心脏疾病的生物化学标志物

1第十一章心脏疾病的生物化学标志物第一节概述心脏是人体最重要的器官，犹如有效和耐久的泵，把血液送到全身，循环周始。心脏的这种特殊的工作方式，基于心脏独特的解剖、组织结构和生理、生物化学特点，也是理解心肌损伤标志物的基础一、解剖和生理（一）心脏解剖心脏是一个由心肌构成的中空圆锥形器官，在心脏外壁，有供心脏能量和氧的血管，称为冠状动脉，前壁有两支，后壁有一支。心脏主要由心肌纤维组成。心脏富含蛋白和利用能量的酶，如肌钙蛋白、肌红蛋白(myoglobin,MHb)、肌酸激酶（creatinekinase,CK）、乳酸脱氢酶（lactatedehydrogenase,LD），这些都成为心肌损伤的标志物。（二）生理心脏每次搏动，包括了收缩期和舒张期。心脏有规律的收缩和舒张是由心脏的传导系统所控制。二、病理心脏系统疾病有许多种，和临床检验有关的疾病主要是冠心病、心肌疾病和心力衰竭。（一）冠状动脉硬化和狭窄冠心病是目前最常见、危害最大的心脏疾患。冠状动脉是供应心肌营养的主要血管，由于种种原因，冠状动脉发生粥样变，血管硬化，管腔狭窄，心肌供血减少。在动脉硬化初期，由于冠状动脉有较强的储备能力，病人可无症状；当冠状动脉狭窄＜70％时，心肌血供减少尚可代偿，休息时无症状，病人出现活动后心肌供血不足，表现为心绞痛（angina），继而可出现不稳定性心绞痛,这时病人休息时也会出现心绞痛，而且持续时间较长(20min)，一旦血管完全堵塞，心脏无血供，局部大面积心肌坏死，称急性心肌梗死(acutemyocardialinfarction,2AMI，)，常致心源性猝死(suddendeath)。UA发生一年内，20％发展至急性心肌梗死或死亡。急性冠状综合症（acutecoronarysyndrome,ACS）的病理改变为斑块破裂和冠脉血栓导致冠脉严重狭窄或闭塞。（二）心肌疾病除了急性心肌梗死外，心脏还可因其他原因引起心肌肥厚、扩张、纤维化、甚至心肌小范围变性、坏死，称为心肌病；心肌细胞及其间隙的局部或弥漫性的急、慢性炎性病变，称为心肌炎。（三）心力衰竭许多严重的心脏病（如急性心肌梗死）的归宿是心力衰竭（简称心衰）又称心脏功能不全。第二节冠心病危险因素学说一、概述(一)危险因子的概念危险因素（riskfactor）是指个体固有的生理、心理因素或生活环境中的其他因素。（二）危险因素的认识和发展冠心病危险因素已达百余种，最有价值的可及早预防和治疗的是高血脂、C–反应蛋白（C–reactiveprotein,CRP）和凝血因子异常。二、与生物化学有关的冠心病危险因素(一)血脂高胆固醇是重要的危险因素，也是促进动脉硬化的主要物质。血胆固醇水平在5.2～5.7mmol/L时冠心病发病危险性相对稳定，超过此值，冠心病危险将随胆固醇水平的增加而升高。(二)炎症炎症在心血管病的发生、发展中起重要作用。1.炎症与冠心病(1)炎性细胞是早期动脉硬化形成的启动步骤(2)炎症产物促进了动脉硬化的进程3(3)慢性炎症导致平滑肌增生炎症和其他重要的危险因素共同作用促进平滑肌增生、内膜下胶原纤维排列紊乱等组织学改变是动脉硬化的关键步骤。2.CRP与冠心病(1)CRP基本特性:CRP是系统感染的重要标志物。(2)CRP和冠心病:多种危险因子干预试验（multipleriskfactorinterventiontrial,MRFIT），分析各种影响冠心病的因素，其中CRP和冠心病密切相关，被看做独立的危险因素。CRP激活补体系统和中性粒细胞粘附，吸引冠脉斑块中的补体，在动脉硬化的形成和发展中起重要作用。(3)多因素分析(三)凝血因子冠心病病人常见血小板活性增加，粘附、聚集于血管壁上，在斑块破裂后导致局部血栓形成。冠脉内血栓生成是冠心病发展加剧的主要因素之一，是特发性冠脉事件的最重要的原因。1.纤维蛋白原纤维蛋白原升高将增加血流粘滞度，增强血小板聚集性，促使血栓形成。2.凝血因子VII和PAI-1凝血因子VII当组织损伤时，如斑块破裂后，将释放组织凝血活素，在血浆Ca2＋作用下和因子VII结合成复合体，激活因子Ⅹ，催化纤维蛋白原变成纤维蛋白，在动脉血栓的形成中起重要作用。第三节急性心肌损伤生物化学标志物1979年WHO提出急性急性心肌梗死诊断标准：①典型的持续的胸痛史，②典型的心电图改变，包括ST段抬高和Q波出现，③心肌酶学的改变。并认为以上三项中的二项以上阳性可诊断为急性心肌梗死。一个理想的心肌损伤标志物除了高敏感性和高特异性外，还应该具有以下特性：①主要或仅存在于心肌组织，在心肌中有较高的含量，在正常血液中不存在，可反映小范围的损伤；②能检测早期心肌损伤，且窗口期长；③能估计梗死范围大小，判断预后；④能评估溶栓效果。一、历史演变1954年首先报告测定天门冬氨酸转氨酶（aspartateaminotransferase,AST）有助诊断AMI，1952年首先从牛心肌提纯乳酸脱氢酶4(lactatedehydrogenase,LD)，1955年用于诊断急性心肌梗死。1963年发现了肌酸激酶(creatinekinase,CK)在急性心肌梗死时快速升高，1966年发表了CK-MB在急性心肌梗死诊断中作用的报告，CK和LD的同工酶检测提高了诊断的特异性。1979年WHO提出急性心肌梗死诊断标准，血清AST、LD、CK以及同功酶组成血清心肌酶谱，在60、70年代在诊断AMI中起过重要的作用。1985年出现应用单抗测定CK-MB质量(CK-MBmass)方法，CK-MBmass成为测定CK-MB的首选方法。1989年诊断急性心肌梗死的心肌肌钙蛋白T（CardiactroponinT,cTnT）试剂诞生，1992年cTnT首次用于不稳定性心绞痛，同时出现了心肌肌钙蛋白I（CardiactroponinI,cTnI）。1994年CK-MB亚单位开始用于临床病人的早期分筛，1996年发表大样本的cTnT和cTnI的临床应用报告。近几年内，国内外一致认为肌红蛋白和CK-MB亚型是急性心肌梗死早期标志物，肌钙蛋白是心肌损伤的确诊标志物。二、传统的心肌酶谱（一）天门冬氨酸转氨酶AST在AMI发生后6～12h升高，24～48h达峰值，持续到第5天或一周降低。由于AST不具备组织特异性，血清单纯AST升高不能诊断心肌损伤。当今学术界已不主张AST用于急性心肌梗死诊断。（二）乳酸脱氢酶（LD）及其同工酶临床检测急性心肌梗死时LD和LD同工酶的应用原则：①限制LD应用，不作为常规检查项目，对病人作个案处理，主要用于排除急性心肌梗死诊断；②在胸痛发作24h后测定LD同工酶，作为CK-MB补充；③LD出现较迟，如果CK-MB或cTn已有阳性结果，AMI诊断明确，就没有必要再检测LD和LD同工酶。（三）肌酸激酶（CK）及其同工酶1．CK概述CK是心肌中重要的能量调节酶。CK是一种二聚体，由M和B两个亚基组成，形成CK–MM、CK-MB和CK–BB同工酶。CK–BB存在于脑组织中，CK–MM和CK-MB存在各种肌肉组织中，不同肌肉同工酶的比例不同，骨骼肌中98％～99％是CK–MM，1％～2％是CK-MB；心肌内80%左右也是CK–MM，但CK-MB占心肌总CK的l5%～25%。各种CK同工酶还可根据电泳的不同的等电点分出若干亚型，如CK-MB可分为CK-MB1和5CK-MB2。2．CK的检测方法最常用的CK检测法为生物化学法，。检测CK-MB的方法很多，新一代的方法是用单克隆抗体测量CK-MB的质量(mass)，用二株抗CK-MB的单抗测定CK-MB蛋白量。CK同工酶亚型不是临床常规项目，但在研究室开展很广。最近利用高压电泳分离CK同工酶亚型，快速、敏感为较为常用。3.临床意义既可以用于较早期诊断AMI，也可以用于估计梗死范围大小或再梗死。CK和CK-MB在AMI发生后4～6h即可超过正常上限，24h达峰值，48～72h回复正常，CK半寿期10～12h。CK作为急性心肌梗死标志物物有以下优点：①快速、经济、有效，能准确诊断急性心肌梗死，是当今应用最广的心肌损伤标志物。