Экспресс-анализ слюны позволит неинвазивно оценивать повреждение сердца после физических нагрузок

Ученые впервые доказали, что уровень белка тропонина, участвующего в сокращении кардиомиоцитов — мышечных клеток сердца, — в слюне согласуется с его содержанием в крови и может служить маркером повреждения сердечной мышцы (миокарда) во время физических нагрузок. В исследовании с 82 спортсменами авторы показали, что в обеих биологических жидкостях уровень сердечного тропонина-I можно определять со схожей точностью. Новый неинвазивный (не нарушающий целостность тканей) метод, в отличие от процедуры взятия крови, не требует наличия стерильных условий и медицинского персонала, что позволяет проводить частый мониторинг уровня тропонина. Разработка открывает путь к созданию экспресс-тестов для раннего выявления проблем с сердцем у атлетов, на которые приходится более половины случаев внезапной смерти во время тренировок. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в Scientific Reports.

Сердечно-сосудистые осложнения — одна из главных причин смертности среди спортсменов. Согласно статистике, в 56% случаев внезапная смерть во время тренировок происходит из-за нарушений в работе сердца. При этом большинство пострадавших не испытывали явных симптомов перед трагедией.

Традиционно для диагностики инфаркта миокарда измеряют уровень тропонина в крови. Тропонин — это белок, который участвует в мышечном сокращении и служит золотым стандартом маркера повреждения клеток сердечной мышцы. Этот подход позволяет выявить повреждение миокарда, вызванное высокоинтенсивными продолжительными физическими нагрузками, в том числе экстремального характера. Однако брать кровь во время таких физических нагрузок оказывается зачастую невозможно из-за риска инфицирования и дискомфорта в целом. Поэтому ученые ищут новые подходы.

Исследователи из Нижегородского государственного университета имени Н.И. Лобачевского (Нижний Новгород) предложили более простой способ оценки повреждения миокарда у спортсменов. Авторы показали, что концентрация тропонина-I в слюне согласуется с его уровнем в крови, благодаря чему этот маркер можно использовать для неинвазивного мониторинга.

В исследовании участвовало 82 спортсмена мужского пола. Их разделили на основную группу (54 человека), которая пробежала 5 километров с максимально возможной скоростью, и контрольную группу (28 человек), которая не выполняла такое задание. У испытуемых до забега, сразу после, через 4 и 24 часа брали кровь и слюну для последующего анализа. Для измерений авторы использовали портативный иммуноанализатор — прибор, который определяет концентрации белков, гормонов и других веществ в биологических образцах (крови, слюне, моче). Этот прибор способен определять концентрацию сердечного тропонина-I от 0,01 нанограмма на миллилитр. Такой точности достаточно для мониторинга, поскольку значения нормы для спортсменов, как правило, превышают таковые у людей, не занимающихся спортом. И, хотя при использовании разных методов пороговое значение нормы может отличаться, в данном случае производитель использованного авторами оборудования рекомендует ориентироваться на 0,1 нанограмма на миллилитр. При этом пиковые значения уровня сердечного тропонина-I после высокоинтенсивной продолжительной нагрузки могут кратно превышать рекомендуемый ориентир.

Анализ показал, что у бегунов уровень сердечного тропонина-I в слюне и крови значительно повышался после физической нагрузки и достигал пика через 4 часа — концентрация белка увеличилась почти в 4 раза по сравнению с контрольной группой. Через 24 часа показатели возвращались к исходным значениям. В контрольной группе изменений не наблюдалось.

Исследование уровня сердечного тропонина-I в слюне продемонстрировало точность, сопоставимую с его анализом в крови. При этом анализ слюны проще, быстрее и удобнее, чем анализ крови, поскольку он безболезненный, не требует стерильных условий, и спортсмены могут проводить его самостоятельно, не прибегая к помощи медицинских работников. Благодаря этим преимуществам появляется возможность создания неинвазивных биосенсоров для выявления спортсменов с риском острых или хронических повреждений миокарда, а также контроля восстановления после соревнований.

«Полученные результаты открывают новые возможности в кардиомониторинге спортсменов. Экспресс-тест слюны позволит оперативно получать информацию о повреждении сердца, вызванном физической нагрузкой, что может помочь спасти жизни людей, учитывая только растущий интерес к спортивным состязаниям экстремального характера как в России, так и во всем мире. Представьте глюкометр для диабетиков, но вместо крови — слюна, и измеряет он не сахар, а повреждение вашего сердца после марафона. Сейчас мы начинаем исследования, связанные с проверкой разработанного подхода в клинической практике. Речь идет о новом проекте, который был поддержан РНФ и конечная цель которого — создать прогностическую модель для ранней диагностики инфаркта миокарда у лиц, занимающихся спортом», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Александр Овчинников, кандидат биологических наук, заведующий научно-исследовательской лабораторией неинвазивной диагностики в спорте, доцент кафедры спортивной медицины и психологии Нижегородского государственного университета имени Н.И. Лобачевского.