Τροπονίνη

Η τροπονίνη ή σύμπλεγμα τροπονίνης είναι σύμπλεγμα τριών ρυθμιστικών πρωτεϊνών ( τροπονίνης C, τροπονίνης I και τροπονίνης T ) που αποτελούν αναπόσπαστο μέρος της μυϊκής συστολής στους σκελετικούς μύες και τον καρδιακό μυ, αλλά όχι στους λείους μύες. Οι μετρήσεις των καρδιακών ειδικών τροπονινών Ι και Τ χρησιμοποιούνται εκτενώς ως διαγνωστικοί και προγνωστικοί δείκτες στη διαχείριση του εμφράγματος του μυοκαρδίου και του οξέος στεφανιαίου συνδρόμου.  Τα επίπεδα τροπονίνης στο αίμα μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως διαγνωστικός δείκτης εγκεφαλικού επεισοδίου, αν και η ευαισθησία αυτής της μέτρησης είναι χαμηλή.

Λειτουργία 
Η τροπονίνη συνδέεται με την πρωτεΐνη τροπομυοσίνη και βρίσκεται στην αυλάκωση μεταξύ των νηματίων ακτίνης στον μυϊκό ιστό. Σε χαλαρό μυ, η τροπομυοσίνη μπλοκάρει τη θέση προσκόλλησης για τη γέφυρα μυοσίνης, αποτρέποντας έτσι τη συστολή. Όταν το μυϊκό κύτταρο διεγείρεται να συστέλλεται από ένα δυναμικό δράσης, τα κανάλια ασβεστίου ανοίγουν στη σαρκοπλασματική μεμβράνη και απελευθερώνουν ασβέστιο στο σαρκοπλάσμα. Τμήμα από αυτό το ασβέστιο προσκολλάται στην τροπονίνη, η οποία την προκαλεί αλλαγή στο σχήμα, εκθέτοντας θέσεις δέσμευσης για μυοσίνη (ενεργές θέσεις) στα νημάτια ακτίνης . Η δέσμευση της μυοσίνης στην ακτίνη προκαλεί σχηματισμό διασταυρούμενης γέφυρας και αρχίζει η συστολή του μυός. 

Η τροπονίνη συνδέεται με την πρωτεΐνη τροπομυοσίνη και βρίσκεται στην αυλάκωση μεταξύ των νηματίων ακτίνης στον μυϊκό ιστό. Σε χαλαρό μυ, η τροπομυοσίνη μπλοκάρει τη θέση προσκόλλησης για τη γέφυρα μυοσίνης, αποτρέποντας έτσι τη συστολή. Όταν το μυϊκό κύτταρο διεγείρεται να συστέλλεται από ένα δυναμικό δράσης, τα κανάλια ασβεστίου ανοίγουν στη σαρκοπλασματική μεμβράνη και απελευθερώνουν ασβέστιο στο σαρκοπλάσμα. Τμήμα από αυτό το ασβέστιο προσκολλάται στην τροπονίνη, η οποία την προκαλεί αλλαγή στο σχήμα, εκθέτοντας θέσεις δέσμευσης για μυοσίνη (ενεργές θέσεις) στα νημάτια ακτίνης . Η δέσμευση της μυοσίνης στην ακτίνη προκαλεί σχηματισμό διασταυρούμενης γέφυρας και αρχίζει η συστολή του μυός. ☃☃

Η τροπονίνη βρίσκεται τόσο στους σκελετικούς μυες όσο και στον καρδιακό μυ, αλλά οι συγκεκριμένες εκδοχές της τροπονίνης διαφέρουν μεταξύ των τύπων μυών. Η κύρια διαφορά είναι ότι η υπομονάδα TnC της τροπονίνης στον σκελετικό μυ έχει τέσσερις θέσεις δέσμευσης ιόντων ασβεστίου, ενώ στον καρδιακό μυ υπάρχουν μόνο τρεις. Η πραγματική ποσότητα ασβεστίου που συνδέεται με την τροπονίνη δεν έχει καθοριστεί οριστικά.

