Лабораторные и инструментальные методы исследования больных с заболеваниями сердца и сосудов

Задачи лабораторного исследования больных с заболеваниями сердца и сосудов.

I. Поиск повреждения кардиомиоцитов.

Синдром повреждения кардиомиоцитов.

Маркеры повреждения миокарда.

Биохимический анализ крови.

Интерес к возможности лабораторной диагностики некроза сердечной мышцы появился после того, как в 50-х годах прошлого столетия было установлено, что в крови больных с острым инфарктом миокарда закономерно повышается уровень аспартатаминотрансферазы (АсАТ) - фермента, содержащегося в кардиомиоцитах и попадающего в кровоток после их гибели.

Гибель кардиомиоцитов, как и любых других клеток организма, сопровождается утечкой во внеклеточное пространство внутриклеточных компонентов (электролитов, внутриклеточно функционирующих ферментов, других белковых и небелковых молекул), которые стали именоваться маркерами повреждения.

Маркерами повреждения клеток являются:

- калий (неспецифический общий маркер),

-внутриклеточные ферменты (АсАТ, АлАТ, ЛДГ, КК, ГДГ),

-различные молекулы (т.н. неферментные маркеры повреждения),

специфические для определенного типа тканей (например, миоглобин и

тропонины для мышечной ткани, гемоглобин для эритроцитов, витамин

В-12 и железо для гепатоцитов).

Уровень в крови маркеров повреждения зависит от степени и обширности (количество клеток) повреждения, от скорости их высвобождения из поврежденных клеток и от скорости их элиминации из кровотока - от времени полужизни и скорости выведения .

Чем выше органоспецифичность того или другого маркера повреждения,

чем выше кратность его увеличения и длительность пребывания в крови, тем выше его диагностическая ценность.

Повышение в крови активности внутриклеточных ферментов является показателем повреждения клеток. В норме активность в крови клеточных ферментов низкая или отсутствует.

К сожалению ни один обычно определяемый внутриклеточный фермент не обладает высокой органоспецифичностью.

Аспартатаминотрансфераза (АсАТ) - фермент широко распространенный в тканях человека (сердце, скелетная мускулатура, печень, почки, поджелудочная железа, легкие), оказался малоспецифическим маркером повреждения именно кардиомиоцитов. Активность фермента в крови повышается при тромбоэмболии легочной артерии, расслаивающей аневризме аорты, при повреждении скелетной мускулатуры, печени, поджелудочной железы.

Аланинаминотрансфераза (АлАТ) - самых больших концентраций достигает в гепатоцитах, а в сердечной мышце и в скелетной мускулатуре ее значительно меньше, чем АсАТ.

Лактатдегидрогеназа (ЛДГ) - содержится практически во всех клетках организма (эритроциты, лейкоциты, сердце, скелетные мышцы, почки, печень), что ставит определения общей активности фермента в разряд неспецифического маркера повреждения. Гораздо выше органоспецифичность изоферментов ЛДГ. Известно 5 изофракций ЛДГ. Наибольшая концентрация ЛДГ-1 выявлена в сердечной мышце. Однако органоспецифичность ЛДГ-1 не превышает 70%, так как фракция солидно представлена также в почках и в эритроцитах. В скелетной мускулатуре в основном содержится ЛДГ-5, как и в гепатоцитах.

Креатинкиназа (КК) - основной ферментный маркер повреждения мышечной ткани (сердечная мышца, скелетные мышцы, матка). КК также содержится в мозге и в щитовидной железе. Резко возрастает органоспецифичность изофракции КК. Выделяют три изофракции КК:

КК-ММ (мышечный), КК-МВ (сердечный) и КК-ВВ (мозговой).

В сердечной мышце КК-ММ составляет 60% от общей активности фермента, КК-МВ 40%, КК-ВВ практически отсутствует. В скелетной мускулатуре активность КК-МВ составляет всего 3-6% от общей активности фермента. Поэтому определение активности КК-МВ является «золотым стандартом» ферментной диагностики повреждения и гибели кардиомиоцитов. В настоящее время определяют не активность КК-МВ, на которой влияют многие гормональные и лекарственные факторы, а концентрацию (массу) фермента - КК-МВ mass.

Неферментные маркеры повреждения кардиомиоцитов.

Тропонины I, Т и С - являются компонентами сократительного аппарата мышечных клеток. 97% тропонинов содержится в сократительном аппарате, 3% в цитозоле. Тропонин С - полипептид, связывающий ионы кальция, Тропонин Т - полипептид, связывающий тропониновый комплекс с тропомиозином, Тропонин I - полипептид, ингибирующий АТФ-азную активность актомиозина.

Тропонины существуют в виде нескольких изоформ. Кардиальные изоформы тропонинов I и Т имеют уникальные последовательности аминокислот, что и делает эти протеины абсолютно специфичными для миокарда (100% органоспецифичность).

Увеличение их концентрации в крови проявляется через 4-7 часов после повреждения, кратность повышения намного выше аналогичного показателя для КК-МВ, 100% диагностическая чувствительность сохраняется до 5 суток, нормализация показателей наступает через 7-12 суток (длительное «диагностическое окно»).

Следовательно, Тропонин I и Тропонин Т являются уникальными и высокоспецифичными маркерами повреждения миокардиоцитов, обладающими абсолютным преимуществом для выявления минимальных повреждении миокарда.

Миоглобин - концентрация миоглобина в сердечной мышце значительно выше, чем КК-МВ и тропонинов. Его возрастание в крови начинается уже в первые 2-4 часа после повреждения миокардиоцитов, т.к. происходит быстрое вымывание миоглобина из цитозоля (« ранний» маркер повреждения мышечной ткани), однако у миоглобина, как биохимического маркера поражения миокарда имеется существенный недостаток – неудовлетворительная миокардиальная специфичность и короткий период диагностической значимости (небольшие молекулы миоглобина выводятся из кровотока очень быстро).

Графики 1 и 2.

Динамика ферментов у больных инфарктом миокарда

1 – КК; 2 – КК-МВ; 3 – ЛДГ; 4 – миоглобин

Динамика концентрации тропонина Т и МВ-КК при остром инфаркте миокарда

Причины, приводящие к повреждению клеток:

-ишемия (тромбоз сосудов, эмболия, шок, анемия, гемоглобинозы),

-инфекции (бактериальные, вирусные, паразитарные),

-чрезмерная активация защитных систем организма (системы комплемента

и фагов), аутоагрессия,

-интоксикации (эндогенные, экзогенные),

-гипогликемия, перегрузка, стресс,

-опухоли,

-механическое воздействие (травма, операции, массаж),

-термическое воздействие (ожог, обморожение).

I I. Поиск мезенхимально-воспалительного синдрома.

Воспаление является физиологической защитной реакцией организма в

ответ на тканевое повреждение. Основу развития воспалительного процесса составляет каскад биохимических и иммунологических процессов, направленных на ограничение поврежденного участка и элиминацию повреждающего фактора с последующим полным или частичным восстановлением структурной целостности и функции органа.

«Острофазовый ответ» подразумевает неспецифическую защитную реакцию организма, направленную на ослабление нежелательных последствий различных острых стрессовых воздействий, в том числе повреждении ткани.

Регуляция «острофазового ответа» осуществляется цитокинами ИЛ-1,

ИЛ-6 и ФНО-альфа и выражается:

- усилением синтеза белков острой фазы воспаления (БОФВ), что выявляется биохимическим анализом крови,

- увеличением количества нейтрофилов (нейтрофильным лейкоцитозом) и ускорением СОЭ, выявляется общим клиническим анализом крови.

К белкам острой фазы воспаления относятся:

С-реактивный белок - маннозосвязывающий белок, осуществляет опсонизацию

грамположительных бактерий, активирует систему комплемента,

альфа-1-антитрипсин - ингибитор протеаз - защищает ткань от повреждающего

воздействия протеаз,

фибриноген - фактор I , протромбин (фактор II), проконвертин и другие

факторы свертывающего звена системы гемостаза,

кислый-альфа 1-гликопротеин - ингибитор гепарина,

антиплазмины и альфа-2 макроглобулин - ингибиторы фибринолитической

системы,

гаптоглобин, церулоплазмин, трансферрин, апо-ферритин - связывающие

свободный гемоглобин, медь и железо соответственно,

обладают высокой антиоксидантной активностью,

липопротеинсвязывающий белок (ЛПС) - опсонизирует грамотрицательную

флору.

Увеличение в крови БОФВ вызывает увеличение альфа-1 и альфа-2 глобулиновых фракции, которые богаты воспалительными гликопротеинами /см. схему 3/.

ПРЕ А a₁ a₂ b g

Электрофорез липидов

Следует отметить, что в целом мезенхимально-воспалительный синдром, вызывая увеличение глобулинов, как воспалительных белков, приводит к увеличению общего белка крови.

Каждый белок острой фазы воспаления может быть выявлен в крови как индивидуальный компонент.

Традиционно для выявления и оценки мезенхимально-воспалительного синдрома определяют в крови уровень серомукоида (группу воспалительных гликопротеинов, растворимых в хлорной кислоте), сиаловых кислот и общих гексоз. По общим гексозам и гексуроновым кислотам в крови, как компонентам основного вещества соединительной ткани, можно судить о степени деструкции соединительной ткани. До сих пор также не утратили свою популярность так называемые. «осадочные пробы» - тимоловая, сулемовая, йодная и т.д., в которых отражена диспротеинемия, характерная для мезенхимально-воспалительного синдрома.

Активация гуморального звена иммунной системы с продукцией иммуноглобулинов классов A,М,G указывает на инфекционный или аутоиммунный характер поражения сердечно-сосудистой системы и требует дальнейшего лабораторного поиска.

1. Поиск возбудителя инфекции.

-посев биоматериала,

-использование полимеразной цепной реакции (ПЦР) - как

высокочувствительного метода выявления возбудителя инфекции (вирусов,

бактерий) в любом биоматериале,

-серологическое исследование крови для обнаружения специфических антител и антигена возбудителя. Например, поиск стрептококкового антигена (САГ) и противострептококковых антител (АСЛ-О, АСГ и АСК) для выявления активной стрептококковой инфекции, как одного из возможных причинных факторов поражения миокарда,

2. Выявление антител к компонентам собственной ткани (например, антифосфолипидных антител - как факторов развития венозных и артериальных тромбозов).

I I I. Исследование липидов крови с целью:

- выявления нарушении липидного обмена,

- оценки риска развития атеросклеротического поражения сосудов, в том числе и коронарных, и

- определения стратегии лечения.

Повышение в крови холестерина и триглицеридов, входящих в состав атерогенных липопротеинов является фактором риска развития заболеваний, связанных с атеросклерозом (ИБС, инсульты, тромбозы сосудов нижних конечностей и т.д.).

Схема липидного обмена.

Холестерин и триглицериды транспортируются в крови только в комплексе с белками, образуя частицы, называемые липопротеинами. В состав каждой липидной частицы входит ядро, содержащее холестерин и триглицериды, оболочка, состоящее из фосфолипидов и белковые молекулы, так называемых апопротеины. Различают интегральные апопротеины (В-48 и В-100), на которых (как на стержень) происходит сборка липопротеиновых частиц и свободные, которые перемещаются с одной частицы на другие. К последним относятся:

- апобелок С I I - кофактор липопротеинлипазы (ЛПЛ),

- апобелок А I - кофактор лецитинхолестеринацилтрансферазы (ЛХАТ),

- апрбелок Е-3 - связывающийся с рецептором захвата липопротеинов на

гепатоцитах.

Синтез апобелков осуществляется в энтероцитах и гепатоцитах. Апобелки определяют судьбу липопротеинов.

В энтероцитах происходит сборка хиломикронов (ХМ) на В-48 апобелке.

Хиломикроны самые крупные ЛП, несущие экзогенный жир, в основном триглицериды. Они через лимфатические сосуды проникают в кровоток и раздают триглицериды путем их расщепления комплексом С I I-ЛПЛ. ЛПЛ содержится на эндотелиальных клетках жировой ткани. Постепенно из ХМ образуются редуцированные частицы, которые захватываются гепатоцитами при помощи апобелка Е-3. В гепатоцитах происходит сборка липопротеинов очень низкой плотности (ЛПОНП) на апобелке В-100. ЛПОНП являются носителями эндогенного жира (синтезированного в гепатоцитах холестерина и триглицеридов). Основным компонентом ЛПОНП являются триглицериды.

ЛПОНП аналогично хиломикронам раздают триглицериды, превращаясь в редуцированные частицы. Последние элиминируются из кровотока гепатоцитами. Из части ЛПОНП образуются ЛПНП, которые являются носителями холестерина как основного компонента. Холестерин необходим для строительства клеточных мембран, для синтеза стероидных гормонов и желчных кислот. На клетках по мере надобности экспозируется определенное число рецепторов к В-100 апобелку ЛПНП, при помощи которых клетка захватывает и получает холестеринсодержащие липидные частицы.

Интима аорты и артерий обладают высоким сродством к В-100 апобелку. Излишки В-100 содержащих липопротеинов откладываются в интиме и при нарушении процесса их удаления (очищения интимы) могут стать причиной развития иммунного воспалительного процесса по типу гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ).

Очищение интимы от липидных частиц осуществляется липопротеинами высокой плотности (ЛПВП), которые при помощи комплекса А I-ЛХАТ путем этерификации забирают холестерин.

Удаление липидных частиц из интимы также происходит путем их оттока по лимфатическим сосудам и фагоцитоза макрофагами.

Чем выше в крови уровень В-100 содержащих липидных частиц и чем хуже процесс очищения интимы, тем выше риск развития атеросклеротического поражения сосудов.

Выделяют следующие типы нарушения липидного обмена (дислипидемии):

I - повышение хиломикронов

I I а - повышение ЛПНП

I I б - повышение ЛПНП и ЛПОНП

I I I - повышение редуцированных частиц

IV - повышение ЛПОНП

V - повышение ЛПОНП и ХМ

Наиболее атерогенными являются I I а, I I б и I I I типы нарушения липидного обмена.

Выявление типа дислипидемии (т.н. фенотипирование) происходит на основании:

1. Оценки липидного спектра (ТГ, общий ХС, ХС-ВП, ХС-ЛПНП расчетный)

(доступно всем лабораториям),

2. Электрофореза липидов (см. схему 3) и

3. Ультрацентрифугирования в градиенте плотности с выделением каждой

фракции в отдельности с последующим их анализом. В настоящее время

методом ультрацентрифугирования выделяют 5 субфракции ЛПОНП,

3 субфракции ЛПНП и 5 субфракции ЛПВП.

В 2001 году опубликован доклад экспертов NCEP, где даны следующие указания:

- всем людям старше 20 лет через каждые пять лет определять липидный спектр,

- риск развития ИБС определять не по уровню общего холестерина, а по уровню

ХС-ЛПНП,

- гипертриглицеридемию считать фактором риска развития ИБС.

Лабораторные показатели риска развития ИБС:

- повышение в крови В-100 содержащих ЛП, причем, чем мельче и плотнее частицы, тем они более атерогены,

-низкая резистентность к перекисному окислению,

- ХС-ЛПНП > 159 мг%

> 4,16 ммоль/л

-коэфф. атерогенности > 3

- апоВ/апоА I > 1

Формула Фридвальда для расчета ХС ЛПНП

ХС-ЛПНП = общий ХС – альфа ХС – ТГ/5 /в мг%/

Формула работает при отсутствии в крови ХМ и при значениях концентрации триглицеридов ниже 400 мг%.

общий ХС – ХС ЛПВП

Коэффициент атерогенности = ----------------------------------

ХС ЛПВП

Лабораторные показатели активного процесса:

-повышение в крови продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ),

-выявление в крови апо (а) - фрагмента В-100 апобелка, выделяемого

исключительно при деструкции сосудистой стенки, пропитанной липидами

(маркер повреждения),

-выявление холестерина в циркулирующих иммунных комплексах (ЦИК),

-повышение С-реактивного белка.

IV. Исследование системы гемостаза.

Так как тромбообразование является важнейшим звеном в патогенезе сердечно-сосудистых заболевании, исследование системы гемостаза необходимо для:

-своевременного выявления ситуации, сопровождающиеся повышенной опасностью тромбообразования и

- контроля проводимого лечения.

Показатели коагулограммы (АЧТВ, ТВ, МНО, АТ-I I I, ПДФ, D-димеры), как и показатели агрегации тромбоцитов (спонтанная агрегация, агрегация, индуцированная АДФ, тромбином и другими агрессорами), являются основными лабораторными тестами, позволяющие контролировать проводимую тромболитическую терапию, а также терапию с применением антикоагулянтов и антиагрегантов для профилактики тромбообразования.

Электрокардиография

Электрокардиография - метод графической регистрации потенциалов сердца. В настоящее время электрокардиография является одним из основных и наиболее распространенных дополнительных методов исследования сердечно-сосудистой системы.

Стандартная ЭКГ включает в себя запись шести отведений от конечностей (I,II, III, aVR, aVL, aVF) и шести одноплюсных грудных отведений (V1-V6). В ряде случаев регистрируют высокие грудные отведения (V2-6 на 2 ребра выше стандартной позиции), задние (V7-9) и правые (V3-6 R) грудные отведения.

По показаниям проводят Холтеровское (суточное) мониторирование ЭКГ, регистрацию ЭКГ при физических и лекарственных нагрузках, при проведении ортостатической пробы, запись пищеводных и внутрисердечных отведений электрокардиограммы.

Практический анализ ЭКГ включает в себя оценку качества и скорости записи кривых, амплитуды и продолжительности элементов ЭКГ, частоты, основного источника ритма сердца и его нарушений, оценку ориентации электрической оси сердца, атриовентрикулярной и внутрижелудочковой проводимости, констатацию наличия или отсутствия патологических изменений ЭКГ, формулирование заключения.