Hormonitutkimuksista kliinisessä kemiassa

Hormonitutkimuksista kliinisessä kemiassa Esa Hämäläinen, os.ylilääkäri HUSLAB Naistenklinikan laboratorio Hormonien kuljetus verenkierrossa Aminohappoja, peptidejä, proteiineja, lipidejä Vesiliukoiset peptidihormonit ja katekoliamiinit vapaina molekyyleinä Kilpirauhashormonit ja steroidihormonit osin vapaana mutta pääosin kantajaproteiineihin sitoutuneena albumiini (epäspesifinen) spesifiset kuljetusproteiinit (SHBG, CBG, TBG mm.) vain vapaa hormoni biologisesti aktiivista 1

Hormonituloksiin vaikuttavat tekijät Vrk-rytmi Kuukautiskierto Vuodenaikavaihtelu Ikä Uni-valvetila Raskaus ja imetys Yleissairaudet Isotooppitutkimuk-set (2 vko) Vasta-aineet (HAMA, heterofiiliset) Lääkkeet Kantajaproteiinit Seerumin kortisoli ja vrk-rytmi 2

Hormonien määrittäminen immunologiset menetelmät (ELISA, TR-FIA, CLIA) kaasu- ja nestekromatografia (GC, HPLC) massaspektrometria (LC-MS/MS) biologiset menetelmät menetelmän herkkyys menetelmän spesifisyys viitearvot Hormonien vaikutusmekanismit Seven-transmembrane domain receptors SOLUN PINNAN RESEPTORIT CytokineGuanylyl cyclase-linked receptors receptors H H Sytoplasma Singletransmembrane domain receptors Nukleus H H HRE mrna TUMARESEPTORIT 3

Hormonituotannon säätely Negatiivinen feedback (palaute) Hypotalamus - hypofyysikilpirauhanen - lisämunuainen - gonadit Insuliini -glukoosi Endokriinisten sairauksien patofysiologia 1 Häiriö hormonin tuotannossa tavallisin endokriinisten sairauksien syy tuotannon puute: umpirauhasen puute, hormonin biosynteesin häiriö, umpirauhasen sekundaarinen tuhoutuminen liikatuotanto: umpirauhasen hyperplasia tai kasvain, umpirauhasen liiallinen stimulaatio (esim. immuunijärjestelmän poikkeavuuden takia) endokriininen sairaus voi aiheuttaa usean hormonin samanaikaisen erityshäiriön (esim. hypopituitarismi, MENsyndroomat) 4

Endokriinisten sairauksien patofysiologia 2 Hormonin rakenteellinen poikkeavuus erittäin harvinainen endokriinisen sairauden syy Hormonin kuljetuksen häiriö ei yleensä aiheuta sairautta, voi aiheuttaa ongelmia diagnostiikassa Hormonin aineenvaihdunnan häiriö aiheuttaa harvoin sairauksia esim. eräät lääkeaineet, lakritsi (11OHSDH) Hormonivaikutuksen muutos häiriö reseptorin toiminnassa tai reseptorin aktivoitumisen jälkeisissä tapahtumissa harvinainen endokriinisten sairauksien aiheuttaja esim. hormoniresistenssitilat Diabetes, glukoosi ja insuliini Diabetes mellitus tyyppi I ja tyyppi II P-,S-glukoosi (B-) glukoosirasituskoe HbA1c-määritys C-peptidi Insuliinituotannon arviointi tyyppi-2 diabeteksessa Glukagonirasituskoe Perustaso 0.3-0.9 nmol/l 6 min. >1.1 nmol/l Glukoosi/C-peptidi <15 (rippuu menetelmästä) Insuliini Insuliinihoidon tehon arviointi tavoitetaso n. 5-20 mu/l Vapaa insuliini epäiltäessä insuliinivasta-aineita 5

Hypoglykemia ja insuliini Alhainen P -gluk (alle 2.5 mmol/l) Oireet: paaston aikana, adrenergiset, päänsärky, vapina yms. Syyt: Insulinooma, sepsis,postprandiaalinen, muut Diagnostiikka: Yli yön paasto ja Insul, C- pept ja P-Gluk Insulinooma, jos S-Insul pysyy koholla yli 6 mu/l ja C-pept yli 0.33 nmol/l ja P-Gluk laskee alle 2.5 mmol/l Varmistuksena 24 tai 48 tunnin paastokoe sairaalassa Kilpirauhasen toiminnan säätely Hypotalamus TRH Hypofyysi TSH T4, T3 Tyroidea T4, T3 T4 ->T3 T 3, rt3 T4, T3 6

S -T4-V ja TSH interaktio kilpirauhasen taudeissa Kilpirauhashormonit Diagnostiikka S-TSH, -T4V ja Anti-TPO-va (?) Hypotyreoosi Prim: S-T4V ja - TSH Subkliin: S-T4V norm. ja -TSH Sekund/hypofyysiperä inen: S-T4V ja -TSH matala Seuranta: S -T3V Hypertyreoosi Prim: S-T4V ja -TSH Sekund: S-T4V ja -TSH T3-toksikoosi!S -T3 TSH matala (autonominen adenooma, struuma, lääkehoito, kr.sairaus) rt3-syndrooma -?! (Wilsonin tauti?) 7

S-T4V:n määrityksen edut Seerumin proteiinisitoutumisella ei vaikutusta (S-TBG) Lääkeaineiden vaikutus vähäinen Herkän S-TSH:n edut Hypo- ja hypertyreoosin diagnostiikka Ongelmat Toistettavuus huonoin alhaisilla pitoisuuksilla (alle 0.1 mu/l) Poikkevat pitoisuudet - Heterofiiliset vasta-aineet - Hook-effekti korkeilla pitoisuuksilla 8

Suositeltava tutkimusskeema kilpirauhasen toiminnan häiriössä 1. Kun potilaalla ei ole aikaisempaa anamneesia kilpirauhastaudista Avoterveydenhuolto S-TSH Sairaala S-TSH ja S-T4V 2. Hypertyreoosin hoidon seuranta S-TSH ja S-T4V 3. Hypotyreoosin hoidon seuranta Stabiili, ei lab. Ylitoiminta?, S-T3V (S-T4V) Vajaahoito?, S-TSH (T4V) 4. Jatkotutkimukset etiologian selvittely Kortisolin aineenvaihdunta 9

Kortisolin liikatuotanto Kortisolin liikatuotanto - hyperkortisolismin syyt Syyt: Kasvain (aivolisäke, adrenal) Kasvain (ektooppinen, ACTH-eritys) Lisämunuaiskuorikerroksen hyperplasia 10

Hyperkortisolismin osoitus laboratoriokokein Lyhyt DXM-koe 1 mg DXM klo 23 ja S- Korsol aamulla klo 8 Suppressio, S-Kosol alle 100 nmol/l (50 nmol/l) Väärät positiiviset (lihavuus, deppressio,fenytoiini, karbam., barbit.) Liddlen koe 0.5 mg DXM x 4, 48 tuntia (S-Korsol alle 50 nmol/l) U-Korsol keräysongelma (x3) S-Korsol vrk-käyrä (klo 8, 20, 24) Keskiyön S-Korsol tai Sa-Korsol normaali on S- alle 100 nmol/l tai Sa- alle 4 nmol/l Kortisolin vaje - hypokortisolismi Syyt: Lisämunuaisperäinen (Addison) autoimmuuniadrenaliitti, Tbc, vuoto, metastaasit Aivolisäke- tai hypothalamusperäinen kasvaimet, traumat, infektiot, verenkiertohäiriö Farmakologinen glukokortikoidilääkitys ja -lama 11

Hypokortisolismin osoitus S-Korsol (klo 8) tai akuutisti Jos aamulla alle 150 nmol/l tai vakavasti sairaalla alle 500 nmol/l - vaje mahdollinen Pikkulapset (matala S-Korsol normaali!) Lyhyt ACTH-koe ACTH i.v. ja S-Korsol yli 500 nmol/l Elektrolyyttimääritykset (P -K ja -Na!) Verenpainetauti Essenttelli 95% Renaalinen 4% Reniini ja aldosteroni (sekundaarisesti) koholla Muut syyt Hyperkortisolismi U-kortisoli Hyperaldosteronismi S-aldosteroni, U-aldosteroni Feokromosytooma du-adrenaliini, -noradrenaliini, -dopamiini du-metanefriini Karsinoidisyndrooma du -, S -5-HIAA (serotoniiniaineenv.), P- Kromograniini A 12

Aldosteroni Synteesi: Zona glomerulosa (ad 600 mmol/vrk) Säätely: Reniini-angiotensiini I ja II, S Kalium, S- ACTH (puutos ei vaikuta), ANP/BNP Vaikutus: 1) Natriumin reabsorptio munuaisten kokoojaputkissa S-Na kohoaa ja S-K laskee, elimistön vesimäärä nousee 2) Verenpaineen nousu ja reniinin erityksen vähentyminen (Na-retentio, valtimotonus) Aldosteronin synteesi 13

RAA-järjestelmä (reniini-angiotensiini-aldosteroni) Veritilavuuden ja verenpaineen säätely Reniinin (m.w. 40 000 d) eritys munuaisten juxtaglomerulaarisolukosta Angiotensiini I:n (dekapeptidi) pilkkoutuminen reniinisubstraatista Angiotensiini II:n (oktapeptidi) pilkkoutuminen angiotensiiniä konvertoivan entsyymin (ACE) vaikutuksesta keuhkoissa Angiotensiini III (heptapeptidi) säätelee yhdessä A II:n kanssa aldosteronin eritystä RAA-järjestelmän vaikutus Stimulus: Veritilavuuden lasku, vesi- tai natriumin hukka, kehon pystyasento Vaikutus: Munuaisissa Na- ja Cl-kuljetus vähenee Munuaiskerästen valtimopaineen lasku Seuraus: Reniinin erityksen lisääntyminen Lääkkeiden vaikutus: Spironolaktoni, beeta-salpaajat, Casalpaajat, ACE-estäjät, ANP/BNP estävät 14

Hyperaldosteronismi Primaarinen hypera (korkea A, matala R) Uusista hypertoniatapauksista 3-12 % Lisämunuaisen primaarinen hyperplasia 65%, kasvain (adenooma 35%, karsinooma, ektooppinen kasvain) Sekundaarinen hypera (korkea A ja R) RAA-järjestelmän säätelyhäiriö (natriumin menetys, munuaistauti/verenkiertohäiriöt, reniiniä tuottava kasvain), Bartterin sdma, Renaalinen tubulaarinen asidoosi, estrogeenit/raskaus Primaarisen hyperaldosteronismin kehittyminen 15

Hyperaldosteronismin laboratoriodiagnostiikka Prim. aldosteronismi (adenooma tai adrenal. hyperplasia) Oireet: hypertensio, hypokalemia, alkaloosi (ph )ja kaliuria S-Aldos koholla ja Reniini alentunut Diagnoosi: S -K alentunut (alle 3.7 mmol/l) ja kaliuria (yli 30 mmol) S-Aldos, -Reniin ja Pt-Kaptopriilikoe S-Aldos/Renin yli 750 Pt-Kapto (A/R <1400, ei A-R pitoisuus-muutoksia) Feokromosytooma Harvinainen, kohtauksittain esiintyvä hypertensio Lähete yo-sairaalaan ja leikkaus Diagnoosi: Katekometaboliitit kohtauksen aikana (S-, du-metanefriinit ja -normetanefriinit) CT ja NMR-kuvaukset tuumorin lokalisoimiseksi 16

Antidiureettinen hormoni - ADH Polyuria Vrk-virtsamäärä yli 2 litraa S-Osmol alle 300 mosm/kg vettä (H 2 O, norm. yli 800 mosm/kg), om.paino alle 1.010 Juomishäiriö (polydipsia, ADH:n puutos eli diabetes insipidus, tai ADH-resistenssi munuaisissa), raskaus (ADH pilkkoutuu) Diagnoosi: Virtsamäärä ja osmolaliteetti, vesirajoitus (valvonnassa), elektrolyytit ja B-Gluk Kasvuhormonin liikatuotanto - akromegalia GH pitoisuus lisääntynyt Sella-rtg poikkeava Adenooma (CT- tai NMR-kuvaus) Dg: 12 tunnin paasto ja aamulla S-GH 3 tunnin oraalinen glukoosirasitus S -GH alle 5 ug/l - ei lisäkokeita Epäselvät - S -Somatomediini C (-IGF-1) 17

Kasvuhormonin vaje Diagnoosi perustuu toimintakokeisiin Perustason GH-määritys - hyöty + 0 Insuliini-hypoglykemia testi (ITT) Insuliinihypoglykemia stimuloi GH-eritystä Lyhytvaikutteinen insuliini 0.1-0.5 U/kg/i.v. B-Gluk alle 2.2 mmol/l ja GH alle 5.1 ug/l GHRH-arginiinitesti GHRH-arg stimuloi GH-eritystä GH jää vajaatuotannossa alle 4.6 ug/l Gynekologiset hormonitutkimukset 18

Amenorrhea Primaari Kuukautiset eivät ilmaantuneet (16 v) geneettiset ja rakenteelliset syyt, yms. Sekundaari Spontaanisti esiintyneet kuukautiset jääneet pois Syyt: Raskaus (!), munasarjojen taudit, menopaussi, hypofyysihypotalamus-taudit (tuumori, trauma, stressi/laihtudutus), hyperprolaktinemia, hyperandrogenismi (PCO), e-pillerit, Cushing, hypotyreoosi, kohtuperäiset syyt Diagnoosi: Sulje pois raskaus, joka tavallinen syy - raskauskoe (hcg-o) Amenorrhea Diagnoosi: Aivolisäke-munasarja-akselin tutkiminen - FSH, LH, estradioli (E2), prolaktiini Matala E2 ja korkea LH -munasarjat! Matala LH ja E2 - hypofyysi! Määritykset: testo, SHBG, prolaktiini, DXM-koe, TSH ja T4V, LH/FSH-suhde ja munasarjojen UÄ (PCO) 19

Prolaktiini - Little PRL (L-PRL) monomeric PRL, M r 23 kd - Big PRL (B-PRL) PRL bound to PRL binding protein, M r 40-60 kd - Big-big PRL (BB-PRL tai makroprolactiini) PRL- IgGkomplekti, M r 150-170 kda Hyperprolaktinemia Seerumin prolaktiini koholla - Prolaktinooma, hypofyysin sairaudet, kasvaimet, lääkkeet ja prim. hypotyreoosi - Naisilla yli 600 nmol/l (kk-häiriöt, infertiliteetti, galaktorrea) - Miehillä yli 250 nmol/l (alentunut lipido ja impotenssi, joskus galaktorrea) Hormonimääritykset: - S-Prolaktiini (klo 10), S-TSH, T4V, sella-ct ja hypogonadismin poissulku - Makroprolaktinemian poissulku! 20

Makroprolaktiini Kaikki immunologiset määritysmenetelmät mittaavat makroprolaktiinia Tuloksen tulkinta ongelmallista Oikeasti kohonnut PRL-pitoisuus? vai Normaali PRL-pitoisuus? Makroprolaktiini 100 160 69 21 80 Prolactin (mu/l) 60 40 20 0 10 15 20 25 30 35 40 45 Fraction number 21

Steroidien synteesi Kivesten hormonitoiminnan säätely 22

Testosteronin synteesi Solun ulkoinen LDL-HDL-kol LH asetaatti kolesteroli Kolesteroli pooli PKA+ camp ATP Pregnenoloni 3 HSD Progesteroni P450c17 Androstenedioni 17 HSD Testosteroni Sikiöaika, minipuberteetti, puberteetti, ja vanhuus seerumin testosteroni Testosteroni (nmol/l) 30 sikiö 0 1 v 1-10 v pubert. aikuinen vanhus 20 10 23

