CC BY
0УДК 616
Шляпникова Т.М.
студент 2 курса лечебно-профилактического факультета, кафедра биохимии Уральский государственный медицинский университет (г. Екатеринбург, Россия)
БИОХИМИЧЕСКИЕ МАРКЕРЫ И ИХ РОЛЬ В ДИАГНОСТИКЕ ИНФАРКТА МИОКАРДА
Аннотация: в данной статье рассматриваются вопросы биохимической диагностики инфаркта миокарда. Инфаркт миокарда остается одной из наиболее опасных и распространенных сердечно-сосудистых патологий. Определение уровня кардиоспецифических маркеров играет важную роль в своевременном выявлении инфаркта миокарда, что позволяет как можно раньше начать лечение и предотвратить летальный исход. Цель исследования- рассмотреть лабораторные методы диагностики инфаркта миокарда на основании уровня кардиоспецифических маркеров. Материалы и методы. Проведен анализ биохимических маркеров инфаркта миокарда. Вывод. Лабораторные методы диагностики определения уровня специфических маркеров повреждения сердечной мышцы являются эффективным методом в своевременной диагностике инфаркта миокарда.
Ключевые слова: сердечные маркеры, тропонин, миоглобин, копептин, креатинкиназа МВ, лактатдегидрогеназа, С-реактивный белок, гликогенфосфорилаза.
По данным Федеральной службы государственной статистики (Росстат) на 2022 год смертность от ишемической болезни сердца составляет 451000 человек, из которых на инфаркт миокарда приходится 50200 человек, преимущественно от данного заболевания умирают мужчины [1]. Таким образом, инфаркт миокарда является одной из распространённых и тяжёлых формой ишемической болезни сердца. Причинами данного заболевания являются: малоподвижный образ жизни, неправильное питание, стрессы, а также генетический фактор.
1565
Наиболее распространёнными биохимическими маркёрами инфаркта миокарда являются: сердечный тропонин, миоглобин, копептин, креатинкиназа МВ, лактатдегидрогеназа, С-реактивный белок, сердечный белок, связывающий жирные кислоты, гликогенфосфорилаза, альбумин, модифицированный ишемией. Каждый из них обладает различной специфичностью и чувствительностью.
Тропонин. Анализ уровня сердечного тропонина в крови, взятой из системной вены, стал ключевым элементом диагностики пациентов с острыми и хроническими заболеваниями сердечно-сосудистой системы. Это закреплено в «Универсальном определении инфаркта миокарда» (UDMI) [2]. Тропонин представляет собой комплекс из нескольких субъединиц:
Тропонин I (Тп1) - субъединица с молекулярной массой около 24 кДа подавляет активность М§2+-зависимой актомиозиновой АТФазы в отсутствие Са2+, именуется как ингибитор. Тп1 регулирует ответ на внутриклеточный Са2+, предотвращая взаимодействие актина и миозина, а также образование поперечных мостиков в отсутствие Са2+.
Тропонин Т (Тп1)- субъединица с молекулярной массой около 37 кДа, связанная с тропомиозином. ТпТ служит механическим звеном между тропомиозином (на тонких нитях) и тропониновым комплексом.
Тропонин С (ТпС)- субъединица с молекулярной массой около 20 кДа представляет собой Са2+-связывающую субъединицу. ТпС регулирует активацию тонких нитей.
Согласно результатам молекулярно-генетических исследований, аминокислотные последовательности сердечного тропонина I и сердечного тропонина Т отличаются от аминокислотных последовательностей соответствующих изоформ скелетных тропонинов на 40-60%. Это важное структурное отличие позволяет использовать сердечные тропонины Т и I в качестве специфических биомаркеров для лабораторной диагностики повреждения сердечной мышцы при инфаркте миокарда и других патологических состояниях. Однако сердечный тропонин С имеет идентичную
1566
аминокислотную структуру с мышечным (скелетным) тропонином С, поэтому повышенное содержание этого белка в крови не позволяет надежно отличить повреждение ткани сердечной мышцы от повреждения скелетной мышцы. Следовательно, сердечный тропонин С не может быть использован в качестве биомаркера для диагностики инфаркта миокарда [3].
