Biochimica Clinica

Si definisce “biochimica clinica” quella scienza biologica, utilizzata in campo medico, che si interessa delle reazioni chimiche che avvengono in un organismo vivente, che indicano l’insorgere di patologie e del relativo utilizzo di tecniche di analisi chimico-strumentali e del sistema immuno-chimico, per consentire le determinazioni diagnostiche o di routine sui liquidi biologici.

Tale disciplina trova applicazione nel campo della patologia clinica, la quale preleva e decodifica i dati delle analisi raccolte dai vari reparti specialistici di medicina di laboratorio, con lo scopo di elaborare un referto diagnostico netto e pertinente in modo di poter eventualmente prevenire e curare uno stato di malattia.

Per arrivare al concetto odierno di Biochimica Clinica, ripercorriamo rapidamente le varie fasi attraverso cui essa si è sviluppata, partendo da una radice comune che un tempo unificava la genetica, la teoria dell´evoluzione, la biochimica e la biologia molecolare.

Dal 1850 in poi, la chimica organica compì una scoperta rivoluzionaria che cambiò radicalmente le credenze comuni circa la natura dell´organismo. Infatti, fino a quel momento, si pensava esistesse una forza vitale che, a priori, precludeva la possibilità agli scienziati di riprodurre in laboratorio le caratteristiche organiche delle molecole scomposte ed analizzate all´interno delle cellule. Finalmente gli studiosi scoprirono che i composti che fluiscono attraverso gli organismi si trasformano per mezzo di un flusso energetico correlato alla materia, quantificabile dalla termodinamica. Inoltre, la sempre più approfondita conoscenza delle caratteristiche dei gruppi funzionali e dei fattori connessi alla tetravalenza del carbonio, permisero un maggior controllo della reattività chimica. Va detto infine, che la maggiore comprensione della chimica portò all´eliminazione definitiva delle anacronistiche nozioni riguardo la generazione spontanea della vita, mediante l´assimilazione delle funzioni dei microrganismi.

Da questo momento in poi, il progresso della chimica rimase indissolubilmente legato al nome del famosissimo Louis Pasteur (1822-1895). Egli fu il primo ad intuire, ad esempio, che la fermentazione non era un fenomeno meramente chimico, ma in verità strettamente collegato alla “vita”. Durante l´osservazione della fermentazione alcolica, Pasteur, si accorse che i globuli analizzati si comportavano come degli organismi microscopici ed in più notò un’ asimmetria nelle molecole, fenomeno che è proprio degli esseri viventi. In questo modo, le sue intuizioni gettarono luce sulla natura dei microrganismi (ignorati fino a quel momento); Pasteur fondò il principio di specificità, definendo ogni microrganismo in base alle reazioni specifiche che ogni materiale prelevato dall´ambiente provoca, in relazione al microrganismo stesso. Da ciò ne conseguì che ogni malattia era determinata da un particolare agente microbico. In più egli osservò che attraverso le classiche equazioni chimiche era possibile codificare le attività proprie dei microrganismi. Queste innovazioni modificarono radicalmente il legame preesistente tra chimica e biologia, ed inoltre diedero un forte impulso allo sviluppo della ricerca biomedica.

I primi anni del ´900, grazie ai fratelli Buchner, l´approccio vitalista, che presupponeva indispensabile per la generazione di attività fermentative l´esistenza di organismi viventi, subisce il colpo di grazia a causa della scoperta dei due, che li vedeva riprodurre gli stessi fenomeni fermentativi in presenza di estratti cellulari. La portata di questo evento consentì ai ricercatori, da quel punto in poi, la possibilità di basare le analisi sui diversi momenti della vita cellulare, caratteristica propria della biochimica. Tale disciplina, infatti, studiava i componenti chimici con particolare attenzione alle strutture cellulari, all´individuazione dei reagenti, ai prodotti delle reazioni, agli scambi energetici, alla velocità e ai meccanismi di tali reazioni nonché i sofisticati sistemi che le cellule adottano per regolarle.

Questa scienza iniziò così a divenire importantissima tra le varie discipline biologiche da cui pian piano acquisiva sempre più autonomia (la fisiologia animale e vegetale, l´etologia, l´ecologia, la patologia ecc.). Il fulcro della biochimica verteva sulla scomposizione dei sistemi complessi fino all´individuazione dei livelli organizzativi degli atomi e delle molecole e la loro relativa scoperta delle dinamiche e delle relazioni all´interno delle strutture molecolari.

L´importanza di tale approccio vide la biochimica tra le scienze che principalmente contribuirono alla consapevolezza comune di una sostanziale unità che accomuna tutti gli esseri viventi, al di là dell´incredibile varietà di forme e di stili di vita.

Ma alla luce delle ulteriori scoperte nel campo dello studio dei geni, si notò altresì che, l´approccio della biochimica risultava inadeguato nel comprendere i complessi meccanismi che li riguardano, come l´ereditarietà e le complesse relazioni tra il gene ed il carattere espresso. Si delineò perciò, fino alla prima metà del ´900, una contrapposizione tra la scuola genetista e quella biochimica. Da qui sorse successivamente la necessità di operare una sintesi tra la biologia, la fisica e la chimica attraverso un approccio unitario sulla struttura ed il funzionamento degli esseri viventi;  da questo nuovo connubio, che le aveva viste unite nel passato, nasce l´odierna biologia molecolare.

Per quel che concerne l’offerta formativa inerente alla disciplina di Biochimica Clinica, sono molte le università in cui, in Italia, si può ottenere tale specializzazione; dall’Università degli Studi di Bari a quella di Bologna, passando per le Università di Ferrara, Messina, Milano, Napoli, Caserta, Catanzaro, Parma, Pavia, Ancona, Siena, Pavia, Torino, Roma, Camerino.

Per ciò che riguarda l´ulteriore specializzazione ed aggiornamento nel campo della Biochimica Clinica, sono disponibili in molte regioni italiane svariati corsi d’approfondimento, le cui informazioni dettagliate sono consultabili nel sito:

www.corsiecm.com

Esaminiamo brevemente un aspetto interessante riguardo alla posizione della Biochimica Clinica, rispetto alle altre discipline mediche ad essa correlate, alla luce delle ultime linee guida sull’insegnamento della chimica clinica agli studenti di medicina.

Erroneamente la biochimica clinica potrebbe essere vista da alcuni come una sotto-disciplina della medicina di laboratorio, ma il campo d’azione che la investe non è limitato esclusivamente agli aspetti pratici dell’analisi di laboratorio di chimica clinica. Dal momento che gli studi di medicina comprendono sia una formazione teorica che pratica, la Biochimica Clinica deve essere necessariamente insegnata da professori che vantino una considerevole esperienza nelle procedure del laboratorio clinico. In Italia, dove l´educazione medica tradizionalmente è stata suddivisa in scienze di base e scienze della clinica, la biochimica clinica è stata aggiunta come un corso di ponte tra le due fasi del piano di studi citate. C’è da dire però che i recenti cambiamenti che riguardano la formazione medica in Italia, condurranno alla creazione di un più coerente modello di insegnamento, con un conseguente curriculum di studio più integrato. In una tale struttura, la Biochimica Clinica sarà considerata una disciplina clinica focalizzata in modo particolare  sull’universo che circonda di test di laboratorio, mentre il collegamento tra scienze di base e chimica clinica riguarderà la patologia generale e la fisiopatologia. Tuttavia, per evitare sovrapposizioni e mancanza di coordinamento propedeutico, il contenuto dell’insegnamento inerente alla Biochimica Clinica, dovrà necessariamente entrare in sinergia con quello relativo alle scienze di base e la clinica.

L´oggetto della biochimica clinica verte sull´analisi della variazione dei diversi parametri biochimici dell´organismo, dovuti all´assunzione di farmaci o all´insorgere di patologie.

Il campo d´azione naturale della biochimica clinica è ovviamente quello degli esami di laboratorio, dove le informazioni vengono ricavate dall´analisi dei liquidi e dei tessuti biologici. I campioni esaminati, insieme al dosaggio degli analiti (sostanze che devono essere determinate durante un´analisi clinica), permettono l´individuazione del quadro diagnostico relativo. Per questo, l´esame di laboratorio riveste un´importanza fondamentale nel fornire una diagnosi appropriata, nell´individuare l´evoluzione della malattia, nella valutazione precoce di patologie allo stato pre-clinico (screening test) ed alla conseguente risposta alla terapia farmacologica.

Per quel che riguarda lo screening test, è intuibile l´importanza che questi esami rivestono alla luce delle possibilità di prevenzione e successiva cura tempestiva di alcune tipologie patologiche. Tra questo tipo di esame è possibile selezionare dei gruppi o effettuarli sulla popolazione in generale: nel primo caso l´analisi verte sui soggetti in cui la comparsa di una determinata malattia è particolarmente frequente come l´ipotiroidismo post-natale o il colesterolo in soggetti obesi, diabetici od ipotiroidei.

Per quel che concerne i risultati derivati da tale test, c´è da dire che non esiste un reperto assolutamente affidabile, in quanto entrano sempre in gioco altri fattori che possono alterarne la validità: quello che maggiormente concorre all´alterazione del risultato di un esame è denominato variabilità.

Tale fattore ha in sé una componente analitica, che riguarda la responsabilità del tecnico che compie l´analisi ed il tipo di metodo scelto, ed una biologica, dipendente dallo stato del paziente.

Esaminando nel dettaglio le fasi che coinvolgono la variabilità analitica, vediamo un primo stadio in cui vengono raccolti e conservati i campioni biologici, detto pre-analitico; con esso si stabiliscono, ad esempio, le condizioni che devono essere rispettate prima di un prelievo, come: la possibile interferenza che alcuni farmaci possono provocare a risultato del test, il digiuno necessario per almeno sei-otto ore per non inquinare i valori.

Un altro tipo di alterazione relativa agli esami dei marker muscolari (LDH, transaminasi) e di alcuni metabolici (acido lattico, ammoniaca) può essere generata da un´attività fisica fino alle dieci ore precedenti il test.

Anche la postura del paziente, a causa della diversa distribuzione dei fluidi corporei, è un fattore di cui bisogna tenere conto, distinguendo tra pazienti degenti  ed ambulatoriali.

Altri parametri importanti sono quelli relativi all´alimentazione, che a volte può essere concordata per alcuni tipi di analisi, e lo stress e l´emozione che investono il paziente al momento della seduta.

Il fattore analitico concerne invece, gli eventuali errori relativi al metodo utilizzato, che rappresenta il maggior indice di discordanza tra il valore reale e la sua stima.

Entrano in gioco numerose componenti statistiche durante la fase analitica: la media, la mediana e la moda, che indicano le misure di posizione, mentre l´intervallo di variazione, la deviazione media e la deviazione standard sono coinvolte nelle misure di dispersione.

È doveroso citare, infine, anche i fattori di precisione ed accuratezza che si relazionano al risultato ottenuto ed il valore vero o reale del campione.

La fase post-analitica riguarda lo smistamento e la conservazione del campione, ed è ovviamente controllabile dall´operatore stesso.

Per assicurare l´affidabilità degli esami, è indispensabile che il laboratorio clinico disponga di controlli di qualità interni ed esterni al laboratorio stesso (QC).

C´è da dire che l´innovazione tecnologica ha consentito una progressiva automatizzazione dei processi inerenti le fasi di raccolta ed elaborazione dei dati analizzati, attraverso analizzatori semiautomatici ed interamente automatici.

Tali strumenti permettono di raggiungere oramai una specializzazione ed una operatività impensabile fino a pochi anni fa; per quel che riguarda l´accuratezza teniamo a sottolineare però, che essa non può prescindere dalla qualità metodi analitici utilizzati e dall’affidabilità e periodicità delle verifiche di qualità interne ed esterne.