Тропонин , или тропониновый комплекс , представляет собой комплекс из трех регуляторных белков ( тропонин C , тропонин I и тропонин T ), которые являются неотъемлемой частью мышечного сокращения [2] в скелетных мышцах и сердечной мышце , но не в гладких мышцах . Измерения сердечных тропонинов I и T широко используются в качестве диагностических и прогностических показателей при лечении миокардита , инфаркта миокарда и острого коронарного синдрома . [3] Уровни тропонина в крови могут использоваться в качестве диагностического маркера инсульта или другого продолжающегося повреждения миокарда , хотя чувствительность этого измерения низкая. [4] [5] [6] [7] [8]
Тропонин прикреплен к белку тропомиозину и находится в бороздке между актиновыми нитями в мышечной ткани. В расслабленной мышце тропомиозин блокирует место прикрепления для миозинового мостика , тем самым предотвращая сокращение. Когда мышечная клетка стимулируется к сокращению потенциалом действия , кальциевые каналы открываются в саркоплазматической мембране и высвобождают кальций в саркоплазму. Часть этого кальция присоединяется к тропонину, что заставляет его менять форму, обнажая сайты связывания для миозина (активные сайты) на актиновых нитях . Связывание миозина с актином вызывает образование поперечных мостиков , и начинается сокращение мышцы. [9]
Тропонин обнаружен как в скелетных мышцах , так и в сердечной мышце , но конкретные версии тропонина различаются в зависимости от типа мышц. Главное отличие состоит в том, что субъединица TnC тропонина в скелетных мышцах имеет четыре участка связывания ионов кальция, тогда как в сердечной мышце их всего три. Фактическое количество кальция, связывающегося с тропонином, окончательно не установлено. [10]
Как в сердечных, так и в скелетных мышцах, производство мышечной силы контролируется в первую очередь изменениями внутриклеточной концентрации кальция . В общем, когда уровень кальция повышается, мышцы сокращаются, а когда уровень кальция падает, мышцы расслабляются. [ необходима цитата ]
Тропонин является компонентом тонких нитей (вместе с актином и тропомиозином ) и представляет собой белковый комплекс, с которым кальций связывается, чтобы вызвать выработку мышечной силы. Тропонин состоит из трех субъединиц, TnC, TnI и TnT, каждая из которых играет свою роль в регуляции силы. [ требуется цитата ] . При покоящихся внутриклеточных уровнях кальция тропомиозин покрывает активные участки актина, с которыми миозин (молекулярный двигатель, организованный в толстых мышечных нитях) связывается для генерации силы. Когда кальций связывается с определенными участками в N-домене TnC, происходит ряд структурных изменений белка, [ требуется цитата ] таким образом, что тропомиозин откатывается от участков связывания миозина на актине, позволяя миозину прикрепиться к тонкой нити и произвести силу и укоротить саркомер . [ требуется цитата ]
Отдельные субъединицы выполняют различные функции: [ необходима ссылка ]
Гладкие мышцы не содержат тропонина. [11]
TnT — это субъединица, связывающая тропомиозин, которая регулирует взаимодействие комплекса тропонина с тонкими нитями; TnI ингибирует АТФ-азную активность актомиозина; TnC — это субъединица, связывающая Ca 2+ , играющая основную роль в зависимой от Ca 2+ регуляции мышечного сокращения. [12]
TnT и TnI в сердечной мышце представлены формами, отличными от таковых в скелетных мышцах. Две изоформы TnI и две изоформы TnT экспрессируются в человеческой скелетной мышечной ткани (skTnI и skTnT). Для сердечной мышечной ткани описана только одна тканеспецифическая изоформа TnI (cTnI), тогда как в литературе описано существование нескольких кардиоспецифических изоформ TnT (cTnT). Для человеческого TnC не известны кардиоспецифические изоформы. TnC в человеческой сердечной мышечной ткани представлен изоформой, типичной для медленных скелетных мышц. Другая форма TnC, быстрая скелетная изоформа TnC, более типична для быстрых скелетных мышц. [13] cTnI экспрессируется только в миокарде. Примеров экспрессии cTnI в здоровых или травмированных скелетных мышцах или в других типах тканей не известно. cTnT, вероятно, менее кардиоспецифичен. Была описана экспрессия cTnT в скелетной ткани пациентов с хроническими повреждениями скелетных мышц. [14]
