715 Vurdering af jernstatus Nils Milman Hverken plasma (P)-jern- eller P-transferrinmåling kan bruges til at vurdere, om der foreligger jernmangel (eller jernoverskud). De bør altid vurderes i sammenhæng. Hensigten med at måle både P-jern og P-transferrin er at beregne graden af P-transferrinets jernmætning, transferrinmætningen. Man beregner transferrinmætningen i procent som P-jern (µmol/l) 100/P-transferrin (µmol/l) 2. Når jernmætningen falder til < 16%, bliver jerntilførslen til erytrocytforstadierne i knoglemarven utilstrækkelig, og produktionen af hæmoglobin falder. Ferritin er derimod en pålidelig biomarkør for simpel jernmangel (eller jernoverskud). En lav værdi er altid ensbetydende med manglende jernreserver. Ved jernmangelanæmi er P-ferritin lav < 12-15 µg/l og P-transferrinmætningen er oftest lav, som regel < 16%. BIOGRAFI: Forfatteren, der er overlæge på Lungemedicinsk Afsnit, Sygehus Næstved, har i mange år interesseret sig for det humane jernstofskifte. Han har hovedsageligt arbejdet med epidemiologiske aspekter af jernstatus og kortlagt danskernes jernstatus»fra vugge til grav«herunder belyst forekomsten af arvelig hæmokromatose i Danmark. Han har desuden udført interventionsstudier med jerntilskud til gravide. FORFATTERS ADRESSE: Lindevangen 87 B, 2830 Virum. E-mail: nils.mil@dadlnet.dk Jernmangel er den hyppigste mangeltilstand både globalt og i Danmark og jernmangelanæmi er den dominerende form for anæmi. Det er langt overvejende menstruerende kvinder og gravide, der får jernmangel. I Danmark har mere end 40% af kvinderne i den fertile alder en lav jernstatus, dvs. små eller ingen jernreserver, og omkring 4% har jernmangelanæmi uden selv at vide det. Hertil kommer det store antal patienter, der går til læge eller bliver indlagt med jernmangelanæmi pga. patologisk blødning. I den modsatte ende af spektret finder vi de mere sjældent forekommende tilstande med jernoverskud, fx transfusionsbetinget hæmosiderose og arvelig hæmokromatose, der skyldes en mutation på HFE-genet. I de senere år er der tilkommet flere biokemiske markører, som kan hjælpe os til at vurdere en persons jernstatus. Men efterhånden som antallet af markører øges, bliver det også vanskeligere at holde rede på, hvordan man skal bedømme resultatet og nå til en valid konklusion. Formålet med denne artikel er at give et overblik over de mest anvendte biomarkører inden for jernomsætningen. Plasma-ferritin Siden et følsomt radioimmun-assay af P- ferritin blev beskrevet i 1972, er ferritin blevet analyseret med immun-assay, hvor man anvender antistoffer fra dyr mod humant ferritin. P-ferritinkoncentratio-
716 LABORATORIUM jernet her i en biologisk inaktiv form, der ikke kan gøre skade i cellen. Fig. 1. Ferritinmolekyle. nen udviser ingen større døgnsvingninger og påvirkes ikke af fødeindtagelse. Ferritin dannes overvejende i de organer, der rummer kroppens jernreserver, dvs. lever, milt og knoglemarv, hvorfra det afgives fra cellerne til blodet. Et ferritinmolekyle har form som en fodbold med flere huller, hvorigennem jernatomerne transporteres ind og ud (Fig. 1). Hvert ferritinmolekyle kan rumme 4.500 jernatomer. Frie jernatomer er biologisk meget aktive og kan via dannelse af frie radikaler beskadige cellerne. Ferritin har derfor to funktioner. Dels er det lagermolekyler for jernatomer, dels opbevares Plasma-jern P-jern måles med en spektrofotometrisk metode. Efter frigørelse af jern fra transferrin tilsættes en kromogen, oftest ferrozin, der sammen med jern danner en farvet forbindelse. Det målte jern er således bundet til transferrin. Frit jern forekommer normalt ikke i plasma undtagen ved hæmokromatose. P-jern udviser betydelig døgnvariation og dag til dag-variation (Fig. 2). P-jern ændrer sig også efter fødeindtagelse. Disse forhold indebærer, at blodprøver til P-jern skal tages med patienten fastende og helst på et fast tidspunkt om formiddagen. I teorien falder P-jern ved jernmangel og stiger ved jernoverskud, men i praksis er overlapningen af P-jernkoncentrationen mellem de to tilstande så stor, at den ikke kan bruges til at skelne mellem dem. P-jern er en»omvendt«akut fasereak- Plasmajern, mg/dl 200 150 100 50 0 9 13 17 21 1 5 9 13 17 Klokkeslæt Fig. 2. Døgn- og dagsvingninger i plasmajern.
