procalcitonine: alternatieve/aanvullende marker van crp ? cat 1 februari 2005 mieke develter

procalcitonine: alternatieve/aanvullende marker van CRP ?

CAT 1 februari 2005Mieke Develter

procalcitonine: wat ? chromosoom 11: calcitonine I gen

(CALC-I gen)

CGRPmRNA (calcitonin gene related peptide)

CTmRna preprocalcitonine

procalcitonine

calcitonine

N-terminale regio

Calcitonine

Katacalcine

Calcitonin gene related peptide

procalcitonine: wat ? Synthese toegenomen bij

medullary thyroid cancer andere neuro-endocriene tumoren (small cell

cancer of the lung (SCLC), carcinoïd, pheochromocytoma, pancreatic islet tumors)

Post-chirurgie, polytrauma, hitteslag, brandwonden, cardiogene shock, ernstige inflammatie, neonati de eerste dagen na de bevalling

Infectie en sepsis

procalcitonine: wat ? normale synthese calcitonine:

neuro-endocriene cellen thyroïd (C-cellen) en long: granules met secretie als respons op hormonale/metabole stimuli

microbiële infectie: constititutieve vrijzetting van calcitonine

precursoren, ook bij patiënten na thyroïdectomie

geen toename in calcitonine concentratie

Procalcitonine: wat ? Hypothese stijging bij bacteriële infectie Bacteriële infecties veroorzaakt door gram-positieve en

–negatieve bacteriën: PCT-concentraties zijn even fel gestegen

Inductie: endotoxines (lipopolysaccarides) en ? pro-inflammatoire cytokines bv. IL 1b, TNF-α en IL-6 induceren

en verhogen lipopolysaccaride geïnduceerde PCT expressie en secretie

virale infecties: IFγ vrijgezet verzwakt de IL 1b-geïnduceerde PCT productie in menselijke cellen

“PCT is superieur tov andere klinische en laboratoriummerkers voor de diagnose van klinisch relevante bacteriële infecties”

(Christ-Crain et al; Lancet 2004;363(8):1555.)

Procalcitonine: bepaling Één firma met monopolie:

Brahms Vier verschillende assays

1. PCT-Q2. Lumitest3. Liaison Brahms PCT4. Kryptor

1. PCT-Q PCT-Q= Één-stap

immunochromatografische assay (sandwich principe)

Polyclonaal schapen antic-calcitonine antistoffen geïmmobiliseerd op vaste fase

Monoclonaal goud-geconjugeerd muizen-anti-katacalcine antistoffen als tracer in vloeibare fase

Serum/plasma brengt tracer in oplossing, migratie

Ab-Ag complex wordt zichtbaar bij binding aan geïmmobiliseerd anti-calcitonine antistof in het testgebied met ontwikkeling van een rode kleur

1. PCT-Q PCT-Q: semi-kwantitatieve

assay kleurdensiteit ~

concentratie PCT aanwezig in het staal

Vergelijking met referentieschaalCategorie I: <0.5 ng/mL

Categorie II: ≥0.5 ng/mL en <2 ng/mL

Categorie III: ≥2 ng/mL en < 10 ng/mL

Categorie IV: ≥10 ng/mL

2. LUMItest Immunoluminometrische assay

Tracer gemerkt monoclonaal anti-calcitonine antistof

Procalcitonine molecule

Monoclonaal anti-katacalcine antistof gefixeerd op wand tube

Wand test tube

2. LUMItest Immunoluminometrische assay

Manueel

Incubatie

Wassen (3x)

Drogen

Meting: luminometer

Bepaling concentratie adhv meegenomen standaarden

3. Liaison Brahms PCT Volautomatische

chemiluminescentie analyser Magnetic beads technologie:

capteren Ag Isoluminol chemiluminescentie:

IC detectieLigand op magnetic beads: binding met PCT

PCT-bead complex kan gescheiden worden van oplossing adhv magneet vlot wassen en scheiden van target

