Laboratoriummonitoring van heparinetherapie: Partial Thromboplastin Time or Anti-Xa Assay?

Abstract

De geactiveerde partiële tromboplastinetijd (PTT) is de belangrijkste methode waarmee laboratoria ongefractioneerde heparinetherapie controleren. Een overzicht van de experimentele basis voor heparinecontrole met behulp van de PTT brengt belangrijke tekortkomingen van deze test aan het licht. De beschikbaarheid van anti-Xa heparinetests op geautomatiseerde stollingsanalysatoren vormt een schijnbaar logisch alternatief, omdat de therapeutische PTT-reeks wordt afgeleid uit anti-Xa-metingen van plasma van gehepariniseerde patiënten. De anti-Xa-test is niet gevoelig voor veel van de pre-analytische interferenties die van invloed zijn op de PTT, en invoering van anti-Xa-monitoring zou de noodzaak van validatie van een therapeutische PTT-bandbreedte wegnemen. Anti-Xa-heparinemonitoring is echter niet rigoureus gevalideerd door klinische resultatenstudies, en het afnemende klinische gebruik van ongefractioneerde heparine maakt het onwaarschijnlijk dat dergelijke gegevens beschikbaar zullen komen. Niettemin is het mogelijk dat veel laboratoria hun therapeutische PTT-bereiken niet kunnen blijven valideren volgens de huidige aanbevelingen en accreditatievereisten.

De geactiveerde partiële tromboplastinetijd (PTT) is nog steeds de belangrijkste methode waarmee laboratoria intraveneuze ongefractioneerde heparinetherapie (UH) bewaken.1 De beschikbaarheid van anti-factor Xa (anti-Xa) assays op geautomatiseerde stollingsanalysatoren biedt echter de gelegenheid om de historische en wetenschappelijke basis voor het gebruik van de PTT-assay als het primaire laboratoriuminstrument voor het bewaken van heparinetherapie opnieuw te beoordelen. Ironisch genoeg komt de ruime beschikbaarheid van anti-Xa assays op een moment dat de klinische indicaties voor ongefractioneerde heparine afnemen door de beschikbaarheid van laag-moleculaire-gewicht heparine (LMWH) producten.

Gefractioneerde heparine en laag-moleculaire-gewicht heparine

Heparine is een heterogeen mengsel van sterk negatief geladen, gesulfateerde mucopolysacchariden (polysugars) ook bekend als glycosaminoglycanen. Het molecuulgewicht (MW) van heparinemoleculen in UH-preparaten varieert van 3.000 tot 30.000 dalton, met een gemiddelde MW van 15.000 tot 18.000 dalton. Dit komt overeen met polymeren die bestaan uit ongeveer 45 tot 50 monosacchariden. De dichte negatieve lading rond heparinemoleculen met een groot MW leidt tot een aanzienlijke niet-selectieve binding van UH aan cellen en eiwitten, waardoor het antistollingseffect afneemt. Ongefractioneerde heparine wordt door 2 mechanismen uit het lichaam geëlimineerd: 1) dosisafhankelijke depolymerisatie, voornamelijk van grote MW-moleculen, door endotheelcellen en macrofagen; en 2) dosisonafhankelijke eliminatie van lage MW-moleculen door de nieren. Eiwitbinding en saturabele eliminatiekinetiek leiden tot significante variabiliteit in het antistollingseffect van UH bij individuele patiënten.2

Laagmoleculaire-gewicht heparine is een vervaardigd derivaat van UH. Het wordt bereid uit UH door filtratie of gecontroleerde depolymerisatie om polymeren te verkrijgen met een gemiddelde MW van 3.000 dalton. Heparineproducten met een laag molecuulgewicht binden zich minder snel aspecifiek aan eiwitten en worden door de nieren uit het lichaam verwijderd. Deze eigenschappen resulteren in een voorspelbaarder antistollingseffect wanneer gewichtsgebaseerde dosering wordt gebruikt voor de behandeling van patiënten.2

Mechanisme van heparine-antistolling

De belangrijkste antistollingseigenschappen van heparine vloeien voort uit de interactie met antitrombine (AT), een natuurlijk voorkomend antistollingseiwit dat in het bloed wordt aangetroffen. Heparine bindt zich aan AT via een specifieke pentasaccharide-sequentie (figuur 1). De binding van heparine induceert conformatieveranderingen in het AT-molecuul, waardoor de antistollingsactiviteit van AT vele malen groter wordt. Antitrombine onderdrukt de coagulatie door eiwitten (serineproteasen) te inactiveren die betrokken zijn bij de coagulatiecascade, met name trombine (FIIa) en factor Xa (FXa). Specifieke binding van de pentasaccharide-sequentie die in UH en LMWH wordt aangetroffen aan AT is voldoende voor inactivering van FXa. Inactivering van trombine gebeurt door niet-specifieke binding van het heparine:AT-complex aan FIIa en vereist een polysacharideketen van ten minste 18 monosachariden (figuur 2). Bijgevolg heeft heparine ongeveer dezelfde antitrombine- en anti-Xa-activiteit, terwijl de antitrombine-activiteit van de verschillende in de handel verkrijgbare LMWH-producten afhangt van het relatieve aandeel van moleculen die 18 of meer monosachariden bevatten in elk product.2

Therapeutisch gebruik van heparine

Traditioneel is ongefractioneerde heparine geïndiceerd voor de behandeling of preventie van spontane of iatrogene (door medische ingrepen veroorzaakte) veneuze of arteriële trombo-embolie (stolling). Behandeling met heparine is doeltreffend gebleken voor het verminderen van de morbiditeit en mortaliteit in verband met vastgestelde trombo-embolie (bv. diepe veneuze trombose, longembolie) en voor het verminderen van het risico op trombusvorming (bv. myocardinfarct, instabiele angina, coronaire angioplastie). Heparine kan de patiënt worden toegediend via intraveneuze (IV) (intramuraal) of subcutane (extramuraal) weg, afhankelijk van de klinische indicatie. Intraveneuze heparinetherapie wordt gestart met een bolusdosis gevolgd door onderhoudsdoses die berekend zijn om de antistolling te handhaven die nodig is voor therapeutisch voordeel. Laboratoriumonderzoek wordt als essentieel beschouwd voor IV-therapie, maar is niet geïndiceerd voor subcutane heparinetherapie. In de huidige medische praktijk nemen de primaire klinische indicaties voor UH-therapie af naarmate LMWH UH vervangt als het heparine-anticoagulans van keuze vanwege de voorspelbare anticoagulantierespons die routinematige laboratoriumcontrole overbodig maakt en een lager complicatiepercentage.3,4

Therapeutic Monitoring of Heparin

De PTT is de test van keuze voor het monitoren van laaggedoseerde IV-heparinetherapie. Gegevens die het gebruik van de PTT ondersteunen dateren van studies gepubliceerd in het begin van de jaren 1970. Een retrospectieve analyse van patiëntengegevens, gepubliceerd door Basu en collega’s in 1972, suggereerde dat een PTT gelijk aan 1,5 tot 2,5 maal de gemiddelde controle PTT het risico op terugkerende trombo-embolie verminderde.5 Een daaropvolgend artikel, gepubliceerd door dezelfde groep aan de McMaster University, waarbij gebruik werd gemaakt van dezelfde PTT-reagentia in een experimenteel konijnmodel van trombusverlenging, ondersteunde de 1,5 tot 2,5 therapeutische range.6 Zo werd de “1,5 tot 2,5 maal de controle” therapeutische range voor UH geboren. Vroege klinische studies verleenden steun aan het concept dat de PTT binnen 24 uur in de therapeutische range moet worden gebracht om trombose te voorkomen.7 Correlatie van verhoogde PTT-waarden (>2,5 × controle) met de incidentie van bloedingen is problematischer gebleken.7, 8

Partial Thromboplastin Times and Heparin Assays

De McMaster-groep toonde ook aan dat een PTT van 1,5 tot 2,5 maal de controle (met gebruikmaking van hun reagens) overeenkwam met een heparineniveau van 0,2 tot 0,4 IE/mL met gebruikmaking van een protamine titratie heparine-assay.9 Toen aanvullende PTT-reagentia (en stollingsinstrumenten) beschikbaar kwamen, werd het duidelijk dat verschillende reagentia een verschillende gevoeligheid van de PTT voor heparine aantoonden. Kitchen en Preston maten therapeutische PTT verhoudingen variërend van 1,61 tot 2,60 bij 0,4 IU/mL en van 1,93 tot 3,94 bij 0,6 IU/mL voor 8 verschillende PTT-reagentia.10 Daarom zijn PTT therapeutische bereiken afgeleid van heparine niveaus van 0,2 tot 0,4 IU/mL (door protamine assay) in feite reagens specifiek. Deze gegevens zetten vraagtekens bij het gebruik van een gestandaardiseerde therapeutische PTT ratio zonder rekening te houden met de combinatie reagens/instrument die voor het testen wordt gebruikt. Een heronderzoek van klinische onderzoeken waarbij verschillende PTT-reagentia (met variabele gevoeligheid voor heparine) werden gebruikt om de therapeutische ratio van 1,5 tot 2,5 maal controle te handhaven, toonde de effectiviteit van heparinetherapie aan, zelfs wanneer de PTT subtherapeutisch was.7

Toen eenmaal was geaccepteerd dat de PTT geen nauwkeurige maatstaf was voor succesvolle heparine-anticoagulatie, werd overwogen om de test te verbeteren door reagens-specifieke therapeutische bereiken te creëren. Het gebruik van therapeutische ratio’s werd grotendeels verlaten ten gunste van therapeutische PTT-bereiken die gekalibreerd werden door anti-Xa heparinemetingen. Er werden richtlijnen ontwikkeld op basis van gegevens van de studies van de McMaster-groep waaruit bleek dat een heparinegehalte van 0,2 tot 0,4 IE/mL door protamine-assay gelijk was aan een gehalte van 0,35 tot 0,70 IE/mL met behulp van een factor Xa heparine-assay.9 Deze relatie vormde de basis voor de aanbeveling van een therapeutisch bereik van 0,3 tot 0,7 IE/mL voor UH met behulp van een anti-Xa assay.11 Anti-Xa heparine-assays zijn echter niet geharmoniseerd. Onderzoeken ter vergelijking van de assays toonden aan dat de anti-Xa therapeutische heparinespiegels die overeenkomen met een protamine-assayconcentratie van 0,2 IE/mL varieerden van 0,24 tot 0,30 IE/mL, en de anti-Xa therapeutische heparinespiegels die overeenkomen met een protamine-assayconcentratie van 0,4 IE/mL varieerden van 0,38 tot 0,60 IE/mL.12

FXa:

Geactiveerde vorm van stollingsfactor X.

INR:

International Normalized Ratio gedefinieerd als: (PTT-test/gemiddelde normaal)ISI, waarbij de ISI de internationale gevoeligheidsindex is. Een relatieve maatstaf voor de gevoeligheid van het PT-reagens voor het therapeutische effect van het antistollingsmiddel coumadin.

IU:

Internationale Eenheden. Een meeteenheid van een biologische stof gebaseerd op zijn activiteit.

IV:

Intraveneus.

LMWH:

Laag-moleculair-gewicht heparine.

MW:

Moleculair gewicht.

PT:

Protrombinetijd.

PTT:

Partiële thromboplastinetijd.

Polysaccharide:

Meerdere aan elkaar gebonden suikermoleculen. Een pentasaccharide bestaat uit 5 suikermoleculen.

Serine Proteasen:

Enzymen die peptidebindingen in eiwitten doorsnijden.

UH:

Gefractioneerde heparine.

College of American Pathologists (CAP) Requirements for a PTT-based Heparin Therapeutic Range

Een laboratorium dat heparinetherapie met de PTT controleert, moet met een geschikte techniek een therapeutische reeks vaststellen. Voor de aanvankelijke vaststelling van een therapeutische reeks beveelt de CAP aan 1) plasmamonsters te nemen van patiënten die een IV-heparinetherapie ondergaan (ex vivomonsters) en 2) een PTT- en heparinetest uit te voeren.13 Een therapeutische PTT-band kan worden berekend door de PTT-waarden te bepalen die overeenstemmen met anti-Xa-niveaus van 0,3 en 0,7 IE/mL. Veranderingen in reagenspartijen en/of instrumentatie vereisen een revalidatie van het therapeutische bereik. Laboratoria kunnen hetzelfde validatieproces herhalen of monsters analyseren van patiënten die intraveneuze heparinetherapie krijgen met het oorspronkelijke PTT-reagenslot (of de oorspronkelijke PTT-methode) en het nieuwe PTT-lot en de resultaten vergelijken om een klinisch gelijkwaardige respons vast te stellen. Het gemiddelde verschil tussen de partij die voor de vaststelling van de therapeutische PTT-band is gebruikt en een volgende partij mag niet meer dan 7 seconden bedragen. Aangezien elke volgende reagenspartij met de voorgaande wordt vergeleken, moeten de laboratoria de som van de verschillen met de bij de oorspronkelijke validatie gebruikte reagenspartij controleren om ervoor te zorgen dat het cumulatieve gemiddelde PTT-verschil niet meer dan 7 seconden bedraagt.11 Belangrijke pre-analytische overwegingen voor het uitvoeren van validaties zijn onder meer de volgende aanbevelingen: 1) er moeten ten minste 30 monsters worden verzameld van niet minder dan 15 patiënten die een heparinetherapie ondergaan (ex vivo-monsters); 2) de monsters moeten ten minste 4 uur na een bolusdosis of verandering van dosis (IV-snelheid) worden verzameld om equilibratie van het geneesmiddel mogelijk te maken; 3) monsters die zijn verzameld bij patiënten die warfarine gebruiken, mogen alleen worden gebruikt als de INR <1 is.3 is, aangezien behandeling met warfarine de PTT kan verlengen14; 4) de mix van monsterresultaten moet het therapeutische bereik van heparine omspannen (d.w.z. 0,3 tot 0,7 IE/mL); en 5) de bereiding van onderzoekmonsters door samengevoegd normaal plasma met heparine te vermengen (in vitro monsters) wordt voor het testen niet aanbevolen, aangezien uit gepubliceerde gegevens blijkt dat het heparine-effect in deze monsters groter is dan bij ex vivo-monsters het geval is13. Het gebruik van monsters met heparine zal resulteren in een kunstmatig verhoogd therapeutisch bereik (figuur 3).

Validering van PTT-therapeutische bereiken: Uitdagingen voor het laboratorium

Veel laboratoria zullen het een uitdaging vinden om te voldoen aan de aanbevelingen voor het valideren van hun laboratoriumspecifieke therapeutische PTT-bereiken. Het meest ontmoedigende probleem is het identificeren van een voldoende aantal patiënten die UH-therapie krijgen, aangezien, zoals eerder opgemerkt, LMWH UH aan het vervangen is als de heparine van keuze voor het voorkomen of behandelen van trombo-embolie. Deze situatie zal nog verergeren naarmate nieuwe anticoagulantia door de regelgevende instanties voor gebruik worden goedgekeurd. Bovendien is het moeilijk om monsters te nemen van patiënten die warfarine krijgen en een INR <1,3 hebben, aangezien de behandeling met warfarine vaak tegelijk met de UH-therapie wordt gestart, waardoor de kans dat dit gebeurt kleiner wordt. Het laboratorium moet vertrouwen op het klinische team om monsters te nemen met het juiste interval na bolusdoses of dosiswijzigingen en aangezien PTT-monsters op elk uur van de dag en de nacht kunnen worden verzameld en voor analyse verzonden, kan het een probleem zijn om een patiënt die UH krijgt te identificeren, het monster op te halen en de anti-Xa-analyse uit te voeren binnen de tijdslimieten voor monsterstabiliteit. Tenslotte leidt de mate van spreiding in een plot van PTT versus heparineconcentratie tot zeer grote betrouwbaarheidsintervallen rond de geschatte grenzen van het therapeutisch bereik.

Voordelen en nadelen van het gebruik van een anti-Xa Heparin Assay voor het monitoren van UH-therapie

Afschaffing van de PTT ten gunste van de anti-Xa assay voor het monitoren van heparinetherapie zou de volgende voordelen hebben:

1. De anti-Xa assay is nu beschikbaar op veel geautomatiseerde stollingsanalysatoren.

2. In tegenstelling tot de PTT wordt de anti-Xa assay niet beïnvloed door te weinig gevulde afnamebuisjes – een veel voorkomend preanalytisch probleem.

3. De anti-Xa assay is niet gevoelig voor interferentie door verhoogde concentraties factor VIII of fibrinogeen die het gevolg zijn van acute fasereacties.

4. De anti-Xa-test wordt niet beïnvloed door factordeficiënties, met uitzondering van AT-deficiëntie (zie hieronder).

5. Het belangrijkste is dat het niet langer nodig is een therapeutische PTT-bandbreedte vast te stellen, mits het laboratorium de clinici heeft meegedeeld dat de UH-therapie moet worden bewaakt met behulp van de anti-Xa assay in plaats van de PTT en de clinici ook op de hoogte zijn van de therapeutische bandbreedte.

Er kleven helaas ook enkele nadelen aan de anti-Xa assay:

1. Prompt verwerken van het monster (1 uur) is nodig om neutralisatie van heparine door bloedplaatjesfactor 4 te voorkomen.

2. De assay is aanzienlijk duurder dan de PTT.

3. Ondanks de beperkingen van de PTT voor het monitoren van de toereikendheid van de heparinetherapie, geeft de PTT wel een maat voor het antistollingseffect van heparine bij patiënten.

4. De test onderschat de heparineconcentratie in aanwezigheid van significante AT-deficiëntie, hoewel de klinische betekenis van deze bevinding controversieel is.15

5. Hoewel de gezaghebbende aanbeveling voor de therapeutische range van anti-Xa 0,3 tot 0,7 IE/mL (ACCP) is, toont de gepubliceerde literatuur de beperkingen van die aanbeveling aan.

6. Er is weinig gepubliceerde informatie over het gebruik van anti-Xa-tests voor routinematige bewaking van UH-therapie. In één recent onderzoek werden patiënten op een intensivecareafdeling geïdentificeerd die IV-heparine kregen maar bij 3 verschillende anti-Xa-tests geen meetbare heparinespiegels hadden.15

7. Er zijn maar weinig gepubliceerde uitkomstgegevens die de veiligheid en effectiviteit van anti-Xa-tests voor het beheer van UH-therapie evalueren.

Conclusies

De PTT is nog steeds de belangrijkste test die door laboratoria wordt gebruikt voor het bewaken van IV-heparinetherapie, ondanks de bekende beperkingen voor het voorspellen van de adequaatheid van antistolling bij de behandelde patiënt, en de moeilijkheid om een gevalideerd therapeutisch bereik vast te stellen en te handhaven bij elke verandering van reagenspartij of instrument. De vervanging van UH door LMWH en andere nieuwe anticoagulantia die geen routinematige laboratoriumcontrole vereisen, zal de uitdagingen voor laboratoria bij het valideren van hun therapeutische PTT-bereiken vergroten. Therapie met ongefractioneerde heparine zal echter waarschijnlijk niet snel verdwijnen, aangezien er een rol is weggelegd voor een antistollingsmiddel waarvan de effecten snel omkeerbaar zijn in geval van bloedingen (bv. bij patiënten op de intensive care). Daarom kunnen veel laboratoria zich in een positie bevinden waarin zij proberen hun therapeutische PTT-bereiken te valideren, maar niet in staat zijn aan de huidige accreditatieaanbevelingen te voldoen. In een poging om voldoende monsters te verkrijgen, kunnen laboratoria besluiten om 1) meer dan 2 monsters van elke patiënt te verzamelen of 2) genoegen te nemen met minder dan 30 monsters. Beide benaderingen zouden tot gevolg hebben dat de onnauwkeurigheid van het geschatte therapeutische bereik toeneemt. Aangezien een verhoogde PTT slecht correleert met door heparine geïnduceerde bloedingen,7,8 zou het voornaamste risico van een onnauwkeurige therapeutische PTT-band trombose zijn, secundair aan inadequate antistolling (d.w.z. onderschatting van de verhoging van de PTT die nodig is om therapeutische antistolling te bereiken). Het risico op trombose kan echter minimaal zijn als patiënten een adequate, op gewicht gebaseerde bolusdosis UH krijgen, gevolgd door onderhoudsdoses, ongeacht de bereikte PTT.8

Anti-Xa assays vormen een aantrekkelijk alternatief voor de PTT voor UH-monitoring; minimale uitkomstgegevens en hogere kosten zijn echter beperkende factoren. Hoewel de kosten van Anti-Xa assays zouden kunnen dalen naarmate het testvolume toeneemt, zullen gegevens over klinische resultaten waarschijnlijk niet beschikbaar komen, omdat UH steeds minder wordt gebruikt. Niettemin kunnen laboratoria ervoor kiezen over te schakelen op anti-Xa heparinecontrole op basis van de momenteel beschikbare resultatengegevens.16

et al. .

.

.

;

:

–

.

.

.

.

;

:

–

.

.

.

.

;

:

–

.

et al. .

.

.

;

:

–

.

et al. .

.

.

;

:

–

.

Auteursopmerkingen