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Klinische Chemie undLaboratoriumsdiagnostikTeil 3Diagnostisch wichtige Enzyme IIKardiale MarkerProf. Dr. Ralf LichtinghagenMedizinische Hochschule HannoverKlinische ChemieTel.: 0511-5323940

Koronare Herzkrankheit (KHK)ATHEROSKLEROSELipid- und Kalkeinlagerungen in den Wänden der Arterien (PLAQUES)Entzündliche ProzesseBehinderung des BlutflussesAnlagerung von Thrombozytenund FibrinogenKoronare Herzkrankheit: Manifestation der Atherosklerose an den KoronararterienIschämie des HerzmuskelsVerringerte Sauerstoffversorgung

Pathogenese der Koronararterien-ErkrankungKontinuum der Koronaren HerzkrankheitAsymptomatischStille IschämieSymptomatischStabileAngina pectorisAkuteKoronarsymptomeInstabileAngina ktQ-WaveMyokardinfarkt

Pathogenese der Koronararterien-ErkrankungStabileAngina pectorisEngegefühl in der Brust bei physischem oder psychischem StressSchmerzen dauern wenige MinutenNach Gabe von Nitroglycerin beschwerdefreiInstabileAngina pectorisHäufigeres Auftreten der Symptome ohne erkennbare FaktorenAkuterMyokardinfarktPlötzlich einsetzender SchmerzNitroglycerin bleibt wirkungslos

Herz-Kreislauferkrankungen sind dasbedeutendste GesundheitsproblemHaupttodesursache bei Männer und FrauenCa. 24.000 Fälle pro 1 Million Menschen über 30 Jahrein der westlichen WeltÜber 800 neue Fälle pro 1 Million Menschen pro JahrRückgang der Sterblichkeit bei Herz-Kreislauferkrankungen inden letzten Jahren um 25% !

Ischämische HerzerkrankungenEKG-Veränderungen bei ngNormalNormalRRTPQST RPT QSST-Segment Erhöhungen innerhalbvon Minuten / StundenPathologische Q waveinnerhalb von Stunden / Tagen1

Klinische Einteilung des akuten KoronarsyndromsAKUTES KORONARSYNDROMKeine ST-ErhöhungInstabile AnginaST-ErhöhungNon-Q-AMIQ-Zacken-AMINon-Q-AMI: Nicht-Q-Zacken-Myokardinfarkt

Diagnostischer Wert des EKGNur ca. 50% der Myokardinfarkte haben pathologische Q-ZackeDie Hälfte der Patienten, die mit AMI in der Notaufnahmeuntersucht werden, würde unvollständig diagnostiziert

Der ideale MyokardmarkerHohe Sensitivität- Hohe Konzentration imMyokard- Schnelle Freisetzungnach Myokardschadenfür frühzeitige Diagnose- Lange Halbwertzeit fürspäter erfolgendeAnalytische KennzeichenDiagnose- Kurze Zeit zwischen Anforderung und Ergebnis- Gute Impräzision undRichtigkeit- Einfache Handhabung- Kosteneffektive MessungHohe Spezifität- Kommt nur im Herzmuskel vor- Ist im Blut nur nachInfarkt nachweisbarKlinischer Nutzen- Kann die Therapiebeeinflussen- Kann das Ergebnis fürden Patienten verbessern

Verfügbare kardiale MarkerKonventionelle kardiale Marker CK, CK-MB, HBDH (Aktivität)Unspezifische Begleitparameter LDH, AST (Aktivität)„Moderne“ Marker Myoglobin, CK-MB (Konzentration) Troponin T, Troponin IAtherosklerose-Risiko hsCRP, Cholesterin, HomocysteinHerzinsuffizienz NT-Pro-BNP

Kardiale MuskelzelleMyoglobinCK-MB Zytoplasma Kontraktiler ApparatTroponinGröße und Lokalisierung des Proteins in der Zelle bestimmen,wie schnell ein Biomarker im Blutkreislauf erscheint.

CREATINKINASE (CK)Zwei Untereinheiten: CK-M (muscle), CK-B (brain)Zytosol: CK-MM (CK3), CK-MB (CK2), CK-BB (CK1)Mitochondrien: CK-MiMiCK-Isoenzyme (86 kDa) nach Zelläsionen im PlasmaSelten Vorkommen von Makroenzymen (2%):Makro-CK Typ I: IgG (IgA)-gebundene CK-BBMakro-CK Typ II: Oligomer der CK-MiMi

B[%]CK-BB[%]2500-300095-991-5 0,1Myokard500-70070-8020-30 Uterus

CREATINKINASEIndikation- Verdacht auf Herzmuskelerkrankungen,insbesondere bei Patienten mitinfarkttypischen klinischen und EKGZeichen- Beurteilung der Lysetherapie- Infarktausschluss- Risikostratifizierung bei Angina pectoris- Myokarditis- Skelettmuskelerkrankungen- Schädigungen der Skelettmuskulatur

CREATINKINASEMyokardinfarktCK- und CK-MB-Anstieg erst spät:4 bis 10 Stunden nach InfarktbeginnGipfelwerte erst nach 24 Stunden (ohneLysetherapie), nach Reperfusion 10 Stunden früherNormalwerte 36-72 Stunden nach Infarkt

CREATINKINASE (CK)Bestimmungsmethode Gesamt-CK-AktivitätMessprinizip nach IFCC-Methode, CK katalysiert die reversibleÜbertragung der Phosphatgruppe von Creatinphosphat auf ADPCKCreatinphosphat ADP Creatin ATPHexokinase Glucose ATPGlucose-6-Phosphat ADPGlucose-6-Phosphat-DHG-6-P NADP Gesamt-CK im Serumaus Muskel bzw. HerzmuskelGluconat-6-Phosphat NADPH H Referenzbereiche (Serum):Männer: unter 171 U/lFrauen: unter 145 U/lHalbwertszeit ca. 15 Stunden

CK-MB-AktivitätAktivitätsbestimmung (Ref.bereich: 11 U/l)6%-Regel bei CK 200U/lCK-MB-Anteil 6% (Herzmuskel)CK-MB-Anteil 6% (Skelettmuskel)25%-RegelCK-MB-Anteil 25% v.a. CK-BB oder Makro-CKDas Verhältnis von CK-MB/CK liegt beimMyokardinfarkt i.d.R. zwischen 10% und 20%

CK-MB-AktivitätInhibierendeAntikörperM MM BB BinaktivaktivCK-BB:i.d.R. nicht imSerum vorhandenJede Untereinheit verfügt über die Hälfte der GesamtaktivitätM-Untereinheit wird durch Antikörper inhibiertGemessene CK-B-Aktivität x Faktor 2 CK-MBfalsch hohe CK-MB-Aktivitäten wenn (zusätzlich) CK-BB oderCK-MiMi im Serum sind(z.B. Makro-CK als Immunkomplex von CK-BB)In der Praxis könnte demnach max. bei ungünstiger Konstellationim Vgl. zur CK ein doppelt so hoher CK-MB-Wert berechnet werden.

CK-MB-MasseKonzentrationsbestimmung (Ref.bereich: 4 µg/l)Verbesserung der diagnostischen Sensitivitätin der Frühphase des akuten Myokardinfarktesund bei Myokardnekrosen- Herzinfarktdiagnostik bei Patienten ohne begleitendeSkelettmuskelschäden- Überwachung der Thrombolysetherapie- Prognoseabschätzung bei instabiler Angina pectoris

CK-MB-MasseBestimmungsmethode CK-MB-Masse:ImmunoassayCK-MB-spezifische monoklonale AntikörperEnzymimmunoassay / Fluoreszenz- / Lumineszenzoder Elektrochemiluminenszens-ImmunoassayTests messen die Masse der katalytisch aktiven CK-MBentspricht einer spezifischen AktivitätsbestimmungUmrechnung von µg/l in U/l ist dennoch nicht möglich, da dasVerhältnis Masse/Aktivität während des Infarktverlaufes nichtkonstant ist (1,0 - 4,0).

Lactatdehydrogenase (LDH)Die LDH ist ein zytosolisches Enzym und kommt in jeder Zelle vor.Fünf Isoenzyme (LDH1-LDH5) sind bekannt, welche eineunterschiedliche Expression in verschiedenen Geweben (Herz, Leber,Muskel, Erythr., Pankreas, Lunge) aufweisen.Bestimmungsmethode Gesamt-LDH-AktivitätLDHL-Lactat NAD Pyruvat NADH H Extinktionszunahme bei 340 nm/Zeiteinheit entspricht der LDH-AktivitätReferenzbereiche (Serum):Jede Zellschädigung bzw. untergang führt zu einer Erhöhungin Serum/Plasma.M F: unter 247 U/lHalbwertszeit starkisoenzymabhängig

LDH-IsoenzymeAufgrund eines tetrameren Aufbaus und der Existenz von zweiTypen von Untereinheiten (H und M) gibt es 5 MM)(MMMM)Herz, Niere, ErythrozytHerz, Niere, ErythrozytLunge, Pankreas, MilzSkelettmuskel, LeberSkelettmuskel, Leberentspricht α-HBDHα-HBDH-Nachweis durch Substratabwandlung:α -Ketobutyrat NADH H Halbwertszeiten: α-HBDHα-HBDH:LDH5α -Hydroxybutyrat NAD 113 60 Stunden10 2 Stunden

Bestimmungsindikationenund Erhöhungen (LDH)Herzinfarkt (Langzeitparameter (insb. α-HBDH), heute obsolet)länger nachweisbar als CK-MB/CKHämolyse (spezifischer ist die Bestimmung von Plasma-Hb)Verlaufsbeobachtung von Anämien (hämolytische, ankungen

MYOGLOBINSauerstoffbindendes HämproteinMG 17,8 kDa, dadurch leichte FreisetzungSyntheseort: Quergestreifte Muskulatur (Skelett, Herz)Glatte Muskulatur weist kein Myoglobin auf !!!Zytoplasmatisches Protein2% des Proteinanteils der MuskulaturRasche renale FiltrationSehr kurze biologische Halbwertzeit:10-20 Minuten (VergleichCK: 15 Std.)Physiologische Bedeutung noch nicht geklärtVermutlich Sauerstoffversorgung der Muskulatur

MYOGLOBINMyokardinfarktErhöhte Serumkonzentration 2-4 Stundennach SchmerzbeginnNeben EKG schnellster sensitiverParameter in der Frühphase des InfarktesAbklärung ob Erhöhung myokard- oderskelettmuskulaturbedingtaufgrund mangelnder Spezifität

MYOGLOBINUntersuchungsmaterial:Serum, Plasma, UrinReferenzbereich:Serum: Männer 28 bis 72 µg/lFrauen 25 bis 58 µg/lUrin 50 µg/lÎ Qualitativer VollblutschnelltestFestphasenchromatographischer Immunoassay aus EDTA-BlutÎ Turbidimetrischer quantitativer SchnelltestAnti-Myoglobin-beladene PolystyrolpartikelÎ Nephelometrische Bestimmung

TROPONINTroponin ist ein zentrales regulierendesProtein der Herzmuskelkontraktion

TROPONINBiochemische Charakteristika1: kardiales Troponin I2: kardiales Troponin C3: kardiales Troponin T

TROPONINBiochemische Charakteristika Troponin C (18 kDa)(cTnC)-- Ca2 -Bindung Troponin I (24 kDa)(cTnI)--(Einleitung der Muskelkontraktion)inhibiert kontahierende Interaktionzwischen Aktin undMyosin Troponin T (37 kDa) -- Tropomyosin-Bindung(cTnT)TnI und TnT aus Herz und Skelettmuskel mitunterschiedlichen Aminosäuresequenzen:Spezifischer und sensitiver Nachweis der kardialenIsoformen cTnI und cTnT

Postulierte nTcTnICytoplasmacTnI( 3%)freies cTnI-CcTnCcTnT( 7%)cTnTHerzmuskelzelleWu AHB et al., European Heart Journal 19(Suppl. N), 25-29 (1998).

TROPONINBestimmungsmethode: Qualitativer / Quantitativer Enzymimmunoassay Hochsensitiv bei Myokardschäden Hochspezifisch bei Myokardschäden Nicht erhöht bei vielen komplexen klinischen Situationen Großes Zeitfenster (3-9 Stunden, 4-8 Tage)Bayana et al: Clin Biochem 28, 1-29 (1995).

TROPONINcTnI/T ist herzmuskelspezifischcTnI/T wird nicht freigesetzt bei SkelettmuskelschädigungDie im Troponintest verwendeten Antikörper zeigen keineKreuzreaktivität mit skelettmuskulaturspezifischem TroponinMicrosoft ClipArt GalleryDie Konzentration des Troponins ist 13x höher als dieCK-MB-Konzentration im HerzGuest et al: JAMA 28, 1945-1949 (1995).

TROPONINcTn ist nicht erhöht bei Patienten mit akuten oderchronischen Muskelerkrankungen, nach Ausdauersport oderbei Patienten mit erhöhtem CK-MB bei NierenerkrankungenDie Erhöhung der cTn korreliert eindeutig mit demAuftreten von MyokardschädenMicrosoft ClipArt GalleryDie Messung der cTn ist mindestens so empfindlich für dieEntdeckung von Herzschäden wie CK-MBErhöhtes cTn erlaubt die Identifikation von Patienten miterhöhtem MortalitätsrisikoGuest et al: JAMA 28, 1945-1949 (1995).

Interpretation der t99. Perzentile Cut off-Wert fürMyokardinfarktEmpfehlung der Konsensuskonferenz von ESC & ACS (2000): Nur noch ein Cut off-Wert

Kinetik kardialer MarkerCK (Akt.)Anstieg Maximum Normalg.[h][h][d]3-1212-243-4CKMB (Akt.)3-1212-242-3CKMB TnT3-812-247-10

X-facher AnstiegKinetik kardialer MarkerZeit nach AMI [h, d]

Diagnostische SensitivitätStunden nachSchmerzbeginn0-2[h]0,192–4[h]0,394 -6[h]0,70CKMB (Akt.)0,050,280,50CKMB 650,80cTnT0,290,640,81CK (Akt.)

BefundbeispielPatient, 61 Jahre. Beklemmendes Schmerzereignis am 12.12. I gesamtesThoraxbereich, ausstrahlend in den linken Arm, EKG: hmeuhrzeit13.12.04 14.12.04 15.12.0415:0007:0008:00----------- ----------- -----------S-AST U/lS-ALT U/lS-CK U/lS-CK-MB U/l241 81 2350 360 895 112 1734 168 627 80 428 96 bis 35bis 45bis 171bis 11610 179 3,18 85 2,62 bis 70bis 0,03S-Myoglobin µg/lS-TroponinT µg/lAkuter Myokardinfarkt

Der ideale Myokardmarker Hohe Sensitivität - Hohe Konzentration im Myokard - Schnelle Freisetzung nach Myokardschaden für frühzeitige Diagnose - Lange Halbwertzeit für später erfolgende Diagnose Hohe Spezifität - Kommt nur im Herz-muskel vor - Ist im Blut nur nach Infarkt nachw