②其浓度和急性心肌梗死面积有一定的相关，可大致判断梗死范围。③能测定心肌再梗死。④能用于判断再灌注。其缺点是：①特异性较差，特别难以和骨骼肌疾病、损伤鉴别。②在急性心肌梗死发作6h以前和36h以后敏感度较低，只有CK-MB亚型可用于急性心肌梗死早期诊断。③对心肌微小损伤不敏感。CK同工酶的特异性和敏感性高于总CK，目前临床倾向用CK-MB替代CK作为心肌损伤的常规检查项目。三、心肌肌钙蛋白（一）总肌钙蛋白1.肌钙蛋白(Tn)的特性Tn复合体存在于各种骨骼肌胞浆的细丝中，由钙介导调节肌肉收缩。平滑肌无肌钙蛋白，由钙调素调节平滑肌收缩。1973年将与钙结合的部分称肌钙蛋白C（TnC）,含抑制因子部分称为肌钙蛋白I（TnI）,和原肌球蛋白结合部分称为肌钙蛋白T(TnT)。2.肌钙蛋白的作用机理由于cTn窗口期长于LD，在诊断发现较迟的急性心肌梗死时可替代LD。和CK-MB比较，正常人血清中几乎测不到cTn，因而它对急性心肌梗死有较高的分辨能力。CTn是心肌特有的，因而特异性高。在怀疑急性心肌梗死的病人，一般在入院，和入院后3h、6h、9h各测一次cTn和肌红蛋白。6（二）心肌肌钙蛋白T1.心肌肌钙蛋白T(cTnT)的检测近年发现应用cTnT对不稳定心绞痛病人监测可以发现一些轻度和小范围心肌损伤。2.cTnT的临床意义表11–1不同采样时间cTnI和CK-MB诊断MI敏感度心脏标志物发作后0～4h5～11h12～23h24～47hN=74N=123N=178N=108cTnI18.9%71.5%91.6%97.2%95%可信限10.8%～29.7%62.7%～79.3%86.5%～95.2%92.1%～99.4%CK-MB37.5%83.8%92.7%89.7%95%可信限26.4%～49.7%75.8%～89.9%87.8%～96.0%82.4%～94.8%在cTnT假阳性病人中，除了不稳定性心绞痛外，有可能有微小梗死灶、心肌炎病人。cTnT还可用于评估溶栓疗法的成功与否，观察冠状动脉是否复通。cTnT还常用于判断急性心肌梗死大小。不稳定性心绞痛是冠心病的一种，其严重程度介乎普通心绞痛和急性心肌梗死之间，对于这种微小的心肌损伤，CK-MB常常不敏感，阳性率仅为8％，cTnT对不稳定性心绞痛阳性率达39％。对于心肌炎诊断，cTnT是比CK-MB敏感得多的指标，但是cTnT阴性仍不能排除心肌炎的存在。（三）心肌肌钙蛋白I1.cTnI的特性恰当选择氨基酸序列，就可以制备出特异的抗cTnI单抗，只识别来自心肌的TnI，可使识别特异性达100%。2.cTnI的临床意义cTnI是一个十分敏感和特异的急性心肌梗死标志物。和cTnT一样，cTnI可用于溶栓后再灌注的判断。cTnI可敏感地测出小灶性可逆性心肌损伤存在。3.心肌肌钙蛋白的评价(1)优点71）由于心肌中肌钙蛋白的含量远多于CK，因而敏感度高于CK，不仅能检测出急性心肌梗死病人，而且能检测微小损伤，如不稳定性心绞痛、心肌炎。2）在恰当选择肌钙蛋白特异的氨基酸序列作为抗原决定簇，筛选出的肌钙蛋白抗体，其检测特异性高于CK。3）有较长的窗口期，cTnT长达7天，cTnI长达10天，甚至14天。有利于诊断迟到的急性心肌梗死和不稳定性心绞痛、心肌炎的一过性损伤。4）双峰的出现，易于判断再灌注成功与否。5）肌钙蛋白血中浓度和心肌损伤范围的较好的相关性，可用于判断病情轻重，指导正确治疗。胸痛发作6h后，血中心肌肌钙蛋白浓度正常可排除急性心肌梗死。(2)缺点1）在损伤发作6h小时内，敏感度较低，对确定是否早期使用溶栓疗法价值较小。2）由于窗口期长，诊断近期发生的再梗死效果较差。四、、肌红蛋白从病理生理学角度讲，心脏标志物出现早晚与分子大小和其细胞中存在部位有关。标志物分子量越小，越易透过细胞间隙至血液，细胞质内高浓度物质比核内或线粒体内物质及结构蛋白更早在血中出现。。（一）生物化学特性Mb分子量小，仅17.8kD，小于CK