Elettroforesi: Cos’è? A Cosa Serve? Interpretazione Risultati di Giulia Bertelli

Generalità

L'elettroforesi è una tecnica utilizzata nell'ambito delle analisi di laboratorio che sfrutta la massa molecolare e la carica elettrica delle proteine, per valutarne la quantità e la qualità. In particolare, quest'esame consente di separare le proteine in cinque frazioni: albumina, alfa 1 globuline, alfa 2 globuline, beta globuline e gamma globuline. L'alterazione del rapporto tra questi tipi di proteine è indicativa di alcune condizioni patologiche. L'elettroforesi può essere eseguita su campioni di siero sanguignourine o altri liquidi biologici, come il liquor (liquido cerebrospinale). 

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(fonte: Shutterstock)

Chiamata anche elettroforesi proteica o protidogramma, quest'esame è realizzato adottando un metodo molto particolare: al campione è applicato un campo elettrico, grazie al quale le proteine si "raggruppano" per tipologia. Ciascuna delle proteine che permette di analizzare l'elettroforesi, infatti, ha una propria massa molecolare e una carica elettrica, che consente loro di rispondere alla sollecitazione, fornita dalla corrente continua, in un modo caratteristico. In condizioni normali, ad esempio, il primo picco atteso - più alto e stretto - nel tracciato elettroforetico corrisponde all'albumina.

In termini più pratici, l'elettroforesi è un'analisi utilizzata per determinare:

  • La presenza di proteine anomale;
  • L'assenza di proteine normali;
  • Se un gruppo di proteine sia presente in quantità minore, o maggiore, rispetto alla norma.

L'elettroforesi può essere richiesta dal medico come parte degli esami di controllo (analisi di routine) o dell'iter diagnostico, cioè nel caso in cui altre analisi di laboratorio abbiano evidenziato delle alterazioni e sia necessario approfondire o confermare un sospetto clinico.

Cos’è

L'elettroforesi è un'analisi di laboratorio che fornisce importanti informazioni circa la quantità di proteine presenti nel siero sanguigno o in altri campioni biologici e, per ogni frazione, rivela se siano presenti delle anomalie in termini di qualità. Ciò è possibile mediante l'applicazione di un campo elettrico, sfruttando la mobilità elettroforetica delle proteine; la migrazione di queste macromolecole è influenzata dalla loro massa, dimensione, carica e forma.

In particolare, l'esame consente di separare le proteine in cinque gruppi: albumina, globuline alfa 1, alfa 2, beta e gamma.

Il risultato dell'elettroforesi permette di esaminare la concentrazione di questi parametri: l'eventuale alterazione del rapporto tra questi gruppi di proteine si osserva durante alcuni stati patologici. Pertanto, l'elettroforesi è utile nel confermare una diagnosi e, una volta accertata la malattia, nel seguire il paziente nel follow-up.

Elettroforesi: su quali campioni può essere eseguita?

I campioni biologici a cui l'elettroforesi può essere applicata sono principalmente:

  • Siero: elettroforesi sieroproteica o elettroforesi delle proteine sieriche;
  • Urine: elettroforesi urinaria o elettroforesi delle proteine urinarie;
  • Liquor (liquido cerebrospinale): elettroforesi delle proteine liquorali (nota: il liquor è il fluido che permea e protegge cervello, midollo spinale, nervi cranici e radici spinali).

Elettroforesi: che cosa si misura

Le proteine plasmatiche sono indicatori molto importanti: eventuali alterazioni delle loro concentrazioni possono segnalare la presenza di numerose malattie.  

Con l'elettroforesi è possibile separare nel campione le seguenti proteine:

  • L'albumina;
  • Le alfa 1 globuline;
  • Le alfa 2 globuline;
  • Le beta globuline;
  • Le gamma globuline.

Allo stato attuale, molti laboratori effettuano una separazione in 6 bande, cioè con la separazione delle beta globuline in due frazioni:

  • Beta 1 globuline;
  • Beta 2 globuline.

Lo sapevate che…

In laboratorio, l'elettroforesi è una delle tecniche più utilizzate per analizzare la composizione qualitativa e quantitativa delle proteine. Questo metodo di separazione è basato sulla diversa velocità di migrazione di particelle elettricamente cariche, attraverso una soluzione ed un mezzo di supporto, sotto l'influenza di un campo elettrico.

L'albumina è la più abbondante proteina nel siero, nonché una delle più importanti dell'organismo. Questa viene sintetizzata dal fegato ed è contenuta soprattutto nei liquidi interstiziali e nel plasma, dove rappresenta, da sola, circa la metà delle proteine circolanti. L'albumina svolge diverse funzioni, tra cui la corretta gestione della pressione osmotica ed il trasporto di sostanze, come la bilirubina.

Le globuline alfa 1 e 2 svolgono principalmente una funzione di trasporto dei lipidi, dei grassi del sangue e degli ormoni. Anche le beta globuline trasportano le sostanze presenti nel sangue; tra le più note proteine di questo gruppo vi sono la transferrina (deputata al trasporto del ferro) e la beta-2 microglobulina. Le gamma globuline hanno, invece, principalmente una funzione anticorpale.

Alcune proteine plasmatiche sono prodotte dal fegato (come l'albumina), mentre altre vengono rilasciate nel sangue da cellule che appartengono al sistema immunitario (gamma globuline).

Elettroforesi: principio base

Premessa: in generale, l'elettroforesi è un metodo di separazione basato sulla diversa velocità di migrazione di particelle elettricamente cariche, attraverso una soluzione ed un mezzo di supporto poroso e inerte (come carta, gel di agarosio o foglio di acetato di cellulosa), sotto l'impulso di un campo elettrico. Molte molecole di interesse biologico (aminoacidi, peptidi, proteine, DNA e RNA) possiedono gruppi ionizzabili nella loro struttura, quindi, ad un opportuno valore di pH, queste sono presenti in soluzione come specie elettricamente cariche. Sotto l'influenza di un campo elettrico queste molecole cariche migrano verso il catodo o l'anodo, a seconda che possiedano una carica positiva (cationi) o negativa (anioni).

L'elettroforesi è un metodo che permette di separare le macromolecole e, in particolare, le proteine sulla base della loro:

  • Massa molecolare;
  • Carica elettrica.

Quando sono poste in un ambiente basico, le proteine si comportano da acidi: il gruppo COOH dei vari amminoacidi che costituiscono la struttura della macromolecola, si dissocia in COO– (particella negativa) e H+ (ione positivo). Le proteine si caricano, quindi, complessivamente in senso negativo e la loro mobilità elettroforetica va dal polo negativo (catodo) a quello positivo, cioè verso l'anodo (poiché le cariche negative superano quelle positive).

Tornando all'esame, il campione del paziente – contenente una miscela di proteine (es. proteine sieriche) - viene disposto su una striscia elettroforetica, cioè il supporto per la migrazione.

La separazione in cinque bande si ottiene attraverso l'applicazione di un campo elettrico, generato da una corrente continua, che permette alle diverse frazioni proteiche di migrare in base alla loro massa ed alla loro carica elettrica.

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Il risultato - chiamato TRACCIATO ELETTROFORETICO - è costituito da vari picchi e curve, a cui corrispondono le frazioni delle proteine, suddivise per tipologia e quantità, presenti nel liquido in esame:

  • Normalmente, il primo picco, più alto e stretto, è quello dell'ALBUMINA;
  • A seguire, si osservano i picchi delle GLOBULINE, molto più bassi rispetto all'albumina.

L'aumento o la diminuzione in ampiezza ed intensità dei picchi che si formano nel tracciato indicano una maggiore o minore presenza delle proteine di ogni categoria.

Lo sapevate che…

La transtiretina in passato era definita prealbumina per la maggiore mobilità elettroforetica rispetto all'albumina, che le consente di migrare in posizione più anodica.

Perché si Esegue

A cosa serve l'Elettroforesi?

L'elettroforesi serve per diagnosticare o monitorare le malattie che hanno tra i loro reperti clinici un'alterazione delle concentrazioni delle proteine nel plasma, nelle urine o in altri campioni biologici.

Quest'anomalia può riscontrarsi, ad esempio, in caso di:

Elettroforesi: quando viene prescritto l'esame?

PREMESSA: il dosaggio delle proteine totali nel sangue - proteinemia - e dell'albumina - albuminemia - è di norma inclusa nei pannelli di controllo, quindi è frequentemente usata nella valutazione dello stato di salute di una persona. Nelle analisi di routine, l'alterazione di questi parametri può essere considerata un CAMPANELLO D'ALLARME e può indurre ad approfondire il quadro clinico, soprattutto se il paziente manifesta una particolare sintomatologia.

L'elettroforesi delle PROTEINE NEL SIERO può essere prescritta:

  • Nel caso in cui altri esami di laboratorio forniscano un risultato anomalo, in termini di assenza o quantità minore e maggiore di proteine plasmatiche rispetto alla norma;
  • Quando si sospetta la presenza di:
    • Infiammazione in corso;
    • Infezione;
    • Malattia autoimmune;
    • Nefropatia;
    • Epatopatia;
    • Malattie caratterizzate dalla produzione di un componente monoclonale, ossia anticorpi con la stessa identica struttura chimica, come ad esempio:
      • Mieloma multiplo e sue varianti;
      • Macroglobulinemia di Waldenström;
      • Amiloidosi.

Quando nelle urine è presente un'alta concentrazione di proteine, invece, il medico può richiedere l'esecuzione dell'elettroforesi delle PROTEINE URINARIE. L'esame permette di determinare la fonte dell'alterazione, confermando o supportando la diagnosi.

L'elettroforesi delle PROTEINE DEL LIQUOR può essere prescritta quando si sospetta la diagnosi di sclerosi multipla. In tal caso, il tracciato elettroforetico che viene a determinarsi è caratteristico, poiché evidenzia la presenza delle cosiddette bande oligoclonali, non presenti normalmente nell'elettroforesi delle proteine sieriche.

Una volta diagnosticata la malattia, l'elettroforesi può essere eseguita a intervalli regolari per:

  • Monitorare la patologia nel tempo, quindi seguirne il decorso (follow-up);
  • Verificare l'efficacia del protocollo terapeutico.

Valori Normali

In un adulto in buono stato di salute, la normale concentrazione delle proteine nel sangue totali è pari a 6,4-8,3 grammi per decilitro di plasma (g/dl).

Albumina (Elettroforesi Sieroproteica)

L'albumina costituisce il 59-69% delle proteine plasmatiche totali.

  • Valore di riferimento Albumina: 3,6-4,9 g/dl

Alfa 1 globuline

Le globuline alfa-1 costituiscono il 2,0-3,5% delle proteine plasmatiche totali.

  • Valore di riferimento Alfa 1 globuline: 0,2-0,4 g/dl

Alfa 2 globuline

Le globuline alfa-2 rappresentano il 6-11% delle proteine plasmatiche totali.

  • Valore di riferimento Alfa 2 globuline: 0,4-0,8 g/dl

Beta globuline

Le globuline beta costituiscono il 6-12% delle proteine plasmatiche totali.

  • Valore di riferimento Beta globuline: 0,6-1 g/dl

Gamma globuline

Le globuline gamma costituiscono il 9-20% delle proteine plasmatiche totali.

  • Valore di riferimento Gamma globuline: 0,9-1,4 g/dl

Nota bene: l'intervallo di riferimento dell'esame può variare leggermente in funzione di età, sesso e strumentazione in uso nel laboratorio analisi. Per questo motivo, è preferibile consultare i range riportati direttamente sul referto. Occorre ricordare, inoltre, che i risultati delle analisi devono essere valutati nell'insieme dal medico di base che conosce il quadro anamnestico del proprio paziente.

Valori Alti - Cause

Elettroforesi del Siero: cosa provoca l'aumento dei valori?

ALBUMINA

Il riscontro con l'elettroforesi di un aumento dell'albumina sierica è frequente durante gli stati morbosi che sottraggono acqua all'organismo e comportano la comparsa di disidratazione, tra cui:

Nel tracciato elettroforetico, una concentrazione di albumina superiore alla norma potrebbe essere indicativa di:

  • Sarcoidosi (malattia infiammatoria sistemica);
  • Malattia di Buerger o tromboangioite obliterante (patologia a carico dei vasi sanguigni e delle arterie).

ALFA 1 GLOBULINE

Le alfa 1 globuline risultano aumentate nei seguenti casi:

ALFA 2 GLOBULINE

Alti valori di alfa 2 globuline possono segnalare la presenza di:

BETA GLOBULINE

L'aumento delle beta globuline nel tracciato elettroforetico è indicativo di:

GAMMA GLOBULINE

Nell'elettroforesi, l'incremento delle gamma globuline policlonali può essere associato a:

Alti valori di gamma globuline monoclonali possono indicare, invece, la presenza di:

  • Alcuni tumori;
  • Mieloma multiplo;
  • Linfoma;
  • Macroglobulinemia di Waldenström.

Per identificare quale gamma globulina è presente nella banda monoclonale in un tracciato elettroforetico, è possibile procedere con un'immunofissazione.

Elettroforesi delle Urine

Un significativo aumento delle proteine nelle urine all'elettroforesi può essere indice di un malfunzionamento dei glomeruli e dei tubuli renali.

Elettroforesi del Liquor

Se all'elettroforesi risultano proteine non presenti normalmente nel liquido cefalorachidiano o queste risultano incrementate, potrebbe esserci un'infiammazione, un'infezione o altre malattie a carico del sistema nervoso.

Il riscontro di bande oligoclonali nel tracciato elettroforetico è indicativo di sclerosi multipla.

Valori Bassi – Cause

Elettroforesi del Siero: cosa provoca la riduzione delle proteine?

ALBUMINA

Una riduzione dell'albumina nel tracciato elettroforetico può essere causata da tutte quelle condizioni caratterizzate da:

I picchi di albumina diminuiscono anche in seguito a patologie che interessano il fegato (viene meno la capacità di sintesi) ed il rene (aumenta l'eliminazione).

La concentrazione dell'albumina riscontrata con l'elettroforesi sierica può calare, in particolare, quando s'instaurano:

Il riscontro di un'albumina bassa con l'elettroforesi si osserva anche in gravidanza per:

  • Modificazioni ormonali che alterano la permeabilità vasale e la funzionalità di numerosi organi della gestante;
  • Aumentato uso delle proteine da parte del feto.

ALFA 1 GLOBULINE

Le alfa 1 globuline risultano ridotte all'elettroforesi in presenza di:

ALFA 2 GLOBULINE

Bassi valori di alfa 2 globuline possono essere indicativi di:

  • Malnutrizione;
  • Malattie epatiche gravi;
  • Emolisi.

BETA GLOBULINE

Una ridotta concentrazione di beta globuline nel tracciato dell'elettroforesi può segnalare:

  • Malnutrizione;
  • Cirrosi epatica.

GAMMA GLOBULINE

Valori ridotti di gamma globuline possono indicare la presenza di varie malattie del sistema immunitario.

Elettroforesi delle Urine

Normalmente, con l'elettroforesi è riscontrabile una piccola concentrazione di proteine nell'urina. Pertanto, questo risultato non indica la presenza di determinate malattie.

Elettroforesi del Liquor

In condizioni normali, la concentrazione delle proteine totali nel liquor è molto bassa. Il riscontro di valori ridotti all'elettroforesi non correla, quindi, ad un particolare significato patologico.

Come si Esegue

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Elettroforesi: in cosa consiste l'esame

  • Elettroforesi sieroproteica (esame del sangue): per ottenere il tracciato elettroforetico sul siero è necessario sottoporsi ad un semplice prelievo di sangue dalla vena di un braccio. Successivamente, il siero è ottenuto separando la frazione contenente le cellule da quella liquida.
  • Elettroforesi delle proteine urinarie (analisi delle urine): è necessario raccogliere una piccola quantità di urine in un apposito contenitore sterile. In base alle indicazioni del medico e del laboratorio, il campione può essere raccolto senza una tempistica precisa (random) o nell'arco delle 24 ore.
  • Elettroforesi del liquor (analisi del liquido cerebrospinale): richiede il prelievo di una piccola quantità di liquor, tramite l'inserimento di un ago, all'interno della cavità spinale (puntura lombare).

Preparazione

Elettroforesi: è necessaria una preparazione?

  • Prima del prelievo ematico, alcuni laboratori potrebbero richiedere di osservare un digiuno di almeno 10-12 ore. Durante questo periodo di tempo è ammessa l'assunzione di una modica quantità di acqua.
  • L'elettroforesi può essere eseguita sulle urine raccolte in un determinato momento della giornata (random) o nel corso delle 24 ore, quindi è necessario procurarsi preventivamente gli appositi contenitori sterili.
  • Per quanto riguarda l'elettroforesi del liquor, invece, non è necessaria alcuna particolare preparazione.

Cosa può alterare l'esito dell'esame?

Alcuni medicinali possono influenzare l'esito dell'elettroforesi, pertanto è consigliabile segnalare al medico eventuali terapie in corso. Tra i farmaci che possono alterare il reperto clinico rientrano, ad esempio, i contraccettivi orali, gli steroidi anabolizzanti, gli androgeni, gli ormoni della crescita, l'insulina e gli antibiotici.

Altri fattori che possono influenzare l'esame comprendono:

  • Iperlipidemia (presenza di molti grassi nel sangue);
  • Somministrazioni di grandi quantità di liquidi per via endovenosa;
  • Dieta vegetariana;
  • Campioni emolizzati (se l'elettroforesi viene eseguita su siero).

Interpretazione dei Risultati

Il tracciato dell'elettroforesi è valutato in combinazione all'esito di altre analisi e fornisce informazioni sullo stato di salute del paziente.

La diminuzione o l'aumento rispetto alla norma delle proteine nell'elettroforesi del siero, delle urine o del liquor evidenzia la presenza di diverse malattie, identificate in base al parametro interessato dall'alterazione.

Bisogna sempre ricordare che i valori di riferimento possono cambiare da un laboratorio ad un altro. Pertanto, è indispensabile consultare il proprio medico di base o uno specialista di riferimento per la lettura e l'interpretazione dei risultati.

Giulia Bertelli

L'autore

Giulia Bertelli

Laureata in Biotecnologie Medico-Farmaceutiche, ha prestato attività lavorativa in qualità di Addetto alla Ricerca e Sviluppo in aziende di Integratori Alimentari e Alimenti Dietetici