717 tant, idet koncentrationen falder ved infektioner og inflammatoriske tilstande. På den anden side kan leversygdomme som fx hepatitis medføre en stigning i P- jern pga. frigørelse af jern fra beskadigede hepatocytter. En P-jern-måling kan således ikke bruges til at vurdere, om der foreligger jernmangel eller jernoverskud. En isoleret P- jern-måling kan ikke stå alene og er set fra et klinisk og biokemisk synspunkt ofte mere vildledende end vejledende. P-jern bør derfor altid vurderes i sammenhæng med P-transferrin. Plasma-transferrin P-transferrin måles med immun-assay, hvor man anvender antistoffer fra dyr mod humant transferrin. På nogle laboratorier analyseres i stedet plasma-totaljernbindingskapacitet (total iron binding capacity), der udtrykker det samme som P-transferrin, nemlig plasmas mulighed for at binde jernatomer. Transferrin produceres i leveren af hepatocytterne. Det er et ægte transportprotein, der fragter jernatomer rundt mellem kroppens forskellige organer. Efter absorption i tarmen transporteres jernet enten til leveren, hvor det indgår i jernreserverne i hepatocytterne og makrofagerne, eller til knoglemarven for at indgå i produktionen af hæmoglobin. P-transferrin er ligesom P-jern en»omvendt«akut fasereaktant, idet koncentrationen falder ved infektioner og inflammatoriske tilstande. Ligesom P-albumin falder P-transferrin også ved underernæring og tilstande med proteinmangel. Transferrin bindes til specifikke transferrinreceptorer, som findes på overfladen af alle celler, der har behov for jern. Efter optagelse af transferrin-jern-komplekset i cellen afgives jernet, og transferrin frigøres til blodbanen til nye transportopgaver. I teorien stiger P-transferrin ved jernmangel og falder ved jernoverskud, men i den praktiske klinik er overlapningen mellem de to tilstande så stor, at P-transferrinkoncentrationen ikke kan bruges til at skelne dem fra hinanden. En isoleret P- transferrinmåling kan således ikke bruges til vurdering af, om der foreligger jernmangel eller jernoverskud. Transferrinets jernmætning Hensigten med at måle P-jern og P-transferrin er at beregne graden af P-transferrinets jernmætning, i det følgende benævnt transferrinmætningen. Hvert transferrinmolekyle kan maksimalt binde to jernatomer. Man beregner transferrinmætningen i procent som: P-jern (µmol/l) 100 P-transferrin (µmol/l) 2 Transferrinmætningen udviser langt mindre døgn- og dag til dag-variation end P- jern og P-transferrin som enkeltanalyser. Transferrinmætningen afspejler den mængde jern, der på analysetidspunktet i plasma transporteres rundt mellem de forskellige compartments. t ligger transferrinmætningen på 17 49%. LAV TRANSFERRINMÆTNING Ved jernmangel falder P-jern samtidig med, at P-transferrin stiger. Resultatet bliver et fald i transferrinmætningen. Når jernmætningen falder til < 16% bliver jerntilførslen til erytrocytforstadierne i knoglemarven utilstrækkelig, og produktionen af hæmoglobin falder. Jernmange-
718 LABORATORIUM lanæmi er således karakteriseret ved, at der foruden en lav hæmoglobin og en lav P-ferritin hyppigt ses en lav jernmætning på < 16%. HØJ TRANSFERRINMÆTNING Personer med både præklinisk hæmokromatose uden organskade og klinisk manifest hæmokromatose med organskade har en høj jernmætning på 50%. Plasma transferrinreceptor Soluble P-transferrinreceptor (P-sTfR) måles med immun-assay. Erytrocytforstadierne i knoglemarven skal have tilført rigeligt jern for at kunne producere hæmoglobin. De har derfor mange transferrinreceptorer i cellemembranen, hvoraf nogle løsriver sig og cirkulerer rundt i blodbanen. Plasmakoncentrationen af stfr er proportional med antallet af receptorer på cellerne. Ved jernmangel øges antallet af receptorer og plasmakoncentrationen stiger til værdier på > 28,1 nmol/l. P-sTfR er af værdi ved udredning af anæmi og jernmangel hos patienter, hos hvem de øvrige jernstatusparametre er svære at tolke som følge af grundsygdommen, fx infektioner, inflammatoriske tilstande i bred forstand, leversygdomme, nyresygdomme og cancer. Anvendelsen af P-sTfR er dog endnu ikke særlig udbredt i Danmark og indgår ikke som rutineanalyse ved anæmiudredning. Plasmatransferrinreceptor-log 10 plasmaferritin-ratio Hos patienter med kroniske inflammatoriske sygdomme og anæmi kan P-sTfRlog 10 P-ferritin-ratio anvendes til at skelne mellem patienter med jernmangelanæmi og patienter med anæmi uden jernmangel. Jo højere ratio er, jo større er sandsynligheden for, at patienten har jernmangelanæmi. Hæmoglobin Det er anæmi, som er indgangsporten til udredning af jernstatus hos de fleste patienter. Anæmi defineres som et nedsat antal erytrocytter i blodet. Den tekniske udvikling har givet os hæmatologiske analysemaskiner, som fx ADVIA, der kan levere mange præcise data på kort tid. Analysen kaldes»fuld blodtælling«. Ud over hæmoglobin kan maskinen levere en række erytrocyt-indices, hvoraf de mest anvendte er: Ery-volumenfraktion (hæmatokrit) = den fraktion, som erytrocytterne udgør af fuldblod. B-erytrocytter ( 10 12 /l) = antal erytrocytter per liter fuldblod. Ery-MCV (fl) = erytrocyt-middelcellevolumen = hæmatokrit/b-erytrocytter. Ery-MCH (fmol) = erytrocytmiddelcellehæmoglobin = B-hæmoglobin/B-erytrocytter. Ery-CHr (fmol) = retikulocythæmoglobin. Ery-MCHC (mmol/l) = erytrocytmiddelcellehæmoglobinkoncentration = B-hæmoglobin/Ery-volumenfraktion. Ery-RDW (%) = variation i erytrocytdiameter (Ery-standarddeviation af diameter/ery-middeldiameter) 100. Ery-retikulocytter (%).
719 Jernmangel Jernmangelerytropoiese Jernmangelanæmi Jernreserver Transportjern Erytrocytjern Knoglemarvsjern P-ferritin (µg/l) P-transferrinmætning (%) Erytrocyt-indices P-transferrinreceptor (nmol/l) Jernabsorption 1 2 + 31 300 25 50 < 25 0-spor < 20 < 30 < 25 0 < 15 < 16 > 25 0 < 12 < 10 Mikrocytær, hypokrom > 29 Fig. 3. Stadier i jernmangel og -anæmi. Kroppens jernreserver Tidligere blev kroppens jernreserver (jerndepoter) vurderet ved invasive undersøgelser, som fx ved semikvantitativ, histokemisk vurdering af mængden af hæmosiderin i en knoglemarvsprøve eller en leverbiopsi. Det var en stor landvinding, da man for mere end 30 år siden opdagede, at P-ferritin-koncentrationen er korreleret med kroppens mobiliserbare jernreserver. De første danske artikler om ferritin blev publiceret i begyndelsen af 1980 erne, men det tog mange år, før ferritin blev accepteret som en nyttig rutineprøve inden for klinisk biokemi og i den daglige klinik. Hos i øvrigt raske personer med simpel jernmangel eller jernoverskud er ferritin en pålidelig biomarkør for jernstatus. Der kendes ingen tilstande med falsk lav P-ferritin, dvs. en lav værdi er altid ensbetydende med manglende jernreserver. P-ferritin opfører sig delvis som en akut fasereaktant og skal tolkes med omtanke hos personer med inflammation. En række sygdomme som infektioner, inflammatoriske tilstande i bred forstand, leversygdomme, nyresygdomme og mange cancerformer giver en falsk høj P- ferritin, dvs. for høj set i forhold til jernreservernes størrelse. Når man undersøger jernstatus, er det derfor en god ide også at vurdere, om der foreligger inflammation ved samtidig at måle P-C-reaktivt protein. I øvrigt gælder der for inflammatoriske sygdomme som hovedregel, at jernmangel kan udelukkes som årsag til anæmi, hvis P-ferritin er 100 µg/l. Jernmangel Personer med P-ferritin på 30 µg/l har som hovedregel intet hæmosiderin i en knoglemarvs- eller leverbiopsi, dvs. små eller ingen jernreserver og dermed en lav jernstatus. Mindskes jernreserverne yderligere, udvikles der jernmangel, der er defineret ved udtømte jernreserver, hvilket svarer til en P-ferritin på < 15 20 µg/l.
720 LABORATORIUM Ved latent jernmangel er der tilstrækkeligt jern til at produktionen af hæmoglobin i erytrocytterne (retikulocytterne) forløber normalt. Blodhæmoglobin er inden for referenceområdet og jernmætningen af P-transferrin er som regel > 16% (Fig. 3). Jernmangelanæmi Når mangelen på jern bliver mere udtalt (manifest jernmangel) falder produktionen af hæmoglobin, og der opstår jernmangelanæmi. Ifølge den internationale definition fra World Health Organization er det ensbetydende med hæmoglobin på < 8,0 mmol/l (130 g/l) hos mænd og < 7,5 mmol/l (120 g/l) hos kvinder. Samtidig er P-ferritin lav < 12 15 µg/l og P-transferrinmætningen er oftest lav, som regel < 16%. Jermangelanæmi er karakteriseret ved at være en mikrocytær (dvs. lav Ery- MCV), hypokrom (dvs. lav Ery-MCH) anæmi, hvor erytrocytterne morfologisk udviser anisocytose (dvs. forskellig størrelse) og poikilocytose (dvs. forskellig form) (Fig. 4). Ved tidlig jernmangelanæmi er erytrocyt-indices ofte normale. Ændringerne i erytrocyt-indices indtræder gradvist, efterhånden som den cirkulerende population af normale erytrocytter bliver erstattet af nydannede erytrocytter, der er præget af jernmangel. Fuldt udviklet jernmangelanæmi er typisk karakteriseret ved lav Ery-MCV < 80 fl, lav Ery- MCH < 1,7 fmol, lav Ery-CHr < 1,7 fmol, ofte en lav Ery-MCHC < 19,0 mmol/l og en øget Ery-RDW > 17%. Den diagnostiske sikkerhed af jernmangelanæmi er størst, hvis både P-ferritin og P-transferrinmætning ligger under de definerede grænseværdier, og øges yderligere, hvis en eller flere erytrocyt-indices også er abnorme. De fleste patienter med mikrocytær, hypokrom anæmi har jernmangel. Forandringerne er dog ikke patognomoniske, idet der også ses tilfælde, som ikke skyldes jernmangel. Den ultimative test for jernmangelanæmi er hæmoglobinstigning under jernbehandling. Hvis der ikke er effekt af 100 200 mg peroralt ferrojern daglig, kan det skyldes dårlig jernabsorption, og man bør overveje intravenøs jernbehandling. Ved response på jernbehandling ses primært stigning i retikulocytterne og efter 2 uger også i hæmoglobin. Stigning i P- ferritin kommer først efter flere måneders behandling. Jernoverskud P-ferritin på > 300 µg/l er ensbetydende med store jernreserver og høj jernstatus, og man bør udrede årsagen. Hvis ferritin er 300-700 µg/l, er der for meget jern i kroppen, men der indtræder sjældent organskade. Ved ferritinværdier på > 700 µg/l er der helt klart tale om et patologisk jernoverskud med risiko for organskade, hvilket bør føre til udredning for hæmokromatose og behandling. Arvelig hæmokromatose Blandt danskere er hæmokromatose den hyppigste arvelige»sygdom«, karakteriseret ved en øget jernoptagelse i mavetarm-kanalen og opbygning af et stort jernoverskud i kroppen med deraf følgende risiko for skader på vitale organer som bl.a. lever, pancreas og hjerte. Der findes mange forskellige arvelige former for hæmokromatose, men hos danskere er det kun to specifikke mutationer på
721 Jernmangelanæmi mikrocytose + hypokromi anisocytose + poikilocytose Fig. 4. Mikroskopisk billede af jernmangelanæmi. HFE-genet, der forårsager 98% af alle sygdomstilfælde. Penetransen af mutationerne veksler fra person til person, så det er langtfra alle personer med præklinisk sygdom, der akkumulerer jern i så store mængder, at de får klinisk sygdom med organskade. Hæmokromatose nedarves recessivt, dvs. at man skal have arvet mutationen fra begge forældre (homozygot) for at få sygdommen. I Danmark er omkring 0,4% af befolkningen homozygote og således i risiko for at få sygdommen. Personer, der kun arver mutationen fra den ene af forældrene (heterozygot), bliver ikke syge, men har ofte let forhøjet jernstatus. Omkring 11% af danskerne er heterozygote for HFE-mutationen. Ved udredning for arveligt betinget jernoverskud måles primært P-transferrinmætning og P-ferritin. En transferrinmætning som ved mindst to målinger er 50% peger stærkt i retning af hæmokromatose. En høj transferrinmætning er således en primær indikator for hæmokromatose. Patienten bør efterfølgende undersøges for mutationer på HFE-genet. Bestemmelse af HFE-genotypen udføres flere steder, bl.a. på Klinisk Biokemisk Afdeling på Rigshospitalet og på Klinisk Biokemisk Afdeling på Næstved Sygehus. P-ferritin er en sekundær indikator for sygdommen og stiger i takt med, at størrelsen af jernoverskuddet vokser. Opbygning af et stort jernoverskud tager ofte mange år. En høj P-ferritin understøtter således mistanken om hæmokromatose, men hvis sygdommen diagnosticeres tidligt, eller hvis penetransen af HFEmutationen er lav, kan P-ferritin godt ligge under 300 µg/l. Ferritin bruges til vurdering af, hvor fremskreden sygdommen er, til vurdering af behovet for behandling med blodtapning og til monitorering af behandlingseffekten. Sædvanligvis skal blodtapningerne fortsætte til P-ferritin ligger omkring 50 70 µg/l. Økonomiske interessekonflikter: ingen angivet.