פוספטידילאתנול - Phosphatidylethanol

הדפס

מדריך בדיקות מעבדה
פוספטידילאתנול
Phosphatidylethanol
שמות אחרים	PEth
המבנה של PEth כאשר R1 ו-R2 מייצגים את שרשראות חומצות השומן.
מעבדה	כימיה בדם
תחום	מדד בגילוי שתיית אלכוהול.
טווח ערכים תקין	פחות מ-10 ננוגרם/מ"ל.
יוצר הערך	פרופ' בן-עמי סלע

מטרת הבדיקה: לאשר הימנעות או צריכה של אתנול במושתלי כבד או במועמדים להשתלה.

פוספטידילאתנולים הם קבוצה של פוספוליפידים הנוצרים רק בנוכחות של אתנול.

דרך הפעולה של פוספוליפאז D (להלן PLD) (Viel וחב' ב-Int J Mol Sci משנת 2012). PEth מצטבר בדם ומורחק באיטיות, מה שהופך אותו לסמן ביולוגי לצריכת אלכוהול (Schröck וחב' ב-Int J Legal Med משנת 2017). PEth נחשד גם כתורם לתסמינים של טוקסיות הנגרמת על ידי צריכת אלכוהול (Ulwelling ו-Smith ב-J Forensic Sci משנת 2018). כימית, ה-PEth נושאים שתי חומצות שומן שונות במבניהן ושייר פוספאט אתיל אסטר. בנוכחות של אתנול, PLD מתמיר מים לאתנול וקושר קו-ולנטית את האלכוהול כקבוצת-ראש של של הפוספוליפיד. לפיכך, השם פוספטידילאתנול. באופן נורמלי PLD מחדיר מים ליצור חומצה פוספטידית (PA), בתהליך המכונה טרנס-פוספטידילציה (Snozek וחב' ב-Clin Biochem משנת 2023). PLD ממשיך לייצר PA בנוכחות אתנול, וכאשר נוצר PEth, השפעות של טרנס-פוספטידילציה של אתנול הן על ידי יצירת ליפיד לא-טבעי, ולא על ידי דִּלְדּוּל של PA.

פוספטידילאתנול (להלן PEth) כסמן בדם לצרירת אלכוהול

רמות של פוספטידילאתנולים בדם משמשות כסמנים לצריכה קודמת של אתנול (Hansson וחב' ב-Int J Legal Med משנת 2001). צריכת אלכוהול יומית של למעלה מ-20 גרם/יום, תגביר את היחס של ריכוזי חומצות השומן 16:0/18.1 ב-PEth, בערך ב-0.1 מיקרומול/ליטר והיפוכו של דבר אם צריכת אלכוהול פוחתת. עם זאת, הודגם שיכולים להיות הבדלים אישיים בין צרכני אלכוהול, מה שמוביל לדיס-קלסיפיקציה בין שתיינים מתונים וכבדים (Helander וחב' ב-Alcohol & Alcoholism משנת 2019). לאחר הפסקת צריכת אלכוהול, תקופת מחצית החיים של PEth היא בין 4.5-10 ימים, בשבוע הראשון, ובין 5–12 יום מהפסקת הצריכה בשבוע השני. כסמן בדם, PEth רגיש יותר מטרנספרין-נטול-פחמימות (CDT), מ-ethyl glucuronide (EtG) בשתן, או מ-ethyl sulfate (EtS) (Helander וחב' ב-Alcohol & Alcoholism משנת 2012).

החברה של מחקר על PEth בבזל פרסמה מסמך הרמוניזציה בדבר האינטרפרטציה של ריכוזי PEth בהקשרים הקליניים והמשפטיים (Luginbühl וחב' ב-Drug Testing Analysis משנת 2022). מסמך זה מהווה מסמך ההרמוניזציה הבינלאומי הראשון המגדיר על בסיס PEth 16:0/18.1 ערכי cutoff של 20 ננוגרם/מ"ל ו-200 ננוגרם/מ"ל, ואת הדרישות המינימליות של שיטה אנליטית בדיוק בתחום של 15%.

השפעות ביולוגיות: הליפיד מצטבר בגוף האדם ומתחרה באתרים אגוניסטיים של תעלות יוניות lipid gated וכל תורם לטוקסיות של אלכוהול. הדמיון הכימי בין PEth לבין חומצה פוספטידית (להלן PA) וכן לביןphosphatidylinositol 4,5biphosphate (להלן PIP2), גורם להפרעה לאיתות על ידי ליפידים, אם כי התפקיד של PEth כליגנד ליפידי תחרותי לא נחקר באופן אינטנסיבי.

פוספטידילאתנול (PEth) הוא סמן בדם לצריכת אלכוהול שיכול להצביע על צריכה זו עד 4 שבועות לאחר מעשה. PEth אינה מולקולה בודדה, והיא קבוצה של הומולוגים פוספוליפידיים עם ראש של פוספאתנול ושתי חומצות קרבוקסיליות צדדיות הקשורות לפני האריתרוציטים בנוכחות של אתנול בדם, כאשר הקטליזה שלה מתבצעת על ידי פוספוליפאז D. מיני PEth עוברים קטגוריזציה על ידי מספר אטומי הפחמן (אופיינית 14-22) והקשרים הכפולים; כאשר ההומולוגים 16.0/18.1 ו-16.0/18.2 הם השכיחים ביותר. המדידה של PEth יכולה להתבצע על טיפות דם יבשות, או בדם מלא הנאסף במבחנות EDTA.‏ PEth הוא הסמן הישיר של צריכת אלכוהול הנוצר משתיית אתנול. מחקר עם 16 מתנדבים הנמנעים מצריכת אלכוהול, שצרכו אלכוהול כדי להשיג ריכוז אלכוהול בדם של 1 גרם/ק"ג משקל גוף (השקול כנגד שתייה של 110-230 מ"ל של וודקה בריכוז 40%), הדגימו ש-PEth ניתן היה לזיהוי תוך שעה משתיית האלכוהול, והגיע לשיאו לאחר 8 שעות, והיה ניתן לזיהוי למשך 3–12 ימים לאחר מעשה. ריכוז של PEth הנמוך מ-20 נוגרם/מ"ל, מצביע על אי-שתייה או על שתייה מינימלית וריכוז PEth מעל 200 ננוגרם/מ"ל, תואם שתייה "כבדה" של אלכוהול (מעל 4 שתיות ביום), כאשר שתייה סטנדרטית אקוויוולנטית ל-12 אונקיות של בירה, 5 אונקיות של יין, ו-1.5 אונקיות של ספירט מזוקק.

יצירה של PEth או פירוקו, אינם מושפעים מגיל, מגדר, או אי-תפקוד של איבר כגון מחלת כליות כרונית, או אי-תפקוד של הכבד. השיעור של יצירת PEth, תלוי ברמה ובפעילות של פוספוליפאז D, השונה בין אנשים שונים. שיעור הפירוק של PEth גם כן משתנה, עם הערכת זמן מחצית-חיים של 4–10 ימים. ניתן לגלות PEth עד 5 שבועות לאחר שתיית אלכוהול כבדה. תוצאה חיובית כזובה (false-positive) של PEth עלולה להתקבל אם הנבדק קיבל תרומת דם מתורם שצרך לאחרונה אלכוהול, כתוצאה מ-PEth על גבי אריתרוציטים של התורם. תוצאות שליליות-כזובות (false-negative) של PEth, יכולות להופיע בנבדקים עם רמות haptoglobin נמוכות, באופן התואם המוליזה תוך וסקולרית (Arving וחב' ב-Basic Clin Pharmacol Toxicol משנת 2023. ל-PEth יש רגישות של 94.5% עד 99.0%, וספציפיות של 100% במקרים של שתייה גבוהה של שתיית אלכוהול (מעל 4 שתיות סטנדרטיות ביום), ורגישות של 81.8% ברמות שתייה מתונות יותר (Hahn וחב' ב-JAMA Newt Open משנת 2023).

אבחון מוקדם של תלות באלכוהול חיוני במאבק באלכוהוליזם. מכל השיטות של אבחון מעבדתי לזיהוי התלות באלכוהול, השיטה המבטיחה ביותר היא מדידת ריכוז PEth בדם (Adler וחב' ב-Neurosci J משנת 2013). PEth שייך לקבוצה של פוספוליפידים לא-נורמליים הנוצרים ברקמות שונות בנוכחות אתנול הנוצר מ־phosphatidylcholine ממברנלי מפעולת פוספוליפאז D (Alatalo וחב' ב-Alcohol Alcoholism משנת 2009).

מתוך 48 ההומולוגים הידועים של PEth, השכיחים ביותר הם PEth 16:0/18:1 (38%), ו־PEth 16:0/18:2(24%).

במחקרים מוקדמים, סך רמת PEth התגלתה, דהיינו סך כל ההומולוגים, בעוד שהזיהוי של ההומולוגים העיקריים ניתן לזיהוי (Bearer וחב' ב־Alcohol Clin Exp Res משנת 2010). מחקרים in vitro הראו שכמות PE הנוצרת באריתרוציטים פרופורציונית באופן ישיר לריכוז אתנול ולמשך החשיפה לו (Freeman ו-Vrana באותו כתב-עת משנת 2010). לרות שאין הבדלי מגדר ביצירת PEth, לנשים המכילות רמה גבוהה יותר של שומן, מנת האלכוהול הנדרשת לזיהוי PEth נמוכה יותר מאשר בגברים במשקל דומה (Jastrzębska וחב' ב-Prz Gastroenterol משנת 2016).

נקבע שבגברים הצורכים מדי יום בערך 2.5 מנות סטנדרטיות של אלכוהול (35 גרם) למשך 3 חודשים, הריכוז של PEth בדם הוא מעל 20 ננוגרם/מ"ל (Skrzydlo-Radomanska ו-Daniluk ב-Gastroenterol Rev משנת 2016). בנשים, סף רמת PEth הניתנת לגילוי, מושגת לאחר שתייה של 1.5-2 שתיות סטנדרטיות (21-28 גרם) של אלכוהול ביום. המעבדות בארצות הברית אימצו קונצנזוס לפיו רמת סף של מעל 35 ננוגרם/מ"ל, מצביעה על שתייה מעטה של אלכוהול (Waszkiewicz וחב' ב־Psychiatr Pol משנת 2010). על פי תוצאות של מטה-אנליזה, רמת PEth בדמם של שתיינים כבדים (מעל 60 גרם ליום) הייתה גבוהה מזו שמוצאים בצורכי אלכוהול מתונים (0.29 מיקרומול/ליטר) (Hashimoto וחב' ב־Biol markers alcoholism משנת 2013). הוצע ש-PEth בריכוזים של 20–200 ננוגרם/מ"ל ישמש להערכת שתייה רגילה של אלכוהול, וריכוז של PEth שמעל 200 ננוגרם/מ"ל ישמש אינדיקציה לשתייה כבדה (Aradottir וחב' ב-Alcohol Alcoholism משנת 2006, ו-Cabarcos וחב' ב-Anal Bioanal Chem משנת 2016). על פי מחקר אחר, הריכוז של PEth בדם של נמנעים משתייה הוא מתחת לסף הגילוי (0.001 מיקרומול/ליטר), בדם של שתיינים חברתיים (social drinkers) ריכוז PEth בדם הוא או 4.2-60 ננוגרם/מ"ל, ואילו בדם של שתיינים כבדים הריכוז בדם של PEth הוא 630–3700 ng/ml (Hartmann ב-Addict Biol משנת 2017). בשוודיה, הוצע בתחילה ריכוז של 0.20 μmol/l לגבי ההומולוג 16:0/18:1 של PEth (Litten וחב' ב-Alcohol Clin Exp Res מנת 2010). מאוחר יותר, במטרה להגדיל את הספציפיות, הועלה סף ה-abuse של צריכת אלכוהול ל-0.30 μmol/L או 210 ננוגרם/מ"ל, בעוד שהריכוז שלמעלה מ-0.05 מיקרומול/ליטר (או 35 ננוגרם/מ"ל) נלקח כסף של שתיינים חברתיים (Nanau ו-Neuman ב-Biomolecules משנת 2015).

מספר מחקרים הראו יחס של תלות בכמות האלכוהול הנצרך, על פי דיווח השתיינים ועל פי ריכוזי PEth בדם (Niemela ב־Int J Environ Res Public Health משנת 2016, ו-Stewart וחב' ב-Alcohol Clin Exp Res משנת 2010). מחקר שכרך שתיינים התלויים בצריכת אלכוהול המטופלים במרכז גמילה בסטוקהולם, הראה שהריכוז של PEth 16:0/18:1 בדם היה במתאם טוב עם צריכת אלכוהול שבועיים לפני הבדיקה (Tavakoli וחב' ב-Innov Clin Neurosci משנת 2011).

בהתאם ליחס של כמות האלכוהול שנצרכה והריכוז של PEth, מספר תת-קבוצות נצפו: תת-הקבוצה עם ריכוז PEth הנמוך מ-0.05 מיקרומול/ליטר התאים להימנעות משתייה או לצריכת אלכוהול נמוכה (0-25 שתיות סטנדרטיות או 0-300 גרם בשבועיים שלפני הבדיקה); תת-הקבוצה עם ריכוז PEth הגבוה מ-0.30 מיקרומול/ליטר התאימה לצריכת אלכוהול ניכרת (16-106 שתיות סטנדרטיות או 192–1270 גרם אלכוהול בשבועיים שלפני הבדיקה). אנליזת regression הראתה שהגדלה בצריכת אלכוהול ב-1.5 מנות סטנדרטיות ליום (בערך 20 גרם אלכוהול), מביאה להגדלת הריכוז של PEth 16:0/18:1 ב-0.1 מיקרומול/ליטר. במחקר ששיתף מטופלים תלויים באלכוהול שעברו דה-טוקסיפיקציה, נמצא ש-PEth היה הסמן הביוכימי היחיד שהתגלה בכל המטופלים. סף הרמה של סך PEth של 0.36 מיקרומול/ליטר, היה בעל רגישות של 94.5%, וספציפיות של 100%. באותו מחקר הרגישות והספציפיות של טרנספרין נטול פחמימות (CDT), ושל γ-גלוטמיל טרנספראז (γGT) היו 77.1 ו-94% בהתאמה לגבי CDT ו-γGT, בעוד שהספציפיות של 2 הסמנים האחרונים נקבעה כ-88% ו-72%, בהתאמה (Wurst וחב' ב-Addict Biol משנת 2010).

חלופות אבחוניות אחרות לאבחון אלכוהוליזם: רמות אלכוהול בדם, באוויר הננשף ובשתן, יכולים לזהות אלכוהול שנצרך ב-12-24 השעות שלפני הבדיקה. אתיל גלוקורוניד ואתיל סולפאט נוצרים על ידי קוניוגציה אנזימטית של אתנול עם חומצה גלוקורונית ועם סולפאט, וניתן לגלותם בשתן תוך 2-3 שעות משתיית אלכוהול, והם נותרים ניתנים לזיהוי 4–5 ימים לאחר השתייה (Nanau ו-Neuman ב-Biomolecules משנת 2015). תוצאות חיוביות-כזובות של אתיל גלוקורוניד ושל אתיל סולפאט בשתן עלולות להתקבל כתוצאה מאי-תפקוד כליות, או כתוצאה מתסיסה של חיידקים בשתן במקרה של cystitis. תוצאות שליליות-כזובות עלולות להופיע בשימוש עם diuretics.‏ Ethyl glucuronide יכול להתגלות בשיער ובציפורניים בערך חודשיים לאחר הפסקת שתיית אלכוהול, על ידי שתיינים תכופים (Fosen וחב' ב-Alcohol Alcoholism משנת 2017). סמנים ישירים של אלכוהול נלמדו במטופלים עם או ללא מחלת כבד (Arnts וחב' ב-Alcohol Clin Exp Res משנת 2021).

פרשת מקרה: גבר בן 36 שנה הגיע להערכה של אנזימי כבד מוגברים חודשיים לאחר שעבר השתלת כבד בגלל כשל כבד כתוצאה מהפטיטיס על רקע אלכוהוליזם. הוא סבל מתחלואות מטבוליות, כולל obesity (BMI של 30.6 ודיס-ליפידמיה). לאחר השתלת הכבד לא היו כל סימנים של דחיית השתל, או של סיבוכים מרתיים. האיש דיווח על כך ששתיית האלכוהול האחרונה הייתה לפני השתלת הכבד. רמת האלכוהול בנסיוב לא ניתנה לגילוי, ובדיקת אולטרה-סאונד של הכבד הייתה נורמלית. ביופסיה של הכבד הראתה 50% עד 60% של סטאוזיס מאקרו-וסיקולרי (כאשר התוצאה הנורמלית של נתון זה נמוכה מ-5%), נמצאה גם דלקת שערית, גופיפים אפופטוטיים מפוזרים, והופעה של בלונים הפטוציטיים. מסקנת הרופאים שמדובר כאן במחלת כבד הקשורה לאלכוהול. אכן, ריכוז PEth במטופל זה נמצא כ-137 ננוגרם/דציליטר, שהתאים לצריכת אלכוהול בתקופה שלפני הבדיקה, אף על פי שלא התגלה אצלו אלכוהול בנסיוב. בדיקות נוספות גילו בשתן שלו אתיל סולפאט בריכוז של 45 מיקרוגרם/מ"ל, (רמה נורמלית פחות מ-100 ננוגרם/מ"ל), ורמת אתיל גלוקורוניד של מעל 10 מיקרוגרם/מ"ל (רמה נורמלית נמוכה מ-5400 ננוגרם/מ"ל). האיש גילה שצרך 5 שתיות של וודקה מדי יום למשך 7 ימים לפני בדיקתו. הוא טופל עם naltrexone, והופנה למרפאה לטיפול בגמילה מאלכוהול. בדיקות ביוכימיות של הכבד התקבלו נורמליות שבועיים לאחר מכן, ו-PEth לא ניתן לגילוי שלושה שבועות לאחר מכן.

הוראות לביצוע הבדיקה

יש לדגום דם למבחנת ספירת דם (EDTA, פקק בצבע סגלגל). אין לנקות את הזרוע לפני נטילת הדם בעזרת אתנול. ניתן לנקות את אזור נטילת הדם בעזרת Betadine או בעזרת ChloraPrep. אין לסרכז את המבחנה, ויש לשלוח את הדם המלא למעבדה במבחנה המקורית. מבחנות עם דם ליפמי או איקטרי במידה רבה אין לפסול. כאשר הדם המלא מוחזק בקירור הדגימה יציבה למשך 14 יום. כאשר הדם המלא מוקפא (מועדף), הדגימה יציבה למשך 28 יום. שיטת הבדיקה: MS-LC (Helander ו-Zheng ב-Clin Chem משנת 2009).