Elettroforesi delle proteine e immunofissazione

L’elettroforesi delle proteine è usata per identificare la presenza di proteine anomale, per identificare l’assenza di proteine normali e per orientare verso la diagnosi di patologie associate a modelli di bande caratteristici rilevati sull’elettroforesi delle proteine del siero, delle urine o di altri liquidi biologici.

L'elettroforesi proteica fornisce informazioni in merito a patologie o condizioni che influiscono sulla produzione o la perdita di proteine, ma senza fornire di solito una diagnosi definitiva. Occorre eseguire ulteriori test di follow-up per stabilire la causa e la natura di tali malattie.

L'elettroforesi delle proteine sieriche può essere eseguita:

• Per contribuire alla diagnosi e al monitoraggio del linfoma, della leucemia linfocitaria cronica o delle gammopatie monoclonali, quali il mieloma multiplo
• A seguito di risultati anomali di altri esami di laboratorio, quali le proteine totali, l’albumina, livelli elevati di calcio o bassa conta dei globuli bianchi o rossi
• Per rilevare la presenza di condizioni infiammatorie, malattie autoimmuni, infezioni, disturbi renali o epatici nei soggetti sottoposti al test

L'elettroforesi delle proteine urinarie può essere eseguita per:

• Rilevare la presenza di mieloma multiplo
• Stabilire la causa di proteinuria (presenza di quantità estremamente elevate di proteine nelle urine), di cui esistono varie forme e cause

Quando un modello anomalo delle bande suggerisce la presenza di un singolo tipo di immunoglobulina (monoclonale), possono essere eseguiti immunofissazione (IFE) o immunosottrazione come test di follow-up, per identificare specificatamente le proteine anomale.

L'elettroforesi delle proteine sul liquido cerebrospinale (CSF) può essere utilizzata:

• per rilevare la presenza del modello di bande caratteristico della sclerosi multipla (bande oligoclonali)
• per rilevare la presenza di proteine caratteristiche di vari processi infiammatori o infettivi a cui ricondurre i sintomi di pazienti con mal di testa o altri sintomi neurologici

L’elettroforesi può essere prescritta in presenza di segni e sintomi di varie patologie, elencate di seguito.

L’elettroforesi delle proteine sieriche o urinarie può essere eseguita in presenza di segni e sintomi tipici del mieloma multiplo, quali:

• Ossa deboli, che possono causare fratture, lesioni ossee e dolore osseo
• Sindrome del tunnel carpale
• Distruzione dell'osso, correlata all'aumento del livello di calcio nel sangue con conseguente manifestazione di sintomi quali perdita di appetito, nausea, sete, stanchezza, stitichezza, costipazione e confusione
• Anemia
• Infezioni frequenti
• Eccessivo sanguinamento ed ecchimosi
• Patologie renali, la presenza di proteinuria associata ad alcune forme di mieloma multiplo (proteinuria di Bence Jones) può causare lesioni a livello renale, anche permanenti.
• In alcuni casi, l'aumento della viscosità (sindrome di iperviscosità) del sangue può causare mal di testa, problemi alla vista, convulsioni o addirittura coma.

L'elettroforesi delle proteine urinarie può essere prescritta in pazienti con quantità eccessive di proteine nell'urina.

L'immunofissazione o l'immunosottrazione possono essere prescritte quando viene evidenziato un picco anomalo (che suggerisca la presenza di componenti monoclonali) sul tracciato elettroforetico del siero o dell'urina. 

L'elettroforesi proteica sul liquido cerebrospinale può essere richiesta:

• in pazienti con segni e sintomi associati alla sclerosi multipla, quali:
  • sintomi come intorpidimento, formicolio, dolore, bruciore, prurito, dolore facciale e disturbi visivi
  • sintomi motori come disturbi del linguaggio, debolezza, tremore, difficoltà di deambulazione, mancanza di coordinazione, costipazione e problemi di controllo della minzione
  • sintomi psicologici come sbalzi d'umore, depressione e disturbi del pensiero, dell'apprendimento e della memoria
  • affaticamento
• in pazienti con mal di testa o altri sintomi neurologici, per rilevare l'eventuale presenza di proteine caratteristiche di vari processi infiammatori o infettivi nell'organismo

L'elettroforesi può essere prescritta a intervalli regolari a seguito della diagnosi di una patologia o condizione, al fine di monitorare il decorso o la ricomparsa della malattia e l'efficacia del trattamento.

L’elettroforesi delle proteine fornisce al clinico una stima approssimativa della quantità di proteine presenti in ogni frazione elettroforetica, oltre a rilevare eventuali proteine anomale. I risultati vengono interpretati in associazione ai segni, ai sintomi e alla storia clinica del paziente. Il referto di laboratorio può includere una frase di commento come interpretazione del risultato.

Elettroforesi del siero

Elettroforesi urinaria

Normalmente è presente una piccolissima concentrazione di proteine nell’urina. L'aumento significativo delle proteine è imputabile ad uno dei seguenti quadri clinici:

• Proteinuria glomerulare, normalmente i glomeruli prevengono il passaggio di proteine dal sangue all’urina. Quando i glomeruli sono danneggiati, come accade in alcune forme di patologie renali,  l’albumina e le altre proteine plasmatiche di grandi dimensioni possono passare questo filtro ed essere presenti nell’urina
• Proteinuria tubulare, normalmente alcune piccole proteine passano attraverso i glomeruli, ma vengono riassorbite dai tubuli. Quando i tubuli sono danneggiati, queste proteine compaiono nell’urina (ad es., beta-2 microglobulina, marcatore di danno tubulare)

• Proteinuria specifica, alcune piccole proteine non sono fisiologicamente presenti nel sangue in grandi quantità. Quando sono presenti nel siero, passano attraverso i glomeruli e compaiono nell’urina. Alcuni esempi includono:
  • immunoglobuline monoclonali o catene libere leggere(proteine di Bence Jones)
  • mioglobina, una piccola proteina in grado di legare l'ossigeno, localizzata nel cuore e nel muscolo scheletrico. La mioglobina può essere rilevata nell'urina in presenza di lesioni cardiache o muscolari. (Per maggiori dettagli, consultare l'articolo sulla Mioglobina).
  • emoglobina, la proteina che trasporta l'ossigeno nei globuli rossi. L'emoglobina può essere presente nell'urina in seguito a lesioni a carico dei globuli rossi (ad esempio, l'anemia emolitica).

Elettroforesi sul liquido cerebrospinale 

La presenza di bande multiple nella regione gamma (bande oligloclonali), presenti nel CSF ma non nel siero, è indicativa di sclerosi multipla (SM). La maggior parte dei pazienti con sclerosi multipla, così come alcune altre condizioni infiammatorie del cervello, mostrano bande oligoclonali. Tuttavia, non necessariamente i pazienti che presentano questo tipo di bande nel liquor sono affetti da SM. É necessario eseguire ulteriori test e valutazioni (per es., risonanza magnetica o TAC) come supporto alla diagnosi. 

• La presenza di immunoglobuline policlonali (anticorpi prodotti e secreti da differenti plasmacellule) più alte del normale, suggerisce un’infezione del sistema nervoso centrale.

Immunofissazione o immunosottrazione in elettroforesi capillare

Identificano il tipo di immunoglobulina/e presente/i nella banda monoclonale di un tracciato elettroforetico; l’immunofissazione determina la presenza di una catena pesante (IgG, IgM, o IgA) e di una catena leggera (kappa o lambda). Per maggiori informazioni, consultare l'articolo sul Mieloma Multiplo.

L’immunizzazione e l’uso di farmaci quali fenitoina (Dilantin), procainamide, contraccettivi orali, metadone e immunoglobuline somministrate endovena (IV Ig) nei sei mesi precedenti l’esame possono aumentare la concentrazione delle immunoglobuline.

Aspirina, bicarbonato, clorpromazina (Torazina), corticosteroidi e neomicina possono inficiare il risultato del test.

Dipende dalla patologia o dalla condizione che si sospetta. Se il curante ha bisogno di ulteriori informazioni per valutare lo stato del paziente e stabilire una diagnosi, i test di follow-up possono includere: 

• Albumina
• Catene leggere libere nel sangue
• Immunoglobuline totali
• Alfa-1 antitripsina
• Crioglobuline
• Emocromo, ferro, transferrina e ferritina, per valutare un'eventuale anemia
• Analisi dell'urina
• eGFR (calcolo della velocità di filtrazione glomerulare)
• Calcio ed eventuali radiografie, per valutare eventuali lesioni ossee
• Test genetici, se si sospetta un linfoma o una leucemia linfocitica cronica

Le immunoglobuline fanno parte del sistema di difesa dell'organismo e sono prodotte dalle plasmacellule nel midollo osseo. Sono composte da quattro catene proteiche: due identiche pesanti e due identiche leggere.

