Μυοσφαιρίνη

Η μυοσφαιρίνη (αγγλ. Myoglobin) είναι μια σχετικά μικρού μοριακού μήκους πρωτεΐνη που αποτελείται από μια πολυπεπτιδική αλυσίδα 153 αμινοξέων. Στο μόριο της περιέχει σίδηρο (Fe) και την προσθετική ομάδα της αίμης παρόμοια με αυτή της αιμοσφαιρίνης. Αποστολή της είναι να συνδέεται με το οξυγόνο το οποίο μεταφέρει στους σκελετικούς μύες και τις λείες μυϊκές ίνες, διαμέσου των μυϊκών κυττάρων.

 Έχει μοριακό βάρος 17.800 και στο πλάσμα συνδέεται ελαφρά με μια α2-σφαιρίνη. Οι σκελετικοί μύες περιέχουν μυοσφαιρίνη σε ποσότητα πάνω από 5 mg/gr ξηρού βάρους τους, με αποτέλεσμα σε εκτεταμένες βλάβες να απελευθερώνονται στην κυκλοφορία μεγάλες ποσότητες μυοσφαιρίνης. Η μέγιστη συνδετική ικανότητα του πλάσματος για την μυοσφαιρίνη είναι 20 mg/dl και ο νεφρικός ουδός για το μόριό της είναι τα 21 mg/dl. Για να ανιχνευτεί η μυοσφαιρινουρία, δηλαδή η μυοσφαιρίνη στα ούρα, θα πρέπει τα επίπεδά της στο πλάσμα να ξεπεράσουν τα 1,5 mg/dl, ποσότητα που αντιστοιχεί σε λύση 100 gr σκελετικού μυός. Για να γίνει δε ορατή στα ούρα η ποσότητά της θα πρέπει να είναι πάνω από 100 mg/dl μυοσφαιρίνης. Τα επίπεδα αυτά εξαρτώνται από την ποσότητα της μυοσφαιρίνης που απελευθερώνεται από τους μύες, την συγκέντρωσή της στο πλάσμα, τον βαθμό σύνδεσής της με τα λευκώματα στο αίμα, την σπειραματική διήθηση και την ροή των ούρων. Όταν τα επίπεδα της μυοσφαιρίνης στο αίμα είναι υψηλά ο ορός συνεχίζει να είναι καθαρός (ξανθοχρωματικός), ενώ τα ούρα γίνονται σκοτεινόχρωμα (σαν κονιάκ), διότι η μυοσφαιρίνη μετατρέπεται σε μεθυλαιμοσφαιρίνη. Το γεγονός αυτό αποτελεί σοβαρό διαφοροδιαγνωστικό στοιχείο της μυοσφαιρινουρίας από την αιμοσφαιρινουρία, όπου ο ορός είναι χρωσμένος (ροζέ), ενώ τα ούρα έχουν φυσιολογικό χρώμα [3]. Η μυοσφαιρίνη στο πλάσμα έχει χρόνο ημίσειας ζωής 1 - 3 ώρες και εξαφανίζεται μέσα σε 6 ώρες, οπότε η διάγνωση της ραβδομυόλυσης μπορεί να μην επιβεβαιωθεί αν η μυϊκή βλάβη είναι παροδική και όχι παρατεταμένη και αν ο ασθενής δεν επισκεφθεί σύντομα γιατρό. Η μυοσφαιρίνη, στο παρακάτω διάγραμμα παρουσιάζει υψηλότερη συγγένεια με το οξυγόνο σε σχέση με τη φυσιολογική αιμοσφαιρίνη. Η σύγκριση του κορεσμού έγινε επί % της αιμοσφαιρίνης και της μυοσφαιρίνης σε πίεση 5 kPa. Η μυοσφαιρίνη φαίνεται πως διατηρεί το οξυγόνο μέχρι να φτάσει σε πολύ χαμηλή μερική πίεση. Η χαμηλή πίεση παρατηρείται όταν ο μυς εργάζεται πολύ σκληρά και το οξυγόνο χρησιμοποιείται με αερόβιο τρόπο. Η μυοσφαιρίνη απελευθερώνει το οξυγόνο της μόνο όταν η πίεση του είναι πολύ χαμηλή, όταν δηλαδή δεν μπορεί η αιμοσφαιρίνη να παρέχει την κατάλληλη ποσότητα αυτού αρκετά γρήγορα και στην κατάλληλη ποσότητα, διότι η ζήτηση είναι μεγάλη. Αυτό συμβαίνει όταν υπάρχει υψηλό ποσοστό του, μέσω της αναπνοής, όπως κατά τη διάρκεια έντονης άσκησης. Με τον τρόπο αυτό, καθυστερεί την έναρξη της αναερόβιας αναπνοής. Το οξυγόνο αντικαθίσταται κατά τη διάρκεια ηρεμίας-χαλάρωσης μετά από έντονη άσκηση άρα και κατανάλωση ενέργειας μιας και αυτός είναι ένας από τους πολλούς ρόλους που επιτελεί. Γι’ αυτό και η καμπύλη παρουσιάζει μια μετατόπιση προς τα αριστερά. Τα φυσιολογικά ούρα δεν πρέπει να περιέχουν ερυθρά αιμοσφαίρια, ελεύθερη αιμοσφαιρίνη και μυοσφαιρίνη [1]. Η μυοσφαιρίνη είναι η πρωτεΐνη με την οποία συνδέεται το οξυγόνο στους γραμμωτούς μύες (καρδιακό και σκελετικούς). Μοιάζει με την αιμοσφαιρίνη δεδομένου ότι αποτελείται από α, β, γ και δ αλυσίδες [4]. Αντίθετα, προς την αιμοσφαιρίνη υπάρχει μόνο ως μονομερές γι’ αυτό και το μοριακό της βάρος είναι το 1/4 της αιμοσφαιρίνης. Σε αντίθεση με την αιμοσφαιρίνη δεν απελευθερώνει οξυγόνο παρά μόνο σε εξαιρετικά χαμηλή πίεση οξυγόνου. Αύξηση της συγκέντρωσης μυοσφαιρίνης στον ορό συμβαίνει έπειτα από τραύμα σε σκελετικό ή καρδιακό μυ. Οι υπάρχουσες μέθοδοι για την ανάλυση μυοσφαιρίνης δεν μπορεί να διακρίνουν εάν η μυοσφαιρίνη προέρχεται από καρδιακό ή σκελετικό μυ. Γι’ αυτό και η διαγνωστική της αξία στο έμφραγμα του μυοκαρδίου είναι περιορισμένη. Μικρή κάκωση σκελετικών μυών μπορεί να οδηγήσει σε αύξηση της συγκέντρωσης μυοσφαιρίνης και λανθασμένη διάγνωση εμφράγματος του μυοκαρδίου. Το κύριο πλεονέκτημα της μυοσφαιρίνης ως δείκτη εμφράγματος του μυοκαρδίου έγκειται στο γεγονός ότι απελευθερώνεται πολύ νωρίς από τα κατεστραμμένα κύτταρα. Η συγκέντρωση της μυοσφαιρίνης στον ορό αυξάνεται μέσα στην πρώτη ώρα μετά την εμφάνιση του εμφράγματος του μυοκαρδίου και οι τιμές κορυφώνονται μεταξύ 4 - 12 ωρών. Συνεπώς η μέτρηση μυοσφαιρίνης είναι χρήσιμη κατά τις πρώτες 4 ώρες μετά την έναρξη του εμφράγματος του μυοκαρδίου. Διαγνωστικά ο προσδιορισμός της μυοσφαιρίνης είναι ο αποκλεισμός του εμφράγματος του μυοκαρδίου. Έτσι εάν η συγκέντρωση μυοσφαιρίνης παραμένει αμετάβλητη εντός των φυσιολογικών τιμών μετά από πολλαπλές μετρήσεις μέσα στις πρώτες 2 - 4 ώρες από την εμφάνιση πόνου στο στήθος αποκλείεται με βεβαιότητα 100% το έμφραγμα του μυοκαρδίου. Η ραβδομυόλυση έχει διαπιστωθεί και σε λοιμώδεις νόσους από βακτηρίδια (Τύφου, Σιγγέλα κ.