Klinična biokemija
Visokošolski strokovni program laboratorijske biomedicine
Obseg:
255 ur
Predavanja: 120 ur
Vaje: 120 ur
Seminarji: 15 ur
Cilj predmeta:
Študent spozna obseg in vlogo klinične biokemije kot del laboratorijske diagnostike v zdravstvu. Spozna interdisciplinarnost področja in se nauči povezovati prej pridobljeno znanje pri naravoslovnih in medicinskih predmetih. Osvoji prebavo, transport in metabolizem kemičnih spojin, ter izločanje končnih metabolitov. Nauči se analitike tistih komponent v bioloških materialih (predvsem v krvi in urinu pa tudi v tkivih punktatih in drugih), katerih sprememba (kvalitativna in/ali kvantitativna) je povezana z razpoznavanjem bolezni.
Vsebina predmeta:
Predavanja:
I. UVOD (10 ur)
Predstavitev področja (klinična biokemija in zdravstvo, zakonodaja, kodeks deontologije, organiziranost, strokovne inštitucije, mednarodne povezave, izobraževanje).
I.1. LABORATORIJSKI PRIPOMOČKI
Pribor iz stekla in plastike, (osnovne lastnosti in vrste stekla in plastike), specifičen pribor (za odvzem, pripravo in shranjevanje krvi, urina in drugih bioloških materialov) čiščenje laboratorijskega pribora, voda za laboratorijsko uporabo.
I.2. LABORATORIJSKI REAGENTI IN RAČUNSTVO
Reagenti (oznake čistote), standardi (primarni, sekundarni, referenčni), računstvo (internacionalni sistem enot, temperatura, koncentracija, hidrati, razredčitve, serijske razredčitve, gostota), praktični primeri in reševanje problemov.
I.3. VARNOST V LABORATORIJU
Zakoni, predpisi, osnove varnega dela (osebna zaščita, navodila za delo z nevarnimi snovmi, ustrezno označevanje, vzdrževanje prostorov, delovnih površin, aparatur in pribora, ekološko sprejemljivo ravnane z odpadki), požarna varnost (vrste požarov in gašanje, vzroki in preprečevanje), kemična varnost (podatki o nevarnih kemikalijah, označevanje, hranjenje, odstranitev), električna varnost, biološka varnost (osebna zaščita, ravnanje pri politju, odstranitev), radioaktivna varnost (osnovne informacije, rokovanje, politje, odstranitev), komprimirani plini, laboratorijski program za varno delo.
I.4. ZAGOTAVLJANJE KAKOVOSTI
Uvod, spremljanje kakovosti (izbira kontrolnih materialov, izbira statističnih postopkov, postopki notranje kontrole kakovosti, zunanja kontrola kakovosti), metode vrednotenja (linearnost, natančnost, pravilnost, vrste napak, ki jih odkrijemo z metodami vrednotenja, diagnostična vrednost laboratorijskih parametrov), referenčni intervali, dejavniki kakovosti (predanalitski, analitski, poanalitski).
I.5. SPEKTROFOTOMETRIJA
Osnove (lastnost svetlobe, prepustnost svetlobe, absorbcija svetlobe, spektralne absorbcijske krivulje, Beerov zakon, umeritvene krivulje), spektrofotometrični inštrumenti (sestavni deli, vrste spektrometrov, atomska absorbcijska spektrometrija, plamenska emisijska fotometrija, nuklearna magnetna resonanca).
I.6. IMUNOKEMIJSKE TEHNIKE
Uvod (reakcije antigen-protitelo, reakcije kompeticije), radioaktivni označevalci (RIA - radioimmuno assay, IRMA - immunoradiometric assay), encimski označevalci (ELISA - enzyme-linked immunosorbent assay, IEMA - immunoenzymetric assay, EMIT - enzyme-multiplied immunoassay technique), fluorescentni označevalci (SLFIA - substrate-labeled fluorescent immunoassay, FPIA - fluorescence polarization immunoassay), zbiranje in priprava vzorcev, DNA - analize.
I.7. AVTOMATIZACIJA V LABORATORIJIH
Stopnje avtomatizacije analiz (vzorci, reagenti, reakcijski pogoji, meritve, preverbe funkcij in preventivni ukrepi), primeri specifičnih sistemov (pretočni analizatorji SMAC - seguential multiple analyzer with computor, paralelni analizatorji - centrifugalni;GemENI, COBAS, CENTRIFICHEM, diskretni analizatorji; EKTACHEM, SYNCHRON...), izbira inštrumenta.
I.8. RAČUNALNIKI V LABORATORIJU
Uvod (zgodovina, vrste računalnikov, vrste računalniških komunikacij, bodočnost).
II. PRESNOVA IN MOTNJE V PRESNOVI (30 ur)
II.1. OGLJIKOVI HIDRATI
Definicije in osnove, klasifikacija (monosaharidi, oligosaharidi, disaharidi, polisaharidi), prebava, presnova, hormonalna regulacija.
Klinične aplikacije:
Hiperglikemija (klasifikacija, laboratorijska diagnostika; glukoza v plazmi na tešče, glukoza v urinu, glukoza v plazmi 2 uri po obroku, glukoza v plazmi po obremenitvi z glukozo, OGTT - oralni glukoza tolerančni test, intravenozni glukoza tolerančni test, glikirani hemoglobin, fruktosamin, samokontrola glukoze v krvi), hipoglikemija (klasifikacija, laboratorijska diagnostika; glukoza v plazmi, 5-h GTT - 5 urni glukoza tolerančni test, nivoji insulina, C-peptid, tolbutamidni tolerančni test), prirojene motnje v metabolizmu ogljikovih hidratov (glikogeneze, galaktozemija, motnje v metabolizmu fruktoze, mukopolisaharidoze), glukoza v likvorju.
Analizni postopki:
Glukoza v serumu in likvorju (vzorec, metode: kemične, encimske), glukoza in drugi sladkorji v urinu (kvalitativne in kvantitativne meritve), glikirani hemoglobin (vzorec, metode: osnovane na razlikah v naboju, na strukturnih razlikah, na kemični reaktivnosti), ketoni.
II.2. LIPIDI
Uvod, klasifikacija (maščobne kisline, glicerozni estri, derivati sterola, derivati sfingozina - sfingolipidi, terpeni), prebava, presnova (eksogeni in endogeni lipidi, lipoproteini, hilomikroni, VLDL, IDL, LDL, HDL, apoproteini).
Analizni postopki:
Holesterol (klasični in encimski postopki), frakcije lipoproteinov (elektroforeza, ultracentrifugiranje, selektivna precipitacija), lipoprotein(a), trigliceridi, (encimski postopki), izgled seruma, apoproteini (imunokemični - turbidimetrični postopki).
Klinične aplikacije:
Hiperproteinemije (zvišani hilomikroni - tip I, zvišani LDL - tip II, zvišani IDL - tip III, zvišani VLDL - tip IV, zvišani VLDL in hilomikroni - tip V, zvišani HDL), sekundarne hiperlipoproteinemije. Hipolipoproteinemije (znižani LDL, odsotnost LDL, znižani HDL, odsotnost HDL), lizosomalne motnje (Gaucher-ova, Niemann-Pick-ova, Krabbe-jeva bolezen, metakromatska levkodistrofija, Fabry-jeva, Tay-Sachs-ova bolezen, G M1-gangliozidoza, fukozidoza).
II.3. BELJAKOVINE
Osnovne lastnosti, klasifikacija (struktura, oblika, topnost, zgradba, elektroforetska gibljivost, funkcija, velikost, gostota, masa), presnova (prebava, sinteza, razgradnja, hormonska regulacija).
Osnovni analizni postopki:
Turbidimetrija in nefelometrija (reakcija beljakovin s specifičnimi antiserumi ali precipitacije v kislem), imunodifuzija, elektroforeza, kapilarna elektorforeza, imunoelektroforeza, izoelektrično fokusiranje, SDS PAGE, dvodimenzionalna elektroforeza, kromatografija.
Klinične aplikacija:
Celotne beljakovine (patofiziologija, metodologija), albumin (patofiziologija, metodologija), prealbumin, retinol-vezoči protein, alfa-1-antitripsin, alfa-1-glikoprotein, alfa-2-makroglobulin, haptoglobin, hemopeksin, ceruloplazmin, transferin, C-reaktivni protein, fibrinogen, imunoglobulini (IgG, IgA, IgM, IgD, IgE), monoklonalne gamapatije, amiloidoze, beta-2-mikroglobulin. Beljakovine v urinu in likvorju, druge beljakovine (alfa-fetoprotein, markerji okvare miokarda, tumorski markerji).