При повреждении клеток высвобождается свободный тропонин-1, который обнаруживается в крови уже через 3-4 часа после инфаркта миокарда. Максимальная концентрация достигается через 14-20 часов. Этот быстрый выход тропонина в кровь связан с его маленьким размером молекулы. В отличие от этого, тропонин-Т, находящийся в клетке в связанном состоянии, высвобождается медленно, что приводит к продолжительному повышению его уровня в крови на протяжении одной-двух недель после инфаркта миокарда. Таким образом, благодаря тропонину можно диагностировать инфаркт миокарда как в раннем периоде (благодаря Тп1), так и в поздем (за счёт ТпТ).
Миоглобин.
Миоглобин — это белок, который связывает кислород и железо, и в больших количествах присутствует в сердце и скелетных мышцах животных. Миоглобин обычно не обнаруживается в тканях, кроме мышц, но может появиться в кровотоке из-за повреждения мышц. Он является чувствительным маркером острого инфаркта миокарда, но не специфичен. Миоглобин быстро высвобождается из миокарда при травме и выводится почками в течение 24 часов. Уровень миоглобина повышается в первые 30 минут в ранний период после начала острого явления из-за его быстрой кинетики и, таким образом, является важным биомаркером для раннего выявления и/или исключения поражения сердца. Он повышается у всех пациентов с ОИМ в течение 6-10 часов и достигает максимума к 12 часу [4]. Поскольку он не имеет специфичности, в клинике важны отрицательные значения, а не положительные. В клинической практике отрицательные значения миоглобина имеют большее значение, чем положительные, из-за его недостатка специфичности.
1567
Копептин.
Копептин — С-концевой фрагмент предшественника аргинина-вазопрессина (СТ-proAVP), состоящий из 39 аминокислот, имеющий молекулярную массу 5000 Да. Уровень копептина в крови у здоровых людей составляет от 1 до 12 ммоль/л со средним значением < 5 пмоль/л, при этом у мужчин определены более высокие значения пептида в сравнении с женщинами, разница в среднем значении гормона порядка 1 ммоль/л, диагностически значимого различия между концентрациями у разных возрастных групп не выявлено [5].
Причем повышение концентрации копептина в крови регистрируется уже в первый час инфаркта миокарда (ИМ), и затем происходит снижение его значений на протяжении нескольких часов. Пиковые концентрации копептина как маркера нейрогуморального стресса регистрируются намного раньше, чем диагностически значимые уровни маркеров повреждения миокарда (в частности, КФК-МВ и тропонина). Копептин при ИМ повышается в крови сразу после ангинозных болей в грудной клетке и снижается к 10-му часу. Уровень копептина в крови коррелирует с величиной очага некроза сердечной мышцы [6,7].
Копептин секретируется в эквимолярном вазопрессину количестве и при этом является достаточно стабильной молекулой, его концентрации сохраняются в крови в течение нескольких дней после забора крови.
Таким образом, лабораторную регистрацию уровня копептина можно использовать, чтобы узнать концентрацию вазопрессина, для которого отсутствует надежная методика определения.
Копептин как маркер нейрогормонального стресса не является специфичным для патологии сердечно-сосудистой системы. Повышение копептина в крови зарегистрировано у больных с инфекционными заболеваниями дыхательных путей, сепсисе, инсульте, остром панкреатите, поэтому значение копептина используют для диагностики инфаркта миокарда совместно с тропонином.
1568
Креатинкиназа МВ.
Креатинкиназа МВ (СК-МВ) - это изоформа фермента креатинкиназы, участвующего в энергетическом обмене клеток. Она почти полностью находится в сердечной мышце. В крови здорового человека она присутствует в совсем незначительных количествах, поэтому увеличение активности креатинкиназы МВ - высокоспецифичный и чувствительный индикатор повреждения миокарда.
