-8 -10-7 g/l TSH, LH, FSH 10-6 g/l STH 10-5 g/l Plzeň 2009 10
Přehled laboratorních technik používaných v endokrinologii Imunoeseje Ostatní laboratorní metody Chromatografické techniky (HPLC, TLC..) Hmotová spektrometrie a její kombinace s chromatografickými technikami Spektrofotometrické techniky Plzeň 2009 11
Imunoeseje: Analytické metody kde jednou nebo více reakčních složek je protilátka a některá z těchto složek je značená V biochemické analytice hormonů analytem může být: hormon (nejčastější případ), jeho prekurzorči metabolit, ale i receptor, transportní protein, enzym a (auto)protilátka vůči některé z těchto sloučenin Plzeň 2009 12
Rozdělení imunoesejí Podle principu na kompetitivní a nekompetitivní ( sendvičové ) Podle počtu fází v systému na homogenní a heterogenní u heterogenních imunoesejí podle způsobu oddělení jednotlivých složek (volné/vázané na protilátku) Podle způsobu značení a měření fyzikální odezvy značené složky Plzeň 2009 13
Speciálníčást Příklady využití stanovení hormonů v laboratorní diagnostice Plzeň 2009 14
Přehled nejdůležitějších skupin hormonů podle místa tvorby Hormony hypothalamu a hypofýzy Hormony štítné žlázy Hormony příštitných tělísek Steroidní hormony (gluko- a mineralokortikoidy) Sexuální hormony Deriváty vitaminu D Hormony ostrůvků pankreatu (insulární hormony) Hormony dřeně nadledvin (katecholaminy) Hormony epifýzy Hormony gastrointestinálního traktu Hormony kardiovaskulárního systému (Arachinoidy) Plzeň 2009 15
Hypotalamické a hypofyzární hormony I. Hormony předního laloku hypofýzy a příslušnéliberiny nebo statiny (STH, PRL,) Hormony s cílovými buňkami v celém organismu 1. Růstový hormon (STH, hgh) Řídící hormony: Somatoliberin, Somatostatin, Ghrelin Další ukazatele: IGF-1, IGF-1-BP 1-6 - Somatostatin: nejen hypotalamický, ale i v GIT, v D-buňkách L.ostrůvků pankreatu, neurotransmiter, ovlivňuje glykoregulaci (výdej insulinu a glukagonu), řízení katecholaminy 2. Prolaktin (PRL) Řídící statin: PIF = dopamin Plzeň 2009 16
STH, IGF-1 a další analyty: Analytické nástroje a fyziologické hodnoty STH IGF-1 IGF-1 BP Somatostatin Fyziologické hodnoty pod 0.5 µg/l, hypersekrece nad 20 µg/l 34-367 µg/l, s věkem výrazný pokles* 1.3 5.0 mg/l ** Řádově 10 0 10 1 ng/l Aimaretti etal. 2008, J Endocrinol Invest 31, 445-449 ** Homayoun et al. 1996, J Clin Lab Anal 10, 446-450 Plzeň 2009 17
Nejčastější poruchy na hypotalamo-hypofyzární úrovni STH: hypersekrece gigantismus hyposekrece: nanismus, poruchy růstu Turnerův syndron Prolaktin: tumorový marker poruchy dopaminergní funkce Plzeň 2009 18
II. Hypotalamické a hypofyzární hormony Hormony předního laloku hypofýzy s cílovými buňkami ve specializovaných žlázách Spouštěcí hormon: tyreoliberin (TRH) Hypofyzární hormon: Tyreotropin (TSH) viz Hypotalamo-pituitární-tyroidální osa (HPT) Spouštěcí hormon: kortikoliberin (CRH) Hypofyzární hormon: Kortikotropin (ACTH) viz Steroidy a Adrenální osa (HPA) Spouštěcí hormon: Gonadoliberin (GnRH) Hypofyzární hormony: Lutropin (LH), Folitropin (FSH) viz Steroidy a Gonadální osa (HPG) Plzeň 2009 19
Tyroidální osa Hypotalamus: tyreoliberin Hypofýza: TSH - - - Štítná žláza: Tyroidální hormony Plzeň 2009 20
ANALYTICKÉ NÁSTROJE pro laboratorní vyšetření poruch funkce štítné žlázy Hormony Protilátky TSH T 4, T 3, (rt 3 ) f T 4, f T 3 Tyreoglobulin (Tg) Kalcitonin (CT) Anti TPO Anti Tg Anti TSH-R Jiné analyty Jodurie [µg/24 h] Plzeň 2009 21
TSH fyziologické hodnoty a nejběžnější dynamický test Metodika: Nejčastěji tzv. supersenzitivní imunoeseje (sstsh) (RIA, IRMA) Fyziologické hladiny: 0.27-4.2 miu/l TRH test: 200 µg TRH, TSH v 0 a 20 min Plzeň 2009 22
Tyroidální hormony a autoprotilátky fyziologické hodnoty ft 4 [12-22 pmol/l] ft 3 [2.8-7.1 pmol/l] celk. T 4 [66-181 nmol/l] celk. T 3 [1.3-3.1 nmol/l] rt 3 (specifický ukazatel defektu dejodas) Anti TPO do 25 125 IU/l * Anti Tg do 250 IU/l * 10 15 % populace má zvýšené hladiny tyroidálních autoprotilátek! Plzeň 2009 23
LABORATORNÍ CHARAKTERISTIKA NEJČASTĚJŠÍCH TYREOPATIÍ 1. Tyreotoxikóza Gravesova-Basedowova choroba (často s endokrinní orbitopatií) Stimulující protilátky proti TSH-R ( TRAK ) Neměřitelně nízké TSH Zvýšené hladiny ft 4, ft 3 Polynodosní struma Nízké TSH, zvýšené ft 4, ft 3 Tyreotoxikóza při independentním adenomu Zvýšené hladiny ft 4, ft 3 Plzeň 2009 24
LABORATORNÍ CHARAKTERISTIKA NEJČASTĚJŠÍCH TYREOPATIÍ 2. Hypotyreóza Různé příčiny Snížené hladiny ft 4, ft 3 Vysoký TSH Subklinická hypotyreóza: pouze zvýšený TSH, bez ostatních změn a klinických znaků Plzeň 2009 25
LABORATORNÍ CHARAKTERISTIKA NEJČASTĚJŠÍCH TYREOPATIÍ 3. Záněty štítné žlázy Akutní tyreoitida Zpočátku vysoké hladiny obou tyroidálních hormonů, po destrukci tkáně až hypotyreóza Hashimotova (autoimunitní tyreoitida) Protilátky proti TPO nebo Tyreoglobulinu; Dále jako u akutní tyreoitidy Plzeň 2009 26
Přehled indikací steroidních vyšetření v endokrinologii Klasické Hypo/hyper-funkce kůry nadledvin Hyper/hypo funkce gonád Hirsutismy PCOS CAH Ostatní Steroidy a DM Steroidy v tyreologii Neuroaktivní steroidy Steroidy a autoimunita Plzeň 2009 27
Patofyziologie glukokortikoidní osy Hyper/hypo-funkce (m. Cushing, m. Addison vzácné ) Enzymopatie jako příčina CAH Porucha citlivosti na GK (4 6 % populace)! -------------------------------------------------------------------- Poruchy glykoregulace Zánětlivá onemocnění Glukokortikoidy a autoimunita u ostatních endokrinopatií Glukokortioidy a stres Iatrogenní důsledky terapie GK Plzeň 2009 28
Mineralokortikoidní osa Hyperaldosteronismus (Connův sy) k odlišení od banální hypertenze Dysfunkce renin-angiotenzinového systému Pozor na AME! Analytické nástroje stanovení sérového aldosteronu 11-DOC, (18-OH-DOC) PRA Plzeň 2009 29
Gonadální osa analytické nástroje (obě pohlaví) Gonadotropiny LH, FSH; [IU/l] Testy: LH-RH - test Testosteron [nmol/l] Estradiol [pmol/l] Dihydrotestosteron (DHT) [nmol/l] SHBG [nmol/l] Androstendion [nmol/l] Adrenální androgeny Plzeň 2009 30
Některá metodická úskalí při interpretaci steroidních vyšetření Kortisol: kontraceptiva - falešně pozitivní Aldosteron: poloha při odběru, AME Estradiol, aldosteron: nespolehlivé nízké hodnoty Testosteron, progesteron, aldosteron: bezextrakční metody často nadhodnocují Plzeň 2009 31
Výhledy a trendy Vzhledem k tomu, že hormony, neuro- a imunomodulátory a para- či autokrinně účinné působky (faktory) využívají stejných mechanismů účinku, lze očekávat nárůst požadavků na jejich stanovení Každoročně jsou objevovány nové peptidové hormony a je studována jejich fyziologická úloha i jako (pato)biochemických markerů Navrhovaný výkon: Stanovení méně běžných peptidových hormonů (Příklady: inhibiny, aktiviny, Antimüllerianský hormon aj.) Plzeň 2009 32