II.4. AMINO KISLINE
Pregled genetskih bolezni.
Klinične aplikacije:
prirojene motnje presnove, renalne aminoacidurije, prelivne aminoacidurije (cistinurija, cistinoza, Hartnup-ov sindrom, fenilketonurija, tirozinoza in tirozinemija, alkaptonurija, leucin-, izoleucin- in valin-urija (maple syrup urine disease), homocistinurija, albinizem.
Analizni postopki:
Presejalni testi, HVE, dvodimenzionalna tankoplastna kromatografija, fluorimetrija, HPLC, DNA analiza.
III. ENCIMI (10 ur)
Encimska kinetika (encimska kataliza, faktorji, ki vplivajo na encimsko aktivnost, merjenje encimske aktivnosti, koencimi, izoencimi, encimi kot reagenti, klasifikacija encimov), klinično pomembni encimi (AST, ALT, LDH, CK, ALP, ACP, amilaza, lipaza, GGT, aldolaza, 5-nukleotidaza, LAP, holinesteraza, G-6-PD).
Klinične aplikacije na organske sisteme:
Srce, jetra, kosti, pankreas, prostata, mišice.
IV. PORFIRINI (2 uri)
Uvod, biosinteza porfirinov in hema.
Klinične aplikacije:
Porfirije, sekundarne motnje biosinteze hema.
Analitski postopki:
Delta-aminolevulinska kislina, porfobilinogen, porfirini, encimi biosinteze hema.
V. OCENA FUNKCIJE PREBAVNE CEVI IN TREBUŠNE SLINAVKE (10 ur)
Prebavni organi (želodec, tanko črevo, jetra in žolč, pankreas), laboratorijski funkcijski testi (gastrični testi, Schillingov test, D-ksilozni absorpcijski test, okultna kri, kloridi v znoju, gastrin v serumu, žolčne kisline.
Klinične aplikacije:
Deficit disaharidaz, malabsorbcija, Zollinger-Ellison sindrom, Menetrier-ova bolezen, cistična fibroza, Chronova bolezen, pankreatitis, čiri, kanceroidni tumorji.
VI. OCENA FUNKCIJE JETER (6 ur)
Funkcija jeter (metabolna, detoksikacijska, ekskrecijska, shranjevalna).
Analitski postopki za pokazatelje metabolne funkcije:
Albumin v serumu, protrombinski čas, lipidi in lipoproteini v serumu, bilirubin v serumu), detoksikacijske in ekskrecijske funkcije (amonijak v plazmi, BSP test, žolčne kisline), "jetrni" encimi (AST, ALT, GGT, ALP, LAP 5 NT, LD).
Klinične aplikacije:
Zlatenica (prehepatična, hepatična, posthepatična, neonatalna), hemolitične anemije, ciroza, motnje v izločanju bilirubina, mastna jetra, hepatitis novotvorbe, transplatacija jeter.
VII. OCENA FUNKCIJE LEDVIC (22 ur)
Ultrafiltracija, vrste transporta skozi celice, reabsorbcija, izločanje, hormonska regulacija.
VII.1. NEPROTEINSKE DUŠIKOVE SPOJINE
Uvod, sečnina, kreatin, kreatinin, sečna kislina, amonijak, ocena ledvične funkcije (očistki, testi tubularne funkcije, proteinurija, hematurija, mioglobinurija, hemoglobinurija, urinske analize, urinske citodiagnostične analize).
Klinične aplikacije:
Ledvične bolezni, cistitis, ledvični kamni, transplantacija.
VII.2. VODA IN ELEKTROLITI
Celotna voda v telesu, osmolalnost, elektroliti (natrij, kalij, kloridi, bikarbonat, magnezij, železo).
Analitski postopki:
Natrij in kalij, klorid, celotni CO2, magnezij, osmolalnost, železo in TIBC, feritin.
