Troponin

Medizinische Expertise: Dr. med. Nonnenmacher
Qualitätssicherung: Dipl.-Biol. Elke Löbel, Dr. rer nat. Frank Meyer

Letzte Aktualisierung am: 20. März 2024

Dieser Artikel wurde unter Maßgabe medizinischer Fachliteratur und wissenschaftlicher Quellen geprüft.

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Troponin ist ein Komplex aus drei globulären Proteinuntereinheiten. Als Bestandteil des kontraktilen Apparats des Muskels reguliert Troponin die Muskelkontraktion. Eine besondere Bedeutung trägt es bei der Diagnose von Herzinfarkten.

Was ist Troponin?

Als Bestandteil des kontraktilen Apparats spielt Troponin eine bedeutende Rolle bei der Regulation der Muskelkontraktion.
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Troponin ist als Komponente des Aktinfilaments Bestandteil der kontraktilen Einheit der Skelett- und Herzmuskulatur. Es handelt sich um einen Komplex globulärer Proteine, welche gemeinsam mit F-Aktin und Tropomyosin das Aktinfilament bilden.

Das Aktinfilament ermöglicht in Interaktion mit den Myosinfilamenten die Kontraktion des Muskels. Aufgrund seiner Eigenschaft die Muskelkontraktion zu beginnen oder zu stoppen, wird Troponin neben Tropomyosin auch als Regulatorprotein der Muskulatur bezeichnet. Der Proteinkomplex Troponin besteht aus drei Untereinheiten, dem inhibitorisch wirkenden Troponin I, dem für die Tropomyosinbindung verantwortlichen Troponin T und dem calciumbindenden Troponin C.

Eine wichtige Rolle spielt das kardiale Troponin bei der Notfalldiagnostik von Herzinfarkten. Kommt es zu Schädigungen der Herzmuskulatur, wird die Untereinheit Troponin I freigesetzt und ist labordiagnostisch im Blut nachweisbar. Hierbei kommt es zu einem klassischen Verlaufsbild, das die Abgrenzung zu anderen Erkrankungen der Muskulatur erlaubt.

Anatomie & Aufbau

Man unterscheidet inhibitorisches Troponin (TnI), tropomyosinbindendes Troponin (TnT) und calciumbindendes Troponin (TnC). Drei Troponinpeptide folgen im Filament regelmäßig auf sieben F-Aktinmoleküle. Sie liegen als Komplex nahezu waagerecht im Aktinfilament. Troponin T bindet auf der einen Seite Tropomyosin, welches an F-Aktin gebunden ist und auf der anderen an Troponin I. Troponin I besitzt eine starke Affinität zu F-Aktin, sodass es im nicht kontrahierten Zustand an dieses gebunden vorliegt. Troponin C bindet ebenfalls an Troponin I und ist nach außen exponiert.

Troponin C ist die kleinste der Untereinheiten und besitzt eine calciumbindende Domäne. Abhängig von der Muskulatur existieren jeweils drei Isoformen von Troponin I und Troponin T. In der Herzmuskulatur befindet sich das kardiale Troponin (cTn) und in der Skelettmuskulatur existieren zwei unterschiedliche Troponine (sTn) für die jeweils schnellen und langsamen Skelettmuskelfasern.

Funktion & Aufgaben

Als Bestandteil des kontraktilen Apparats spielt Troponin eine bedeutende Rolle bei der Regulation der Muskelkontraktion. Im nicht erregten Zustand verhindert die Lage der Tropomyosinfäden die Bindung des Aktinfilaments an das Myosinköpfchen. Erst wenn das Tropomyosin durch Troponin T weiter in das Innere der Filamenthelix gezogen wird, ist die Bindestelle für Myosin freigelegt. Erreicht wird diese Lageänderung durch eine Konformationsänderung im Troponinkomplex in Folge eines Anstiegs der Calciumkonzentration. Zur Ausschüttung von Calcium in die Muskelfasern kommt es durch elektrische Erregung der Plasmamembran.

Bei Troponin C handelt es sich um den Calcium-Rezeptor im Aktinfilament, da es eine calciumbindende Domäne besitzt. Diese wiederum besteht aus zwei Strukturen, die jeweils vier Calciumbindestellen tragen. Zwei dieser Bindestellen sind jeweils hochaffin für Calcium, zwei besitzen eine niedrige Affinität. Nur die niedrigaffinen Bindestellen sind an der Kontraktion beteiligt. Die Konformationsänderung von Troponin C nach Calciumbindung wird direkt durch Troponin T auf das Tropomyosin übertragen, welches weiter in die Rille zwischen den Aktinsträngen gezogen wird und die Bindeposition für das Myosinköpfchen freigibt.

Gleichzeitig wird die inhibitorische Wirkung von Troponin I auf die ATPase aufgehoben und ATP kann am Myosin gespalten werden, sodass es in Folge zum Abknicken des Myosinköpfchens kommt. Das Aktinfilament wird am Myosinfilament entlanggezogen und der Muskel kontrahiert. Die Bindung von Myosin und Aktin wird durch die Anlagerung von neuem ATP an das Myosin unterbrochen. Der Calciumspiegel in der Muskelfaser sinkt und die Tropomyosinfäden verdecken wieder die Myosinbindestelle. Der Muskel befindet sich in Relaxation.

Krankheiten

Die Konzentration von Troponin im Blut weist nach einem Herzinfarkt einen typischen Verlauf auf, sodass man diesen von anderen Herzmuskelschäden abgrenzen kann. Zu einem Anstieg des Troponins kommt es etwa 3-8 Stunden nach Beginn des Herzinfarktes. Die höchsten Werte können 12-96 Stunden nach Beginn gemessen werden. Bis sich der Troponinwert im Blut nach einem Herzinfarkt wieder normalisiert hat, vergehen circa zwei Wochen. Weist der Troponinspiegel einen fallenden Verlauf auf, handelt es sich mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht um einen Herzinfarkt sondern um eine andere Ursache wie Überdehnung, Entzündungen der Skelettmuskulatur oder andere Verletzungen.

Erhöhte Troponinwerte werden außerdem bei einer Vielzahl anderer Erkrankungen gefunden, die mit einer Zerstörung von Muskelgewebe einhergehen. So steigt der Troponinspiegel unter anderem bei Funktionsstörungen oder Entzündungen des Herzens, bei Erkrankungen der Blutgefäße, Entzündungen oder Verletzungen der Skelettmuskulatur, Schlaganfall, Funktionsstörungen der Lunge oder auch Verbrennungen und Sepsis. Als großer Risikofaktor gilt der Troponinanstieg für die Sterblichkeitsrate nach Operationen. Da zwischen einem Troponinanstieg und dem Tod des Patienten mehrere Tage liegen, kann rechtzeitig mit Medikamenten interveniert werden.

Der Anstieg des Troponinspiegels nach schwerer körperlicher Belastung wie Ausdauersport besitzt keinen Krankheitswert. Meist normalisieren sich die Werte innerhalb weniger Stunden, sodass nach maximal 72 Stunden wieder der Normalwert vorliegt.

Quellen

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