WYBRANE POJĘCIA Z MEDYCYNY LABORATORYJNEJ


Medycyna laboratoryjna
Medycyna laboratoryjna obejmuje tę część diagnostyki medycznej, której działalność polega na analizie materiału biologicznego, pobranego od pacjenta. Materiałem biologicznym mogą być komórki, fragmenty tkanek (wycinki), całe narządy, płyny ustrojowe - np. osocze, płyn mózgowo-rdzeniowy, wysięk (płyn gromadzący się w jamach ciała w wyniku procesu zapalnego), a także wydzieliny (np. ślina, sok żołądkowy) i wydaliny ustroju (kał, mocz). Medycyna laboratoryjna obejmuje również badania wykonywane pośmiertnie.
W obrębie medycyny laboratoryjnej wykonywane są analizy z zakresu wielu dyscyplin medycznych: chemii klinicznej, hematologii, patomorfologii (anatomii patologicznej i histopatologii), patofizjologii, mikrobiologii, genetyki, biologii molekularnej, medycyny sądowej i innych.

Medycyna sądowa i hemogenetyka sądowa
Medycyna sądowa jest nauką wykorzystującą wiedzę medyczną i biologiczną dla potrzeb wymiaru sprawiedliwości. Hemogenetyka sądowa stanowi dział medycyny sądowej, który zajmuje się badaniem zmienności i dziedziczenia polimorficznych markerów (cech) krwi i innych tkanek człowieka. W medycynie sądowej te genetycznie uwarunkowane cechy wykorzystuje się do ustalania spornego ojcostwa i macierzyństwa, badania stopnia pokrewieństwa oraz identyfikacji osobniczej.

Krew (krew pełna)
Krew jest zawiesiną elementów upostaciowanych (krwinek czerwonych, krwinek białych i płytek krwi) w osoczu. Próbka krwi zawierająca zarówno elementy upostaciowane, jak i osocze nazywana jest krwią pełną.

Elementy upostaciowane krwi (krwinki i płytki krwi)
Elementy upostaciowane krwi stanowią około 45% objętości krwi. Do elementów upostaciowanych krwi zalicza się:
  • krwinki czerwone (erytrocyty). Krwinki te zawierają hemoglobinę i są odpowiedzialne głównie za transport tlenu z płuc do tkanek ustroju;
  • krwinki białe (leukocyty), wśród których wyróżnia się:
    • granulocyty: obojętnochłonne (neutrofile), kwasochłonne (eozynofile) i zasadochłonne (bazofile);
    • limfocyty;
    • monocyty.
    Krwinki białe biorą udział w mechanizmach odpornościowych organizmu;
  • płytki krwi (trombocyty). Biorą udział w procesie krzepnięcia krwi.
Osocze
Osocze jest płynną częścią krwi - tzn. częścią krwi pozbawioną elementów upostaciowanych (krwinek czerwonych, krwinek białych i płytek krwi). W próbce krwi pobranej od pacjenta, osocze krwi daje się łatwo oddzielić od elementów upostaciowanych krwi poprzez wirowanie.
Osocze krwi składa się z wody oraz rozpuszczonych w niej substancji drobno- i wielkocząsteczkowych. W osoczu znajdują się:
  • elektrolity (chlorki, sód, potas, wapń, magnez, fosforan, aniony kwasów organicznych i inne);
  • produkty końcowe przemiany materii zawierające azot: mocznik, kreatynina, kwas moczowy, amoniak;
  • glukoza;
  • tłuszcze (lipidy);
  • bilirubina;
  • białka krwi, w których wyróżnia się poszczególne frakcje: albuminy, globuliny (alfa, beta, gamma) i fibrynogen. Do globulin zalicza się m.in. białka układu krzepnięcia, przeciwciała, enzymy;
  • hormony;
  • inne substancje (np. aminokwasy, witaminy).
Surowica
Surowica jest to osocze pozbawione włóknika (fibrynogenu).

