Troponiny sercowe jako marker uszkodzenia serca

Autor: mgr Klaudia Paryska

Troponiny (Tn) to białka regulatorowe, które odpowiadają za cykl skurczu i rozkurczu włókien mięśniowych. Troponiny wraz z aktyną i tropomiozyną tworzą filamenty cienkie, wchodzące w skład podstawowej jednostki strukturalnej mięśnia poprzecznie prążkowanego, czyli sarkomeru. [1] Troponiny występują w mięśniach poprzecznie prążkowanych szkieletowych oraz mięśniu sercowym.

Troponiny składają się z trzech podjednostek:

– troponiny T (cTnT) – o masie 37 kDa, kodowanej przez gen TNNT2. Podjednostki wiąże tropomiozynę z kompleksem troponinowym.

– troponiny I (cTnI) – o masie 24 kDa, kodowanej przez gen TNNI3. Podjednostka ta reguluje aktywność pomiędzy miozyną, a aktyną.

– troponiny C (cTnC) – o masie 18 kDa, kodowanej przez gen TNNC1. Podjednostka ta wiąże wapń, co zapoczątkowuje skurcz mięśnia sercowego. [2]

Choć troponiny występują we wszystkich mięśniach poprzecznie prążkowanych to cTnT i cTnI obecne w mięśniach poprzecznie prążkowanych serca mają specyficzny jedynie dla serca N-koniec składający się z dodatkowych aminokwasów. Występowanie różnych izoform troponin w mięśniach szkieletowych i mięśniu sercowym umożliwiły stworzenie testów diagnostycznych, swoistych dla mięśnia sercowego, wykorzystywanych głównie u pacjentów z podejrzeniem ostrego zawału serca. Podjednostka cTnC nie jest wykorzystywana w diagnostyce zawału ze względu na brak swoistości. Ta sama izoforma troponiny C (ssTnC) występuje zarówno w mięśniu sercowym jak i mięśniach szkieletowych wolnokurczliwych. [1]

Troponiny sercowe występują w kardiomiocytach w dwóch frakcjach: związanej oraz wolnej. W przeważającej części (ponad 90%) troponiny występują w formie związanej na stałe z włóknami mięśniowymi, wchodząc w skład aparatu kurczliwego. Niewielka część (3-5%) to tak zwana frakcja cytozolowa, która swobodnie krąży w cytozolu[3]. Bezpośrednio po uszkodzeniu mięśnia sercowego uwalnianie troponiny do krwioobiegu następuje prawdopodobnie z puli cytozolowej. Dopiero w kolejnych etapach troponina zostaje wydzielona z aparatu kurczliwego, w wyniku jego rozpadu. [2]

U zdrowego człowieka troponiny uwalniane są z kardiomiocytów do krwi w niewielkich ilościach: głównie w wyniku procesów regeneracyjnych, do których w małym stopniu jest zdolny mięsień sercowy – szczególnie po przebytych urazach. Uwalniana jest też w procesie apoptozy kardiomiocytów, subklinicznej nekrozy mięśnia sercowego, zwiększonej przepuszczalności błony komórkowej, która pozwala na częściowy wyciek frakcji wolnej z wnętrza komórki. Troponiny sercowe po uwolnieniu z komórki nie pełnią żadnej funkcji regulatorowej. Utrzymują się w krwiobiegu 1-2 godziny, a następnie są usuwane z organizmu, głównie przez makrofagi.[4]

W procesie uwalniania troponin do krwi biorą udział 3 enzymy:

– kalpaina – proteaza, która jest aktywowana pod wpływem jonów wapnia. W przebiegu uszkodzenia serca powstające nadmiarowo jony wapniowe prowadzą do pocięcia troponiny przez kalpainę. W konsekwencji aparat kurczliwy ulega uszkodzeniu, a fragmenty pociętej troponiny zostają uwolnione do krwiobiegu. [5]

– kaspaza – proteaza, odpowiedzialna za proces programowanej śmierci komórki, czyli apoptozy. Tnie troponinę w kardiomiocytach pod wpływem stresu komórkowego, osłabiając siłę skurczu.

– metaloproteinaza 2 (MMP 2), która trawi troponinę w przebiegu zawału serca lub wystąpienia stresu oksydacyjnego. [6]

Wykazano, że troponina T wykazuje zmienność dobową – najwyższe stężenie osiąga w godzinach porannych, a następnie spada w ciągu dnia. Zaczyna ponownie wzrastać w godzinach wieczornych. [7] Oznaczenie troponin jest istotnym markerem wśród pacjentów z ostrym zespołem wieńcowym (ASC, acute coronary syndrome). ASC obejmuje zawał serca bez uniesienia odcinka ST (NSTEMI), z uniesieniem odcinka ST (STEMI) oraz niestabilną dławicę piersiową. Przypadku zawału dochodzi do odcięcia dopływu krwi do mięśnia sercowego, co prowadzi do martwicy kardiomiocytów i nieodwracalnego uszkodzenia serca. W przypadku niestabilnej dławicy piersiowej istotą problemu jest pęknięcie blaszki miażdżycowej lub zakrzep częściowy, które nie prowadzą do martwicy. Ryzyko zgonu u pacjentów z niestabilną dławicą piersiową jest mniejsze niż w przypadku pacjentów z zawałem serca. Wzrost stężenia troponin we krwi umożliwia rozróżnienie zawału mięśnia sercowego od niestabilnej dławicy piersiowej, a badanie EKG różnicuje zawał STEMI i NSTEMI. 

Zarówno w przypadku zawału serca jak i niestabilnej dławicy piersiowej objawami są:

– duszność, nudności, lęk przed śmiercią,

– piekący, dławiący, ostry lub rozpierający ból w okolicach mostka

– ucisk,

– promieniowanie bólu do lewej kończyny górnej. Ból może też promieniować do pleców, żuchwy i szyi.

Do innych możliwych objawów należą zawroty głowy, bladość, wzrost albo spadek ciśnienia tętniczego, tachykardia lub bradykardia, kołatanie serca.[8] Według czwartej uniwersalnej definicji uszkodzenia mięśnia sercowego i zawału, przy uszkodzeniu serca stwierdza się podwyższone stężenie we krwi troponin powyżej górnej granicy zakresu wartości referencyjnych na poziomie 99 percentyla. Za ostre uważa się uszkodzenie mięśnia sercowego w przypadku, gdy stwierdzono wzrost i/lub spadek stężenia troponin sercowych. [8]

Za prawidłowy wynik troponiny wśród osób zdrowych uznaje się jej stężenie we krwi poniżej 14 ng/L. [9] Wśród pacjentów po uszkodzeniu mięśnia sercowego w wyniku zawału, do krwiobiegu uwalniane są zarówno cTnI jak i cTnT, jednak różnią się kinetyką. Troponina I wzrasta gwałtownie na wczesnych etapach po uszkodzeniu mięśnia sercowego. Poziom troponiny T natomiast rośnie wolniej i dłużej utrzymuje się we krwi. Ostry zawał serca można zdiagnozować na podstawie oznaczenia troponin nawet do 14 dni od pojawienia się objawów, w zależności od wielkości obszaru serca objętego martwicą – wynika to z postępującej degradacji miofibryli i uwalniana troponin do krwiobiegu. [10]

W celu zdiagnozowania lub wykluczenia zawału serca standardowo wykonuje się pierwszy pomiar troponiny po wystąpieniu pierwszych objawów lub przyjęciu pacjenta do szpitala. U pacjentów z zawałem stężenie troponin rośnie w ciągu 1-3 godzin od wystąpienie objawów, stąd też kolejny, kontrolny pomiar w tym przedziale czasowym.[11] U niektórych pacjentów zdiagnozowanie zawału serca może wymagać więcej czasu, stąd możliwe pomiary stężenia troponiny po 6h czy nawet 12h [7] Wzrost troponin we krwi ma miejsce nie tylko w przypadku rozległego zawału mięśnia sercowego, podczas którego ich stężenie znacznie wzrasta. Już przy martwicy obejmującej 1g serca dochodzi do wzrostu stężenia TnI. [12] Przy uszkodzeniach serca z mniejszym wzrostem stężenia troponiny we krwi czułość diagnostyczna klasycznych metod może okazać się niewystarczająca. W tych przypadkach diagnostyka zawału serca jest możliwa dzięki testom o wysokiej czułości (hs). [1] Wykonywanie oznaczeń testów wysokiej czułości troponin T oraz I umożliwia wykrywanie troponiny przy stężeniach 10-100-krotnie niższych niż standardowe testy.[13] Wykorzystanie wysokoczułych testów umożliwiło zwiększenie czułości diagnostycznej z 50-60% na wczesnych etapach zawału serca do 95%, jednocześnie obniżając swoistość diagnostyczną ze względu na potencjalny wzrost troponin w stanach niezwiązanych z martwicą mięśnia sercowego. Należą do nich przewlekła niewydolność serca, zatorowość płucna, ciężka niedokrwistość, zatorowość tętnic wieńcowych, zapalenie mięśnia sercowego, ostra niewydolność serca czy elektryczne i mechaniczne uszkodzenie mięśnia sercowego. [10] Wzrost hsTn może być też spowodowany niewydolnością nerek czy chemioterapią. Badania wykazały również, że stężenie troponiny może wzrastać podczas intensywnego wysiłku fizycznego – u przebadanych maratończyków utrzymywało się ono na wyższym poziomie nawet do 6 godzin po zakończonym biegu.[7]

Niezależnie od przyczyny podwyższonych troponin, istotna jest szybka i kompleksowa diagnostyka z uwzględnieniem stanu klinicznego pacjenta. Troponiny sercowe to czułe markery uszkodzenia mięśnia sercowego. Ich oznaczenie jest istotne w procesie potwierdzenia lub wykluczenia zawału serca u pacjenta, a także różnicowania z innymi chorobami.

Bibliografia:

1. Birgés K, Merkely B, Molnár AÁ. Significance of Cardiac Troponin in Cancer Patients. Cells. 2026 Aug 10;15(16):1435 https://doi.org/10.3390/cells15161435
2. Jarolim P. High sensitivity cardiac troponin assays in the clinical laboratories. Clin Chem Lab Med. 2015 Apr;53(5):635-52 doi: 10.1515/cclm-2014-0565. PMID: 25252753. 
3. Mueller M, Vafaie M, Biener M, Giannitsis E, Katus HA. Cardiac troponin T: from diagnosis of myocardial infarction to cardiovascular risk prediction. Circ J. 2013;77(7):1653-61 Epub 2013 Jun 15. PMID: 23803255
4. Chaulin AM. Cardiac Troponins Metabolism: From Biochemical Mechanisms to Clinical Practice (Literature Review). Int J Mol Sci. 2021 Oct 10;22(20):10928. doi: 10.3390/ijms222010928. PMID: 34681585; PMCID: PMC8535601
5. Neuhof C, Neuhof H. Calpain system and its involvement in myocardial ischemia and reperfusion injury. World J Cardiol. 2014 Jul 26;6(7):638-52 doi: 10.4330/wjc.v6.i7.638. PMID: 25068024; PMCID: PMC4110612.
6. Park KC, Gaze DC, Collinson PO, Marber MS. Cardiac troponins: from myocardial infarction to chronic disease. Cardiovasc Res. 2017 Dec 1;113(14):1708-1718 doi: 10.1093/cvr/cvx183. PMID: 29016754; PMCID: PMC5852618.
7. Borzyszkowska A., Mickiewicz A., Pisowodzka I., Gruchała M., Fijałkowski M. Interpretation of cardiac troponin levels regarding the fourth universal definition of myocardial infarction published in 2018. Folia Cardiologica. 2020; 15(3): 219-226
8. Kristian Thygesen et al.: Czwarta uniwersalna definicja zawału serca (2018). Kardiologia Polska 2018; 76(10): 1383–1415
9. Piechota W.:Wysoce czuła troponina T w diagnostyce ostrych zespołów wieńcowych. Chor Serca Naczyn 2013;10(1):33-39.
10. Kaier TE, Alaour B, Marber M.: Cardiac troponin and defining myocardial infarction. Cardiovasc Res. 2021;117:2203–2215
11. Kozierkiewicz A., Bielecka-Dąbrowa A., Wojtyniak B., Solnica B., Banach M.: Biomarkery uszkodzenia mięśnia sercowego w masowych danych laboratoryjnych. Diagn Lab. 2023; 59(4): 157-163
12. Grześk G, Trajder A, Bogdan M, Kubica A, Sukiennik A. Problemy współczesnej diagnostyki biochemicznej zawału serca. Forum Kardiol 2005;10(2): 59–64
13.  Garg P, Morris P, Fazlanie AL, Vijayan S, Dancso B, Dastidar AG, Plein S, Mueller  C, Haaf P. Cardiac biomarkers of acute coronary syndrome: from history to high-sensitivity cardiac troponin. Intern Emerg Med. 2017 Mar;12(2):147-155 doi: 10.1007/s11739-017-1612-1. Epub 2017 Feb 11. PMID: 28188579; PMCID: PMC5329082.