Анализ крови на содержание тропонина может быть использован как тест на несколько различных сердечных заболеваний, включая инфаркт миокарда.
Тропонин — регуляторный глобулярный белок, состоящий из трех субъединиц, который участвует в процессе мышечного сокращения. Содержится в скелетных мышцах и сердечной мышце, но не содержится в гладкой мускулатуре.
В ряде медицинских тестов тропонин используется
как биомаркер различных сердечных заболеваний.
Тропомиозин и тропонин в отсутствие ионов кальция блокируют связывание миозина с актиномПри связывании ионов кальция конформация тропонин-тропомиозинового комплекса изменяется, что позволяет миозину связываться с актином
Функция
Тропонин присоединен к белку тропомиозину и расположен в желобке между актиновыми нитями в мышечном волокне. В расслабленной мышце тропомиозин блокирует место присоединения миозиновой головки к актину, предотвращая таким образом мышечное сокращение.
Когда на мышечную клетку подается потенциал действия, стимулируя её сокращение, кальциевые каналы открываются в саркоплазматический ретикулум и выпускают ионы кальция в саркоплазму.
Часть этого кальция присоединяется к тропонину, вызывая его структурное изменение, в результате которого тропомиозин сдвигается таким образом, что миозиновая головка может присоединиться к актиновой нити и вызвать мышечное сокращение.
Тропонин содержится в скелетных мышцах и сердечной мышце, но некоторые элементы тропонина могут отличаться в разных типах мышечной ткани.
Главное из этих отличий в том, что тропонин C в составе тропонина в скелетных мышцах имеет четыре места присоединения ионов кальция, тогда как у тропонина сердечной мышцы таких мест три.
Физиология
И сердечная, и скелетные мышцы управляются с помощью изменения внутриклеточной концентрации кальция.
Когда концентрация возрастает, мышцы сокращаются, а когда падает — расслабляются.
Тропонин — комплекс белков, к которому присоединяется кальций, управляя его структурой, компонент тонких мышечных филаментов (вместе с актином и тропомиозином), располагается на тропомиозине с промежутками, длина которых равна длине тропомиозина (40 нм). Тропонин состоит из трех белков: тропонина C, тропонина I и тропонина T.
Когда кальций присоединяется к определенным местам белка тропонина C, тропомиозин сдвигается с активных мест на актине, таким образом, что миозин (молекулярный мотор, образующий толстые мышечные волокна) может присоединиться к актиновому волокну и, создав силу, произвести движение.
В отсутствие кальция тропомиозин служит препятствием для миозина, и мышца остается расслабленной.
Также доказано in vivo и in vitro, что тропонин I подавляет ангиогенез.
Отдельные элементы служат разным функциям:
- Тропонин C (мол. м. 20 тыс.) может связывать кальциевые ионы Ca2+, производя структурные изменения в тропонине I. Этот белок похож на кальмодулин по строению.
- Тропонин T (мол. м. 37 тыс.) связывается с тропомиозином, образуя с ним тропонин-тропомиозиновый комплекс.
- Тропонин I (мол. м. 25 тыс.) связывается с актином в тонких филаментах, удерживая таким образом тропонин-тропомиозиновый комплекс на месте, он также служит ингибитором актомиозиновой Mg-АТФазы, препятствует взаимодействию актина и миозина, когда ионы кальция не связаны с тропонином C.
В гладкой мускулатуре тропонин не содержится.
Диагностическое использование
Анализ крови на содержание тропонина может быть использован как тест на несколько различных сердечных заболеваний, включая инфаркт миокарда.
История исследования
Тропонин был выделен из измельченной мышечной ткани и показал активность, похожую на активность тропомиозина .
В 1965 было доказано, что это новый белок, и этот белок был назван тропонин
Открытие тропонина открыло новую эру в молекулярной биологии регуляции мышечных сокращений.
Была показана чувствительность тропонина к ионам Ca2+ при сокращении скелетных мышц. В отсутствие ионов кальция тропонин в соединении с тропомиозином подавляет сократительное взаимодействие между актином и миозином . Электронно-микроскопическое исследование показало, что тропонин расположен на тонких филаментах с интервалом в 40 нм, что дало ключ к постройке стройной модели тонких волокон как упорядоченного объединения тропонина, тропомиозина и актина.
Этими исследованиями была установлена молекулярная основа регуляции мышечного сокращениями ионами Ca2+.
Tропонин I подавляет ангиогенез
Ангиогенез — процесс образования новых кровеносных сосудов в органе или ткани, в ходе которого происходит реорганизация первичной капиллярной сети, которая сокращается до более простой и чёткой системы капилляров, артерий и вен.
В норме в организме процессы ангиогенеза протекают с умеренной интенсивностью и активизируются только при регенерации повреждённых тканей, канализации тромбов, ликвидации очагов воспаления, образовании рубца и тому подобных процессах восстановления, а также при росте и развитии организма.
В опухолевых же тканях, особенно в тканях злокачественных опухолей, ангиогенез протекает постоянно и очень интенсивно.
Это является одной из причин быстрого роста злокачественных опухолей, поскольку они очень хорошо кровоснабжаются и получают значительные количества питательных веществ, лишая их здоровые ткани организма.
Кроме того, усиленный ангиогенез в опухоли является одним из механизмов её быстрого метастазирования, так как опухолевые клетки имеют свойство метастазировать по ходу кровеносных сосудов (вдоль стенок) или разносятся по всему организму с током крови.
Некоторые исследования указывают на то, что сосуды, образованные внутри опухолевой ткани, имеют более высокую неравномерность и больший размер, что также связано с более плохим прогнозом.
Усиленный ангиогенез в опухолевых тканях сделал возможным создание противоопухолевого лекарства, активируемое под действием тимидинфосфорилазы (опухолевого ангиогенного фактора), — Капецитабина.
Лекарственные средства, подавляющие злокачественный ангиогенез, преимущественно имеют своей мишенью факторы роста эндотелия сосудов .
Стимулирование ангиогенеза (терапевтический ангиогенез) используется для лечения или профилактики патологических состояний, характеризующихся снижением функции образования новых кровеносных сосудов, а также при создании витализированных имплантатов.