WARTOŒÆ OZNACZANIA TROPONINY I W DIAGNOSTYCE USZKODZENIA MIÊŒNIA SERCOWEGO W PRZEBIEGU OSTREGO ZATRUCIA TLENKIEM WÊGLA*

Medycyna Pracy, 2002; 53; 2; 119 123 119 Teresa Wocka-Marek Jan Kłopotowski Mariusz Kicka Paweł Wylężek Jadwiga Niedziela-Marx Urszula Zygan WARTOŒÆ OZNACZANIA TROPONINY I W DIAGNOSTYCE USZKODZENIA MIÊŒNIA SERCOWEGO W PRZEBIEGU OSTREGO ZATRUCIA TLENKIEM WÊGLA* USEFULNESS OF TROPONIN I DETERMINATION IN ASSESSING CARDIAC DAMAGE IN ACUTE CARBON MONOXIDE POISONING Ze Szpitala Instytutu Medycyny Pracy i Zdrowia Środowiskowego w Sosnowcu Dyrektor szpitala: dr med. J.S. Kłopotowski STRESZCZENIE Hipoksja tkankowa spowodowana zatruciem tlenkiem węgla doprowadza często do uszkodzenia mięśnia sercowego, które nie zawsze ujawnia się w obrazie EKG. Istnieje zatem konieczność poszukiwania specyficznych markerów biochemicznych tego uszkodzenia. Warunki te spełnia troponina I, białko zawarte w komórkach mięśnia serca, które nie występuje w surowicy ludzi zdrowych, a jego obecność dowodzi uszkodzenia tego narządu. Celem pracy jest ocena wartości oznaczania troponiny I dla wykrycia uszkodzenia mięśnia sercowego w ostrych zatruciach tlenkiem węgla. Badania przeprowadzono w grupie 44 pacjentów leczonych z powodu zatrucia tlenkiem węgla. Oprócz troponiny I oznaczono inne markery biochemiczne uszkodzenia mięśnia sercowego. Wyniki badań wskazują, że wśród 44 przypadków zatruć tlenkiem węgla, tylko u 16 osób nie stwierdzono w surowicy obecności troponiny I. Stężenie troponiny I było podwyższone we wszystkich przypadkach ze zmianami elektrokardiograficznymi, jednak również w 13 przypadkach wśród 34 chorych bez zmian elektrokardiograficznych. Med. Pr. 2002, 53, 2, 119 123 Słowa kluczowe: troponina I, ostre zatrucia tlenkiem węgla ABSTRACT Tissue hypoxia in carbon monoxide poisoning is often responsible for cardiac damage that is not always registered in ECG recordings. It is therefore necessary to look for biochemical markers of this damage. Troponin I, the protein not detected in serum of healthy people meets these criteria as its presence proves the cardiac damage. The aim of this paper was to evaluate the usefulness of troponin I determination in diagnosing cardiac damage in acute carbon monoxide poisoning. The study was performed in a group of 44 patients treated because of carbon monoxide poisoning. In addition, other biochemical markers of cardiac damage were determined. The results of the study showed that of the 44 cases of carbon monoxide poisoning, only in 16 patients troponin I was not found in serum. The level of troponin I was increased in all cases with ECG changes, but also in 13 patients with normal ECG. Med Pr 2002, 53, 2, 119 123 Key words: troponin I, acute carbon monoxide poisoning WSTÊP W ostrych zatruciach tlenkiem węgla dochodzi do uszkodzenia szeregu narządów. Toksyczne działanie tlenku węgla na organizm polega na blokowaniu transportu tlenu do tkanek w drodze konkurencyjnego w stosunku do tlenu wiązania się z hemoglobiną i mioglobiną, przesunięcie krzywej dysocjacji oksyhemoglobiny w lewo oraz rozwoju kwasicy mleczanowej. Zaburzenia te doprowadzają do hypoksji, a nawet anoksji tkanek. Szczególnie dotkliwe uszkodzenia występują w ośrodkowym układzie nerwowym. Drugim narządem krytycznym jest mięsień sercowy. Uszkodzenie, a nawet martwica mięśnia sercowego manifestuje się różnorodnością obrazu elektrokardiograficznego, od objawów niedotlenienia poprzez zaburzenia rytmu, przewodnictwa, do cech zawału. (1,2,3) Jednakże podobne zmiany mogą być generowane przez zaburzenia elektrolitowe i metaboliczne na poziomie miocyta bez jego martwicy. * Praca wykonana w ramach zadania finansowanego z dotacji na działalność statutową IMPiZŚ nr NKL 1 pt. Wartość oznaczania troponiny I w ocenie kardiotoksycznego działania trucizn. Kierownik zadania: dr med. T. Wocka-Marek. Zatem pewne potwierdzenie uszkodzenia mięśnia sercowego ma istotne znaczenie dla dalszego postępowania terapeutycznego. Stosowane do tej pory badania biochemiczne, polegające na oznaczaniu aktywności enzymów i innych wskaźników, okazały się nie dość czułe i specyficzne. Warunki te spełnia natomiast troponina, która występuje wyłącznie w mięśniu sercowym i w związku z tym może być idealnym markerem uszkodzenia mięśnia sercowego. Troponiny są białkami, które regulują wzajemne oddziaływanie miozyny i aktyny we włókienkach kurczliwych komórek mięśnia sercowego. Troponina I (Inhibing) hamuje skurcz miofibryli przy spadku poziomu wapnia i łączy się z aktyną, troponina T (Tropomiozin) znajduje się w pobliżu tropomiozyny, zaś troponina C jest miejscem wiązania wapnia i odpowiada za regulację stężenia wapnia wokół włókienek kurczliwych. Większość troponin (97) związana jest w aparacie kurczliwym komórek, pozostała część rozpuszczona jest w cytoplazmie (4,5). W diagnostyce kardiologicznej pojęcie troponin oznacza specyficzne dla komórek mięśnia sercowego izoformy: troponinę

120 T. Wocka-Marek i wsp. Nr 2 I i troponinę T. Zwiększone uwalnianie tych markerów jest zwykle związane z nieodwracalnym uszkodzeniem tego narządu (6). Decyzją Amerykańskiego Urzędu do Spraw Kontroli Żywności i Leków (F.D.A.) w 1994 r. troponina została wprowadzona do użytku diagnostycznego (7,8). CEL PRACY Celem pracy jest ocena przydatności oznaczania troponiny I dla wykrycia uszkodzenia mięśnia sercowego i porównanie jej poziomów z innymi wskaźnikami oznaczanymi w zatruciach tlenkiem węgla. Pod względem częstości występowania, ostre zatrucia tlenkiem węgla znajdują się na drugim miejscu po zatruciach lekami. Szczególne znaczenie tego zatrucia wynika z dużej śmiertelności, która już w miejscu zatruć wynosi około 20. Następnym ważnym aspektem jest fakt występowania zatruć w miejscu pracy oraz poważnych nieodwracalnych zmian w ośrodkowym układzie nerwowym i w innych narządach zwłaszcza w mięśniu sercowym. MATERIA I METODY Badania przeprowadzono u 44 pacjentów hospitalizowanych z powodu ostrych zatruć tlenkiem węgla w Regionalnym Ośrodku Ostrych Zatruć. W ciągu 7-dniowego pobytu chorzy byli poddani ścisłej obserwacji klinicznej i elektrokardiograficznej. W tym czasie wykonywano następujące badania: morfologię krwi obwodowej przy użyciu analizatora hematologicznego Micros 60 firmy ABX, parametry gospodarki elektrolitowej: sód i potas w surowicy oznaczano analizatorem jonoselektywnym ISE 988-3 firmy AVL, magnez i wapń w surowicy metodą kolorymetryczną odczynnikami firmy Alpha Diagnostics, równowagę kwasowo-zasadową analizowano a- paratem Compact 2 AVL, poziom cukru w krwi oznaczano metodą enzymatyczną firmy Boehringer oraz fibrynogen odczynnikiem Multifibren Fibrintimerem Behring. W surowicy krwi oznaczano następujące markery uszkodzenia mięśnia sercowego: troponinę I metodą immunochemiczną aparatem Axsym Abbott, mioglobinę metodą turbidymetryczną Turbitimerem Behring, aminotransferazę asparaginianową (AspAT), kinazę kreatynową (CK) i izoenzym kinazy kreatynowej (CK- MB) metodą immunologiczną odczynnikami firmy Roche, dehydrogenazę mleczanową (LDH) metodą kinetyczną odczynnikami firmy Alpha Diagnostics oraz tlenkowęglową hemoglobinę (HbCO) krwi oznaczono metodą spektrofotometryczną analizatorem Oxylite 912 firmy AVL. Wyżej wymienione oznaczenia wykonano w dniu przyjęcia i powtarzano przez 7 kolejnych dni. Podobne oznaczenia wykonywano w 20-osobowej grupie kontrolnej złożonej z osób nienarażonych na tlenek węgla i inne substancje kardiotoksyczne. WYNIKI BADAÑ Przeprowadzone badania wykazują, że spośród 44 zatrutych tlenkiem węgla w 16 przypadkach nie stwierdzono w surowicy obecności troponiny I, w 12 przypadkach poziom był niewielki, a u 16 pozostałych chorych poziom troponiny I był wyraźnie podwyższony. (tab. I) Wykazano wybitną zależność stężenia troponiny I od zmian elektrokardiograficznych (EKG). Nieprawidłowy zapis stwierdzono tylko u osób spośród szesnastu. Średnie stężenie troponiny I w grupie tej było 16-krotnie wyższe, niż u pacjentów bez zmian w EKG. (tab. II) W grupie tej stwierdzono 4 przypadki zawału, 3 chorych wykazywało cechy niedotlenienia mięśnia sercowego, w 2 przypadkach zaburzenia rytmu serca oraz w 1 przypadku blok odnogi pęczka Hisa. Nie było żadnej korelacji troponiny I z poziomem tlenkowęglowej hemoglobiny (HbCO), a nawet paradoksalnie stężenie jej było najwyższe w grupie o najniższym poziomie HbCO (tab. III). Korelacja stężenia troponiny I z innymi wskaźnikami uszkodzenia mięśnia sercowego wskazuje, że jej stopień nie jest wysoki. Nieoczekiwanie nie wykazano korelacji z izoenzymem kinazy kreatynowej (CKMB), która uważana jest za specyficzny wskaźnik uszkodzenia mięśnia sercowego. Najwyższy stopień korelacji wykazano z dehydrogenazą mleczanową (LDH) (tab. IV). Korelacja troponiny I z hemoglobiną tlenkowęglową jest słaba. Obserwacja dynamiki zmian stężenia troponiny I w czasie siedmiodniowej obserwacji wykazała, że stężenie troponiny I pozostaje podwyższone i po upływie 7 dni nie wraca do poziomu zerowego (ryc. 1) Potwierdzono podnoszony w piśmiennictwie fakt braku podwyższenia poziomu troponiny I u osób bez uszkodzenia mięśnia sercowego. OMÓWIENIE Spośród 44 chorych leczonych z powodu zatrucia tlenkiem węgla, aż u 28 stwierdzono obecność troponiny I w surowi- Tabela I. Rozkład wyników stężenia troponiny I w surowicy Table I. Distribution of troponin I concentration in serum Stężenie troponiny I w surowicy Troponin I concentration in serum 0 0,1 2,0 2,1 200,0 liczba przypadków 16 Liczba przypadków 16 36,6 liczba przypadków 12 27,2 36,6

Nr 2 Uszkodzenia mięśnia sercowego w przebiegu ostrego zatrucia CO 121 Tabela II. Stężenie troponiny I a EKG Table II. Troponin I concentration and ECG results Grupa Group n Stężenie troponiny I Troponin I concentration Liczba przypadków z obecnością troponiny I with the presence of troponin I Cała Whole Ze zmianami EKG With ECG changes Bez zmian EKG Without ECG changes 44 34 15,46 ± 40,0 33,60 ± 62, 1,94 ± 3,24 23 13 Tabela III. Stężenie troponiny I a poziom HbCO Table III. Troponin I concentration and carboxyhemoglobin HbCO 4,0 25,0 25,1 40,0 40,1 60,0 n 14 20 Stężenie troponiny I Troponin I concentration 18,50 ± 53,96 4,42 ± 9,39 5,24 ± 12,80 cy. Z piśmiennictwa wynika, że troponina jest najbardziej swoistym markerem uszkodzenia mięśnia sercowego (8,9). Posiada ona trzy cechy decydujące o jej zastosowaniu w diagnostyce uszkodzenia tego narządu: 1) wykazuje swoistość narządową, 2) uwalnia się szybko do krwiobiegu po uszkodzeniu miocytów, 3) jest obecna w surowicy w odpowiednim przedziale czasu co się określa nazwą szerokie okno diagnostyczne (,11). Dotychczas stosowane markery tylko częściowo spełniają wyżej wymienione warunki. Mioglobina, jakkolwiek uwalnia się najwcześniej z uszkodzonych miocytów, wykazuje słabą swoistość i krótko utrzymuje swój podwyższony poziom we krwi (1 doba). Oznaczanie aktywności CK i AspAT nie jest obecnie zalecane wobec małej czułości i swoistości. Izoforma kinazy kreatynowej (CK MB) wykazuje większą wartość Ryc. 1. Dynamika zmian stężenia troponiny I. Fig. 1. Dynamics of troponin I changes. diagnostyczną nad tymi markerami, ale istnieje możliwość fałszywie dodatnich wyników. Ograniczone możliwości rozpoznawania uszkodzenia lub martwicy mięśnia sercowego po 36 godzinach stawiają ten parametr na drugim miejscu po troponinie (12 14). W wyniku hipoksji, spowodowanej zatruciem tlenkiem węgla, w grupie 44 chorych stwierdzono aż u osób zmiany elektrokardiograficzne, mogące wskazywać na uszkodzenie mięśnia sercowego. U tych chorych stwierdzono obecność troponiny I w surowicy, a jej stężenie było 16-krotnie wyższe niż w grupie bez zmian w EKG. Jednakże w grupie Tabela IV. Korelacja stężenia troponiny I z innymi wskaźnikami uszkodzenia mięśnia sercowego i HbCO Table IV. The correlation of troponin 1 concentration with other biochemical markers of cardiac damage and carboxyhemoglobin Rodzaj badania Test Mioglobina Mioglobine Kinaza kreatynowa (CK) Creatine kinase (CK) Kinaza kreatynowa izoenzym MB (CKMB) Isoenzyme MB of creatine kinase (CKMB) Dehydrogenaza mleczanowa (LDH) Dehydrogenase lactate (LDH) Aminotransferaza asparaginianowa (Asp AT) Aminotransferase aspartate (Asp AT) Karboksyhemoglobina (HbCO) Carboxyhemoglobin (HbCO) Współczynnik korelacji Correlation coefficient 0,33 0,11 0,11 0,43 0,37 0,17 Znamienność statystyczna Statistical significance 0,03 0,49 0,49 0,004 0,01 0,27

122 T. Wocka-Marek i wsp. Nr 2 z prawidłowym EKG aż u 13 chorych stwierdzono obecność troponiny I w surowicy (powyżej 0,5 ). Wskazuje to, że u tych osób nastąpiło pewne uszkodzenie miocytów, a troponina I nie jest wyłącznie markerem zawału mięśnia sercowego. Różnorodność zmian stwierdzanych w zapisie EKG, (cechy zawału i niedotlenienia, zaburzenia rytmu serca oraz blok gałązki pęczka Hisa) przemawia za zmianami w obrębie mięśnia sercowego spowodowane hipoksją. Mechanizm powstawania tych zmian jest inny niż w przebiegu ostrych zespołów wieńcowych czy zawału mięśnia sercowego, gdzie dochodzi skutkiem niedokrwienia pewnych obszarów mięśnia sercowego do jego uszkodzenia. W przypadku hipoksji spowodowanej zatruciem tlenkiem węgla zmiany w obrębie mięśnia sercowego mogą być rozległe. Znajduje to potwierdzenie w doniesieniach autorów, którzy stwierdzili podwyższone wartości troponiny T u noworodków urodzonych w asfiksji w wyniku czego doszło do hipoksji mięśnia sercowego (15). Zastosowanie troponiny w diagnostyce uszkodzenia mięśnia sercowego w zatruciach tlenkiem węgla było dotychczas przedmiotem zainteresowania tylko nielicznych autorów. Autorzy ci donoszą, że wśród 15 pacjentów leczonych z powodu ostrego zatrucia tlenkiem węgla u 12 osób (80) stwierdzono zmiany w EKG, ale u tych chorych nie stwierdzono podwyższonej wartości enzymów ani troponiny (16). Inni autorzy próbowali wyjaśnić wpływ zatrucia tlenkiem węgla na aktywność kalmoduliny i troponiny C oraz innych białek wiążących wapń (paraalbumina) (17). Inni autorzy donoszą o wartości troponiny T w diagnostyce uszkodzenia mięśnia sercowego spowodowanego leczeniem dzieci antracyklinami (Daunorubicyna) oraz Beroteciem i Verapamilem. Stwierdzono także podwyższone wartości troponiny T u królików którym podawano Daunorubicynę (18 20). Brak korelacji stężenia karboksyhemoglobiny (HbCO) z troponiną I potwierdza pogląd, że stężenie HbCO nie determinuje ciężkości przebiegu zatrucia i bardziej znaczący jest czas trwania ekspozycji. Porównanie stężenia troponiny I z innymi wskaźnikami uszkodzenia mięśnia sercowego wskazuje, że stopień korelacji nie jest wysoki, co dowodzi, że rodzaj informacji o zmianach w komórkach mięśnia sercowego uzyskanych z oznaczenia troponiny I jest odmienny niż w przypadkach innych do tej pory stosowanych markerów. Troponina I posiada szerokie okno diagnostyczne. Jej podwyższone stężenie utrzymuje się przez 7 dni, przy czym najwyższą wartość osiąga zwykle w drugim dniu, a w ostatnich 3 dniach jest już tylko nieznacznie podwyższona. WNIOSKI 1. Podwyższony poziom troponiny I potwierdza działanie kardiotoksyczne tlenku węgla. 2. W większości przypadków ostrych zatruć tlenkiem węgla stwierdzono podwyższony poziom troponiny I, co świadczyło o wystąpieniu uszkodzenia mięśnia serca, które jednak nie zawsze ujawniało się badaniem elektrokardiograficznym. 3. Troponina I jest czułym markerem nie tylko martwicy mięśnia sercowego, ale także jego uszkodzenia. PIŚMIENNICTWO 1. Kłopotowski J.: Ostre zatrucia innymi związkami chemicznymi tlenek węgla. W: Bogdanik T. [red.]. Toksykologia kliniczna. PZWL, Warszawa 1988. 2. Marek K.: Kliniczna patologia zawodowa. PZWL, Warszawa 1982. 3. Angielski S., Jakubowski J., Dominiczak M.H.: Biochemia kliniczna. Perseusz, Gdańsk 1996. 4. Piechota W.: Rutynowe biochemiczne markery uszkodzenia mięśnia sercowego. Abbott Laboratories Poland Sp. z o.o., Warszawa 1999. 5. Dembińska-Kiec A., Naskalski J.: Diagnostyka laboratoryjna z elementami biochemii klinicznej. Volumed, Wrocław 1998. 6. Stec S., Ceremurzyński L.: Ostre zespoły wieńcowe Diagnostyka i rokowanie Troponiny złoty standard. Kard. Pol. 2001, 54, 356 363. 7. Naskalski J.: Troponina nowy test w diagnostyce zawału mięśnia sercowego. Badanie Diagnoza 1995, 1, 1, 1 4. 8. Khan J.: FDA Clears first troponin T. assay for detection of acute M.I. Clin. Lab. News 1994, 20, 6, 1 5. 9. Bodor G.S., Porterfield D., Voss EM, Smith S., Apple F.S.: Cardiac. Troponin I is not expressed in fetal and healthy or diseased adult human skelettal muscle tissue. Clin. Chem. 1995, 41, 17 1715.. Mair J., Puschendorf B., Michel G.: Clinical significance of cardiac contractile proteins for the diagnosis of myocardial injury. Adv. Clin. Chem. 1994, 31, 63 98. 11. Abbott Diagnostics Educational Services Clinical Overviev Troponin I. Abbott GmbH. Diagnostika, Wiesbaden-Delkenheim 1998. 12. Mair J., Morandell D., Genser N., Lechleitner P., Dienstl F., Puschendorf B.: Equivalent early sensitivies of myoglobin, creatine kinase MB mass, creatine kinase isoform ratios, and cardiac troponin I and T for a- cuty myocardial infarction. Clin. Chem. 1995, 41, 1266 1272. 13. Ozorowski T., Torliński L.: Kliniczne zastosowanie biochemicznych markerów choroby niedokrwiennej serca. Diagn. Lab. 1997, 33, 545 553. 14. Straburzyńska-Migaj E., Ochotny R., Szyszka A., Cieśliński A.: Biochemiczne markery sercowe. Kardiol. Pol. 2001, 54, 352 355. 15. Möller J.C., Thielsen B., Schaible T.F., Reiss I., Kohl M., Welp T., Gortner L.: Value of myocardial hypoxia markers (creatine kinase and its MB fraction, troponin T, QT intervals) and serum creatine for the retrospective diagnosis of perinatal asphyxia. Biol. Neonate 1998, 73, 6, 367 374. 16. Pach J., Hubalewska-Hoła A., Huszno B., Pach D., Kroch S.: Results of static myocardial perfusion scintigraphy using Tc 99 m MIBI SPECT in acute carbon monoxide poisoning. XVII EAPCCT International Congress of the European Association of Poisons Centres and Clinical Toxicologists. 4 7 czerwca 1996, Marsylia. Centre Anti- Poisons Hôpital Salvator, Marsylia 1996. 17. Leclere E., Leclere L., Cassoly R.: Heme binding to calmodulin, troponic C and parvalbumin, as a probe of calcium dependent conformatonal changes. Arch. Biochem. Biophys. 1993, 306, 1, 163 168. 18. Fink F.M., Genser N., Fink C., Falk M., Mair J., Maurer Dengg K. i wsp.: Cardiac troponin T and creatine kinase MB mass concentrations in

Nr 2 Uszkodzenia mięśnia sercowego w przebiegu ostrego zatrucia CO 123 children receiving anthracycline chemotherapy. Med. Pediatr. Oncol. 1995, 25, 3, 185 189. 19. Adamcova M., Kokstein Z., Palicka V., Vavrova J., Kostal M., Podholova M.i wsp.: Cardiac troponin T in pregnant women having intravenous tocolytic therapy. Arch. Gynecol. Obstet. 1999, 262, 3 4, 121 126. 20. Adamcova M., Gersl V., Hrdina R., Melka M., Mazurova I., Vavrova I., i wsp.: Cardiac troponin T as a marker of myocardial damage caused by antineoplastic drugs in rabbits. J. Cancer Res. Clin. Oncol. 1999, 125, 5, 268 274. Adres autorów: Kościelna 13, 41-200 Sosnowiec Nadesłano: 14.01.2002 Zatwierdzono: 1.03.2002