VII.3. KISLINSKO-BAZIČNO RAVNOTEŽJE
Splošne osnove (kisline in baze, voda in pH, pufri, plinski zakoni, izmenjava plinov, ventilacija, respiracija, regulacija respiracije, faktorji, ki vplivajo na transport kisika), disociacijska krivulja za kisik (faktorji vpliva, transport kisika), puferski sistemi (hidrogenkarbonat/ogljikova kislina, hemoglobinski, fosfatni, proteinski), regulacija kislinsko-baznega ravnotežja (pljučna, ledvična), motnje K-A ravnotežja (anionska vrzel, metabolna acidoza, metabolna alkaloza, respiratorna acidoza, respiratorna alkaloza, kombinirane motnje), analizni vzorci (arterijska kri, venozna kri, kapilarna kri, opozorila, vpliv nadmorske višine).
Analizne tehnike:
Potenciometrija - merjenje pH, pCO2, amperometrija - merjenje pO2, transkutano merjenje, zagotavljanje kakovosti, nomogrami.
VIII. HORMONI IN ENDOKRINOLOGIJA (12 ur)
Klasifikacija hormonov (proteinski, steroidni, rastni faktorji), regulacija hormonske sekrecije, mehanizem delovanja (proteinskih, steroidnih hormonov), motnje endokrinega sistema.
VIII.1. OCENA DELOVANJA ŠČITNICE
Regulacija, ščitnični hormoni (biosinteza, mehanizem delovanja), ščitnični funkcijski testi (TSH, prosti T4A, T4, T3, RT3U, prosti T4 indeks; prosti T3 indeks, prosti T3, TBG, Tg, ščitnična protitelesa, T3 zavirajoči test, TRH stimulacijski test).
Klinične aplikacije:
Hipertireoidizem, hipotireoidizem, avtoimune motnje, tireoiditis, novotvorbe, specialna stanja.
VIII.2. OCENA DELOVANJA OBŠČITNICE
Obščitnični hormon (biosinteza in metabolizem, mehanizem delovanja), regulacija kalcija in fosforja, specifične določitve (Ca, P).
Klinične aplikacije:
Hipo- in hiperkalciemija, metabolne bolezni kosti, hipo- in hiperfosfatemija.
VIII.3. OCENA DELOVANJA SKORJE NADLEDVIČNE ŽLEZE
Hormoni nadledvične žleze (biosinteza, metabolizem, specifične določitve), funkcijski testi (ACTH, stimulacijski test, deksametazon zavirajoči testi, metyrapon stimulacijski test).
Klinične aplikacije:
Prirojena hiperplazija nadledvične žleze, adrenogenitalni sindrom pri odraslih, povečano oz. zmanjšano izločanje kortizola.
VII.4. OCENA DELOVANJA SREDICE NADLEDVIČNE ŽLEZE
Hormoni sredice (sinteza, metabolizem, receptorji, specifične določitve).
Klinične aplikacije:
Feokromocitom, nevroblastom.
VIII.5. REPRODUKCIJA
Hormoni reprodukcije (biosinteza in metabolizem, mehanizem delovanja, moški, ženska), regulacija reproduktivnega sistema, specifične določitve (testosteron, estradiol, progesteron, DHEA, gonadotropini).
Klinične aplikacije:
Neplodnost pri moškem, pri ženski, neodzivnost na androgene, prezgodnja puberteta, hirzutizem, amenoreja.
IX.TUMORSKI MARKERJI (2 uri)
Uvod, karakteristike idealnega tumorskega markerja, vloga markerjev, poti nastanka, klasifikacija (encimi, hormoni, celični receptorji, serumski proteini, DNA).
Klinične aplikacije:
Rak in tumorji; prebavne cevi, dojke, pljuč, trebušne slinavke, prostate, jajčnikov, uterusa, testisov, kože, nevroblastomi in feokromocitomi, levkemije in limfomi.
X. DOLOČANJE RAVNI ZDRAVIL (TDM) IN STRUPOV (6 ur)
Uvod, učinek zdravila, porazdelitev (absorpcija, porazdelitev, biotransformacija, izločanje, mesto učinkovanja), farmakokinetika, faktorji vpliva na porazdelitev, vzorci in rezultati, klasifikacija specifičnih zdravil, bodočnost TDM.
Vrste strupenih snovi (plini, topila, težke kovine, nehlapne organske snovi).
Analitski postopki:
Kvalitativni, kvantitativni, presejalni testi, AA, FP, RIA, EIA, GLC, GC, HPLC.
XI.OCENA PREHRANJENOSTI (2 ur)
Biokemični pokazatelji (subjektivni pokazatelji, proteinski status, CH status, lipidni status), vitamini (vodotopni, v maščobah topni vitamini), oligoelementi.
XII.BIOKEMIČNE POSEBNOSTI (8 ur)
XII.1. SPREMEMBE PRI POVEČANI TELESNI AKTIVNOSTI
Akutne in kronične posledice (na presnovo CH, lipidov, serumske aktivnosti encimov, hormonski odziv, ledvično funkcijo in urinske parametre, hemostazo).
XII.2. LABORATORIJSKE PREISKAVE PRI PSIHIATRIČNIH BOLNIKIH
Biokemične osnove psihiatričnih motenj, laboratorijska merjenja specifičnih parametrov.
XII.3. LABORATORIJSKE PREISKAVE ZA SPREMLJANJE NOSEČNOSTI
Biokemične spremembe, preiskave (HCG, estradiol, HPL, alfa - fetoprotein, bilirubin, fosfolipidi).
Klinične aplikacije:
Fetalni distress, eritroblastoza, edemi v nosečnosti, proteinurija, hipertenzija.
XII.4. LABORATORIJSKE PREISKAVE PRI NOVOROJENČKIH IN OTROCIH
Biokemične spremembe (v pljučih, jetrih, tiroideji, glukoza, kalcij, CK), prehranjenost (albumin, železo, hemoglobin, lipoproteini, amonijak), zastrupitve (s strupenimi snovmi, zdravili).
XII.5. LABORATORIJSKE PREISKAVE PRI STAROSTNIKIH
Biokemične spremembe (ledvična funkcija, intoleranca za glukozo, lipidi, proteini, krvni plini, encimi, jetrna funkcija in ščitnična funkcija), prehranjenost in vitaminski status.
Klinične aplikacije:
Demenca, zlom kolka.
Vaje:
Pri vajah se študent nauči:- varno zase in za okolico ravnati z biološkimi materiali, jih pravilno odvzeti (kapilarno kri, znoj, urin), - pripraviti za analize (centrifugirati, shranjevati, transportirati)Uvodne vaje so na kliniki, kjer tudi spozna organizacijo dela na kliniki in v kliničnem laboratoriju.Določanje K in Na v serumu in urinu (s plamenskim fotometrom in z ion selektivnimi elektrodami); Mg, Ca, kloridi, fosfati v serumu (spektrometrično); plinska analiza arterijelne krvi (pH, pCO2, pO2, totalni CO2, O2 saturacija); celotni sladkorji v urinu (presejalni testi za monosaharide, disaharide); amino kisline v urinu (skupinski presejalni test, specifični za cistin in fenilpiruvat); osnovne urinske preiskave (fiz. - kem.: pH, specifična teža; kemične: proteini, ketoni, nitriti, levkociti, eritrociti; mikroskopske: sediment, celice, bakterije, kristali); celotni proteini v serumu (Biuret); elektroforeza serumskih proteinov (na celogelu); glukoza v serumu in urinu; HbA1c v polni krvi; sečnina, kreatinin v serumu in urinu; urat v serumu; trigliceridi, holesterol, HDL - hol. v serumu (spektrometrično); elektroforeza lipoproteinov; encimi (AST, ALT, Aph in izoencimi); hormoni (kortizol, HCG); nivo zdravil (teofilin, salicilati); železo, TIBC, baker v serumu; bilirubin v serumu;
Obveznosti študentov:
Pri laboratorijskih vajah se preverja znanje s kolokviji, pri oceni uspešnosti se upoštevajo tudi rezultati analitskih določitev. Teoretično znanje se preverja z dvema pisnima testoma in zaključnim ustnim izpitom.
Pozitivna ocena vaj je pogoj za pristop k zaključnemu ustnemu izpitu!
Temeljni študijski viri:
S. C. Anderson, S. Cockayne: Clinical Chemistry - Concepts and Application, W. B. Saunders Company, Philadelphia-London-Toronto-Montreal-Sidney-Tokyo, 1993;
J. Lukač Bajalo, A. Prevorčnik: Kodeks deontologije v laboratorijski medicini, Edicija Zbornice laboratorijske medicine, 2000;