トロポニン

トロポニン
カルシウム飽和型のヒト心臓トロポニンコア複合体（52 kDaコア）のリボン表現。青=トロポニンC、緑=トロポニンI、マゼンタ=トロポニンT。[1]
目的	心臓の損傷を検出する

トロポニン、またはトロポニン複合体は、骨格筋と心筋の筋肉収縮に不可欠な3つの調節タンパク質（トロポニンC ^、トロポニンI、トロポニンT ）の複合体ですが、平滑筋の筋肉収縮には必須ではありません。心臓特異的トロポニンIとTの測定は、心筋炎、心筋梗塞、急性冠症候群の管理における診断および予後指標として広く使用されています。^{[3]血中トロポニン値は、}脳卒中または進行中の他の心筋損傷の診断マーカーとして使用できますが、この測定の感度は低いです。^{[4] [5] [6]}

トロポニンはタンパク質トロポミオシンに結合しており、筋肉組織のアクチンフィラメント間の溝の中にあります。弛緩した筋肉では、トロポミオシンがミオシン クロスブリッジの結合部位をブロックし、収縮を防ぎます。筋細胞が活動電位によって収縮するように刺激されると、筋形質膜にカルシウムチャネルが開き、筋形質にカルシウムが放出されます。このカルシウムの一部はトロポニンに結合し、トロポニンの形状を変化させ、アクチン フィラメント上のミオシンの結合部位（活性部位）を露出させます。ミオシンがアクチンに結合するとクロスブリッジが形成され、筋肉の収縮が始まります。^[7]

トロポニンは骨格筋と心筋の両方に存在しますが、トロポニンの特定のバージョンは筋肉の種類によって異なります。主な違いは、骨格筋のトロポニンのTnCサブユニットには4つのカルシウムイオン結合部位があるのに対し、心筋には3つしかないことです。トロポニンに結合するカルシウムの実際の量は明確にはわかっていません。^[8]

心筋と骨格筋の両方において、筋力の発揮は主に細胞内カルシウム濃度の変化によって制御されます。一般的に、カルシウムが上昇すると筋肉は収縮し、カルシウムが減少すると筋肉は弛緩します。^{[引用が必要]}

トロポニンは、細いフィラメント（アクチンおよびトロポミオシンとともに）の構成要素であり、カルシウムが結合して筋力の生成を誘発するタンパク質複合体である。トロポニンには、TnC、TnI、およびTnTの3つのサブユニットがあり、それぞれが力の調節に役割を果たしている。^{[引用が必要]}。細胞内のカルシウム濃度が静止状態の場合、トロポミオシンは、ミオシン（筋肉の太いフィラメントに組織化された分子モーター）が結合して力を生成する活性アクチン部位を覆っている。カルシウムがTnCのNドメインの特定の部位に結合すると、一連のタンパク質構造変化が起こり、^{[引用が必要]}、トロポミオシンがアクチン上のミオシン結合部位から転がり、ミオシンが細いフィラメントに付着して力を生み出し、サルコメアを短縮することができる。^{[引用が必要]}

個々のサブユニットは異なる機能を果たす：^[要出典]

• トロポニンCはカルシウムイオンと結合してTnIの構造変化を引き起こす。
• トロポニンTはトロポミオシンに結合し、トロポニン-トロポミオシン複合体を形成する。
• トロポニンIは細い筋原線維中のアクチンに結合し、アクチン-トロポミオシン複合体を所定の位置に保持する。

平滑筋にはトロポニンは存在しない。^[9]

TnTはトロポミオシン結合サブユニットであり、トロポニン複合体と細いフィラメントの相互作用を制御します。TnIはアクトミオシンのATPアーゼ活性を阻害します。TnCはCa2 ^{+結合サブユニットであり、Ca2 +}依存性筋収縮制御において主要な役割を果たします。 ^[10]

心筋のTnTとTnIは、骨格筋のものとは異なる形で存在します。ヒトの骨格筋組織では、TnIの2つのアイソフォームとTnTの2つのアイソフォームが発現しています（skTnIとskTnT）。心筋組織については、TnIの組織特異的アイソフォームが1つだけ記載されています（cTnI）が、文献にはTnTの心臓特異的アイソフォーム（cTnT）がいくつか存在することが記載されています。ヒトTnCについては、心臓特異的アイソフォームは知られていません。ヒト心筋組織のTnCは、遅骨格筋に典型的なアイソフォームで存在します。TnCの別の形態である速骨格筋TnCアイソフォームは、速骨格筋に典型的です。^[11] cTnIは心筋でのみ発現しています。健康な骨格筋や損傷した骨格筋、あるいは他の組織タイプにおけるcTnIの発現例は知られていない。cTnTは心臓特異性が低いと考えられる。慢性骨格筋損傷患者の骨格組織におけるcTnTの発現が報告されている。^[12]

