Jak okazało się w niedalekiej przeszłości, oprócz oczywistych funkcji, serce pełni również rolę narządu wydzielania wewnętrznego. Wzbudziło to zainteresowanie nie tylko teoretyków medycyny, ale także praktyków. Peptydy natriuretyczne (NUP) zostały wyizolowane nie tylko w mięśniu sercowym, ale także w wielu innych narządach wewnętrznych, które wcześniej nie były dyskredytowane przez ich funkcje endokrynologiczne. Podjęto zbiorową decyzję o wykorzystaniu ilościowych wskaźników NLP we krwi do przewidywania rozwoju patologii serca, ponieważ ta metoda była najmniej inwazyjna i prosta dla pacjenta.
Odkrycie funkcji hormonalnej serca
Peptydy natriuretyczne odkryto w latach osiemdziesiątych ubiegłego wieku, kiedy naukowcy zauważyli związek między rozszerzaniem się komór serca a intensywnością wydzielania moczu. Autorzy odkrycia początkowo uznali to zjawisko za odruch i nie przywiązywali do niego żadnej wagi.
Później, gdy patomorfolodzy i histolodzy zajęli się badaniem tego zagadnienia, odkryli, że w komórkach tkanki tworzącej przedsionek znajdują się inkluzje zawierające cząsteczki białka. Udowodniono eksperymentalnie, że wyciąg z przedsionków szczurów wytwarza potężnydziałanie moczopędne. Następnie udało nam się wyizolować peptyd i ustalić sekwencję reszt aminokwasowych, które go tworzą.
Jakiś czas później biochemicy zidentyfikowali w tym białku trzy oddzielne składniki (alfa, beta i gamma), różniące się nie tylko budową chemiczną, ale także działaniem: alfa był silniejszy niż dwa pozostałe. Obecnie wyróżnione:
- przedsionkowy NUP (typ A);
- mózgowy NUP (typ B);- urodylatyna (typ C).
Biochemia peptydu natriuretycznego
Wszystkie peptydy natriuretyczne mają podobną budowę i różnią się jedynie końcowymi rodnikami azotowymi lub układem atomów węgla. Do tej pory cała uwaga chemików skupia się na NUP typu B, ponieważ ma on bardziej stabilną formę w osoczu krwi, a także pozwala uzyskać bardziej pouczające wyniki. Przedsionkowy NUP pełni rolę jednego z korektorów gospodarki wodno-elektrolitowej organizmu. Jest wytwarzany w mięśniu sercowym zarówno w warunkach normalnych, jak i na tle przewlekłej niewydolności serca.
Udowodniono, że prekursor NUP w mózgu składa się ze 108 reszt aminokwasowych syntetyzowanych przez komórki lewej komory. Kiedy cząsteczka jest wyrwana z cytoplazmy, oddziałuje na nią enzym furyna, który przekształca to białko w aktywną formę (łącznie 32 aminokwasy na 108). Mózg NUP istnieje we krwi tylko przez 40 minut, po czym ulega rozkładowi. Wzrost syntezy tego białka wiąże się ze wzrostem rozciągnięcia ścian komór i niedokrwieniem serca.
Usuwanie NUP z plazmyprzeprowadzane na dwa główne sposoby:
- rozszczepienie przez enzymy lizosomalne;- proteoliza.
Wiodącą rolę przypisuje się wpływowi na cząsteczki obojętnej endopeptydazy, jednak obie metody przyczyniają się do eliminacji peptydów natriuretycznych.
System receptorów
Wszystkie efekty peptydów natriuretycznych wynikają z ich interakcji z receptorami zlokalizowanymi w mózgu, naczyniach krwionośnych, mięśniach, kościach i tkance tłuszczowej. Równoważne trzem rodzajom NUP, istnieją trzy rodzaje receptorów - A, B i C. Ale rozkład „obowiązków” nie jest tak oczywisty:
- Receptory typu A wchodzą w interakcję z przedsionkowym i mózgowym NUP;
- Typ B reaguje tylko na urodylatynę;- Receptory C mogą wiązać się ze wszystkimi trzema typami cząsteczek.
Receptory zasadniczo różnią się od siebie. Typy A i B są zaprojektowane tak, aby realizować wewnątrzkomórkowe działanie peptydu natriuretycznego, a receptory typu C są niezbędne do biodegradacji cząsteczek białka. Zakłada się, że działanie NLP w mózgu odbywa się nie tylko poprzez receptory typu A, ale także z innymi miejscami percepcji, które reagują na ilość cyklicznego monofosforanu guanozyny.
Największą liczbę receptorów typu C znaleziono w tkankach mózgu, nadnerczach, nerkach i naczyniach krwionośnych. Kiedy cząsteczka NUP wiąże się z receptorem typu C, jest wychwytywana przez komórkę i rozszczepiana, a wolny receptor powraca do błony.
Fizjologia peptydu natriuretycznego
Mózgowe i przedsionkowe peptydy natriuretyczne realizują swoje działanie poprzez system złożonych reakcji fizjologicznych. Ale ostatecznie wszystkie one prowadzą do tego samego celu - zmniejszenia obciążenia wstępnego serca. NUP wpływa na układ sercowo-naczyniowy, hormonalny, wydalniczy i ośrodkowy układ nerwowy.
Ponieważ te cząsteczki mają powinowactwo do różnych receptorów, trudno jest wyizolować wpływ, jaki niektóre typy NUP mają na konkretny system. Ponadto działanie peptydu zależy nie tyle od jego rodzaju, co od umiejscowienia receptora odbiorczego.
Przedsionkowy peptyd natriuretyczny odnosi się do peptydów wazoaktywnych, co oznacza, że ma bezpośredni wpływ na średnicę naczyń krwionośnych. Ale poza tym jest w stanie stymulować produkcję tlenku azotu, który również przyczynia się do rozszerzenia naczyń krwionośnych. NUP typu A i B mają taki sam wpływ na wszystkie rodzaje naczyń pod względem siły i kierunku, a typ C znacząco rozszerza tylko żyły.
W ostatnim czasie pojawiła się opinia, że NUP powinien być postrzegany nie tylko jako środek rozszerzający naczynia krwionośne, ale przede wszystkim jako antagonista środków zwężających naczynia. Ponadto istnieją badania, które dowodzą, że peptydy natriuretyczne wpływają na dystrybucję płynu wewnątrz i na zewnątrz sieci naczyń włosowatych.
Działanie peptydu natriuretycznego na nerki
O peptydzie natriuretycznym można powiedzieć, że jest stymulatorem diurezy. Przede wszystkim NUP typu A poprawia nerkowy przepływ krwi izwiększa ciśnienie w naczyniach kłębuszków. To z kolei zwiększa filtrację kłębuszkową. Jednocześnie NUP typu C zwiększają wydalanie jonów sodu, a to prowadzi do jeszcze większej utraty wody.
Przy tym wszystkim nie obserwuje się znaczących zmian w ciśnieniu ogólnoustrojowym, nawet jeśli poziom peptydów wzrasta kilkakrotnie. Wszyscy naukowcy są zgodni, że wpływ peptydów natriuretycznych na nerki jest niezbędny do skorygowania równowagi wodno-elektrolitowej w przewlekłych patologiach układu sercowo-naczyniowego.
Wpływ na centralny układ nerwowy
Mózgowy peptyd natriuretyczny, podobnie jak peptyd przedsionkowy, nie może przekroczyć bariery krew-mózg. Dlatego działają na struktury układu nerwowego znajdujące się poza nim. Ale jednocześnie pewna część NUP jest wydzielana przez błony mózgu i inne jego części.
