Najznačajniji biomarkeri u kardiološkoj praksi

Moderna medicina se u velikoj meri zasniva na upotrebi biomarkera prilikom dijagnostike određenih stanja i bolesti, ali i njihovom praćenju i prognozi. Dr sci. med. Jasna Radišić Bosić dipl. farmaceut, objašnjava koja je uloga najznačajnijih kardiovaskularnih biomarkera koji se koriste u svakodnevnoj kliničkoj praksi.

Jasna Radišić Bosić

Jasna Radišić Bosić

 

Šta su biomarkeri?

Biološki markeri (biomarkeri) su indikatori normalnih bioloških procesa, patoloških procesa, ali i pokazatelji farmakoloških odgovora na terapeutske intervencije. Prema jednoj od definicija, biomarkeri predstavljaju markere koji su specifični za određeno stanje biološkog sistema koji se posmatra. Markeri mogu biti metaboliti, peptidi, proteini ili svaki biološki molekul, a takođe i izmereni parametri, kao što je vrednost arterijskog krvnog pritiska. Značaj biomarkera je sve veći, s obzirom na to da trendovi personalizovane medicine zahtevaju detaljnu i objektivnu karakterizaciju svakog pacijenta ponaosob korišćenjem biomarkera. Biomarkeri predstavljaju parametre koji potiču od razvoja patološkog procesa ili predstavljaju odgovor organizma na oboljenje, a detektuju se u telesnim tečnostima ili u tkivima pacijenta.

Biomarkeri pomažu u predviđanju pojave bolesti, identifikovanju etioloških faktora, postavljanju dijagnoze, određivanju najefikasnije terapije i praćenju delotvornosti lečenja. Da bi određivanje nekog biomarkera bilo svrsishodno, potrebno je da budu ispunjeni određeni kriterijumi. Koncentracija određenog biomarkera u ispitivanom tkivu treba da bude viša nego u drugim tkivima ili biomarker mora biti specifičan za određeno tkivo. Osim toga, biomarker mora da se nađe u cirkulaciji brzo nakon oštećenja tkiva i da se u njoj zadrži dovoljno dugo da bi se mogao detektovati. Dobar biomarker mora imati definisane vrednosti nivoa odlučivanja (engl. cut off points), kritične vrednosti, diskriminacione i referentne vrednosti. Svaki biološki sistem ima svoje specifične biomarkere. Srčani biomarkeri procenjuju funkciju srca, pomažu u dijagnostikovanju bolesti kao i utvrđivanju stepena njene težine.

Biomarkeri za srčane bolesti

Karakteristike idealnog srčanog biomarkera su sledeće:

  • visoka osetljivost,
  • visoka koncentracija u miokardu nakon lezije,
  • brzo oslobađanje u krvotok (mogućnost rane dijagnostike),
  • dug poluživot u krvi (za kasniju dijagnostiku),
  • visoka specifičnost,
  • prisutnost u tkivima bez infarkta,
  • nemogućnost da se detektuje u krvi kod onih koji nisu oboleli.

Osim toga, dobar biomarker treba da ima dobre analitičke karakteristike (brza promena u vremenu, zadovoljavajuća preciznost i tačnost) i kliničke karakteristike koje podrazumevaju sposobnost da njegovo određivanje ima svrhu da utiče na terapiju i sposobnost da poboljša ishod kod bolesnika. Biomarkeri omogućuju da se utvrdi rizik od nastanka neke bolesti, subklinička forma bolesti, već postojeća bolest, njen stadijum, težina i prognoza.

Biomarkeri moraju pružiti što preciznije informacije o etiologiji bolesti, njenoj prognozi i upotrebi adekvatne terapijske intervencije. S obzirom na značaj analiziranja nivoa srčanih biomarkera u krvi, testovi za njihovo određivanje moraju biti dostupni 24 sata. Većina testova se radi u odgovarajućim laboratorijama, a neki mogu da se rade i pored bolesničke postelje na „point of care“ aparatima ili u kolima hitne medicinske pomoći. Biomarkeri se mogu određivati pojedinačno ili nekoliko njih simultano u kombinaciji radi preciznijeg utvrđivanja stanja bolesnika.

Najznačajniji i biomarkeri koji se najčešće koriste u kardiovaskularnoj medicini su:

  • Troponin,
  • Kreatin kinaza MB izoenzim (CKMB),
  • N-terminalni pro B-tip natriuretski peptid (NT-proBNP),
  • Laktat dehidrogenaza (LDH)
  • Mokraćna kiselina (Acidum uricum)

Troponin

Troponin se nalazi u srčanim mišićnim ćelijama. On je u obliku kompleksa sastavljen od C, I i T komponente koje su vezane za aktinska vlakna. Svako narušavanje integriteta kardiomiocita dovodi do oslobađanja troponina u cirkulaciju, gde se detektuje kao marker oštećenja srčanog mišića. Troponin I je visokosenzitivan i visokospecifičan marker oštećenja kardiomiocita. Troponin I se pokazao kao senzitivniji i specifičniji u odnosu na druge biohemijske markere. Pozitivnu korelaciju između koncentracije oslobođenog troponina određenog 1 sat nakon hirurške intervencije i stope mortaliteta potvrdilo je više različitih kliničkih studija. Troponin I se prvenstveno smatra dinamičkim markerom miokardijalnog oštećenja.

biomarkeri u infarktu

Troponin se oslobađa iz oštećenog miokarda u toku prvih 2-6 sati nakon oštećenja. Oslobađanje troponina se javlja usled dva mehanizma: 1) kod akutnog koronarnog sindroma gde dolazi do rupture aterosklerotskog plaka, što za posledicu ima aktivaciju trombocita i njihovu agregaciju uz delimičnu ili potpunu okluziju koronarnog krvnog suda. S obzirom na to da su agregati nestabilni, dolazi do embolizacije sa mikroinfarktima i sledi oslobađanje troponina; i 2) troponin može biti povišen i kod pacijenata bez dijagnoze akutnog koronarnog sindroma kada dođe do ishemije miokarda zbog povećanih potreba organizma, kao kod sepse, hipotenzije i hipovolemije, hipertrofije leve komore srca, atrijalne fibrilacije, kod infiltrativnih bolesti srca, hemioterapije, miokarditisa, perikarditisa, bubrežne insuficijencije, plućne embolije, plućne hipertenzije, fizičkog napora (vežbe). Hirurška revaskularizacija miokarda je takođe praćena blagim povećanjem koncentracije nivoa troponina.

Više o troponinu kao biomarkeru pogledajte u posebnom tekstu putem ovog linka.

Kreatin kinaza MB izoenzim (CKMB)

Kreatin kinaza MB izoenzim (CKMB) katalizuje reverzibilnu reakciju prenosa fosfata između kreatin-fosfata i adenozin-difosfata (ADP), odnosno kreatina i adenozin-trifosfata (ATP). Koncentracija CKMB može da se odredi merenjem njegove katalitičke aktivnosti ili merenjem mase – imunohemijskom metodom. Određivanje masenog CKMB imunohemijskom metodom je mnogo senzitivnije nego određivanje aktivnosti ukupne CK i aktivnosti. CKMB i Troponin I su klasični markeri kardijalnog ishemijskog oštećenja čija detekcija može ukazivati na miokardijalnu nekrozu.

Glavna uloga katalitičke aktivnosti CK je da obezbedi energiju u metabolizmu ćelije. Kreatin-fosfat je glavna energetska zaliha ćelije. Kreatin kinaza obezbeđuje ATP za procese kontrakcije ćelija mišića i transport supstrata u ćeliji. Lokalizovana je u citoplazmi ćelija i u mitohondrijama. Aktivnost kreatin kinaze je najveća u poprečno-prugastim mišićima, srčanom mišiću, mozgu i gastro-intestinalnom traktu.

Kreatin kinaza je dimer sastavljen od dve subjedinice, M (mišićne) i B (moždane). Postoje tri dimerna oblika izoenzima, koji se odlikuju organ-specifičnom distribucijom. Tkivna raspodela ovih enzima je različita. CK-MM se nalazi najvećim delom u skeletnom mišiću, CK-MB u srčanom mišiću i CK-BB u mozgu (nađen je još i u želucu, uterusu i crevima). Porast nivoa ukupne kreatin kinaze i izoenzima CK-MB u krvi je karakterističan za akutni infarkt miokarda. CK-MB ima 40% od aktivnosti CK u srčanom mišiću i zato je specifičniji marker od same kreatin kinaze.

ck mb

Takozvano „zlatno doba“ CK-MB je bilo između 1970. i 1990. godine. Svetska zdravstvena organizacija je 1986. godine u postavljanje dijagnoze akutnog infarkta miokarda uključila određivanje nivoa određenih biomarkera u krvi. Sem povišenih vrednosti biomarkera u krvi, moraju biti ispunjena još dva uslova: bol u grudima i promene u EKG-u.

Biohemijski markeri akutnog infarkta miokarda mogu biti specifični (troponin T, troponin I, CK-MB, CK-MB maseni) i nespecifični (mioglobin, AST, LDH i CK). Od 70-ih godina prošlog veka počinje doba određivanja CK i CK-MB-a kao dijagnostičkog testa za postavljanje dijagnoze akutnog infarkta miokarda. Glavnu ulogu CK-MB-a u dijagnozi akutnog infarkta miokarda zvanično je priznala Svetska zdravstvena organizacija 1979. godine. Nažalost, najveći problem je ostao, a to su lažno pozitivni rezultati. Posle opštih hirurških intervencija bilo je 20% lažno povišenih vrednosti CK-MB-a, a da pri tom nije bilo oštećenja miokarda.

Današnji testovi imaju visoku osetljivost, specifičnost i kratko vreme izdavanja rezultata što ne treba nikako zanemariti s obzirom na značaj određivanja ovih biomarkera. CK-MB je rani marker infarkta miokarda. Oslobađa se 3-6 sati od pojave bola u grudima. Maksimum dostiže u roku od 24 sata, a u granice referentnih vrednosti se vraća u roku 72 sata. Određivanje masenog CKMB-a se može koristiti za procenu veličine nekroze miokarda i za procenu prognoze infarkta. Upoređivanjem vremena za koje nivo CKMB-a postiže svoj maksimum sa veličinom infarkta dobija se dobra korelacija.

N-terminalni pro B-tip natriuretski peptid (NT-proBNP)

Srčana insuficijencija se definiše kao klinički sindrom nastao zbog poremećaja strukture ili funkcije srca, koji se karakteriše nemogućnošću zadovoljenja potrebe organizma za kiseonikom. Smanjenje kontraktilne sposobnosti srca je razlog za pojavu različitih kompenzatornih mehanizama i poremećaja, koji mogu biti hemodinamski, bubrežni, hormonalni i neurogeni. Uzroci nastanka srčane insuficijencije su bolesti miokarda, kardiomiopatije, miokarditis, stenoza pulmonalnih i aortnih zalistaka, urođene srčane mane, hipertenzija, aortna i mitralna insuficijencija i anemija. Srčana insuficijencija može biti akutna i hronična, sistolna i dijastolna, insuficijencija levog i desnog srca, srčana insuficijencija tipa hipoperfuzije i kongestije i insuficijencija sa malim i visokim minutnim volumenom.

Da bi se postavila dijagnoza srčane insuficijencije neophodan je biomarker koji ima visoku senzitivnost i specifičnost, nizak koeficijent varijacije i mogućnost da adekvatno odrazi patofiziološke promene. Po listi preporuka evropskih i američkih kardiologa, troponin i BNP pružaju adekvatne informacije kod postavljanja dijagnoze i prognoze srčane slabosti.

Zlatni standard su ipak natriuretski peptidi. Postoje tri vrste natriuretskih peptida: tip A, B i C. Kada dođe do opterećenja komora pritiskom i volumenom oslobađa se B tip. ANP i BNP se sintetišu u ćelijama miokarda, cirkulišu kao hormoni i u različitim tkivima se ponašaju tako da izazivaju vazodilataciju, natriurezu i diurezu. ANP se izlučuje iz pretkomora, BNP iz komora, ali u patološkim stanjima se oba mogu sintetisati u komorama. ANP se čuva u granulama, sintetiše se i oslobađa egzocitozom usled stimulusa kao što je rastezanje pretkomora. Nivo natriuretskih peptida se povećava, sem u srčanoj insuficijenciji, i u atrijalnoj fibrilaciji, plućnoj emboliji, akutnoj miokardnoj ishemiji, bubrežnoj insuficijenciji, sepsi, ali i u kasnom životnom dobu.

Natriuretski peptidi podstiču diurezu, natriurezu, vazodilataciju i inhibiraju simpatički nervni sistem, sistem renin-angiotenzin-aldosteron i na taj način se bore protiv srčane insuficijencije. To je kompenzatorni mehanizam koji štiti organizam.

uticaj proBNP

Više od polovine bolesnika sa srčanom insuficijencijom ima smanjenu ejekcionu frakciju leve komore. Preporuke za postavljanje dijagnoze srčane insuficijencije su da se pacijentu uradi ehokardiogram, EKG, biohemijske analize - natrijum, kalijum, jonizovani kalcijum, urea, kreatinin, transaminaze, bilirubini, hormoni štitaste žlezde, krvna slika i natriuretski peptidi-BNP ili NT-proBNP. Nivo natriuretskih peptida u krvi raste sa starenjem i to treba imati u vidu. Isto tako, ukoliko je nivo natriuretskih peptida u granicama referentnih vrednosti, to isključuje postojanje značajnog srčanog oboljenja. Danas, cut-off vrednost za isključenje srčane insuficijencije, ukoliko se određuje nivo NT-proBNP-a u krvi, je 125 pg/ml, a ako se radi o bolesnicima sa akutnim početkom ili pogoršanjem simptoma, cut-off vrednost za isključenje je 300 pg/ml.

Opterećenje volumenom ili preopterećenje pritiskom indukuje sintezu pre-proBNP-a u miokardu komora. Pre-proBNP se cepa do proBNP-a, a on na BNP koji je aktivan i na NT-proBNP koji je neaktivan oblik. Oslobađanje BNP-a ima za posledicu relaksaciju miokarda kao regulatorni odgovor na povećanje zapremine komore tako što se protivi vazokonstrikciji, zadržavanju natrijuma i antidiuretičnom efektu aktiviranog renin-angiotenzin-aldosteron sistema. Klinička ispitivanja su fokusirana na korist od određivanja nivoa natriuretskih peptida u smislu postavljanja dijagnoze srčane insuficijencije i disfunkcije leve komore. Nivoi natriuretskih peptida imaju i prognostički značaj i nakon akutnog koronarnog sindroma.

preproBNP

Uloge BNP su značajne u sledećim procesima:

  • homeostazi telesnih tečnosti (natriuretski i diuretski efekat)
  • regulaciji vaskularnog tonusa (smanjuje nivo angiotenzina II)
  • inhibiciji simpatikusa - inhibicija sinteze norepinefrina
  • povećanju parasimpatičkog tonusa

Iako nivoi u krvi natriuretskih peptida rastu u akutnoj srčanoj insuficijenciji, novije studije govore o tome da je srčana insuficijencija kod pacijenata u stvari stanje BNP insuficijencije, tj. nedostatak BNP koji je biološki aktivan, ili se radi o rezistenciji na njegove efekte.

Prekursor BNP-a, NT-proBNP ima poluživot 60-120 minuta i zato se češće određuje u praksi. Na nivo BNP-a utiču:

Postoje dokazi koji ukazuju da je nivo u krvi NT-proBNP-a bio smanjen intenzivnim davanjem lekova za srčanu insuficijenciju. Još važnije, utvrđeno je da je lečenje lekovima vođeno nivoom NT-proBNP-a redukovalo ukupan broj kardiovaskularnih događaja u odnosu na klinički vođen tretman istog. Tretman koji smanjuje nivo NT-proBNP-a rasterećuje levu komoru srca, smanjuje stres zida leve komore i zahtev za kiseonikom i na taj način usporava opadanje funkcije miokarda.

Mokraćna kiselina (acidum uricum)

Mokraćna kiselina (acidum uricum) je glavni proizvod katabolizma purinskih nukleozida, adenozina i guanozina. Purini poreklom iz katabolizma dijetarnih nukleinskih kiselina se direktno pretvaraju u mokraćnu kiselinu. Ipak, najveći deo mokraćne kiseline koja se izlučuje iz organizma putem urina, potiče od endogenih nukleinskih kiselina. Oko 75% nastale mokraćne kiseline se izlučuje urinom, dok se veći deo od preostalih 25% izlučuje putem gastrointestinalnog trakta, degradacijom do alantoina uz pomoć bakterijskih enzima. Obrada mokraćne kiseline u bubrezima vrši se putem filtracije u glomerulima, reapsorpcije u proksimalnom tubulusu a zatim dolazi do izlučivanja u distalnom delu tubulusa i dalje reapsorpcije u distalnom delu. Fizičko-hemijska svojstva mokraćne kiseline imaju značajnog uticaja na njenu koncentraciju u telesnim tečnostima i tkivima. Zbog izraženo kiselih svojstava, pri pH vrednostima telesnih tečnosti većim od 5,57 mokraćna kiselina uglavnom postoji u formi jona urata dok se pri nižim pH vrednostima nalazi u svom nedisociranom obliku.

Hiperurikemija se obično definiše kao koncentracija u serumu ili plazmi veća od 360 μmol/L kod žena ili veća od 416 μmol/L kod muškaraca. Hiperurikemija nastaje kao posledica različitih urođenih i stečenih oboljenja, delovanja različitih toksičnih noksi i lekova.

Oksidativni stres i hiperurikemija

Hiperurikemija se najčešće dovodi u vezu sa kardiovaskularnim ili metaboličkim sindromom i sa razvojem renalnih oboljenja. Oksidativni stres je definisan kao poremećaj oksidativne ravnoteže i odnosa prooksidanata i antioksidanata, koji za posledicu ima povećane procese lipoperoksidacije membrana, proteina i DNK molekula. Sigurno je postojanje korelacije između poremećenih antioksidativnih mehanizama i nekih patoloških stanja. Za bolesti kardiovaskularnog sistema, karcinoma, dijabetesa, kao i za inflamatorna oboljenja sa velikom sigurnošću je dokazano uplitanje prooksidativnih procesa u patogenezu bolesti. Brojni podaci iz literature ukazuju na to da su slobodni metaboliti kiseonika i lipidna peroksidacija glavni promoteri bolesti krvnih sudova. Mokraćna kiselina je definisana, pre svega, kao antioksidativni parametar, zbog svojih skevindžer potencijala u odnosu na toksične slobodne metabolite kiseonika („hvatač“ slobodnih radikala). Pored toga, molekul mokraćne kiseline je i helator tranzicionih metalnih jona, bitnih za prooksidativne procese. Ipak, i pored tih činjenica, uloga mokraćne kiseline u antioksidativnim mehanizmima se još uvek ispituje. Poslednjih godina se u literaturi pojavljuju podaci koji ukazuju na kauzalnu ulogu mokraćne kiseline u kardiovaskularnim oboljenjima. Eksperimentalni podaci više različituh studija ukazuju na to da je oksidativni stres jedan od prvih fenomena i prvih reakcija tokom izlaganja vaskularnih ćelija, hepatocita, renalnih ćelija i adipocita visokim koncentracijama mokraćne kiseline. U radovima je in vitro merenjem celularne apoptoze dokazan uticaj visokih koncentracija mokraćne kiseline na povećanje oksidativnog stresa i nivo ROS u mitohondrijama hepatocita. Može se preispitati da li povišene vrednosti mokraćne kiseline nastaju posledično u izraženim stanjima oksidativnog stresa ili im donekle u zatvorenom krugu oksidoredukcionih procesa prethode. Povišeni nivoi mokraćne kiseline prema podacima u literaturi susreću se i kod pacijenata sa koronarnom aterosklerozom kao i kod pacijenata sa suspektnim koronarnim bolestima.

