Da li je jonizirani kalcij uvijek tačan, a ukupni kalcij uvijek pogrešan? John G. Toffaletti, PhD, DABCC Otkad su McLean i Hastings uradili pionirske studije o kontrakciji žabljeg srca u ranim 1930- tim (1), jonizirani […]
Ipak, ukupni kalcij je, i vjerovatno će ostati preovladavajući oblik mjerenja kalcija u kliničkoj praksi. Neki kliničari su naviknuti na korištenje algoritama za korekciju ukupnog kalcija na pretpostavljenu vrijednost pri normalnim vrijednostima albumina i ukupnih proteina i da izračunaju koncentraciju joniziranog kalcija iz vrijednosti ukupnog. Neki od laboratorijskog osoblja bi mogao reći da kliničari pokušavaju forsirati da se „pogrešni” ukupni kalcij slaže sa njihovom „tačnom” kliničkom procjenom. Ovaj članak će se fokusirati na vezu između joniziranog i ukupnog kalcija i racionalni pristup interpretaciji ovih rezultata.
Izračunavanje korigiranih vrijednosti kalcija
1978, Ladenson i kolege su procijenili 13 objavljenih jednadžbi za korekciju ukupnog kalcija i zaključili da nije bitno poboljšano slaganje rezultata joniziranog kalcija u poređenju sa nekorigiranim ukupnim kalcijem (2). Pomislio sam da će ovaj izvještaj okončati upotrebu korektivnih jednadžbi, ali to nije bio slučaj. 26 godina poslije, 2004, Dickerson i kolege objavili su dopunjeni izvještaj i došli su do istih zaključaka zaključaka (3). Uprkos ovim izvještajima, korekcija ukupnog kalcija još uvijek je prisutna u kliničkoj praksi i izvještaji o novim jednadžbama još uvijek se povremeno pojavljuju u literaturi.
Kliničke laboratorije koriste nekoliko jednadžbi za izračunavanje vrijednosti kalcija. Neke uključuju nivo albumina pacijenta dok druge koriste ukupne proteine. Pregled tih jednadžbi je objavljen 2004 (3). Neke od njih pokušavaju izračunati koncentraciju joniziranog kalcija direktno iz ukupnog kalcija i drugih parametara. Izbor četiri predstavnika jednadžbi pokazuje njihove značajne različitosti. (Tabela 1).
|
Tabela 1
Primjeri jednadžbi za izračunavanje kalcija
|
|
1
|
Ukupni kalcij – 0.707 x (albumin – 3.4) = korigovani kalcij
Ovo je tipična jednadžba za izračunavanje korigovanog ukupnog kalcija (mg/dL) i albumina (g/dL).
|
|
2
|
Ukupni kalcij / (0.6 + 0.05 x ukupni proteini) = korigovani kalcij
Ovo je druga tipična jednadžba za izračunavanje korigovanog ukupnog kalcija iz ukupnog kalcija (mg/dL) i ukupnih proteina (g/dL).
|
|
3
|
0.25 x = jonizirani kalcij
Ova jednadžba izračunava jonizirani kalcij (mmol/L) iz ukupnog kalcija (mg/dL) i albumina (g/dL).
|
|
4
|
Ukupni kalcij – (0.00613 x ukupni kalcij x albumin) – (0.00244 x ukupni kalcij x globulin) – (0.0043 x ukupni kalcij x AG) – (0.00375 x ukupni kalcij x HCO3) = jonizirani kalcij
Ova jednadžba izračunava jonizirani kalcij (mmol/L) iz šest mjerenja: ukupni kalcij (mmol/L); albumin (g/L); globulin (ukupni proteini – albumin; g/L); anion gap (AG; mmol/L); i bikarbonat (HCO3; mmol/L).
|
Posebna napomena je jednadžba 4 koja zahtjeva šest laboratorijskih mjerenja za izračunavanje joniziranog kalcija. Jasno se sjećam moje prve reakcije na ovu jednadžbu koja je objavljena 1989 (4). Mislio sam da su istraživači napravili hrabar pokušaj da dođu do jednadžbe koja uključuje nekoliko varijabli vezanih za kalcij. Sa druge strane, sjećam se razmišljanja da ako laboratorij mora mjeriti šest analita da da dobiju željeni, možda je vrijeme da se jednostavno izmjeri željeni parametar.
Šta je pogrešno sa ovim korektivnim jednadžbama?
Postoji nekoliko problema sa korištenjem jednadžbi za korekciju ukupnog kalcija. Prvi, jednadžbe ili ignoriraju ili prave pretpostavke o složenoj ravnoteži in vivo između kalcijovih jona i aniona različitih veličina i afiniteta. Pored albumina i proteina, ravnoteža kalcija je osjetljiva na pH, koncentraciju bikarbonata, citrata, laktata i fosfata. Nadalje, korektivne jednadžbe su osjetljive na efekte analitičke varijacije kalcija, albumina, proteina i bilo kojeg drugog analita koji se koristi u izračunavanju. Ova tačka je jasno ilustrovana u izvještaju koji pokazuje da razlike u rezultatima albumina pri korištenju bromkrezol zeleno u odnosu na bromkrezol ljubičasto metodu daju značajne razlike i u korigiranim rezultatima kalcija (5).
Drugi razlozi zbog kojih su korektivne jednadžbe problematične ja da je „tačnost” bilo kojeg rezultata ovisi o relevantnim referentnim rasponima. Prema tome, bilo koja neravnoteža između joniziranog i ukupnog kalcija mijenja broj diskrepantnih rezultata. Osim toga, česti su uzorci koji sadrže smanjene nivoe i ukupnog kalcija i albumina. Kako je opisano, čini se da ovi uzorci imaju normalan jonizirani kalcij ili normalne vrijednosti korigovanog kalcija prema rezultatima korektivnih jednadžbi. Međutim, takvi pojedinci često pokazuju smanjen nivo joniziranog kalcija. U stvari, vrijednosti korigiranog kalcija potcjenjuju prevalencu hipokalcemije (6). Na kraju, ljekari često koriste kalcij korektivne jednadžbe, obično kada misle da je vrijednost ukupnog kalcija ili pogrešna ili se ne slaže sa njihovom kliničkom procjenom.
Zašto ne mjeriti samo jonizirani kalcij?
Ostali faktori takođe utiču zašto ukupni kalcij nastavlja da bude dio kliničke hemije. Nakon što je krvni uzorak uzet, koncentracija joniziranog kalcija se mijenja više nego koncentracija ukupnog kalcija. Na primjer, uzorci antikoagulansima tretirane krvi. Jaki kalcij jon helator kao citrat i EDTA radikalno mijenjaju jonizirani kalcij i utiču na ukupni. Obični heparin iz litijskih i natrijumovih soli je anion koji takođe veže kalcijeve jone. Dok je ovaj efekat nekada bio značajan problem za kliničku analizu, upotreba savremenih, uravnoteženih ili brzo otapajućih minimalnih heparinskih preparata u špricama, ga je uveliko eliminirala.
Jednom prikupljen, uzorak krvi mijenja pH koja se može smanjiti zbog staničnog metabolizma ili povećati zbog gubitka CO2 ako je uzorak bio izložen zraku. Obzirom da pH utiče na vezanje kalcijevih jona za albumin, vrijednosti joniziranog kalcija se mjenjaju obrnuto pH za otprilike 0.05–0.06 mmol/L/0.1 pH promjenu (7). Druga, manje cijenjena činjenica je da proces zgrušavanja utiče na pH na nepredvidljiv način (8); zato čak i u serumu bez antikoagulanta, koncentracija joniziranog kalcija može biti promijenjena.
Na kraju, analitički instrumenti korišteni u kliničkim laboratorijama za mjerenje joniziranog kalcija su relativno ograničeni. Krvni gas/elektroliti analizatori koji se tipično koriste u kliničkim laboratorijama za mjerenje joniziranog kalcija su bazirani na elektrohemijskim metodama koje nisu prilagođene za pružanje standardnih hemijskih procedura uključujući enzime, proteine, bilirubin, lipide i bubrežne funkcionalne testove. Samo neki analzatori gasova u krvi, mjere ureu, kreatinin u punoj krvi pomoću elektrohemijske metode.
Klinička upotreba joniziranog kalcija
Nivoi kalcija su važni pa čak i kritični u nekoliko kliničkih situacija (9). Npr. Promjene u koncentraciji elektrolita u krvi su zajedničke tokom velikih hirurških intervencija uključujući srce, jetru i abdomen. Kliničari često zahtjevaju test joniziranog kalcija tokom ovih intervencija da bi nadgledali nivoe u krvi i da odluče nadoknadu ako je potrebno. Efekti kombinovanog davanja heparina, citrata, bikarbonata, lijekova, proteinskih rastvora kao i promjene u pH krvi i tjelesnoj temperaturi mogu značajno uticati na koncentraciju kalcija u krvi. zbog toga što ova stanja često uzrokuju velike razlike između koncentracija ukupnog i joniziranog kalcija, mjerenje ukupnog kalcija se manje koristi u ovim stanjima.
Kritični pacijenti u jedinici intenzivne njege, kao oni sa infekcijom i sepsom, pankreatitisom, opekotinama ili velikim traumama su visoko suspektni na hipokalcemiju. Zbog njihove važnosti za održavanje srčanog outputa, arterijskog pritiska i sistemskog vaskularnog otpora, adekvatna koncentracija joniziranog kalcija je naročito važna. Pacijenti sa sepsom obično imaju sniženu koncentraciju joniziranog kalcija, najvjerovatnije povezanu sa produkcijom različitih citokina koji utiču na regulaciju kalcija.
Kritični pacijenti, naročito oni sa ovim infekcijama mogu imati nizak ili suprimiran parathormon (PTH) povezan sa povišenim nivoom tumor nekrotizirajućeg faktora (TNF), interleukina – 6, CRP. Mjerenje ukupnog kalcija često imaju mali značaj kod ovih pacijenata jer su koncentracije serumskih proteina reducirane, poremećaj acido-baznog statusa. Za pacijente kojima je potrebna nadoknada kalcija, mjerenje joniziranog kalcija je od pomoći za određivanje odgovarajuće doze.
Za novorođenčad, kliničari preferiraju mjerenje joniziranog kalcija da bi pratili status kalcija. Novorođenačka hipokalcemija može biti normalan nalaz tokom prve sedmice života i može biti stimulus da pokrene paratireoidne žlijezde da budu funkcionalne. Nadoknada kalcija nije neophodna, ali kod prijevremeno rođenih ili novorođenčadi sa prolongiranom hipokalcemijom, nadoknada kalcija može biti neophodna.
Da li je ukupni kalcij uvijek pogrešan?
Interesantna studija koja je pratila ukupni kalcij i kod preživjelih od traume i onih koji nisu u jedinici intenzivne njege (10). Dok su obje grupe pokazale očekivani pad ukupnog kalcija drugog dana, nakon toga vrijednosti ukupnog kalcija su se vratile na normalne vrijednosti kod preživjelih i ostale niske kod onih koji nisu preživjeli. Iako jonizirani kalcij nije mjeren, ovi rezultati sugeriraju da je ukupni kalcij adekvatan indikator statusa kalcija kod traume.
Za dobijanje PTH rezultata kod pacijenata sa hiperparatireoidizmom, hipoparatireoidizmom, malignitetom ili bubrežnim bolestima, mjerenje joniziranog kalcija sa mjerenjem PTH su prioritetni za interpretaciju PTH rezultata. Ali obzirom da se uzorci za PTH često prikupljaju u klinici koja može biti udaljena od laboratorije za PTH i jonizirani kalcij, ukupni kalcij se smatra prihvatljivom alternativom za jonizirani kalcij za interpretaciju PTH rezultata.
Gdje nas sve ovo vodi?
Godinama, studije su pokazivale da je korigirani ukupni kalcij nerealan pokazatelj pacijentovog statusa kalcija kao što je jonizirani kalcij (2,3). U prosjeku, rezultati korigiranog kalcija nisu bolji od ukupnog kalcija. Problemi koji okružuju vrijednosti ukupnog kalcija se povećavaju činjenicom da studije koje upoređuju ukupni kalcij sa joniziranim, pretpostavljaju da je jonizirani kalcij uvijek „tačan” rezultat. Ukupni kalcij prema tome nikad nije „tačan” kada se ne slaže sa joniziranim kalcijem.
Objektivnija procjena bi bila slijepi pregled slučajeva pacijenata koji imaju rezlike u vrijednostima ukupnog i joniziranog kalcija. Ovo može biti frustrirajuće nastojanje, jer ovakvi slučajevi često ne sadrže „kalcij fokusirane” obrade.
U izvještajima koji su pratili razliku između ukupnog i joniziranog kalcija, nalaz je da se vrijednosti slažu sa referentnim rasponom u oko 75% slučajeva. Sa ovim izuzetkom uzorci su skupljani od pacijenata sa visokim nivoom citrata iz transfuzija, rijetko je da se nađe tako velika razlika u rezultatima ukupnog i joniziranog kalcija.
Jedan primjer bi bio pacijent koji ima očigledno povišen jonizirani kalcij dok je njegov ukupni kalcij snižen. Ovakav odnos ukupnog i joniziranog kalcija je još češći kod zdravih osoba i kod mnogih pacijenata sa normalnim albumin/protein, acidobaznim statusom. Glavna pogreška za ukupni kalcij je kad flebotomist ostavi podvezu duži period, te će porasti ukupni kalcij povećanjem protein/albumin nivoa.
Čini se razuminim zaključiti da će ukupni kalcij mirno koegzistirati u laboratoriju sa joniziranim kalcijem i da će ukupni kalcij ostati pouzdan skrining test za abnormalnosti kalcija. Mjerenje ukupnog kalcija je relativno jeftino, lako dostupno i otpornije na transport. Kada kliničar mora odlučiti da li je pacijentu potrebna hirurgija paratireoidne žlijezde ili će primiti nadomjesnu terapiju kalcija u kritičnim situacijama, mjerenje joniziranog kalcija je vrijedno i dodatnh troškova i napora.
REFERENCE
1. McLean FC, Hastings AB. The state of calcium in the fluids of the body. J Biol Chem 1935;108:285–322.
2. Ladenson JH, Lewis JW, Boyd JC. Failure of total calcium corrected for protein, albumin, and pH to correctly assess free calcium status. J Clin Endocrinol Metab 1978;46:986.
3. Dickerson RN, Alexander KH, Minard G, Croce MA, et al. Accuracy of methods to estimate ionized and “corrected” serum calcium concentrations in critically ill multiple trauma patients receiving specialized nutrition support. J Parenter Enteral Nutrition 2004;28:133–141.
4. Nordin BE, Need AG, Hartley TF, Philcox JC, et al. Improved method for calculating calcium fractions in plasma: reference values and effect of menopause. Clin Chem 1989;35:14–17.
5. Labriola L, Wallemacq P, Gulbis B, Jadoul M. The impact of the assay for measuring albumin on corrected (adjusted) calcium concentrations. Nephrol Dial Transplant 2009;24:1834–1838.
6. Byrnes MC, Huynh K, Helmer SD, Stevens C, et al. A comparison of corrected serum calcium levels to ionized calcium levels among critically ill surgical patients. Am J Surg 2005;189:310–314.
7. Wang S, McDonnell EH, Sedor FA, Toffaletti JG. pH effects on measurements of ionized calcium and ionized magnesium in blood. Arch Pathol Lab Med 2002;126:947–950.
8. Toffaletti JG, Wildermann RF. The effects of heparin anticoagulants and fill volume in blood gas syringes on ionized calcium and magnesium measurements. Clin Chim Acta 2001;147–151.
9. Toffaletti JG. Ionized Calcium, in Clinical Chemistry: Theory, Analysis, Correlation, 5th ed. Kaplan LA, Pesce AJ. Mosby Elsevier, St. Louis, Mo., 2010.
10. Ward RT, Colton DM, Meade PC, Henry JC, et al. Serum levels of calcium and albumin in survivors versus nonsurvivors after critical injury. J Crit Care 2004;19:54–64.