• le catene pesanti possono essere di cinque tipi diversi. Le cinque classi principali di immunoglobuline, definite dal tipo di catene proteiche pesanti che compongono la loro struttura, sono IgG, IgA, IgM, IgD e IgE.
• le catene leggere sono costituite da uno dei due diversi tipi, chiamati kappa e lambda. 

All'interno di ogni plasmacellula sono assemblate due catene pesanti e due catene leggere dello stesso tipo a formare una molecola di immunoglobulina intera. Una particolare plasmacellula produce solo un tipo di immunoglobulina. Le catene utilizzate per formare le immunoglobuline sono chiamate “legate”. Normalmente c’è un piccolo eccesso di catene leggere kappa e lambda prodotte (catene leggere libere).

Tuttavia, in corso di patologie quali il mieloma multiplo, le plasmacellule possono produrre catene leggere in eccesso o mutate, ovvero non più in grado di associarsi alle catene pesanti. É possibile rilevare la presenza di queste catene leggere libere anomale con un test apposito, oltre a calcolare il rapporto kappa/lambda. La presenza di un rapporto K/L anomalo e l'aumento dei livelli di catene leggere libere nel siero è spesso associata ad un evento patologico. Per ulteriori informazioni, consultare l'articolo sulle Catene Leggere Libere nel siero.

Catene leggere libere e monoclonali che si trovano nell’urina, solitamente a causa di alcune forme di mieloma multiplo.

Non necessariamente. La produzione di proteine monoclonali è molto spesso dovuta ad una gammopatia monoclonale di incerto significato (MGUS). La maggior parte delle persone con MGUS hanno un decorso benigno, ma devono essere controllate in modo regolare con l’elettroforesi delle proteine sieriche, o talvolta con il test delle catene leggere libere, in relazione al tipo di proteina monoclonale prodotta. La MGUS è presente in circa il 4% dei soggetti caucasici di età superiore ai 50 anni e può progredire in mieloma multiplo con un tasso annuo dell'1%.

Sì, ogni volta che è necessario ottenere una separazione di molecole. L'elettroforesi dell'emoglobina, ad esempio, viene eseguita come supporto per rilevare la presenza di forme anomale di emoglobina, come la variante HbS che causa anemia falciforme o in varie forme di talassemia. L'elettroforesi può essere anche utilizzata per separare diverse forme di enzimi, chiamati isoenzimi, lipoproteine (ad esempio, LDL, HDL) o frammenti di DNA e RNA. Questi sono solo alcuni esempi di applicazioni dell'elettroforesi nei laboratori clinici e nella ricerca.

2019 review performed by Alina G. Sofronescu PhD, NRCC-CC, FACB and the LTO Editorial Review Board.

Booth, R. et. al. (2018 January). Candidate recommendations for protein electrophoresis reporting from the Canadian Society of Clinical Chemists Monoclonal Gammopathy Working Group. Clinical Biochemistry 51 (2018) 10-20. Available online at https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0009912017309645. Accessed July 2019.

Fanning, S. and Hussein, M. (2018 September 8, Updated). Monoclonal Gammopathies of Undetermined Significance. Medscape Hematology. Available online at https://emedicine.medscape.com/article/204297-overview. Accessed July 2019.

LoCicero, R. et. al. (2018 January 18, Updated). Protein electrophoresis – serum. MedlinePlus Medical Encyclopedia. Available online at https://medlineplus.gov/ency/article/003540.htm Accessed July 2019.

Delgado, J. (2018 September, Updated). Plasma Cell Dyscrasias. ARUP Consult. Available online at https://arupconsult.com/content/plasma-cell-dyscrasias. Accessed September 2019.

(© 1995–2018). Electrophoresis, Protein, Serum. Mayo Clinic Mayo Medical Laboratories. Available online at https://www.mayomedicallaboratories.com/test-catalog/Clinical+and+Interpretive/97408. Accessed September 2019.

Berenson, J. (2018 May, Updated). Monoclonal Gammopathy of Undetermined Significance (MGUS). Merck Manual Professional Version. Available online at https://www.merckmanuals.com/professional/hematology-and-oncology/plasma-cell-disorders/monoclonal-gammopathy-of-undetermined-significance-mgus. Accessed September 2019.

(2017 September 1, Updated ). Myeloma. Leukemia & Lymphoma Society. Available online at http://www.lls.org/sites/default/files/file_assets/PS39_Myeloma_Booklet_9_17_FINAL_with_Insert.pdf. Accessed September 2019.

Sebia. Cappillary protein electrophoresis. Available online at https://www.sebia.com/en-EN/produits/capillarys-proteine-6. Accessed September 2019.

Nader Rafai. Tietz Textbook of Clinical Chemistry and Molecular Diagnostics, 6th Edition. 2018. Elsevier Inc.

Thomas, Clayton L., Editor (1997). Taber's Cyclopedic Medical Dictionary. F.A. Davis Company, Philadelphia, PA [18th Edition].

Pagana, Kathleen D. & Pagana, Timothy J. (2001). Mosby's Diagnostic and Laboratory Test Reference 5th Edition: Mosby, Inc., Saint Louis, MO.

Spengler, Renee (2002 September 5, Updated). LaurusHealth.com Health Library, Medical Tests [On-line information].

Thomson Corporation (2002). Immunoelectrophoresis. Hendrick Health System, AccessMed Health Information Library [On-line information]. Available online through http://www.ehendrick.org/healthy/

Thomson Corporation (2002). Protein Electrophoresis. Hendrick Health System, AccessMed Health Information Library [On-line information]. Available online through http://www.ehendrick.org/healthy/

Thomson Corporation (2003 January 28). Immunoelectrophoresis. BluePrint for Health, BC/BS of Minnesota [On-line information]. Available online at http://blueprint.bluecrossmn.com/topic/topic100587005.

Immunofixation Electrophoresis, Quantitative. ARUP's Guide to Clinical Laboratory Testing (CLT) [On-line information]. Available online at http://www.aruplab.com/guides/clt/tests/clt_al4b.htm#1152005.

Protein Electrophoresis. ARUP's Guide to Clinical Laboratory Testing (CLT) [On-line information]. Available online at http://www.aruplab.com/guides/clt/tests/clt_155b.htm#1145652.

Elstrom, R. (2001 October 21, Updated). Immunoelectrophoresis - serum. MedlinePlus Medical Encyclopedia [On-line information]. Available online at http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/ency/article/003541.htm.

Elstrom, R. (2001 November 3, Updated). Immunoelectrophoresis - urine. MedlinePlus Medical Encyclopedia [On-line information]. Available online a http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/ency/article/003592.htm.

Elstrom, R. (2001 October 21, Updated). Protein electrophoresis - serum. MedlinePlus Medical Encyclopedia [On-line information]. Available online at http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/ency/article/003540.htm.

Elstrom, R. (2001 November 3, Updated). Protein electrophoresis - urine. MedlinePlus Medical Encyclopedia [On-line information]. Available online at http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/ency/article/003589.htm.

Pagana, Kathleen D. & Pagana, Timothy J. (© 2007). Mosby's Diagnostic and Laboratory Test Reference 8th Edition: Mosby, Inc., Saint Louis, MO. Pp. 775-780.

Clarke, W. and Dufour, D. R., Editors (2006). Contemporary Practice in Clinical Chemistry, AACC Press, Washington, DC. Pp. 197-210.

Wu, A. (2006). Tietz Clinical Guide to Laboratory Tests, Fourth Edition. Saunders Elsevier, St. Louis, Missouri. Pp. 922-926.

Nanda, R. (2007 March 8, Updated). Protein electrophoresis serum. MedlinePlus Medical Encyclopedia [On-line information]. Available online at http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/ency/article/003540.htm. Accessed on 9/09/07.

(2005 January 1). OConnell, T. et. al. Understanding and Interpreting Serum Protein Electrophoresis. American Family Physician2005;71(1):105-112 [On-line journal article]. Available online at http://www.aafp.org/afp/20050101/105.html. Accessed on 9/09/07.

Lonial, S. (2005 September 9, Reviewed). Multiple Myeloma Diagnosis and Staging. Multiple Myeloma Research Foundation [On-line information]. Available online at http://www.multiplemyeloma.org/about_myeloma/2.05.php. Accessed on 9/09/07.

Dugdale III, D. (Updated 2010 February 5). Protein electrophoresis – serum. MedlinePlus Medical Encyclopedia [On-line information]. Available online at http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/ency/article/003540.htm. Accessed May 2011.

Dugdale III, D. (Updated 2011 January 24). Protein electrophoresis – urine. MedlinePlus Medical Encyclopedia [On-line information]. Available online at http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/ency/article/003589.htm. Accessed May 2011.

Rogoski, R. (2009 July). Serum free light chain assays: Detecting plasma cell disorders. Medical Laboratory Observer [On-line information]. Available online at http://www.mlo-online.com/features/2009_july/0709_coverstory.aspx. Accessed May 2010.

(© 1995–2010). Unit Code 80085: Electrophoresis, Protein, Serum. Mayo Clinic Mayo Medical Laboratories [On-line information]. Available online at http://www.mayomedicallaboratories.com/test-catalog/Clinical+and+Interpretive/80085. Accessed May 2011.

Wood, P. et. al. (2010 November 8). Comparison of Serum Immunofixation Electrophoresis and Free Light Chain Assays in the Detection of Monoclonal Gammopathies. Medscape Today from Clin Lymphoma Myeloma. 2010;10(4):278-280 [On-line information]. Available online at http://www.medscape.com/viewarticle/729328. Accessed May 2011.

(©2006-2010). Protein Electrophoresis, CSF : 0050590. ARUP's Laboratory Test Directory. [On-line information]. Available online at http://www.aruplab.com/guides/ug/tests/0050590.jsp. Accessed May 2011.

O'Connell T, Horita T, Kasravi B. Understanding and Interpreting Protein Electrophoresis. Am Fam Physician 2005 Jan 1;71(1):105-112. Available online at http://www.aafp.org/afp/2005/0101/p105.html. Accessed May 2011.

Clarke, W. and Dufour, D. R., Editors (2006). Contemporary Practice in Clinical Chemistry. AACC Press, Washington, DC. Chapter 17, Pp 89-91.

Henry's Clinical Diagnosis and Management by Laboratory Methods. 21st ed. McPherson R, Pincus M, eds. Philadelphia, PA: Saunders Elsevier: 2007, Pp 232-233, 241-242, 400, 843-846.

Tuazon, S. A. and Scarpaci, A. (Updated 2014 September 5). Serum Protein Electrophoresis. Medscape Drugs & Diseases [On-line information]. Available online at http://emedicine.medscape.com/article/2087113-overview. Accessed November 2014.

Dimou, A. and Leighton, J. Immunofixation. Medscape Drugs & Diseases [On-line information]. Available online at http://emedicine.medscape.com/article/2086976-overview. Accessed November 2014.

Gersten, T. (Updated 2014 February 24). Protein electrophoresis – serum. MedlinePlus Medical Encyclopedia [On-line information]. Available online at http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/ency/article/003540.htm. Accessed November 2014.

Chen, Y.B. (Updated 2014 May 29). Protein electrophoresis – urine. MedlinePlus Medical Encyclopedia [On-line information]. Available online at http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/ency/article/003589.htm. Accessed November 2014.

(© 1995–2014). Electrophoresis, Protein, Serum. Mayo Clinic Mayo Medical Laboratories [On-line information]. Available online at http://www.mayomedicallaboratories.com/test-catalog/Overview/80085. Accessed November 2014.

Delgado, J. et. al. (Updated 2014 August). Plasma Cell Dyscrasias. ARUP Consult [On-line information]. Available online at http://www.arupconsult.com/Topics/PlasmaCellDyscrasias.html?client_ID=LTD. Accessed November 2014.

McTaggart, M. et. al. (2013). Replacing Urine Protein Electrophoresis With Serum Free Light Chain Analysis as a First-line Test for Detecting Plasma Cell Disorders Offers Increased Diagnostic Accuracy and Potential Health Benefit to Patients. Am J Clin Pathol. v140 (6):890-897 [On-line information]. Available online at http://www.medscape.com/viewarticle/818733. Accessed November 2014.