Laktat dehidrogenaza (LDH)

Laktat dehidrogenaza je enzim koji vrši prenos vodonika i katalizuje reakciju oksidacije laktata u piruvat, u prisustvu koenzima nikotinamid dinukleotida (NAD+) kao akceptora jona vodonika. Reakcija je reverzibilna sa ravnotežom koja snažno naginje reverzibilnoj reakciji, odnosno redukciji piruvata u laktat (P→L). Specifičnost enzima se kreće od L-laktata preko alfa-hidroksi kiselina do alfa-oksokiselina. LDH ne može da koristi D-laktat kao supstrat i deluje samo u prisustvu NAD+ kao koenzima.

LDH

LDH se nalazi u svim tkivima u organizmu u različitim koncentracijama, samo intracelularno, u citoplazmi ćelija. Nivo enzima je značajno veći u različitim tkivima u odnosu na serum. Najveće koncentracije LDH nalaze se u jetri, srčanom mišiću, bubrezima, skeletnim mišićima, a od ćelija krvi u eritrocitima. Minimalno oštećenje ćelija sa visokim koncentracijama LDH, višestruko će povećati nivo enzima u serumu. U tkivima u kojima postoje visoki nivoi LDH postoji i različit izoenzimski sastav. U eritrocitima, bubregu i srčanom mišiću najpokretljiviji su izoenzimi LDH-1 i LDH-2, dok u jetri i skeletnim mišićima postoji najjača elektroforetska pokretljivost LDH-4 i LDH-5, katodnih izoenzima.

Oštećenja ćelija i tkiva koja sadrže visoke koncentracije LDH, povećavaju nivo enzima u serumu. Povećanje nivoa LDH u serumu se iz tog razloga javlja kod oboljenja jetre, mišićne distrofije, malignih bolesti i posebno, kardiovaskularnih oboljenja. Uz to, sva oboljenja praćena određenim stepenom hemolize povećavaju nivo LDH u serumu, zbog visokih vrednosti enzima poreklom iz hemoliziranih eritrocita. Zbog različitog sadržaja izoenzima u tkivima, nakon oštećenja tkiva i u serumu postoji povećanje nivoa ukupne LDH na račun različitih izoenzima LDH. Kod infarkta miokarda, vrednosti nivoa serumske LDH su obično 3-6 puta veće, mada se u manjem broju slučajeva mogu povećati i do 10 puta, u odnosu na referentni interval. Vrednosti nivoa LDH mogu biti umereno povećane i u slučajevima miokarditisa, dok su u slučajevima perikarditisa u granicama referentnih vrednosti. Zbog veoma sličnog sastava izoenzima LDH u eritrocitima i srčanom mišiću (dominiraju izoenzimi LDH-1 i LDH-2), u slučaju hemolize i infarkta miokarda susrećemo veoma sličan sastav prisutnih izoenzima u serumu. U slučajevima infarkta miokarda standard je merenje dva ili tri enzima čije su koncentracije povećane. To su aspartat-aminotransferaza (AST) i kreatin kinaza (CK) uz određivanje izoenzima LDH i CK. Infarkt miokarda prati povećanje nivoa u krvi sva tri enzima, u različitom stepenu.

Pogledajte još…