Φυσιολογία 
Και στον καρδιακό και στους σκελετικούς μύες, η παραγωγή μυϊκής δύναμης ελέγχεται κυρίως από αλλαγές στη συγκέντρωση του ενδοκυτταρικού ασβεστίου. Γενικά, όταν το ασβέστιο αυξάνεται, οι μύες συστέλλονται και όταν το ασβέστιο μειώνεται, οι μύες χαλαρώνουν. 

Η τροπονίνη  είναι συστατικό λεπτών ινιδίων (μαζί με την ακτίνη και την τροπομυοσίνη) και είναι το πρωτεϊνικό σύμπλοκο στο οποίο δεσμεύεται το ασβέστιο για να προκαλέσει την παραγωγή μυϊκής δύναμης. Η τροπονίνη αποτελείται από τρεις υπομονάδες, TnC, TnI και TnT, η καθεμία από τις οποίες παίζει ρόλο στη ρύθμιση ισχύος  του μυός. Υπό ηρεμία ενδοκυτταρικών επιπέδων ασβεστίου, η τροπομυοσίνη καλύπτει τις δραστικές θέσεις στην ακτίνη με τις οποίες συνδέεται η μυοσίνη (μοριακός κινητήρας οργανωμένος σε πυκνά μυϊκά νημάτια) προκειμένου να δημιουργηθεί δύναμη. Όταν το ασβέστιο δεσμεύεται σε συγκεκριμένες θέσεις στον τομέα Ν του TnC, συμβαίνει μια σειρά δομικών αλλαγών πρωτεϊνών  έτσι ώστε η τροπομυοσίνη να απομακρύνεται από τις θέσεις δέσμευσης μυοσίνης στην ακτίνη, επιτρέποντας στη μυοσίνη να προσκολληθεί στο νημάτιο και να παραγάγει δύναμη και να συντομεύσει το σαρκομερές.  

Η τροπονίνη  είναι συστατικό λεπτών ινιδίων (μαζί με την ακτίνη και την τροπομυοσίνη) και είναι το πρωτεϊνικό σύμπλοκο στο οποίο δεσμεύεται το ασβέστιο για να προκαλέσει την παραγωγή μυϊκής δύναμης. Η τροπονίνη αποτελείται από τρεις υπομονάδες, TnC, TnI και TnT, η καθεμία από τις οποίες παίζει ρόλο στη ρύθμιση ισχύος  του μυός. Υπό ηρεμία ενδοκυτταρικών επιπέδων ασβεστίου, η τροπομυοσίνη καλύπτει τις δραστικές θέσεις στην ακτίνη με τις οποίες συνδέεται η μυοσίνη (μοριακός κινητήρας οργανωμένος σε πυκνά μυϊκά νημάτια) προκειμένου να δημιουργηθεί δύναμη. Όταν το ασβέστιο δεσμεύεται σε συγκεκριμένες θέσεις στον τομέα Ν του TnC, συμβαίνει μια σειρά δομικών αλλαγών πρωτεϊνών  έτσι ώστε η τροπομυοσίνη να απομακρύνεται από τις θέσεις δέσμευσης μυοσίνης στην ακτίνη, επιτρέποντας στη μυοσίνη να προσκολληθεί στο νημάτιο και να παραγάγει δύναμη και να συντομεύσει το σαρκομερές. Μεμονωμένες υπομονάδες εξυπηρετούν διαφορετικές λειτουργίες: 
 Η τροπονίνη  C δεσμεύεται στα ιόντα ασβεστίου για να παράγει μια διαμορφωτική αλλαγή στο TnI
 Η τροπονίνη  T δεσμεύεται με την τροπομυοσίνη, ενώνοντας τα για να σχηματίσει ένα σύμπλοκο τροπονίνης-τροπομυοσίνης
 Η τροπονίνη  I δεσμεύεται στην ακτίνη σε λεπτά μυοϊνίδια για να συγκρατεί το σύμπλεγμα ακτίνης-τροπομυοσνίνης στη θέση του

Οι λείοι μύες δεν διαθέτουν τροπονίνη.

Υπομονάδες 
Το TnT είναι υπομονάδα δέσμευσης της τροπομυοσίνης, η οποία ρυθμίζει την αλληλεπίδραση του συμπλόκου τροπονίνης με τα ινίδια. Το TnI αναστέλλει τη δράση της ΑΤΡάσης της ακτο-μυοσίνης. Το TnC είναι υπομονάδα δέσμευσης Ca 2+, που παίζει τον κύριο ρόλο στην εξαρτώμενη από Ca2+ ρύθμιση της συστολής των μυών. 

Τα TnT και TnI στον καρδιακό μυ παρουσιάζονται με μορφές διαφορετικές από αυτές των σκελετικών μυών. Δύο ισομορφές TnI και δύο ισομορφές TnT εκφράζονται σε ανθρώπινο σκελετικό μυϊκό ιστό (skTnI και skTnT). Μόνο μία ισόμορφη ειδική για ιστούς του TnI περιγράφεται για καρδιακό μυϊκό ιστό (cTnI), ενώ η ύπαρξη αρκετών καρδιακών ειδικών ισομορφών του TnT (cTnT) περιγράφεται στη βιβλιογραφία. Δεν είναι γνωστές οι καρδιακές ισομορφές για την ανθρώπινη TnC. Το TnC στον ανθρώπινο καρδιακό μυικό ιστό παρουσιάζεται από μια ισομορφή τυπική για αργό σκελετικό μυ. Μια άλλη μορφή TnC, γρήγορης σκελετικής ισομορφής TnC, είναι πιο χαρακτηριστική για γρήγορους σκελετικούς μύες.  cTnI εκφράζεται μόνο στο μυοκάρδιο. Δεν είναι γνωστά παραδείγματα έκφρασης cTnI σε υγιείς ή τραυματισμένους σκελετικούς μυς ή σε άλλους τύπους ιστών. Το cTnT είναι πιθανώς λιγότερο ειδικό για την καρδιά. Έχει περιγραφεί έκφραση cTnT σε σκελετικό ιστό ασθενών με χρόνιες βλάβες του σκελετικού μυός. 

Στο σύμπλεγμα καρδιακής τροπονίνης έχει αποδειχθεί η ισχυρότερη αλληλεπίδραση μεταξύ των μορίων για το δυαδικό σύμπλεγμα cTnI - TnC ειδικά παρουσία Ca2 + (KA = 1,5x10 −8 M −1 ).  Το TnC, σχηματίζοντας ένα σύμπλοκο με cTnI, αλλάζει τη διαμόρφωση του μορίου cTnI και προστατεύει μέρος της επιφάνειάς του. Σύμφωνα με τα τελευταία δεδομένα, το cTnI απελευθερώνεται στη ροή του αίματος του ασθενούς με τη μορφή δυαδικού συμπλόκου με TnC ή τριμερούς συμπλέγματος με cTnT και TnC.  σχηματισμός συμπλόκου cTnI-TnC παίζει σημαντικό θετικό ρόλο στη βελτίωση της σταθερότητας του μορίου cTnI. Το cTnI, το οποίο είναι εξαιρετικά ασταθές στην ελεύθερη μορφή του, επιδεικνύει σημαντικά καλύτερη σταθερότητα στο σύμπλεγμα με TnC ή στο τριμερές σύμπλεγμα cTnI-cTnT-TnC. Έχει αποδειχθεί ότι η σταθερότητα του cTnI στο φυσικό σύμπλοκο είναι σημαντικά καλύτερη από τη σταθερότητα της καθαρισμένης μορφής της πρωτεΐνης ή τη σταθερότητα του cTnI σε τεχνητά σύμπλοκα τροπονίνης που συνδυάζονται από καθαρισμένες πρωτεΐνες.

Έρευνα

Καρδιακές παθήσεις 
Ορισμένοι υπότυποι της tτροπονίνης (καρδιακή I και T ) είναι ευαίσθητοι και συγκεκριμένοι δείκτες βλάβης στον καρδιακό μυ. Μετράται στο αίμα για να γίνει διάκριση μεταξύ ασταθούς στηθάγχης και εμφράγματος του μυοκαρδίου (καρδιακή προσβολή) σε άτομα με πόνο στο στήθος ή οξύ στεφανιαίο σύνδρομο . Ένα άτομο που είχε πρόσφατα έμφραγμα του μυοκαρδίου θα είχε μια περιοχή του καρδιακού μυός με βλάβη και αυξημένα επίπεδα καρδιακής τροπονίνης στο αίμα.  Αυτό μπορεί επίσης να συμβεί σε άτομα με στεφανιαίο αγγειοσπασμό, έναν τύπο εμφράγματος του μυοκαρδίου που συνεπάγεται σοβαρή συστολή των καρδιακών αιμοφόρων αγγείων. Μετά από έμφραγμα του μυοκαρδίου οι τροπονίνες μπορεί να παραμείνουν υψηλές για έως και 2 εβδομάδες. 

Οι καρδιακές τροπονίνες αποτελούν δείκτη όλων των βλαβών του καρδιακού μυός, όχι μόνο του εμφράγματος του μυοκαρδίου, η οποία είναι η πιο σοβαρή μορφή καρδιακής διαταραχής. Ωστόσο, τα διαγνωστικά κριτήρια για την αυξημένη τροπονίνη που υποδεικνύουν έμφραγμα του μυοκαρδίου καθορίζονται επί του παρόντος από τον ΠΟΥ σε κατώφλι 2 μg ή υψηλότερο. Τα κρίσιμα επίπεδα άλλων καρδιακών βιοδεικτών είναι επίσης σχετικά, όπως η κινάση της κρεατινίνης.  Άλλες καταστάσεις που οδηγούν άμεσα ή έμμεσα σε καρδιακή μυϊκή βλάβη και στον  θάνατο μπορούν επίσης να αυξήσουν τα επίπεδα τροπονίνης, όπως η νεφρική ανεπάρκεια .   Η σοβαρή ταχυκαρδία (για παράδειγμα λόγω υπερκοιλιακής ταχυκαρδίας ) σε ένα άτομο με φυσιολογικές στεφανιαίες αρτηρίες μπορεί επίσης να οδηγήσει σε αυξημένη τροπονίνη, για παράδειγμα, υποτίθεται ότι οφείλεται σε αυξημένη ζήτηση οξυγόνου και ανεπαρκή παροχή στον καρδιακό μυ. 

Οι τροπονίνες αυξάνονται επίσης σε ασθενείς με καρδιακή ανεπάρκεια, οι οποίοι επίσης έχουν πρόβλεψη θνησιμότητας και ανωμαλίες του κοιλιακού ρυθμού. Μπορούν να αυξηθούν σε φλεγμονώδεις καταστάσεις όπως η μυοκαρδίτιδα και η περικαρδίτιδα με εμπλοκή των καρδιακών μυών (η οποία στη συνέχεια ονομάζεται μυοκαρδίτιδα) Οι τροπονίνες μπορούν επίσης να υποδείξουν διάφορες μορφές καρδιομυοπάθειας, όπως διασταλμένη καρδιομυοπάθεια, υπερτροφική καρδιομυοπάθεια ή (αριστερή) κοιλιακή υπερτροφία, καρδιομυοπάθεια περιφερικού, καρδιομυοπάθεια Takotsubo ή διηθητικές διαταραχές όπως καρδιακή αμυλοείδωση . 

Ο καρδιακός τραυματισμός με αυξημένες τροπονίνες εμφανίζεται επίσης σε καρδιακή σύγχυση, απινίδωση και εσωτερική ή εξωτερική καρδιοανάταξη . Οι τροπονίνες συνήθως αυξάνονται σε διάφορες διαδικασίες, όπως hκαρδιακή χειρουργική επέμβαση και η μεταμόσχευση καρδιάς ,το  κλείσιμο των κολπικών ελαττωμάτων διαφράγματος, η διαδερμική στεφανιαία παρέμβαση ή η "ablation" ραδιοσυχνότητας .

Μη καρδιακές παθήσεις 
Η διάκριση μεταξύ καρδιακών και μη καρδιακών παθήσεων είναι κάπως τεχνητή. Οι καταστάσεις που αναφέρονται παρακάτω δεν είναι πρωτογενείς καρδιακές παθήσεις, αλλά ασκούν έμμεσες επιπτώσεις στον καρδιακό μυ.

Οι τροπονίνες αυξάνονται στο 40% περίπου των ασθενών με κρίσιμες ασθένειες όπως η σήψη . Υπάρχει αυξημένος κίνδυνος θνησιμότητας και διάρκειας παραμονής στη μονάδα εντατικής θεραπείας σε αυτούς τους ασθενείς.  Σε σοβαρή γαστρεντερική αιμορραγία, μπορεί επίσης να υπάρξει αναντιστοιχία μεταξύ της ζήτησης οξυγόνου και της προσφοράς του στο μυοκάρδιο.

Οι παράγοντες χημειοθεραπείας μπορούν να ασκήσουν τοξικές επιδράσεις στην καρδιά (παραδείγματα περιλαμβάνουν ανθρακυκλίνη, κυκλοφωσφαμίδη, 5-φθοροουρακίλη και σισπλατίνη ). Αρκετές τοξίνες και δηλητήρια μπορούν επίσης να οδηγήσουν σε τραυματισμό των καρδιακών μυών ( δηλητήριο σκορπιού, δηλητήριο φιδιού και δηλητήριο από μέδουσες και σαρανταποδαρούσες ). Η δηλητηρίαση από μονοξείδιο του άνθρακα ή η δηλητηρίαση από κυανιούχα μπορεί επίσης να συνοδεύεται από απελευθέρωση τροπονινών λόγω υποξικών καρδιοτοξικών επιδράσεων. Ο καρδιακός τραυματισμός εμφανίζεται σε περίπου το ένα τρίτο των σοβαρών περιπτώσεων δηλητηρίασης από CO, και ο έλεγχος της τροπονίνης είναι κατάλληλος σε αυτούς τους ασθενείς.  

Και στην πρωτογενή πνευμονική υπέρταση και στην πνευμονική εμβολή και στις οξείες επιδείξεις χρόνιας αποφρακτικής πνευμονικής νόσου (ΧΑΠ), το στέλεχος της δεξιάς κοιλίας οδηγεί σε αυξημένη ένταση του τοιχώματος και μπορεί να προκαλέσει ισχαιμία. Φυσικά, οι ασθενείς με παροξύνσεις ΧΑΠ μπορεί επίσης να έχουν ταυτόχρονο έμφραγμα του μυοκαρδίου ή πνευμονική εμβολή, οπότε πρέπει να ληφθεί μέριμνα για την απόδοση των αυξημένων επιπέδων τροπονίνης στη ΧΑΠ.

Άτομα με νεφρική νόσο τελικού σταδίου μπορεί να έχουν χρόνια αυξημένα επίπεδα Τ τροπονίνης, τα οποία συνδέονται με φτωχότερη πρόγνωση.   Η τροπονίνη  I είναι λιγότερο πιθανό να αυξηθεί ψευδώς. 

Η έντονη άσκηση αντοχής, όπως ο μαραθώνιος ή το τριάθλοι μπορεί να οδηγήσει σε αυξημένα επίπεδα τροπονίνης σε έως και το ένα τρίτο των ατόμων, αλλά δεν συνδέεται με δυσμενείς επιπτώσεις στην υγεία σε αυτούς τους ανταγωνιστές.    Υψηλά επίπεδα τροπονίνης Τ έχουν επίσης αναφερθεί σε ασθενείς με φλεγμονώδεις μυϊκές παθήσεις όπως η πολυμυοσίτιδα ή η δερματομυοσίτιδα .   Οι τροπονίνες αυξάνονται επίσης στη ραβδομυόλυση .

Σε υπερτασικές διαταραχές της εγκυμοσύνης, όπως η προεκλαμψία, τα αυξημένα επίπεδα τροπονίνης υποδεικνύουν κάποιο βαθμό μυοϊνικής βλάβης.  

Η καρδιακή τροπονίνη Τ και Ι μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παρακολούθηση της τοξικότητας από καρδιομυοκύτταρα που προκαλείται από φάρμακα και τοξίνες. . 

Το 2020, διαπιστώθηκε ότι οι ασθενείς με COVID-19 με σοβαρή νόσηση είχαν υψηλότερα επίπεδα τροπονίνης Ι σε σύγκριση με εκείνους με ηπιότερη νόσηση.

Προγνωστική χρήση 
Τα αυξημένα επίπεδα τροπονίνης είναι  σημαντικά προγνωστικά στοιχεία σε πολλές από τις καταστάσεις στις οποίες χρησιμοποιούνται για διάγνωση. 

Σε μελέτη με βάση την κοινότητα που δείχνει τη σημασία της βωβής (ασυμπρωματικής) καρδιακής βλάβης, η τροπονίνη Ι έχει αποδειχθεί ότι προβλέπει τη θνησιμότητα και το πρώτο συμβάν στεφανιαίας νόσου σε άνδρες απαλλαγμένους από καρδιαγγειακές παθήσεις κατά την έναρξη.  Σε άτομα με εγκεφαλικό επεισόδιο, τα αυξημένα επίπεδα τροπονίνης στο αίμα δεν αποτελούν χρήσιμο δείκτη για την ανίχνευση της κατάστασης.

Υπομονάδες 
Πρώτα η cTnI  και αργότερα η cTnT  χρησιμοποιήθηκαν αρχικά ως δείκτες για τον θάνατο των καρδιακών κυττάρων. Και οι δύο πρωτεΐνες χρησιμοποιούνται πλέον ευρέως για τη διάγνωση του οξέος εμφράγματος του μυοκαρδίου (ΑΜΙ), της ασταθούς στηθάγχης, του τραύματος του μυοκαρδίου μετά τη χειρουργική επέμβαση και ορισμένων άλλων ασθενειών που σχετίζονται με τραυματισμό του καρδιακού μυός. Και οι δύο δείκτες μπορούν να ανιχνευθούν στο αίμα του ασθενούς 3-6 ώρες μετά την έναρξη του πόνου στο στήθος, φτάνοντας στο μέγιστο επίπεδο εντός 16-30 ωρών. Η αυξημένη συγκέντρωση cTnI και cTnT σε δείγματα αίματος μπορεί να ανιχνευθεί ακόμη και 5-8 ημέρες μετά την έναρξη των συμπτωμάτων, καθιστώντας και τις δύο πρωτεΐνες χρήσιμες και για την καθυστερημένη διάγνωση της ΑΜΙ.

Ανίχνευση 
Η καρδιακή τροπονίνη Τ και Ι μετρώνται με μεθόδους ανοσοπροσδιορισμού.  

 Λόγω των κανονισμών περί ασθενών, ένας μεμονωμένος κατασκευαστής ( Roche Diagnostics ) διανέμει cTnT .
 Ένα πλήθος εταιρειών διαγνωστικών μεθόδων καθιστούν διαθέσιμες τις μεθόδους ανοσοδοκιμασίας cTnI σε πολλές διαφορετικές πλατφόρμες ανοσοπροσδιορισμού.  

Η αύξηση της τροπονίνης μετά από νέκρωση καρδιακών κυττάρων ξεκινά εντός 2-3 ωρών, κορυφώνεται σε περίπου. 24 ώρες και συνεχίζεται για 1-2 εβδομάδες.

Παραπομπές

Εξωτερικοί σύνδεσμοι 

 Troponin  στην US National Library of Medicine  Medical Subject Headings (MeSH)
 Troponins στο Lab Tests Online

Μυϊκό σύστημα
Σελίδες με μη επιθεωρημένες μεταφράσεις
Πρωτεΐνες
Κυτταροσκελετός