Kardiale Integritätsparameter und kardiale Biomarker

Einleitung

Die Herzmuskelzellen bestehen aus verschiedenen Proteinen und Enzymen, die diverse Aufgaben übernehmen. Sie spielen insbesondere eine Rolle im Kontraktionsapparat. Bei einer Schädigung der Herzmuskelzellen, z.B. im Rahmen eines Herzinfarktes oder einer Herzmuskelentzündung, kommt es zu einer Freisetzung dieser Proteine ins Blut. Sie werden daher auch als kardiale Integritätsparameter bezeichnet.

Einige der Proteine kommen nur im Herzen vor und sind daher spezifisch für Herzmuskelschädigungen. Es gibt jedoch auch Marker, die in der Skelettmuskulatur vorkommen und daher auch bei nicht-kardialen Ursachen erhöht sein können.

Die Proteine sind zu unterschiedlichen Zeitpunkten der Erkrankung im Blut nachweisbar. Die Kenntnis der Eigenschaften und der Dynamiken ist wichtig, um eine Schädigung einschätzen und einen Herzinfarkt bestätigen oder ausschließen zu können. Im Folgenden geben wir euch einen Überblick über die wichtigsten kardialen Biomarker und deren Eigenschaften. Neben den kardialen Integritätsparametern wie z.B. den Troponinen gehört auch das NT-pro BNP zu den kardialen Biomarkern.

Kreatinkinase (CK)

Die Kreatinkinase (CK) gehört zur Gruppe der Kinasen. Sie katalysiert die Übertragung einer Phosphatgruppe von Kreatinphosphat auf ADP und spielt daher eine wichtige Rolle im Energiestoffwechsel. Kreatinphosphat stellt im Muskel einen wichtigen Energiespeicher dar, der mittels der Kreatinkinase schnell mobilisiert werden kann.

Es gibt verschiedene Isotypen der Kreatinkinase, die in unterschiedlichen Geweben vorkommt:

CK-BB (Kreatinkinase Brain-Type): ZNS, GIT, Uterus, Prostata, Lunge
CK-MB (Kreatinkinase Muscle-Brain-Type): Myokard
CK-MM (Kreatinkinase Muscle-Type): Skelettmuskulatur

Laborchemisch lassen sich die Gesamt-CK-Konzentration und die einzelnen Isoenzyme messen. Da die Kreatinkinase in unterschiedlichen Geweben vorkommt, ist der Wert relativ unspezifisch und es lassen sich nur schwer konkrete Rückschlüsse auf die Ursache einer Erhöhung oder Erniedrigung ziehen.

Eine Erhöhung kann im Rahmen von Schädigungen der Skelettmuskulatur, z.B. im Rahmen eines Krampfanfalls, einer Myositis, ausgeprägtem Krafttraining, aber auch im Rahmen eines Myokardinfarktes oder einer Myokarditis vorliegen. Für eine weitere Spezifizierung sind die Isoenzyme und weitere Laborparameter von Relevanz.

Gründe für eine Erhöhung der Kreatinkinase

Kreatinkinase MB (CK-MB)

Die Kreatinkinase-MB (CK-MB) ist ein Isoenzym der Kreatinkinase, das überwiegend im Myokard und in geringen Mengen im Skelettmuskel vorkommt. Eine Erhöhung der CK-MB ist daher relativ spezifisch für eine Schädigung der Herzmuskulatur. Da die Herzmuskulatur zu ca. 30% aus der CK-MB und zu ca. 70% aus der CK-MM besteht, kommt es im Rahmen eines Herzinfarktes zu einer Erhöhung der Gesamt-CK und der CK-MB.

Ein Anteil von über 6% der CK-MB an der Gesamt-CK spricht für einen Herzinfarkt.

Die CK-MB steigt 3-12 Stunden nach einem Herzinfarkt an. Das Maximum wird etwa 24 Stunden nach dem Herzinfarkt erreicht. Innerhalb von 2-3 Tagen kommt es zu einer Normalisierung.

Der Wert der CK-MB ist proportional zum Ausmaß des Myokardschadens. Die CK-MB ist weniger spezifisch als das Troponin für einen Myokardschaden.

Weitere Gründe für eine Erhöhung

Schädigung der Skelettmuskulatur
Verbrennungen
Niereninsuffizienz
Chronischer Alkoholabusus

Troponin

Das Troponin ist ein Bestandteil des Kontraktionsapparates. Gemeinsam bilden Aktin, Myosin, Tropomyosin und das Troponin die kontraktilen Einheiten der Muskelzellen.

Das Troponin I (inhibitorisch) bindet an das Aktin.

Das Troponin T bindet an das Tropomyosin.

Das Troponin C bindet an Calcium.

Es gibt drei Isoformen des Troponin I und T. Von diesen liegen zwei in den Skelettmuskeln und eine Isoform, das kardiale Troponin (cTn) in den Herzmuskelzellen vor.

Bereits bei einer leichten Schädigung der Herzmuskelzellen kommt es zu einer Freisetzung der kardialen Troponine T und I ins Blut.

Die kardialen Troponine I und T werden bei myokardialen Schädigungen ins Blut freigesetzt. Sie sind sehr sensitiv und spezifisch für kardiale Schäden. Anhand einer isolierten Erhöhung lässt sich lediglich eine Schädigung feststellen, die Dynamik lässt weitere Rückschlüsse auf die Ursachen zu.

Erhöhung

Herzinfarkt
Myokarditis
Druck/ Volumenbelastung (z.B. bei einer Aortenklappenstenose)
Interventionen (z.B. nach TAVI, OP oder PCI)
Lungenarterienembolie
Hypertensive Krise
Niereninsuffizienz

Troponin – Herzinfarktdiagnostik

Wie bereits dargestellt kann eine Troponin Erhöhung verschiedene kardiale Ursachen haben. Eine Troponinerhöhung ist myokard- aber nicht infarktspezifisch.

Zur Diagnose eines Herzinfarktes, also eines NSTEMIs oder STEMIs ist eine Troponin-Dynamik entscheidend. Innerhalb von 3 bis 8 Stunden nach dem Infarkt kommt es zu einem Anstieg des Troponins. Der Troponinwert erreicht nach ca. 12-96 Stunden sein Maximum. Hochsensitive Assays können bereits nach einer Stunde einen Troponin-Anstieg nachweisen. Bei einem Herzinfarkt kommt es zu einer Dynamik, also steigenden und im Verlauf fallenden Werten.

Troponin ist sehr sensitiv und eignet sich daher auch zum Ausschluss eines Myokardinfarktes. Mittels hochsensitiver Troponinbestimmung kann je nach Assay ein Herzinfarkt bei einem normwertigen Troponin oder einer fehlenden Dynamik ohne Symptome nach einer Stunde bzw. drei Stunden ausgeschlossen werden.

Erhöhte Werte ohne Dynamik sprechen für einen chronischen Myokardschaden. Da Troponin über die Nieren ausgeschieden wird, können die Werte im Rahmen einer chronischen Niereninsuffizienz dauerhaft erhöht sein.

Troponin-Schnelltest

Im ambulanten Setting kommen häufig Troponin-Schnellteste zum Einsatz.

Die Schnellteste sind mit kardialen Troponin-T-Antikörpern beschichtet. Enthält die aufgeträufelte Blutprobe des Patienten Troponin T in einer ausreichend hohen Konzentration, kommt es zu einer Reaktion.

Das C auf dem Schnelltest steht für Kontrolle. Dieser Strich sollte immer vorhanden sein. Erscheint beim T ein zweiter Strich, spricht dies für das Vorhandensein von Troponin im Blut. Hierdurch lassen sich keine quantitativen, sondern nur qualitative Aussagen treffen.

Unspezifische Marker: LDH, Myoglobin, AST

Bei einer Schädigung der Herzmuskelzellen gibt es viele weitere Proteine und Enzyme, die ins Blut freigesetzt werden. Diese sind jedoch unspezifisch und erlauben keinen direkten Rückschluss auf die Ursache.

Laktatdehydrogenase

Die Laktatdehydrogenase (LDH) ist ein Enzym, das die Oxidation von Laktat zu Pyruvat katalysiert. Sie kommt in allen menschlichen Zellen vor, insbesondere in Leberzellen, Erythrozyten, Herz- und Skelettmuskelzellen. Erhöhte LDH-Konzentrationen im Blut liegen insbesondere bei einem Zelluntergang vor.

Erhöhung:

Hämolyse
Herzinfarkt
Onkologische Erkrankungen
Myeloproliferative Erkrankungen
Leberzirrhose
Falsch hoch bei zu langer Stauung

Achtung
Die LDH ist ein sehr unspezifischer Parameter. Bei einer zu langen Stauung bei der Blutentnahme kann es zu falsch hohen Werten kommen!

Myoglobin

Myoglobin kommt in den Muskelzellen als Sauerstoffspeicher vor. Myoglobin wird daher bei einer Schädigung der Skelett- und Herzmuskulatur ins Blut freigesetzt. Es ist ähnlich wie die LDH sehr unspezifisch für einen Herzmuskelschaden. Kommt es zu einer Überschreitung der Resorptionsfähigkeit der Nieren, färbt sich der Urin rot-bräunlich.

Dunkler Urin — Abbildung verwendet gemäß Flaticon-Premium-Lizenz. Dieses Bild darf ggf. nur mit einer entsprechenden Flaticon-Premium-Lizenz außerhalb der Medi Know-Materialien verwendet werden.

Aspartat-Aminotransferase (ASAT)

Die Aspartat-Aminotransferase ist eine Transaminase, die in verschiedenen Zellen, insbesondere in den Leberzellen, den Herzmuskel- und den Skelettmuskelzellen vorkommt. Sie wird bei einer Schädigung dieser ins Blut freigesetzt. Sie spielt in der Myokardinfarktdiagnostik aufgrund ihrer geringen Spezifität eine untergeordnete Rolle. Sie hat jedoch eine große Relevanz im Rahmen der Diagnostik von Leberschäden.

Dynamik der kardialen Integritätsparameter

In der folgenden Graphik sind die Dynamiken der Herzenzyme dargestellt. Hieraus lässt sich erkennen, dass die Marker bereits nach kurzer Zeit ihr Maximum erreichen und noch mehrere Tage nach dem Herzinfarkt erhöht sind. Es wird auch ersichtlich, warum bei einem akuten Herzinfarkt die Dynamik und nicht die Höhe der Marker entscheidend ist.

Dynamik der kardialen Integritätsparameter (Herzenzyme)

Brain Natriuretic Peptide (BNP)

BNP steht für Brain Natriuretic Peptide. Es wird in den Kardiomyozyten synthetisiert und ins Blut abgegeben. Das BNP wird bei der Dehnung der Ventrikel freigesetzt. Es stimuliert die Natriurese und die Flüssigkeitsausscheidung über die Nieren. Weiterhin wirkt es vasodillatierend. Es wirkt über die gleichen Rezeptoren, wie das atriale natriuretische Peptid (ANP), das in den Vorhöfen ausgeschüttet wird.

Über diese Mechanismen senkt das BNP die Vor- und Nachlast. Es wird daher bei Patienten mit einer kardialen Dekompensation und einer Volumenbelastung vermehrt freigesetzt. Das BNP ist sehr sensitiv und ist bereits bei einer geringen Herzbelastung erhöht. Ein normwertiges BNP schließt eine Herzinsuffizienz daher nahezu sicher aus und kann bei der Differenzialdiagnostik von Luftnot wichtige Hinweise auf die Genese liefern.

Da das BNP proportional zur Belastung des Herzens ist, kann es genutzt werden, um die Schwere und den Verlauf einer Herzinsuffizienz zu beurteilen.

Anhand der Höhe des BNP, bzw. NT-proBNP-Wertes lässt sich der NYHA-Grad der Herzinsuffizienz bestimmen. Je nach Studie gibt es unterschiedliche Referenzwerte:

NYHA-Stadium	BNP (pg/mL)	NT-proBNP (pg/mL)
Herzinsuffizienz unwahrscheinlich	< 35	<125
Herzinsuffizienz möglich	>35	>125
Akute Herzinsuffizienz unwahrscheinlich	<100	<300
Akute Herzinsuffizienz wahrscheinlich	>400	<50 Jahren: >450 >50 Jahren: >900 >75 Jahren: >1800
I	150	340
II	340	950
III	590	1570
IV	950	1710

Erhöht:

Herzinsuffizienz
Vorhofflimmern
Bluthochdruck
Nicht-kardial:
- Niereninsuffizienz
- Leberzirrhose
- Subarachnoidalblutung
- ausgeprägte körperliche Belastung

Die Vorstufe des BNP ist das sogenannte proBNP. Bei der Sezernierung wird das proBNP in das aktive BNP und das inaktive NT-proBNP gespalten. Da das NT-proBNP eine längere Halbwertszeit (120 min) und Probenstabilität als das BNP (20 min) besitzt, wird es bevorzugt bestimmt.

Achtung
Bei Patienten, die mit einem Neprilysin-Inhibitor behandelt werden, kann es zu falsch niedrigen BNP-Spiegeln kommen. Der NT-proBNP-Wert wird meistens nicht beeinflusst.

Fallbeispiele

Für ein praktisches Fallbeispiel zum Thema akutes Koronarsyndrom siehe Fall 6: starke Schmerzen in der Brust

Für ein Fallbeispiel zur gerinnungshemmenden Therapie bei einem STEMI: Fallbeispiel 1 (STEMI)

Für EKG-Fallbeispiele zum Thema akutes Koronarsyndrom zum Üben der EKG-Auswertung siehe: EKG-Fallbeispiel 10, EKG-Fallbeispiel 11, EKG-Fallbeispiel 20, EKG-Fallbeispiel 26

Video

Quellen

Leitlinie: Management des akuten Koronarsyndroms ohne ST-Hebungen (NSTE-ACS), Europäischen Gesellschaft für Kardiologie (ESC)
Leitlinie: Therapie des akuten Herzinfarkte: bei Patienten mit ST-Streckenhebung (STEMI), European Society of Cardiology (ESC), Deutsche Gesellschaft für Kardiologie (DGK)