^{心臓トロポニン複合体内では、特にCa 2+}（KA = 1.5  ×  10 ⁻⁸ M ⁻¹）存在下で、cTnI – TnC二成分複合体において分子間の最も強い相互作用が実証されています。 ^[13] cTnIと複合体を形成するTnCは、cTnI分子の構造を変え、その表面の一部を保護します。最新のデータによると、cTnIは、TnCとの二成分複合体、またはcTnTとTnCとの三成分複合体の形で患者の血流中に放出されます。^[14] cTnI-TnC複合体の形成は、cTnI分子の安定性を改善する上で重要な役割を果たします。遊離形では極めて不安定なcTnIは、TnCとの複合体、または三成分cTnI-cTnT-TnC複合体では大幅に優れた安定性を示します。天然複合体中の cTnI の安定性は、タンパク質の精製形態の安定性や、精製タンパク質から組み合わせた人工トロポニン複合体中の cTnI の安定性よりも大幅に優れていることが実証されています。^{[引用が必要]}

トロポニンのサブタイプ（心臓IおよびT）は、心筋損傷（心筋）の感度が高く特異的な指標です。胸痛または急性冠 症候群の患者において、不安定狭心症と心筋梗塞（心臓発作）を区別するために血液中で測定されます。最近心筋梗塞を起こした人は、心筋が損傷した領域と血液中の心臓トロポニン値の上昇が見られます。^{[15]これは、心臓血管の重度の収縮を伴う}心筋梗塞の一種である冠動脈けいれんの患者にも発生する可能性があります。心筋梗塞後、トロポニンは最大2週間高いままになることがあります。^[16]

心筋トロポニンは、最も重篤な心疾患である心筋梗塞だけでなく、すべての心筋損傷のマーカーです。しかし、心筋梗塞を示すトロポニン値の上昇の診断基準は、現在WHOによって2μg/L以上の閾値に設定されています。クレアチンキナーゼなど、他の心臓バイオマーカーの臨界レベルも関連しています。^[17]腎不全など、心筋損傷や死亡に直接的または間接的につながる他の状態もトロポニン値を上昇させる可能性があります。^{[18] [19]}正常な冠動脈を持つ個人における重度の頻脈（例えば上室性頻脈による）もトロポニン値の上昇につながる可能性があり、これは酸素需要の増加と心筋への供給不足によるものと推定されています。^[要出典]

冠動脈ステント留置術は、術後すぐに血清トロポニン値の上昇を引き起こすこともあります。トロポニン値とガイダンスプロトコルはより慎重な解釈の対象となるため、臨床現場では問題となる可能性があります。基本的に、この患者群では、臨床医がトロポニン値の上昇を診断に使用することが困難になります。ステント留置術および関連するPCI処置後、ステントが「落ち着き」、局所的な心筋炎症を引き起こさなくなると、トロポニン値は標準レベルに戻ります。^[20]

重症ではない無症候性大動脈弁狭窄症で明らかな冠動脈疾患のない患者では、トロポニンT値の上昇（14 pg/mL以上）が、虚血性心疾患（心筋梗塞、経皮的冠動脈形成術、または冠動脈バイパス手術）の5年発生率の上昇と関連していることが判明した。^[21]

トロポニンは心不全患者でも増加し、死亡率や心室調律異常を予測します。トロポニンは、心筋炎や心筋が関与する心膜炎（心筋心膜炎と呼ばれる）などの炎症性疾患でも上昇することがあります。トロポニンは、拡張型心筋症、肥大型心筋症または（左室）肥大、周産期心筋症、たこつぼ型心筋症、または心臓アミロイドーシスなどの浸潤性疾患など、いくつかの形態の心筋症を示すこともあります。^[要出典]