Уровень СК-МВ выше 99-го процентиля верхнего референсного предела может свидетельствовать о наличии инфаркта миокарда [8]. Это повышение обнаруживается через 6-8 часов после начала приступа и достигает своего пика в течение первых суток болезни, когда уровень фермента может быть от 3 до 20 раз выше нормы. Затем, через 3-4 суток, активность креатинкиназы возвращается к исходным значениям. У практически всех пациентов с инфарктом миокарда наблюдается повышение активности СК в крови. Поэтому рекомендуется измерять активность СК при поступлении и затем с интервалом в 8-12 часов [9].
Однако стоит отметить, что повышение активности СК также может быть связано с другими состояниями, такими как травмы скелетных мышц, длительная иммобилизация, некоронарогенные заболевания миокарда, хирургические операции и тромбоэмболия легочной артерии [11]. Поэтому для более точной диагностики инфаркта миокарда используется дополнительный критерий - отношение активности КК к активности аспартатаминотрансферазы (АСТ). Если это отношение превышает определенные значения (14, 20 и 25 соответственно), при условии активности СК до 1200 МЕ/л и выше, можно с уверенностью на 95% говорить о наличии инфаркта миокарда у пациента.
Лактатдегидрогеназа.
Активность ЛДГ повышается при заболеваниях миокарда, печени, шоке, застойной недостаточности кровообращения, тромбоэмболия лёгочной артерии, коронароангиографии, тяжёлой физической нагрузке и др. При остром инфаркте миокарда она нарастает медленнее, чем креатинкиназа и дольше остаётся повышенной.
1569
Более специфичным определением является определение изоферментов ЛДГ. Изофермент ЛДГ1 более специфичен для поражений сердца, хотя он также присутствует не только в мышце сердца, но и в других органах и тканях, включая эритроциты. Активность ЛДГ1 при инфаркте миокарда повышается через 3-4 часа и может оставаться увеличенной в течение 10-15 суток. Наиболее высокую диагностическую значимость повышение ЛДГ1 имеет в первые 16-20 ч ИМ, когда общая ЛДГ не превышает нормы. Относительное повышение активности ЛДГ1 может наблюдаться и после того, как общая ЛДГ возвратилась к норме. Диагностическим критерием является не только увеличение активности изоферментов, но и изменение отношения ЛДГ1/ЛДГ2. [12].
С-реактивный белок.
С-реактивный белок - белок острой фазы секретируемый гепатоцитами в ответ на воспалительный процесс. С-реактивный белок стимулирует экспрессию молекул адгезии и стимулирует воспалительные клетки.
С-реактивная про-Теин не может быть использован в качестве диагностического маркера из-за его низкой чувствительность и специфичность. С-реактивный белок является хорошим прогностический показатель, так как значительно более высокий плазменный концентрации связаны с плохим прогнозом [13].
Сердечный белок, связывающий жирные кислоты.
Это небольшой цитозольный белок с низкой молекулярной массой в ткани миокарда, ответственной за транспортировку жирные кислоты из плазматической мембраны к Р-окислению как в митохондриях, так и в пероксисоме, а также транспортировка этих кислот к местам синтеза липидов в эндоплазматическая сеть. Этот белок содержится в основном в сердечной мышце, а также обнаруживается в меньшей степени в головном мозге, почках и скелетных мышцах. Высвобождается рано и сильно после разрыва мембраны клеток сердечной мышцы, поскольку это свидетельствует о повышении его концентрация в плазме в течение 30 мин после возникновения повреждения миокарда, и эта концентрация достигает своего пик через 6-8 часов, чтобы
1570
вернуться к исходному значению через 24 часа. Примерно. Белок, связывающий сердечные жирные кислоты, может также использоваться в качестве прогностического маркера смерти, состояния после острого коронарного синдрома [13].