Głównym efektem peptydów natriuretycznych jest to, że wzmacniają już istniejące zmiany obwodowe. Na przykład wraz ze spadkiem obciążenia wstępnego serca organizm zmniejsza zapotrzebowanie na wodę i sole mineralne, a ton autonomicznego układu nerwowego zmienia się w kierunku jego części przywspółczulnej.
Markery laboratoryjne
Pomysł wykorzystania peptydu natriuretycznego do analizy podczas zaburzeń układu sercowo-naczyniowego powstał na początku lat 90. ubiegłego wieku. Dekadę później pojawiły się pierwsze publikacje z wynikami badań w tym zakresie. Zgłoszono, że typ B LPU ma charakter informacyjny przy ocenie stopnianasilenie niewydolności serca i przewidywanie przebiegu choroby.
Zawartość białka jest określana w pełnej krwi żylnej zmieszanej z kwasem etylenodiaminotetraoctowym lub poprzez analizę immunochemiczną. Normalnie poziom NUP nie powinien przekraczać 100 ng/ml. Ponadto poziom prekursora NUP można określić metodą elektrochemiluminescencyjną. Medycyna domowa, nie mając takiej różnorodności, wykorzystuje test immunoenzymatyczny jako uniwersalne narzędzie do określania ilości substancji w surowicy krwi.
Określenie dysfunkcji serca
Peptyd natriuretyczny (normalny - do 100 ng/ml) jest obecnie najpopularniejszym i najnowocześniejszym markerem do określania dysfunkcji mięśnia sercowego. Pierwsze badania peptydów wiązały się z trudnościami w różnicowaniu przewlekłej niewydolności krążenia od przewlekłej obturacyjnej choroby płuc. Ponieważ objawy kliniczne były podobne, test pomógł zidentyfikować przyczynę dolegliwości i przewidzieć dalszy rozwój choroby.
Drugą patologią, którą badano pod tym kątem, była choroba wieńcowa serca. Autorzy badań są zgodni, że określenie poziomu NUP pomaga ustalić oczekiwany poziom śmiertelności lub nawrotu u pacjenta. Ponadto dynamiczne monitorowanie poziomów NLP jest wskaźnikiem skuteczności leczenia.
Obecnie poziom NUP określa się u pacjentów z kardiomiopatią, nadciśnieniem, zwężeniem głównych naczyń iinne zaburzenia krążenia.
Zastosowanie w kardiochirurgii
Empirycznie stwierdzono, że poziom przedsionkowego peptydu natriuretycznego we krwi może być uważany za wskaźnik ciężkości stanu i pracy lewej komory u pacjentów przed i po operacji serca.
Badanie tego zjawiska rozpoczęło się w 1993 roku, ale na dużą skalę osiągnęło dopiero w 2000 roku. Stwierdzono, że gwałtowny spadek ilości NUP we krwi obwodowej, jeśli wcześniej jego poziom był stale podwyższony, wskazuje na przywrócenie funkcji mięśnia sercowego i powodzenie operacji. Jeśli nie było spadku NUP, pacjent zmarł ze 100% prawdopodobieństwem. Nie zidentyfikowano związku między wiekiem, płcią i poziomem peptydów, dlatego wskaźnik ten jest uniwersalny dla wszystkich kategorii pacjentów.
Prognoza po operacji
Peptyd naturalny jest podwyższony przed operacją serca. Przecież gdyby było inaczej, to też nie byłoby potrzeby leczenia. Wysoki poziom NUP u pacjentów przed leczeniem jest niekorzystnym czynnikiem, który ma duży wpływ na rokowanie po zabiegu.
Ponieważ grupa wybrana do badania była niewielka, wyniki były mieszane. Z jednej strony określenie poziomu NUP przed i po operacji pozwoliło lekarzom przewidzieć, jakiego rodzaju wsparcia medycznego i instrumentalnego będzie potrzebowało serce do czasu pełnego przywrócenia jego funkcji. Zaobserwowano również, że zwiększona ilośćNUP typu B jest prekursorem migotania przedsionków w okresie pooperacyjnym.