α.) ή ιούς (Γρίπης, Coxsackie, Ερπητοϊοι). Αυτή πιθανώς οφείλεται είτε σε άμεση τοξική επίδραση των βακτηριδίων στους μύες ή λόγω των αιμοδυναμικών μεταβολών που συμβαίνουν κατά την σήψη, οπότε στις καταστάσεις αυτές το αίμα φεύγει από τους μύες και πάει στα ζωτικά όργανα, με αποτέλεσμα την μυϊκή νέκρωση (Hroncich 1989). Στην γρίπη είναι πιθανό η μυοσφαιρινουρία να οφείλεται σε απ' ευθείας επίδραση του ιού στις μυϊκές ίνες ή έμμεσα σε ανοσολογικό μηχανισμό [3]. Οι Marcus και συν. σε 23 ηλικιωμένους ασθενείς που βρέθηκαν ακινητοποιημένοι (οι 22 στο κρεβάτι τους και ο ένας στο δάπεδο του δωματίου), για διάστημα πλήρους ακινητοποίησης μεγαλύτερο από 12 ώρες στις περισσότερες των περιπτώσεων, διαπιστώθηκε σημαντικού βαθμού ραβδομυόλυση (αύξηση της CPK πάνω από το 5πλάσιο της ανώτερης φυσιολογικής τιμής). Ο μηχανισμός της μυϊκής βλάβης κατά τη διάρκεια της πλήρους ακινητοποίησης είναι η αύξηση της πίεσης που ασκεί το βάρος του μέλους ή του σώματος πάνω στα αρτηρίδια που τροφοδοτούν με αίμα τα μέλη σε επίπεδα τέτοια ώστε να αποφράσσονται με αποτέλεσμα να ισχαιμεί η αντίστοιχη περιοχή, η οποία γίνεται οιδηματώδης. Οι μηχανικές βλάβες των σκελετικών μυών κατά την διάρκεια του συνδρόμου καταχώσεως οφείλονται στην διαρροή του σαρκειλήμματος. Η αυξημένη διαπερατότητα της μεμβράνης των μυϊκών κυττάρων επιτρέπει την είσοδο μέσα σ' αυτά νατρίου, ασβεστίου και νερού από τον εξωκυττάριο χώρο, με αποτέλεσμα την μείωση του τελευταίου και την υπασβεστιαιμία. Η αύξηση του ενδοκυττάριου ασβεστίου ενεργοποιεί καταστροφικά αυτολυτικά ένζυμα των κυττάρων, με αποτέλεσμα την νέκρωση των μυϊκών κυττάρων. Τότε εξέρχονται από τα κύτταρα κάλιο, φωσφόρος, μυοσφαιρίνη και ουρικό οξύ, με αποτέλεσμα εκτός από την υπασβεστιαιμία να διαπιστώνεται και έντονη υπερκαλιαιμία, υπερουριχαιμία, υπερφωσφαταιμία και κλινικές εκδηλώσεις όπως βραδυαρρυθμίες (λόγω υπερκαλιαιμίας), καταστολή της μυοκαρδιακής λειτουργίας (λόγω υπασβεστιαιμίας), shock και ΟΝΑ (Better 1993) [3]. Η μυοσφαιρίνη είναι μια αναπνευστική πρωτεΐνη η οποία είναι μοναδική για τους σκελετικούς μύες και το μυοκάρδιο. Ελευθερώνεται σε σημαντικές ποσότητες στο κυκλοφοριακό σύστημα σε περιπτώσεις οξείας καταστροφής των μυϊκών ινών -κυττάρων. Η κατά τη ραβδομυόλυση απελευθερωμένη ποσότητα μυοσφαιρίνης απομακρύνεται γρήγορα από την κυκλοφορία και δίδει στα ούρα καφέ ερυθρά χροιά. Τα προηγούμενα ευρήματα προκύπτουν σε σοβαρές κακώσεις μυϊκών μαζών (συνθλίψεις), οπότε η ποσότητα της μυοσφαιρίνης είναι σημαντική. Η αποβαλλόμενη μυοσφαιρίνη συνιστά σοβαρό κίνδυνο πρόκλησης νεφρικής βλάβης που όμως εμφανίζεται αρκετές ημέρες μετά τη μυοσφαιρινουρία [2]. Μικρές ποσότητες μυοσφαιρίνης ελευθερώνονται και σε μικρότερες μυϊκές καταστροφές, όπως σε μικροτραυματισμούς και θλάσεις μυών από έντονη σωματική προσπάθεια. Ενδιαφέρον παρουσιάζει η αυξημένη αποβολή μυοσφαιρίνης, σε ποσότητες όμως μικρογραμμαρίων, σε περίπτωση οξέος εμφράγματος του μυοκαρδίου, οπότε η καταστροφή των νεκρωμένων μυϊκών ινών οδηγεί σε μυοσφαιριναιμία μικρής χρονικής διάρκειας και μυοσφαιρινουρία η οποία παρατείνεται για μερικές ημέρες. Η μυοσφαιρινουρία και η μυοαφαιριναιμία αποτελούν τελευταία ένα σημαντικό διαφοροδιαγνωστικό δείκτη, παράλληλα με τα ένζυμα του ορού και ειδικά το καρδιακό κλάσμα της κρεατινοφωσφοκινάσης, το CK-ΜΒ, σε περίπτωση υποψίας εμφράγματος του μυοκαρδίου. Μυοσφαιρινουρία μπορεί να παρατηρηθεί στις ακόλουθες περιπτώσεις: Αλκοολική πολυμυοπάθεια Σπασμοί Ηλεκτρικό Shock Εκτεταμένα εγκαύματα Οικογενής μυοσφαιρινουρία Υπερθερμία (κακοήθης υπερθερμία με αναισθησία) Έμφρακτο μυός Λοίμωξη (οξεία πολυμυοσίτιδα) Παρατεταμένη, εντατική, ή ασυνήθιστη άσκηση Προοδευτικές μυϊκές παθήσεις Τοξίνη (δηλητηρίαση από ψάρια) Τραύμα (κάκωση από σύγκρουση, τραύμα από σφαίρα πυροβόλου) Διάφορα δηλητήρια Οι μέθοδοι αυτοί χρησιμοποιούνται για να διακριθεί αν το κόκκινο χρώμα των ούρων ή η θετική αντίδραση του αίματος στην ταινία ούρων οφείλεται στην μυοσφαιρίνη ή στην αιμοσφαιρίνη [5]. Μέθοδος προσδιορισμού μυοσφαιρίνης με διήθηση με θειοσαλικυλικό Χρησιμοποιούνται ούρα όξινα και διαυγή. Αν τα ούρα είναι αλκαλικά προσθέτονται λίγες σταγόνες οξικού οξέος για να αποφευχθεί ψευδώς θετικό αποτέλεσμα. Μέσα σε δοκιμαστικό σωληνάριο προσθέτονται 2,5 ml ούρα και 7,5 ml θειοσαλικυλικό οξύ 3%. Ανάδευση. Διήθηση με χωνί και διηθητικό χαρτί. Αν το χρώμα οφείλεται στην μυοσφαιρίνη δεν απομακρύνεται με την διήθηση, ενώ τόσο η αιμοσφαιρίνη όσο και οι άλλες χρωμογόνες ουσίες καθιζάνουν μαζί με το λεύκωμα. Μέθοδος προσδιορισμού μυοσφαιρίνης με βρασμό Σε δύο δοκιμαστικά σωληνάρια τοποθετούνται από 5 ml διαυγή ούρα. Αν τα ούρα δεν είναι διαυγή τότε προσθέτονται 3 σταγόνες πυκνού οξικού οξέος ή 5 - 10 οξικού οξέος 33%. Ακολουθεί διήθηση με χωνί και διηθητικό χαρτί. Αν το χρώμα οφείλεται στην μυοσφαιρίνη δεν απομακρύνεται με την διήθηση, ενώ τόσο η αιμοσφαιρίνη όσο και οι άλλες χρωμογόνες ουσίες καθιζάνουν μαζί με το λεύκωμα. Μέτρηση μυοσφαιρίνης με μίγμα οξειδωτικών – αναγωγικών ουσιών Φυγοκεντρούνται 10 ml ούρα και στο ίζημα προσθέτονται 2 σταγόνες διαλύματος αναγωγικής ουσίας και 2 σταγόνες διαλύματος Η2Ο2. Η αντίδραση δίνει πράσινο έως σκούρο μπλε χρώμα, σε περίπτωση ύπαρξης αιμοσφαιρίνης. Οι αναγωγικές ουσίες που χρησιμοποιούνται είναι η βενζιδίνη, η ο-τολιδίνη και η πυραμιδόνη. Οι ουσίες αυτές πρέπει να χρησιμοποιούνται με προσοχή, γιατί είναι καρκινογόνες. Δεύτερο αντιδραστήριο που απαιτείται είναι το Η2Ο2 σε όξινο περιβάλλον (με οξικό οξύ). Μέτρηση μυοσφαιρίνης με ταινίες ούρων Η εμπεριεχόμενη αίμη τόσο στην αιμοσφαιρίνη όσο και στη μυοσφαιρίνη παρουσιάζει δραστικότητα υπεροξειδάσης η οποία άλλωστε αποτελεί την αναζητούμενη ιδιότητα-ουσία στις ταινίες των ούρων. Η «υπεροξειδάση» στις ταινίες των ούρων καταλύει μια χρωματική αντίδραση επιφέροντας αλλαγή χρώματος. Το χρωμογόνο μίγμα συνίσταται από μια εύκολα οξειδωμένη ουσία (υπεροξείδιο του υδρογόνου Η2Ο2) που δίδει χρώμα όταν οξειδωθεί. Ο παραπάνω μηχανισμός εξηγεί μερικές αιτίες λανθασμένου αποτελέσματος: Ψευδώς θετικό αποτέλεσμα εφόσον στο δείγμα που ελέγχεται εισέρχεται και άλλη, πλην του αίματος, πηγή υπεροξειδάσης. Ψευδώς θετικό αποτέλεσμα εφόσον στο δείγμα βρεθούν τα ισχυρά οξειδωτικά (π.χ. απολυμαντικές ουσίες) που μπορούν να οξειδώσουν κατ’ ευθείαν το υπόστρωμα δίδοντας χρώμα, χωρίς καν την ύπαρξη υπεροξειδάσης. Ψευδώς αρνητικό αποτέλεσμα εφόσον στο δείγμα υπάρχουν ισχυρές αντιοξειδωτικές ουσίες (π.χ. ασκορβικό οξύ) που δεσμεύουν και καταστρέφουν το Η2Ο2 με αποτέλεσμα να μην οξειδώνεται το χρωμογόνο υπόστρωμα. Ιωαννίδης Ι. Κλινική χημεία Ι – Ανάλυση ούρων, Εκδόσεις Γιαχούδη 2004, Θεσσαλονίκη, ISBN 960-7425-42-1 Μπαμπιονιτάκης Α, Γενική ούρων 3 – Παθολογική φυσιολογία, Ιατρική σχολή ΕΚΠΑ. https://web.archive.org/web/20120814075715/http://www.renalkomotini.gr/gr_news19.htm https://web.archive.org/web/20170131211043/http://www.clinical.bioiatriki.gr/analysis/pdfs/b33.pdf Καρκαλούσος Π, Φυσικοί χαρακτήρες και χημικοί χαρακτήρες σε δείγματα της γενικής ούρων, ΤΕΙ Αθηνών, Αθήνα 2009.