Внутри комплекса сердечного тропонина наиболее сильное взаимодействие между молекулами было продемонстрировано для бинарного комплекса cTnI – TnC, особенно в присутствии Ca 2+ (KA = 1,5 × 10−8 M −1 ). [15] TnC, образуя комплекс с cTnI, изменяет конформацию молекулы cTnI и экранирует часть ее поверхности. Согласно последним данным, cTnI выделяется в кровоток пациента в виде бинарного комплекса с TnC или тройного комплекса с cTnT и TnC. [16] Образование комплекса cTnI-TnC играет важную положительную роль в улучшении стабильности молекулы cTnI. cTnI, который крайне нестабилен в своей свободной форме, демонстрирует значительно лучшую стабильность в комплексе с TnC или в тройном комплексе cTnI-cTnT-TnC. Было показано, что стабильность cTnI в нативном комплексе значительно лучше, чем стабильность очищенной формы белка или стабильность cTnI в искусственных тропониновых комплексах, комбинированных из очищенных белков. [ необходима цитата ]
Подтипы тропонина (сердечный I и T ) являются чувствительными и специфическими индикаторами повреждения сердечной мышцы ( миокарда ). Их измеряют в крови, чтобы дифференцировать нестабильную стенокардию и инфаркт миокарда (сердечный приступ) у людей с болью в груди или острым коронарным синдромом . У человека, недавно перенесшего инфаркт миокарда, есть области поврежденной сердечной мышцы и повышенный уровень сердечного тропонина в крови. [17] Это также может произойти у людей с коронарным вазоспазмом , типом инфаркта миокарда, включающим сильное сужение кровеносных сосудов сердца. После инфаркта миокарда тропонины могут оставаться высокими до 2 недель. [18]
Сердечные тропонины являются маркером всех повреждений сердечной мышцы, а не только инфаркта миокарда, который является наиболее тяжелой формой сердечного расстройства. Однако диагностические критерии повышенного тропонина, указывающего на инфаркт миокарда, в настоящее время установлены ВОЗ на уровне порогового значения 2 мкг/л или выше. Критические уровни других сердечных биомаркеров также имеют значение, например, креатинкиназы . [19] Другие состояния, которые напрямую или косвенно приводят к повреждению сердечной мышцы и смерти, также могут повышать уровень тропонина, например, почечная недостаточность . [20] [21] Тяжелая тахикардия (например, из-за наджелудочковой тахикардии ) у человека с нормальными коронарными артериями также может приводить к повышению тропонинов, например, предполагается, что это связано с повышенной потребностью в кислороде и недостаточным снабжением сердечной мышцы. [ необходима цитата ]
Стентирование коронарной артерии также может вызвать немедленное повышение уровня тропонина в сыворотке после процедуры. Это может быть проблематичным в клинических условиях, поскольку значения тропонина и протоколы руководства становятся предметом более вдумчивой интерпретации. По сути, это затрудняет для врача использование повышения тропонина в диагностических целях у этой группы пациентов. После стентирования и связанных с ним процедур ЧКВ уровни тропонина возвращаются к стандартным значениям, как только стент «установится» и больше не будет вызывать локальное воспаление сердечной мышцы. [22]
У пациентов с нетяжелым бессимптомным стенозом аортального клапана и без явной ишемической болезни сердца было обнаружено , что повышенный тропонин Т (выше 14 пг/мл) связан с повышенной 5-летней частотой ишемических сердечных событий ( инфаркт миокарда , чрескожное коронарное вмешательство или аортокоронарное шунтирование ). [23]
Тропонины также увеличиваются у пациентов с сердечной недостаточностью , где они также предсказывают смертность и желудочковые аномалии ритма. Они могут увеличиваться при воспалительных состояниях, таких как миокардит и перикардит с вовлечением сердечной мышцы (который тогда называется миоперикардитом). Тропонины также могут указывать на несколько форм кардиомиопатии , таких как дилатационная кардиомиопатия , гипертрофическая кардиомиопатия или гипертрофия (левого) желудочка , перипартумная кардиомиопатия , кардиомиопатия Такоцубо или инфильтративные расстройства, такие как сердечный амилоидоз . [ необходима цитата ]
Повреждение сердца с повышенным уровнем тропонинов также происходит при сердечном ушибе , дефибрилляции и внутренней или внешней кардиоверсии . Тропонины обычно повышаются при нескольких процедурах, таких как операция на сердце и трансплантация сердца , закрытие дефектов межпредсердной перегородки , чрескожное коронарное вмешательство или радиочастотная абляция . [ требуется ссылка ]
Различие между сердечными и несердечными заболеваниями несколько искусственно; перечисленные ниже состояния не являются первичными заболеваниями сердца, но они оказывают косвенное воздействие на сердечную мышцу.