Oxidatie van isoluminol dmv H2O2 in aanwezigheid van katalysator licht-emissie bij 425 nm

Bepaling concentratie adhv master curve

4. KryptorTRACE technologie (Time Resolved Amplified Cryptate Emission)

Transfer van energie tussen twee fluorescente tracers:

Een donor: cryptaat gebonden aan schapen polyclonaal anti-calcitonine

Een acceptor: XL665 gebonden aan monoclonaal anti-katacalcine

Energietransfer afhankelijk van afstand tussen beide

4. Kryptor

337 nm

337 nm

337 nm

620 nm

665 nm

665 nm

Excitatie time resolved amplificatie measurement

Lang-levend signaal

Kort-levend signaal

Lang- levend signaal

cryptaat-anti calcitonine

XL 665-anti katacalcine

Critically Appraised Topic (CAT)

I. Analytisch1. Pre-analytisch

Patiënt staal

2. Analytisch Reproduceerbaarh

eid Accuraatheid Correlatie Lineariteit Referentie range

3. Analytische range4. Turn around time

II. Diagnostisch1. Sensitiviteit en specificiteit2. Likelihood ratio’s3. Number needed to diagnose

III. Klinische impact1. Diagnostisch aspect2. Therapeutisch aspect3. Prognostisch aspect

IV. Impact op organisatie1. Impact in het ziekenhuis2. Praktijkrichtlijnen/guidelines

V. Kostenimpact1. Kost en terugbetaling2. Profijt elders

Pre-analytisch Patiënt variabelen: geen speciale patiënt

voorbereiding Staal variabelen voor PCT analyse

Staalsoort: Serum/plasma (geen vol bloed)Arterieel bloed ± 4% hoger

dan veneus Staalstabiliteit:

kamertemperatuur: 2% afbraak na 2 uur10% afbraak na 24 uur

-20°C: stabiel voor maandenvriezen/ontdooien: <2% afbraak3 cycli

Analytisch: 1. reproduceerbaarheid

Reproduceerbaarheid PCT volgens methode

LUMItest Liaison Brahms

Kryptor

CV intra-run

Lage waarden

7-14% 7% 6%

Hoge waarden

4-7% 2% 1.6%

CV inter-run

Lage waarden

7-25% 10% 6%

Hoge waarden

6-8% 3% 3.5%

Analytisch: 2. accuracy (bias) Kryptor

groep Gemiddelde (ng/mL)

Imprecisie (%)

Bias (%) TE (%)

alle 0.040 8.1 6.9 20.3

0.043 9.4 7.1 22.6

0.038 7.0 6.7 18.3

Analytisch: 3. Correlatie met huidige methode

Huidige methode: CRP als infectie-parameter Systemische infectie: r=0.45-0.48 Lokale infectie: geen correlatie Geen infectie: r=0.27

Correlatie met klinische scoringssystemen APACHE : r=0.17-0.26 SOFA: r=0.2

lage correlatie met klinische scoringssystemen, PCT is geen surrogaat merker van klinische scores !

Meta-analyse: SROC curves

Analytisch: 4. lineariteit

gebrek aan referentiemethode vergelijking met LUMItest LUMI test PCT vergeleken met RIA die N-PCT

en PCT detecteert, met goede correlatie (r=0.98)

PCT-Q correlatie LUMItest 75 - 85% misclassificatie: onder- & overschatting geen discriminatie in hoge range > 15 ng/mL

Analytisch: 4. lineariteit

Liaison Brahms PCT lineair 35 – 445 ng/mL (recovery

acceptatie range 100 ± 10%) Kryptor:

> 0.25 ng/mL uitstekende correlatie met LUMItest (r=0.98)

tot 21.3 ng/mL geen hook effect (boven 50 ng/mL verdunt toestel automatisch)

Analytisch: 5. Referentie range

(firma) praktijk ?

