Biochemiczne markery niedokrwienia mięśnia sercowego w diagnostyce okołooperacyjnego uszkodzenia serca

Transkrypt

1 Ewa Stępień 1, Maria Śnieżek-Maciejewska 2, Marta Szajna-Zych 1, 3, Jerzy Sadowski 2 1 Centralne Laboratorium Kliniczne i Naukowe, Krakowski Szpital Specjalistyczny im. Jana Pawła II 2 Klinika Chirurgii Serca, Naczyń i Transplantologii, Instytut Kardiologii Collegium Medicum Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie 3 Zakład i Katedra Anestezjologii i Intensywnej Terapii Collegium Medicum Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie Biochemiczne markery niedokrwienia mięśnia sercowego w diagnostyce okołooperacyjnego uszkodzenia serca Biochemical markers in diagnostics of perioperative cardiac injury There are several mechanisms responsible for perioperative cardiac injury: operative procedure, insufficient cardiac protection by cardioplegia, anoxia during cardiopulmonary bypass perfusion, arterial emboli and individual case history. These factors may induce ischemic myocardial damage resulting in irreversible injury and observed as cell content leakage e.g. cardiac proteins. The specific cardiac proteins released after myocardial damage are commonly used as biochemical markers of cardiac injury. However, these markers are not specific to distinguish perioperative acute myocardial infarction from perioperative cardiac injury. Given these features, the quantitation of cardiac markers and their correlation with rate and size of myocardial injury is crucial for postoperative diagnosis. The present study presents clinical requirements for ideal cardiac markers and their value in the diagnosis of perioperative acute myocardial infarction. Key words: cardiac markers, perioperative acute myocardial infarction, troponin I, troponin T, myoglobin, creatine kinase, lactate dehydrogenase, diagnosis WSTĘP Niedokrwienie mięśnia sercowego następuje wtedy, gdy przepływ w naczyniach wieńcowych nie jest w stanie dostarczyć niezbędnej dla komórek serca ilości tlenu i substratów. Jeżeli niedokrwienie przedłuża się, wiele kardiomiocytów zostaje nieodwracalnie zniszczonych. Mechanizmy uszkodzenia mięśnia sercowego w związku z operacją kardiochirurgiczną mogą być różnorodne i wynikać z samej techniki operacyjnej, niedokrwienia w wyniku niedostatecznej perfuzji, niepełnej ochrony kardiomiocytów lub anoksji podczas krążenia pozaustrojowego, zatorów do tętnic wieńcowych bądź pomostów oraz zaawansowania procesu chorobowego u danego pacjenta. Pierwszym następstwem niedokrwienia mięśnia sercowego są zaburzenia energetyczne. Zmniejszone dostarczanie substratów i tlenu upośledza resyntezę ATP w mitochondriach, hamując proces oksydatywnej fosforylacji. Uaktywnia to z kolei beztlenową glikolizę, co prowadzi do nagromadzenia protonów (jonów H + ) oraz mleczanu, a w następstwie do kwasicy wewnątrzkomórkowej. Efektem tych zmian są liczne zaburzenia jonowe: nagromadzenie sodu, co prowadzi do przechodzenia wody do wnętrza komórki i jej obrzęku, utrata potasu wewnątrzkomórkowego, zwiększenie stężenia wapnia w cytozolu i mitochondriach. Dochodzi również do ostrego odczynu zapalnego, a także do aktywacji szeregu fosfolipaz, co powoduje intensywną hydrolizę fosfolipidów błony komórkowej Adres do korespondencji: dr biologii Ewa Stępień Centralne Laboratorium Kliniczne i Naukowe, Krakowski Szpital Specjalistyczny im. Jana Pawła II ul. Prądnicka 80, Kraków Forum Kardiologów 2002, 7, 4, Copyright 2002 Via Medica, ISSN

2 Forum Kardiologów 2002, tom 7, nr 4 i ich peroksydację. Wytwarzają się też substancje, które mogą miejscowo nasilać proces niedokrwienia, na przykład tromboksan A 2 i czynnik aktywujący płytki (PAF, platelet activating factor). Powyższe zmiany prowadzą do martwicy kardiomiocytów i uwolnienia elementów subkomórkowych, które przechodząc do krwioobiegu, stają się markerami uszkodzenia mięśnia sercowego. Kluczową rolę w podjęciu właściwej decyzji o leczeniu ostrych stanów serca odgrywa wczesna i precyzyjna diagnoza uszkodzenia mięśnia sercowego. Dlatego testy laboratoryjne wykonywane u pacjentów z podejrzeniem niedokrwienia lub/i zawału serca powinny spełniać następujące