Тропонины повышены примерно у 40% пациентов с критическими заболеваниями , такими как сепсис . У таких пациентов повышен риск смертности и длительности пребывания в отделении интенсивной терапии. [24] При тяжелом желудочно-кишечном кровотечении также может быть несоответствие между потребностью в кислороде и его поставкой миокарду.
Химиотерапевтические агенты могут оказывать токсическое воздействие на сердце (примеры включают антрациклин , циклофосфамид , 5-фторурацил и цисплатин ). Несколько токсинов и ядов также могут привести к повреждению сердечной мышцы ( яд скорпиона , змеиный яд и яд медуз и многоножек ). Отравление угарным газом или отравление цианидом также может сопровождаться выбросом тропонинов из-за гипоксических кардиотоксических эффектов. Повреждение сердца происходит примерно в одной трети случаев тяжелого отравления CO, и скрининг тропонина является целесообразным для этих пациентов. [25] [26]
Как при первичной легочной гипертензии , так и при тромбоэмболии легочной артерии и при обострениях хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ) перенапряжение правого желудочка приводит к повышению напряжения стенки и может вызвать ишемию . Конечно, у пациентов с обострениями ХОБЛ также может быть сопутствующий инфаркт миокарда или тромбоэмболия легочной артерии, поэтому следует проявлять осторожность, чтобы приписать повышенные уровни тропонина ХОБЛ.
У людей с терминальной стадией заболевания почек может быть хронически повышен уровень тропонина Т, что связано с худшим прогнозом. [27] [28] Тропонин I менее склонен к ложному повышению. [27]
Интенсивные упражнения на выносливость, такие как марафоны или триатлоны, могут привести к повышению уровня тропонина у трети участников, но это не связано с неблагоприятными последствиями для здоровья у этих спортсменов. [29] [30] [31] Высокие уровни тропонина Т также были зарегистрированы у пациентов с воспалительными заболеваниями мышц, такими как полимиозит или дерматомиозит . [32] [33] Уровень тропонинов также повышается при рабдомиолизе .
При гипертензивных расстройствах беременности, таких как преэклампсия , повышенный уровень тропонина указывает на некоторую степень повреждения миофибрилл. [34] [35]
Сердечные тропонины T и I можно использовать для мониторинга токсичности кардиомиоцитов, вызванной лекарственными средствами и токсинами. [36]
В 2020 году было обнаружено, что у пациентов с тяжелой формой COVID-19 уровень тропонина I был выше, чем у пациентов с более легкой формой заболевания. [37]
Повышенные уровни тропонина имеют прогностическое значение во многих состояниях, при которых они используются для диагностики. [38]
В исследовании когорты на уровне сообщества, указывающем на важность скрытого повреждения сердца, было показано, что тропонин I предсказывает смертность и первый случай ишемической болезни сердца у мужчин, не имеющих сердечно-сосудистых заболеваний на исходном уровне. [39] У людей с инсультом повышенный уровень тропонина в крови не является полезным маркером для выявления этого состояния. [8]
Сначала cTnI [40] , а затем cTnT [41] изначально использовались в качестве маркеров смерти сердечных клеток. Оба белка в настоящее время широко используются для диагностики острого инфаркта миокарда (ОИМ), нестабильной стенокардии, послеоперационной травмы миокарда и некоторых других связанных заболеваний с повреждением сердечной мышцы. Оба маркера можно обнаружить в крови пациента через 3–6 часов после начала боли в груди, достигая пикового уровня в течение 16–30 часов. Повышенная концентрация cTnI и cTnT в образцах крови может быть обнаружена даже через 5–8 дней после появления симптомов, что делает оба белка полезными также для поздней диагностики ОИМ. [42]
Сердечные тропонины T и I измеряются методами иммуноферментного анализа . [43] [44]
Повышение уровня тропонина после некроза сердечных клеток начинается в течение 2–3 часов, достигает пика примерно через 24 часа и сохраняется в течение 1–2 недель. [46]
{{cite book}}
: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )