Газета «Новости медицины и фармации» 15 (634) 2017
Вернуться к номеру
Гормон стресса копептин — новый нейроэндокринный биомаркер при остром инфаркте миокарда
Авторы: Мельник А.А. к.б.н., руководитель проекта специализированного медицинского центра «Оптима-фарм», г. Киев, Украина
Разделы: Справочник специалиста
Версия для печати
В последнее время значительно вырос интерес исследователей к звену системы нейрогормональной регуляции — каскаду пептидов вазопрессина. Аргинин-вазопрессин (AVP), также известный как антидиуретический гормон, играет ключевую роль во многих физиологических и патофизиологических процессах в организме. Основная роль AVP заключается в сохранении воды почками (повышение AVP приводит к снижению объема выделяемой мочи), тем самым способствуя осмотическому и кардиоваскулярному гомеостазу. Он также обладает гомеостатическим и эндокринным действием, оказывает влияние на нервную систему. Повышенное внимание к системе AVP прежде всего обусловлено открытием нового биомаркера, отражающего активность данной системы у больных с сердечно-сосудистой патологией. Этим новым биомаркером является копептин, который представляет собой С-терминальный гликопротеин, предшественник AVP [1, 2]. Впервые был выделен в 1972 году D. Holwerda [3] из задней доли гипофиза свиньи. Копептин — это гликозилированный пептид, состоящий из 39 аминокислот с м.в. 5000 Д, основную часть которого составляет лейцин [4, 5].
Синтез AVP и копептина
Рro-AVP, предшественник пептида AVP, продуцируется и высвобождается путем двух отдельных эндокринных механизмов, которые взаимодействуют на нейрональном уровне (рис. 1).
/16_m.jpg)
Первый механизм
Пептид-предшественник pro-AVP продуцируется в крупноклеточных нейронах, супраоптических и паравентрикулярных ядрах гипоталамуса. Во время аксонального транспорта к задней доле гипофиза образуются AVP, нейрофизин II и копептин (рис. 2).
Рro-AVP после воздействия на него каскада из 4 ферментов (эндопептидазы, экзопептидазы, монооксигеназы и лиазы) превращается в AVP, нейрофизин II и копептин [6, 7]. Процесс обычно завершается на уровне нейрогипофиза. Все три пептида в дальнейшем секретируются из нейрогипофиза под действием гемодинамической или осмотической стимуляции.
/16_m2.jpg)
Второй механизм
Рro-AVP синтезируется в парвоцеллюлярных нейронах гипоталамуса. Это область, где высвобождается кортикотропин-рилизинг-гормон. Образующийся AVP при этом механизме в дальнейшем попадает в гипофизарную портальную систему и действует на эндокринные клетки аденогипофиза.
Физиологические функции AVP/копептина
AVP представляет собой циклический нонапептид с внутримолекулярной дисульфидной связью между аминокислотами Cys4 и Cys9. Высвобождение AVP оказывает действие на клетки через взаимодействие с тремя рецепторами G-белка: сосудистым рецептором AV1R, почечным AV2R и нейроэндокринным AV3R [8]. Для AVP наиболее широко распространенными и преобладающими являются рецепторы AV1R. Их физиологическое действие опосредовано через активацию Gq и каскада фосфолипазы С/инозитол-3-фосфата/протеинкиназы С, что приводит к увеличению внутриклеточного кальция [9]. Рецепторы локализованы в эндотелиальных клетках гладких мышц, клетках надпочечников, миометрии, мочевого пузыря, адипоцитов, гепатоцитов, тромбоцитов, медуллярных клетках почек, собирательных трубочек, селезенке, яичках и во многих структурах центральной нервной системы [10]. Через рецепторы AV1R ангиотензин-вазопрессин может индуцировать вазоконстрикцию артериол, сердечный ионотропизм, агрегацию тромбоцитов, надпочечниковый стереогенез, печеночный гликогенолиз, пролиферацию кардиомиоцитов, гепатоцитов и клеток гладкой мускулатуры, маточные сокращения, перистальтику желудочно-кишечного тракта, центральную регуляцию артериального давления, частоту сердечных сокращений, температуру тела, эмоциональное обучение, социальную память [11].
