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I motivi principali per cui i livelli salgono sono dovuti a un danno muscolare, cioè una rabdomiolisi, compresi gli interventi chirurgici, le iniezioni e gli infortuni. Occorre sottolineare che gli alti livelli della proteina nel sangue, indipendentemente dall'origine, possono essere molto pericolosi per i reni e provocarne l'insufficienza funzionale acuta. Allo stesso modo un danno renale comporta a sua volta alti livelli della proteina. Ogni muscolo danneggiato o affetto da patologie infiammatorie o degenerative può far innalzare i valori della proteina, compreso il cuore. Quando quest'organo è colpito da infarto o da un'ischemia minore, con sofferenza per carenza di ossigeno, rilascia nel sangue grandi quantità di mioglobina che diventa perciò uno dei marker più importanti del danno cardiaco.
Quando il cuore è colpito da infarto la mioglobina nel sangue si innalza rapidamente nel giro delle 2-3 ore successive, raggiunge il massimo attorno alle 10 ore e poi torna normale entro 24 ore. Se una persona accusa sintomi simili a quelli dell'attacco cardiaco, come dolore al torace e difficoltà di respirazione, ma la proteina nel sangue non sale entro 10 ore, con tutta probabilità non si tratta di infarto. L'esame ha però valore solo se eseguito entro 24 ore, per evitare che i reni eliminino l'eccesso della sostanza. Se i valori salgono rapidamente e poi si riducono allo stesso modo, il danno al cuore è limitato. Quando invece i valori restano alti, la lesione è in espansione. C'è tuttavia bisogno di altri marker per la diagnosi, come la troponina e la CK-MB, che sono più specifici per il cuore.
I valori elevati di mioglobina nel sangue si riscontrano frequentemente in soggetti non allenati atleticamente che si sono sottoposti ad esercizi o competizioni sportive impegnative. In questi casi la sostanza indica un danno muscolare risolvibile con il riposo. Alcune persone tendono ad avere livelli alti a causa di fattori ereditari. Anche alcuni farmaci possono portare ad innalzamento del livello della sostanza nel sangue come anche le ustioni che interessano ampie aree di pelle o addirittura che hanno comportato una distruzione di masse muscolari. I valori più bassi del normale invece possono dipendere da malattie autoimmuni nelle quali ci sono anticorpi specifici che attaccano e distruggono la proteina nel sangue. Anche nella miastenia grave si verifica una riduzione della proteina con una debolezza estrema provocata da anticorpi che interferiscono negativamente con la conduzione nervosa.
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