Patiënten PCT (ng/mL)

Gezonde individuen (≥ 3 dagen oud) <0.05

Chronische inflammatoire processen en auto-immune aandoeningen

<0.5

Virale infecties <0.5

Mild tot matig ernstige gelokaliseerde bacteriële infecties

<0.5

SIRS, multipele traumata, brandwonden

0.5-2

Ernstige bacteriële infecties, sepsis, multipel orgaan falen

>2 (frequent 10-100)

Analytische rangetest PCT-Q test

(ng/mL)LUMItest®

(ng/mL)

LIAISON®

BRAHMS® PCT (ng/mL)

Kryptor PCT (ng/mL)

Range <0,5 ≥ 10

0,1 500

0,3 500 0,2 500 0,06 50tot 5000met auto-matische dilutie

Turn around time (TAT)test PCT-Q test LUMItest® LIAISON

BRAHMS® PCT

Kryptor

TAT 30 minuten

2.5u 32 minuten

19 minuten

Diagnostisch: 1. sensitiviteit & specificiteit

Meta-analyse (Simon et al. CID 2004;39:206-217) studies 1970 - 30 mei 2002 gepubliceerd rond PCT &/ CRP als merkers

voor de diagnose van bacteriële infecties Prospectieve en simultane evaluatie

PCT/CRP12 studies STARD criteria (12 – 18/25)

Sensitiviteit en specificiteit van CRP en PCT voor bacteriële infecties versus niet-infectieve oorzaken van inflammatie

Studie Populatie/studie setting Cutoff PCT (ng/mL)

Cutoff CRP (mg/L)

Sens PCT

Sens CRP

Spec PCT

Spec CRP

Aouifi et al. Volwassenen na cardiale chirurgie

1 15 96 60 84 71

Enguix et al Neonati en kinderen ICU 6.1 23.1 86 83 96 96

Hatherill et al. Kinderen ICU 5 20 97 100 82 54

Muller et al. Volwassenen ICU 1 100 95 82 87 67

Penel et al. Volwassenen onco 1 6 75 64 100 100

Rothenburger et al.

Volwassenen na cardiale chirurgie

4 18 86 32 93 93

Selberg et al. Volwassenen ICU 3.3 60 79 68 67 40

Suprin et al. Volwassenen ICU 3.32 100 89 92 35 42

Ugarte et al. Volwassenen ICU 0.6 79 71 75 57 63

Viallon et al. Volwassenen met cirrhose 0.75 80 90 81 95 82

Diagnostisch: 1. Sensitiviteit en specificiteit

Sensitiviteit en specificiteit van PCT & CRP voor differentiatie bacteriële versus niet-infectieve oorzaken van inflammatie (statistisch significant verschillend)

PCT CRP

Sensitiviteit in % (95% CI)

Specificiteit in % (95% CI)

Sensitiviteit in % (95% CI)

Specificiteit in % (95% CI)

88 (80-93) 81 (67-90) 75 (62-84) 67 (56-77)

Sensitiviteit en specificiteit van CRP en PCT voor bacteriële versus virale infecties

Studie Populatie/studie setting

Cutoff PCT (ng/mL)

Cutoff CRP (mg/L)

Sens PCT

Sens CRP

Spec PCT

Spec CRP

Hatherill et al.

Kinderen ICU 5 20 94 97 47 25

Lorrot et al.

Kinderen gehospitaliseerd vanaf spoedgevallen

1 40 89 80 88 86

Schwarz et al.

Volwassenen met meningitis

0.5 8 100 70 74 89

Diagnostisch: 1. Sensitiviteit en specificiteit

Sensitiviteit en specificiteit van PCT & CRP voor differentiatie bacteriële versus virale oorzaken van inflammatie (alleen sensitiviteit statistisch significant ≠ )

PCT CRP

Sensitiviteit in % (95% CI)

Specificiteit in % (95% CI)

Sensitiviteit in % (95% CI)

Specificiteit in % (95% CI)

92 (86-95) 73 (42-91) 86 (65-95) 70 (19-96)

Diagnostisch: 2. Likelihood ratio’s

Meta-analyse: likelihood ratio voor PCT en CRP in de differentieel diagnose van bacteriële versus niet-infectieuze oorzaken van inflammatie

Likelihood ratio (LR)

PCT CRP

Positive LR (95% CI)

Negative LR (95% CI)

Positive LR (95% CI)

Negative LR (95% CI)

3,58 (2,99 – 4,28)

0,18 (0,15 – 0,23)

2,43 (2,03 – 2,92)

0,42 (0,36 – 0,49)

Diagnostisch: 2. Likelihood ratio’s

Meta-analyse: likelihood ratio voor PCT en CRP in de differentieel diagnose voor bacteriële versus virale infecties

Likelihood ratio (LR)

PCT CRP

Positive LR (95% CI)

Negative LR (95% CI)

Positive LR (95% CI)

Negative LR (95% CI)

6.05 (4.67-7.82)

0.1 (0.06-0.15)

3.75 (3.06-4.59)

0.2 (0.15-0.27)

Diagnostisch: 3. NND (number needed to diagnose)

NND (PCT) = 1.45 NND (CRP) = 2.27

“When performing a literature review, one must always consider some degree of publication bias, studies have a higher likelihood of being published when they show encouraging results” Simon et al.

Klinische impact: 1. diagnostisch aspect

studies geïncludeerd in meta-analyse indicaties meting PCT voor onderscheid bacteriële versus niet bacteriële oorzaken van inflammatie Na cardiale chirurgie (volwassenen) Volwassenen met oncologische problematiek en

koorts Volwassenen op ICU Kinderen met ernstige inflammatie

(ICU/spoedgevallen) Volwassenen met meningitis Volwassenen met cirrhose die worden verwezen

naar spoedgevallen

Klinische impact: 1. diagnostisch aspect

Frequent SIRS in afwezigheid van infectie

Infectie is wél een majeure complicatie met serieuze impact op prognose en kost

Geen voor handen zijnde parameters die het onderscheid kunnen maken

PCT ?!

Na cardiale chirurgie

Na cardiale chirurgie Aouifi et al.: 131 patiënten post-operatief

gevolgd 97 patiënten vermoeden

infectie (> 38°C >48 u na chirurgie)

43 vals alarm 54 infectie

17 pneumonie 16 bacteriëmie 9 mediastinitis 12 septische shock

Na cardiale chirurgie

Sensitiviteit en specificiteit van PCT & CRP voor het bepalen van het voorkomen van infectie op cardiale intensieve eenheden na CBP

Studie PCTCRPcut-off

PCT-CRP-sens (%)

PCT-CRP-Spec (%)

PCTPPV (%)

PCTNPV (%)

Aouifi et al.

1 ng/mL50 mg/L

8584

95 40

96 84

Klinische impact: 1. diagnostisch aspect

Volwassenen met oncologische problematiek en koorts Oncologische problematiek: 2/3 patiënten

klagen van koorts gedurende hun ziekte Infectie paraneoplastisch DD niet eenvoudig tgv therapie

Volw oncologisch & koorts Penel et al. 2001: opgenomen in meta-analyse (n=62) Penel et al. 2004: extensie van artikel van 2001 (n=155):

geen significant verschil meer PCT infectie vs paraneoplastischSens en spec van PCT voor bepaling infectie bij patiënten met een vaste tumor:

differentieel diagnose infecties versus paraneoplastische koorts.

