Tutto quello che c’è da sapere sulla misurazione della troponina

Introduzione

Questo articolo presenta un background generale delle caratteristiche analitiche associate al test della troponina cardiaca.

Si occupa delle seguenti aree:

• Introduzione alla troponina
• Qual è il limite superiore di riferimento (URL) del 99° percentile e perché lo usiamo?
• Determinazione dell’URL del 99° percentile
• La dinamica della troponina e la necessità di misurazioni seriali
  • Tutto su sensibilità e precisione
  • Tutto sul cambiamento, quando prelevare e misurare il secondo campione
• Implicazioni della performance del test sugli algoritmi di rule-in e rule-out per l’infarto miocardico acuto (MI)
• Sommario

Introduzione alla troponina

La troponina è una delle proteine di regolazione del tessuto muscolare. Il muscolo cardiaco, o miocardio, contiene un tipo di troponina specifica per il cuore (cTn). In caso di lesioni miocardiche e danni cellulari, la cTn viene rilasciata dal miocardio nel sangue. Anticorpi monoclonali specifici contro la cTn hanno permesso lo sviluppo di saggi specifici per la cTn che possono misurare la concentrazione di cTn nel sangue. Dalle prime pubblicazioni sulla troponina cardiaca (cTn) negli anni ’70, sono stati pubblicati circa 20.000 rapporti scientifici su questo potente biomarcatore di lesioni miocardiche. Nel corso del tempo, i test cTn hanno migliorato le loro prestazioni analitiche e sono diventati il biomarcatore di laboratorio designato per la diagnosi di lesioni miocardiche e infarto miocardico (MI). Infine, più grande è l’insulto miocardico, più troponina viene rilasciata in circolazione. Di conseguenza, i risultati quantitativi della cTn forniscono anche un valore prognostico a sostegno della stratificazione del rischio e della gestione del paziente.

Cos’è l’URL del 99° percentile e perché lo usiamo?

Perché la cTn non è una proteina ematica costitutiva, i livelli ematici di cTn saranno estremamente bassi in individui sani senza danno miocardico. In contrasto con molti altri biomarcatori del sangue che possono mostrare livelli anormalmente bassi e anormalmente alti, l’interesse clinico nei livelli di cTn riguarda quindi solo i livelli aumentati.

Le prime generazioni di test cTn erano, non a caso, difficilmente in grado di riportare risultati quantitativi di cTn in individui che NON avevano lesioni miocardiche. Nella maggior parte di questi casi, un “inferiore al livello di rilevazione” (

In qualche misura, questo spiega anche l’origine dell’utilizzo dell’URL del 99° percentile come cut-off tra livelli di cTn normali e aumentati. Quando sarebbe stato scelto il consueto cut-off del 97,5° percentile, ad esempio come applicato per la maggior parte dei biomarcatori, molti test cTn contemporanei avrebbero faticato a generare più del 2,5% di risultati misurabili necessari per stabilire un cut-off del 97,5% basato su statistiche non parametriche (

La ragione più importante per utilizzare l’URL del 99° percentile è tuttavia l’attuale mancanza di armonizzazione e standardizzazione dei vari test cTn. Questo proibisce l’applicazione di un cut-off numerico in tutti i test cTn come soglia fisiologica per il danno miocardico. Invece, l’URL del 99° percentile fornisce un “stick-in-the-ground” obbligatorio per ogni test cTn e il cut-off analitico tra livelli di cTn normali e aumentati. L’importanza clinica dell’URL del 99° percentile è quindi chiara, e il continuo interesse degli esperti nell’URL del 99° percentile dei test cTn è una conseguenza logica.

