Biomarkery ischemie a nekrózy myokardu v roce 2008

Súhrn

V přehledném sdělení se autoři zaměřují na současný stav poznatků o biomarkerech ischemie a nekrózy myokardu. Připomínají novou univerzální definici infarktu myokardu podle konsenzu Evropské kardiologické společnosti a American Heart Association. Autoři také připomínají ně-kte-rá data o běžně užívaných kardiomarkerech (srdeční troponiny a kreatinkináza). V další části se věnují ně-kte-rým novějším biomarkerům (mastné kyseliny vážícímu proteinu, ischemií modifikovanému albuminu, glykogenfosforyláze BB) ve vztahu k diagnostice ischemie a nekrózy myokardu, jejich prognostickému významu. V poslední části podávají přehled i ně-kte-rých dalších perspektivních molekul.

Klíčová slova:
biomarker – nekróza a ischemie myokardu – definice infarktu myokardu – troponin – kreatinkináza – mastné kyseliny vážící protein – ischemií modifikovaný albumin – glykogenforyláza BB

Úvod

Počátek využívání biochemických parametrů v diagnostice ischemického poškození myokardu se datuje do roku 1954, kdy Karmen et al poprvé popsali uvolnění aspartát aminotransferázy (AST) z poškozených kardiomyocytů [21]. Od té doby nabídla biochemie kardiologům řadu nových biomarkerů k průkazu ischemie či nekrózy myokardu. Vzhledem k tomu, že tato oblast prochází i nyní dynamickým vývojem, je na místě určité shrnutí stávajícího stavu a ohlédnutí se po ně-kte-rých nových perspektivních molekulách.

Současný stav diagnostiky ischemie/nekrózy myokardu

Za mezník lze považovat konec roku 2007, kdy byla publikována dlouho očekávaná univerzální definice infarktu myokardu jako společný konsenzus odborníků Evropské kardiologické společnosti, American Heart Association a dalších [34]. Jde o dokument mj. vymezující racionální použití biomarkerů v diagnostice akutního infarktu myokardu. Jsou zde uvedena kritéria pro diagnostiku myokardiální nekrózy vzniklé při perkutánních koronárních intervencích a v průběhu aortokoronárního bypassu. Zjednodušeně jsou kritéria diagnózy akutního infarktu myokardu uvedena v tab. 1.

Tato kritéria přinášejí jasný pohled na využití laboratorních ukazatelů nekrózy myokardu, kdy je preferenčně doporučeno stanovení srdečních troponinů (cTn) před stanovením kreatinkinázy, resp. její MB frakce (CK-MB). Vzhledem k tomu, že jde o kritéria vzniklá na základě globálního konsenzu, je možné v případech nedostupnosti vyšetření srdečních troponinů stanovit aktivitu CK-MB či CK-MB mass jako koncentraci kreatinkinázy. Stanovení AST, laktátdehydrogenázy, izo-LD a ostatních markerů se již nedoporučuje. Podobně i doporučení České společnosti klinické biochemie České lékařské společnosti J. E. Purkyně vydaná v roce 2007 potvrzují vedoucí místo stanovení srdečních troponinů pro průkaz myokardiální nekrózy.

Současná klinická data ze studie CARMAGUE (CARdiac Marker Guideline Uptake in Europe study) uvádějí, že v klinické praxi užívá 94 % nemocnic pro diagnostiku infarktu myokardu stanovení srdečních troponinů (v 51 % jde o stanovení troponinu T a ve 49 % troponinu I) [7]. Ze zbylých 6 % ze sledovaných nemocnic využívajících jako metodu první volby pro průkaz infarktu myokardu kreatinkinázu plánuje brzy přechod na stanovení srdečních troponinů. Je zajímavé, že ačkoliv bylo stanovení srdečních troponinů použito jako metoda první volby, ve 34 % případů se používá současné stanovení hladiny kreatinkinázy jako tzv. druhého markeru myokardiální nekrózy [14]. Pro klinickou praxi je důležité, že mezi užitím troponinu I nebo T pro průkaz myokardiální nekrózy nejsou žádné významnější rozdíly, a z tohoto pohledu je možné využít každého z nich. Při indikaci odběru krve pro jejich stanovení je třeba mít na paměti určitou časovou prodlevu mezi vznikem bolesti při vzniku myokardiální nekrózy a vzestupem hladiny troponinů, ke kterému dochází za 3 či lépe za 6 hod od nástupu bolesti na hrudi a jenž svého vrcholu dosahuje v rozmezí 14–20 hod.

Významnou součástí doporučení je diagnostika reinfarktu, zde se preferenčně užívá stanovení CK‑MB vzhledem k rychlejší kinetice markeru, avšak i v této indikaci je možné užít stanovení troponinu. Zde se doporučuje dodržet určité časové schéma odběrů – 1. vzorek krve ihned po klinickém podezření na rekurenci IM, 2. vzorek za 3–6 hod (za diagnostický se považuje alespoň 20% vzestup hladiny sledovaného parametru).

Je vhodné si připomenout několik poznámek k vyhodnocení a interpretaci získaných výsledků: pouhé zvýšení hladin markerů nekrózy bez klinických znaků ischemie nemusí znamenat nekrózu myokardu, dále je preferenčně doporučeno užití stanovení srdečních troponinů pro téměř absolutní myokardiální specificitu a vysokou senzitivitu [34]. Je doporučeno užít schématu odběrů: při přijetí a s odstupem 6–9 hod později (někdy nutný odběr za 12 a 24 hod). Dále vzestup a pokles hladiny cTn má diferenciálně diagnostický význam pro potvrzení léze u pacientů s renálním selháním. Při nedostupnosti stanovení cTn je možné užít stanovení CK‑MB (preferenčně CK‑MB mass) s použitím stejného časového schématu [1,13,34].

Pro interpretaci naměřených hladin troponinů u pacientů s poruchami funkce ledvin je na místě si uvědomit, že za eliminaci srdečních troponinů z cirkulace jsou odpovědné především buňky retikuloendotelového systému, nebyl prokázán jasný vztah mezi hladinami kreatininu a srdečních troponinů a že vyšší hladiny srdečních troponinů v této skupině pacientů jsou způsobeny pravděpodobně poškozením myokardu při renálním selhání (předpokládaným mechanizmem mohou být recidivující mikroinfarkty, akcelerovaná apoptóza a další). Důsledkem je často mírně zvýšená hladina troponinů u pacientů se selháním ledvin, která je silným prediktorem kardiovaskulární mortality těchto nemocných. Pro diagnózu myokardiální nekrózy je v této skupině nutný průkaz dynamiky hladiny troponinu, tj. vzestup a následný pokles k bazální hladině parametru. Na tomto místě stojí za připomenutí také řada stavů, které mohou být příčinou neischemické etiologie zvýšení hladiny troponinů, které ukazuje tab. 2.

Srdeční troponiny jsou brány nyní jako základní standard diagnostiky akutního infarktu myokardu [5,12,13,28,35]. Jejich alternativou je stanovení kreatinkinázy, resp. její MB frakce a popřípadě jejích izoforem. V 70. letech 20. století byla ke stanovení CK‑MB vyvinuta metoda radioimunoanalýzy, v 80. letech 20. století představovalo stanovení kreatinkinázy, resp. její MB frakce zlatý standard pro diagnostiku infarktu myokardu. Tento vývoj představovaly metodiky stanovující nejprve aktivitu kreatinkinázy, resp. CK‑MB, její skutečnou koncentraci bylo možno stanovit později jako tzv. CK‑MB mass koncem 80. a v klinické praxi pak v 90. letech 20. století [2].

Z dnešního pohledu má však stanovení kreatinkinázy nízkou specificitu (výskyt CK – myokard, kosterní sval, mozek, GIT, plíce, ledviny, slezina, erytrocyt). Proto je stanovení CK‑MB v diagnostice infarktu myokardu doporučeno až na 2. místě, a to v případě, že není možné stanovení troponinů. Pro diagnostiku AIM je nutné nejméně 2násobné zvýšení aktivity CK. V nepřítomnosti poškození kosterního svalu je MB frakce CK vysoce specifická pro poškození myokardu. Pozitivní je podíl CK‑MB na celkovém zvýšení CK nad 5 %. CK‑MB mass, tedy přímé stanovení koncentrace kreatinkinázy, je nejvhodnějším markerem reinfarktu a je to akceptovatelný marker AIM pro laboratoře neschopné stanovit troponiny. Soupravy na stanovení CK‑MB mass využívají monoklonální protilátku specifickou pro MB dimer (aktivní a neaktivní izoenzym) a nabízejí vysokou senzitivitu i specificitu. CK‑MB mass není zcela kardiospecifická, může být zvýšena při poškození kosterního svalstva, při myopatiích, kardioverzi, hypotyreóze, po vytrvalostním běhu.

Další perspektivní molekuly

Mastné kyseliny vážící protein (FABPs)

Mastné kyseliny vážící proteiny (FABPs) jsou relativně malé cytoplazmatické molekuly (12–15 kDa), které se nalézají především ve tkáních s aktivním metabolizmem mastných kyselin. Mezi ně patří jaterní parenchym, střevo a především myokard, kde 50–80 % energetické spotřeby zajišťuje metabolizmus mastných kyselin lipidovou oxidací. Mastné kyseliny vážící protein je odpovědný za intracelulární transport mastných kyselin. Doposud bylo identifikováno 9 typů FABP [4]. Ačkoliv je dominantním místem tvorby FABP myokard, v podstatně menší míře jej lze také detekovat v příčně pruhovaném svalstvu, distálních tubulech ledvin, ně-kte-rých částech mozku, mléčných žlázách při laktaci a v placentě. Za fyziologických podmínek jsou koncentrace FABP v plazmě a v intersticiální tekutině velmi nízké až nedetekovatelné, jsou způsobeny uvolněním FABP ze skeletálního svalstva, v cytoplazmě je však jeho koncentrace 2 × 10⁵ vyšší. Za fyziologických podmínek ovlivňuje plazmatickou hladinu FABP pohlaví (muži mají větší objem příčně pruhovaného svalstva), dále věk a funkce ledvin (FABP je z oběhu eliminován ledvinami).

V průběhu ischemického poškození myokardu FABP se velmi rychle dostává do intersticiálního prostoru a záhy do periferní krve, kde jej lze detekovat již za 90 min, za 6 hod dosahuje hladina svého vrcholu. Lze jej detekovat nejenom v periferní krvi, ale také v moči.

Poprvé popsal zvýšení hladiny FABP Glatz et al v roce 1988 [15]. Od té doby přibylo dalších dat o jeho možném užití v kardiologii. Je to především časný marker akutního infarktu myokardu (v době akutní léze do 4 hod od vzniku, kdy nelze očekávat pozitivitu troponinů). V této indikaci byl porovnáván se stanovením myogobinu a prokázal významně lepší senzitivitu než myoglobin. Studie v souboru pacientů s akutním infarktem myokardu po prvních 6 hod vedly k průkazu, že stanovení FABP má přinejmenším srovnatelnou či vyšší senzitivitu, avšak lehce nižší specificitu v průkazu myokardiální nekrózy v porovnání s troponinem T [23]. Z těchto pozorování vyplývá výhoda stanovení hladiny FABP jako spolehlivého markeru vyloučení myokardiální nekrózy v době 3–6 hod od vzniku bolestí na hrudi.

Svůj význam má jistě odlišení léze myokardu od poškození skeletálního svalstva. Je známo, že hladiny FABP mohou stoupat vlivem poškození skeletálního svalstva (mj. vlivem elektrické kardioverze), multiorgánového selhání, pooperačních stavů a podobně. Zde je možné užít stanovení poměru myoglobinu a FABP: pokud je poměr jejich hladin 2–10, nález svědčí pro myokardiální etiologii, nález 20 a více svědčí pro poškození skeletálního svalstva [4,25]. Vzhledem k tomu, že elektrická kardioverze je provázena nejenom poškozením myokardu, ale také poškozením interkostálních či prsních svalů, nelze zde tohoto poměru užít.

Hladiny FABP byly sledovány také ve skupině pacientů s akutním srdečním selháním. Výsledky ukázaly, že ke zvýšení hladin FABP došlo tam, kde se prokázala nekróza myokardu (podobně jako troponin T) a vysoké hladiny obou parametrů měly významnou prognostickou informaci. Podobná data prokazující prognostický význam stanovení FABP byla získána vyhodnocením jeho hladin u pacientů s akutními koronárními syndromy [24].

Sami jsme pozorovali zvýšení hladiny FABP u pacientů s akutní myeloidní leukemií, zde může být zvýšení jeho hladiny projevem nastupující kardiotoxicity antracyklinů [19,20]. Dále jsme zachytili zvýšení hladiny FABP u pacientů podstupujících radiofrekvenční ablaci pro supraventrikulární arytmie [31]. Zde se ukazuje, že by mohl existovat vztah mezi rozsahem výkonu a hladinou daného kardiomarkeru. Výše uvedená data ukazují potenciálně velmi významné místo stanovení FABP u pacientů přicházejících k vyšetření bolestí na hrudi velmi časně, kdy ještě nelze očekávat případnou pozitivitu srdečních troponinů (tedy do 6 hod po vzniku příhody).

Ischemií modifikovaný albumin (IMA, albumin‑cobalt‑binding test, ACB test)

Mezi nové markery odrážející myokardiální ischemii se zařadil ischemií modifikovaný albumin. Jeho stanovení je založeno na pozorování, že v průběhu ischemie snižuje N‑terminální konec albuminu svou afinitu pro vazbu s kobaltem [3]. Této skutečnosti využívá test stanovení vazebné kapacity albuminu pro kobalt (albumin cobalt binding, ischemia modified albumin, ACB test), který byl velmi rychle FDA schválen a nabídnut ke klinickému zkoušení. Přesný mechanizmus vzniku IMA během koronární ischemie není znám, ale předpokládá se, že za tuto modifikaci albuminu může ovlivňovat změna v sekvenci lidského albuminu v úseku N-Asp-Ala-His-Lys. Vznik IMA může být ovlivněn zvýšenou tvorbou volných radikálů, snížením tenze kyslíku v ložisku ischemie či změny pH prostředí [6].

K přechodnému zvýšení IMA dochází v průběhu ischemie myokardu, a to i v nepřítomnosti nekrózy. Tento fakt je výhodou i nevýhodou parametru. Nelze jej tedy použít k průkazu myokardiální nekrózy, avšak jeho zvýšení může odlišit ischemický původ bolestí na hrudi. Předpokládá se, že zvýšení IMA po elektrické kardioverzi je důsledkem krátkodobé přechodné ischemie myokardu. Bohužel ke zvýšení hladiny IMA může dojít i při dalších stavech (ně-kte-rá jaterní onemocnění, konečné fáze selhávání ledvin, ně-kte-ré nádory, ischemie mozku, maratónský běh, těžké infekce aj.).

Pro klinickou praxi jsou významné studie prokazující význam zvýšení hladiny IMA u pacientů s ischemií myokardu. Např. studie Bhagavana et al prokázala v souboru 167 pacientů s bolestmi na hrudi 88% senzitivitu a 94% specificitu pro průkaz ischemie myokardu s vysokou pozitivní (92 %) a negativní (91 %) prediktivní hodnotou. Bohužel stanovení IMA neumožňuje odlišit od sebe ataku ischemie a nekrózu myokardu. Je velmi potěšitelné, že metodikami stanovení ischemií modifikovaného albuminu u pacientů s akutním koronárním syndromem a vyvinutím své vlastní metodiky se věnovali i čeští autoři [32]. Ke zvýšení hladiny ischemií modifikovaného albuminu může dojít i po perkutánních koronárních intervencích a tyto změny mohou mít prognostický význam [9,10].

Z výše uvedených poznatků vyplývá možnost stanovení IMA u nemocných s bolestmi na hrudi nejasné etiologie, kde může být jeho pozitivita cenná zejména v nepřítomnosti typických ischemických změn EKG a s negativitou ostatních markerů. Limitujícím pro použití je pouze časově omezený vzestup hladiny tohoto parametru.

Glykogenfosforyláza BB (GPBB)

Glykogenfosforyláza (α-1,4-d-glukan ortofosfát D-glukosyltransferáza) je dimerický enzym složený ze dvou identických podjednotek. V lidských tkáních jsou přítomny 3 izoenzymy glykogenfosforylázy (GP): GPLL (obsažena především v jaterní tkáni a všech ostatních tkáních s výjimkou příčně pruhovaného svalstva, myokardu a mozkové tkáně), GPMM (je obsažena především ve tkáních příčně pruhovaného svalstva, zřetelně méně v myokardu) a GPBB (mozek, myokard). GPBB není výlučně obsažena v mozku a v myokardu, ale v malém množství je také v leukocytech, slezině, ledvinách, močovém měchýři, testes, v zažívacím traktu a v aortě [2,26].

Glykogenfosforyláza je glykolytický enzym, který má důležitou úlohu v metabolizmu sacharidů. Katalyzuje první krok glykogenolýzy, tj. enzymatickou konverzi glykogenu na glukózo-1-fosfát. GPBB je spolu s glykogenem v makromolekulárním komplexu navázána na sarkoplazmatické retikulum. V případě tkáňové ischemie dochází k uvolnění glykogenu a GPBB je konvertována z vázané formy na volnou, která se uvolňuje do cytoplazmy a volně difunduje do extracelulárního prostoru. Tato difuze je usnadněna poruchami permeability buněčné membrány, ke kterým dochází i průběhu ischemie či nekrózy myokardu [26].

Dosavadní pozorování prokazují, že GPBB je velmi citlivý marker myokardiální nekrózy a ischemie s časným vzestupem hodnot po AIM za 2–4 hod po začátku bolesti, vrcholu dosahuje za 6–20 hod a k normě se navrací za 1–2 dny. Další studie ukazují, že ke zvýšení hodnot GPBB může dojít i v průběhu ischemie myokardu bez vzniku nekrózy [2,11]. Ve skupině pacientů s akutním koronárním syndromem bez nekrózy myokardu byl prokázán prognostický význam stanovení GPBB. K vzestupu hladiny GPBB může dojít také při rozvoji ischemie v průběhu perkutánních koronárních intervencí, aortokoronárních bypasů apod. Sami máme zkušenosti se zvýšením hladiny GPBB v průběhu radiofrekvenčních ablací, při kterých dochází působením radiofrekvenčního proudu ke vzniku velmi malých myokardiálních lézí [31]. Dále jsme pozorovali zvýšení hladiny GPBB u pacientů podstupujících chemoterapii obsahující antracykliny, zde by se mohlo jednat o jeden z časných projevů nastupující kardiotoxicity [20,29,30].

Ostatní markery

Pregnancy‑associated plasma protein A (PAPP-A)

Pregnancy‑associated plasma protein A je glykoprotein (200 kDa) syntetizovaný syncyciotrofoblastem v průběhu těhotenství a je používán pro screening Downova syndromu. V těhotenství cirkuluje jako heterotetramerický komplex sestávající ze dvou PAPP-A pod-jednotek. PAPP-A je přítomen i v lidských fibroblastech a při ruptuře nestabilního aterosklerotického plátu je uvolňován do cirkulace fibroblasty. Ně-kte-ré studie ukázaly, že stanovní hladiny PAPP-A [27] u pacientů s akutními koronárními syndromy troponin T negativními predikuje PAPP‑A vysoké riziko. Korelace mezi PAPP-A a troponinem I a CK MB‑mass je špatná, což ukazuje, že zvýšení PAPP‑A neindikuje nekrózu myokardu [18]. Současná pozorování ukázala, že zvýšený PAPP-A je spíše nezávislým prediktorem výskytu ischemie myokardu a může pomoci při indikaci koronárních intervencí. Dalším popsaným využitím je stratifikace rizika pacientů s non‑STEMI [22].

Placentární růstový faktor (PlGF)

Jednou z tzv. nových molekul studovaných v souvislosti s procesy ischemie//nekrózy myokardu je placentární růstový faktor (PlGF). PlGF patří do rodiny proteinů odvozených od destiček s funkcí chemoatraktantu pro monocyty. PlGF má hmotnost 50 kDa, je složený ze 149 aminokyselin. Vyskytuje se ve dvou izoformách – PlGF-1 a PlGF-2. Jeho produkce byla prokázána také v řadě tkání (štítná žláza, plíce, placenta), avšak jeho funkce nebyly plně objasněny [3]. Předpokládá se, že by mohl sloužit jako biomarker stability/ruptury aterosklerotického plátu, méně pak ischemie a změn hemostázy v průběhu akutních koronárních syndromů [17]. PlGF má totiž významnou roli v regulaci růstu a funkce cévního endotelu. Podle zatím ne četných sdělení se plazmatický PlGF ukazuje jako nezávislý ukazatel nepříznivého vývoje u nemocných s akutními koronárními syndromy (studie CAPTURE) [17].

Závěr

V diagnostice ischemie a nekrózy myokardu nabízí současná klinická biochemie kardiologovi relativně široké spektrum možností. Na prvním místě je to stanovení srdečních troponinů pro průkaz nekrózy myokardu, které je v klinické praxi již delší dobu a stalo se součástí rutinní klinické praxe. Umožňuje nejenom diagnostiku, ale i stratifikaci rizika pacientů.

Vývoj v poslední době přinesl poznatky o nových molekulách, které mají potenciál uplatnění v klinické praxi [11,33]. Jde o mastné kyseliny vážící protein, ischemií modifikovaný albumin či glykogenfosforylázu BB. Ačkoliv byly vyvinuty komerčně dostupné diagnostické soupravy pro jejich stanovení, zatím se tyto parametry nestaly součástí běžné klinické praxe. Postupně přibývá poznatků o jejich změnách v průběhu akutních koronárních syndromů, faktorech ovlivňujících jejich hladiny, jsou porovnávány se stávajícími a hledá se místo pro jejich uplatnění. Ně-kte-ré z nich mají význam pro stratifikaci rizika nemocných, možnost volby typu terapie a její časování. Ve většině těchto případů však bude nutné počkat na výsledky ještě dalšího sledování a teprve čas ukáže, zda se tyto parametry dostanou do klinické praxe a jaké bude jejich využití [8,16]. V této souvislosti lze očekávat publikace i o dalších nových parametrech a jejich možnostech v diagnostice onemocnění kardiovaskulárního systému.

Podpořeno výzkumným záměrem MSM 0021620817 a MZO 00179906.

doc. MUDr. Radek Pudil, Ph.D.

www.fnhk.cz

e‑mail: pudilradek@yahoo.com

Doručeno do redakce: 30. 4. 2008

Přijato po recenzi: 31. 5. 2008