Importanța unor noi markeri biochimici ce pot fi utilizati în diagnosticul rapid, pentru evaluarea evoluției și ajustarea tratamentului în sindromul de strivire

The importance of some new biochemical markers that can be used in rapid diagnosis, evaluation, evolution and adjust of the treatment in crush syndrome

Abstarct: Crush syndrome (CS) is a severe medical condition found in patients presenting to emergency departments, who have suffered accidents of various causes, resulting in severe destruction of muscle tissue in a certain area. Such a trauma can progress to death even in the absence of an initial multi-organ damage, if it is not intervened therapeutically in a fast and effective way. The local/general clinical examination as well as the monitoring of biochemical markers have a very important role. Discovery of bichemical markers with increased specificity for crush syndrome – Aldolase A (ALD A), Carbonic Anhydrase III (CAIII), N-terminal Prohormone of Cerebral Natriuretic Peptide (NT-pro-BNP), Oxidative Stress Response Protein 1 – (OXSR1) together with the evaluation of markers already known and used in current medical practice – creatine kinase ( CK ), lactate dehydrogenase (LDH), fibrinogen, C-reactive protein (CRP) – Should represent a priority for improving the rapid diagnosis protocols of SS. Biomarkers ALD A and CAIII, biochemical markers with particular clinical significance and which are not routinely determined in patients with crush syndrome, can have a particularly important role in their monitoring. ALD A activity correlates positively with CAIII activity, with inflammation markers (IL-6, TNF-α) and with CK activity, a biomarker of muscle lysis, providing a molecular picture consistent with the clinical one. The increased specificity of these markers for muscle injuries (of non-traumatic etiology) has been demonstrated in numerous studies, researchers being able to demonstrate a direct proportional relationship between their values (assessed in dynamics) and the rate of muscle destruction in numerous pathologies involving muscle damage (rheumatoid arthritis, systemic lupus erythematosus, collagenosis, muscle stress in performance athletes). To date there are very few studies that place these markers in relation to traumatic injuries. Currently, serum CK is considered the most sensitive indicator of crush injury assessment. ALD A and CAIII are not routinely determined and monitoring of these markers is not included in any protocol for the diagnosis and monitoring of SS. In the presented study, it was observed that ALD A has increased concentrations in patients with crush syndrome, the differences between the 2 groups (study group and control group) being statistically significant (p<0.001).

Introducere:

Sindromul de strivire (SS) reprezintă o condiție medicală severă ce se regăsește la pacienții prezentați în cadrul departamentelor de primiri urgențe, care au suferit accidente de diverse cauze, soldate cu distrugerea severă a țesutului muscular dintr-o anumită zonă. Un astfel de traumatism, poate evolua către deces chiar și în absența unei afectări pluriorganice inițiale, dacă nu se intervine terapeutic într-un mod rapid și eficient.

În anumite circumstanțe, poate fi afectat un număr mare de persoane, de exemplu în cazul dezastrelor naturale sau atacurilor teroriste, acestea putând genera nu numai decesul imediat, dar și complicații severe cu potențial ireversibil.

Evaluarea rapidă și tratamentul în urgență (local și general), oferă pacientului șanse crescute de vindecare, scade numărul complicațiilor și facilitează integrarea rapidă în societate.

Punem accent pe “diagnostic rapid“ deoarece pacientul care a suferit un traumatism prin strivire poate prezenta inițial, la prezentarea în urgență la camera de gardă, semne și simptome nespecifice, modeste (mai ales în cazul leziunilor musculare care nu au asociate leziuni osoase – fracturi), care pot fi ușor trecute cu vederea de un ochi mai puțin experimentat și frecvent asociate cu leziuni de tipul contuzie. Acest lucru adesea întârzie instituirea tratamentului de specialitate, fapt care poate produce leziuni locale dar și generale ireversibile, sechele grave sau deces.

Examenul clinic local /general precum și monitorizarea markerilor biochimici, au un rol foarte important.

Descoperirea unor markeri bichimici cu specificitate crescută pentru sindromul de strivire – Aldolaza A ( ALD A), Anhidraza carbonică III (CAIII), Prohormonul N-terminal al Peptidului Natriuretic Cerebral (NT-pro-BNP), Proteina de răspuns la stres oxidativ 1 – (OXSR1) împreună cu evaluarea markerilor deja cunoscuți și folosiți în practica medicală curentă – creatinkinaza ( CK ), lactat dehidrogenaza (LDH), fibrinogen, proteina C reactivă (CRP) – Ar trebui sa reprezinte o prioritate pentru  îmbunătățirea  protocoalelor de diagnostic rapid al SS.

