Elettroforesi proteica: alfa, beta e gamma
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Consulente Scientifico:
Dottoressa Margherita Mazzola
(Specialista in biologia e nutrizione)
L’elettroforesi proteica è un’indagine di laboratorio che serve a valutare i livelli di proteine plasmatiche, come l'albumina e le alfa, beta e gamma globuline, in un campione di sangue venoso. La presenza eccessiva o la carenza di queste proteine può essere indice di diversi disturbi. Scopriamo quali sono.
Che cos’è l’elettroforesi proteica?
L'elettroforesi proteica è un esame di laboratorio che si esegue su un campione di sangue (in particolare della frazione chiamata siero), di urine o di altri liquidi come il liquido cerebrospinale.
L'esame serve a valutare la quantità e la qualità delle proteine e rivela eventuali anomalie che sono indice di patologie.
E' un esame molto importante che può essere richiesto dal medico a completamento degli esami di routine, oppure quando si sospetta una determinata patologia, o ancora in determinate condizioni in cui si trova l'individuo (es. in gravidanza l'elettroforesi delle siero-proteine è sempre consigliata al fine di controllare che tutto proceda per il meglio).
Principio su cui si basa l’elettroforesi.
Il principio su cui si basa il funzionamento dell'elettroforesi è quello di sottoporre le molecole, nel nostro caso le proteine, all'azione di un campo elettrico che viene generato da due elettrodi, uno che rappresenta il polo positivo e uno che rappresenta il polo negativo. La corrente elettrica farà muovere le proteine da un polo all'altro, nel caso specifico, essendo le proteine dotate di carica negativa, migreranno dal polo positivo al polo negativo.
La corrente elettrica passa attraverso un gel (che può essere di diversi materiali come l'agarosio o la poliacrilammide) all'interno del quale si inseriscono i campioni di siero (o di urina) contenenti le proteine, il gel viene poi posto all'interno della camera elettroforetica ed immerso in una soluzione tampone che servirà a condurre la corrente elettrica. Le proteine migrano sul gel spinte dalla loro carica ma la migrazione dipende anche dalla loro grandezza (più correttamente dal loro peso molecolare), infatti, più sarà grande la proteina meno migrerà attraverso le maglie del gel.
Alla fine avremo sul gel tante bande che rappresentano le diverse proteine (ogni banda rappresenta una frazione proteica che si è "fermata" in quel punto del gel in base al suo peso molecolare) e le bande verranno successivamente convertite (operazione svolta dalla macchina) in picchi generando un protidogramma che servirà per determinare le concentrazioni delle singole proteine.
Tipologie di elettroforesi.
Sebbene il principio su cui si basi la metodica dell'elettroforesi sia ben stabilito esistono diverse tipologie di questa tecnica che si distinguono sia in base al tipo di risultato ottenuto, sia in base ai diversi protocolli che si applicano per l'esecuzione dell'esame.
In base alla tipologia di risultati forniti possiamo distinguere un'elettroforesi proteica:
- Quantitativa: con questo tipo di elettroforesi possiamo sapere la quantità di proteine presenti nel campione di nostro interesse. La quantità può essere espressa dall'intensità di colorazione della banda.
- Qualitativa: questa tipologia di elettroforesi si associa alla metodica quantitativa e serve a determinare la tipologia di proteine, consentendo così di sapere quali proteine sono presenti nel campione e in che quantità.
In base alla metodica con cui viene eseguito l'esame possiamo distinguere un'elettroforesi proteica di tipo:
- Zonale: è la classica elettroforesi che si esegue su un supporto solido, come per esempio un gel di agarosio o di poliacrillamide, che viene immerso in una soluzione tampone ed a cui viene poi applicato il campo elettrico. In questo caso i campioni di siero sottoposti ad elettroforesi verranno colorati di modo da poter distinguere visivamente le bande.
- Capillare: questo tipo di elettroforesi non prevede una colorazione dei campioni per ricavare la percentuale di proteine presenti nel siero ma si ricorre alla diversa capacità delle proteine di assorbire la luce. Più nel dettaglio i campioni vengono fatti scorrere all'interno di un capillare (che si trova a fare da ponte tra due recipienti che contengono la soluzione tampone e gli elettrodi) e mentre migrano al suo interno vengono irradiati con un fascio di luce nello spettro dell'ultravioletto. In base alla luce assorbita la macchina determinerà il tipo di proteina che si trova nel campione e la sua quantità.
- Bidimensionale: si utilizza per separare le proteine presenti in una miscela proteica e prevede due fasi, una in cui si fa migrare il campione su un gel di poliacrilammide su cui si instaura un gradiente di pH che serve a far si che le proteine presenti nel campione migrino, sotto l'azione del campo elettrico, in base al loro punto isolettrico (un valore di pH a cui la molecola non presenta nessuna carica netta), l'altra prevede di trattare il campione con una sostanza chiamata SDS (sodio dodecilfosfato) che da alle proteine una carica negativa e successivamente esse vengono fatte migrare sul gel in base al loro peso molecolare. Il gel verrà poi colorato per evidenziare le bande corrispondenti alle proteine.
- Lipoproteica: è un tipo di elettroforesi che serve a dosare le lipoproteine, quelle proteine cioè che servono a trasportare i lipidi come per esempio i chilomicroni, le VLDL, le LDL e le HDL. La tecnica è una normale elettroforesi zonale ed il risultato finale sarà un lipidogramma che rifletterà le diverse frazioni lipoproteiche presenti nel campione.
- Immunofissazione: questa metodica può essere definita come un ampliamento dell'elettroforesi in quanto serve a tipizzare la componente monoclonale delle proteine sieriche e urinarie (cioè a sapere quali immunoglobuline sono presenti nel siero e/o nelle urine). Prevede l'utilizzo di antisieri, cioè particolari anticorpi che si legano ad una precisa classe di immunoglobuline.
Come si fa e quanto costa l'esame?
L'esame prevede un semplice prelievo di sangue e necessita di un digiuno di 10 - 12 ore prima della sua esecuzione.
Il costo è legato al pagamento del ticket, dipende quindi da regione a regione (in media è intorno ai 5 euro).
Le proteine sottoposte a screening elettroforetico: albumina, alfa, beta e gamma-globuline.
Nel sangue di un soggetto circolano fisiologicamente diverse tipologie di proteine, che sono proprio quelle che vengono messe in evidenza mediante l'elettroforesi proteica.
Le proteine seriche che vengono sottoposte a screening elettroforetico sono:
Albumina.
L'albumina viene sintetizzata dal fegato ed è una delle proteine plasmatiche più importante poiché regola la pressione colloido - osmotica del sangue, fa si cioè che l'acqua non fuoriesca eccessivamente dai vasi sanguigni e si accumuli nello spazio extracellulare. Ha una vita media di circa una ventina di giorni e rappresenta la frazione maggiore delle proteine seriche, circa il 60%.
Alfa - globuline 1 e 2.
Le alfa-globuline vengono anch'esse prodotte dal fegato e rappresentano la frazione delle globuline maggiormente presente nel siero. Hanno principalmente funzioni di trasporto (alcune per esempio trasportano l'emoglobina, il rame o il colesterolo) e inibiscono alcune proteasi presenti nel siero. Possiamo distinguerle in alfa1 globuline, tra cui possiamo citare l'alfa1 - antitripsina, l'alfa1glicoproteina acida e l'alfa1 lipoproteina, e alfa2 globuline, tra cui possiamo citare l'aptoglobina, l'alfa2 macroglobulina e la ceruleoplasmina.
Beta - globuline 1 e 2.
Al pari delle alfa globuline queste proteine vengono sintetizzate dal fegato e hanno principalmente funzione di trasporto. La più conosciuta è la transferrina, responsabile del trasporto del ferro, il plasminogeno, responsabile della disgregazione dei coaguli di sangue (formatisi dopo un intervento piastrinico) e che previene quindi la formazione di trombi, e il fibrinogeno, responsabile, al contrario del plasminogeno, del corretto funzionamento del sistema di coagulazione del sangue.
Gamma - globuline.
Le gamma-globuline sono più comunemente conosciute come immunoglobuline o anticorpi e vengono prodotte dai linfociti B. Hanno funzione di difesa dell'organismo e se ne possono distinguere 5 classi ognuna delle quali ha una funzione ben precisa. Le IgA sono secrete a livello delle mucose e rappresentano una difesa locale, le IgM vengono secrete in caso di infezione acuta, le IgG sono immunoglobuline che definiscono la memoria immunitaria, le IgE intervengono nel caso di risposta allergica, mentre per le IgD non è ancora nota una funzione ben precisa.
Come leggere l’elettroforesi proteica: i valori di riferimento nel siero.
Ogni frazione delle proteine presenti nel siero ha un suo intervallo di valori di riferimento (che viene riportato nel referto che viene consegnato al paziente), al di sopra o al di sotto del quale l'organismo si può trovare in condizioni patologiche.
In particolare abbiamo che:
- Per l'albumina i valori di riferimento vanno da 3,6 a 4,9 - 5,3 g/dl, mentre la percentuale di questa proteina può oscillare dal 45 al 70%.
- Per le alfa globuline di tipo 1 l'intervallo di valori va da 0,2 a 0,4 g/dl e la loro percentuale è intorno al 2 - 5%.
- Per le alfa globuline di tipo 2 i valori sono compresi tra 0,4 a 0,8 g/dl, e la percentuale è compresa tra 8 e 14%.
- Le beta globuline hanno un intervallo di valori che va da 0,6 a 1 g/dl e la percentuale è compresa tra il 10 e il 22%.
- Le gamma globuline sono presenti a valori compresi tra 0,9 e 1,4 g/dl, mentre la loro percentuale è compresa tra 11 e 22%.
Valori nelle urine.
Normalmente, infatti, nelle urine non si ritrovano proteine, o comunque è ritenuto normale un valore inferiore a 150 mg in 24 ore.
Le proteine si possono ritrovare nelle urine nel caso vi sia in atto una patologia renale.
Perchè i valori risultano bassi? Le cause.
Una volta ottenuto il risultato dell'elettroforesi proteica ci si può rendere conto dei propri valori relativi alle frazioni proteiche del siero. Per ogni frazione proteica un abbassamento dei livelli plasmatici rispetto al proprio intervallo di riferimento può essere sintomo di patologia.
Ipoalbuminemia: le cause.
Nello specifico possiamo dire che si parla di ipoalbuminemia quando il valore di albumina è inferiore a 3,6 g/dl.
Può essere causata da patologie quali:
- difetti nell'assorbimento dei nutrienti per esempio a causa di patologie intestinali che determinano malassorbimento come la celiachia.
- Patologie epatiche come la cirrosi o l'insufficienza epatica che diminuiscono la sintesi di albumina.
- Patologie renali che causano l'escrezione urinaria dell'albumina.
- Ipertiroidismo che aumenta il catabolismo proteico cioè la degradazione delle proteine.
L'albumina può diminuire anche per fenomeni non patologici come:
- gravidanza a causa dei cambiamenti ormonali e della maggiore richiesta proteica del feto.
- Abuso di alcol che danneggia le cellule epatiche e riduce la sintesi di albumina.
- Malnutrizione (l'esempio più famoso è il KwashiorKor, patologia caratterizzata dal rigonfiamento dell'addome causato dalla diminuzione dell'albumina e dall'accumulo di liquidi nello spazio extracellulare) o lunghi periodi di digiuno.
Cause di diminuzione delle alfa1 globuline.
Quando le alfa1 globuline scendono al di sotto di 0,2 g/dl, le cause sono:
- patologie che coinvolgono i reni in quanto si avrà una maggiore eliminazione di questa proteina con le urine e i suoi livelli diminuiranno.
- Patologie epatiche che comportano una sintesi ridotta di proteine.
- Patologie ereditarie come l'enfisema congenito chiamato anche deficit da alfa1 antitripsina che è una malattia rara del polmone caratterizzata da livelli bassi o assenti di alfa1-proteine.
Diminuzione delle alfa2 globuline.
Un valore di alfa2 globuline al di sotto dei livelli normali, cioè valori inferiori a 0,4 g/dl può essere dovuta ad:
- emolisi dei globuli rossi o anemia emolitica che è una malattia autoimmune che causa incapacità di sintesi proteica.
- Patologie epatiche che compromettono la sintesi delle proteine,
- Patologie infiammatorie come l'artrite reumatoide, una malattia cronica che colpisce le articolazioni.
- Ipertiroidismo in cui l' eccesso di ormoni aumenta il catabolismo proteico.
Valori bassi di beta-globuline.
Un valore basso: (al di sotto di 0,6 g/dl) di betaglobuline può essere legato a condizioni di:
- malnutrizione,
- problemi epatici, come nel caso della cirrosi, che ne compromettono la sintesi.
L'ipogammaglobulinemia: cause.
la diminuzione cioè delle gammaglobuline, si verifica quando queste scendono al di sotto di 0,9 g/dl.
Le gammaglobuline possono abbassarsi per:
- difetti congeniti come l'agammaglobulinemia che si manifesta sin dai primi mesi di vita,
- Tumori del sangue come la leucemia, il linfoma, e i mielomi,
- Patologie infettive croniche come la sindrome da immunodeficienza acquisita (AIDS).
- Anche nel caso di trapianti d'organo si assiste ad una riduzione delle gammaglobuline causata dalla somministrazione di farmaci immunosoppressori per impedire il rigetto dell'organo trapiantato.
Normalmente, i valori delle proteine nelle urine e nel liquor sono molto bassi per cui valori ridotti non indicano la presenza di patologie.
Cosa indicano i valori alti nel siero.
Quando si verifica un aumento delle proteine plasmatiche è possibile che sia in atto una patologia o che vi siano alcune condizioni non patologiche che hanno determinato l'aumento di alcune frazioni proteiche. Molti dei meccanismi con cui aumentano tali proteine non sono ancora stati ben chiariti.
Iperalbuminemia: cause.
Un valore di albumina superiore a 5 - 6 g/dl causa l'iperalbuminemia: che può essere legata a:
- fenomeni di disidratazione, per esempio in caso di lunghi periodi di vomito o diarrea o nel caso in cui vi siano delle ustioni molto estese.
- Patologie che coinvolgono l'equilibrio idrico salino come il morbo di Addison.
- Eccessivo esercizio fisico che causa una profusa sudorazione.
Puoi approfondire quando i valori di albumina sono alti
Alti valori di alfa1 globulina.
Valori di alfa1 globulina superiori a 0,4 g/dl possono indicare:
- patologie infettive,
- infarto del miocardio,
- malattie infiammatorie croniche,
- condizioni non patologiche come l'uso della pillola anticoncezionale oppure la gravidanza, la maggior parte delle globuline aumenta in gravidanza per far fronte ai bisogni del feto.
Alfa2 globuline alte.
Un valore di alfa2 globulina superiore a 0,8 g/dl si può avere in caso di:
- patologie che coinvolgono i reni, infatti, i tubuli renali danneggiati hanno minore capacità di riassorbire le proteine.
- Alcune patologie genetiche come la sindrome di Down,
- Tumori maligni.
- Patologie metaboliche come il diabete che causano danni renali.
- In gravidanza si ha un aumento anche di questa frazione proteica per aumentato fabbisogno del feto.
Valori alti di beta-globuline.
Se i valori di beta globuline superano 1 g/dl si può essere in presenza di:
- anemia da carenza di ferro in questo caso avremo un elevato valore di transferrina a cui corrispondono bassi valori di ferritina e sideremia.
- Ipercolesterolemia.
- La condizione non patologica che predispone all'aumento di questa frazione proteica è la gravidanza.
Gammaglobuline alte.
Un elevato valore di gammaglobuline: superiore a 1,4 g/dl causa l'ipergammaglobulinemia che si può riscontrare:
- in alcuni casi di mieloma multiplo,in questo caso si avrà l'aumento monoclonale delle gammaglobuline, cioè di una sola classe di Ig.
- Patologie infiammatorie autoimmune come il lupus o l'artrite reumatoide in questo caso l'aumento sarà policlonale, coinvolgerà cioè tutte le classi di Ig.
- Infezioni e infiammazioni sia acute che croniche.
Approfondisci le patologie derivanti da valori alti di gammaglobuline.
Quando i valori risultano alti nelle urine: proteinuria.
La presenza di proteine nelle urine viene definita proteinuria ed indica sempre un danno a livello renale, una patologia del sangue quale la leucemia, il mieloma multiplo, patologie cardiache, come per esempio lo scompenso cardiaco, oppure patologie autoimmuni come il lupus o l'artrite reumatoide. In generale basta il semplice esame delle urine per mettere in allarme.
Nel caso in cui il medico richiedesse un elettroforesi proteica delle urine si potrebbero avere i seguenti risultati:
- La presenza di albumina nelle urine indica solitamente un danno renale poiché sono i reni che fisiologicamente trattengono l'albumina all'interno dei capillari del glomerulo renale evitando che passi nelle urine.
- Se si riscontrano gammaglobuline nelle urine si deve sospettare un problema renale, così come avviene per l'albuminuria.
- Anche la presenza di beta globuline nelle urine, come la transferrina, si verifica in caso di patologie ai reni.