Di conseguenza, i produttori di test cTn sono tenuti a fornire il loro URL del 99° percentile specifico per il test nell’IFU. Tuttavia, questo valore sarà tipicamente basato su una popolazione regionale di controlli sani, che potrebbe non fornire il valore ottimale per tutti gli utenti in tutto il mondo. Fattori come l’età, il sesso e l’etnia possono influenzare i livelli di cTn e influenzare significativamente l’URL. Un’attenta convalida locale di questo URL al 99° percentile basato su IFU è quindi consigliabile. Inoltre, nel caso in cui si preveda un bias della popolazione locale, la derivazione locale del cut-off del 99° percentile dell’URL è raccomandabile, come verrà discusso in seguito.

A parte il cut-off del 99° percentile dell’URL, anche la precisione del test a quel livello è importante, come verrà discusso in seguito.

Determinazione (e monitoraggio) del 99° percentile dell’URL

L’URL del 99° percentile per un test specifico viene calcolato dai risultati ottenuti in una popolazione di controllo sana. Secondo le linee guida, per la determinazione qualificata dell’URL del 99° percentile per un test cTn contemporaneo, è necessaria una popolazione di almeno 300 individui sani con un mix appropriato di età, etnia e sesso. Nel caso di test ad alta sensibilità, il 99° percentile è specifico per il genere, e quindi, almeno 300 femmine e 300 maschi sani dovrebbero essere testati. Per i saggi contemporanei, con la maggior parte dei risultati l’URL del percentile si basa infatti su un numero limitato di risultati misurabili. Come metodo per stabilire il 99° percentile URL, si raccomanda un metodo nonparametrico diretto dopo aver escluso qualsiasi outlier evidente. Quando si basa su una popolazione di 300 individui sani, tutti i risultati >LoD sono classificati e il terzo valore più alto nel database determina poi l’URL del 99° percentile .

Diverse co-morbidità e/o confondenti sono noti per aumentare il livello circolante di cTn . Quando alcuni dei risultati utilizzati per determinare l’URL al 99° percentile sono influenzati da tali co-morbilità, anche l’URL al 99° percentile può essere facilmente influenzato. Di conseguenza, tutti i soggetti arruolati nella popolazione di riferimento sana devono essere pre-selezionati per ridurre la potenziale influenza di tali fattori. L’importanza di tale accurata preselezione nella determinazione dell’appropriato URL del 99° percentile dei test cTn è stata dimostrata in molti studi. In generale, si raccomanda che la selezione degli individui per le popolazioni di riferimento sane dovrebbe almeno includere un questionario sulla salute e diversi test di laboratorio per garantire la normale funzione renale e l’assenza di insufficienza cardiaca congestizia.

Molti studi hanno riportato cut-off alternativi per i vari test cTn, deviando dall’URL del 99° percentile come fornito dal produttore nella IFU, e spesso associato a prestazioni diagnostiche superiori. Le attuali migliori pratiche, basate sull’utilizzo dell’URL al 99° percentile con i test cTn per ottenere un’accuratezza diagnostica ottimale per le lesioni miocardiche, dovrebbero quindi includere un monitoraggio critico del test cTn nell’uso di routine per quanto riguarda la calibrazione e la verifica della precisione, in particolare al cut-off diagnostico.

Nel tempo, sono state sviluppate varie generazioni di test della troponina con sensibilità sempre maggiore e 99° percentile sempre più bassi. Di conseguenza, come illustrato nella Figura 1, le generazioni più recenti di test cTn possono rilevare livelli di cTn aumentati prima, associati a una maggiore sensibilità per il danno miocardico e più veloce rule-in e rule-out di ACS. Tuttavia, le ultime generazioni di test ad alta sensibilità (hs-cTn) hanno anche causato molte discussioni e persino controversie riguardo al loro uso ottimale nella diagnostica clinica di routine. In particolare, l’aumento del rischio di sovradiagnosi di MI e la crescente complessità associata all’uso di test hs-cTn hanno sollevato alcune preoccupazioni generali

Figura 1. L’evoluzione della sensibilità del test cTn e del 99° percentile URL.

La dinamica della troponina e la necessità di misurazioni seriali

Dopo un insulto cardiaco acuto e un breve periodo di ischemia locale, le cellule miocardiche iniziano a morire (necrosi) e la troponina cardiaca viene rilasciata. Tipicamente, durante le prime ore dopo l’insulto, i pazienti iniziano a sentire un dolore smussato nel/sul petto e/o nelle braccia. Ovviamente, cercheranno assistenza medica urgente e nella maggior parte dei casi saranno ricoverati in un’unità per il dolore toracico o nel dipartimento di emergenza (ED) di un ospedale vicino. A seconda del tipo di MI, i livelli di cTn raggiungono il loro massimo tra 6 ore e 3 giorni, e poi iniziano a diminuire. Normalmente, i livelli di cTn richiedono diverse settimane per tornare alla linea di base, a condizione che nessun danno miocardico incrementale è inflitto durante quel tempo.

Secondo l’attuale definizione di MI e le attuali linee guida cliniche, MI acuto è diagnosticato in presenza di lesioni miocardiche acute, evidente da un aumento e significativo aumento e/o caduta dei livelli di troponina cardiaca (cTn), in combinazione con segni clinici di ischemia miocardica, come i cambiamenti ECG patologici .

Un risultato cTn positivo a sostegno della diagnosi di MI acuto richiede quindi:

• Almeno un campione con cTn aumentata, ad esempio superiore al 99° percentile URL
• Un cambiamento significativo nei livelli cTn, ad es. “delta”, tra due misurazioni seriali

I capitoli seguenti si concentreranno su entrambi i requisiti per le varie categorie di test cTn in modo più dettagliato.

Tutto su sensibilità e precisione

I limiti di rilevamento di un test cTn dipendono dalla sua sensibilità e precisione. Una maggiore sensibilità e precisione si traducono in un rilevamento più precoce di concentrazioni di cTn aumentate o modificate, e quindi in un rilevamento più precoce di lesioni miocardiche acute e MI. Le attuali linee guida raccomandano di utilizzare test con un CV totale ≤ 10% al 99° percentile URL, classificando tali test come “accettabili per le linee guida”. Accettabile nella routine clinica sono anche saggi cTn con un CV totale al 99 ° percentile URL tra il 10% e il 20%, rendendo tali saggi “clinicamente utilizzabile” perché il rischio di pazienti errata classificazione utilizzando questi saggi è basso.

Con l’ulteriore sviluppo dei saggi cTn, il 99 ° percentili URL dei saggi ottenere sempre più basso, e la sensibilità ottiene sempre più alto. L’ultima generazione di test hs-cTn non solo è in grado di offrire un CV ≤ 10% al 99° percentile URL, ma può anche misurare le concentrazioni di cTn al di sopra del livello di rilevazione (LoD) in più del 50% di una popolazione sana. Inoltre, i test hs-cTn hanno scoperto 99° percentile URL specifici per genere, il valore per le femmine tipicamente trovato più basso rispetto ai maschi (Figura 2).

La comprensione di questi termini facilita la transizione al test della troponina cardiaca ad alta sensibilità. %tile = percentile; cTn = troponina cardiaca; CV = coefficiente di variazione; LoB = limite del bianco; LoD = limite di rilevamento; LoQ = limite di quantificazione; Std. Dev. = deviazione standard.

Figura 2. Varie definizioni analitiche per familiarizzare i clinici (con l’autorizzazione del Journal of the American College of Cardiology).

A causa delle sensibilità sempre più elevate dei test cTn, vengono rilevati livelli sempre più bassi di lesioni miocardiche. Anche se tale lesione minore può essere causata da un infarto di piccole dimensioni, più spesso l’eziologia alla base non è la lesione ischemica, ma piuttosto una delle molte altre cause di danno miocardico, tra cui la malattia cronica . L’alta sensibilità dei test hs-cTn può quindi causare confusione nel work-up diagnostico dei pazienti con dolore toracico, soprattutto quando i risultati cTn positivi non sono confermati da risultati ECG positivi.

A parte la sensibilità, che dipende principalmente dal 99° percentile, anche la precisione del test gioca un ruolo importante nella diagnosi di lesioni miocardiche acute. Le nuove generazioni di test cTn hanno tipicamente una maggiore sensibilità e una maggiore precisione (o una minore imprecisione). Come menzionato in precedenza, l’imprecisione totale al 99° percentile URL classifica il test come accettabile per le linee guida (CV ≤ 10 %) o clinicamente utilizzabile (CV > 10 % e ≤ 20 %).

Migliore è la precisione, maggiore è la probabilità che una differenza trovata tra due campioni seriali sia significativa e indicativa di una lesione miocardica acuta.

Tutto sul cambiamento, quando prelevare e misurare il 2° campione?

Nella pratica clinica, un cambiamento significativo nei livelli di cTn tra due campioni seriali sarà rilevabile prima con un dosaggio “accettabile dalle linee guida” che con un dosaggio “clinicamente utilizzabile”, e con un dosaggio hs-cTn ancora prima. In altre parole, per rilevare una lesione miocardica acuta con un test “clinicamente utilizzabile” sarà necessario più tempo tra i test seriali rispetto a un test “accettabile secondo le linee guida”. Per apprezzare la differenza, si prega di fare riferimento alla Figura 3 dove è illustrata la differenza tra le due classi di test cTn nel rilevare un cambiamento significativo nei livelli di cTn (“delta”). In questo modello, abbiamo assunto che il 99° percentile di entrambi i test sia lo stesso, illustrato dalla linea blu tratteggiata.

Figura 3. Illustrazione delle prestazioni diagnostiche dei test della troponina “accettabili per le linee guida” e “utilizzabili clinicamente”

Per diagnosticare una lesione miocardica acuta, è essenziale dimostrare un cambiamento significativo “delta” nel livello di cTn tra due risultati seriali di cTn con almeno un risultato sopra il 99° percentile URL. Quando entrambi i risultati di cTn di due campioni seriali si trovano al di sopra dell’URL del 99° percentile, allora tale “delta”, preferibilmente un cambiamento assoluto predefinito specifico del test, è spesso più grande e più facile da rilevare. Questo cambiamento è indicativo di una patologia acuta in corso. Come mostrato nella Figura 3, un test con un’imprecisione inferiore sarà in grado di rilevare prima tale cambiamento significativo nei livelli di cTn e richiederà un intervallo più breve tra le misurazioni seriali.

La Figura 3 illustra anche che una diminuzione del cut-off porterebbe a un rule-in più veloce sia per i test contemporanei che per quelli ad alta sensibilità, e perché si raccomanda agli utenti dei test della troponina di determinare un cut-off basato sulla loro popolazione locale, soprattutto quando si prevede un bias della popolazione locale. Ad esempio, nelle cliniche che trattano prevalentemente una sottopopolazione di pazienti, ad esempio giovani, anziani, pazienti con malattie renali, o un particolare gruppo etnico.

Sulla base della letteratura attuale e delle migliori pratiche, un intervallo di tempo di 6-12 ore tra i prelievi per il test della cTn in serie sembra fornire un’accuratezza diagnostica ottimale per la maggior parte dei test cTn contemporanei attualmente utilizzati. I test più sensibili, compresi i test ad alta sensibilità, possono fornire prestazioni diagnostiche adeguate entro 3-6 ore, o anche più velocemente in pazienti selezionati o applicando criteri molto rigorosi.

A prescindere dal test cTn utilizzato nella pratica clinica locale, in generale si raccomanda di sviluppare un protocollo di campionamento seriale standardizzato nelle istituzioni cliniche per i pazienti ammessi con sospetto ACS, adatto al loro test cTn locale. Il protocollo dovrebbe includere le soglie per un cambiamento significativo, indicativo di una lesione miocardica acuta.

Implicazioni della performance del test sugli algoritmi di rule-in e rule-out per il MI acuto

Il rilevamento di livelli aumentati e variabili di cTn, in combinazione con i segni clinici di ischemia, sosterrà la diagnosi di MI acuto e il rinvio del paziente a ulteriori indagini diagnostiche e/o alla gestione invasiva.