Determinarea nivelelor unor makeri biochimici (ALD A, CAIII, NT-proBNP, OXSR1) care la ora actuală, nu sunt determinați în mod curent și uzual, poate avea un rol important pe viitor în evaluarea leziunilor musculare de etiologie traumatică.

Leziunile musculare declanșează schimbări din punct de vedere fizic, fiziologic și biochimic. Tulburările metabolice din mușchiul lezat sunt ilustrate prin eliberarea în matricea extracelulară a unor biomarkeri specifici:

1. Utilizați în protocolul actual de diagnostic: proteine musculare: mioglobină, troponină, markeri ai lizei musculare: creatinkinaza, izoenzimele MM și MB, markeri ai inflamației: TNF-α, IL-6, IL-1β, hsCRP
2. mai puțin studiați: aldolaza (ALD A), anhidraza carbonică III (CAIII), prohormonul N-terminal al peptidului natriuretic cerebral (NT-pro-BNP), proteina de răspuns la stres oxidative 1 (OXSR1)

Cuantificarea acestor parametri poate contribui în mod substanțial în evaluarea leziunilor musculare și stabilirii conduitei terapeutice ulterioare .

Materiale si metode:

Am realizat un studiu in care au fost formulate următoarele ipoteze care au stat la baza cercetărilor întreprinse:identificarea relației dintre ALD A și SS, identificarea unei posibile legături dintre markerii biocimici consacraţi pentru leziunile musculare şi ALD A, CAIII, NT-proBNP și OXSR1

S-au făcut ample cercetări bibliografice, precum și analiza cantitativă și statistică a unor parametrii de interes.

În acest context, cercetarea din prezenta lucrare constă în realizarea unui studiu comparativ efectuat pe un număr de 42 de pacienți (22 de pacienți care au suferit un traumatism prin strivire și 20 de pacienți sănătoși – care reprezintă lotul martor), studiu care să compare valorile ALD A, cu valorile celorlalți markeri de distrucție musculară consacrați (CK, TNF-α, IL-6, IL-1β, hsCRP).

Determinarea activității ALD A în sânge la pacienți cu sindrom de strivire și compararea cu nivelul ALD A din sângele pacienților ce constituie lotul control, precum si analizarea valorilor ALD A, și pentru o serie de parametri clinici și paraclinici are scopul de a raporta rezultatele studiilor în contextul clinic al pacienților.

Materiale și metode:

Pacienții au fost împărțiți în două grupuri:

Grupul 1: constă din pacienți internați de urgență cu diagnosticul de SINDROM DE STRIVIRE, în Spitalul Clinic de Urgență București, în perioada 2016-2021.

Grupul 2: a fost alcătuit din lotul control – pacienți internați pentru alte patologii, CU EXCEPȚIA SINDROMULUI DE STIVIRE.

Pacienții din grupul 1 de studiu au beneficiat de recoltarea a două probe de sânge și implicit două determinări ale valorilor ALD A și a markerilor biologici frecvent utilizati in diagnosticul de SS, prima efectuată la admisia în urgență, a doua la 24 de ore de la admisie (după efectuarea tratamentului de urgență și echilibrarea primară a pacientului) .

Determinarea ALD A a fost realizată prin metoda ELISA sandwich, utilizând kituri și un cititor de plăci Stat Fax 300+.  Intervalul de detecție al kitului a fost de 0,31-20 ng/mL, iar sensibilitatea 0,19 ng/mL. Metoda de detecție este colorimetrică. Procedura de lucru este efectuată conform indicațiilor producătorilor kiturilor.

Rezultate:

Distribuția valorilor ALD A în ambele loturi este parametrică, conform testului Shapiro-Wilk (p>0.05).

Conform testului Student, pacienții din lotul de studiu au avut valori ale ALD A semnificativ mai mari (3105 ± 849.81 pg/mL) comparativ cu pacienții din lotul control (961.82 ± 165.7 pg/mL) (p<0.001)

Tabel 1 Compararea valorilor de ALD A între loturi

Fig. 1 Compararea valorilor de ALD A între loturi

Concluzii: Specificitatea crescută a acestor markeri pentru leziunile musculare (de etiologie ne-traumatică) a fost demonstrată în numeroase studii, cercetătorii reușind să demonstreze un raport direct proporțional între valorile acestora (evaluată în dinamică) și rata de distrucție musculară în cadrul a numeroase patologii care implică afectare musculară (poliartrită reumatoidă, lupus eritematos sistemic, colagenoze, stres muscular la sportivii de performanță).

