トロポニン 3つの球状タンパク質サブユニットの複合体です。トロポニンは筋肉の収縮装置の一部として、筋肉の収縮を調節します。心臓発作の診断には特に重要です。
トロポニンとは何ですか？
アクチンフィラメントの成分として、トロポニンは骨格筋と心筋の収縮単位の一部です。これは球状タンパク質の複合体であり、F-アクチンおよびトロポミオシンとともにアクチンフィラメントを形成します。
アクチンフィラメントは、ミオシンフィラメントと相互作用して、筋肉の収縮を可能にします。筋肉収縮を開始または停止するその能力のために、トロポニンはトロポミオシンに加えて筋肉調節タンパク質として知られています。タンパク質複合体トロポニンは、3つのサブユニット、阻害性トロポニンI、トロポミオシン結合に関与するトロポニンT、およびカルシウム結合トロポニンCで構成されています。
心臓トロポニンは、心臓発作の緊急診断において重要な役割を果たします。心筋が損傷している場合は、トロポニンIサブユニットが放出され、検査室診断によって血中に検出されます。これは、他の筋疾患と区別されることを可能にする古典的な進行をもたらします。
解剖学と構造
トロポニンはアクチンフィラメントの一部であり、ミオシンフィラメントとの相互作用により、筋肉の収縮を可能にします。両方のフィラメントは、筋肉の最小の収縮単位であるサルコメアを形成します。トロポニンは、3つのサブユニットからなる球状タンパク質の複合体です。
抑制性トロポニン（TnI）、トロポミオシン結合トロポニン（TnT）、およびカルシウム結合トロポニン（TnC）は区別されます。 3つのトロポニンペプチドは、フィラメント内の7つのF-アクチン分子に定期的に続きます。複合体として、それらはアクチンフィラメントのほぼ水平にあります。トロポニンTは、トロポミオシンをF-アクチンに結合し、もう一方をトロポニンIに結合します。トロポニンIはF-アクチンに対して強い親和性を持っているため、非収縮状態ではそれに結合します。トロポニンCはトロポニンIにも結合し、外部に露出します。
トロポニンCはサブユニットの中で最小であり、カルシウム結合ドメインを持っています。筋肉に応じて、トロポニンIとトロポニンTの3つのアイソフォームがあります。心筋トロポニン（cTn）は心筋にあり、2つの異なるトロポニン（sTn）が骨格筋に存在し、骨格筋線維の速さおよび遅さが異なります。
機能とタスク
収縮装置の一部として、トロポニンは筋肉収縮の調節に重要な役割を果たします。非励起状態では、トロポミオシン糸の位置により、アクチンフィラメントがミオシンヘッドに結合するのが妨げられます。トロポミオシンがトロポニンTによってフィラメントヘリックスの内部にさらに引き込まれた場合のみ、ミオシンの結合部位が露出します。この位置の変化は、カルシウム濃度の増加の結果としてのトロポニン複合体のコンフォメーションの変化によって達成されます。カルシウムは、原形質膜の電気的励起により筋線維に放出されます。
トロポニンCは、カルシウム結合ドメインを持っているため、アクチンフィラメントのカルシウム受容体です。これは、2つの構造からなり、それぞれに4つのカルシウム結合部位があります。これらの結合部位のうち2つはそれぞれカルシウムに対する親和性が高く、2つは親和性が低くなっています。低親和性結合部位のみが収縮に関与しています。トロポニンCからカルシウム結合への構造変化は、トロポニンTからトロポミオシンに直接伝達されます。トロポミオシンは、アクチン鎖間の溝にさらに引き込まれ、ミオシンヘッドの結合位置を解放します。
同時に、ATPaseに対するトロポニンIの抑制効果が取り消され、ATPがミオシンで分裂するため、ミオシンの頭部がよじれます。アクチンフィラメントはミオシンフィラメントに沿って引っ張られ、筋肉が収縮します。ミオシンとアクチンの結合は、ミオシンへの新しいATPの追加によって中断されます。筋繊維のカルシウムレベルが低下し、トロポミオシンの糸がミオシン結合部位を再び隠します。筋肉がリラックスしています。
病気
トロポニン値は、心筋梗塞の最も重要な検査診断パラメータです。心筋が損傷すると、心筋トロポニン、特にトロポニンTとトロポニンIが血中に放出されます。トロポニンレベルは、血清、血漿、または全血で測定できます。
血液中のトロポニンの濃度は、心臓発作後の典型的な経過を示すため、他の心筋の損傷と区別することができます。トロポニンの増加は、心臓発作の発症後約3〜8時間で発生します。最も高い値は、開始後12〜96時間で測定できます。心臓発作後、血中のトロポニンレベルが正常に戻るまで約2週間かかります。トロポニンレベルが低下している場合、それは心臓発作ではなく、過度の伸張、骨格筋の炎症または他の損傷などの別の原因である可能性が非常に高いです。
トロポニンレベルの上昇は、筋肉組織の破壊を伴う他のさまざまな疾患にも見られます。トロポニンレベルは、例えば、心臓の機能障害または炎症、血管の疾患、骨格筋の炎症または損傷、脳卒中、肺の機能障害、さらには火傷および敗血症の場合に上昇する。手術後の死亡率に対するトロポニンの上昇は、主要な危険因子と考えられています。トロポニンの増加と患者の死亡との間に数日があるため、投薬は適切な時期に介入することができます。
持久力スポーツなどの激しい運動後のトロポニンレベルの上昇は、病気の価値はありません。通常、値は数時間以内に正規化されるため、通常の値は最大72時間後に戻ります。
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