急性心肌損傷生物化學(xué)標(biāo)志物

1、第十章心臟疾病的生物化學(xué)標(biāo)志物,Biochemical Markers of Cardiac Disease,第四節(jié) 急性心肌損傷生物化學(xué)標(biāo)志物,主要內(nèi)容,概 述歷史演變傳統(tǒng)的心肌酶譜心肌肌鈣蛋白肌紅蛋白,1979年WHO提出急性心肌梗死(AMI)診斷標(biāo)準(zhǔn)： ①典型的持續(xù)的胸痛史； ②典型的心電圖改變，包括ST段抬高和Q波出現(xiàn)； ③心肌酶學(xué)的改變。 并認(rèn)為以上三項中的二項以上陽性可診斷為急

2、性心肌梗死。,概 述,心肌損傷是指伴心肌細胞壞死的疾病，包括急性心肌梗死（心內(nèi)膜下心肌梗死，穿透性心肌梗死，非Q波性壞死）、不穩(wěn)定性心絞痛，心肌炎。,最近，有人把由于冠狀動脈所致的心肌損傷統(tǒng)稱ACS（急性冠狀綜合癥），包括不穩(wěn)定性心絞痛(UA)、非ST段抬高的心肌梗死(NSTEMI)、常見的ST段抬高的心肌梗死(STEMI)和無Q波急性心肌梗死。由于心肌損傷的涵蓋面更廣，本節(jié)主要討論心肌損傷標(biāo)志物。,急性心肌損傷的臨床診斷常依賴心電

3、圖和病史，但單一心電圖還存在不足，心電圖診斷急性心肌梗死的陽性率至多81％，其余的20％必須依靠生物化學(xué)標(biāo)志物確診。即使心電圖陽性病例，如有生物化學(xué)標(biāo)志物相配合，提高了診斷的可靠性。生物化學(xué)標(biāo)志物也是臨床評估病情和預(yù)后的靈敏指標(biāo)。,一個理想的心肌損傷標(biāo)志物除了高敏感性和高特異性外，還應(yīng)該具有以下特性： ① 主要或僅存在于心肌組織，在心肌中有較高的含量，在正常血液中不存在，可反映小范圍的損傷； ② 能檢測早期心肌損傷，且

4、窗口期長； ③ 能估計梗死范圍大小，判斷預(yù)后； ④ 能評估溶栓效果。,一、歷史演變,1954年首先報告測定天門冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶 (aspartate aminotransferase，AST) 有助診斷急性心肌梗死 (AMI)。1952年首先從牛心肌提純?nèi)樗崦摎涿?(1actate dehydrogenase，LD)，1955年用于診斷急性心肌梗死。,1963年發(fā)現(xiàn)了肌酸激酶 (creatine kinase，CK) 在急

5、性心肌梗死時快速升高，1966年發(fā)表了CK-MB（三種同工酶之一）在急性心肌梗死診斷中作用的報告，CK和LD的同工酶檢測提高了診斷的特異性。,1979年WHO提出急性心肌梗死診斷標(biāo)準(zhǔn)，血清AST、LD、CK以及同工酶組成血清心肌酶譜，在20世紀(jì)60、70年代在診斷AMI中起過重要的作用。,1985年出現(xiàn)應(yīng)用單抗測定CK-MB質(zhì)量 (CK-MB mass) 的方法，CK-MB mass成為測定CK-MB的首選方法。1989年診斷急性心肌

6、梗死的心肌肌鈣蛋白T (cardiac troponin T，cTnT) 試劑誕生，1992年cTnT首次用于不穩(wěn)定性心絞痛，同時出現(xiàn)了心肌肌鈣蛋白I (cardiac troponin I，cTnI)。,1994年CK-MB亞單位（CK-MB1和CK-MB2）開始用于臨床病人的早期分篩，1996年發(fā)表大樣本的cTnT和cTnI的臨床應(yīng)用報告。,近幾年內(nèi)，國內(nèi)外分別或合作對心肌損傷標(biāo)志物的應(yīng)用提出了指南、準(zhǔn)則，對實際工作有重要的指導(dǎo)價值

7、。一致認(rèn)為肌紅蛋白和CK-MB亞型是急性心肌梗死早期標(biāo)志物，肌鈣蛋白是心肌損傷的確診標(biāo)志物。,二、傳統(tǒng)的心肌酶譜,（一）天門冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶天門冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶(AST)，又稱谷草轉(zhuǎn)氨酶(GOT)，廣泛分布于人體各組織、肝臟、骨骼肌、腎臟、心肌內(nèi)含量豐富，紅細胞含的AST約為血清10倍，輕度溶血會使測定結(jié)果升高。AST由兩條多肽鏈構(gòu)成，分子量約為 100kD，參考值：<40U/L(37℃)。,AST在AMI

8、發(fā)生后6~12h升高，24~48h達峰值，持續(xù)到第5天或一周降低。由于AST不具備組織特異性，血清單純AST升高不能診斷心肌損傷。AST診斷AMI敏感性77.7％，特異性僅53.3％。敏感性不高，特異性較差，當(dāng)今學(xué)術(shù)界已不主張AST用于急性心肌梗死診斷。,（二）乳酸脫氫酶(LD)及其同工酶,乳酸脫氫酶是無氧酵解中調(diào)節(jié)丙酮酸轉(zhuǎn)化為乳酸的極重要的酶，廣泛存在于肝臟、心臟、骨骼肌、肺、脾臟，腦，紅細胞、血小板等組織細胞的胞漿和線粒體中。,L

9、D是分子量135KD的四聚體，由M型和H型亞單位構(gòu)成5種同工酶：H4(LD1)，MH3(LD2)，M2H2 (LD3)，M3H(LD4)，M4(LD5)，不同組織有其特征性同工酶。心臟、腎臟和紅細胞所含的LD同工酶比例相近，以LD1和LD2為主。,LD同工酶譜常用電泳法測定，如測LD1用電泳法、免疫抑制法結(jié)合生物化學(xué)法測定。當(dāng)前許多廠家已開發(fā)了免疫抑制法的試劑盒，并能在自動生物化學(xué)儀上應(yīng)用，使LD和LD1廣泛應(yīng)用于臨床。,當(dāng)心肌損傷時，

10、心肌細胞膜破裂，線粒體、胞漿內(nèi)物質(zhì)外漏到細胞間液及外周血中。LD和LD1在急性心肌梗死發(fā)作后8~12h出現(xiàn)在血中，48~72h達峰值，LD的半壽期為57~170h，大約7~12天回復(fù)正常。如果連續(xù)測定LD，對于就診較遲CK已恢復(fù)正常的AMI病人有一定參考價值。,臨床還常選用α-羥丁酸脫氫酶 (HBDH) 作為急性心肌梗死診斷指標(biāo)，此酶本質(zhì)還是LD，反映了以羥丁酸為底物時的LD1和LD2的作用。,由于機體多處組織存在LD，非梗死所致的快速

11、心律失常、急性心包炎、心衰都可使LD輕度升高，單純用血清LD活力升高診斷心肌損傷的特異性僅53％。LD的另一缺點是無法用于評估溶栓療法，紅細胞含豐富的LD，溶栓療法常致溶血，使LD升高。,LD同工酶測定可提高診斷特異性，有人認(rèn)為急性心肌梗死時不僅LD1升高，往往還有LD2相對降低，故LD1／LD2比例(>0.76％)更敏感和特異，LD1／LD2的敏感性為75％~86％，特異性為85％~90％。,臨床檢測急性心肌梗死時LD和LD同

12、工酶的應(yīng)用原則： ① 限制LD應(yīng)用，不作為常規(guī)檢查項目，對病人作個案處理，主要用于排除急性心肌梗死診斷； ② 在胸痛發(fā)作24h后測定LD同工酶，作為CK-MB補充； ③ LD出現(xiàn)較遲，如果CK-MB或cTn已有陽性結(jié)果，AMI診斷明確，就沒有必要再 檢測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調(diào)節(jié)酶，在ATP提供的

13、能量下，催化肌酸生成磷酸肌酸 (CP)和ADP，CP可以運送至細胞質(zhì)中并儲存。這種能量的儲存形式比直接儲存ATP好，在線粒體可以通過氧化磷酸化獲取能量。CK存在于需要大量能量供應(yīng)的組織，除了肌肉外還常見于腎臟遠曲小管、腦組織。CK分子量>80kD， 在肝臟被清除。,CK是一種二聚體，由M和B兩個亞基組成，形成CK-MM、CK-MB和CK-BB同工酶。CK-BB存在于腦組織中，

14、CK-MM和CK-MB存在各種肌肉組織中，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；心肌內(nèi)80％左右也是CK-MM，但CK-MB占心肌總CK的15％～25％。各種CK同工酶還可根據(jù)電泳的不同的等電點分出若干亞型，如CK-MB可分為CK-MB1 和CK-MB2。,2．CK的檢測方法 最常用的CK檢測法為生物化學(xué)法，運用此法，男性參考值范圍為80~200U

15、/L，女性參考值范圍為60~140U/L，不同種族略有差異，兒童高于成年人。除了急性心肌梗死外，下述情況CK也可升高：肌肉創(chuàng)傷、各種神經(jīng)肌肉疾病、二醋嗎啡（海洛因）、可卡因、抗抑郁藥、懷孕、腫瘤和腦部疾病。,檢測CK-MB的方法很多，早期應(yīng)用的是離子交換色譜和電泳法，操作復(fù)雜、耗時較多，以后亦以免疫抑制法為主，降低了檢測限，提高了臨床敏感性。新一代的方法是用單克隆抗體測量CK-MB的質(zhì)量(mass)，用二株抗CK-MB的單抗測定CK-

16、MB蛋白量，此法檢測限為1μg/L，診斷急性心肌梗死較酶法更敏感、更穩(wěn)定、更快(10～40min)，而且可以自動化。,CK同工酶亞型不是臨床常規(guī)項目，但在研究室開展很廣。所用的技術(shù)包括等電聚焦電泳、層析聚焦、免疫印跡試驗、陰離子交換、高效液相色譜等，這些方法的主要缺點是技術(shù)設(shè)備要求高、耗時長、在低濃度時敏感性差。最近利用高壓電泳分離CK同工酶亞型，快速、敏感為較為常用。,3．臨床意義CK早在20世紀(jì)60年代即用于診斷急性心肌梗死，19

17、72年CK-MB首次用于臨床。CK、CK-MB對于診斷AMI貢獻卓著，是世界上應(yīng)用最廣泛的心肌損傷指標(biāo)。既可以用于較早期診斷AMI，也可以用于估計梗死范圍大小或再梗死。CK和CK-MB在AMI發(fā)生后4~6h即可超過正常上限，24h達峰值，48~72h回復(fù)正常， CK半壽期10~12h。,CK-MB和CK總酶常同時測定，當(dāng)用免疫抑制法測定CK-MB時，CK-MB的正常上限為15U/L。臨床常用CK-

18、MB/總CK的比值，如CK-MB用質(zhì)量法稱為百分相對指數(shù) (percent relative index， ％RI)，如CK-MB用酶活性法，稱為百分CK-MB (％CK-MB)。,如總CK>200U/L，CK-MB>15U/L，但％CK-MB 200U/L，％CK-MB在4％～25％，急性心肌梗死診斷可成立，如總CK>200U/L，％CK-MB>25％，考慮有CK-BB或巨型CK存在。,CK升高和發(fā)作時間有關(guān)

19、，傳統(tǒng)測定為住院時、12h后、24h各測一次，現(xiàn)在傾向于住院時、3h后、6h后、9h后各測一次。,1978年開始將CK同工酶亞型用于急性心肌梗死檢測，CK-MB2在急性心肌梗死后出現(xiàn)較早，在急性心肌梗死發(fā)生2h即上升，10～18h達峰值，12～24h下降。CK也常用于觀察再灌注的效果，溶栓后幾小時內(nèi)，CK-MB還會繼續(xù)升高，稱“沖洗現(xiàn)象”，此后，CK即下降。,在急性心肌梗死發(fā)作后6～36h內(nèi)，CK-MB敏感性為92％～96％，在ECG

20、（心電圖）陰性病人敏感性79.7％。如進一步測定CK-MB2和CK-MBl，以CK-MB2 >1.0U/L，CK-MB2/CK-MB1比例超過1.5為標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)志物出現(xiàn)早于CK-MB，診斷的特異性達95％。,CK作為急性心肌梗死標(biāo)志物有以下優(yōu)點： ① 快速、經(jīng)濟、有效，能準(zhǔn)確診斷急性心肌梗死，是當(dāng)今應(yīng)用最廣的心肌損傷標(biāo)志物； ② 其濃度和急性心肌梗死面積有一定的相關(guān)，可大致判斷梗死范圍； ③ 能測定心肌再

21、梗死； ④ 能用于判斷再灌注。,其缺點是： ① 特異性較差，特別難以和骨骼肌疾病、損傷鑒別。 ② 在急性心肌梗死發(fā)作6h以前和36h以后敏感度較低，只有CK-MB亞型可用于急性心肌梗死早期診斷。 ③ 對心肌微小損傷不敏感。,CK同工酶的特異性和敏感性高于總CK，目前臨床傾向用CK-MB替代CK作為心肌損傷的常規(guī)檢查項目。,三、心肌肌鈣蛋白,（一）肌鈣蛋白的特性肌鈣蛋白 (Tn) 復(fù)合體存在于各種骨骼肌和

22、心肌胞漿的細絲中，由鈣介導(dǎo)調(diào)節(jié)肌肉收縮。平滑肌無肌鈣蛋白，由鈣調(diào)素調(diào)節(jié)平滑肌收縮。,1965年首次發(fā)現(xiàn)Tn，當(dāng)時稱為新的蛋白因子。1968年發(fā)現(xiàn)肌鈣蛋白至少含兩個蛋白的復(fù)合物：鈣敏因子和ATP酶活性的抑制因子。1971年Tn電泳分離出三個組分，1973年將與鈣結(jié)合的部分稱肌鈣蛋白C (TnC)，含抑制因子部分稱為肌鈣蛋白I (TnI)，和原肌球蛋白結(jié)合部分稱為肌鈣蛋白T (TnT)。,TnT是收縮蛋白中調(diào)節(jié)蛋白的部分，與TnC、Tn

23、I組成復(fù)合體存在于心肌和骨骼肌細肌絲處，其分子量約33kD，95％的TnT以結(jié)合形式存在，尚有少量（約6％~8％）以游離形式存在于胞漿內(nèi)。,TnT在心肌含量約10.8mg/g，CK-MB為1.4mg/g，肌紅蛋白為23.6mg/g，cTnI含量4.0~6.0mg/g。在心肌中cTnT、cTnC和cTnI的半壽期分別為3.5天、5.3天和3.2天。但血清中cTnT半壽期為120min。,（二）cTnT的臨床意義,臨床常用敏感性和特異性比較

24、各種標(biāo)志物診斷價值，在急性心肌梗死病人還須結(jié)合時間一起考慮。圖11-3是幾種標(biāo)志物在不同時間的ROC曲線（操作特性曲線），從圖上可看到在發(fā)作時cTnT的敏感性只有50％～60％，隨時間延長，敏感性逐步提高，至6h，敏感性達90％以上，而且維持這一高敏感性直到5天以上。,對于單一的急性心肌梗死，cTnT的特異性比CK-MB低，前者是40％～60％；后者為75％～80％，這是由于cTnT陽性的病人包括了不穩(wěn)定性心絞痛、心肌炎、甚至穩(wěn)定性心絞

25、痛，見表11-1。,cTnT還可用于評估溶栓療法的成功與否，觀察冠狀動脈是否復(fù)通。溶栓成功的病例cTnT呈雙峰，第一個峰高于第二個峰（見圖11-4）。研究表明，用cTnT評估復(fù)通90min時優(yōu)于CK-MB和肌紅蛋白，如果結(jié)合其他診斷AMI指標(biāo)如12導(dǎo)聯(lián)心電圖的S-T段變化，效果更好。,cTnT還常用于判斷急性心肌梗死大小，用同位素201TI（鉈）和99mTc（锝）確定急性心肌梗死面積并和心肌標(biāo)志物比較，發(fā)現(xiàn)CK-MB、cTnT和同位素

26、檢測的結(jié)果相關(guān)系數(shù)分別為 r＝0.56 和 r＝0.75。,不穩(wěn)定性心絞痛是冠心病的一種，表現(xiàn)為休息期持續(xù)時間較長的心絞痛，是由于冠狀動脈痙攣或不完全栓塞，伴或不伴小灶性心肌壞死，其嚴(yán)重程度介乎普通心絞痛和急性心肌梗死之間，對于這種微小的心肌損傷，CK-MB常常不敏感，陽性率僅為8％，cTnT對不穩(wěn)定性心絞痛陽性率達39％。,對于心肌炎診斷，cTnT是比CK-MB敏感得多的指標(biāo)，但是cTnT陰性仍不能排除心肌炎的存在。,（三）cTnI的

27、臨床意義,cTnI是一個十分敏感和特異的急性心肌梗死標(biāo)志物。心肌內(nèi)cTnI很豐富，心肌損傷后4~6h釋放入血，達到診斷決定值，首先釋放的是胞漿內(nèi)3％~6％的游離cTnI，心肌缺血癥狀發(fā)作后14～36h出現(xiàn)高峰，高峰出現(xiàn)時間與血中CK、CK-MB相似。持續(xù)3～7天，部分病例14天時仍可測到。,血中cTnI的半壽期約為2h左右。在7天后，cTnI診斷AMI敏感性超過LD1／LD2。最近文獻指出，測定血清cTnI診斷AMI的敏感性為97％、

28、特異性為98％、預(yù)測值為99.8％。,和cTnT一樣，cTnI可用于溶栓后再灌注的判斷，在成功的溶栓療法使冠狀動脈復(fù)通后30、60min，cTnI還會繼續(xù)升高，其敏感性約為80％，高于CK-MB和肌紅蛋白。,cTnI可敏感地測出小灶性可逆性心肌損傷存在，不穩(wěn)定心絞痛和非Q波MI（心肌梗死）。不穩(wěn)定心絞痛病人血中cTnI陽性率20％~40％，這類病人屬高危者，30天和6個月內(nèi)發(fā)生MI和死亡率均明顯高于陰性者，必須及時應(yīng)用PTCA（冠狀動

29、脈成形術(shù)）或溶栓治療。,表11-2是cTnT、cTnI和ECG預(yù)測AMI后30天死亡率的比較，其中cTnT有較強的預(yù)測能力，當(dāng)cTn+ECG共同應(yīng)用，預(yù)測能力明顯提高。,（四）心肌肌鈣蛋白的評價,1．優(yōu)點① 由于心肌中肌鈣蛋白的含量遠多于CK，因而敏感度高于CK，不僅能檢測出急性心肌梗死病人，而且能檢測微小損傷，如不穩(wěn)定性心絞痛、心肌炎。② 在恰當(dāng)選擇肌鈣蛋白特異的氨基酸序列作為抗原決定簇，篩選出的肌鈣蛋白抗體，

30、 其檢測特異性高于CK。,③ 有較長的窗口期，cTnT長達7天，cTnI長達10天，甚至14天。有利于診斷遲到的急性心肌梗死和不穩(wěn)定性心絞痛、心肌炎的一過性損傷。④ 雙峰的出現(xiàn)，易于判斷再灌注成功與否。⑤ 肌鈣蛋白血中濃度和心肌損傷范圍有較好的相關(guān)性，可用于判斷病情輕重，指導(dǎo)正確治療。胸痛發(fā)作6h后，血中心肌肌鈣蛋白濃度正常可排除急性心肌梗死。,2．缺點① 在損傷發(fā)作6h小時內(nèi)，敏感度較低，對確定是否早期使

31、用溶栓療法價值較小。② 由于窗口期長，診斷近期發(fā)生的再梗死效果較差。,四、肌紅蛋白,（一）生物化學(xué)特性Mb是一種氧結(jié)合蛋白，廣泛存在于骨骼肌、心肌、平滑肌，約占肌肉中所有蛋白的2％。Mb分子量小，僅17.8kD，小于CK-MB(84kD)，更小于乳酸脫氫酶(134kD)，且位于細胞質(zhì)內(nèi)，故出現(xiàn)較早。到目前為止，它是AMI發(fā)生后最早的 可測標(biāo)志物。,（二）臨床應(yīng)用,當(dāng)AMI病人發(fā)作后細胞質(zhì)中Mb釋放

32、入血，2h即升高。6~9h達高峰，24~36h恢復(fù)至正常水平。Mb的陰性預(yù)測價值為100％，在胸痛發(fā)作2～12h內(nèi)，如Mb陰性可排除急性心肌梗死。,心電圖是臨床診斷急性心肌梗死的主要工具，但據(jù)統(tǒng)計仍有37％急性心肌梗死病人發(fā)病后無典型的特征性心電圖表現(xiàn)。心電圖結(jié)合Mb能提高急性心肌梗死早期診斷的有效率，從單獨用心電圖的62％提高至82％。溶栓成功者，Mb < 正常的4.6倍，并在溶栓后2h明顯下降。,臨床上除急性心肌梗死以外，開胸

33、手術(shù)、過度體育鍛煉、骨骼肌創(chuàng)傷、進行性肌萎縮、休克、嚴(yán)重腎衰、肌肉注射時血清Mb都會升高。胸痛發(fā)作2h前或15h后測定Mb，往往呈假陰性。,Mb臨床應(yīng)用的主要問題是特異性不高，約為60％～95％，特別在早期心電圖和其他標(biāo)志物都未變化時，單憑Mb決定是否使用溶栓療法有一定的風(fēng)險，近年來有人提出了碳酸酐酶 (carbonic anhydrase，CA) 的新標(biāo)志物。,由于Mb消除很快，因而是判斷再梗死的良好指標(biāo)。表11-3是兩例再梗死病

34、人的實測數(shù)據(jù)： 病例1在50h和70h后出現(xiàn)再梗死，Mb出現(xiàn)了兩個新峰，CK-MB僅82h升高，cTnT未能反映先后出現(xiàn)的再梗死； 病例2是有較多并發(fā)癥的重癥病號，在28h和96h出現(xiàn)了再梗死，cTnT只反映了第二次再梗死， Mb、CK-MB在28h、96h都有新峰。,,,,,,,,,（三）肌紅蛋白的評價,1．優(yōu)點① 在急性心肌梗死發(fā)作12h內(nèi)診斷敏感性很高，有利于早期診斷，是至今出現(xiàn)最早的急性心肌梗死標(biāo)志物。