A szabad hormonszint mérésének alapelvei és buktatói

Az endokrin mirigyek a vérbe kerülve jutnak el a célszervekhez és fejtik ki ott hatásukat. A kívánt hatás eléréséhez az szükséges, hogy a hormonok a vérrel a szervezet minden pontjára eljussanak és kikerüljenek az extravaszkuláris térbe is. Az össz-hormonkoncentráció diffúzióra képes frakcióját tekintjük potenciálisan biológiailag aktív frakciónak. E frakció meghatározása nem könnyű feladat, mivel in vivo körülmények között számos tényező befolyásolja a hormontranzitot, valamint in vitro a hormonszintek mérését. Az egyik legproblematikusabb faktor a keringésben lévő hormonok plazmaproteinekhez történő kötődése. A plazmafehérjék közül az albuminhoz, de egyéb plazmaproteinekhez is jelentős a kötődés.. A polipeptid hormonok többsége nem kötődik plazmafehérjékhez, de némelyikük – például az inzulinszerű növekedési faktor-1 (GF-1, insulin-like growth factor) – a specifikus kötőproteinekkel együtt fejti ki hatását. Helytállónak tűnik az a megállapítás, miszerint a fehérjekötés valószínűleg jelentős szerepet tölt be a hormonok biológiai hozzáférhetőségének szabályozásában

A hormonok élettani hatása és a szabad (proteinhez nem kötött) hormonok koncentrációja közötti összefüggéseket először Recant és Riggs ismerte fel több mint hatvan évvel ezelőtt. Igazolták, hogy hypothyreosisban veseelégtelenségben szenvedő betegeknél megfigyelhető metabolikus zavar, kialakulásában a fehérjékhez kötött  alacsony  pajzsmirigyhormonok játszanak szerepet. Nem tudtak kóros pajzsmirigyműködést igazolni, ezért arra a következtetésre jutottak, hogy a szövetekhez minden bizonnyal elegendő pajzsmirigyhormon jut el annak ellenére, hogy a proteinhez kötött tiroxin szintje alacsony. Mindezek alapján ekvilibriumot tételeztek fel a fehérjéhez között tiroxin és a szabad tiroxin között, illetve feltételezték, hogy olyan betegeknél, akiknél alacsony a kötőfehérjék szintje, nagy valószínűséggel feedback mechanizmusok tartják a szabad tiroxint fiziológiás szinten.

Szabadhormon-hipotézis

A szabad tiroxin (és más, fehérjéhez között hormonok) szintjének mérése teremtette meg az alapját a szabadhormon-hipotézisnek. E hipotézis szerint az adott hormon élettani hatásai a szabadhormon-koncentrációtól, nem pedig az össz-hormonkoncentrációtól függenek. Bár e feltevés ésszerűnek és logikusnak tűnik, mégis jelentős vitákat szült az endokrinológusok között az azóta eltelt évtizedekben.

Szabad tiroxin (szabad T4)

A T4-meghatározás valószínűleg a leggyakrabban kért hormonmeghatározás a klinikai gyakorlatban.

Az össz-T4 mindössze csekély hányada (körülbelül 0,01 százaléka) van jelen a vérben szabad formában, melynek oka a fő hordozóproteinhez (TBG, thyreoidea-kötő globulin) való nagy affinitás. Az össz-T4 körülbelül 70 százaléka kötődik TBG-hez, körülbelül 30 százaléka egyenlő arányban transztiretinhez és albuminhoz, továbbá igen kis része különböző apolipoptoteinekhez. A szabad állapotban lévő igen kis mennyiség meghatározása meglehetősen nehéz feladatnak bizonyult az elmúlt években.

A klinikai laboratóriumok többsége az alábbi immunoassay módszerek valamelyikét alkalmazza. Az ún. kétlépéses módszer során a mintában lévő szabad hormon interakcióba lép a szolid komponensben lévő az adott hormon ellen termeltetett antitesttel. Az antitestet kisebb-nagyobb mértékben endogén szabad hormon foglalja el, a szabad hormon koncentrációjától függően. A mintát eztán eltávolítják, majd lehetővé teszik, hogy a szabad antitestkötő helyek interakcióba lépjenek a jelölt hormonnal. A jelölt analóg módszer (más néven egylépéses módszer) során a mintában lévő szabad hormon jelölt hormon jelenlétében lép interakcióba a szolid komponensben lévő hormonellenes antitesttel.  A jelölt antitest módszerben (ugyancsak az egylépéses módszerek közé tartozik) a szolidfázis-hormon analóg. Ebből ered a módszer hátránya is, hiszen így nem képes oly módon belépni a szabadhormon-poolba, mint a szolubilis analóg, így az érzékenysége hátrányt szenved.

A gyakorló endokrinológusnak mindig részletesen meg kell beszélnie a szabad T4-meghatározásnak a klinikai laboratórium által felajánlott módszerét. Az irányelvek azt is javasolják, hogy a szabad T4-immunoassay teljesítőképességét az alábbi betegcsoportoktól nyert mintákon verifikáljuk: euthyroid személyek; hyperthyreosisban szenvedő betegek; emelkedett TBG-koncentrációt mutató betegek; és olyan betegek, akik olyan szereket szednek, melyek igazoltan kompetícióba lépnek a TBG-n és albuminon lévő T4-kötő helyekért.

Szabad tesztoszteron

Mind a nők, mind a férfiak szervezete termel nemi hormonokat annak érdekében, hogy a gaméták megfelelő módon fejlődjenek. Ezek a hormonok a véráramba kerülve különböző hatásokat fejtenek ki az egyes szöveteken.

A T4-hez hasonlóan a tesztoszteron is gyengén oldódik a vérben. Az össz-tesztoszteron körülbelül 98 százaléka fehérjéhez között állapotban van jelen, így mindössze 2 százaléknyi marad szabad állapotban. A tesztoszteron szexhormonkötő globulinhoz (SHBG, sex-hormone binding globulin) és albuminhoz kötődik. A SHBG-t eredetileg tesztoszteronkötő proteinnek nevezték, ám köti az ösztradiolt is (bár körülbelül 50 százalékkal kisebb affinitással). Férfiaknál a proteinhez kötött hormon csupán 40 százaléka míg nőknél körülbelül 80 százaléka van kötött állapotban. A proteinhez kötött tesztoszteron fennmaradó része nők és férfiak esetében egyaránt albuminhoz kötődik, mely sokkal kisebb asszociációs állandóval köti a tesztoszteront, mint a SHBG, ezért ezt a frakciót − a SHBG-hez kötött formától való elkülönítésre − gyakran nevezik „gyengén kötött” tesztoszteronnak is. Az albuminhoz kötött és a szabad tesztoszteron kombinációját gyakran nevezik „biológiailag hozzáférhető” tesztoszteronnak.

A laboratóriumi meghatározás során alapvetően fontos az egészséges eugonadális személyektől származó minták referenciapaneljein történő validálás. Másik lényeges szempont ugyanakkor a szabad tesztoszteron kiszámításához használt össz-tesztoszteron-teszt minősége. Az össz-tesztoszteron meghatározására a kereskedelmi forgalomban kapható immunoassay-k jelentős része a tesztoszteronkoncentrációk széles tartományában, de leginkább az alacsonyabb tartományokban pontatlannak bizonyultak, ami a standardizálás vagy harmonizálás fontosságát húzza alá.

Egyéb szabadhormon-meghatározások

Szabad trijódtironin (T3)

A T4 T3-má alakulását a dejodinázok mediálják; a konverzió jórészt a májban megy végbe. Számos klinikai szituációban az össz-T4 meghatározása mellett az össz-T3 mérése is javasolt, különösen azokban az esetekben, amikor a hyperthyreosis létrejöttében feltehetőleg elsősorban a T3 hat közre, illetve antithyreoid gyógyszeres terápia közben annak megítélésére, hogy a nagy valószínűséggel végül definitívebb kezelés válik-e szükségessé.

Szabad kortizol

A T4-hez és a tesztoszteronhoz hasonlóan a kortizol is gyengén oldódik a vérben, és plazmaproteinekhez kötötten van jelen. A vérben lévő kortizol körülbelül 90 százaléka kortizolkötő globulinhoz (CBG, cortisol binding globulin) kötődik, mely ugyanannak a – máj által termelt – proteincsaládnak a része, melybe a TBG és a SHBG is tartozik. Körülbelül 5 százalék albuminhoz kötött, és a fennmaradó 5 százalék van jelen a szervezetben szabad formában.

A kortizolmeghatározás fő javallata a kortizol-hiány vagy -túltermelés gyanújának kivizsgálása. A kereskedelmi forgalomban kapható tesztek mindegyike az össz-kortizolt mér. Ironikus módon ezek azonban gyakran a „szabad kortizolt” határozzák meg kortizoltúltermelés gyanújakor, nem azért, mert a tesztet erre tervezték, hanem a mintavételi mód miatt.

A legbonyolultabb terület a plazma szabadkortizol-meghatározásával kapcsolatban a szabad kortizol mérése az össz-kortizol helyett kritikus állapotú betegeknél. Bebizonyosodott, hogy ebben a betegcsoportban a szabad kortizol szintje jelentősen megemelkedik. Ennek háttereként többféle magyarázat is kínálkozik. Az egyik szerint kritikus állapotban (például súlyos szepszisben) a kortizoltermelés fokozódásával egyidejűleg csökken a CBG koncentrációja. Az is ismert egy ideje, hogy a CBG kortizolhoz való affinitása gyulladás meglétekor jelentősen gyengülhet.

Szabad inzulinszerű növekedési faktor 1-es típus (szabad IGF-1)

Az inzulinszerű növekedési faktor (IGF, insulin-like growth factor) 1-es és 2-es típusa az inzulinnal nagyfokú homológiát mutató peptid hormon, mely a májban termelődik növekedési hormon hatására. A korábban szomatomedinnek nevezett IGF-1 a növekedésihormon-hatás fő mediátora, mely serkeni a növekedést és sokféle sejtfunkciót befolyásol, mint például a sejtproliferációt és differenciálódást. Növekedésihormon-hiány vagy -túltermelés gyanújakor nagy jelentősége van az IGF-meghatározásnak. A polipeptid hormonokkal ellentétben az IGF-1 nagy affinitással kötődik az IGF-kötő proteinek családjához (IGFBP, ezen belül is elsősorban IGHBP3), és a keringésben lévő IGF kevesebb mint 1 százaléka van szabad állapotban.

A nagy affinitású proteinkötés problémát jelent az össz-IGF-1 meghatározására szolgáló tesztek megtervezésekor, ezért többféle módszert dolgoztak ki a proteinkötés eltávolítására.

Összefoglalás

A vér plazmaproteinjeihez kötött hormonok meghatározása nagy kihívást jelent a klinikai laboratóriumok számára. Az összhormon-koncentráció meghatározásához a hormon le kell választani kötőfehérjéjéről, és a szabad hormonkoncentrációk meghatározásához különös figyelmet kell fordítani a szabad és kötött hormon közötti ekvilibriumnak. Minél több ismerettel rendelkezünk a hormonkötő proteinek működéséről, annál világosabbá válik, hogy ezek nem pusztán a hormonok egyszerű vivőanyagai, hanem elősegítik transzportjukat a keringésből a célszövetekhez, ezen túlmenően befolyásolhatják a hormonok hatásait a célsejteken. Bár a szabad hormonkoncentráció meghatározására rendelkezésre álló módszerek az első hormonhipotézis megalkotása óta folyamatosan fejlődtek és javulnak, még messze állnak a tökéletestől. A hormon és a kötő fehérjék in vivo biológiájára vonatkozó ismereteink bővülésével egyre tökéletesebb módszereket dolgozhatunk ki a biológiailag aktív hormonfrakciók meghatározására.

Forrás: Principles and pitfalls of free hormone Measurements. Faix JD, et al. Best Pract Res Clin Endocrinol Metabol. 2013;27:631–645.