Các xét nghiệm miễn dịch hoạt động dựa vào sự kết hợp đặc hiệu giữa kháng nguyên và kháng thể, tạo thành phức hợp miễn dịch kháng nguyên kháng thể, đo phức hợp miễn dịch tạo thành để xác định nồng độ chất cần đo trong mẫu. Trong đa số các xét nghiệm miễn dịch, cầu nối biotin – streptavidin được dùng để giữ phức hợp miễn dịch tạo thành cố định trên giếng phản ứng mà không bị rửa trôi. Gần đây, có nhiều báo cáo cho thấy rằng biotin là một trong những nguyên nhân làm sai lệch kết quả xét nghiệm miễn dịch đáng lưu ý.
Bài viết này gồm 3 phần sẽ phân tích cơ chế gây nhiễu của biotin lên các xét nghiệm miễn dịch, từ đó tóm tắt các xét nghiệm miễn dịch bị ảnh hưởng bởi biotin trên một số thiết bị.
Phần 1 - Biotin là gì?
Phần 2 – Cơ chế nhiễu của biotin lên các xét nghiệm hóa sinh miễn dịch là gì?
Phần 3- Sự ảnh hưởng của biotin trên một số thiết bị phân tích tự động
PHẦN 1 - BIOTIN LÀ GÌ?
Biotin là một vitamin nhóm B (B7) tan trong nước cần thiết cho sự chuyển hóa acid béo, quá trình tân tạo đường, chuyển hóa acid amin. Biotin là một phân tử nhỏ có khả năng kết hợp với các phân tử khác nhau, trong đó các phân tử streptavidin và lượng nhỏ avidin có ái lực mạnh mẽ có thể liên kết chặt chẽ với biotin. Độ bền vững của mối liên kết này được ứng dụng trong các kỹ thuật phân tích như western blotting, flow cytometry, hóa mô miễn dịch và các xét nghiệm hóa sinh miễn dịch (1).
Biotin có trong thực phẩm ở nhiều nguồn khác nhau, từ động vật, thực vật, một số vi khuẩn đường tiêu hóa có lợi cũng có khả năng tổng hợp biotin cho cơ thể, lượng hấp thu trung bình khoảng 0.03 mg/ngày, việc thiếu hụt biotin rất hiếm khi xảy ra (2,3). Biotin được bài xuất bởi thận, thời gian bán hủy khoảng 8 – 16 giờ phụ thuộc vào chức năng của thận. Biotin có 2 dạng hoạt động sinh học là bisnorbiotin và biotin sulfoxide, chúng đều có khả năng gắn với streptavidin (4). Lượng biotin trong huyết thanh cao nhất sau ăn 1-3 giờ (4,5).
Mặc dù hiếm khi có sự thiếu hụt biotin trong cơ thể, nhưng đây vẫn là thành phần thường thấy trong các thực phẩm bổ sung đa vi chất. Hơn nữa, thực phẩm bổ sung biotin đang rất thịnh hành. Năm 1998, khoảng 20% người Mỹ có tiêu thụ thực phẩm bổ sung chứa biotin, con số đó đến nay ngày càng tăng theo các năm (6). Một số năm gần đây, biotin được tiêu thụ mạnh mẽ trên thị trường chăm sóc sắc đẹp, nó được coi là “viên làm đẹp” với mục đích cải thiện sự phát triển của da, tóc, móng, ngay cả khi không có bằng chứng nào cho thấy về sự hiệu quả (6). Điều đáng ngạc nhiên là, các thuốc không kê đơn này lại có hàm lượng lớn biotin, có thể lên tới 2.5-10 mg. Khi ở liều cao, biotin nhanh chóng hấp thu và đào thải ra ngoài, chỉ lượng nhỏ tích lũy sinh học và gây độc. Có rất ít dữ liệu khảo sát nồng độ biotin trong huyết thanh của những khách hàng này.
Trong một số bệnh lý, việc điều trị biotin liều cao là cần thiết, như trong một số rối loạn chuyển hóa bầm sinh (thiếu hụt biotinidase, bệnh hạch nền đáp ứng biotin thiamin) và trong một số bệnh lý rụng tóc, liều dùng là 5-10 mg/ngày. Liều dùng có thể cao hơn, lên tới 300 mg/ngày ở những bệnh nhân giai đoạn III của bệnh lý đa xơ cứng tiến triển (7,8).
Cùng với sự gia tăng số lượng bệnh nhân điều trị bằng biotin, số người tiêu dùng sử dụng biotin trong làm đẹp cũng tăng lên nhanh chóng, hệ quả là có sự ảnh hưởng đáng kể của biotin ngoại sinh lên các xét nghiệm hóa sinh miễn dịch có sử dụng cầu nối biotin – streptavidin trong quá trình phân tích. Ví dụ, bệnh nhân đa xơ cứng thực hiện các xét nghiệm đánh giá chức năng tuyến giáp, vitamin D, đây là những bệnh nhân có sử dụng biotin trong điều trị, điều này khiến kết quả xét nghiệm của họ thay đổi đáng kể (9, 10, 11).
Theo yêu cầu của FDA (Cục quản lý thực phẩm và dược phẩm hoa kỳ), các công ty sản xuất hóa chất xét nghiệm hóa sinh miễn dịch phải công bố hoạt chất có thể ảnh hưởng tới kết quả xét nghiệm, ví dụ như biotin. Ban đầu, sự ảnh hưởng của biotin chưa được cung cấp rõ ràng, thường không có ngưỡng nhiễu của biotin. Ngoài ra, hầu hết các phòng xét nghiệm thường không định lượng biotin trong huyết thanh, nên không xác định được biotin có vượt ngưỡng gây nhiễu hay không. Việc cung cấp đầy đủ thông tin nhiễu của biotin theo quy định của FDA vào trong các tờ insert của hóa chất thường rất khó khăn và tốn kém, các công ty hóa chất thường phải tài trợ cho các nghiên cứu độc lập đánh giá sự can thiệp, từ các kết quả thu được để mô tả sự nhiễu trong các vật liệu họ sử dụng.
Lê Văn Công
Tài liệu tham khảo:
1. Diamandis EP, Christopoulos TKThe biotin-(strept)avidin system: principles and applications in biotechnology. Clin Chem 1991;37:625–36.
2. Zempleni J, Wijeratne SS, Hassan YI Biotin. Biofactors 2009;35:36–46
3. Zempleni J, Mock DM. Biotin biochemistry and human requirements. J Nutr Biochem 1999;10:128–38.
4. Peyro Saint Paul L, Debruyne D, Bernard D, Mock DM, Defer GL. Pharmacokinetics and pharmacodynamics of MD1003 (high-dose biotin) in the treatment of progressive multiple sclerosis. Expert Opin Drug Metab Toxicol 2016;12:327–44.
5. Wijeratne NG, Doery JC, Lu ZX. Positive and negative interference in immunoassays following biotin ingestion: a pharmacokinetic study. Pathology 2012;44:674–5
6. Soleymani T, Lo Sicco K, Shapiro J. The infatuation with biotin supplementation: is there truth behind its rising popularity? A comparative analysis of clinical efficacy versus social popularity. J Drugs Dermatol 2017;16:496–500.
7. Sedel F, Papeix C, Bellanger A, Touitou V, Lebrun-Frenay C, Galanaud D, et al. High doses of biotin in chronic progressive multiple sclerosis: a pilot study. Mult Scler Relat Disord 2015;4:159–69.
8. Tourbah A, Lebrun-Frenay C, Edan G, Clanet M, Papeix C, Vukusic S, et al. MD1003 (high-dose biotin) for the treatment of progressive multiple sclerosis: a randomised, double-blind, placebo-controlled study. Mult Scler 2016;22:1719–31.
9. Minkovsky A, Lee MN, Dowlatshahi M, Angell TE, Mahrokhian LS, Petrides AK, et al. High-dose biotin treatment for secondary progressive multiple sclerosis may interfere with thyroid assays. AACE Clin Case Rep 2016;2:e370–3.
10. Willeman T, Casez O, Faure P. Biotin in multiple sclerosis and false biological hyperthyroidism: mind the interference. Rev Neurol (Paris) 2017;173:173–4.
11. Siddiqui U, Egnor E, Sloane JA. Biotin supplementation in MS clinically valuable but can alter multiple blood test results. Mult Scler 2017;23:619–20.
12. Kwok JS, Chan IH, Chan MH. Biotin interference on TSH and free thyroid hormone measurement. Pathology 2012
13. Kummer S, Hermsen D, Distelmaier F. Biotin treatment mimicking Graves' disease. N Engl J Med 2016;375:704–6
14. Barbesino G. Misdiagnosis of Graves' disease with apparent severe hyperthyroidism in a patient taking biotin megadoses. Thyroid 2016;26:860–3.
15. Elston MS, Sehgal S, Du Toit S, Yarndley T, Conaglen JV. Factitious Graves' disease due to biotin immunoassay interference—a case and review of the literature. J Clin Endocrinol Metab 2016;101:3251–5.
16. Trambas CM, Sikaris KA, Lu ZX. A caution regarding high-dose biotin therapy: misdiagnosis of hyperthyroidism in euthyroid patients. Med J Aust 2016;205:192
17. Trambas CM, Sikaris KA, Lu ZX. More on biotin treatment mimicking Graves' disease. N Engl J Med 2016;375:1698.
18. Piketty ML, Prie D, Sedel F, Bernard D, Hercend C, Chanson P, et al. High-dose biotin therapy leading to false biochemical endocrine profiles: validation of a simple method to overcome biotin interference. Clin Chem Lab Med 2017;55:817–25.
19. Root M, Karger A, Killeen A, Larson K, Sokoll L, Li D. Biotin interference in thyroid panel assays with biotinylated components. Am J Clin Pathol. 2017;147(Suppl_2):S163.
20. Paxton A. Beauty fad's ugly downside: test interference. CAP Today. http://www.captodayonline.com/beauty-fads-ugly-downsidetest-interference/ (Accessed 2016).
21. Siemens Healthcare Diagnostics Inc. Urgent Field Safety Notice - TnI-UltraTM – Biotin Interference 2016. https://www.igz.nl/Images/IT1026645SiemensCC16-12UFSN2016-05-02ADVIACentaurTnI-Ultra_tcm294-375635.pdf.
22. Willeman T, Casez O, Faure P, Gauchez AS. Evaluation of biotin interference on immunoassays: new data for troponin I, digoxin, NT-Pro-BNP, and progesterone. Clin Chem Lab Med. 2017;55:e226–9.
23. Theobald JP, Algeciras-Schimnich A. Evaluation of biotin interference in Beckman Coulter immunoassays that use biotin-streptavidin in their assay design. 64th AACC Annual Scientific Meeting; July 2012; Chicago, IL.
24. Abbott. Why are physicians and laboratories worried about biotin? https://www.corelaboratory.abbott/us/en/offerings/assays/biotin-laboratorians.html (Accessed 2016).
25. Batista MC, Ferreira CES, Faulhaber ACL, Hidal JT, Lottenberg SA, Mangueira CLP. Biotin interference in immunoassays mimicking subclinical Graves' disease and hyperestrogenism: a case series. Clin Chem Lab Med 2017;55:e99–103.