Până la momentul actual există foarte puține studii care să plaseze acești markeri în raport cu leziunile traumatice.

În prezent, CK serică este considerat cel mai sensibil indicator al evaluării leziunilor prin strivire. ALD A și CAIII nu sunt determinate în mod uzual și monitorizarea acestor markeri nu este inclusă în nici un protocol de diagnostic și monitorizare a SS.

În acest prim studiu s-a observat că ALD A prezintă concentrații crescute în cazul pacienților cu sindrom de strivire, diferențele dintre cele 2 loturi fiind semnificative din punct de vedere statistic (p<0.001).

Sunt descrise situații în practica clinică când deși există SS, valorile CK nu sunt semnificativ crescute sau creșterea CK nu este direct proporțională cu severitatea leziunilor. În aceste scop Nozaki și Pestronk au subliniat utilitatea măsurării ALD A serice la toți pacienții cu leziuni musculare care prezintă valori CK normale.

Mecanismul molecular prin care ALD A ar putea fi eliberată din celulele musculare fără o creștere paralelă a CK seric nu a fost încă explicat. În scopul de a oferi o explicație pentru aceste date clinice, Casciola-Rosen și colaboratorii săi au analizat nivelul de expresie genică și proteică ale ALD A și CK în timpul diferențierii in vitro a celulelor muscular. Rezultatele experimentale in vitro au arătat că în timpul fazei de regenerare a mușchiului ALD A este exprimată la niveluri mai mari comparativ cu CK. De asemenea, au identificat o fază în timpul diferențierii celulelor musculare în care celulele exprimă exclusiv ALD A.

Monitorizarea și analiza în dinamică a acestor markeri împreună cu markerii biochimici recent studiați (ALD A), este foarte utilă deoarece aceștia reprezintă un punct de plecare ca model de referință și control în studiul efectuat.

Biomarkerii ALD A și CAIII, markeri biochimici cu semnificație clinică deosebită și care nu se determină ȋn mod curent la pacienții cu sindrom de strivire, pot avea un rol deosebit de important în monitorizarea acestora. Activitatea ALD A se corelează pozitiv cu activitatea CAIII, cu markerii de inflamație (IL-6, TNF-α) și cu activitatea CK, biomarker al lizei musculare, oferind un tablou molecular în concordanță cu cel clinic.

Pacienții cu sindrom de strivire prezintă cel mai adesea un răspuns inflamator sistemic. Studiul prezent este în concordanță cu aceste date și evidențiază prezența inflamației la pacienții cu sindrom de strivire analizați. Astfel, acești biomarkeri pot fi considerați indicatori ai evoluției și ai prognosticului în sindromul de strivire.

Bibliografie:

1. Iulian Creangă, Alexandra Totan, Olivera Lupescu, Iulia – Ioana Stănescu, Costin Dumitru, Maria Greabu. Aldolase – From Biochemistry to Laboratory Medicine, REV.CHIM. (Bucharest) 70, No. 2, p578-580, 2019.
2. Iulian Constantin Creangă, Alexandra Totan, Iulia-Ioana Stănescu, Daniela Miriicescu, Maria Greabu. The importance of the biochemical markers in rapid diagnosis and treatment of crushing syndrome. Romanian Journal of Medical Practice – Vol. XV, No. 1 (70), p 88-95, 2020.
3. Iulian Constantin Creangă, Alexandra Totan, Iulia-Ioana Stănescu, Daniela Miricescu, Maria Greabu. Aldolase A and carbonic anhydrase III, two new candidate biomarkers versus acknowledged parameters în the context of crushing syndrome. Romanian Journal of Medical Practice –Vol. XVI, No. 3 (80), p380-386, 2021.
4. Costin Dumitru, Stănescu Iulia-Ioana, Totan Alexandra, Miricescu Daniela, Iulian Constantin Creangă, Greabu Maria. Abordarea pacientului politraumatizat cu fractură de bazin. Romanian Journal of Medical Practice, Vol. XV Issue 1, p37-45. 9p, 2020.
5. Nozaki,K., Pestronk, J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry, 80, p. 904–908, 2009.
6. Casciola-Rosen, L., Hall, J.C., Mammen, A.L., Christopherstine, L., Rosen, A. Exp. Rheumatol., 30, no. 4, p. 548–553, 2012.
7. Casciola-Rosen, L., Nagaraju, K., Plotz, P., Wang, K., Levine, S., Gabrielson, E., Corse, A., Rosen, J Exp Med. 201, p.591–601, 2005.