Improved differential diagnosis of hypercalcemia by hypocalcemic stimulation of parathyroid hormone secretion

In vitro experiments have indicated that in primary hyperparathyroidism (HPT) the hyperfunctioning glands have a set point error, i.e., they are not autonomous but regulate serum calcium around a hypercalcémie value. In contrast, parathyroid function is suppressed in patients with hypercalcemia of causes other than HPT (e.g., malignancy or sarcoidosis). The basal measurements of serum parathyroid hormone (PTH) levels, however, cannot, alone, separate with precision HPT from other causes of hypercalcemia.Lowering of calcium, in order to stimulate secretion of PTH, was, therefore, achieved by either infusion of Na₂ EDTA (24 mg/kg per hr) for 1 hour, or intramuscular injection of 100 IU salmon calcitonin. All 35 patients with primary HPT displayed a significant increase of serum PTH concentrations, evaluated by a midregion/intact hormone assay, during the EDTA infusion, which lowered plasma ionized calcium by an average of 0.16 mmol/l. The injection with calcitonin reduced the calcium concentrations by 0.10 mmol/l after 8 hours and caused a rise in PTH in 80% of HPT patients. With both tests, the secretory response by PTH to the reduction of plasma calcium was generally evident while the patients were still hypercalcemic. In 32 patients with other causes for hypercalcemia, primarily malignancy and sarcoidosis, similar reductions of plasma ionized calcium were obtained. In contrast to the HPT patients, none of them raised their serum PTH values during the test. Thus, stimulation of PTH secretion by a moderate reduction of serum calcium considerably improves the differential diagnosis of hypercalcemia since a significant secretory response appears to be exclusive for HPT.

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Resumen Experimentos in vitro han señalado que en el hiperparatiroidismo primario (HPT) las glándulas hiperfuncionantes tienen un error en su set point, o sea que no son autónomas sino que regulan el calcio sérico alrededor de un valor hipercalcémico. Por el contrario, la función paratiroidea es suprimida en pacientes con hipercalcemia de causa diferente de HPT (e.g., neoplasias malignas o sarcoidosis). Las mediciones basales de los nivelés séricos de hormona paratiroidea (PTH) de por sí no son capaces de diferenciar con precision entre el HPT y la hipercalcemia de otras causas.La disminución del nivel de calcio sérico, con el objeto de estimular secreciones de PTH, fue lograda con la infusión de Na₂ EDTA (24 mg/Kg por hora) por 1 hora o la inyección i.m. de 100 UI de calcitonina de salmón.Todos los 35 pacientes con HPT primario exhibieron un aumento significativo de las concentraciones séricas de PTH, determinadas mediante la medición de la fraction media/intacta de PTH en el curso de la infusion de EDTA, la cual redujo el nivel plasmático de calcio ionizado en un promedio de 0.16 mmol/l. La inyección de calcitonina redujo las concentraciones de sérico en 0.10 mmol/l a las 8 horas y resultó en un aumento de la PTH en 80% de los pacientes con HPT. Con ambas pruebas la respuesta secretoria de PTH a la reducción del calcio plasmático generalmente apareció evidente aún mientras los pacientes se hallaban hipercalcémicos.En 32 pacientes con hipercalcemia de causa diferente, se lograron reducciones similares de la concentration plasmática del calcio ionizado. Por el contrario de lo observado en los patientes con HPT, ninguno demostró elevatión de sus niveles séricos de PTH en el curso de la prueba. Por consiguiente, el estímulo de la secretión de PTH mediante la reductión moderada de calcio sérico incrementa considerablemente la (ie501-01)acidad de establecer el diagnóstico diferencial de la hipercalcemia, puesto que una significativa respuesta secretoria parece ser caracteristíca exclusiva del HPT.

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Résumé L'expérimentation in vitro a démontré que dans l'hyperparathyroïdisme (HPT), les glandes hyperactives ont un point mort erroné, c'est-à-dire qu'elles ne sont pas autonomes mais règlent la calcémie autour d'une valeur de référence déjà hypercalcémique. En revanche, la fonction parathyroîde est déprimée chez le patient dont l'hypercalcémie est due à une cause autre que l'HPT (cancer ou sarcoïdose par exemple). La mesure des niveaux de base de la parathormone (PTH), cependant, ne permet pas de distinguer l'hypercalcémie de l'HPT des autres causes d'hypercalcémie avec précision.Dans le but de stimuler la sécrétion de PTH, la calcémie était abaissée soit en perfusant les patients avec une solution de Na₂ EDTA (24 mg/Kg) pendant une heure, soit par une injection intramusculaire de 100 U de calcitonine de saumon.Trente-cinq patients ayant un HPT primitif présentaient une augmentation significative des concentrations en PTH sérique, évaluée par l'étude immunologique de la portion moyenne intacte, pendant la perfusion d'EDTA. La portion de calcium plasmatique ionisée a été abaissée en moyenne de 0.16 mmol/l. L'injection de calcitonine a réduit la concentration en calcium par 0.10 mmol/l après huit heures et a provoqué une augmentation en PTH chez 80% des patients à HPT. Quel que soit le test, la réponse de PTH à la réduction de calcium plasmatique était généralement évidente alors que le patient était toujours hypercalcémique.Chez 32 autres patients ayant pour cause d'hypercalcémie cancer ou sarcoïdose, des réductions similaires en calcium plasmatique ionisé ont été obtenues. Aucun malade, contrairement aux patients HPT, n'a vu son niveau de PTH monter pendant le test. Ainsi, la stimulation de sécrétion de PTH par une réduction modérée de calcium sérique améliore considérablement le diagnostic différentiel des hypercalcémies puisque la réponse sécrétoire significative paraît être le fait exclusif des HPT.

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Presented at the International Association of Endocrine Surgeons in Sydney, Australia, September, 1987.

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Supported by the Swedish Medical Research Council.