トロポニンの増加を伴う心臓障害は、心挫傷、除細動、内部または外部除細動でも発生します。トロポニンは、心臓手術や心臓移植、心房中隔欠損の閉鎖、経皮的冠動脈形成術、高周波アブレーションなどのいくつかの処置で一般的に増加します。^[要出典]

心臓病と非心臓病の区別はいくぶん不自然なものであり、以下に挙げる病状は主要な心臓病ではありませんが、心筋に間接的な影響を及ぼします。

トロポニンは敗血症などの重篤な疾患の患者の約40％で上昇します。これらの患者では死亡リスクと集中治療室滞在期間が増加します。^{[22]重度の}消化管出血では、心筋の酸素需要と供給の不一致が生じることもあります。

化学療法剤は心臓に毒性を及ぼす可能性がある（アントラサイクリン、シクロホスファミド、5-フルオロウラシル、シスプラチンなど）。いくつかの毒素や毒液も心筋障害を引き起こす可能性がある（サソリ毒、ヘビ毒、クラゲやムカデの毒）。一酸化炭素中毒やシアン化物中毒も、低酸素性心毒性作用によるトロポニンの放出を伴う可能性がある。重度のCO中毒症例の約3分の1に心臓障害が発生しており、これらの患者にはトロポニンスクリーニングが適切である。^{[23] [24]}

原発性肺高血圧症、肺塞栓症、慢性閉塞性肺疾患（COPD）の急性増悪のいずれにおいても、右室の緊張により壁張力が増加し、虚血を引き起こす可能性があります。もちろん、COPD増悪の患者は心筋梗塞や肺塞栓症も併発している可能性があるため、トロポニン値の上昇をCOPDに起因するものと見なすには注意が必要です。

末期腎疾患の患者はトロポニンT値が慢性的に上昇することがあり、これは予後不良につながります。^{[25] [26]}トロポニンIが誤って上昇する可能性は低いです。^[25]

マラソンやトライアスロンなどの激しい持久力運動は、被験者の最大3分の1でトロポニン値の上昇につながる可能性がありますが、これらの競技者への悪影響とは関連していません。^{[27] [28] [29]また、多発}性筋炎や皮膚筋炎 などの炎症性筋疾患の患者でもトロポニンT値の上昇が報告されています。^{[30] [31]トロポニンは横紋筋}融解症でも増加します。

妊娠高血圧症候群（例えば子癇前症）では、トロポニン値の上昇はある程度の筋原線維損傷を示唆する。^{[32] [33]}

心臓トロポニンTとIは、薬物や毒素による心筋細胞毒性をモニタリングするために使用できます。^[34]

2020年には、重症COVID-19患者は軽症患者と比較してトロポニンI値が高いことが判明した。^[35]

トロポニン値の上昇は、診断に用いられる多くの病態において予後的に重要である。^[36]

地域ベースのコホート研究では、無症状の心臓障害の重要性が示され、トロポニンIはベースラインで心血管疾患のない男性の死亡率と最初の冠状動脈性心疾患イベントを予測することが示されました。^[37]脳卒中患者では、血中トロポニン値の上昇は脳卒中を検出するための有用な指標ではありません。^[6]

最初はcTnI ^[38]、後にcTnT ^{[39] が}心臓細胞死のマーカーとして使用されました。現在、両方のタンパク質は急性心筋梗塞（AMI）、不安定狭心症、術後心筋外傷、および心筋損傷を伴うその他の関連疾患の診断に広く使用されています。両方のマーカーは胸痛の発症後3〜6時間で患者の血液中に検出され、16〜30時間以内にピークレベルに達します。血液サンプル中のcTnIとcTnTの濃度の上昇は症状発症後5〜8日後でも検出できるため、両方のタンパク質はAMIの後期診断にも有用です。^[40]

心臓トロポニンTとIは免疫測定法で測定される。^{[41] [42]}

• 特許規制により、cTnT は単一の製造業者 ( Roche Diagnostics ) によって配布されます。
• 多くの診断会社がcTnI免疫測定法をさまざまな免疫測定プラットフォームで利用できるようにしています。^{[42] [43]}

心筋細胞壊死後のトロポニンの上昇は2～3時間以内に始まり、約24時間でピークに達し、1～2週間持続します。^[44]

• カルシウム結合タンパク質
• トロポニンC
• トロポニンI
• トロポニンT

• 米国国立医学図書館医学件名標目表(MeSH)のトロポニン
• ラボテストオンラインにおけるトロポニン