Testosteronin kuljetus verenkierrossa Testosteroni sitoutuu proteiineihin (17OHsteroidit SHBG:hen) ja vain vapaa T fraktio pääsee soluihin - n. 40 % SHBG:hen - n. 60% albumiiniin - 0,5-3 % on vapaana Miehen hypogonadismin diagnostiikka Diagnostiikka Kliininen tutkimus ja hormonit Kivesperäisessä Testo matala, LH tai FSH koholla Sentraalisessa Testo matala, LH ja FSH usein < 1 IU/l Hyperprolaktinemiassa S -PRL koholla (300-400) mu/l (menetelmä, klo aika!) Muissa sairauksissa estradioli, HCG, maksakokeet ja kromosomit 24

Matalan S-testosteronin tutkiminen S-Testosteronin viitearvot miehillä HUSLAB NORDLAB FIMLAB ISLAB TYKSLAB 10 38 nmol/l (LC-MS/MS) 10 38 nmol/l (LC-MS/MS) 10 38 nmol/l (LC-MS/MS) 10 38 nmol/l (LC-MS/MS) 10 33 nmol/l (uutos+ria) Näytteenotto: aamulla korkeimmillaan (vrk-vaihtelu) Endocrine Society tulkintarajat (J Clin Endoc Metab 2010, 95:2536-59) Normaali yli 10 nmol/l Epävarma 7 10 nmol/l Alentunut (poikkeava) alle 7 nmol/l 25

Hypopituitarismi Hypopituitarismi Syyt: Hypofyysiadenooma Kasvain (sattumalöydös!), trauma, tulehdus, sarkoidoosi Hormonit Yleinen hormonivaje (TSH, LH, ACTH, GH, prolaktiini) tai osa (ACTH, LH-FSH, TSH) Hypotalamisessa: Dg: prolaktiini koholla ja ADH matala - diab.insipidus LH/FSH, testo, E2, TSH-T4V, S-Korsol ja P-Na (GHtoimintakokeet) 26

Kalsiumin aineenvaihdunta PTH ja D- vitamiini Lisäkilpirauhanen + PTH + Munuainen 25(OH)D3 1,25(OH) 2 D Ohutsuoli + + Luusto + Maksa D-vitamiini S-kalsium Parathormoni (PTH) ja D-vit Hyperkalsemia S-Ca ja -albumiini (S-alb 10 g/l vastaa S-Ca 0.2 mmol/l) Syyt: hyperparatyreoosi, maligniteetti, sarkoidoosi, liikaa D- vit Diagnoosi: S-PTH (-Ca), U-Ca, S- Pi, S-Cl, ja S-Afos (S- Krea, Ca:n munuaiseritys) Prim. hyperparatyreoosi S-PTH ja -Cl koholla, S-Pi matala ja U-Ca lisääntynyt Muut: S-PTH matala 27

Parathormoni (PTH) ja D-vit Hypokalsemia Matala S-Ca (S-alb!) ja -Ca-ioni Syyt: Matala S-albumiini! Hypoparatyreoosi, munuaisinsuff., D-vitpuutos, akuutti tauti ja hypomagnesemia (PTH-resistenssi harvoin) Diagnoosi: Hypoparatyreoosi (S- PTH alentunut ja S-Pi koholla) D-vit-puutos (S-PTH ja -Afos koholla ja S- Pi matala tai alentunut) HUSLAB- LABORATORION OHJEKIRJA Laboratoriotutkimusten menetelmät, viitearvot, virhelähteet, kliininen käyttö jne. muuttuvat jatkuvasti Laboratoriotutkimuksiin liittyvät yksityiskohdat kannattaa tarkistaa käytetyn laboratorion ohjekirjasta http://huslab.fi 28