Dipartimento di Ematologia e di Medicina Trasfusionale, Alessandria, Italia (2)

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1 Guidelines Short clinical guide for a practical approach to the patient with heparin-induced thrombocytopenia (HIT) Laura Contino 1, Roberto Santi 2, Daniela Inverardi 2, Piero Borzini 2 (1) Dipartimento di Ematologia e di Medicina Trasfusionale, Alessandria, Italia (2) Azienda Ospedaliera SS Antonio e Biagio e Cesare Arrigo, Alessandria, Italia Indroduction Approximately 5% of patients who receive prophylactic unfractionated heparin and less than 1% of patients who receive prophylactic low-molecular weight heparin may have heparin-induced thrombocytopenia (HIT). By itself, heparin may induce moderate self-limited thrombocytopenia. This is an expected consequence of heparin administration: it is a non-immune phenomenon, it is not associated with thrombotic complication, and it has no relationship at all with HIT which is an immune-mediate condition. This condition is commonly known as Type I HIT 1. Antibodies which recognize heparin-platelet factor 4 (PF4) complexes are the recognized cause of HIT 2,3. Platelet became activated following the binding of the PF4-heparinantibody macromolecular complex, thus procoagulant platelet-derived microparticles are generated: as a consequence adjacent endothelial cells and monocytes are activated. Microvascular thrombotic events occurs also inducing quick platelet count fall. This condition is commonly known as Type II HIT 1. The diagnosis of HIT is based on three criteria: 1- the patient is currently receiving or has had recent exposure to heparin, 2- sudden unset of thrombocytopenia or other clinical manifestations (see below), 3- laboratory evidence of heparin-dependent antibodies. If there is not any other cause of thrombocytopenia, a Received: 10 September Accepted: 10 October 2003 Correspondence: Dott. Piero Borzini Servizio di Medicina Trasfusionale Ospedale SS Antonio e Biagio Via Venezia Alessandria, Italia pborzini@ospedale.al.it Introduzione Il 5% circa dei pazienti che ricevono profilatticamente eparina non frazionata e meno dell'1% di quelli che ricevono eparina a basso peso molecolare possono sviluppare la piastrinopenia eparino-indotta (HIT). Di per sé stessa, l'eparina può indurre una moderata piastrinopenia autolimitata. Questa forma di moderata piastrinopenia è una conseguenza attesa della terapia eparinica: non è correlata a fenomeni di carattere immunitario, non è associata con episodi trombotici e non ha alcuna parentela con la HIT che è una condizione squisitamente immuno-mediata. Questa forma di lieve piastrinopenia è nota come HIT di Tipo I 1. Anticorpi che riconoscono il complesso eparina-fattore piastrinico 4 (PF4) sono la causa riconosciuta della HIT 2,3. Dopo il legame con il complesso macromolecolare anticorpoeparina-pf4, le piastrine si attivano e vengono generate microvescicole procoagulanti di origine piastrinica: ne consegue un'attivazione delle cellule endoteliali e dei monociti circostanti. Hanno così luogo eventi trombotici del microcircolo, che fanno ulteriormente calare in modo rapido il numero delle piastrine. Questa condizione è nota come HIT di Tipo II 1. La diagnosi di HIT si basa su tre criteri: 1- il paziente ha in corso terapia eparinica o è stato esposto recentemente a eparina, 2- calo improvviso delle piastrine o altre manifestazioni cliniche (vedi oltre), 3- dati di laboratorio che confermano la presenza di anticorpi eparino-dipendenti. Se non vi sono altre concomitanti cause di piastrinopenia, un calo del conteggio piastrinico di oltre il 50%, o una piastrinopenia assoluta, che si dovessero sviluppare nel corso della prima o della seconda settimana 293

2 L Contino et al. platelet count fall greater than 50%, or absolute thrombocytopenia, developing during the first one or two weeks after heparin exposure should indicate that the patient is going to develop HIT. A more rapid onset of thrombocytopenia can occur if the patients has been previously exposed on heparin. A minority of patients have very low platelet count (<30x10 9 /L), and very few of them have bleeding complications. Most patients have a platelet count between x10 9 /L. The most striking feature of developing thrombocytopenia is the time of the onset following exposure on heparin treatment. HIT is a consequence of intravascular activation and consumption of platelets. Hence the thrombotic risk is not a paradox. HIT is associated with a high risk of thrombosis (30 to 50%). Thrombosis may be the first clinical feature of HIT. It can occur during the period of thrombocytopenia or several days after platelet count recovery, even despite discontinuation of heparin. Both venous and arterial thrombotic events can occur, the former being more frequent then the latter. Thrombotic events include deep vein thrombosis, pulmonary embolism, limb arterial thrombosis, stroke, and myocardial infarction. Other focal or systemic manifestations of HIT include necrotic skin lesions, adrenal haemorrhagic infarction, acute systemic reactions (chills, dyspnea, cardiac or respiratory arrest) following intravenous heparin bolus therapy. Therapeutic decisions should not be delayed for the results of laboratory testing if the clinical suspicion of HIT is strong. Anyway, blood sample must immediately sent for proper laboratory testing. A variety of immunological or functional test are available for the in vitro diagnosis of HIT. Nevertheless, results of laboratory testing should be carefully evaluated. Laboratory testing Functional- and immune-assays are available to detect heparin-induced antibodies: unfortunately no one of them is 100% reliable for the diagnosis of HIT 4. Functional assays (SRA, 14 C serotonin release assay 5 and HIPA, heparin induced platelet activation test 6 ) measure platelet activation induced by heparin-dependent antibodies. Selection and handling of platelets target of the in vitro reaction are critical; heparin concentration to challenge platelet with is critical too. Appropriate controls are mandatory. Sensibility and specificity of functional tests are quite variable. SRA is the gold standard assay: it is specific (99%) and sensitive, correlating with the clinical features. These techniques require experienced personnel 294 di esposizione all'eparina potrebbero indicare che il paziente sta sviluppando la HIT. Nel caso in cui il paziente sia già stato in precedenza esposto all'eparina, si può determinare un calo del conteggio piastrinico ancora più rapido. Un numero relativamente modesto di pazienti può avere un conteggio piastrinico molto basso (<30x10 9 /L), e un numero estremamente modesto di essi può avere conseguenze emorragiche. La maggior parte dei pazienti ha un conteggio piastrinico di x10 9 /L. L'aspetto più caratteristico della piastrinopenia è la dinamica del suo instaurarsi dopo l'esposizione al trattamento eparinico. La HIT è una conseguenza dell'attivazione e del consumo intravascolare delle piastrine. Pertanto, il rischio trombotico non è un paradosso. La HIT è associata ad un elevato rischio di trombosi (30-50%). La trombosi può essere la prima manifestazione clinica della HIT. Può manifestarsi durante la fase trombocitopenica o alcuni giorni dopo il ritorno alla normalità del conteggio piastrinico, anche se la terapia eparinica è stata sospesa. Possono manifestarsi trombosi sia venose che arteriose, essendo le prime più frequenti delle seconde. Gli eventi trombotici includono trombosi delle vene profonde, embolia polmonare, trombosi arteriose degli arti, ictus, infarto del miocardio. Altre manifestazioni locali o sistemiche della HIT includono lesioni necrotiche cutanee, infarto emorragico del surrene, reazioni sistemiche acute (brividi, dispnea, arresto cardiaco o circolatorio) dopo somministrazione endovenosa