Esami di laboratorio per i disturbi del metabolismo energetico

L'esame di laboratorio è il metodo medico usuale per la valutazione di pazienti con disturbi del metabolismo energetico (il quale includono disturbi mitocondriali, disturbi della fosforilazione ossidativa e della β-ossidazione). La maggior parte degli ospedali non dispone di un laboratorio metabolico e possono perciò eseguire solo la maggior parte degli esami di base. Comunque, molti ospedali manderanno i campioni a qualche laboratorio di zona. Non tutte le prove di laboratorio sono richieste per tutti i pazienti, ed il tuo medico può decidere che alcuni di questi esami non sono necessari. Gli elenchi sono autorevoli, ma si è inteso fornire una guida per una valutazione generale. Non tutti i disturbi metabolici primari colpiscono il metabolismo energetico, ma le caratteristiche cliniche possono sovrapporsi. Un esame di questo metabolismo è riportato in una tabella a parte. Non ci sono alternative ad un buon giudizio clinico.

La valutazione di laboratorio iniziale è usata generalmente come esame generale non invasivo per errori innati del metabolismo energetico. Se i risultati di questa valutazione sono indicativi per un disturbo specifico, potrà essere compiuto un esame diretto per questa malattia. Se i risultati della valutazione iniziale sono normali e c'è il forte sospetto del disturbo di una malattia mitocondriale, va condotta una valutazione più accurata.

Gli esami di secondo livello sono più invasivi (e possono includere un prelievo spinale) e poiché alcune delle prove possono richiedere campioni di urina raccolte nel tempo, i bambini piccoli possono richiedere un catetere vescicale. Molte di queste prove richiedono che i campioni siano spediti a laboratori speciali. Le anormalità trovate nelle prove secondarie guideranno il medico nella direzione di altri eventuali esami. Ad ogni modo, così come negli esami iniziali, normali risultati non eliminano la possibilità di malattia mitocondriale, ma la rendono meno probabile.

Gli esami di terzo livello sono invasivi e costosi, e possono comportare dei rischi, come lo scompenso metabolico durante un digiuno. Comunque, se il medico sospetta fortemente una malattia metabolica, questi esami possono dare una diagnosi. La biopsia muscolare è un esame di terzo livello, ma è elencato separatamente perché è il più complicato ed invasivo di tutti gli esami, e nei bambini richiede una anestesia generale. Anche se una biopsia muscolare può essere eseguita in ogni centro medico, pochissimi centri hanno la preparazione per fare tutti gli esami necessari per emettere una diagnosi. Perciò il medico deve fare una pianificazione molto coscienziosa prima di prescrivere la biopsia.

Primi esami di laboratorio
Esame	Tessuto*	Commento
Glucosio	S
Elettroliti	S
Conteggio ematico	S
Lattato	S	Occorre usare una tecnica appropriata, il laccio emostatico deve essere slacciato prima del prelievo ematico
Azoto	S
Esami metabolici	S,U	Gli esami metabolici variano fra ospedali, ma possono comprendere screening per molti di disturbi come pure un profilo amminoacidico del sangue e delle urine, ed uno screening degli acidi organici
Chetoni	S,U	Molto prezioso se raccolto durante una crisi

* B = blood, U = Urine

 

Esami di laboratorio di secondo livello
Esame	Tessuto*	Commento
Lattato	S, LCS	Vedi sopra
Piruvato	S	La determinazione appropriata del piruvato richiede che il campione sia immediatamente deproteinizzato.
Rapporto L/P	S	Il rapporto lattato piruvato può essere molto utile per determinare quale tipo di disturbo sia presente
Amminoacidi	S,U, LCS	La raccolta delle urine può essere casuale o può essere fatta dopo un pasto o dopo un periodo di digiuno, a seconda della situazione clinica. Una "Amminoaciduria generalizzata" può indicare sia la presenza di una mitocondrio-citopatia, sia altre condizioni patologiche.
Acidi organici	U, LCS	Il campione deve essere tenuto refrigerato o congelato. In alcuni laboratori sono usate tecniche diverse, alcune più sensibili. La raccolta delle urine può essere casuale o a tempo, o possono essere effettuate dopo un periodo di digiuno. A seconda della situazione clinica.
Esame della carnitina	S,U	La maggior parte dei laboratori determinano la carnitina libera e la carnitina totale. In alcune situazioni può essere molto utile il frazionamento delle specifiche acilcarnitina. La raccolta delle urine può essere casuale o a tempo, e possono essere raccolte dopo un periodo di digiuno, a seconda della situazione clinica.
Chetoni	S,U	Può essere molto utile il frazionamento dei chetoni in beta-idrossibuterato e acetoacetato. Questo esame è molto prezioso se raccolto durante una crisi della malattia acuta o dopo un digiuno.
Acidi grassi liberi	S
Mutazioni puntiformi del DNA mitocondriale	S	Se un paziente rientra in un ben determinato fenotipo mitocondriale, può essere utile, in questo stadio, eseguire l'esame per una specifica e conosciuta mutazione puntiforme.
Migrazione frazionata del DNA mitocondriale	S	Se un paziente rientra in un fenotipo mitocondriale ben descritto, può essere molto utile un esame a migrazione frazionata. (Southern Blot)

* S = sangue, U = Urine, LCS = Liquido cerebro-spinale

 

Esami di laboratorio di terzo livello
Esame	Commento
Esami ripetitivi	Può essere utile ripetere alcuni degli esami sopra descritti, talvolta in condizioni diverse (come durante una crisi della malattia).
Esami in situazioni provocate	In situazioni controllate, solitamente in ospedale, può essere utile ripetere alcuni esami sopra riportati dopo un digiuno o dopo un pasto specifico o una infusione endovenosa.
Biopsia cutanea	Una cultura cutanea (nota anche come fibroblasto) può essere costituita con cute ottenuta con biopsia. Questa può essere spedita per l'esame per l'attività della catena di trasporto degli elettroni, dei disturbi della ß-ossidazione, così come per una gamma di altre malattie specifiche.
Mutazioni puntiformi del DNA mitocondriale	Se un paziente rientra in un ben determinato fenotipo mitocondriale, può essere utile, in questo stadio, eseguire l'esame per una specifica e conosciuta mutazione puntiforme.
Migrazione frazionata del DNA mitocondriale	Se un paziente rientra in un fenotipo mitocondriale ben descritto, può essere molto utile un esame a migrazione frazionata. (Southern Blot)
coenzima Q10	In un prossimo futuro sarà disponibile un esame del sangue e dei mitocondri.

Biopsia muscolare

Il tessuto muscolare può essere usato per esami che possono portare a diagnosi, anche quando gli esami precedenti erano normali. Poiché questo è l'esame più invasivo, i rischi ed i costi della procedura devono essere bilanciati dalla opportunità che la biopsia dia risultati positivi e dal beneficio di una diagnosi (trattamento decisioni, pianificazione familiare). Prima di fare una biopsia muscolare è necessario pianificare a quali laboratori inviare il muscolo. I laboratori di riferimento dovranno essere contattati prima che la biopsia sia fatta in modo che la preparazione del muscolo sia fatta correttamente. Il muscolo può essere spedito per:

• Microscopio ottico di routine inclusa colorazione tricromica di Gomori modificata (esame per fibre rosse sfilacciate)
• Immunoistochimica specifica (citochromo ossidasi e subunità COX), succinato deidrogenasi (per fibre rosse sfilacciate), colorazione per la  ATPasi, colorazione lipidica, ecc.

• Microscopia elettronica (utile per vedere la struttura dei mitocondri, l'esame dell'eccessivo accumulo di mitocondri nella regione del  subsarcolemma  e l'esame della proliferazione mitocondriale.

• L'Attività della catena di trasporto degli elettroni (analisi spettrofotometrica), è preferibile eseguirlo su mitocondri isolati di fresco da muscolo fresco ma può essere fatto su tessuto muscolare congelato. Gli esperti non sono daccordo se l'attività del complesso I può essere misurata appropriatamente nei mitocondri muscolari. Gli esperti non sono daccordo se l'analisi del muscolo congelato sia solitamente utile o non lo sia mai. L'attività dell'ETC da una buona approssimazione dell'attività catalitica dei complessi enzimatici misurati ma non dice niente circa la funzione delle membrane mitocondriali o del trasporto di substrato.

• L'attività della fosforilazione ossidativa (captazione di ossigeno), la quale può determinare l'attività di tutti e cinque complessi, lo stato III e lo stato IV della respirazione, il rapporto del controllo respiratorio, l'integrità delle membrane mitocondriali, il trasporto del substrato, e stima dell'efficienza di combinazione del trasporto di elettroni e della fosforilazione ossidativa. Questo può essere fatto su mitocondri isolati unicamente da muscolo fresco. Gli esperti non sono daccordo sulla sensibilità di questo esame (in altre parole esso può risultare negativo in alcuni pazienti anche con malattia mitocondriale accertata).

• Disturbi dell'attività enzimatica per la ß-ossidazione includendo gli enzimi della spirale della ß-ossidazione e del trasporto di carnitina.

• La determinazione del livello di carnitina e dell'acilcarnitina, del livello del Co-enzima QIO.

Ad eccezione di dove notato, gli estratti riportati sopra sono stati riportati, con permesso, da Mitochondrial Cytopathies: A Primer scritta da Dr. Bruce Cohen, MD