Radiometria clinica

La radiometria clinica è la misurazione della radioattività di tutto il corpo o di una sua parte dopo l'introduzione di un radiofarmaco. Nella pratica clinica vengono solitamente utilizzati radionuclidi che emettono raggi gamma. Dopo l'introduzione nel corpo di un radiofarmaco contenente tale radionuclide, la sua radiazione viene catturata da un rivelatore a scintillazione situato sopra la parte corrispondente del corpo del paziente. I risultati dell'esame vengono solitamente presentati su una lavagna luminosa come numero di impulsi registrati in un determinato periodo di tempo, oppure come frequenza di conteggio (in impulsi al minuto). Nella pratica clinica, questo metodo non ha grande importanza. Viene solitamente utilizzato nei casi in cui è necessario identificare e valutare l'incorporazione di radionuclidi quando questi entrano accidentalmente nel corpo umano, per negligenza o in caso di calamità.

Un metodo più interessante è la radiometria a corpo intero. Durante questa metodica, un soggetto viene posto in una speciale camera a basso fondo contenente diversi rivelatori a scintillazione appositamente orientati. Ciò consente di registrare la radiazione radioattiva proveniente da tutto il corpo, e in condizioni di minima influenza del fondo radioattivo naturale, che, come è noto, può essere piuttosto elevato in alcune aree della superficie terrestre. Se durante la radiometria una qualsiasi parte del corpo (organo) viene coperta con una piastra di piombo, è possibile valutare il contributo di questa parte del corpo (o dell'organo situato sotto la piastra) alla radioattività complessiva del corpo. In questo modo, è possibile studiare il metabolismo di proteine, vitamine, ferro e determinare il volume di acqua extracellulare. Questo metodo viene utilizzato anche per esaminare soggetti con incorporazione accidentale di radionuclidi (in alternativa alla radiometria clinica convenzionale).

I radiometri automatici vengono utilizzati per la radiometria di laboratorio. Sono dotati di provette contenenti materiale radioattivo su un nastro trasportatore. Sotto il controllo di un microprocessore, le provette vengono automaticamente alimentate alla finestra del contatore di pozzetti; al termine della radiometria, le provette vengono sostituite automaticamente. I risultati delle misurazioni vengono calcolati da un computer e, dopo un'opportuna elaborazione, vengono inviati a una stampante. I radiometri moderni eseguono automaticamente calcoli complessi e il medico riceve informazioni immediate, ad esempio sulla concentrazione di ormoni ed enzimi nel sangue, che indicano l'accuratezza delle misurazioni effettuate. Se il volume di lavoro della radiometria di laboratorio è ridotto, vengono utilizzati radiometri più semplici con movimentazione manuale delle provette e radiometria manuale, in modalità non automatica.

La diagnostica in vitro con radionuclidi (dal latino vitrum, vetro, poiché tutti gli studi vengono condotti in provetta) si riferisce alla microanalisi e occupa una posizione di confine tra radiologia e biochimica clinica. Permette di rilevare la presenza di varie sostanze di origine endogena ed esogena nei fluidi biologici (sangue, urine), presenti in concentrazioni trascurabili o, come dicono i chimici, decrescenti. Tali sostanze includono ormoni, enzimi, farmaci introdotti nell'organismo a scopo terapeutico, ecc.

In diverse patologie, come il cancro o l'infarto del miocardio, nel corpo compaiono sostanze specifiche di queste patologie. Sono chiamate marcatori (dall'inglese mark). La concentrazione dei marcatori è trascurabile quanto quella degli ormoni: letteralmente singole molecole in 1 ml di sangue.

Tutti questi studi, unici per la loro accuratezza, possono essere condotti utilizzando l'analisi radioimmunologica, sviluppata nel 1960 dai ricercatori americani S. Berson e R. Yalow, che in seguito ricevettero il Premio Nobel per questo lavoro. La sua ampia implementazione nella pratica clinica segnò un balzo in avanti rivoluzionario nella microanalisi e nella diagnostica con radionuclidi. Per la prima volta, i medici ebbero l'opportunità, e molto concreta, di decifrare i meccanismi di sviluppo di molte malattie e di diagnosticarle nelle fasi iniziali. Endocrinologi, terapisti, ostetrici e pediatri percepirono in modo particolarmente evidente l'importanza del nuovo metodo.

Il principio del metodo radioimmunologico consiste nel legame competitivo delle sostanze desiderate, stabili e marcate in modo simile, con uno specifico sistema recettoriale.

Per eseguire tale analisi vengono prodotti set standard di reagenti, ciascuno dei quali è progettato per determinare la concentrazione di una particolare sostanza.

Come si può vedere nella figura, il sistema di legame (solitamente anticorpi specifici o antisiero) interagisce simultaneamente con due antigeni, uno dei quali è quello desiderato, l'altro è il suo analogo marcato. Vengono utilizzate soluzioni in cui l'antigene marcato contiene sempre più anticorpi. In questo caso, si svolge una vera e propria lotta tra gli antigeni marcati e quelli non marcati per il legame con gli anticorpi. Questi ultimi appartengono alle immunoglobuline di classe G.

Devono essere altamente specifici, ovvero reagire solo con l'antigene in esame. Gli anticorpi accettano solo antigeni specifici nei loro siti di legame aperti, e in quantità proporzionale al numero di antigeni. Questo meccanismo è descritto figurativamente come il fenomeno della "chiave e della serratura": maggiore è il contenuto iniziale dell'antigene desiderato nelle soluzioni reagenti, minore sarà la quantità di analogo radioattivo dell'antigene catturata dal sistema di legame e maggiore sarà la sua porzione non legata.

Contemporaneamente alla determinazione della concentrazione della sostanza desiderata nel sangue del paziente, nelle stesse condizioni e con gli stessi reagenti, viene eseguito uno studio su sieri standard con una concentrazione dell'antigene desiderato determinata con precisione. Sulla base del rapporto tra le radioattività dei componenti sottoposti a reazione, viene costruita una curva di calibrazione che riflette la dipendenza della radioattività del campione dalla concentrazione della sostanza in esame. Quindi, confrontando la radioattività dei campioni di materiale ottenuti dal paziente con la curva di calibrazione, viene determinata la concentrazione della sostanza desiderata nel campione.

L'analisi in vitro dei radionuclidi iniziò a essere definita radioimmunologica, poiché si basa sull'uso di reazioni immunologiche antigene-anticorpo. Tuttavia, in seguito furono sviluppati altri tipi di studi in vitro, simili per scopo e metodologia, ma diversi nei dettagli. Pertanto, se un anticorpo viene utilizzato come sostanza marcata, e non un antigene, l'analisi è detta immunoradiometrica; se i recettori tissutali vengono utilizzati come sistema di legame, si parla di analisi radiorecettore.

Lo studio sui radionuclidi in vitro si compone di 4 fasi.

• La prima fase consiste nel miscelare il campione biologico analizzato con i reagenti del kit, contenenti antisiero (anticorpi) e un sistema legante. Tutte le manipolazioni con le soluzioni vengono eseguite utilizzando speciali micropipette semiautomatiche; in alcuni laboratori, vengono eseguite anche con l'ausilio di macchinari.
• La seconda fase è l'incubazione della miscela. Continua fino al raggiungimento dell'equilibrio dinamico: a seconda della specificità dell'antigene, la sua durata varia da pochi minuti a diverse ore e persino giorni.
• La terza fase è la separazione delle sostanze radioattive libere da quelle legate. A tale scopo, vengono utilizzati i sorbenti disponibili nel kit (resine a scambio ionico, carbone, ecc.), che precipitano i complessi antigene-anticorpo più pesanti.
• La quarta fase consiste nella radiometria dei campioni, nella costruzione delle curve di calibrazione e nella determinazione della concentrazione della sostanza desiderata. Tutte queste operazioni vengono eseguite automaticamente utilizzando un radiometro dotato di microprocessore e stampante.

Come si può osservare da quanto sopra, l'analisi radioimmunologica si basa sull'uso di un marcatore antigenico radioattivo. Tuttavia, in linea di principio, altre sostanze possono essere utilizzate come marcatori antigenici o anticorpali, in particolare enzimi, luminofori o molecole altamente fluorescenti. Questa è la base per nuovi metodi di microanalisi: immunoenzimatici, immunoluminescenti e immunofluorescenti. Alcuni di questi sono molto promettenti e competono con la ricerca radioimmunologica.

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