di bolo eparinico. Se il sospetto clinico di HIT è forte, le decisioni terapeutiche non devono essere ritardate dall'attesa dei risultati dei test di laboratorio. Ciò non toglie che campioni di sangue debbano essere immediatamente inviati al laboratorio per eseguire le appropriate indagini. Sono disponibili vari test immunologici e funzionali per la diagnosi in vitro di HIT. Tuttavia, i risultati dei test di laboratorio debbono essere valutati criticamente. Test di laboratorio Sono disponibili test funzionali e immunologici per evidenziare anticorpi eparina-indotti: sfortunatamente, nessuno dei test disponibili è attendibile al 100% per una corretta diagnosi di HIT 4. Testi funzionali (SRA, 14 C serotonin release assay 5 e HIPA, heparin induced platelet activation test 6 ) misurano l'attivazione delle piastrine indotte dagli anticorpi eparina-indotti. Elementi critici di questi test sono la selezione e la manipolazione delle piastrine bersaglio della reazione in vitro; la scelta delle concentrazioni di eparina con cui

3 Clinical guide for patient with HIT and laboratories. Immunoassays such as ELISA 7,8 or particle gel immunoassay ID-Heparin/PF4 9 (ID-HPF4 ) detect heparin- PF4 complexes. The GTI-PF4 ELISA test utilizes PF4- polyvinyl sulfonate complexes (PVS) immobilized onto microtiter well surface as a target to detect antibodies associated with Type II HIT. The results of functional and immune tests usually concord. Nevertheless, discordant results are found in 10-20% of the cases. Immunocomplexes may cause heparinindependent platelet-activation (ELISA positive functional assay indeterminate); IgG recognizing "minor" non-heparin- PF4 target antigens (e.g. IL-8 or NAP, neutrophil-activating peptide) may be made evident only by functional assays; IgA and/or IgM recognizing heparin-pf4 complexes may be made evident only by ELISA. ELISA assay is specific and sensitive but is prone to errors when performed manually, hence automation is required. The ID-HPF4 antibody test uses the standard methodology and equipment of the IDmicro Typing System. Specificity and sensitivity of the ID- HPF4 test are similar to the functional assays 9,10. Before excluding HIT diagnosis, both functional and immunological assays should be run. Usually, HIT antibodies remains detectable in patient serum or plasma only for four-six weeks: thus every effort should be made to use acute-phase serum or plasma for in vitro diagnosis. Clinical manage 11,12 1- Discontinue all kind of heparin administration, including low-molecular-weight heparins and heparin-coated catheters. 2- If clinical indication for anticoagulation exists, use alternative drugs (see below). 3- HIT-associated thrombotic events must be treated with therapeutic dose of danaparoid, lepirudin, or argatroban at the proper dosage (see below). 4- Such drugs should be strongly considered in patients with HIT even without evidence of actual thrombotic complications. As mentioned earlier, thrombotic events may occur after heparin discontinuation and after platelet count recovery. 5- In the acute phase of HIT dicumarol is strongly not recommended unless in combination with therapeuticdose danaparoid, lepirudin, or argatroban. Dicumarol is appropriate for long-term anticoagulation in patients with HIT and thrombosis. 6- In patients with large vessel arterial thromboembolism cimentare le piastrine è fattore altrettanto critico. Sono inoltre indispensabili appropriati controlli. Sensibilità e specificità dei test funzionali sono parecchio variabili. Il SRA è considerato il metodo di riferimento: è altamente specifico (99%) e sensibile, correlando con le manifestazioni cliniche. Queste tecniche richiedono personale esperto e laboratori specializzati. I test immunologici come quelli ELISA 7,8 o il test immunologico su particelle di gel ID-Heparin/PF4 9 (ID- HPF4 ) mettono in evidenza i complessi heparin-pf4. Il test ELISA GTI-PF4 ELISA utilizza complessi PF4-polivinil sulfonato (PVS) immobilizzati sulla superficie di pozzetti di piastre da microtilolazione, come bersagli della reazione per mettere in evidenza gli anticorpi associati alla HIT di Tipo II. Normalmente i risultati dei test immunologici e quelli dei test funzionali concordano. Tuttavia, risultati discordanti si riscontrano nel 10-20% dei casi. Immunocomplessi possono causare attivazione piastrinica in modo eparina-indipendente (test ELISA positivi test funzionali indeterminati); IgG che riconoscono antigeni "minori" non eparina-pf4 (es. IL-8 o NAP, neutrophilactivating peptide) possono essere messi in evidenza esclusivamente mediante saggi funzionali; IgA e/o IgM che riconoscono i complessi eparina-pf4 possono essere messi in evidenza solamente dai test ELISA. I test ELISA sono specifici e sensibili ma sono soggetti ad errore se eseguiti manualmente; si richiede pertanto che vengano eseguiti in automazione. Il test ID-HPF4 utilizza la metodologia standardizzata e la strumentazione automatica ID-micro Typing System. Specificità e sensibilità del test ID-HPF4 sono simili a quelle dei saggi funzionali 9,10. Prima di poter escludere la diagnosi di HIT bisognerebbe avere eseguito tanto i test immunologici che quelli funzionali. Di norma, gli anticorpi responsabili della HIT rimangono dimostrabili nel siero o nel plasma del paziente per un periodo di 4-6 settimane: pertanto per la diagnosi in vitro è opportuno utilizzare siero o plasma raccolto durante la fase acuta della malattia. Condotta clinica 11,12 1- Interrompere la somministrazione di qualunque genere di eparina, inclusa quella a basso peso molecolare e l'eparinizzazione di cateteri. 2- Se permangono indicazioni cliniche per mantenere il paziente anticoagulato, usare farmaci alternativi (vedere oltre). 3- Eventi trombotici HIT-associati devono essere trattati con dosi terapeutiche di danaparoid, lepirudina o argatroban al dosaggio appropriato (vedere oltre). 295

4 L Contino et al. or severe pulmonary embolism, thromboembolectomy or thrombolysis may be appropriate. 7- Also in the presence of severe thrombocytopenia, platelet transfusions may trigger thrombotic complication; hence prophylactic platelet transfusion is strongly not recommended in HIT. Therapeutic platelet transfusion can be considered to treat severe haemorrhagic complications. Alternative anticoagulants Danaparoid 13 (not available in Italy) Danaparoid is a low molecular weight heparinoid that inhibits factor Xa and thrombin. Clinically significant crossreactivity with the HIT antibodies has been reported, but appears to be uncommon. There is evidence that therapeuticdose danaparoid may be more appropriate for treating most patients with HIT than prophylactic-dose danaparoid, even when the indication for anticoagulation is the prevention of thrombosis in a patient with isolated HIT. In patient with renal failure dosage reduction is recommended. Therapeutic-dose anticoagulation: 1- IV route: 2,250 units IV bolus*, then 400 units/h x 4 h, then 300 units/h x 4 h, then 150 to 200 units/h by continuous IV infusion for at least 5 days. Aim for a plasma anti-xa level of units/ml (using danaparoid standards); 2- SC route: 2,250 units IV bolus*, then 1,500 to 2,250 units SC every 12 h. Prophylactic-dose: units SC every 8-12 h. Lepirudin 14 (recombinant hirudin) Natural leech derived hirudin is a thrombin inhibitor. Lepirudin is a recombinant hirudin that has a structure that is almost identical to the natural leech-derived protein. Monitoring of therapeutic-dose lepirudin by activated partial thromboplastin time (aptt) is required. In patients with renal failure dosage reduction is recommended. Therapeutic-dose anticoagulation: mg/kg IV bolus, then 0.15 mg/kg/h by continuous IV infusion; - target aptt ratio: 1.5 to 2.5. * Adjust danaparoid bolus for body weight: < 60 kg, 1,500 units; kg, 2,250 units; kg, 3,000 units; > 90 kg, 3,750 units. 4- La somministrazione di questi farmaci deve essere presa in seria considerazione in pazienti con HIT, anche in assenza di evidenti complicazioni trombotiche. Come detto precedentemente, eventi trombotici possono avere luogo anche dopo la sospensione della terapia eparinica e dopo la risalita della conta piastrinica. 5- Nella HIT in fase acuta il dicumarolo è fortemente sconsigliato a meno che non venga usato in combinazione con dosi terapeutiche di danaparoid, lepirudina, or argatroban. Il dicumarolo è giustificato per il trattamento anticoagulante a lungo termine per i pazienti che hanno avuto HIT e trombosi. 6- In pazienti con tromboembolia arteriosa dei grossi vasi o con embolia polmonare imponente, possono essere appropriati i trattatamenti di tromboembolectomia o di trombolisi. 7- Anche in presenza di spiccata piastrinopenia, la trasfusione di piastrine può provocare complicanze trombotiche; pertanto, la trasfusione piastrinica profilattica è fortemente sconsigliata nella HIT. La trasfusione terapeutica può essere presa in considerazione per trattare complicanze emorragiche gravi. Anticoagulanti alternativi Danaparoid 13 (non disponibile in Italia) Il danaparoid è un eparinoide a basso peso molecolare che inibisce il fattore Xa e la trombina. Sono state descritte cross-reattività in caso di HIT ma sembrano essere piuttosto infrequenti. Ci sono evidenze che dosi terapeutiche di danaparoid possano essere più appropriate delle dosi profilattiche per il trattamento dalla maggior parte dei pazienti con HIT, anche quando l'indicazione alla terapia anticoagulante è la prevenzione della trombosi nel paziente con HIT isolata. In pazienti con insufficienza renale è raccomandata una riduzione del dosaggio. Dose terapeutica anticoagulante: 1- via endovenosa (e.v.): unità ev in bolo*, seguite da 400 unità/h x 4 h, poi 300 unità/h x 4 h, quindi unità/h in infusione continua per almeno 5 giorni; lo scopo è raggiungere e mantenere una attività plasmatica anti-xa di 0,5-0,8 unità/ml (utilizzando danaparoid standard); 2- via sottocutanea (sc): unità ev bolo*, seguite da unità sc ogni 12 h. * Aggiustare la dose del bolo di danaparoid bolus in relazione al peso corporeo: <60 kg, unità; kg, unità; kg, unità; > 90 kg, unità. 296

5 Clinical guide for patient with HIT Prophylactic-dose: - 15 mg SC twice daily, or 0.10 mg/kg/h by continuous IV infusion; - target aptt ratio for continuous IV infusion: 1.5 to 2.0. Argatroban 15,16 (not available in Italy) Argatroban is a synthetic, small-molecule direct thrombin inhibitor with a short half-life (40-50 min.). Argatroban is excreted normally in patients with renal insufficiency. In patients with hepatic failure dosage reduction is recommended. Argatroban is usually monitored using the aptt. Therapeutic- or prophylactic-dose anticoagulation: - 2 µg/kg/min by IV infusion; - target aptt ratio: 1.5 to 3.0 (do not exceed 100 sec.). Dermatan sulphate Natrium salt of dermatan sulphate is a selective physiologic thrombin inhibitor by enhancing heparinic cofactor II activity. In patients with renal failure dosage reduction is recommended. Coagulation monitoring is not required. Prophylactic-dose: - single dose of 600 mg im or 300 mg im twice daily. Dose profilattica: unità sc ogni 8-12 h. Lepirudina 14 irudina ricombinante La irudina naturale della sanguisuga è un inibitore della trombina. La lepidurina è una irudina ricombinante con una struttura molecolare pressoché identica a quella della irudina naturale. È necessario monitorare la dose terapeutica della lepirudina mediante tempo parziale di tromboplastina attivata (aptt). In pazienti con insufficienza renale è raccomandata una riduzione del dosaggio. Dose terapeutica anticoagulante: - 0,4 mg/kg e.v. in bolo, quindi 0,15 mg/kg/h per infusione endovenosa continua; - obiettivo terapeutico: aptt ratio = 1,5-2,5. Dose profilattica: - 15 mg sc due volte al giorno, oppure 0,10 mg/kg/h per infusione endovenosa continua; - obiettivo terapeutico per l'infusione endovenosa continua: aptt ratio = 1,5-2,0. Argatroban 15,16 (non disponibile in Italia) L'argatroban è una piccola molecola sintetica: è un inibitore della trombina a breve emivita (40-50 min). L'argatroban è escreta normalmente dai pazienti con insufficienza renale. In pazienti con insufficienza epatica è raccomandata una riduzione del dosaggio. L'argatroban va normalmente monitorato mediante aptt. Dose anticoagulante terapeutica e profilattica: - 2 µg/kg/min ev; - obiettivo terapeutico: aptt ratio = 1,5-3,0 (non superare 100 sec.). Dermatan solfato Il sale sodico del dermatan solfato è un inibitore fisiologico selettivo della trombina che agisce mediante aumento dell'attività del cofattore eparinico II. In pazienti con insufficienza renale è raccomandata una riduzione del dosaggio. Il monitoraggio della coagulazione non è richiesto. Dose profilattica: - dose singola di 600 mg im o 300 mg im due volte al giorno. 297

6 L Contino et al. Diagnostics 1- Platelet count <50% baseline during therapy 2- Other causes excluded 3- Venous or arterial thrombosis Laboratory testing Functional test + immunological test Negative Type I HIT or heparin independent thrombocytopenia Positive Type II HIT Therapeutic actions 1- Discontinue heparin 2- Start laboratory studies, but do not delay treatment waiting for results 3- Treat thrombus if present 4- Prophylaxis with alternative anticoagulation Summarising algorithm for the clinical approach to patient exposed to heparin if heparin-induced thrombocytopenia is suspected. References 1) Warkentin TE, Kelton JG. Delayed-onset heparin-induced thrombocytopenia and thrombosis. Ann Intern Med 2001; 135: ) Warkentin TE, Greinacher A. Heparin-Induced Thrombocytopenia. New York, NY, Marcel Dekker Inc; ) Arepally G, Cines DB. Pathogenesis of heparin-induced thrombocytopenia and thrombosis. Autoimmun Rev 2002; 1: ) Warkentin TE, Heddle NM. Laboratory diagnosis of immune heparin-induced thrombocytopenia. Curr Hematol Rep 2003; 2: ) Sheridan D, Carter C, Kelton JG. A diagnostic test for heparin-induced thrombocytopenia. Blood 1986; 67: ) Greinacher A, Michelis I, Kiefel V, Müller-Eckhardt C. A rapid and sensitive test for diagnosing heparin-associated thrombocytopenia. Thromb Haemost 1991; 66: ) Amiral J, Bridey F, Dreyfus M, et al. Platelet factor 4 complexed to heparin is the target for antibodies generated in heparininduced thrombocytopenia. Thromb Haemost 1992; 68: ) Greinacher A, Amiral J, Dummel V, et al. Laboratory diagnosis of heparin-associated thrombocytopenia and comparison of platelet aggregation test, heparin-induced platelet activation test and platelet factor4/heparin enzyme-linked immunosorbent assay. Transfusion 1994; 34: ) Meyer O, Salama A, Pittet N, Schwind P. Rapid detection of heparin-induced platelet antibodies with particle gel immunoassay (ID-HPF4 ). Lancet 1999; 354: ) Eichler P, Raschke R, Lubenow N, et al. The new ID-heparin/PF4 antibody test for rapid detection of heparin-induced antibodies in comparison with functional and antigenic assays. Br J Haematol 2002; 116: ) Lee D, Warkentin T, Carter C, Dolan S for the Thrombosis Interest Group of Canada. Practical Treatment Guidelines: Heparin- Induced Thrombocytopenia, Available at : 12) Chong BH. Heparin-induced thrombocytopenia. J Thromb Haemost : ) Kodityal S, Manhas AH, Udden M, Rice L. Danaparoid for heparin-induced thrombocytopenia: an analysis of treatment failures. Eur J Haematol 2003; 71: ) Lubenow N, Greinacher A. Hirudin in heparin-induced thrombocytopenia. Semin Thromb Hemost 2002; 28: ) Warkentin TE. Management of heparin-induced thrombocytopenia: a critical comparison of lepirudin and argatroban. Thromb Res 2003; 110: ) Verme-Gibboney CN, Hursting MJ. Argatroban dosing in patients with heparin-induced thrombocytopenia. Ann Pharmacother 2003; 37: