Биомаркери на миокардното увреждане



01/10/2007
Европейското кардиологично дружество (ESC) и Американската колегия по кардиология (ACC) промениха дефиницията за миокардния инфаркт (МИ) още през 2000 година: в нея бе включено типично повишение, последвано от постепенно намаление на сърдечните тропонини Т (cTnT) или I (cTnI), поради по-високата им специфичност и чувствителност в сравнение с CK-MB. Новите указания препоръчват, при невъзможност за измерване на стойностите на тропонините, като заместващ маркер да се използва CK-MB. B допълнение към промените на нивата на биомаркерите трябва да е налице и поне един от следните показатели: - симптоми на миокардна исхемия - ЕКГ промени, характерни за миокарден инфаркт (МИ); исхемия (патологични Q зъбци, ST-елевация/депресия или МИ без ST-елевация (STEMI); предхождаща коронарна интервенция - патологична находка за остър МИ (некроза на миоцити) През 2002 ACC/AHA публикуваха нови стандарти за дефиниране на острия коронарен синдром (ACS), които включват вече и значими симптоми на нестабилна стенокардия и сърдечна недостатъчност при пациенти с анамнеза за диабет, тютюнопушене, хипертония, хиперлипидемия и фамилна анамнеза. Терминът ACS служи като обединително понятие на симптоми при хетерогенна група пациенти с исхемичен риск (МИ, нестабилна стенокардия или внезапна сърдечна смърт), който се дължи на намалена доставка или на повишена консумация на кислород от миокарда. Основна цел при лечението на ACS е ранната диагноза, чрез която да се предотврати вероятен фатален изход. Мерките за профилактика трябва да се фокусират върху намаление на развитието на коронарна болест и други състояния, които водят до ACS. Директните и индиректните икономически разходи, свързани със сърдечносъдови заболявания, са били $393.5 милиарда в САЩ през 2005. Налице са достатъчно категорични данни, че в основата на атеросклерозата стоят възпалителни механизми, а не просто натрупване на холестерол и липиди. Увреждането на съдовия ендотел може да е резултат на бактериална инфекция, хиперлипидемия, повишена концентрация на вазоконстрикторни хормони в резултат на хипертония, метаболити на глюкозилацията при диабет, проинфламаторни цитокини от мастната тъкан при пациенти със затлъстяване, експозиция на токсини от околната среда… В резултат на това увреждане, клетките отделят адхезионни молекули (интрацелуларни - ICAM и съдови - VCAM) и селективни хемокини, които водят до адхезия на моноцити и Т лимфоцити към ендотелната повърхност. Те преминават през стената на кръвоносните съдове, като взаимодействат както с ендотелните, така и с гладкомускулните клетки в артериалната стена. Модифицираните липопротеини (и особено окислените LDL) се свързват с протеините от съдовия матрикс (колаген и фибриноген), като в крайна сметка биват поглъщани от макрофагите (foam cells, пенести клетки). Възпалителните процеси се засилват и от отделените от Т клетките проинфламаторни цитокини - интерлевкин-1, интерферон-гама и тумор некротизиращ фактор алфа (TNF-alpha). Пенестите клетки също секретират проинфламаторни маркери и протеолитични ензими (металопротеинази, MMPs). Мастоцитите отделят хепарин, TNF-alpha и химаза, която участва в активирането на ангиотензин. Протеогликаните от екстрацелуларния матрикс свързват липопротеини, които се поддават на окисидация и гликозилация, и поддържат възпалителните реакции. Възникват комбинации от клетки, формиращи фиброзна съединителна тъкан, която инкапсулира мастни депозити от разрушени макрофаги. В последствие, тази клетъчна комбинация дава началото на комплексен екстрацелуларен матрикс и на „фиброзна шапка“. На тази основа, с течение на годините, се формират атеросклеротични плаки в кръвоносните съдове. Натрупването на липиди избутва съдовата стена към лумена, MMPs разграждат екстрацелуларния матрикс и изтъняват „фиброзната шапка“, което предразполага към разкъсването й. При възникването на руптура, тромбоцитите се активират от тромбина в съдовата стена, което дава начало на коагулационната каскада. При пълна оклузия на кръвоносния съд се развива некроза и инфаркт. Частичното запушване на съда може да остане недиагностицирано, докато не се проявят симптоми на стенокардия, най-често при повишени натоварвания. Това може да доведе до нестабилна стенокардия, мозъчен или белодробен инфаркт, и епизоди на исхемия. Много от липидопонижаващите медикаменти намаляват възпалителния отговор чрез промени в липидната сърцевина и стабилизиране на плаката, което я прави по-устойчива на руптура и тромбоза. Приложението на биохимичните маркери при миокардно увреждане е основно в две направления: - показатели за тежестта на състоянието и определяне на риска при остри състояния - показатели за оценка на сърдечносъдовата система и предиктори на риска за исхемични инцидентни В момента се оценяват няколко биомаркера, които са свързани с различни етапи от съдовия възпалителен процес, миокардната исхемия, нестабилността на атеросклеротичните плаки и сърдечната недостатъчност. Някои от най-обещаващите от тях могат да се използват при различни състояния, които се дължат на комплексни причини (съдови възпалителни реакции, исхемия, руптура на плака, намален коронарен резерв). Клинично приложение на биомаркерите на миокардно увреждане: - ранни маркери на тъканна некроза – миоглобин, CK-MB, H-FABP - междинни/късни маркери на тъканна некроза – cTNI, cTNT, CK-MB - диспнея/сърдечна недостатъчност – BNP, NT-proBNP - инфламаторни маркери – hs-CRP, MPO, sCD40L, MMP-2,9, P1GF, Lp-PLA2 - нестабилност на атеросклеротични плаки – MPO, MMP-2,9, sCD40L, PAPP-A, P1GF - миокардна исхемия – BNP, NT-proBNP, холин (PLCHO, WBCHO), FFAu, IMA, H-FABP Ранни сърдечни биомаркери за оценка на риска при ACS Миоглобин. Ранните маркери при миокардна некроза, които се повишават до шестия час от началото на симптомите, включват миоглобин и CK-MB. Техните нива се увеличават още на 1-3 час от началото на болката и се нормализират до 24 и 36 час съответно. Миоглобинът (кислородопренасящ протеин в мускулите) се освобождава при наличието на мускулно увреждане и при сърдечна тъканна некроза. Акумулирането на миоглобин (независимо от причината) е нефротоксично и предизвиква бъбречна недостатъчност, което допълнително увеличава сърдечния риск. Освобождаването му е многократно и налага серийно изследване. Миоглобинът има силна негативна предиктивна стойност (99.9% срещу 95% за CK-MB), ако се определя скоро (в рамките на един час) след началото на симптомите. Креатин киназа (CK)-MB изоформите се освобождават в резултат на некроза на миоцитите, като CK-MB2 се установява в серума 2-4 часа след началото на симптоматиката с пик към 6-9 час. Позитивни резултати, особено когато се използва съотношението MB2/MB1, може да се наблюдават при пациенти с мускулна дистрофия или травми на скелетните мускули. Междинни/късни маркери на миокардна некроза cTnT (сърдечен тропонин Т) и cTnI (сърдечен тропонин I), заедно с CK-MB, са сигурни маркери на миокардна некроза. Освобождаването на тропонин е сходно с това на CK-MB, но има предимството да се задържа за по-дълго време (7-10 дни) след „класически“ МИ и в по-малка степен при „микроинфаркт“. За разлика от CK-MB, който се освобождава и от несърдечна мускулна тъкан, антителата използвани в диагностицирането на cTnT и cTnI са високоспецифични за сърдечни изоформи. Трябва да се има предвид, че точността на измерването им може да се повлияе от повишени нива на фибриноген или от наличието на cTnI антитела. Проблем е и стандартизирането на тестовете за тропонини. Докато производителят за анализи за cTnT e един, то за cTnI има повече от 15 различни одобрени теста. Липсата на стандартизация за cTnI означава, че резултатите може да не са сравними. cTnT и cTnI се повишават и при редица други състояния, които не са свързани с МИ (за допълнителна информация: Диференциална диагноза на повишените тропонини, КардиоД 2007, брой 1 http://mbd.protos.bg). Сърдечна недостатъчност Мозъчният натриуретичен пептид (BNP) и N-терминалният фрагмент от неговия прохормон (NT-proBNP) се освобождават от сърдечната тъкан в резултат на повишен камерен стресов отговор при отсъствието на некроза, предхождаща ангина или промени в ST сегмента. Нови данни сочат, че двата маркера могат да се използват при диагностицирането и прогнозата на пациенти с МИ. Плазмената концентрация на BNP се повишава рязко с пик на 24 час след МИ; NT-proBNP има по-дълъг биологичен полуживот (1-2 часа) в сравнение с BNP (около 20 минути). Ранни проучвания при пациенти с диспнея показаха, че BNP е чувствителен маркер за диагноза на застойна сърдечна недостатъчност при левокамерна дисфункция (за допълнителна информация: Натриуретичните пептиди – хормонални биомаркери за сърдечна недостатъчност, КардиоД 2007, брой 1 http://mbd.protos.bg). Сърдечната недостатъчност се предизвиква от миокардно увреждане, най-често в резултат на МИ, други исхемични усложнения, ритъмни нарушения (предсърдно мъждене) и хипертония. Повишението на натриуретичните протеини не е специфично за определено сърдечно заболяване, а е показател за хемодинамичен стрес и състояния, свързани с обемно обременяване. Към тях спадат бъбречни, белодробни (cor pulmonale, белодробна хипертония, остра белодробна емболия) и чернодробни заболявания, както и състояния, при които се активира ренин-ангиотензиновата система. BNP и NT-proBNP имат висока корелация с редица скали за оценка на диспнеята и застойната сърдечна недостатъчност (NYHA, Framingham score) и са добри предиктори за бъдещи сърдечни усложнения (за допълнителна информация: Използването на BNP за направляване на терапията подобрява резултатите при хронична СН, КардиоД 2007, брой 1 http://mbd.protos.bg). Нивата на натриуретичните протеини се повишават с възрастта, при жени и при болни с обструктивна сънна апнея. Ниски нива на BNP (но не и на NT-proBNP) се наблюдават при пациенти със затлъстяване. Точните механизми за този ефект не са ясни, но се предполага, че мастната тъкан променя клирънса на BNP. Смята се, че NT-proBNP се екскретира от бъбреците и промени в бъбречния клирънс могат да надценят ролята на NT-proBNP при пациенти с тежки бъбречни заболявания. Някои антихипертензивни медикаменти също могат да повлияят нивата на натриуретичния хормон. BNP и NT-proBNP са еднакво полезни при диагнозата на повишено интракардиално налягане и наличието на структурни сърдечни заболявания при асимптоматични пациенти с артериална хипертония, независимо от подлежащата патология. Както и при сърдечните тропонини, липсват качествено уеднаквени лабораторни тестове за измерването им. Инфламаторни маркери CRP (C-реактивен протеин). Кръстосаната патология между някои сърдечни заболявания и възпалителните процеси прави трудно използването на биомаркери за определяне на стабилността на атеросклеротичните плаки и тромбоцитната активация поради исхемия и възпалението. Различните маркери могат да се класифицират според мястото, което заемат в патологичните процеси. CRP е ранен острофазов маркер, който отразява някои възпалителни процеси и се използва при оценката на ACS. Повишението на CRP, диагностицирано с тестове с висока чувствителност (hs-CRP), има висока степен на корелация като независим рисков фактор за бъдещи сърдечни инциденти. Ridker и Cook, използвайки данни от Women’s Health Study (27 939 жени на възраст >45 години), установиха, че стойности на hs-CRP10 mg/l) водят до повишен риск за сърдечносъдови инциденти и отразяват протичането на „тихи“ възпалителни процеси без клинична изява. Стандартите на AHA сочат степента на риска при различни стойности на CRP - нисък (3.0 mg/l), при пациенти с интермедиерен десетгодишен риск за застойна сърдечна недостатъчност (10-20% според Framingham Risk Score/ATP III). Указанията препоръчват при асимптомни пациенти да се изследват две проби – на гладно и след нахранване. Резултати от клинични проучвания показаха, че hs-CRP е предиктор за коронарни инциденти при пациенти с ACS и нестабилна стенокардия, остър МИ, и риск за рестеноза след коронарна реваскуларизация, независимо от стойностите на тропонините. Повишените нива на hs-CRP имат прогностично значение и за рецидиви при болни, преживели инсулт или с периферна съдова болест. Това показва, че hs-CRP може би има място в скали за оценка на риска при сърдечносъдови заболявания. Nawsad и сътр., като са измервали стойностите на CRP един ден след проведена перкутанна коронарна интервенция (PCI), са установили, че маркерът може би има прогностично значение при определянето на риска, независимо от очаквания отговор на миокарда при PCI. Използването на Aspirin за намаление на сърдечните усложнения е свързано с намалението на нивата на CRP. Недостатък на hs-CRP е, че при повече от 30% от пациентите с тежка нестабилна стенокардия той не се повишава. MPO (миелопероксидаза) e друг обещаващ инфламаторен маркер. Представлява лизозомен ензим, който се освобождава от неутрофилните гранули, моноцитите и някои подтипове макрофаги. Неурофилите поглъщат патогени и използват MPO като катализатор на реакция за синтеза на силно антисептични йони за разрушаването им. MPO е свързана с оксидацията на липиди в LDL и дисфункционални HDL, както и с обмена на азотен оксид (NO), като чрез различни протромботични и антифибринолитични фактори засилва тромбогенността на ендотелната повърхност. Повишените нива на MPO може би са свързани с неблагоприятното камерно ремоделиране след МИ и с промени, водещи до застойна сърдечна недостатъчност. MPO играе роля в разрушаването на фиброзната „шапка“ на атеросклеротичните плаки, което я прави едновременно маркер за възпалителни процеси и за нестабилност на плаките. Интересът към ензима се засили след публикация на Brennan и сътр., според която еднократното първоначално измерване на плазмената миелопероксидаза е независим прогностичен фактор за ранен риск от МИ, както и за значими сърдечни усложнения след МИ в последващите 1-6 месеца. За разлика от troponin T, CK-MB и CRP, нивата на МPО могат да идентифицират пациенти с повишен риск за сърдечни инциденти при отсъствие на миокардна некроза, което ги прави особено подходящи за определяне на риска при наличието на гръдна болка. MMPs (матриксни металопротеинази) са протеазни ензими, за действието на които е необходим цинк, произвеждан от гладкомускулния ендотел и моноцитите. Разделят се на няколко подгрупи, в зависимост от специфичността на субстрата, като от най-голямо значение за възпалителните процеси при сърдечни заболявания са MMP-2 и 9 (желатинази). MMPs се срещат в повечето тъкани и се регулират от растежни фактори, цитокини, хормони… Съществува група от специфични ендогенни тъканни инхибитори на металопротеиназите, известни като TIMPs. В момента се разработват фармакологични средства за повишаване на TIMPs с цел намаляване на ефектите на MMPs. Повишените нива на металопротеинази водят до тромботични усложнения, в резултат на промени в гладкомускулния ендотел и до формиране на плаки, дестабилизиране на съществуващи плаки и съдово ремоделиране след миокардна некроза. Резултати от проучвания показаха, че MMP-9 е рисков фактор при оценка на тежестта на коронарна болест при пациенти със STEMI. Предполага се, че естрогените увеличават MMP-9, особено при възрастни жени с атерогенни плаки на хормонозаместителна терапия (ХЗТ), което ги излага на по-висок риск за коронарна болест и неблагоприятен изход след ACS. Това отчасти обяснява връзката между ХЗТ и сърдечните усложнения, установена в проучването Women’s Health Initiative. sCD40L (разтворим CD40 лиганд) участва в атерогенните и тромботичните процеси, и предлага друга алтернатива за ранната оценка на процесите, водещи до руптура на плака и тромбоцитна активация. Тъй като sCD40L участва и в други възпалителни процеси, той не е специфичен за миокардно увреждане. Засега не са разработени лабораторни тестове за клинично приложение на маркера. PAPP-A (свързан с бременността плазмен протеин А) е металопротеиназа, първоначално установена в серума на бременни жени и използван за скрининг на синдром на Down. Произвежда се от различни клетки, включително фибробласти, гладкомускулни клетки в кръвоносните съдове, мъжките и женските репродуктивни тъкани. PAPP-A е една от шестте протеази, които разграждат инсулин подобните протеини, свързващи растежния хормон (IGFBPs). Това протеолитично разграждане на IGFBPs се смята за основен механизъм за освобождаването на биоактивния инсулинов растежен фактор 1 (IGF-1). Резултати от мащабно проучване показаха, че IGF-1 има кардиопротективен ефект; други данни сочат, че повишените нива на PAPP-A, която увеличава бионаличността на IGF-1, може да служи за маркер за наличие на коронарна атеросклероза. Смята се, че PAPP-A се освобождава при дестабилизиране на плаки, поради което би могла да се прилага за индикатор при нестабилна стенокардия и остър МИ при пациенти без данни за некроза. Несъответствието между ниските нива на IGF-1 и PAPP-A повдига въпроса за точната физиологична роля на PAPP-A при руптура на атеросклеротична плака. P1GF (плацентарен растежен фактор) принадлежи към семейството на съдовите ендотелни растежни фактори, които стимулират развитието на съдовите гладкомускулни клетки, привличат макрофагите в атеросклеротичните лезии, увеличават продукцията на TNF-alpha и водят до патологична ангиогенеза. Може самостоятелно да инициира възпалителен процес. Според резултати от проучване, повишените нива на P1GF не само са идентифицирали пациентите с остра гръдна болка, които в последствие за развили ACS, но и болните с увеличен риск за стенокардия след дехоспитализация. Маркери на миокардна исхемия IMA (модифициран от исхемията албумин) е единственият одобрен от FDA (Американската агенция за храните и лекарствените средства) маркер за оценка на миокардна исхемия. Промени в N-терминалния край на човешкия серумен албумин се среща при пациенти с исхемия. Тези изменения се дължат на увреждане от свободните кислородни радикали, при които албуминът започва да свързва микроколичества от метали и образува IMA. При клинично здрави хора, IMA е около 1-2% от общия албумин; при състояния на миокардна исхемия този процент нараства до 6-8%. Като гранична лабораторна стойност се приема 85 kU/l, макар че за оценка на риска се препоръчват по-високи нива - >100 kU/l. IMA не е високоспецифичен за миокардна исхемия, тъй като се повишава и при пациенти с цироза, бактериални и вирусни инфекции, напреднали злокачествени заболявания, инсулт и терминални бъбречни заболявания. Съществуват данни, според които стойностите на IMA намаляват при мускулна исхемия поради повишена продукция на лактат в резултат на продължително физическо усилие (бегачи на маратон) и пациенти с периферна съдова болест. Необходими са допълнителни проучвания за ролята на промяната в общия албумин в интерпретацията на IMA. Въпреки че е маркерът е обещаващ в някои клинични състояния, повлияването му от други фактори може да ограничи приложението му при пациенти, суспектни за ACS. uFFA (несвързани свободни мастни киселини) се повишават значително при исхемични усложнения. Мастните киселини са естерифицирани (свързани с глицерол или други вид алкохол); неестерифицирани, но свързани с албумин (FFA); несвързани, в разтворима форма (uFFA). Не е напълно ясно каква роля играят uFFA при сърдечни заболявания, но се предполага че те участват в развитието на некротични процеси, освобождават се в резултат на клетъчно разрушаване и активират други молекули в процесите на исхемия. FABPs (протеини свързващи мастните киселини). Установени са девет различни форми на FABP, чиято концентрация не е тъканно специфична. Сърдечния тип FABP (H-FABP) се освобождава до шестия част след увреждане на кардиомиоцитите (подобно на миоглобина). Смята се, че пиковите нива на H-FABP се достигат по-бързо, отколкото тези на миоглобин или на тропонините. Маркерът не е специфичен за миокардната тъкан и се освобождава от скелетните мускули, дисталните тубулни клетки в бъбреците, отделни зони на мозъка и плацентата. H-FABP е маркер за миокардна некроза, но мястото му като прогностичен фактор все още е неясно. фосфолипазните ензими А2 и D са подгрупи на четири категории (фосфолипаза A-D), които катализират превръщането на фосфолипиди в мастни киселини и други липофилни субстанции. Липопротеин-свързаната фосфолипаза A2 (Lp-PLA2), известна още като тромбоцит-активирана ацетилхидролаза, се регулира от медиатори на възпалението. Тя циркулира в кръвообращението, ката е свързана основно с LDL и HDL, и корелира с нивата на LDL. Резултати от скорошно проучване показаха, че общата плазмена активност на Lp-PLA2 (липопротеин свързана фосфолипаза А2) е предиктор за наличието на атерогенни LDL. Повишените стойности на маркера се свързват с два пъти по-висок риск за инсулт при определени групи пациенти (шест пъти по-висок риск при хипертоници). PLD (фосфолипаза D) катализира продукцията на фосфатидна киселина и холин от свързаните с мембраните фосфолипиди. Тя взема участие и при свързването на фибриногена с тромбоцитите. Повишените плазмени (PLCHO) и кръвни нива (WBCHO) на холин се наблюдават при тъканна исхемия при пациенти с негативни тропонинови стойности. Холинът не е маркер за миокардна некроза, но е индикатор за високорискова нестабилна стенокардия при пациенти без данни за остър МИ (чувствителност 86.4%, специфичност 86.2%), поради което може да се използва при пациенти, суспектни за ACS.