Гликогенфосфорилаза (GP).
Это фермент внутри клеток, который контролирует обмен углеводов, освобождая глюкозу из гликогена. Он начинает процесс разложения гликогена, отделяя глюкозо-1-фосфат. Существуют три формы этого фермента: GPMM (в скелетных мышцах), GPLL (в печени) и GPBB (в мозге и сердце). При ишемии миокарда GPBB активируется, ускоряя расщепление гликогена. Его высвобождение в кровь через несколько часов после ишемического повреждения является результатом увеличенного разложения гликогена и повышенной проницаемости клеточных мембран, что характерно для ишемии и некроза миокарда. Исследование показало, что GPBB является наиболее чувствительным и специфическим биомаркером для определения острого инфаркта миокарда в первые часы после начала болей в груди. Поэтому GPBB может быть использован как дополнительный биомаркер для ранней диагностики острого инфаркта миокарда [14].
Альбумин, модифицированный ишемией (Ischemia-modified albumin,
IMA).
Во время острой ишемии изменяется N-конец альбумина, что приводит к снижению его способности связывать другие молекулы. Полученный белок называется альбумином, модифицированным ишемией (IMA). Одно из преимуществ этого биомаркера по сравнению с cTn заключается в том, что уровень IMA становится положительным всего за несколько минут после ишемии и остается повышенным в течение нескольких часов, еще до развития некроза миокарда. Это означает, что отрицательный результат IMA при первоначальной оценке состояния пациента указывает на низкий риск развития неблагоприятных событий, что может значительно снизить затраты. Использование IMA в сочетании с данными cTnT и электрокардиографией у
1571
пациентов с подозрением на острый коронарный синдром увеличивает диагностическую точность при поступлении [15]. Фактически, IMA в сочетании с результатами cTnT обладает более высокой чувствительностью для прогнозирования неблагоприятных сердечных событий, чем только cTnT. Однако специфичность и чувствительность IMA слишком низки, чтобы быть полезными для принятия клинических решений при использовании его в качестве самостоятельного индикатора. ВЫВОДЫ:
Лабораторные методы диагностики определения уровня специфических маркеров повреждения сердечной мышцы являются эффективным методом в своевременной диагностике инфаркта миокарда.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Здравоохранение в России. 2023: Стат.сб./Росстат. - М., З-46 2023. - 179 с. [Электронный ресурс] URL: https://rosstat.gov.ru/storage/mediabank/Zdravoohran-2023.pdf (дата обращения: 30.05.2024);
2. Thygesen K, Alpert JS, Jaffe AS, Chaitman BR, Bax JJ, Morrow DA, White HD. Fourth universal definition of myocardial infarction (2018). JnAm Coll Cardiol 2018,72:2231-2264. [Электронный ресурс] URL:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S07351097183694197via%3Dihub_(дата
обращения: 30.05.2024);
3. Чаулин А. Сердечные тропонины: современные биологические данные и новые методы определения // Здоровье сосудов и управление рисками. 17, стр. 299-316, 2021 г;
4. Aydin S, Ugur K, Aydin S, Sahin i, Yardim M. Biomarkers in acute myocardial infarction: current perspectives. Vasc Health Risk Manag. 2019,15:1-10 [Электронный ресурс] URL: https://doi.org/10.2147/VHRM.S166157 (дата обращения: 30.05.2024);
5. Lewandowski K.C., Lewinski A. et al. Copeptin as a marker of an altered CRH axis in pituitary disease. Endocrine. 2017,57(3):474-480. [Электронный ресурс] URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5573756/ (дата обращения: 30.05.2024);
6. Vargas K.G., Kassem M., Mueller Ch. et al. Copeptin for the early rule-out of non-ST-elevation myocardial infarction. International J. of Cardiology. 2016,223:797-804;
1572
