Abstract
La sepsis es la respuesta sistémica a la infección por organismos microbianos. Un diagnóstico diferencial de la infección causada por bacterias u otros organismos microbianos es esencial para un tratamiento eficaz y una evaluación pronóstica. Los métodos actuales de laboratorio clínico para el diagnóstico de las infecciones bacterianas son inespecíficos o requieren tiempos de respuesta más largos. La procalcitonina (PCT) es un biomarcador que presenta una mayor especificidad que otros marcadores proinflamatorios (p. ej., las citocinas) para identificar a los pacientes con sepsis y puede utilizarse en el diagnóstico de las infecciones bacterianas. En este artículo se revisan los conocimientos actuales sobre la PCT y su uso en el entorno del laboratorio clínico.
La identificación de si la causa de la inflamación en los pacientes es de origen bacteriano ha sido un área importante de desarrollo en el laboratorio clínico. Se han aplicado varias pruebas de laboratorio clínico al diagnóstico de la sepsis.1 El método de cultivo de caldo es el estándar de oro para el diagnóstico de la infección bacteriana, pero un resultado definitivo puede tardar 24 horas o más antes de un diagnóstico concluyente. Varios marcadores inflamatorios, como el recuento de células leucocitarias, la proteína C reactiva (PCR) y las citocinas (TNF-α, IL-1β o IL-6), se han aplicado en el diagnóstico de la inflamación y la infección, pero su falta de especificidad ha generado un interés continuo por desarrollar pruebas de laboratorio clínico más específicas.2 Un marcador prometedor ha sido la procalcitonina (PCT), cuya concentración se ha encontrado elevada en la sepsis. Debido a su especificidad para las infecciones bacterianas, la PCT se ha propuesto como un marcador pertinente en el diagnóstico rápido de la infección bacteriana, especialmente para su uso en los servicios de urgencias de los hospitales y en las unidades de cuidados intensivos. Desde su identificación y asociación con la sepsis en la década de 1990, se ha realizado un gran número de estudios sobre la PCT y su aplicación clínica. En Europa se dispone de una prueba para determinar los niveles de PCT desde hace varios años y recientemente ha sido aprobada por la FDA para su uso en los Estados Unidos.3
Bioquímica de la PCT
La procalcitonina es un péptido de 116 aminoácidos que tiene un MW aproximado de 14,5 kDa y pertenece a la superfamilia de péptidos de la calcitonina (CT). Se puede dividir en 3 secciones que incluyen el amino-terminal de la región PCT, la calcitonina inmadura y el péptido carboxilo-terminal de la calcitonina-1 (CCP-1, también llamado katacalcina) (Figura 1).4 La procalcitonina está codificada por el gen CALC-1 localizado en el cromosoma 11. La escisión en 1 sitio del transcrito primario del gen CALC-1 produce la pre-PCT, que además se somete a la escisión proteolítica de su secuencia señal para producir la PCT.5,6 Los otros miembros de la superfamilia de péptidos CT incluyen el péptido relacionado con el gen de la calcitonina I, II (CGRP-I, CGRP-II), la amilina y la adrenomedulina. El péptido relacionado con el gen de la calcitonina I también está codificado por el gen CALC-1 y se genera por empalme alternativo del transcrito primario del ARNm CALC-1. El péptido relacionado con el gen de la calcitonina II, la amilina y la adrenomedulina están codificados por otros genes (Tabla 1).
La expresión de la calcitonina se produce de forma específica para cada tejido. En ausencia de infección, se suprime la transcripción del gen CALC-1 para la PCT en el tejido no neuroendocrino, excepto en las células C de la glándula tiroides, donde su expresión produce PCT, el precursor de la CT en individuos sanos y no infectados.5 La PCT sintetizada se somete entonces a un procesamiento postraduccional para producir pequeños péptidos y CT madura, que se genera como resultado de la eliminación de la glicina C-terminal de la CT inmadura por parte de la peptidilglicina α-amidante monooxigenasa (PAM).7 La CT madura se almacena en gránulos de secreción y se secreta en la sangre para regular la concentración de calcio. En presencia de una infección microbiana, los tejidos no neuroendocrinos también expresan el gen CALC-1 para producir PCT. Una infección microbiana induce un aumento sustancial de la expresión del gen CALC-1 en todos los tejidos parenquimatosos y tipos de células diferenciadas del organismo que producen PCT.8 Sus niveles aumentan significativamente en las infecciones sistémicas graves, en comparación con otros parámetros de las infecciones microbianas.9 La función de la PCT sintetizada en los tejidos no neuroendocrinos en caso de infección microbiana no está clara en la actualidad; sin embargo, su detección ha ayudado al diagnóstico diferencial de los procesos inflamatorios.
Resumen de la sepsis
La sepsis se refiere a la respuesta sistémica a la infección por agentes microbianos, como bacterias, hongos y levaduras, en la que el paciente suele presentar fiebre, taquicardia, taquipnea y leucocitosis. Los cultivos microbiológicos de la sangre o del lugar de la infección son frecuentemente, aunque no invariablemente, positivos. La sepsis grave se asocia con la hipoperfusión o la disfunción de al menos un órgano. Cuando la sepsis grave va acompañada de hipotensión o de un fallo multiorgánico, la afección se conoce como shock séptico. Los estudios epidemiológicos indican una incidencia de aproximadamente 750.000 casos de sepsis al año en Estados Unidos.10 Los signos y síntomas de la sepsis son muy variables y están influidos por muchos factores, como la virulencia y la carga biológica del patógeno, el portal de entrada y la susceptibilidad del huésped. Las principales localizaciones son las infecciones del tracto respiratorio, seguidas de las infecciones genitourinarias y las infecciones gastrointestinales.11 Recientemente ha habido un número creciente de informes sobre infecciones bacterianas de pacientes hospitalizados debido al aumento de las infecciones nosocomiales por cateterismo y terapias inmunosupresoras, además del aumento de las causas de Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (SARM).11 Distinguir la inflamación debida a una infección bacteriana, a otra infección microbiana o al rechazo de un órgano es importante en el tratamiento de la reacción inmunitaria en pacientes hospitalizados. Un problema común en la práctica clínica es que los signos y síntomas de las infecciones bacterianas y víricas se solapan ampliamente, especialmente en las infecciones del tracto respiratorio. En ocasiones, la incertidumbre diagnóstica persiste, incluso después de obtener la historia del paciente, realizar un examen físico, una prueba de rayos X de tórax y pruebas de laboratorio. Por lo tanto, una prueba de laboratorio con mayor especificidad mejoraría significativamente el diagnóstico diferencial clínico en estos casos. Además, el diagnóstico diferencial de la infección ayudaría a decidir si el tratamiento con antibióticos sería beneficioso. En este sentido, aproximadamente el 75% de las dosis de antibióticos se prescriben para infecciones respiratorias agudas de etiología predominantemente vírica.5 El uso excesivo de antibióticos es la principal causa de la propagación de bacterias resistentes a los antibióticos. Por lo tanto, disminuir el uso de antibióticos es esencial para combatir el aumento de microorganismos resistentes a los antibióticos.
Esquema que muestra la relación de la procalcitonina, la calcitonina y la calcitonina carboxipéptido-1.
Esquema que muestra la relación de la procalcitonina, la calcitonina y la calcitonina carboxipéptido-1.
Métodos de diagnóstico de la sepsis
El método tradicional de diagnóstico de la sepsis incluye el cultivo de muestras de sangre, orina, líquido cefalorraquídeo (LCR) o líquido bronquial y suele tardar entre 24 y 48 horas. Por desgracia, los síntomas clínicos se manifiestan con frecuencia en ausencia de un cultivo positivo. Los signos clínicos tradicionales de infección y las pruebas de laboratorio rutinarias para la sepsis, como la PCR o el recuento de leucocitos, carecen de precisión diagnóstica y a veces son engañosas. En las infecciones graves, la mayoría de las citocinas proinflamatorias clásicas, como el TNF-α, la IL-1β o la IL-6, aumentan sólo de forma breve o intermitente, si es que lo hacen. En vista de los dilemas diagnósticos y terapéuticos mencionados, es de suma importancia contar con una prueba más inequívoca para el diagnóstico diferencial de la infección y la sepsis.
La relación entre la superfamilia de péptidos de la calcitonina
| Cromosoma . | 11 . | 11 . | 11 . | 12 . | 11 . |
|---|---|---|---|---|---|
| Genes | CALC-1 | CALC-II | CALC-III | CALC-IV | CALC-V |
| Péptidos | *PCT I | CGRP-II | Pseudogén (gen notraducido)31 | Amilina | Adrenomedulina |
| *PCT II | |||||
| CGRP-I |
| Cromosoma . | 11 . | 11 . | 11 . | 12 . | 11 . |
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| Genes | CALC-1 | CALC-II | CALC-III | CALC-IV | CALC-V |
| Péptidos | *PCT I | CGRP-II | Pseudogén (gen notraducido)31 | Amilina | Adrenomedulina |
| *PCT II | |||||
| CGRP-I |
PCT II difiere de PCT I en 8 aminoácidos en el extremo C.
La relación entre la superfamilia de péptidos de la calcitonina
| Cromosoma . | 11 . | 11 . | 11 . | 12 . | 11 . |
|---|---|---|---|---|---|
| Genes | CALC-1 | CALC-II | CALC-III | CALC-IV | CALC-V |
| Péptidos | *PCT I | CGRP-II | Pseudogén (gen notraducido)31 | Amilina | Adrenomedulina |
| *PCT II | |||||
| CGRP-I |
| Cromosoma . | 11 . | 11 . | 11 . | 12 . | 11 . |
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| Genes | CALC-1 | CALC-II | CALC-III | CALC-IV | CALC-V |
| Péptidos | *PCT I | CGRP-II | Pseudogén (gen notraducido)31 | Amilina | Adrenomedulina |
| *PCT II | |||||
| CGRP-I |
PCT II difiere de PCT I en 8 aminoácidos en el extremo C.
Medición de la PCT en el diagnóstico de la infección bacteriana
Desde mediados de la década de 1990, se ha incrementado el uso de las mediciones de la PCT para identificar infecciones bacterianas sistémicas.3 La corta vida media (25-30 horas en el plasma) de la PCT, junto con su virtual ausencia en la salud y la especificidad para las infecciones bacterianas, le confiere una clara ventaja sobre los demás marcadores de infección bacteriana.3,4 Los estudios también han demostrado que el aumento de los niveles de PCT es mínimo en las infecciones víricas, mientras que los niveles aumentan rápidamente tras una única inyección con endotoxina.12,13 Además, las elevaciones de la PCT no se asocian a cepas bacterianas específicas, aunque en un estudio realizado por Rowther y sus colegas, se identificaron y enumeraron cepas de pacientes sépticos con niveles séricos de PCT >2 ng/mL.14 Recientemente, Jacquot y sus colegas demostraron que la medición rápida de la PCT podría ayudar a descartar una infección nosocomial en recién nacidos hospitalizados en unidades de cuidados intensivos.15
En otro estudio, de Jager y sus colegas investigaron el valor de la medición de los niveles de PCT en la sangre de pacientes infectados con neumonía adquirida en la comunidad (NAC) causada por Legionella pneumophila en comparación con otros parámetros convencionales como la PCR y el recuento de glóbulos blancos.16 Descubrieron que los niveles iniciales elevados de PCT eran indicativos de una enfermedad más grave, y esto se reflejaba en una estancia más larga del paciente en la unidad de cuidados intensivos (UCI) y/o en la muerte intrahospitalaria. Además, los niveles persistentemente elevados de PCT eran siempre indicativos de un resultado desfavorable. Así pues, la determinación de los niveles de PCT proporcionaba una valiosa información sobre el pronóstico de los pacientes que no podía determinarse a partir de los parámetros inflamatorios convencionales, como la PCR y el recuento de glóbulos blancos. Además, se ha demostrado que el uso de las mediciones de la PCT para tratar eficazmente a los pacientes con antibióticos disminuye la estancia hospitalaria de los pacientes. Kristoffersen y sus colegas informaron de que en aquellos pacientes con enfermedad pulmonar obstructiva crónica, una única determinación de PCT en suero en el momento del ingreso redujo la duración media de la estancia de 7,1 a 4,8 días.17
Medición de PCT
La procalcitonina puede medirse utilizando un ensayo cuantitativo homogéneo (BRAHMS, Hennigsdorf, Alemania). El ensayo se basa en la tecnología de Emisión Amplificada de Criptato Resuelta en el Tiempo (TRACE) (Figura 2). Un láser de nitrógeno a 337 nm se dirige a una muestra que contiene PCT y 2 anticuerpos marcados con fluorescencia que reconocen diferentes epítopos del péptido PCT. El principio del ensayo se basa en la transferencia de energía no radiativa entre las moléculas «donantes» y «receptoras». La molécula donante, al excitarse, emite una señal fluorescente de larga duración en el rango de milisegundos a 620 nm, mientras que la molécula aceptora, al excitarse, emite una señal de corta duración en el rango de nanosegundos a 665 nm. Cuando ambas moléculas se acercan mediante la unión a la PCT, la señal resultante se amplifica a 665 nm y se prolonga hasta durar unos pocos microsegundos. Esta prolongación garantiza que la señal pueda medirse después de que la fluorescencia de fondo (común en las muestras biológicas) haya decaído. En el ensayo BRAHMS’, la molécula donante es un anticuerpo policlonal de oveja marcado con criptato de europio que reconoce epítopos en la región inmadura de CT, mientras que la molécula aceptora es un anticuerpo monoclonal marcado con XL665 criado contra la región CCP-1 de PCT.18,19
Esquema que muestra los principios de la tecnología TRACE.
Las muestras adecuadas para el ensayo pueden ser de suero o plasma utilizando EDTA o heparina como anticoagulantes, pero no citrato, ya que se ha demostrado que subestima los niveles de PCT.18
Medidas de PCT en otras enfermedades
La utilidad de la PCT como marcador diagnóstico en otros estados inflamatorios también ha sido evaluada y revisada por Becker y colaboradores.20 En la malaria, los niveles de PCT están elevados tanto en la malaria Plasmodium falciparum grave como en la no complicada, pero no pudieron utilizarse para diferenciar entre los dos tipos y, por tanto, su utilidad para el diagnóstico es limitada.21,22 También se ha investigado el valor de la PCT en el diagnóstico de la tuberculosis pulmonar (PTB) y se ha demostrado que tiene poco valor.19 Baylan y colaboradores descubrieron que los niveles séricos de PCT estaban ligeramente elevados al ingreso en pacientes con PTB activa en comparación con los controles y los pacientes que recibían quimioterapia antituberculosa. Aunque esta diferencia era estadísticamente significativa, los niveles de PCT de la mayoría de los casos con PTB (58,7%) estaban por debajo del nivel de corte habitual (0,5 ng/mL).23 Por tanto, la PCT no era un indicador fiable en el diagnóstico de la PTB activa y no podía sustituir a los datos microbiológicos, epidemiológicos, clínicos y radiológicos.23 Sin embargo, Nyamande y Lalloo descubrieron que los niveles de PCT podían ser útiles para distinguir la neumonía adquirida en la comunidad (NAC) debida a bacterias comunes, como Mycobacterium tuberculosis (TB) y Pneumocystis jirovecii (PJP) en un entorno de alta prevalencia del VIH en el que las presentaciones atípicas a menudo confundían el diagnóstico clínico empírico.24 Su estudio demostró que los niveles de PCT difieren significativamente en los pacientes con NAC debida a TB, PJP y bacterias.
Se ha encontrado que las determinaciones de procalcitonina tienen un valor considerable para identificar si la inflamación posterior a un trasplante de órganos se debe a una infección bacteriana o al rechazo del órgano. Mendonca y colaboradores demostraron que, en los receptores de trasplantes de hígado, los niveles plasmáticos de PCT estaban significativamente aumentados en los pacientes infectados en comparación con los que presentaban un rechazo agudo del hígado, en los que los niveles eran similares a los de los pacientes no complicados.25 Madershahian y colaboradores demostraron que los niveles de PCT tras un trasplante de corazón podían servir como un marcador útil del pronóstico.26 Se observó que los niveles de procalcitonina eran sistemáticamente bajos (<10 ng/mL) en los pacientes con una evolución sin complicaciones tras el trasplante, pero que aumentaban con más frecuencia en los pacientes con complicaciones postoperatorias e incluso se asociaban a un aumento de la mortalidad en el postoperatorio temprano cuando los valores superaban los 80 ng/mL. Por lo tanto, los niveles de PCT en los primeros días tras el trasplante cardíaco podrían ayudar a identificar a los pacientes con riesgo de complicaciones, cuando las concentraciones superan el rango «normal» tras el trasplante.26
Trampas en la medición de la PCT
También hay informes en la literatura en los que las elevaciones de los niveles de PCT no estaban relacionadas con infecciones bacterianas. La crisis addisoniana causada por la insuficiencia suprarrenal se ha asociado con niveles elevados de PCT.27 También se han observado niveles elevados de PCT, comparables a los que se observan en la sepsis grave, en pacientes trasplantados que reciben una terapia de anticuerpos pan-célula T.28 Más recientemente, Brodska y sus colegas informaron de notables elevaciones de los niveles de PCT y PCR en pacientes programados para un trasplante de células madre hematopoyéticas y que recibían globulina antitimocítica durante el acondicionamiento.29
Resumen
Durante los últimos 15 años, el uso de la PCT para identificar el origen bacteriano o no bacteriano de la inflamación sistémica ha ido ganando un amplio apoyo, y es probable que esta tendencia continúe. Aunque la PCT ha demostrado ser un marcador interesante de la sepsis, su función fisiológica sigue siendo incierta. Hay pruebas que sugieren que el uso de la PCT en la monitorización de pacientes con sepsis conduce a una reducción de la morbilidad y la mortalidad de estos pacientes. La administración de PCT a hámsters sépticos aumentó su tasa de mortalidad, mientras que la administración de anticuerpos anti-PCT aumentó su tasa de supervivencia.30 La casi ausencia de expresión de la PCT en el estado sano y su expresión en prácticamente todos los órganos durante la sepsis alimenta la noción de que está intrínsecamente asociada con el característico «cierre de órganos» de la sepsis grave. Las investigaciones adicionales diseñadas para dilucidar el papel de la PCT en la sepsis ayudarían a comprender la patogénesis de la sepsis con el objetivo de desarrollar regímenes terapéuticos mejores y más eficaces.
Los autores desean dar las gracias a Chris Ciotti, Stephen Barnes y Jim Bromley (BRAHMS USA) por sus útiles discusiones sobre los aspectos técnicos y clínicos del ensayo de la PCT.
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Manual de instrucciones (versión 4.0us) número de artículo: 825.050: Ensayo de inmunofluorescencia para la determinación de PCT (procalcitonina) en suero y plasma humanos. BRAHMS PCT sensitive KRYPTOR 2008 (Hennigsdorf, Alemania).
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