Troponin

Definition

Das Eiweiß Troponin ist ein wichtiger Baustein des kontraktilen Apparates des Herz- und Skelettmuskeln. Zusammen mit Tropomyosin ist seine Hauptaufgabe die Regulation der Muskelkontraktion auf mikroskopischer Ebene.

Das Troponin ist ein Komplex aus den Bausteinen Troponin T, I und C, welche jeweils eine eigene Teilfunktion ausüben und nur gemeinsam funktionieren können. Sowohl der Skelettmuskel als auch der Herzmuskel verfügen je über eine eigene Gruppe dieser unterschiedlichen Troponine, die sich in ihrem Aufbau und ihrer Funktion unterscheiden. Deshalb ist der sogenannte Troponinwert bei der Diagnostik unterschiedlicher Herzerkrankungen von großer Bedeutung. In den sogenannten glatten Muskeln, wie beispielsweise in der Darmwand, fehlt Troponin komplett.



Bestandteile des Troponinkomplexes

Troponin T

Troponin T ist die größte Untereinheit des Troponinkomplexes. Zusammen mit Troponin I und C reguliert es die Umwandlung des elektrischen Nervensignals in eine Muskelkontraktion.

Hierbei wirkt es über Tropomyosin gewissermaßen wie eine Bremse für die kontraktilen Muskeleiweiße. Erreicht ein Nervensignal den Muskel, löst sich diese Bremse durch Ablösung von den Muskeleiweißen. Diese können sich nun ungehindert zusammenziehen.

Im Körper findet man drei Typen des Troponin T, sogenannte Isoformen. Eine ist typisch für den Herzmuskel, zwei weitere findet man dagegen in den Skelettmuskeln. Das Troponin T des Skelettmuskels unterscheidet man weiter in eine Form, welche man vorrangig in langsamen, aber ausdauernden Muskeln findet und einer, welche sich vor allem in Muskeln des schnelleren Typs findet.

Die für den Herzmuskel typische Form des Troponin T kommt in hoher Konzentration auch nur im Herzen vor. Deshalb ist sie für die klinische Diagnostik von großer Bedeutung. Hierbei wird vor allem das sogenannte hs - Troponin T bestimmt. Redet man von erhöhten Troponin-Werten, ist meistens eine Erhöhung der Troponin-T-Konzentration im Blut gemeint.

Troponin I

Troponin I ist als Teil des Troponinkomplexes ebenfalls an der Regulation der Muskelkraft beteiligt. Einerseits dient es der Fixierung des gesamten Troponinkomplexes an seine Position in der Muskelzelle. Nach neuen Erkenntnissen kommt ihm allerdings auch gemeinsam mit Troponin T und dem Tropomyosin eine regulatorische Wirkung zu. Dies geschieht, indem es die Muskelkontraktion verhindert, bis über einen Nerv das Signal zur Kontraktion eingetroffen ist.

Genau wie beim Troponin T findet man beim Troponin I drei Isoformen. Während eine nur im Herzmuskel zu finden ist, verteilen sich die beiden anderen auf schnelle und langsame Muskelfasern im Skelettmuskel. Nur etwa 4% des Troponin I liegen in der Muskelzelle frei vor, sind also nicht an Eiweiße des kontraktilen Apparates gebunden, oder am Troponinkomplex beteiligt. Bei einer Schädigung der Muskelzelle wird zunächst dieser freie Anteil ins Blut freigesetzt und kann dort laborchemisch nachgewiesen werden.

Troponin C

Obwohl Troponin C das kleinste Eiweiß im Troponinkomplex ist, kommt ihm in der Regulation der Muskelkontraktion eine Schlüsselrolle zu. Aktiviert ein Nerv einen Muskel, so steigt in dessen Inneren aufgrund der elektrischen Aktivierung die Konzentration an freien Kalziumionen. Ein einzelnes Troponin C bindet wiederum vier dieser Kalziumionen und kann daraufhin eine Formänderung von Troponin I und T einleiten. Erst jetzt kann sich der Muskel kontrahieren.

Man spricht von der sogenannten elektromechanischen Kopplung, da das elektrische Signal des Nervs in eine mechanische Muskelbewegung umgesetzt wird. Anders als beim Troponin T und I gibt es keine herzmuskelspezifische Form des Troponin C. Lediglich sogenannte schnell zuckende Skelettmuskeln besitzen eine eigene Isoform des Troponin C, langsam zuckende Skelettmuskeln und der Herzmuskel dagegen teilen sich eine zweite Isoform. Da somit eine Erhöhung der Konzentration des Troponin C nicht spezifisch für eine der beiden Muskelgruppe ist, wird es laborchemisch nur in Ausnahmefällen bestimmt.

Funktion

Der gesamte Troponinkomplex besteht aus Troponin C, I und T. Im Skelett- und Herzmuskel wirken Troponin I und T gemeinsam mit dem Muskeleiweiß Tropomyosin wie eine angezogene Bremse auf die Muskelkontraktion. Dies geschieht vermutlich durch eine einfache Abdeckung und damit Blockierung der Interaktionsstellen der kontraktilen Muskeleiweiße im Ruhezustand.

Nur wenn ein Muskel über einen Nerv das Signal zur Kontraktion erhält, löst sich diese Bremse und es kommt zur Muskelbewegung durch eine Verkürzung des kontraktilen Apparates. Auf mikroskopischer Ebene ist dieses Signal eine Erhöhung der Kalziumkonzentration im Plasma der Muskelzelle. Kalziumionen werden durch Troponin C gebunden, was eine Verformung des Troponinkomplexes auslöst, eine sogenannte Konformationsänderung. Durch diese Konformationsänderung verschiebt sich der gesamte Komplex ein wenig und gibt so die Interaktionsstellen der Muskeleiweiße frei, es kommt zu einer Kontraktion.

Dieser Prozess geschieht im sich kontrahierenden Muskel aufgrund der erhöhten Kalziumkonzentration im gesamten Zellplasma an Millionen Stellen gleichzeitig. Entscheidend für die Stärke einer Muskelkontraktion ist die Stärke des eintreffenden Nervenimpulses. Ein sehr starker Reiz lässt die Kalziumkonzentration stärker ansteigen, wodurch sich fast das gesamte Troponin verformt. Es liegen dann sehr viele Interaktionsstellen des kontraktilen Apparates frei. Dadurch kontrahiert der Muskel stärker und schneller als bei einem schwächeren Reiz.

Troponin-Test

Beim Troponintest wird die Konzentration des Troponins im Blut bestimmt. Häufig wird nur auf Troponin T und I getestet, da diese beiden Eiweiße herzmuskelspezifisch sind, also in aller Regel nur dort vorkommen.

Zum Test der Troponinkonzentration reicht die Entnahme einer geringen Menge Blut, meist aus einer Vene. Im Normalfall testet man die Konzentration im Blutserum, also dem wässrigen Blutanteil. Der eigentliche Test wird mit Hilfe eines sogenannten Immunassays durchgeführt. Mit dieser präzisen Methode lässt sich die Troponinkonzentration genau bestimmen.

Alternativ gibt es einen Schnelltest, dessen Funktionsweise und Auswertung einem handelsüblichen Schwangerschaftstest gleicht, allerdings mit Blut durchgeführt wird. Der Schnelltest erlaubt jedoch keine genaue Konzentrationsbestimmung, sondern erkennt lediglich eine Erhöhung des Troponins über den Normalwert. Die Messung der Troponinkonzentration wird nach einer Dauer von mehreren Stunden wiederholt. Bei einem akut ablaufenden Prozess, wie beispielsweise einem Herzinfarkt würde man eine Veränderung der Werte feststellen. Sind dagegen beide Werte ähnlich, besteht die Ursache der Troponinerhöhung vermutlich bereits über einen längeren Zeitraum.

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Normwerte

Kardiales Troponin kommt bei einem gesunden Erwachsenen im Blut fast nicht vor. Einen zu niedrigen Wert gibt es deshalb nicht.

Der Grenzwert für eine möglicherweise gefährliche Troponinerhöhung liegt im Falle des Troponin T bei einer Konzentration von über 0,1 ng/ml (0,1 µg/l). Kommt es zu einem schweren Herzinfarkt, kann dieser Wert auf 90 ng/ml und mehr ansteigen. Ähnlich verhält es sich mit dem Normwert von Troponin I. Auch hier sollte die Konzentration unter 0,1 – 0,2 ng/ml betragen, beim Gesunden ist es in kaum nachweisbaren Mengen vorhanden.

Was bedeutet eine Troponinerhöhung?

Eine Erhöhung der Troponinwerte kann viele Gründe haben. Sehr häufig lassen sie sich auf eine Schädigung des Herzmuskels zurückführen. Dies ist das einzige Gewebe des Menschen, in dem man große Mengen an kardialem Troponin finden kann. Bereits bei kleinen Schäden des Herzmuskels steigt der Troponinwert deshalb messbar an.

Allerdings muss nicht immer ein Herzinfarkt die Ursache einer Troponinerhöhung sein. Bereits bei kleineren Durchblutungsstörungen des Herzmuskels kann es aufgrund von Zellschäden zu veränderten Werten kommen. Auch eine Entzündung des Herzmuskels, die sogenannte Myokarditis oder Funktionsstörungen des Herzens, die sogenannten Kardiomyopathien können erhöhte Troponinwerte verursachen.

Bei schlechter Nierenfunktion entfällt eine Filterung des Blutes und Troponin T kann sich im Körper anreichern. Kommen mehrere dieser Faktoren zusammen, kann der Troponinwert stark verändert sein, ohne dass eine akute Schädigung des Herzmuskels durch beispielsweise einen Herzinfarkt stattgefunden hat. Eine reine Erhöhung der Troponinkonzentration im Blut ist somit relativ unspezifisch, sollte beim komplett gesunden Menschen allerdings nicht vorkommen.

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Anzeichen eines Herzinfarkts

Troponin bei einem Herzinfarkt

Troponin T ist heutzutage der wichtigste Laborparameter zur sicheren Herzinfarktdiagnostik. Die Ursache eines Herzinfarktes ist der Verschluss einer Arterie, die normalerweise für die Versorgung des Herzmuskels zuständig ist. Dies kann beispielsweise durch ein Blutgerinnsel geschehen. In der Folge gehen die nicht versorgten Muskelzellen zugrunde. Geschieht dies, wird die Zellmembran durchlässig für größere Eiweiße wie das Troponin. Deshalb tritt Troponin beim Herzinfarkt in das Blut aus, wo es nachgewiesen werden kann.

Da ein Großteil des Troponins allerdings intrazellulär an weitere Proteine gebunden ist, geschieht dies nicht sofort nach Verschluss eines Herzkranzgefäßes und den damit einsetzenden Beschwerden.

Abhängig davon, wie viel Herzmuskel betroffen ist, kommt es zu einem ersten Anstieg erst drei bis acht Stunden nach Infarktbeginn. Maximale Werte erreicht man häufig erst bis zu vier Tage später. Mehrere Wochen nach einem Herzinfarkt sollten sich die Werte normalisiert haben.

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Diagnose Herzinfarkt

Troponin bei Niereninsuffizienz

Beim gesunden Menschen filtert die Niere das Blut. Beim Nierenkranken ist dies nicht mehr der Fall. Diese unzureichende Nierenfunktion nennt man Niereninsuffizienz. Freiwerdendes Troponin sammelt sich deshalb im Blut an und es kommt langfristig zu einem Anstieg des Troponinwertes ohne direkte Herzmuskelschädigung. Häufig liegt bei Patienten mit schweren Nierenschäden allerdings auch eine Schädigung oder Bedrohung des Herzens vor.

Die Ursachen hierfür sind vielfältig und reichen vom häufig ohnehin hohen Alter der Patienten, der Rolle der Niere in der Blutdruckregulation bis hin zum hormonellen Zusammenspiel zwischen Herz und Niere. In klinischen Studien konnte nachgewiesen werden, dass hohe Troponinwerte bei niereninsuffizienten Patienten auch auf ein gefährdetes Herz schließen lassen. Deshalb können sie prognostisch von großer Bedeutung sein.

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Niereninsuffizienz

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