7. Roffi M., Patrono C., Collet J.P. et al. Management of Acute Coronary Syndromes in Patients Presenting without Persistent ST-Segment Elevation of the European Society of Cardiology. 2015 ESC Guidelines for the management of acute coronary syndromes in patients presenting without persistent ST-segment elevation. Eur. Heart J. 2016,37(3):267-315;
8. Thygesen K., Alpert J.S., Jaffe A.S. et al. Executive Group on behalf of the Joint European Society of Cardiology (ESC) / American College of Cardiology (ACC) / American Heart Association (AHA) / World Heart Federation (WHF) Task Force for the Universal Definition of Myocardial Infarction. Fourth Universal Definition of Myocardial Infarction (2018). Glob Heart. 2018,13(4):305-338;
9. Острый инфаркт миокарда с подъемом сегмента ST электрокардиограммы. Клинические рекомендации 2020. Российское кардиологическое общество, Ассоциация сердечно-сосудистых хирургов России. Российский кардиологический журнал. 2020,25(11):4103. [2020 Clinical practice guidelines for Acute ST-segment elevation myocardial infarction. Russian Journal of Cardiology. 2020,25(11):4103 (in Russ.)]. DOI: 10.15829/1560-40712020-4103;
10. Suleiman H.M., Aliyu I.S., Abubakar S.A. et al. Cardiac Troponin T and creatine kinase MB fraction levels among patients with acute ischemic stroke in Nigeria. Niger J Clin Pract. 2017,20(12):1618-1621. DOI: 10.4103/njcp.njcp_78_17;
11. Какорин С.В., Былова Н.А. Клинический случай высокого уровня креатинфосфокиназы. Архивъ внутренней медицины. 2015,2(22):62-64;
12. Wu Y, Lu C, Pan N, et al. Serum lactate dehydrogenase activities as systems biomarkers for 48 types of human diseases. Sci Rep. 2021,11(1):12997. [Электронный ресурс] URL: https://doi.org/10.1038/s41598-021-92430-6 (дата обращения: 31.05.2024);
13. Khalil, Husam. (2022). Traditional and novel diagnostic biomarkers for acute myocardial infarction. The Egyptian Journal of Internal Medicine. 34. 10.1186/s43162-022-00178-w. [Электронный ресурс] URL: https://doi.org/10.1186/s43162-022- 00178-w (дата обращения: 07.06.2024);
14. Singh N, Rathore V, Mahat RK, Rastogi P. Glycogen Phosphorylase BB: A more Sensitive and Specific Marker than Other Cardiac Markers for Early Diagnosis of Acute Myocardial Infarction. Indian J Clin Biochem. 2018 Jul,33(3):356-360. doi: 10.1007/s12291-017-0685-y;
15. Mehta MD, Marwah SA, Ghosh S, et al. A synergistic role of ischemia modified albumin and high-sensitivity troponin T in the early diagnosis of acute coronary syndrome. J Family Med Prim Care. 2015,4(4):570-575. doi: 10.4103/2249-4863.174295
1573
Shlyapnikova T.M.
Ural State Medical University (Ekaterinburg, Russia)
BIOCHEMICAL MARKERS AND THEIR ROLE IN DIAGNOSTICS MYOCARDIAL INFARCTION
Abstract: this article discusses the issues of biochemical diagnosis of myocardial infarction. Myocardial infarction remains one of the most dangerous and common cardiovascular pathologies. Determining the level of cardiac-specific markers plays an important role in the timely detection of myocardial infarction, which allows treatment to begin as early as possible and prevent death. The purpose of the study is to consider laboratory methods for diagnosing myocardial infarction based on the level of cardiac-specific markers. Materials and methods. An analysis of biochemical markers of myocardial infarction was carried out. Conclusion. Laboratory diagnostic methods for determining the level of specific markers of damage to the heart muscle are an effective method in the timely diagnosis of myocardial infarction.
Keywords: cardiac markers, troponin, myoglobin, copeptin, creatine kinase, lactate dehydrogenase, C-reactive protein, glycogen phosphorylase.
1574