Antygen
Antygen jest to każda substancja, która ma zdolność wywoływania odpowiedzi odpornościowej (immunologicznej) organizmu i reagowania z produktem tej odpowiedzi - przeciwciałem. Wytworzone pod wpływem antygenu przeciwciała mogą krążyć jako wolne w osoczu krwi lub być związane na powierzchni limfocytów (są to tzw. uczulone limfocyty). Zdolność wywoływania odpowiedzi immunologicznej antygenu nazywa się immunogennością. Może ona być odmienna dla różnych rodzajów antygenów.
W normalnych warunkach układ odpornościowy człowieka rozpoznaje jako antygeny tylko substancje obce, czyli takie, które nie są składnikami strukturalnymi jego tkanek.

Przeciwciała
Przeciwciała są to substancje białkowe wytworzone przez organizm człowieka pod wpływem antygenów. Mają one zdolność reagowania z antygenem - tzn., że poszczególne przeciwciała łączą się jedynie ze ściśle określonym antygenem. Przeciwciała są wydzielane przez limfocyty (tzw. limfocyty B) i znajdują się w osoczu krwi.

Grupy krwi
Krwinki czerwone każdego człowieka posiadają na swojej powierzchni charakterystyczny dla siebie zespół antygenów, które umownie podzielono na tzw. układy grupowe antygenów. Wprowadzenie drogą pozajelitową (np. poprzez transfuzję krwi) antygenu (krwinek czerwonych) z określonego układu grupowego do organizmu innego człowieka, nie mającego na krwinkach tego antygenu, powoduje wytworzenie przeciwciał, które mają zdolność reagowania z tym antygenem. Reakcja antygen-przeciwciało powoduje in vitro zlepianie się krwinek, czyli tzw. aglutynację, natomiast in vivo prowadzi do rozpadu krwinek, czyli tzw. hemolizy.
Znane są różne układy grupowe antygenów krwinkowych. Najważniejsze z nich - z punktu widzenia problemów związanych z leczeniem krwią lub jej preparatami - są antygeny układu grupowego AB0 i Rh. Dlatego rutynowe oznaczanie grupy krwi dotyczy układu grupowego AB0 i Rh (patrz: "Grupa krwi" i "Próba krzyżowa"). Antygeny pozostałych układów grupowych (np. MNSs, Rh, Kell, Kidd, Duffy) są oznaczane w przypadkach szczególnych, związanych z przetaczaniem krwi lub jej preparatów oraz dla celów hemogenetyki sądowej (patrz: i "Dochodzenie spornego ojcostwa").
Antygeny układu AB0 decydują o przynależności do jednej z czterech głównych grup krwi: A, B, AB lub 0. W skład układu grupowego Rh wchodzi wiele antygenów. Podstawowe antygeny układu Rh oznacza się literami: CcDdEe. Spośród antygenów tego układu grupowego antygen D uważany jest za najbardziej immunogenny. Dlatego też, w zależności od obecności antygenu D na krwinkach, podzielono ludzi na dwie grupy: Rh-dodatnich (Rh(+)), posiadających antygen D oraz Rh-ujemnych (Rh(-)), u których nie stwierdza się antygenu D.
W osoczu krwi można stwierdzić obecność przeciwciał przeciwko antygenom układów grupowych krwinek. Ich obecność rozpoznaje się w oparciu o stwierdzenie aglutynacji wzorcowych krwinek (znane są ich antygeny) po zmieszaniu ich z badaną surowicą. Organizm nie wytwarza przeciwciał przeciwko antygenom własnych krwinek. Dla przykładu: osoba mająca grupę krwi AB (antygeny A i B na krwinkach) nie ma w osoczu krwi przeciwciał przeciwko tym antygenom, z kolei osoba mająca grupę krwi 0 ma w osoczu krwi przeciwciała przeciwko antygenowi A i B. Praktycznie rozróżnia się dwa rodzaje przeciwciał: naturalne (regularne) lub odpornościowe (nieregularne). Pierwsze z nich - przeciwciała naturalne, występują u każdego człowieka, pojawiają się w sposób naturalny w ciągu pierwszego roku po urodzeniu i są obecne we krwi przez całe życie; są to przeciwciała dla antygenów grup głównych: przeciwko antygenowi A (anty-A) i przeciwko antygenowi B (anty-B). Drugi rodzaj przeciwciał - przeciwciała odpornościowe, produkowane są przez organizm człowieka w wyniku wywołania odpowiedzi odpornościowej na obce krwinki, które znalazły się w krążeniu (np. po przetoczeniu krwi).

Konflikt serologiczny między matką i płodem
Konflikt serologiczny jest wynikiem niezgodności antygenów krwinek czerwonych matki i jej przyszłego dziecka (płodu). Występowanie określonych antygenów na krwinkach czerwonych zarówno matki, jak i dziecka jest uwarunkowane genetycznie, tzn. jest zależne od genów odziedziczonych po rodzicach.
Najczęściej niezgodność serologiczna dotyczy antygenów krwinkowych układu Rh. Konflikt może mieć miejsce wtedy, kiedy krwinki czerwone matki są Rh ujemne (Rh (-)), a krwinki dziecka są Rh dodatnie (Rh (+)). W tym przypadku dziecko odziedziczyło dodatni antygen Rh po ojcu. Należy podkreślić, że zawsze istnieje możliwość odziedziczenia przez dziecko antygenu Rh (-), mimo, że ojciec ma antygen Rh (+).
Mechanizm leżący u podstaw konfliktu Rh polega na tym, że organizm matki z grupą krwi Rh (-) (krwinki matki nie mają antygenu D) rozpoznaje krwinki dziecka z antygenem D, czyli z antygenem Rh (+), jako obce; układ odpornościowy matki wytwarza przeciwko krwinkom dziecka przeciwciała (odpornościowe), które mają zniszczyć te krwinki. Proces ten może być wywołany wówczas, kiedy niewielkie ilości krwi dziecka (jego krwinek czerwonych) przedostaną się do układu krążenia matki (ryc. 16-1). Może to nastąpić na skutek krwawienia w drogach rodnych kobiety w czasie porodu i okresie przedporodowym, poronienia, usuwania nie chcianej ciąży.

Ryc. 16-1


Ryc.16-1 Powstawanie przeciwciał odpornościowych w konflikcie Rh:
  1. pierwsza ciąża (matka nie ma we krwi przeciwciał przeciwko krwinkom dziecka z antygenem Rh (+))
  2. pierwszy poród (krwinki dziecka z antygenem Rh(+) przedostają się do krążenia matki)
  3. po porodzie (organizm matki wytwarza przeciwciała odpornościowe przeciwko krwinkom dziecka)
  4. konflikt Rh w następnej ciąży (istniejące we krwi matki przeciwciała odpornościowe przechodzą przez łożysko i niszczą krwinki dziecka z antygenem Rh (+)).

Wytworzenie przeciwciał odpornościowych w konflikcie Rh ma zwykle miejsce dopiero po urodzeniu dziecka. Dlatego też pierwsze dziecko na ogół nie jest narażone na działanie przeciwciał, które wytworzyła matka. Natomiast po porodzie organizm matki produkuje przeciwciała i w każdej następnej ciąży mogą one przechodzić z krwi matki do układu krążenia płodu i niszczyć jego krwinki, jeżeli dziecko odziedziczyło antygen Rh (+) po ojcu.
Dla wczesnego rozpoznania konfliktu serologicznego istotna jest znajomość grup krwi rodziców dziecka oraz ocena obecności i ilości (tzw. miana) przeciwciał odpornościowych we krwi kobiety ciężarnej (patrz dodatkowo: "Badanie przeciwciał odpornościowych u kobiet w ciąży"). Dla zapobiegania wytwarzania przeciwciał w organizmie matki przy istnieniu konfliktu Rh, w ciągu 72 godzin po porodzie podaje się jej immunoglobuliny anty-Rh (przeciwciała przeciwko antygenowi D układu Rh).

Enzym i izoenzym
Enzym jest to specyficzne białko, które przyspiesza określoną reakcję chemiczną. Odmiany tego samego enzymu noszą nazwę izoenzymów. Katalizują one tę samą reakcję chemiczną, mają odmienną strukturę cząsteczki białkowej. Izoenzymy różnią się właściwościami chemicznymi i fizycznymi (np. punktem izoelektrycznym, ruchliwością elektroforetyczną).

Markery nowotworowe
Markery nowotworowe są to substancje, których obecność lub zwiększone stężenie można wiązać z rozwojem choroby nowotworowej. Mogą one być wydzielane przez komórki nowotworowe do płynów ustrojowych, pozostawać związane na powierzchni komórek lub uwalniane z komórek prawidłowych w reakcji na proces rozrostowy. W diagnostyce laboratoryjnej są wykorzystywane głównie markery wydzielane przez komórki nowotworowe.
Oznaczanie markerów nowotworowych w płynach ustrojowych (np. osocze, wysięki) służy jedynie monitorowaniu leczenia i przebiegu choroby nowotworowej. Ten typ analiz nie może być stosowany jako test przesiewowy do wykrywania nowotworu.

Chromosomy
Chromosomy są to struktury jądra komórkowego widoczne pod mikroskopem w czasie podziału komórki.
Chromosomy składają się głównie z DNA i białek tworzących łącznie kompleks zwany chromatyną.
W okresie międzypodziałowym komórek lub w komórkach nie mających zdolności podziału chromatyna poszczególnych chromosomów występuje w postaci bardzo rozluźnionych długich nici tworzących nieregularny splot w obrębie jądra komórkowego. W czasie cyklu podziałowego (mitozy) chromatyna poszczególnych chromosomów ulega zagęszczeniu i skręceniu, przez co indywidualne chromosomy stają się widoczne. Mają one identyczny wygląd (w każdej komórce jądrzastej) u danego gatunku. Charakterystyczny zespół chromosomów danego gatunku nazywa się kariotypem. Prawidłowy kariotyp człowieka - z wyjątkiem komórek płciowych, wynosi 46 chromosomów: 22 pary chromosomów tzw. autosomalnych i para chromosomów tzw. płciowych - XX u kobiety i XY - u mężczyzny. Chromosomy autosomalne w obrębie tej samej pary są jednakowe i nazywane są homologicznymi.

Kwas dezoksyrybonukleinowy (DNA)
Nośnikiem informacji genetycznej człowieka jest kwas dezoksyrybonukleinowy (DNA) zawarty głównie w chromosomach jąder komórkowych. Cząsteczka DNA jest utworzona z połączonych ze sobą łańcuchowo nukleotydów. Każdy nukleotyd jest zbudowany z cukru dezoksyrybozy, reszty kwasu fosforowego i jednej z zasad: adeniny (A), guaniny (G), tyminy (T) lub cytozyny (C). Nukleotydy zawarte w DNA różnią się więc między sobą tylko rodzajem zasady. Funkcjonalną jednostką DNA jest nić składająca się z dwóch łańcuchów nukleotydów skręconych w podwójną spiralę. Obie nici DNA są połączone ze sobą poprzez wiązania między zasadami w oparciu o regułę komplementarności. Oznacza to, że adenina łączy się wiązaniem chemicznym zawsze z tyminą (A-T), natomiast cytozyna z guaniną (C-G). Określona liczba par nukleotydów składa się na informację zawartą w genie (liczba par nukleotydów tworzących gen może być zmienna dla różnych genów). Informacyjna zawartość DNA wynika z liniowego uporządkowania nukleotydów, które tworzą "genetyczny alfabet" składający się z 4 liter: A-T, C-G, powtarzanych w specyficznych wzorach.
Całkowita ilość DNA człowieka, czyli tzw. genomu składa się z około 3 miliardów par nukleotydów. 10% genomu zawiera geny kodujące, odpowiedzialne za syntezę białek. W tej części DNA, przy porównywaniu DNA różnych osób, zmiany zachodzą z niewielką częstością i są źródłem polimorfizmu antygenów krwinek czerwonych i leukocytów, białek surowicy krwi oraz izoenzymów, czyli kilkunastu polimorficznych cech, określanych w badaniach serologicznych (patrz wyżej). Funkcja pozostałych 90% niekodującego DNA nie jest dokładnie poznana, w jej obrębie wykazano jednak naturalną zmienność, czyli polimorfizm. Pozwala on na analizę nowego typu, umożliwiającą indywidualizację człowieka. Zmienność niekodującego DNA nie ma żadnego znaczenia klinicznego (nie jest odpowiedzialna za ujawnienie istotnych różnic między osobami w funkcjonowaniu ich organizmu), a fakt, że podlega on znanym regułom dziedziczenia, pozwala na jej szerokie wykorzystanie w medycynie sądowej. W obrębie tej części DNA stwierdzono występowanie powtarzających się sekwencji par nukleotydów, które mogą pojawiać się w setkach lub tysiącach kopii. Mogą być one rozproszone lub występować w grupach - tandemowo. Większość zmiennych loci wykrytych w ludzkim genomie składa się z tandemowo powtarzanych minisatelitów - tzw. VNTR loci (z angielskiego variable number of tandem repcats loci), w których odcinki DNA są zbudowane z sekwencji kilku lub kilkunastu par nukleotydów. U różnych osób liczba tych powtórzeń jest różna, ich ilość jest osobniczo specyficzna i stanowi źródło polimorfizmu DNA.

Gen i locus
Gen jest fragmentem DNA niosącym informację genetyczną i stanowiącym jego fizyczną oraz funkcjonalną jednostkę. Geny są umiejscowione w określonych regionach DNA określanych jako genetyczne loci (w liczbie pojedynczej: locus).

Allel
Allel jest jedną z alternatywnych form genu występującą w tym samym miejscu genowym (locus) homologicznych chromosomów. Gdy allele są identyczne - osobnik jest homozygotą, gdy różne - heterozygotą.

Norma (wartości normalne, wartości prawidłowe, wartości referencyjne)
"Norma" jest pojęciem statystycznym, obejmującym 95% badanej populacji ludzi zdrowych. Oznacza to, że 5 osób na 100 badanych - uznawanych za całkowicie zdrowych, może mieć wynik danego parametru powyżej lub poniżej zakresu wartości prawidłowych. Jednak większość osób badanych w populacji ludzi zdrowych ma wartości danego parametru zbliżone do wartości średniej (wartości najczęściej występującej w rozkładzie statystycznym symetrycznym) lub modalnej (wartości najczęściej występującej w rozkładzie statystycznym niesymetrycznym).
Zakresy wartości prawidłowych większości badanych parametrów zależą od płci i wieku, pory dnia lub stanów fizjologicznych (np. ciąża, głodzenie, okres menopauzy u kobiet), metody badań laboratoryjnych, błędu precyzji metody analitycznej. Dlatego też, przy wyznaczaniu "normy" dla danej populacji, dąży się do uściślenia i standaryzacji warunków przeprowadzania badania. Tak uzyskane wyniki normy określa się jako wartości referencyjne. Zawężają one zakres normy, z którymi lekarz może porównać wyniki laboratoryjne pacjenta.
Znajomość wartości referencyjnych pozwala na kliniczną ocenę pojedynczych wyników badań laboratoryjnych oraz na wskazanie prawdopodobieństwa, że wynik jest prawidłowy lub patologiczny. Nie można tego uczynić, nie uwzględniając ogólnej oceny stanu zdrowia pacjenta - np. czy oprócz istniejącego zaburzenia stwierdza się obecność innych chorób, czy pacjent przyjmuje leki. Istnieją sytuacje, zwłaszcza w trakcie monitorowania przebiegu i leczenia choroby, kiedy u danego pacjenta wartością pożądaną badanego parametru jest wartość powyżej lub poniżej wartości referencyjnej. Dlatego też interpretacja wyników badań laboratoryjnych powinna być dokonywana przez lekarza lub osoby pracujące w laboratorium.

<<< Powrót Opracowano na podstawie:
prof. dr hab. med. Anzelm Hoppe
dr n. przyr. Apolonia Rybczyńska
dr hab. med. Zofia Szczerkowska
Wybrane pojęcia z medycyny laboratoryjnej
"Encyklopedia Badań Medycznych"
Wydawnictwo Medyczne MAKmed, Gdańsk 1996