МУЗ «Первая городская клиническая больница скорой медицинской помощи»
СЕВЕРНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
КУРС КЛИНИЧЕСКОЙ ЛАБОРАТОРНОЙ ДИАГНОСТИКИ
Руководитель курса
проф. Воробьёва Н.А.
Рациональное использование ферментной диагностики при инфаркте миокарда
г. Архангельск
2009 г.
Оглавление
Введение
1 Патогенез инфаркта миокарда
2 Немного о ферментах вообще и их роли в организме
3 Роль ферментов в диагностике инфаркта миокарда
4 Краткое описание ферментов, используемых в диагностике инфаркта миокарда
Заключение
Список использованных источников
Введение
Под инфарктом миокарда (ИМ) подразумевают некроз отдельных участков сердечной мышцы на почве острой ишемии, возникшей в результате несоответствия коронарного кровообращения потребностям миокарда в кислороде
Частота ИМ колеблется в значительных пределах, имея тенденцию к росту, и составляет, по данным ВОЗ, от 8,5 до 30,0 на 10 тысяч человек. В связи с тяжелым течением, высокой инвалидизацией и летальностью (общая летальность в острейшем, остром и подостром периодах ИМ составляет около 30%) своевременная диагностика этого заболевания является одной из актуальных проблем современной кардиологии.
Использование программы лабораторной диагностики, выявление критериев степени тяжести, контроль эффективности лечения, прогнозирование исхода ИМ, по данным лабораторных тестов, несомненно, внесет дополнительный вклад в повышение эффективности борьбы с этим заболеванием.
В основе программы лабораторной диагностики ИМ лежит исследование активности ферментов сыворотки крови.
1 Патогенез инфаркта миокарда
Самой частой причиной инфаркта миокарда является атеросклероз коронарных сосудов. Именно из-за атеросклеротического повреждения коронарных артерий в них создаются условия для дальнейшего развития облитерирующих тромбов.
Одной из важнейших причин, из-за которых начинается местный внутрикоронарный процесс тромбообразования, является коронароспазм. При развитии коронароспазма происходит разрушение атероматозной бляшки находящейся в коронарной артерии. Из разорванной атероматозной бляшки в окружающую кровь поступают тканевые факторы свертывания крови. Это в первую очередь - тканевой тромбопластин.
Тромбопластин переводит протромбин в его активную форму - в тромбин. Затем уже с помощью тромбина от молекул фибриногена отщепляются их боковые фрагменты, называемые β-фибриногеном. Оставшаяся центральная часть молекулы носит название фибрин-мономера. В дальнейшем происходит полимеризация физрин-мономеров в макромолекулу растворимого фибрина. И наконец, - под влиянием фибриназы (фибрин-стабилизирующего фактора системы свертывания крови), происходит превращение растворимого фибрина в нерастворимый фибрин.
Весь процесс от начала до образования облитерирующего коронарную артерию тромба занимает от нескольких минут до нескольких часов. Однако, следует подчеркнуть, что в большинстве случаев от разрыва атероматозной бляшки до формирования плотного облитерирующего тромба проходит около 30 - 60 минут. Именно данный срок и определяет в большинстве случаев тактику ангиохирурга по селективному (внутрикоронарному) лизированию тромба. В тех же случаях когда тромб облитерировал коронарную атртерию, то по прошествии 45 минут в зоне кровоснабжения сердечной мышцы этой артерией присходит ишемический некроз. Уже с момента внутрикоронарного тромбообразоования происходит ответная реакция фибринолитической сиситемы человека и начинаются процессы аутолиза этого тромба.
Интенсивность этих процессов такова, что у 70 процентов больных через сутки - двое происходит полное разрушение тромба. Следует отметить, что собственный аутолитический процесс в организме человека медленен, и тромбоз коронарных артерий неуклонно заканчивается некрозом миокарда. С момента развития некроза данная некротическая зона запускает процессы резорбции и паралельно запускает процессы развития соединительной ткани вместо некротизированных масс. Процесс резорбции обычно клинически может проявляться, начиная со вторых суток от развития инфаркта миокарда. Процесс замещения соединительной тканью зоны некроза означает финал патогенеза инфаркта миокарда в виде развития постинфарктного рубца.
2 Немного о ферментах вообще и их роли в организме
Ферменты, или энзимы - специфические белки, выполняющие в организме функции биологических катализаторов, т.е. веществ, ускоряющих течение различных химических реакций. Ферменты присутствуют во всех живых клетках. Они катализируют все жизненные процессы. Дыхание и работа сердца, рост и деление клеток, мышечное сокращение, переваривание и усвоение пищи, синтез и распад всех биологических веществ, в т.ч. и самих ферментов, обусловлены быстрым и бесперебойным функционированием определенных ферментных систем. Другими словами, совокупность ферментативных реакций, строго локализованных в клетках и органах, составляет молекулярную основу жизнедеятельности организма.
Основным отличием ферментов от химических катализаторов является высокая специфичность их действия, т.е. каждый фермент действует на определенное вещество или на химическую связь определенного типа.
Напр., фермент лактаза расщепляет только молочный сахар - лактозу с образованием глюкозы и галактозы, а амилаза действует только на полисахариды - гликоген и крахмал.
Высокая специфичность ферментов играет важную биологическую роль, т.к. благодаря этому свойству ферментов в организме происходит последовательное расщепление сложных веществ до более простых, которые или всасываются в кишечнике, или выводятся из организма.
Напр., белки пищи вначале расщепляются протеолитическими ферментами - пепсином, трипсином и химотрипсином на крупные фрагменты полипептидной природы. Эти полипептиды в кишечнике под действием ферментов пептидаз расщепляются до аминокислот, которые всасываются в кровь и разносятся кровотоком в различные органы, где используются для синтеза белков, специфичных для данного организма.
Первый ферментный препарат (экстракт из проростков ячменя, способствующий превращению крахмала в сахар) был получен в 1814 г. академиком Петербургской академии наук К. С. Кирхгофом. Позднее активное начало этого экстракта получило название фермента диастазы или амилазы. Работы К. С. Кирхгофа послужили основой для использования ферментов в пищевой промышленности - получения патоки и глюкозы из крахмала.
В течение длительного времени не удавалось выделить ферменты в виде индивидуальных веществ, поэтому химическая природа их была неизвестна. Значительным стимулом к исследованиям в этом направлении явились работы русского биохимика А. Я. Данилевского, который впервые разделил амилазу и трипсин сока поджелудочной железы. Предложенный А. Я. Данилевским метод адсорбции ферментов на гидроокиси алюминия послужил основой для дальнейших разработок препаративных методов получения очищенных препаратов индивидуальных ферментов. В конце 20-х гг. XX в. амер. биохимиками Д. Самнером и Д. Нортропом впервые были получены в кристаллическом виде ферменты - уреаза и пепсин. Эти работы, окончательно доказавшие белковую природу ферментов, послужили началом нового этапа в развитии препаративной химии ферментов. В настоящее время известно свыше полутора тысяч ферментов, из которых более ста получены в кристаллическом состоянии, т.е. в наиболее очищенном виде.
Содержание подавляющего большинства ферментов в органах и тканях настолько мало, что делает затруднительным определение их содержания в абсолютных количественных величинах (напр., в миллиграммах). Поэтому о содержании ферментов в том или ином органе судят по его активности. За единицу активности ферментов принимается такое его количество, которое в одну минуту катализирует превращение определенного количества субстрата - активность ферментов в биологических жидкостях, напр., в сыворотке крови, принято выражать в единицах активности на 1 мл жидкости.
Действие ферментов зависит от ряда факторов, среди которых наиболее важны температура и реакция среды. Для большинства ферментов человека и теплокровных животных оптимум действия наблюдается при +37 - +38°, т.е. при температуре тела. Широкие границы температурного оптимума для ферментов связаны с приспособительными и защитными функциями организма при состояниях, сопровождающихся повышением общей температуры тела (лихорадка, различного рода инфекции и т.д.). Зависимость активности ферментов от температуры используется в медицинской практике, в частности в хирургии, для управления ходом химических реакций процессов обмена при некоторых экстремальных (неотложных) состояниях.
Напр., при сложных оперативных вмешательствах, требующих временного отключения кровоснабжения оперируемых органов (напр., операции на сердце, мозге и крупных сосудах), в этих тканях возникает кислородная недостаточность, которая может привести к тяжелым и необратимым осложнениям. В этих условиях необходимо замедлить интенсивность обменных процессов, чтобы снизить потребление кислорода клетками. Это возможно при снижении активности ферментов за счет снижения общей температуры организма. Для этих целей хирургами предложен метод гипотермии, когда путем охлаждения тела больного добиваются снижения скорости ферментативных реакций, замедления обмена веществ, а, следовательно, потребления кислорода. Т.о. предотвращается кислородное голодание тканей, что особенно важно для мозга - органа, наиболее чувствительного к недостатку кислорода.
В нормальных физиологических условиях активность ферментов в биологических жидкостях, в первую очередь в сыворотке крови, относительно низка по сравнению с их активностью в тканях. При ряде заболеваний и неблагоприятных воздействиях на организм, сопровождающихся нарушением структуры клеток и проницаемости клеточных мембран, ферменты тканей поступают в большом количестве в кровь - развивается гиперферментемия. Основой гиперферментемии является также увеличение синтеза ферментов. При изменении оптимальных условий действия ферментов. под влиянием различных факторов (радиации, химических веществ, вирусов, бактерий и т. д.) наблюдается снижение активности ферментов в крови. Свойство ферментов чутко реагировать на различные воздействия используется в клинике в диагностических целях. Наиболее широкое применение получили методы определения активности ферментов в сыворотке крови. Ценность этих методов заключается в том, что они могут помочь диагностировать заболевание на самых ранних стадиях его развития.
Увеличение активности альдолазы в сыворотке крови наблюдается при эпидемическом гепатите, а характерные сдвиги в соотношении активности двух аминотрансфераз в сыворотке крови позволяют диагностировать на разных стадиях инфаркт миокарда и инфекционный гепатит. При мышечных дистрофиях отмечается значительное увеличение в сыворотке крови активности креатинкиназы. Большое значение при диагностике заболеваний почек имеет определение активности трансамидиназы. Определение активности фермента лизоцима в биологических жидкостях используют для диагностики лейкемии и некоторых заболеваний почек (гломерулонефрита, невротического синдрома). Особенно большую популярность среди клиницистов получили методы определения количественного и качественного состава изоферментов различных ферментов.
Напр., характерные количественные и качественные изменения изоферментов лактатдегидрогеназы (ЛДГ) имеют место при инфаркте миокарда и инфекционном гепатите. Определение изоферментного спектра ЛДГ успешно применяют тогда, когда необходимо дифференцировать инфаркт миокарда и эмболию легочной артерии.
Ферменты нашли применение не только в диагностике заболеваний, но и при лечении некоторых из них (энзимотерапия). Вскоре после открытия пепсина его стали применять как лекарственное средство при нарушении пищеварения. Довольно успешно применяются в клинике препараты трипсина и химотрипсина в качестве противовоспалительных и противоотечных средств. Хорошо зарекомендовал себя фермент плазмин, особенно в комбинации с гепарином. Широкое применение в клинике нашли препараты гиалуронидазы (лидазы, ронидазы) для лечения процессов, связанных с разрастанием соединительной ткани при образовании келоидных рубцов. С этой же целью используются препараты коллагеназы, получаемой из бактерий и обладающей высокой протеолитической активностью по отношению к коллагеновым волокнам соединительной ткани. Этот фермент предотвращает образование грубых обезображивающих рубцов. Для лечения некоторых воспалительных заболеваний, в акушерской практике применяется лизоцим.
С лечебной целью используются и ингибиторы ферментов: е-аминокапроновая к-та, трасилол и др.
Ферменты нашли самое широкое применение в практической деятельности человека.
3 Роль ферментов в диагностике инфаркта миокарда
Уровень активности сывороточных ферментов у здоровых лиц, время начала подъема, достижения максимальных значений у больных ИМ существенно зависят от метода определения активности и биохимической индивидуальности пациента. Для объективной оценки получаемых результатов в лаборатории рекомендуется иметь собственные цифры нормальных значений.
При выборе ферментативного теста необходимо сопоставлять время, прошедшее от момента появления клинических признаков ИМ у конкретного больного, с временем начала повышения и нормализации активности данного фермента у инфарктных больных.
Например, нет никаких оснований для исследования активности КФК-МВ или концентрации миоглобина в сыворотке крови пациента, госпитализированного через 10 дней после единственного болевого приступа.
При поступлении больного в стационар в ранние сроки после появления клинических признаков ИМ желательно определить активность нескольких ферментов (КФК, ЛДГ, АсАТ, КФК-МВ, ЛДГ 1-2), в том числе и тех, активность которых, исходя из срока поступления, еще не повышена даже при наличии ИМ. Целью такого исследования является выяснение “исходного” (фонового) уровня ферментемии сыворотки крови пациента. Наличие этой информации обеспечит в дальнейшем возможность объективной оценки индивидуальной динамики результатов ферментных тестов.
Оптимальный набор лабораторных тестов для обследования пациентов с первичным ИМ должен включать определение АсАТ, изоформ ЛДГ и один из тестов выбора (КФК общ., КФК-МВ, миоглобин, миоспецифическии тропонин Т).
Наиболее высокую диагностическую значимость повышение ЛДГ-1 имеет в первые 16 - 20 ч ИМ, когда общая активность ЛДГ не превышает нормы. Увеличение активности ЛДГ-1,2 выше 200 МЕ/л в течение первых 3-х суток после появления болей позволяет диагностировать ИМ в 96% случаев и с такой же вероятностью исключить этот диагноз. Диагностическим критерием является не только увеличение содержания в сыворотке крови изоферментов ЛДГ-1-2, но и изменение отношения ЛДГ-1/ЛДГ-2. У больных ИМ оно составляет 0,76 и выше против 0,45 - 0,74 у здоровых лиц. Чувствительность этого показателя как диагностического теста на острый ИМ составляет 95%, а специфичность - 90%; по диагностической эффективности он приближается к определению КФК-МВ. Другие авторы отдают предпочтение определению отношения ЛД-1/ЛДГ-4 и ЛДГ-1/ЛДГобщ. Так, ЛД-1/ЛДГ-4, у больных ИМ возрастает в 1,7 раза через 36 ч от начала болевого приступа, в то время как у пациентов с сердечной недостаточностью и немиокардиальным инфарктом оно не изменяется в течение 108 ч .
При анализе результатов тестов необходимо помнить о том, что повышение активности ЛДГ-1-2, концентрации миоглобина не является абсолютным диагностическим критерием ИМ и может иметь место у больных с острой коронарной ишемией без формирования участков некроза миокарда. В этом случае максимальные значения активности превышают нормальную величину не более чем в два раза, а нормализация наступает в течение 10 - 12ч. У некоторых больных с тромбоэмболией легочной артерии определяется небольшое, скоропреходящее повышение активности сывороточной КФК и изоферментный профиль ЛДГ, типичный для острого ИМ.
Дополнительным критерием для постановки диагноза ИМ с увеличенной активностью КФК и АсАТ является величина отношения КК/АсАТ. Если это отношение больше 14, 20 и 25 при активности КК до 1200 МЕ/л, 1201 - 2000 МЕ/л и выше 2000 МЕ/л, соответственно, то с достоверностью 95% можно говорить о наличии у пациентов ИМ.
Необходимо отметить, что диагностическая чувствительность определения КФК-МВ и изоформ ЛДГ зависят от используемого метода. Для КФК-МВ чувствительность в обнаружении ИМ при исследовании фермента с помощью хроматографии на ДЭАЭ-сефадексе и методом электрофореза в агарозном геле составляла 25 и 45% в первые 8 ч, через 32 ч после наступления ИМ, соответственно, 80 и 89%. Электрофоретический метод определения изоформ ЛДГ является наиболее чувствительным и информативным.
В последние годы важное для диагностики ИМ значение придается определению в крови уровня кардиоспецифического тропонина Т (кТрТ) - полипептида, входящего в состав миофибрил кардиомиоцитов и являющегося маркером разрушения клетки .
В крови здоровых людей уровень кТрТ не превышает 0,2 - 0,5 мкг/л; содержание, превышающее нормальные величины, свидетельствует о поражении сердечной мышцы. Развитие острого ИМ сопровождается обширным разрушением кардиомицитов и значительным выбросом в кровь кТрТ, уровень которого может повышаться в 20 - 400 раз. Количество кТрТ в крови увеличивается пропорционально обширности и глубине ИМ и обнаруживается уже через 3 - 4ч после начала болевого приступа. Максимальный уровень кТрТ определяется на 3 - 4 сут., в течение недели содержание его остается высоким, а затем постепенно снижается, оставаясь повышенным до 10 - 18 дня. Специфичность определения кТрТ в крови при остром ИМ достигает 90 - 100% и превосходит специфичность для КФК, ЛДГ, миоглобина, приближаясь к таковой для легких и тяжелых цепей миозина, фракции КФК-МВ.
Интервал абсолютной диагностической чувствительности при ИМ для кТрТ составляет 125 - 129 ч, для КФК и ЛДГ - 22 и 70 ч, соответственно. Уровень тяжелых цепей миозина начинает повышаться только с середины 2-х суток, превышая исходные значения в 5 - 6 раз, и снижается через неделю после возникновения острого ИМ.
Для диагностики ИМ можно использовать и другие лабораторные тесты. Например, у 87% больных ИМ обнаружено снижение концентрации железа в сыворотке крови на 50 - 85% в первые 24 - 48 ч. Падение концентрации железа совпадало по времени с изменением изоферментного спектра ЛДГ, но наблюдалось позже увеличения активности КФК-МВ. Тест по своей чувствительности (88%) аналогичен первому из упомянутых ферментных тестов, а по специфичности (79%) - второму.
Диагностические тесты группы 2 являются показателями прежде всего выраженности цитолиза В зависимости от реальных возможностей лаборатории с этими целями может быть использован любой из приведенных тестов. Приоритетным в этом плане является определение активности ККобщ, КК-МВ, ЛДГ1-2, концентрации миоглобина и кТрТ.
Результаты динамического наблюдения за активностью ферментов в первом периоде дают основание судить о стабильности размеров участка формирующеюся некроза миокарда или об их прогрессирующем увеличении. О расширении зоны некроза с наибольшей специфичностью и чувствительностью свидетельствует появление 2-го пика гипермиоглобинемии, возникшей на фоне наметившейся тенденции к ее снижению. Результаты этих тестов, полученные во II и III периодах, позволяют контролировать дальнейшую динамику течения, диагностировать повторные ИМ и предсказывать развитие осложнений. О развитии повторного ИМ свидетельствует (кроме клинической картины) повторное возрастание уровня ферментемии. Наиболее чувствительными тестами являются определение активности КФК-МВ и ЛДГ-1-2, концентрации миоглобина, кТрТ.
В типичных случаях острого ИМ активность сывороточной АсАТ становится выше нормального уровня через 6 - 12 ч после появления клинических признаков, достигает максимума (8 - 10 раз выше нормы) через 18 - 36 ч и возвращается к исходному уровню к 3 - 4 дню заболевания. Продолжительность гиперферментемии АсАТ (как и других ферментов) прямо пропорциональна степени максимального повышения. Когда подъем активности связан с сопутствующими патологическими процессами (хронический гепатит, панкреатит и др.), сроки, кратность и длительность гиперферментемии могут быть иными. Степень увеличения активности АсАТ не может однозначно характеризовать тяжесть поражения миокарда и в этом смысле имеет низкое прогностическое
8-09-2015, 22:57