funkcje: różnicować pacjentów z zawałem od pacjentów z bólami w klatce piersiowej niesercowego pochodzenia, odróżniać pacjentów, u których nastąpiła reperfuzja naczynia wieńcowego po podaniu środków trombolitycznych, od pacjentów wymagających innych sposobów leczenia, określać obszar niedokrwienia jako wskaźnik prognostyczny. Biochemiczne markery niedokrwienia mięśnia sercowego powinny zatem spełniać następujące warunki: występować w kardiomiocytach w wysokim stężeniu, nie występować w innych tkankach, nawet w śladowych ilościach (umożliwia to diagnostykę uszkodzenia miokardium przy jednoczesnym uszkodzeniu mięśni szkieletowych, np. zawał śródoperacyjny), być uwalniane szybko i całkowicie po uszkodzeniu miokardium, być uwalniane w ilościach proporcjonalnych do uszkodzenia, być specyficznymi wskaźnikami zmian nieodwracalnych, pozostawać w surowicy krwi przez taki okres, aby możliwe było ich ilościowe oznaczenie (diagnostic time window) reprezentatywne dla narastania zmian martwiczych w zawale. Idealny marker nie powinien być wykrywalny w surowicy krwi osób zdrowych oraz u pacjentów bez uszkodzenia mięśnia sercowego przy jednoczesnym wysokim stężeniu w kardiomiocytach. Powinien również jak najszybciej po dokonaniu zawału osiągać patologicznie duże stężenie we krwi, przy wysokiej czułości i swoistości badania, powinien zatem być wczesnym i definitywnym wskaźnikiem uszkodzenia serca. Obecnie dostępne są metody analityczne pozwalające na oznaczanie enzymatycznych (kinaza fosfokreatynowa) i nieenzymatycznych markerów niedokrwienia mięśnia sercowego, takich jak: mioglobina i troponiny: ctni i ctnt. WSKAŹNIKI ENZYMATYCZNE We współczesnej praktyce klinicznej oznacza się takie enzymatyczne wskaźniki jak: kinaza fosfokreatynowa (CPK, creatine phosphokinase) i jeden z jej izoenzymów (CK-MB). Innymi enzymami, których aktywność wzrasta w chorobach serca, są: aminotransferaza asparaginianowa (AST, aspartate aminotransferase), oraz dehydrogenaza mleczanowa (LDH, lactate dehydrogenase). Nie spełniają one jednak kryterium dobrego markera uszkodzenia mięśnia sercowego; występują także w innych tkankach poza miokardium, w mięśniach szkieletowych, dlatego nie zaleca się wykonywania oznaczeń aktywności AST i LDH do oceny uszkodzenia i martwicy mięśnia sercowego [1]. Obecnie dostępne są testy do oznaczania zarówno stężenia, jak i aktywności CK-MB, które wciąż są stosowane w diagnostyce zawału serca. Pomiar stężenia enzymu jest czulszą metodą niż pomiar aktywności, stąd paradoksalnie wcześniej obserwowano wzrost ilości enzymu niż wzrost jego aktywności. Izoenzym MB kinazy fosfokreatynowej (CK-MB) N-fosfotransferaza kreatyny, inaczej określana kinazą fosfokreatynową (CPK lub CK), jest enzymem występującym w cytoplazmie komórkowej, który katalizuje odwracalną reakcje fosforylacji kreatyny przez transfer wysokoenergetyczny wiązania między ATP a kreatyną. Produkt reakcji, fosfokreatyna, jest głównym zapasem energii dla komórek mięśniowych w procesach skurczu, relaksacji i transportu komórkowego [2]. Cząsteczka enzymu kinazy fosfokreatynowej ma masę 86 kd i jest zbudowana z podjednostek, które występują w 2 izoformach: CK-M i CK-B. Z tych podjednostek składają się 3 izoenzymy, z których w diagnostyce zawału serca najważniejszą rolę odgrywa (CK-MB, tak zwana sercowa kinaza kreatynowa. W diagnostyce chorób serca wykonuje się 2 typy oznaczeń: aktywność CK-MB (CK-MB akt ) lub pomiar całkowitego stężenia (CK-MB mass ). Pomiar aktywności opiera się zazwyczaj na teście hamowania aktywności CK-M, natomiast w przypadku oznaczeń całkowitego stężenia enzymu wykorzystuje się metody immunochemiluminescencyjne. Słabą stroną oznaczeń kinazy kreatyny jest to, że enzym ten nie jest swoisty wyłącznie dla serca, dlatego też, aby odróżnić pierwotne uszkodzenie mięśnia sercowego od innych uszkodzeń tkanki mięśniowej, wprowadzono kryterium dla pomiaru aktywności CK-MB powyżej 6% całkowitej aktywności CPK [2]. W przypadku pomiaru całkowitego stężenia sercowej kinazy kreatyny (CK-MB mass ) za wartość odcięcia dla zawału serca (AMI cut off) przyjmuje się stężenie powyżej 5 ng/ml (tabl. 1). W przypadku diagnostyki zawału okołooperacyjnego przyjęcie jednoznacznego kryterium jest trudniejsze. 136

3 Biochemiczne markery niedokrwienia mięśnia sercowego Tablica 1. Wartości referencyjne nowych markerów kardiologicznych. Na podstawie materiałów informacyjnych producentów i obserwacji własnych Producent Nazwa Oznaczenie Wartości AMI cut off Poziom Poziom aparatu referencyjne bez zabiegu po przebytym po przebytym zabiegu bez zabiegu ze stwierdzonego stwierdzonym zawału * zawałem * ctni (II generacja) < 0,1 ng/ml 0,6 1,5 ng/ml 3,2 ± 1,24 19,4 ± 39,15 Dade ctni (I generacja) < 0,5 ng/ml 2,0 2,1 ng/ml 6,8 ± 4,25 Behring Opus Plus CK-MB mass < 0,5 ng/ml 5,0 ng/ml Diagnostics Mioglobina M ng/ml 90 ng/ml K ng/ml 90 ng/ml Sanofi Paster Diagnostics ctni < 0,1 ng/ml 0,1 ng/ml 0,25 ± 0,18 3,47 ± 2,92 Access CK-MB mass jw. jw. 15,4 ±14,11 144,3 ± 82,3 Mioglobina jw. jw. ctnt < 0,08 ng/ml 0,1 ng/ml 0,30 ±0,16 1,11 ± 0,78 Elecsys 1010 CK-MB mass jw. jw. 13,1 ±9,9 104,7 ± 109,8 Boehringer Elecsys 2010 Mioglobina jw. jw. 409,4±179,4 2113±4359 Mannheim NT-proBNP M < 80 pg/ml < 100 pg/ml** Nie badano Nie badano K < 153 pg/ml * Wartości średnie ± SD, poziomy oznaczone doświadczalnie u pacjentów 12 godzin po zabiegu CABG w laboratorium IK CM UJ; ** Na podstawie Clinical Laboratory Strategies 2000; 5: 7 8. M mężczyźni; K kobiety; AMI cut off wartość odcięcia dla zawału serca; ctni troponina I; CK-MB mass całkowite stężenie izoenzymu MB kinazy fosfokreatynowej; NT-proBNP prekursor natriuretycznego peptydu mózgowego Doświadczenia autorów niniejszej pracy wykazały, że sam zabieg kardiochirurgiczny wykonany w krążeniu pozaustrojowym wiąże się z pewnym uszkodzeniem serca, mającym odzwierciedlenie w podwyższeniu wskaźników uszkodzenia mięśnia sercowego. Średnie stężenie CK-MB oznaczone 12 godzin po pomyślnie przeprowadzonym zabiegu pomostowania serca wynosi 13,1 15,4 ng/ml (± SD) w zależności od stosowanej metody oznaczania (tabl. 1) [3] i odpowiada połowie wartości AMI cut off ng/ml wyliczonej dla 16. godziny od zabiegu operacyjnego [4]. W przypadku oznaczenia CK-MB akt jako kryterium przyjęto wartość równą 10% całkowitej aktywności CPK lub oznaczenie kinetyki aktywności CK-MB w pierwszej i drugiej dobie po zabiegu [2]. Retrospektywna analiza wartości diagnostycznej testu CK-MB akt w przypadku diagnostyki zawału okołooperacyjnego z użyciem krzywej ROC (Receiver Operating Characteristic) potwierdziła jego stosunkowo wysoką czułość i swoistość (0,77; 0,83). Otrzymana wartość 0,86 pola powierzchni pod krzywą oraz analiza otrzymanych par czułość/swoistość potwierdza wybór wartości odcięcia 10% (przy jednoczesnym kryterium podwyższonej aktywności CK-MB > 16 U/l) jako możliwą optymalną wartość z punktu widzenia użyteczności klinicznej do rozróżnienia pacjentów z zawałem i bez zawału okołooperacyjnego (tabl. 2). Wartość 4,39 ilorazu wiarygodności (LR, likelihood ratio) dla wartości odcięcia równej 10% jest bliska, ale niewystarczająca (wartość graniczna 5), by wykonanie testu wpłynęło na zmianę prawdopodobieństwa postanowienia prawidłowej diagnozy a priori i a posteriori. Ze względu na krótki czas trwania kinazy kreatyny w krwiobiegu (do 30 godzin) oraz specyfikę uwalniania enzymu z uszkodzonych komórek mięśnia sercowego w praktyce klinicznej stosuje się pomiar aktywności CK-MB do oceny, czy zawał okołooperacyjny dokonał się w przeciągu pierwszej doby po zabiegu, oraz do oceny perfuzji obszaru objętego zawałem. Często spadek aktywności kinazy kreatynowej w surowicy pacjenta z rozpoznanym wcześniej zawałem (podwyższonymi wartościami troponiny sercowej) decyduje o kwalifikacji do zabiegu pomostowania po nieudanym interwencyjnym leczeniu kardiologicznym. MIOGLOBINA Mioglobina (17,8 kd), podobnie jak hemoglobina, wiąże tlen, przez co jest jego rezerwuarem w mięśniach szkieletowych, a także w sercu. Jest ona, tak jak kinaza kreatynowa, białkiem cytoplazmatycznym, stanowi około 5 10% wszystkich białek cytoplazmy. Stężenie mioglobiny w surowicy krwi jest odzwierciedleniem masy mięśniowej i dlatego wartości referencyjne dla mężczyzn są wyższe niż dla kobiet i wynoszą odpowiednio: ng/ml i ng/ml (tabl. 1). Z kolei AMI cut off wynosi 90 ng/ml i może być różny w zależności od metody pomiaru. W przypadku zawału serca spośród wszystkich znanych markerów uszkodzenia serca najszybciej wzrasta stężenie mioglobiny (już w pierwszych 30 min) i trwa około 137

4 Forum Kardiologów 2002, tom 7, nr 4 Tablica 2. Parametry opisujące wartość diagnostyczną testu, policzone dla całkowitych wartości aktywności CK-MB [U/l] wyrażonych jako % CK dla CK-MB akt > 16 U/l AMI cut-off Czułość Swoistość PV NPV LR 16 0,06 0,99 0,67 0,99 4, ,06 0,97 0,50 0,97 2, ,13 0,97 0,67 0,97 4, ,19 0,97 0,75 0,97 6, ,45 0,96 0,82 0,96 10, ,58 0,94 0,82 0,94 9, ,77 0,82 0,67 0,82 4,39 9 0,77 0,78 0,62 0,78 3,51 8 0,87 0,72 0,59 0,72 3,12 7 0,94 0,51 0,47 0,51 1,93 6 0,97 0,38 0,42 0,38 1,57 5 0,97 0,34 0,40 0,34 1,46 4 1,00 0,21 0,36 0,21 1,26 3 1,00 0,10 0,34 0,10 1,11 2 1,00 0,01 0,32 0,01 1,01 AMI cut-off wartość odcięcia dla zawału serca; PV (predictive value) wartość predykcyjna; NPV (negative predictive value) wartość predykcyjna ujemna; LR (likelihood ratio) iloraz wiarygodności 3 godziny, po godzinach następuje powrót do wartości prawidłowych [5]. Mioglobina jest zatem wczesnym wskaźnikiem uszkodzenia serca. Zaletą mioglobiny jako markera niedokrwienia mięśnia sercowego jest jej bardzo szybki wzrost w surowicy krwi. Wartość predykcyjna ujemna (NPV, negative predictive value odsetek zdrowych osób z ujemnym testem) dla mioglobiny oznaczanej w pierwszych 4 godzinach zawału jest bardzo wysoka i wynosi 0,89 [6]. Porównywalny poziom NPV dla oznaczenia CK-MB mass uzyskuje się po 7 8 godzinach. Wadą oznaczeń mioglobiny jest to, że nie jest specyficzna dla serca i powinna być oznaczana wraz z innymi wskaźnikami [6], tak zwanymi definitywnymi wskaźnikami uszkodzenia serca, które wykazują wyższą swoistość diagnostyczną (troponiny sercowe, CK-MB mass ). Mankamentem jest też krótki przedział czasu, w którym stwierdza się podwyższone stężenie mioglobiny, co powoduje często fałszywie negatywne wyniki u pacjentów zgłaszających się późno do szpitala [7]. Mioglobina jako białko cytoplazmatyczne może być też dobrym wskaźnikiem reperfuzji naczynia wieńcowego u pacjentów po leczeniu trombolitycznym i przezskórnej angioplastyce wieńcowej [5, 8]. Po skutecznym udrożnieniu istotny wzrost stężenia mioglobiny w surowicy krwi występuje już po 15 min. Niestety, znane są też pewne ograniczenia w stosowaniu mioglobiny jako wskaźnika reperfuzji: fałszywie pozytywne wyniki mogą być obserwowane u pacjentów z uszkodzeniem mięśni szkieletowych oraz otrzymujących iniekcje domięśniowe, fałszywie pozytywne wyniki obserwowano także u pacjentów z niewydolnością nerek, ze względu na wolniejsze usuwanie mioglobiny z krążenia, fałszywie negatywne wyniki uzyskano w przypadku zawału serca, w którym doszło do spontanicznej reperfuzji naczynia wieńcowego, jeszcze przed rozpoczęciem leczenia trombolitycznego. Brak istotnego wzrostu stężenia mioglobiny może być w takich przypadkach interpretowany jako nieefektywne leczenie trombolityczne. Analiza przydatności diagnostycznej testu do diagnostyki zawału okołooperacyjnego za pomocą krzywej ROC wykazała, że uzyskane parametry testu, takie jak pole pod krzywą (0,70), czułość i specyficzność (0,85; 0,70), wykluczają ten marker jako jedyny optymalny wskaźnik oceny uszkodzenia serca [4]. Potwierdzają to także obserwacje kliniczne, które pokazują, że na stężenie mioglobiny wpływa także rodzaj wykonanego zabiegu kardiochirurgicznego [9]. TROPONINY Bardziej swoiste dla mięśnia sercowego niż mioglobina są troponiny (Tn). Kompeks troponin wraz z tropomiozyną i aktyną tworzy strukturę filamentu cienkiego mięśni i jest zaangażowany w zależną od jonów Ca 2+ regulację interakcji aktyna-miozyna. Troponina T (37 kd) wiąże się z tropomiozyną, jest najbardziej zasadowym składnikiem kompleksu troponiny. 138

5 Biochemiczne markery niedokrwienia mięśnia sercowego Troponina I (23 kd) hamuje interakcję aktyny z miozyną, jest białkiem zasadowym. Troponina C (18,3 kd) wiąże jony wapnia w czterech miejscach aktywnych, jest kwaśnym składnikiem kompleksu troponin. W czasie skurczu mięśnia, na skutek wiązania jonów Ca 2+ do TnC, następują zmiany konformacyjne kompleksu: wzmocnienie wiązania TnC-TnI i zerwanie wiązania pomiędzy TnI a kompleksem tropomiozyna-aktyna. W wyniku tego dochodzi do odsłonięcia miejsc aktywnych w aktynie i przyłączenia główek miozyny. Odwrotny cykl przemian, który prowadzi do rozkurczu mięśnia, jest zapoczątkowany przez spadek stężenia jonów Ca 2+ [10]. W komórkach mięśnia sercowego występują izomeryczne formy troponin. Troponina C, specyficzna dla serca (ctnc), ma tylko 3 miejsca wiązania dla jonów Ca 2+ i ulega ekspresji także w mięśniach szkieletowych. Tak więc spośród białek regulatorowych kandydatami na specyficzne markery sercowe pozostają jedynie ctni i ctnt. Wykazano obecność 3 różniących się strukturą i kodowanych przez różne geny izoform troponin I i T: występujących we włóknach wolnych mięśni szkieletowych, występujących we włóknach szybkich, występujących w sercu ctni i ctnt. Sercowa troponina I na N-końcu łańcucha peptydowego posiada unikalną sekwencję 31 reszt aminokwasowych, wykazującą 40-procentowy polimorfizm z pozostałymi dwiema izoformami. Sekwencja ta służy jako epitop dla specyficznych przeciwciał, wykorzystywanych w testach immunodiagnostycznych do wykrywania ctni. Nie stwierdzono ekspresji ctni w komórkach mięśni szkieletowych osób dorosłych [11]. Specyficzna dla komórek serca troponina T (ctnt) różni się jedynie 6 11 resztami aminokwasowymi od izoform występujących w mięśniach szkieletowych. Sercowa i mięśniowa TnT podlega jej koekspresji (są jednocześnie syntetyzowane) w sercu płodu, jednak synteza mięśniowej TnT w sercu zostaje zahamowana (ulega supresji) w późniejszym okresie życia płodowego [12]. Stwierdzono także, że u pacjentów poddawanych dializoterapii wzrastało stężenie sercowej TnT, co tłumaczono indukowaną przez dializę ekspresją ctnt w mięśniach szkieletowych [13]. Stwarzało to do tej pory istotne trudności w uzyskaniu odpowiednio czułych i specyficznych testów diagnostycznych wykorzystujących specyficzne przeciwciała antyctnt. Obecnie opracowane testy drugiej i trzeciej generacji niewykazujące wiązania krzyżowego z obecnymi w mięśniach szkieletowych izoformami troponiny T [14] i charakteryzujące się wysoką czułością [15] dają gwarancję dużej przydatności w diagnostyce chorób serca. Lokalizacja wewnątrzkomórkowa troponin sercowych oraz ich specyficzność wskazują na to, że troponiny (zarówno ctnt, jak i ctni) spełniają warunki definitywnych markerów uszkodzenia serca [16]. Badania różnicowe przeprowadzone na populacji pacjentów z uszkodzeniem tkanki mięśniowej (trauma, rabdomioliza), chroniczną miopatią i po intensywnym wysiłku fizycznym dowiodły wysokiej swoistości oznaczenia ctni [17, 18]. Podwyższone stężenie ctni zaobserwowano w takich schorzeniach związanych z uszkodzeniem serca jak: zapalenie mięśnia sercowego [19], ostre zespoły wieńcowe z niestabilną dławicą piersiową [20], zawałem bez załamka Q, a także z zawałem pełnościennym [21, 22]. Nie ulega zatem wątpliwości, że oznaczenie troponiny sercowej (ctni i ctnt) przedstawia dużą wartość w diagnostyce zawału serca, bez względu na to, którą z troponin przyjmie się za marker diagnostyczny [23]. Obserwowany wzrost stężenia troponiny przypada na godzinę od wystąpienia objawów, osiągając maksimum w godzinie (tabl. 3), dlatego też najwyższą czułość testu (0,98) uzyskuje się 12 godzin od pierwszych symptomów zawału [5, 15]. Duża stabilność troponin we krwi powoduje, że wysokie stężenia tych markerów mogą się utrzymywać 5 15 dni po rozpoznanym zawale [5], utrudniając tym samym rozpoznanie fazy dokonanego zawału, tworzenia się blizny pozawałowej, jak też dorzutu zawału. Troponiny sercowe charakteryzują się również dużą przydatnością w diagnostyce okołooperacyjnego uszkodzenia serca [17, 24]. Na szczególną uwagę zasługuje jednak zastosowanie oznaczeń troponin sercowych w kardiochirurgii. Niemal 100-procentowa swoistość i wysoka czułość oznaczenia ctn kwalifikuje to badanie jako dobre narzędzie do oceny stopnia uszkodzenia okołooperacyjnego [25] lub efektywności protekcji serca podczas zabiegu [26, 27]. Obserwacje autorów (tabl. 1) [3] poparte danymi z piśmiennictwa pokazały, że operacje kardiochirurgiczne przeprowadzone w krążeniu pozaustrojowym wiążą się z kilkukrotnym wzrostem stężenia ctni i ctnt ponad wartość referencyjną dla rozpoznania zawału serca w kardiologii nieinterwencyjnej [9, 28]. W diagnostyce zawału okołooperacyjnego problemem zatem pozostaje fakt przyjęcia odpowiednich wartości decyzyjnych (AMI cut off). Do wyboru odpowiedniego poziomu referencyjnego przydatna jest analiza ROC, która pozwala na określenie optymalnych wartości stężenia ctni i ctnt przy najwyższej czułości i specyficzności testu. Wyznaczone wcześniej wartości odcięcia ctni i ctnt dla chorych z niepowikłanym przebiegiem okołooperacyjnym [4] są niższe od średnich wartości stężenia troponin sercowych u chorych w 12. godzinie po zabiegu pomostowania tętnic wieńcowych (CABG, coronary artery bypass grafting) z rozpoznanym zawałem okołooperacyjnym (tabl. 1) i wynoszą odpowiednio: 0,6 1,52 ng/ml i 0,1 ng/ml, przy czułości i swoistości równej: 0,71 139

6 Forum Kardiologów 2002, tom 7, nr 4 Tablica 3. Charakterystyka laboratoryjnych parametrów diagnostyki niedokrwienia mięśnia sercowego Okres użyteczności diagnostycznej Zastosowanie kliniczne Nazwa Wzrost Czas osiągnięcia Spadek maksimum Późna diagnostyka zawału, definitywny wskaźnik uszkodzenia serca ctni 3 6 godzin godzin 5 7 dni Zawał okołooperacyjny Ocena zmian niedokrwiennych po ctnt 3 6 godzin godzin dni zabiegach interwencyjnych Ocena ryzyka w niestabilnej chorobie wieńcowej Wczesna diagnostyka zawału łącznie z wczesnym wskaźnikiem zawału (mioglobina) Zawał okołooperacyjny łącznie CK-MB akt 3 8 godzin 9 30 godzin godzin z definitywnymi wskaźnikami uszkodzenia serca Monitorowanie reperfuzji Kwalifikacja po pomostowania po nieudanym leczeniu trombolitycznym/angioplastyce wieńcowej Wczesna diagnostyka zawału łącznie CK-MB mass 3 8 godzin 9 30 godzin godzin z wczesnym wskaźnikiem zawału (mioglobina) Późna diagnostyka zawału (definitywny wskaźnik uszkodzenia serca) Wczesna diagnostyka zawału Monitorowanie reperfuzji po leczeniu Mioglobina 0,5 2 godzin 5 12 godzin godzin trombolitycznym Monitorowanie leczenia u pacjentów z niestabilną dusznicą bolesną ctni troponina I; ctnt troponina T; CK MB akt aktywność izoenzymu MB kinazy fosfokreatynowej; CK MB mass całkowite stężenie izoenzymu MB kinazy fosfokreatynowej i 0,906. Zatem w diagnozie zawału okołooperacyjnego za wartość referencyjną należy przyjmować wyliczoną dla danej procedury diagnostycznej wartość cut off, która może różnić się w zależności od: metody oznaczenia (producent testu), czasu wykonania pomiaru (czas, jaki upłynął od zakończenia zabiegu i rozwinięcia zawału okołooperacyjnego), rodzaju i procedury wykonywanego zabiegu. Średnie wartości troponin sercowych są niższe w przypadku zabiegów CABG wykonywanych bez krążenia pozaustrojowego (off-pump), natomiast wymiana zastawki aortalnej i mitralnej wiąże się ze znacznie większym wzrostem markerów uszkodzenia serca [9, 29]. W ostatnich latach wraz z wprowadzeniem oznaczeń troponiny sercowej pojawiły się nowe definicje: mikrozawału niewielkiego uszkodzenia mięśnia sercowego (MMD, minimal myocardial damage) oraz nieischemicznego uszkodzenia mięśnia sercowego (NMD, nonischaemic myocardial damage). Pojęcie niewielkiego uszkodzenia mięśnia sercowego (MMD) obejmuje stany z podwyższeniem stężenia troponiny bez istotnego wzrostu innych markerów i bez cech niedokrwienia w zapisie EKG [30]. W przyszłości konieczne zatem będzie ustalenie precyzyjnych zakresów wartości stężenia troponin dla MMD i NMD i analiza przydatności diagnostycznej tych testów [30]. PODSUMOWANIE Jak do tej pory, żaden z omówionych powyżej markerów biochemicznych nie spełnia wszystkich warunków idealnego markera uszkodzenia serca. Co więcej, żaden z markerów biochemicznych nie pozwala na odróżnienie uszkodzenia spowodowanego ostrym zawałem od uszkodzenia zwykle niewielkiej liczby kardiomiocytów związanego z samym zabiegiem operacyjnym. Samo stwierdzenie wzrostu stężenia markerów uszkodzenia mięśnia sercowego nie pozwala zatem na rozpoznanie zawału [31]. Jednak im wyższe stężenie markera sercowego po zabiegu, tym większy obszar uszkodzonego miokardium niezależnie od mechanizmu [30]. Najbliższe ideału są sercowe troponiny [23], dlatego też zgodnie z zaleceniami NACB (National Academy of Clinical Biochemistry) i IFCC (International Federation of 140

7 Biochemiczne markery niedokrwienia mięśnia sercowego Clinical Chemistry) diagnostyka ostrych stanów sercowych powinna opierać się na oznaczaniu wczesnego i definitywnego wskaźnika zawału serca (w tym troponin sercowych) [32]. Nowe, zmodyfikowane przez European Society of Cardiology oraz American College of Cardiology, kryteria rozpoznawania zawału podkreślają obok roli biomarkerów także znaczenie klinicznych i/lub elektrokardiograficznych wskaźników niedokrwienia oraz interwencji obejmujących tętnice wieńcowe [30]. Rutynowe oznaczanie stężenia wczesnych i definitywnych markerów uszkodzenia serca jest również konieczne w diagnostyce śródoperacyjnego zawału serca w celu optymalizacji dalszego leczenia pooperacyjnego. Dla rozpoznania PMI po zabiegach kardiochirurgicznych konieczne jest stworzenie precyzyjnych punktów odcięcia dla danej grupy chorych (AMI cut off) z uwzględnieniem rodzaju oraz stosowanej procedury zabiegu [29]. Ostateczna diagnoza winna uwzględniać całość obrazu klinicznego oraz dynamikę zmian w seryjnych zapisach EKG. Mechanizmy uszkodzenia mięśnia sercowego w związku z operacją kardiochirurgiczną mogą być różnorodne i wynikać z samej techniki operacyjnej, niepełnej ochrony kardiomiocytów lub anoksji podczas krążenia pozaustrojowego, zatorów do tętnic wieńcowych i pomostów oraz zaawansowania procesu chorobowego pacjenta. Następstwem tych zjawisk jest uszkodzenie kardiomiocytów, co przejawia się uwolnieniem z komórek ich zawartości, w tym także białek będących markerami niedokrwienia mięśnia sercowego. Żaden z markerów biochemicznych nie pozwala na jednoznaczne odróżnienie uszkodzenia spowodowanego ostrym zawałem od uszkodzenia związanego z samym zabiegiem operacyjnym. Jednak poznana zależność miedzy większym stężeniem markera sercowego a obszarem uszkodzonego miokardium pozwala na ocenę stopnia uszkodzenia, niezależnie od jego mechanizmów. W pracy omówiono przydatność biochemicznych markerów uszkodzenia serca w diagnostyce zawału okołooperacyjnego z podkreśleniem cech, jakimi powinien się charakteryzować idealny marker. Omówiono aktualne piśmiennictwo w tej dziedzinie oraz odwołano się do własnych doświadczeń. Słowa kluczowe: markery uszkodzenia mięśnia sercowego, okołooperacyjny zawał serca, troponina I, troponina T, mioglobina, kinaza kreatyny, dehydrogenaza mleczanowa, diagnostyka PIŚMIENNICTWO 1. Valdes R., Jortani S. Standardizing utilization of biomarkers in diagnosis and menagement of acute cardiac syndromes. Clin. Chim. Acta 1999; 284: Lang H. W: Creatine kinase isoenzymes. Pathophysiology and clinical application. H. Lang (red.). Springer-Verlag Berlin Heilderberg 1981: Andres J., Drwiła R., Kapelak B. i wsp. Cardiac troponin T, CK- -MBmass and myoglobin blood levels for diagnosis of postoperative myocardial infarction after coronary artery bypass graft surgery. Abstract Book P06 8. The European Association of Cardiothoracic Anaesthesiologists. Aarhus- -Denmark June Andres J., Stępień E., Szajna-Zych M. i wsp. Poziomy troponiny I, troponiny T, izoenzymu MB kinazy kreatyny oraz mioglobiny w surowicy krwi w diagnostyce okołooperacyjnego zawału mięśnia sercowego u chorych po operacjach naczyń wieńcowych z użyciem krążenia pozaustrojowego. Folia Med. Cracoviensia 2001; XLII: Hegner N., Baum H., Eller T. i wsp. Multicenter evaluation of OPUS troponin I compared to myoglobin and CK-MB concentrations in cardiac diseases. Clin. Lab. 1997; 43: De Winter R.J., Lijmer J.G., Koster R.W. i wsp. Diagnostic accuracy of myoglobin concentration for the early diagnosis of acute myocardial infarction. Ann. Emerg. Med. 2000; 35: De Winter R.J., Koster R.W., Sturk A., Sanders G.T. Value of myoglobin, troponin T, and CK-MBmass in ruling out an acute myocardial infarction in the emergency room. Circulation 1995; 92: Laperche T., Steg G., Dehoux M. i wsp. Circulation. A study of biochemical markers of reperfusion early after thrombolysis for acute myocardial infarction 1995; 92: Zembala M., Bartnikowa W., Zakliczyński M. i wsp. Troponina T i mioglobina w diagnostyce śródoperacyjnego uszkodzenia niedokrwiennego mięśnia sercowego. Kardiol. Pol. 1999; 51: Dąbrowska W. Komórka jej budowa i ruch. W. Michajłowa i E. Hałonia (red.) Najnowsze Osiągnięcia Nauki. Warszawa 1987: Bodor G.S., Porterfield D., Voss E.M. i wsp. Cardiac troponin I is not expressed in fetal and healthy and diseased adult human and skeletal muscle tissue. Clin. Chem. 1995; 41: Anderson P.A.W., Malouf N.N., Oakeley A.E. i wsp. Troponin T isoform expression in human. A comparison among normal and failing adult heart, fetal heart, and adult and fetal skeletal muscle. Circ. Res. 1991; 69: McLaurin M.D., Apple F.S., Voss E.M. i wsp. Cardiac troponin I, cardiac troponin T, and Creatine kinase MB in dialysis patients without ischemic heart disease: evidence of cardiac troponin T expression in skeletal muscle. Clin. Chem. 1997; 43: Ricchiuti V., Voss E.M., Ney A. i wsp. Cardiac troponin T isoforms expressed in renal diseased skeletal muscle will not cause false-positive results by the second generation cardiac troponin T assay by Boehringer Mannheim. Clin. Chem. 1998; 44: Wu A. H.B., Lane P.L. Metaanalysis in clinical chemistry: validation of cardiac troponin T as a marker for ischemic heart diseases. Clin. Chem. 1995; 92: Goldmann B.U., Christenson R.H., Hamm C.W. i wsp. Implications of troponin testing in clinical medicine. Curr. Control Trials Cardiovasc. Med. 2001; 2: Adams J.E. III, Bodor G.S., Davila-Roman V.G. i wsp. Cardiac troponin I. A marker with high specificity for cardiac injury. Circulation. 1993; 88: Bertinchant J-P., Arue C., Pernel I. i wsp. Release kinetics of serum cardiac troponin I in ischemic myocardial injury. Clin. Biochem. 1996; 29: Smith S.C., Landerson J.H., Mason J.W., Jaffe A.S. Elevation of cardiac troponin I associated with myocarditis. Experimental and clinical correlates. Circulation 1997; 95:

8 Forum Kardiologów 2002, tom 7, nr Hamm C.W., Goldmann B.U., Heeschen C. i wsp. Emergency room triage of patients with acute chest pain by means of rapid testing for cardiac troponing for cardiac troponin T or troponin I. N. Engl. J. Med. 1997; 337: Apple F.S., Maturen A.J., Mullins R.V. i wsp. Multicenter clinical and analytical evaluation of the AxSYM troponin I immunoassay to assist in the diagnosis of myocardial infarction. Clin. Chem. 1999; 45: Falahti A., Sharkey S.W., Christiansen D. i wsp. Murakami M.A., Apple F.S. Implementation of serum cardiac troponin I as a marker for detection of acute myocardial infarction. Am. Heart J. 1999; 137: Piatkowski R., Filipiak K.J., Zieliński A. i wsp. Troponiny w diagnostyce martwicy mięśnia sercowego. Terapia 2001; 111: Ayyed S.B., Godet G., Foglietti M.J., Brenard M. Specifity of cardiac markers troponin I and T in excluding postoperative myocardial infarction. Ann. Clin. Biochem. 1997; 34: Sadony V., Körber M., Albes G. i wsp. Cardiac troponin I plasma levels for diagnosis and quantitation of perioperative myocardial damage in patients undergoing coronary artery bypass surgery. Eur. J. Cardio-thoracic. Surg. 1998; 13: Chocron S., Alwan K., Toubin G. i wsp. Crystalloid cardioplegia route of delivery and cardiac troponin I release. Ann. Thorac. Surg. 1996; 62: Pichon H., Chocron S., Alwan K. i wsp. Crystalloid versus cold blood cardioplegia and cardiac troponin I release. Circulation 1997; 96: Ossendorf M., Eberle B., Ehrenthal W. i wsp. Analytical and clinical evaluation of the access troponin I immunoassay. Clin. Lab. 1997; 43: Swaanenburg J.C.J.M., Loef B.G., Volmer M. i wsp. Creatine kinase MB, troponin I, and troponin T release patterns after coronary artery bypass grafting with or without cardiopulmonary bypass and after aortic and mitral valve surgery. Clin. Chem. 2001; 47: Alpert J.S., Thygesen K., Antman E. i wsp. Myocardial infarction redefined a consensus document of The Joint European Society of Cardiology/American College of Cardiology Committee for the Redefinition of Myocardial Infarction. JACC 2000; 36: Jaffe A.S., Ravkilde J., Roberts R. i wsp. It s time for a change to a troponin standard. Circulation. 2000; 102: Solnica B. Nowa strategia diagnostyki biochemicznej ostrych zespołów wieńcowych. Badanie i Diagnoza. 2000; 6: