Белки-маркеры заболеваний сердечно-сосудистой системы

В области сердечно-сосудистой патологии клиническая биохимия наибольших успехов достигла в диагностике инфаркта миокарда. Методы клинической энзимологии и иммунохимии позволяют диагностировать инфаркт миокарда в первые часы его возникновения, выявить клиническое состояние нестабильной стенокардии, провести дифференциальную диагностику тяжелого приступа стенокардии (ишемии) и гибели миоцитов (аноксия), оценить эффективность тромболитической терапии и феномен реперфузии.

В соответствии с рекомендациями ВОЗ диагноз инфаркта миокарда основан на типичной клинической картине приступа болей за грудиной; изменениях показателей ЭКГ; повышении в крови активности кардиоспецифических ферментов (маркеров).

В то же время при повторных инфарктах миокарда, кардиосклерозе и мерцательной аритмии, а также при наличии у больного водителя ритма (пейсмейкера) поставить диагноз инфаркта миокарда по данным ЭКГ значительно труднее. Кроме того, более 25% больных, у которых инфаркт миокарда подтвержден при аутопсии, не имели изменений на ЭКГ. По данным проспективного исследования, проведенного в США, диагноз инфаркта миокарда без исследования кардиоспецифических маркеров гибели миоцитов можно поставить только в 25% случаев.

Среди пациентов, доставляемых в блок интенсивной терапии с болями в сердце, только у 10−15% имеется инфаркт миокарда. Необходимость диагностики инфаркта миокарда в ранние сроки продиктована тем, что тромболитическая терапия в первые 2−6 ч снижает раннюю смертность в среднем на 30%, а терапия, начатая через 7−12 ч, — лишь на 13%. Тромболитическая терапия через 13−24 ч не снижает уровень смертности.

Ранняя постановка диагноза инфаркта миокарда позволяет применить и транслюминальную ангиопластику, да и эффективность консервативного лечения выше, если оно начато возможно раньше. Необходимо также провести дифференциальную диагностику инфаркта миокарда с нестабильной стенокардией, когда рано начатое лечение может предотвратить инфаркт миокарда.

В последние годы арсенал биохимических маркеров гибели миоцитов пополнился новыми высокоспецифичными тестами, которые позволяют диагностировать инфаркт миокарда в первые часы его возникновения. Это тесты, которые можно применить на первом этапе оказания медицинской помощи, а также определение кардиоспецифических изоферментов и белков-маркеров гибели миоцитов, использующихся в блоке интенсивной терапии медицинских учреждений. В то же время успехи промышленной технологии и выпуск диагностических систем, основанных на принципе «сухой химии», дают возможность определить специфичные маркеры гибели миоцитов уже на первом этапе оказания медицинской помощи. Однако и в этих условиях возможны диагностические ошибки, если четко не представлять патофизиологию инфаркта миокарда и механизмы поступления в кровь органоспецифических и неспецифических белков-маркеров гибели миоцитов.

Локализация в клетке оказывает существенное влияние на скорость выхода маркера из поврежденного миоцита. Цитозольные ферменты высвобождаются быстрее, чем структурированные на внутриклеточных мембранах. В отличие от цитозольных маркеров для выхода в интерстициальное пространство структурносвязанных белков требуется деструкция внутриклеточного сократительного аппарата, что замедляет процесс появления маркеров в крови; последними высвобождаются митохондриальные ферменты.

При исследовании кардиальных маркеров инфаркта миокарда необходимо принимать во внимание ряд положений, именуемых принципами диагностики инфаркта миокарда. К ним относят: 1) временные интервалы; 2) исследование маркеров поражения миокарда в динамике; 3) органоспецифичность лабораторной диагностики инфаркта миокарда; 4) комплексный характер диагностики; 5) понятие «серая зона».

Практически значимые маркеры гибели миоцитов — каталитическая концентрация в крови КК, ЛДГ, ACT, гликогенфосфорилазы (ГФ), повышение в крови содержания миоглобина, цепей миозина, тропонинов Т и I. Для поражения только кардиомиоцитов (но не миоцитов скелетных мышц) специфично определение в крови концентрации изоферментов КК-МВ и ЛДГь иммунохимическое определение КК-МВ и ГФ-ВВ, а также соотношения изоформ изофермента КК-МВ и тропонинов.

При диагностике инфаркта миокарда важно учитывать время, прошедшее с момента приступа стенокардии. Это обусловлено тем, что от момента гибели миоцитов до появления в крови маркеров проходит довольно длительный период. Истечение из клеток больших белковых молекул (КК и ЛДГ) может происходить только при нарушении целостности плазматической мембраны миоцитов в результате их гибели при аноксии. Менее крупные молекулы белков-маркеров (миоглобин, тропонин) могут истекать в небольшом количестве из клеток и в условиях длительной гипоксии при выраженном изменении мембраны миоцитов, опережая деструкцию клеток. В первые 4 ч после окклюзии коронарной артерии в зоне максимальной ишемии некротизируется около 60% миоцитов; некроз остальных 40% наступает в течение последующих 20 ч.

Выходя за пределы мембраны миоцита, белковые молекулы попадают в межклеточную жидкость и оттекают от сердца только по лимфатическим путям. Это и определяет довольно длительный промежуток времени (3−6 ч) от момента гибели миоцитов до появления кардиоспецифических маркеров в крови. Прежде всего в крови повышается содержание миоглобина, ГФ-ВВ и тропонина, далее — КК и кардиоспецифического изофермента КК-МВ, ACT; существенно позже возрастает активность ЛДГ и кардиоспецифического изофермента ЛДП (рис. 4.1). Клиническая чувствительность кардиоспецифических маркеров во многом зависит от времени, которое прошло с момента гибели миоцитов. Так, для КК-МВ при определении в крови в первые 3−4 ч после приступа стенокардии клиническая чувствительность (диагностическая достоверность) составляет только 25−45% и возрастает до 98% в интервале 8−32 ч. В сроки ранее 8 ч определение активности КК дает ложноотрицательные результаты в 32% случаев, ACT— в 49%, миоглобина — в 15%. Активность ЛДГ — достоверный маркер гибели миоцитов после 12 ч от начала приступа стенокардии, но она остается повышенной в течение 10−12 дней. Данные об активности кардиоспецифических маркеров в сроки менее 4−6 ч после приступа стенокардии могут приводить к диагностическим ошибкам, когда даже при обширном инфаркте миокарда маркеры гибели миоцитов окажутся не столь информативными. Кроме того, скорость нарастания содержания кардиальных маркеров в крови в значительной степени зависит от длительности ишемии и времени реканализации тромбированной коронарной артерии и реперфузии миокарда после инфаркта.

Вторая особенность выхода в кровь маркеров гибели кардиомиоцитов — характерная динамика нарастания и убывания их концентрации (каталитической концентрации). Это определено постоянным сокращением миокарда, что приводит вначале к быстрой элиминации белков из некротизированного участка миокарда, а затем к полному вымыванию в кровь белков-маркеров. Только при инфаркте миокарда содержание в крови маркеров гибели кардиомиоцитов увеличивается в интервале 8−24 ч. При неосложненном течении инфаркта миокарда далее происходит столь же заметная элиминация белков-маркеров из сосудистого русла. При этом содержание каждого из маркеров «выписывает» дугообразную динамичную кривую с разными временными параметрами. Для большинства маркеров площадь кривой дает представление о величине инфаркта миокарда, отражая количество некротизированной ткани миокарда. Активность в крови КК и КК-МВ повышается уже при гибели 1 г ткани миокарда.

Однократное исследование ACT, КК или ЛДГ обладает сравнительно низкой клинической специфичностью — 66%, возрастание активности ферментов или содержания белков-маркеров через 3−4 ч повышает органоспецифичность диагностики до 86%, третье измерение позволяет диагностировать инфаркт миокарда при использовании даже столь малоспецифичного теста, как определение ACT. Динамическое исследование маркеров гибели миоцитов позволяет провести дифференциальную диагностику между инфарктом миокарда и гиперферментемией при массивном поражении поперечнополосатых мышц. В сроки 8−24 ч после приступа стенокардии активность ферментов настолько показательна, что если нет динамичного нарастания их активности в крови, то нет и инфаркта миокарда.

Абсолютно специфических маркеров поражения кардиомиоцитов не найдено. Органоспецифичность при диагностике с помощью изоферментов КК основана только на различии процентного соотношения изоферментов в отдельных органах и тканях, а следовательно, и в сыворотке крови при их поражении.

Значение КК-МВ. Изофермент КК-МВ специфичен для миокарда не потому, что в других тканях такого изофермента нет, а потому, что в кардиомиоцитах его активность составляет 15−42% общей активности КК, в то время как в ткани скелетных мышц его содержание не превышает 4%, да и то только в красных, медленно сокращающихся мышечных волокнах. В этих условиях при поражении миокарда и скелетной мускулатуры активность КК может быть повышена в одинаковой степени, но в процентном отношении активность КК-МВ будет существенно отличаться. При инфаркте миокарда содержание КК-МВ превышает 6% общей активности КК или 12 МЕ/л при температуре 30 °C.

Как при патологии скелетных мышц, так и при гибели кардиомиоцитов в крови повышена активность КК-МВ, но в первом случае ее активность не превысит 6% активности КК, а во втором случае повысится до 12−20%. Целесообразно выражать активность КК-МВ одновременно в единицах на 1 л (МЕ/л) и в процентах от активности КК. Определение активности КК-МВ остается самым популярным тестом в диагностике инфаркта миокарда. При инфаркте миокарда у лиц пожилого возраста активность КК может быть повышена только в малой степени, но при достоверном повышении активности КК-МВ. У таких больных диагностически важно исследовать активность КК-МВ даже при не столь значительном повышении активности КК.

При операциях на сердце (пороки сердца, коронарное шунтирование) активность КК-МВ используют для диагностики послеоперационного инфаркта миокарда. Сразу после операции вследствие гипоксии и повреждения миокарда активность КК-МВ в крови повышается и возвращается к норме в течение 10−12 ч. При развитии инфаркта миокарда активность КК-МВ повышается более значительно и имеет динамику, характерную для инфаркта миокарда.

Значение ЛДГ. Активность ЛДГ1 характерна для миокарда как для ткани с анаэробным типом обмена. В условиях гипертрофии миокарда и хронической гипоксии синтез ЛДГ1 в кардиомиоцитах начинает увеличиваться. При инфаркте миокарда повышение каталитической концентрации ЛДГ в крови происходит за счет возрастания содержания изоферментов ЛДГiи ЛДГ2 при соотношении ЛДГ1/ЛДГ2 более 1. ЛДГ — цитозольный фермент; достоверное повышение активности ЛДГ в крови при инфаркте миокарда происходит позже, чем КК и ACT, — в течение 1-х суток поле приступа стенокардии; высокая активность ЛДГ] сохраняется на протяжении 12−14 дней. Именно снижение активности ЛДГ в крови до нормы используют в качестве теста, который указывает на завершение периода резорбции некротизированной ткани миокарда. Если активность ЛДГi, определенная прямым методом, при ингибировании субъединицы М антителами превышает 100 МЕ/л, это служит достоверным признаком инфаркта миокарда.

В отличие от субъединицы М и изоферментов ЛДГ₃ (ММНН), ЛДГ₄ (НМММ) и ЛДГ₅ (ММММ) субъединица Н и изофермент ЛДГ1 (НННН) в меньшей степени ЛДГ2 (НННМ), могут в качестве субстрата использовать не только лактат и пируват, но и а-гидроксибутират. Это послужило основой предложения оценивать активность ЛДП в крови, используя в качестве субстрата а-гидроксибутират; при этом изофермент ЛДГ1 именуют а-гидроксибутиратдегидрогеназой (а-ГБДГ). При инфаркте миокарда исследование активности общей ЛДГ и а-ГБДГ дает сходные результаты. Если же активность ЛДГ в крови повышается в результате иного патологического процесса, активность ЛДГ будет существенно выше активности ЛДГ 1 и а-ГБДГ при отсутствии характерной для инфаркта миокарда динамики.

При инфаркте миокарда не отмечено достоверной зависимости между активностью КК-МВ и ЛДГiво все сроки инфаркта, что происходит в результате существенного различия динамики и сроков повышения в крови активности этих изоферментов.

Молекулы ферментов, попавших в кровь после гибели кардиомиоцитов, — патологические компоненты плазмы крови и поэтому подлежат удалению. В зависимости от размеров молекул маркера некоторые белки, например миоглобин, экскретируются в мочу или их фагоцитируют клетки моноцитарно-макрофагальной системы. Однако перед тем как молекулы КК-МВ и КК-ММ будут фагоцитированы макрофагами, они в крови подвергаются последовательному действию протеаз, в результате чего образуются фрагменты изоферментов КК-МВ и КК-ММ.

В миоцитах изофермент КК-ММ представлен одной формой ММ-3. В крови карбоксипептидаза последовательно отщепляет конечные аминокислотные остатки лизина от каждого из 2 мономеров, последовательно образуя изоформы ММ-2 и ММ-1. Определение изоформ КК-ММ и КК-МВ методом ЭФ и расчет их соотношения позволяют с точностью до 1 ч установить время гибели кардиомиоцитов. Соотношение изоформ ММ и МВ изменяется раньше, чем повышается активность КК-МВ.

Энзимодиагностика инфаркта миокарда в клинико-диагностических лабораториях имеет комплексный характер. Сначала определяют активность ACT, КК и ЛДГ, затем исследуют активность КК-МВ и ЛДГ]. Комплексный подход к энзимодиагностике обусловлен, во-первых, тем, что при исследовании активности одного фермента можно допустить ошибку; во-вторых, каждый из указанных ферментов отличается по диагностической значимости и динамике (время появления в крови и скорость элиминации из сосудистого русла). Кроме неточностей, которые могут быть допущены на преаналитическом (взятие крови на анализ) и аналитическом этапах, существуют объективные причины, влияющие на результаты определения активности ферментов. Сложности возникают, когда инфаркт миокарда развивается на фоне тяжелых соматических заболеваний, при осложнении инфаркта миокарда кардиогенным шоком, при септицемии.

Несмотря на клиническую специфичность активности КК для инфаркта миокарда (98%), в отдельных случаях повышение активности КК и КК-МВ не удается выявить даже в условиях верификации диагноза инфаркта миокарда по данным ЭКГ. Это происходит в тех случаях, когда инфаркт развивается на фоне почечной недостаточности и накопления уремических токсинов (среднемолекулярные пептиды), у пациентов с циррозом печени и недостаточностью детоксикационной активности гепатоцитов, при септицемии и эндогенной интоксикации, при выраженном метаболическом (или дыхательном) ацидозе. В этих условиях в крови накапливается столь большое количество неспецифических ингибиторов, что активность КК и КК-МВ практически не определяется. В таких случаях определить активность КК удается только после проведения непопулярной в клинической биохимии процедуры разведения сыворотки крови, когда снижение концентрации ингибиторов позволяет проявиться активности фермента.

Присутствие в крови ингибиторов КК и КК-МВ побудило разработать иммунохимический способ определения в крови не каталитической активности, а содержания КК-МВ по молекулярной массе этой формы. Это существенно улучшило чувствительность метода и воспроизводимость результатов. Хотя при неосложненном инфаркте миокарда активность КК-МВ и содержание белка КК-МВ хорошо коррелируют, определить содержание КК-МВ в крови удается на несколько часов раньше, чем фермент проявляет активность. Достоверное повышение в крови уровня белка КК-МВ отмечено у половины больных уже через 3 ч, а через 6 ч после приступа стенокардии высокий уровень белка отметили у всех больных с клинической картиной инфаркта миокарда. Уже через 90 мин после тромболизиса уровень белка КК-МВ в крови увеличивается в несколько раз. У больных нестабильной стенокардией возрастание содержания белка КК-МВ отмечено чаще, чем повышение активности изофермента. В то же время, несмотря на производство диагностических наборов разными фирмами, вопрос о стандартизации метода определения количества КК-ВМ окончательно не решен.

Значение гликогенфосфорилазы. Среди ферментных и изоферментных маркеров в диагностике инфаркта миокарда клинические биохимики определяют активность ГФ и ее изофермента ГФ-ВВ. ГФ — цитозольный фермент, который катализирует в клетке отщепление глюкозы от гликогена.

В тканях человека присутствуют 3 изофермента ГФ: ГФ-LLв печени, ГФ-ММ в миоцитах и ГФ-ВВ в ткани мозга. В миокарде человека присутствуют изоферменты ГФ-ВВ и ГФ-ММ, в миоцитах скелетной мускулатуры — только ГФ-ММ. ГФ-ВВ — наиболее чувствительный тест для диагностики инфаркта миокарда в первые 3−4 ч после приступа стенокардии. По диагностической чувствительности в первые часы определение активности ГФ можно сопоставить только с определением в крови массы КК-МВ. У большинства больных уровень ГФ-ВВ достоверно увеличивался уже через 4 ч после приступа стенокардии и при неосложненном инфаркте миокарда возвращался к норме в течение 48 ч.

Значение миоглобина. Среди белков-маркеров инфаркта миокарда наиболее широкое распространение получило определение в крови содержания миоглобина (МГ). МГ — хромопротеин, который в цитозоле всех мышечных клеток транспортирует кислород главным образом к митохондриям. Молекулярная масса МГ всего 18 кД; его свойства близки в миоцитах скелетной мускулатуры и кардиомиоцитах. МГ постоянно присутствует в плазме крови в концентрации ниже 80 нг/мл. При инфаркте миокарда уровень МГ в крови повышается в 10−20 раз.

Увеличение содержания МГ в крови — наиболее ранний тест для диагностики инфаркта миокарда; повышение уровня МГ в крови удается определить через 3−4 ч после приступа стенокардии. Это первое диагностическое значение МГ.

Вторая особенность МГ в диагностике инфаркта миокарда состоит в том, что столь малая молекула свободно проходит через фильтрационный барьер почечных телец и быстро оказывается в моче. Это определяет характер изменений содержания МГ в крови: оно быстро повышается и столь же быстро снижается. Только при определении МГ удается диагностировать повторные инфаркты миокарда (рис. 4.2), развивающиеся через несколько часов после первого эпизода гибели кардиомиоцитов. Кроме того, в ряде клинических наблюдений отмечены существенные колебания уровня МГ в крови в 1-е сутки инфаркта миокарда, когда выраженное повышение через несколько часов сменяется столь же выраженным снижением.

В ряде ситуаций уровень МГ в крови остается длительное время постоянно высоким. Это наблюдают при кардиогенном шоке, когда снижение сократительной функции приводит к гипотонии, падению гидростатического давления над почечной мембраной и прекращению гломерулярной фильтрации, когда МГ не может быть профильтрован в мочу. При этом наблюдаетсяположительная корреляция между содержанием МГ в крови положительно коррелирует с нарастанием уровня креатинина.

Основная структурная сократительная единица миоцита — саркомер, который образуют упорядоченно расположенные толстые и тонкие волокна. Тонкие содержат волокна актина и тропонин-тропомиозиновый комплекс.

Значение тропонинов. Тропониновый регуляторный комплекс в поперечнополосатых мышцах состоит из 3 полипептидов; при диагностике инфаркта миокарда определяют в крови содержание только тропонина Т (Тн Т) и тропонина I (Тн I). Каждый из белков имеет 3 изоформы, синтез которых кодируют 3 разных гена. Как специфические маркеры гибели кардиомиоцитов используют миокардиальные изоформы Тн Т и Тн I (сердечный Тн Т и сердечный Тн I).

Определение содержания Тн Т позволяет провести диагностику инфаркта как в ранние, так и в поздние сроки. Содержание Тн Т в крови повышается уже через несколько часов после приступа стенокардии. В ранние сроки инфаркта миокарда клиническая чувствительность определения миоглобина и содержания КК-МВ оказываются выше, чем Тн Т, но с 3-го дня уровень Тн выходит на плато, которое сохраняется при постепенном снижении в течение 5−6 дней. Уровень Тн Т оказывается высоким в те сроки неосложненного инфаркта миокарда, когда уровень миоглобина и активность КК-МВ уже вернулись к норме, а в крови остается только высокая активность ЛДГ i. В ряде случаев при определении Тн Т диагноз инфаркта миокарда можно поставить и в поздние сроки — через 8−10 дней после ангинозных болей. Особенно важно исследовать Тн Т у больных, которые поступили в стационар через 2−3 дня после приступа стенокардии, когда показатели КК и КК-МВ могут уже вернуться к исходному нормальному уровню. Кроме того, по сравнению с КК и КК-МВ содержание Тн Т в крови повышается в большей степени, что характеризует более высокую диагностическую чувствительность определения в крови содержания Тн Т.

Сравнительное исследование Тн Т и Тн I выявило более высокую диагностическую чувствительность Тн I. Так, уровень в крови Тн I при инфаркте миокарда может почти в 100 раз превышать верхнюю границу нормы. При небольшом по размерам инфаркте миокарда уровень Тн I в крови повышается в большей степени, чем активность КК, КК-МВ и ЛДГь Определение обеих форм Тн Т и Тн I предпочтительно при диагностике инфаркта миокарда, развивающегося в послеоперационном периоде и после активных реанимационных мероприятий.

Идеального маркера состояния кардиомиоцитов нет. В диагностике инфаркта миокарда клинические биохимики стремятся использовать наиболее органоспецифические изоферменты и определять белки-маркеры, содержащие только клетки миокарда. Вместе с тем для диагностики инфаркта миокарда в лабораториях продолжают определять и МГ. Однако при неосложненном инфаркте миокарда динамика содержания в крови неспецифического МГ практически повторяет таковую кардиоспецифического КК-МВ, опережая ее на 4−6 ч. В то же время попытки определять содержание МГ в моче для диагностики инфаркта миокарда успеха не имели.