Связывание AVP с рецепторами другого типа AV2R стимулирует антидиуретическое действие в почках. Они в основном расположены в клетках собирательных трубочек почек. При взаимодействии с данными рецепторами происходит повышение активности внутриклеточного циклического аденозинмонофосфата через G-сигнальный путь [12]. Это способствует синтезу мРНК, кодирующей синтез аквапорина-2, который стимулирует повышение проницаемости эпителия собирательных трубочек для воды и усиление ее обратного всасывания. Сосудистые эндотелиальные клетки содержат AV2R-рецепторы, играющие важную роль в механизмах коагуляции крови, так как увеличивают уровень в плазме фактора фон Виллебранда, фактора VIII и активатор плазминогена [13].
Третий тип AVP-рецептора, называемый AV3R, располагается в передней доле гипофиза и участвует в секреции адренокортикотропного гормона [14]. Помимо связывания со специфическими рецепторами, AVP способны взаимодействовать с окситоциновыми [15] и определенными пуринергическими рецепторами, которые также являются членами суперсемейства G-протеиновых рецепторов. Окситоциновые рецепторы локализуются в эндотелии сосудистой стенки, и взаимодействие с ними приводит к вазодилатирующему действию.
Несмотря на важную роль в патогенезе заболеваний и высокую биологическую активность в организме, измерение и диагностическое использование AVP в качестве биомаркера связано с определенными трудностями. В первую очередь к ним относятся короткий период полураспада AVP (время полужизни в плазме 5–20 мин), быстрое выведение из организма (клиренс 600 мл/мин при концентрации в плазме 10 пг/мл), а также взаимодействие с тромбоцитами (около 90 % связано с тромбоцитами) в крови, малым размером и, что немаловажно, нестабильностью вне организма (нестабилен даже при хранении при –20 °С) [16]. В связи с этим активно исследуется родственный AVP пептид копептин, который синтезируется в эквимолярных AVP количествах и отражает его природу и активность в организме. Необходимо отметить, что копептин — достаточно стабильный пептид, его уровень сохраняется в сыворотке или плазме крови в течение нескольких дней после забора крови.
Клиническая биохимия копептина
Копептин высвобождается посредством тех же биологических медиаторов, которые характерны для AVP, и регулируются исключительно на транскрипционном уровне [17]. В ответ на физиологические и патофизиологические стимулы плазменный уровень копептина тесно связан с уровнем AVP [18, 19]. Нормальное значение копептина в плазме здоровых людей составляет 1,0–12,0 пмоль/л с медианой меньше 5 пмоль/л. Уровень копептина у мужчин несколько выше, чем у женщин, с разницей значения медианы 1,0 пмоль/л [20]. Не выявлено значимого различия между концентрациями у разных возрастных групп.
В последние годы копептин рассматривается как перспективный биомаркер при многочисленных острых заболеваниях. Отмечена связь между повышенными уровнями копептина и неблагоприятными прогнозами у пациентов с инфекциями нижних дыхательных путей, сепсисом, инсультом и острым панкреатитом. Эти исследования демонстрируют положительную связь между копептином и тяжестью заболевания. Копептину уделяется особое внимание как диагностическому маркеру у пациентов с острым инфарктом миокарда (ОИМ).
Копептин при остром инфаркте миокарда
Острый инфаркт миокарда является основной причиной смерти в промышленно развитых странах. Его распространенность также неуклонно растет в странах третьего мира. Основная причина развития инфаркта миокарда — внезапное и быстрое прекращение кровоснабжения участка сердечной мышцы, которое может происходить из-за атеросклероза коронарных артерий, спазма коронарных сосудов на фоне атеросклероза или без него, тромбоза коронарных артерий. Непосредственной причиной смерти при инфаркте миокарда обычно является остановка сердца, выражающаяся фибрилляцией желудочков или асистолией. В половине случаев смерть наступает в ближайшие 2 часа после появления первых признаков заболевания. Как правило, это происходит до того, как пациент доставлен в медицинское учреждение. Поэтому ранняя диагностика острого инфаркта миокарда (клиническая и лабораторная) имеет чрезвычайно важное значение. Это будет способствовать немедленному вмешательству, направленному на восстановление кровотока по окклюзированной коронарной артерии, и предотвращению преждевременной выписки пациентов с неподтвержденным ОИМ из отделения неотложной помощи [21].
Наиболее важными методами диагностики ОИМ являются электрокардиография (ЭКГ) и определение концентрации тропонина Т (cTnT) в сыворотке. Кардиальный тропонин Т превосходит по своей значимости для подтверждения ОИМ другие биомаркеры, включая миоглобин, креатинкиназу-МВ (СК-МВ), миелопероксидазу, сердечный белок, связывающий жирные кислоты [22]. Однако, несмотря на используемые функциональные методы диагностики и применяемые биомаркеры, все еще требуются более точные методы для подтверждения или исключения ОИМ. ЭКГ мало помогает для исключения инфаркта миокарда, так как у 25–30 % пациентов не выявлено существенных изменений на электрокардиограмме при наличии продолжающейся острой сердечной недостаточности. Тем не менее ЭКГ необходима для идентификации пациентов с подъемом сегмента ST (STEMI — ST-elevation myocardial infarction) [23] (рис. 3).
/16_m3.jpg)
Раннее обнаружение ОИМ, особенно в случае подъема сегмента ST (STEMI), имеет решающее значение для быстрой инвазивной и агрессивной фармакологической реперфузионной терапии, что может уменьшить заболеваемость и смертность. Рекомендацией Американской кардиологической ассоциации/Американского колледжа кардиологии для менеджмента пациентов с острым STEMI является немедленное начало реперфузионной терапии с использованием чрескожного коронарного вмешательства (ЧКВ) и фибринолитических препаратов; для пациентов, ранее выявленных без подъема сегмента ST (NSTEMI), — немедленная катетеризация для реваскуляризации нестабильного коронарного повреждения. У пациентов с ранними признаками ОИМ обычные кардиомаркеры, такие как СК-МВ и сTnT, не способны быстро исключить данное заболевание. Это связано с тем, что их концентрация не увеличивается в течение первых часов [24]. Поэтому для исключения острого инфаркта миокарда требуется мониторинг пациентов с серийным отбором проб для измерения концентрации cTnT между 6 и 9 часами [25, 26].
Для повышения точности при подтверждении ОИМ применяется высокочувствительный сердечный тропонин (hs-cTnT), позволяющий измерять концентрацию аналита в 10 раз ниже предыдущего (сTnT) [27, 28]. Однако, несмотря на его способность к ранней диагностике ОИМ, существует так называемый промежуток «слепого» тропонина — от начала боли в груди до начала высвобождения тропонина (рис. 4).
/17_m.jpg)
Использование hs-cTnT позволяет выявить миокардиальное повреждение, которое включает в себя ишемию миокарда и физиологическое ремоделирование миоцита, что приводит к увеличению количества положительных результатов при поступлении пациентов по сравнению с менее чувствительным cTnT, что усложняет дифференцировку и дальнейшее ведение пациентов.
Если организм подвергается эндогенному стрессу, такому как ОИМ, это приводит к активации системы AVP и экскреции копептина в циркуляцию независимо от некроза клеток сердца. Кроме того, недостаточное заполнение левого желудочка, вызванное ОИМ, стимулирует барорецепторы сердца или прямое повреждение барорецепторов, что впоследствии приводит к AVP и секреции копептина из задней доли гипофиза. После начала боли в груди концентрация копептина увеличивается в первые 4 часа, достигая своего пикового значения в первый день. На второй день копептин начинает медленно снижаться, достигая плато через 3–5 дней. Уменьшение концентрации копептина всего через день после ишемии миокарда может указывать на адаптацию к нейрогуморальному стрессу путем активации AVP-системы после ОИМ. Уровень копептина повышается, в то время как другие биомаркеры еще не обнаружены (СК-МВ, TnT и hs-cTnT достигают пиковых значений после 14 часов и возвращаются к своим нормальным значениям значительно медленнее). Копептин является более чувствительным тестом, чем hs-cTnT и миоглобин, в течение первых 4 часов обнаружения ОИМ. Чувствительность копептина — 75,2 % (cut-off > 9,8 пмоль/л), hs-cTnT — 43 % (cut-off > 0,03 мкг/л), миоглобина — 62,3 % (cut-off > 107 нг/мл). Однако для исключения ОИМ копептин не может заменить hs-cTnT. Комбинация копептина и hs-cTnT по сравнению с использованием только hs-cTnT улучшает диагностическую точность ОИМ, достигая чувствительности 85,1 % и прогностичности отрицательного результата (NPV) 92,4 % в течение 3 часов от начала боли в груди. Концентрация копептина < 14 пмоль/л в сочетании с тропонином Т ≤ 0,01 мкг/л исключает ОИМ с чувствительностью 98,8 % и NPV 99,7 % (рис. 5).
/17_m3.jpg)
Стратегия использования нескольких биомаркеров (cTnT или hs-cTnT — для обнаружения и количественного определения некроза миокарда, копептин — для количественного определения эндогенного стресса) для оценки ОИМ имеет преимущества, так как включает различные патологические пути и имеет большее прогностическое значение. Использование обоих показателей необходимо для быстрого и точного исключения ОИМ при возникновении симптомов, без повторного измерения диагностических маркеров через 3, 6 и 9 часов.
Методы определения копептина
Для определения концентрации копептина используют иммунофлуориметрический метод (технология TRACE) и метод ELISA (Enzyme Linked Immunosorbemt Assa) (табл. 1).
Таким образом, измерение концентрации копептина вместе с определением тропонина и другими клиническими критериями позволяет проводить раннюю диагностику острого инфаркта миокарда. Отрицательный результат содержания копептина вместе с тропонином позволяет исключить ОИМ на ранней стадии (табл. 2).
/17_m2.jpg)
Некоторые ограничения применения копептина как биомаркера
Важно отметить, что уровень такого биомаркера, как копептин, должен всегда оцениваться в контексте клинической ситуации. Во-первых, лекарственные препараты могут подавлять действие копептина. Например, в исследовании здоровых добровольцев копептин ингибировался при лечении преднизолоном [30]. Во-вторых, уровни копептина выше у пациентов с почечной недостаточностью [31].
Выводы
1. Копептин — биомаркер для раннего исключения ОИМ.
2. Использование двух биомаркеров (копептина и тропонина) позволяет более эффективно оценить риск возникновения острого коронарного синдрома.
3. Копептин существенно улучшает раннюю диагностику ОИМ (AUC при комбинации с тропонином 0,97).
4. Комбинация измерения уровней копептина и тропонина приводит к исключению ОИМ при чувствительности 98,8 %.
5. Использование значений уровня копептина в комплексе с уровнем тропонина, ЭКГ и другими клиническими данными может сигнализировать о необходимости пребывания в лечебном учреждении и измерении уровня тропонина повторно через 6–8 часов у 2/3 пациентов. Подобное изменение в клинической практике может привести как к существенному улучшению качества медицинской помощи, так и к выгоде в экономическом аспекте.
Список литературы
Список литературы находится в редакции