Studie PCT cut-off

PCTSens (%)

PCTSpec(%)

PCT PPV (%)

PCTNPV(%)

Penel et al. 2001 2 ng/mL 26 100 100 37

Penel et al. 2004 2 ng/mL 16 95 90 29

Klinische impact: 1. diagnostisch aspect

Volwassenen op ICU: DD: SIRS-sepsis (sepsis – ernstige sepsis – septische shock)Sepsis is belangrijke oorzaak van mortaliteit in ICU

4 studies in meta-analyse Tegenstrijdige resultaten

2 studies PCT beter dan CRP 2 studies CRP beter dan PCT

Gemeenschappelijk: PCT significant verschillend septische shock andere groepen met sepsis (klinisch niet zo relevant)

Volw op ICU

PCT

CRP

Klinische impact: 1. diagnostisch aspect

Kinderen met ernstige inflammatie (ICU/spoedgevallen) 3 studies in meta-analyse

PCT steeds beter dan CRP in DD ernstige infectie (meningitis, sepis, septische shock) versus lokale infectie/niet infectieuze aandoeningen (trauma, stuipen, post-chirurgie)

Cutoff: 2 ng/mL - 8.1 ng/mL ! twee studies: PCT significant beter dan

CRP in DD bacterieel versus viraal

Klinische impact: 1. diagnostisch aspect

Volw met meningitis PCT: betere specificiteit (100 tov 57%) dan CRP

lagere sensitiviteit (69 tov 94%) dan CRP Cutoff PCT: 0.5 ng/mL

Cirrhotische patiënten met spontane bacteriële peritonitis (SBP) versus steriel ascitesvocht (SA) PCT: betere specificiteit en sensitiviteit dan CRP Patiënten: SBP: alle septisch

SA: 1/3 SIRS Cutoff PCT: 0.76 ng/mL

Klinische impact: 2. behandeling

Therapeutisch: al of niet toedienen AB Studie Chirouze et al. Volwassen patiënten verwezen naar het

ziekenhuis met acute koorts (T≥38°C) PCT onderscheid bacteriëmie niet-

bacteriëmie (positieve hemoculturen)

171 patiënten

6 patiënten met FUO

165 koorts episoden

Bacteriëmie n=22

Niet-bacteriëmie n=143

Sensitiviteit en specificiteit van PCT voor de diagnostiek van bacteriëmie bij acuut zieke patiënten

Studie PCT cut-off PCT-sensitiviteit (%)

PCT--specificiteit (%)

PCT PPV (%)

PCT NPV (%)

Chirouze et al.

0.4 ng/mL 95.2 57.4 25.0 98.8

Klinische impact: 2. behandeling

Studie Chirouze et al. Oproep om hemocultuur afname en AB toediening

te richten adhv PCT-dosage Meting adhv LUMItest (minder sensitief)

Correspondence “the reliance on PCT assays with poor low-level

sensitivity to predict the absence of bacteremia in adult patients with acute fever is problematic” E. Nylen et al. CID 2003;36:823

“the use of serum PCT levels as guidance for clinical management is premature because I could not confirm the very high negative predictive value of low PCT levels for determining the absence of bacteremia in acutely febrile patients” J. van Dissel CID 2003;36:824-825

Klinische impact: 2. behandeling

Therapeutisch: al of niet toedienen van AB Studie Christ-Crain et al. Spoedgevallendienst Basel – 4 maand:

4119 patiënten vermoeden lage luchtweg infectie Computer gegenereerd per week

randomisatie schema

Klinische impact: 2. behandeling

Studie Christ-Crain et al.1. Intentie van voorschrijven van AB2. Bepaling PCT adhv Kryptor assay3. Geleiden van AB-therapie adhv PCT:

<0.1 ng/mL: afraden 0.1 – 0.25 ng/mL: eerder afraden 0.25 – 0.5 ng/mL: eerder aanraden >0.5 ng/mL: aanraden

4. Behandelende arts was toegelaten het PCT algoritme te overtreden

Klinische impact: 2. behandeling

Studie Christ-Crain et al.5. Re-evaluatie na 6 – 24 u na opname bij 1/3

patiënten bij wie aanvankelijk geen AB werden toegediend 10 additionele patiënten kregen AB

5 omwille van oplopend PCT 5 op basis beslissing arts

6. Follow-up visite 10 – 14 dagen na inclusie7. Acute exacerbaties COPD: aantal re-

exacerbaties en aantal heropnames en visites werden telefonisch gepeild 4 à 6 maand na inclusie

Klinische impact: 2. behandeling

Studie Christ-Crain et al.8. Gelijke outcome 9. Significant minder AB: reductie van 47%

Klinische impact: 2. behandeling

Studie Christ-Crain et al. CAP

38/42 AB toegediend in PCT-groep 4 AB niet gegeven op basis van laag PCT met

goede outcome Overtreding PCT-algoritme

9 patiënten met PCT<0.1ng/mL 13 patiënten met PCT tussen 0.1 en 0.25 ng/mL

5 met CAP 6 acute exacerbaties COPD 2 andere oorzaken (pulmonair embool – lymfoom)

Klinische impact: 2. behandeling

Studie Christ-Crain et al. : opmerkingen Meting PCT met Kryptor assay subtiele elevaties

PCT te detecteren ( LUMItest, Liaison, PCT-Q) Procalcitonine is geen substitutie voor een

zorgvuldige anamnese en KOZ “Surrogaat marker” voorziet belangrijke additionele

info PCT kan verhogen in niet-infectieuze aandoeningen

en kan laag blijven bij sepsis Mede auteur werd gesponsored door Brahms om

congressen rond dit topic bij te kunnen wonen, om te spreken op congressen en voor research

3. prognoseGeïnfecteerde patiënten op ICU

Verloop PCT i fie v tijd:

Dalende trend vanaf 48u: indicatief voor goede prognose

Verloop CRP i fie v tijd:

Dalende trend vanaf 120u: indicatief voor goede prognose

Organisatie: 1. impact in het ziekenhuis

PCT bepaling op serum/plasma Geen invloed op meeste afnames

Organisatie: 2. Is PCT geïncorporeerd in klinische praktijk-aanbevelingen/guidelines ?

1992: college of chest physicians/ Society of Critical Care Medicine Consensus Conference:

Definitions for sepsis and organ failure and guidelines for

the use of innovative therapies in sepis (Crit Care Med 1992; 20(6): 864-874.)

Sepsis: the systemic response to infection, manifested by two or more of the following conditions as a result of infection:

Temperature > 38°C or < 36°C Heart rate > 90 beats/min Respiratory Rate > 20 breaths/min or PaCO2 < 32 torr

(<4.3kPa) White blood cell count > 12.0 x 109/L or <4.0 x 109/L or

>0.1 immature forms (bands)

Organisatie: 2. Is PCT geïncorporeerd in klinische praktijk-aanbevelingen/guidelines ?

2001 SSCM/ESCICIM/ACCP/ATS/SIS International Sepsis Definitions Conference (Crit Care Med 2003; 31(4): 1250-6)

Sepsis: inclusie van inflammatoire variabelen Plasma CRP > 2 SD boven normale waarde Plasma PCT > 2 SD boven normale waarde

“…Of particular interest was the inclusion of the biomarkers procalcitonin (PCT) and C-reactive protein (CRP), despite the overall conclusion that it was premature to use biomarkers for sepsis diagnosis…” Carrigan, Scott et al.

Kostenimpact: 1. actuele kost2. terugbetaling

Test Verbruiks-goederen

(€)

Loonkost (€)

Support (€)

Totaal-Bedrag (€)

Tussen-KomstRIZIV(B-waarde in €)

CRP 0.66 0.17 0.2 1.03 3.5

PCT 16 0.17 0.2 ± 17 nihil

Kostenimpact: 3. profijt elders PCT

AB-beleid

Kostenreductie

(studie Christ-Crain: 202 $ 96 $/patiënt)

Resistentie reductie ?!

To Do/Actions PCT als test beschikbaar maken

voor de kliniek ?? Aanvankelijk in studieverband ?? Eventueel later in routine ??