Quando si usa un test contemporaneo, il danno miocardico sarà diagnosticato da una misurazione della cTn all’ingresso in ED e ripetendo la misurazione della cTn dopo l’appropriato intervallo di campionamento di circa 6 ore, a seconda del test usato.

Quando si usa un test ad alta sensibilità, alti livelli di cTn all’ingresso in ED (>5 x 99° percentile URL) e cambiamenti ECG positivi possono aiutare a indirizzare i pazienti a un trattamento invasivo immediato. Livelli di cTn normali (URL del terzo percentile), in combinazione con un ECG normale, sosterranno l’esclusione anticipata di MI e la dimissione di tale paziente. Soprattutto in caso di arrivi tardivi (dolore toracico > 6 ore prima del ricovero) i risultati negativi di cTn sosterranno l’esclusione di MI. I risultati negativi della cTn nei primi arrivi, o i risultati hs-cTn moderatamente positivi, richiederanno un nuovo test a 3-6 ore.

Il vantaggio del test hs-cTn è chiaramente legato alla sua alta sensibilità. L’alta sensibilità si traduce in un basso rischio di perdere i pazienti che hanno un MI acuto. L’alta sensibilità supporta anche algoritmi di esclusione precoci e sicuri, anche quando una percentuale inferiore di pazienti potrebbe beneficiare rispetto alle prestazioni di esclusione offerte dai test cTn contemporanei.

Lo svantaggio della maggiore sensibilità dei test hs-cTn è la ridotta specificità e l’aumentato rischio di risultati falsi positivi che suggeriscono ACS. Anche se il rischio di mancanza di MI è minore quando si utilizza un test hs-cTn, soprattutto i pazienti anziani senza ACS, o pazienti con altre patologie come la malattia renale potrebbero mostrare livelli moderatamente aumentati e/o modificati di cTn. Questo maggiore livello di falsi positivi associati al test hs-cTn si tradurrà in una maggiore necessità di follow-up diagnostico, e un rischio di trattamento inappropriato.

Le strutture mediche e il personale clinico stanno cercando di evitare tale follow-up ingiustificato, sia per motivi logistici che economici. I costi aggiuntivi e l’assistenza associati alla diagnosi ingiustificata di MI associata alla minore specificità del test hs-cTn è quindi una preoccupazione crescente. Inoltre, l’implementazione di un test hs-cTn è associato a diversi requisiti pratici per garantire il suo uso diagnostico e clinico appropriato. Nonostante queste preoccupazioni, l’introduzione dei test hs-cTn migliorerà ulteriormente la diagnosi precoce e l’esclusione sicura dell’infarto miocardico e quindi presenta un biomarcatore essenziale per il laboratorio clinico nel work-up diagnostico dei pazienti con sospetto ACS.

Sommario

• I livelli aumentati e variabili di cTn sono fondamentali nella diagnosi clinica di MI acuto.
• Tale livello di prestazione diagnostica può essere fornito da test cTn che dimostrano un’imprecisione (CV) del 20% o meglio al cut-off diagnostico.
• Il cut-off diagnostico di ogni test cTn è l’URL del 99° percentile come determinato in una popolazione di controlli sani per quel test.
• Esiste un rischio di distorsione della popolazione nella popolazione di pazienti testati dall’utente, così come nella popolazione di controllo utilizzata dal produttore per determinare il cut-off del test.
• La validazione locale o la derivazione dell’URL al 99° percentile è raccomandabile, specialmente quando si prevede una distorsione della popolazione.
• I cut-off più bassi e la minore imprecisione dei test cTn sono tipicamente associati all’aumento della sensibilità del test.
• Con l’aumento della sensibilità e della precisione dei test cTn, la diagnosi e l’esclusione del MI acuto possono essere raggiunti prima e più velocemente.