procalcitonine: alternatieve/aanvullende marker van CRP ? CAT 1 februari 2005 Mieke 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 PCT-Q Lumitest Liaison Brahms PCT 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 referentieschaal Categorie 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 detectie Ligand 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. Kryptor TRACE 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 620 nm 337 nm Lang-levend signaal Kort-levend signaal cryptaat-anti calcitonine 337 nm 665 nm XL 665-anti katacalcine 665 nm 337 nm Excitatie time resolved amplificatie measurement

Critically Appraised Topic (CAT) Diagnostisch Sensitiviteit en specificiteit Likelihood ratio’s Number needed to diagnose Klinische impact Diagnostisch aspect Therapeutisch aspect Prognostisch aspect Impact op organisatie Impact in het ziekenhuis Praktijkrichtlijnen/guidelines Kostenimpact Kost en terugbetaling Profijt elders Analytisch Pre-analytisch Patiënt staal Reproduceerbaarheid Accuraatheid Correlatie Lineariteit Referentie range Analytische range Turn around time

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 uur 10% afbraak na 24 uur -20°C: stabiel voor maanden vriezen/ontdooien: <2% afbraak 3 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 7-25% 10% 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 Mild tot matig ernstige gelokaliseerde bacteriële infecties SIRS, multipele traumata, brandwonden 0.5-2 Ernstige bacteriële infecties, sepsis, multipel orgaan falen >2 (frequent 10-100)

Analytische range test 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  50 tot 5000 met 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/CRP 12 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 Hatherill et al. Kinderen ICU 5 20 97 100 82 54 Muller et al. Volwassenen ICU 95 87 67 Penel et al. Volwassenen onco 6 75 64 Rothenburger et al. 4 18 32 93 Selberg et al. 3.3 79 68 40 Suprin et al. 3.32 89 92 35 42 Ugarte et al. Volwassenen ICU 0.6 57 63 Viallon et al. Volwassenen met cirrhose 0.75 80 90 81

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) 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) CRP (mg/L) Sens Spec 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

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) 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) 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) 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 Na cardiale chirurgie 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 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 PCT CRP cut-off PCT- CRP- sens (%) Spec PPV NPV Aouifi et al. 1 ng/mL 50 mg/L 85 84 95 40 96

Na cardiale chirurgie Aouifi et al.: Vergelijking PCT-waarde cardiogene (n=14) versus septische shock (n=12) na cardiale chirurgie Septische shock: significant hogere waarden PCT Cutoff van 10 ng/mL Sensitiviteit: 100% Specificiteit: 62% PPV: 74% NPV: 100%

Na cardiale chirurgie Rothenburger et al.: 563 patiënten post-operatief gevolgd 15 met infectie 7 systemisch (pneumonie) 8 lokaal (sternum) – chirurgische therapie vereisend Sensitiviteit en specificiteit van PCT & CRP voor het bepalen van het voorkomen van ernstige infectie op cardiale intensieve eenheden na CBP Studie PCT CRP cut- off Sens (%) Spec PPV NPV Rothenb urger et al. 4 ng/mL 180 mg/L 86 100 98 75 35

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 paraneoplastisch Sens en spec van PCT voor bepaling infectie bij patiënten met een vaste tumor: differentieel diagnose infecties versus paraneoplastische koorts. Studie PCT cut-off PCT Sens (%) Spec PPV NPV Penel et al. 2001 2 ng/mL 26 100 37 Penel et al. 2004 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. Intentie van voorschrijven van AB Bepaling PCT adhv Kryptor assay 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 Behandelende arts was toegelaten het PCT algoritme te overtreden

Klinische impact: 2. behandeling Studie Christ-Crain et al. 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 Follow-up visite 10 – 14 dagen na inclusie 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. Gelijke outcome 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. prognose Geïnfecteerde 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- 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- 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 kost 2. terugbetaling Test Verbruiks- goederen (€) Loonkost (€) Support (€) Totaal- Bedrag (€) Tussen- Komst RIZIV (B-waarde in €) CRP 0.66 0.17 0.2 1.03 3.5 PCT 16 ± 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 ??