榮仕成
摘要:肌酸激酶同工酶(CK-MB)、肌紅蛋白、心肌肌鈣蛋白、和肽素、心型脂肪酸結(jié)合蛋白、缺血修飾白蛋白、B型鈉尿肽、生長分化因子-15、C反應蛋白、髓過氧化物酶等標志物,對急性心肌梗死(AMI)有一定的診斷價值。為了明確各種心肌梗死生物標志物對AMI鑒別診斷的意義,筆者對有關(guān)研究進展進行綜述。
關(guān)鍵詞:急性心肌梗死;標志物;肌紅蛋白;肌酸激酶同工酶
中圖分類號:R542.22 文獻標志碼:A 文章編號:1008—2409(2016)04—0160—07
隨著我國急性心肌梗死(AMI)的患病率和病死率日趨增高,早期生物標志物憑其高度的敏感性及特異性,對AMI的早期診斷、積極治療日趨重要。在臨床研究和應用發(fā)展的同時,除了肌紅蛋白、肌酸激酶同工酶、肌鈣蛋白等已應用于臨床的標志物外,目前已有越來越多新的標志物,對AMI的診斷具有重要價值。現(xiàn)就AMI生物標志物的最新研究進展作一綜述。
1急性心肌梗死概述
急性心肌梗死(AMI)是冠狀動脈急性、持續(xù)性缺血缺氧所引起的心肌壞死。臨床上多有劇烈而持久的胸骨后疼痛,休息及硝酸酯類藥物不能完全緩解,伴有血清心肌酶活性增高及進行性心電圖變化,可并發(fā)心律失常、休克或心力衰竭,常可危及生命。研究證實在冠狀動脈粥樣硬化狹窄基礎(chǔ)上,由于某些誘因致使冠狀動脈粥樣斑塊破裂,血中的血小板在破裂的斑塊表面聚集,形成血栓,引起冠狀動脈部分或完全閉塞從而導致心肌缺血壞死是引發(fā)AMI的重要機制,而隨之而來的心原性休克、心力衰竭、心律失常及心臟破裂等多種并發(fā)癥是會造成嚴重不良后果。
2013年世界衛(wèi)生組織進行流行病學調(diào)查發(fā)現(xiàn)AMI好發(fā)于歐美國家,而且地區(qū)之間有很大的差異。隨著社會老齡化,現(xiàn)代生活節(jié)奏的加快,飲食習慣的改變以及社會、心理等因素的影響,我國AMI的發(fā)病率也呈現(xiàn)逐年升高的趨勢,在2010年我國新發(fā)AMI患者達到203萬例,每年新發(fā)至少50萬例。ANI的常見誘因包括過勞、激動、暴飲暴食、寒冷刺激和便秘,還有高血壓、糖尿病、血脂異常以及家族史等傳統(tǒng)的危險因素。
AMI的病死率較高,嚴重危害人們的生命健康。隨著早期溶栓技術(shù)的應用,AMI的治療發(fā)生了革命性的轉(zhuǎn)變,但實施再灌注的前提是在AMI的發(fā)病早期迅速確定診斷。根據(jù)WHO診斷標準,典型病例的診斷并不困難,但由于患者中約1/4早期無典型的臨床癥狀,約55%無特異的心電圖改變,這使得心肌損傷標志物的檢測顯得尤為重要。因而,結(jié)合臨床癥狀表現(xiàn),在不同的階段選擇最佳的生物標志物檢測指標以及聯(lián)合檢測各種指標,為臨床提供可靠的診斷指標極為重要。美國臨床生化科學院(NACB)建議,AMI的診斷可應用兩類生化標志物:一類是早期標志物,在心肌損傷后6 h內(nèi)血中水平升高;另一類是確定標志物,在心肌損傷發(fā)病6~9h后血中出現(xiàn)升高并持續(xù)數(shù)天。二者診斷心肌損傷的敏感性和特異性都較高。
2理想心肌損傷標志物特征
在1999年,歐洲心臟病學會和美國心臟病學會聯(lián)合提出了AMI的新定義,而且也對理想的心肌生物標志物的特征作了描述,并建議把心肌肌鈣蛋白作為金標準。專家們認為,理想的心肌生物標志物應具有以下幾點特征:心肌含量高;不在非心肌組織中表達;心肌損傷后迅速釋放到血液和體液中;高度的敏感性和組織特異性;從血液和體液中快速清除;檢測方便快速,成本低廉等。目前尚無任何一種心肌損傷標志物完全滿足上述條件,隨著研究的進展,越來越多的心肌損傷標志物被發(fā)現(xiàn)并應用于臨床。
3傳統(tǒng)生物標志物
心肌損傷標志物檢應用在AMI的檢測始于20世紀50年代。Ladue等在1954年首次發(fā)現(xiàn)天門冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶(AST)在AMI患者血液中明顯升高,而且AST成為第一個被應用于臨床診斷AMI的血液生物標志物。1955年,Wroblwski等發(fā)現(xiàn)血液中乳酸脫氫酶(LDH)的濃度變化也與AMI相關(guān)。1960年,Dreyfus等發(fā)現(xiàn)肌酸激酶(CK)在AMI患者血清中表達明顯增加,特異性較AST和LDH高。在20世紀70年代至90年代初,上述酶類標志物曾廣泛用于AMI的診斷,稱為心肌酶譜分析。在1979年,WHO最終確認了CK、AST和LDH等能夠用于AMI的診斷。隨著醫(yī)學科技的不斷發(fā)展,傳統(tǒng)的心肌酶譜因特異性差,在血清中出現(xiàn)的時間也較晚,不適合作為AMI的早期生物標志物,目前已被肌紅蛋白、肌酸激酶同工酶及肌鈣蛋白測定所取代。
4急性心肌梗死診斷標志物
4.1肌酸激酶同工酶(CK-MB)
肌酸激酶(cK)主要存在于心肌和骨骼肌中,其包括有3種同工酶,分別是CK-BB、CK-MB和CK-MM。CK-MB主要存在于骨骼肌和心肌中,在心肌中含量占CK總量的14%~42%。CK-MB在AMI發(fā)病后4~8 h升高,24 h達到峰值,2~3 d恢復正常。其特異性高,出現(xiàn)時間較早,故CK-MB作為重要的早期診斷手段之一而應用于AMI的早期診斷。而且,CK-MB可以用,于AMI后病情監(jiān)測和預測,反映梗死的范圍以及判斷在梗死或者梗死延展和溶栓治療是否成功。CK-MB的使用曾經(jīng)規(guī)范了AMI的診斷標準,一度被作為檢測心肌壞死的金標準。但是,對心臟猝死和不穩(wěn)定性心絞痛患者心肌活檢發(fā)現(xiàn),他們有微動脈血栓和顯微心.肌壞死,但是患者血清CK-MB沒有升高。根據(jù)傳統(tǒng)的診斷標準,有2%~8%患者被漏診,導致心肌梗死患者的病死率增加。
李順君檢測65例AMI患者血清CK-MB水平,結(jié)果發(fā)現(xiàn),在癥狀發(fā)生后2~6 h,CK-MB診斷AMI的敏感性和特異性分別為65.6%和35.8%;在癥狀發(fā)生后6~12 h,診斷敏感性和特異性分別為90.6%和80.9%;在癥狀發(fā)生后12~24 h,診斷敏感性和特異性分別為96.9%和87.3%,表明其對于AMI患者早期診斷應用較差。而且,CK-MB除了存在于心肌外,還少量存在于骨骼肌、小腸、子宮、肝臟、肺和腦等部位,因此,其診斷AMI還需要結(jié)合其他臨床資料。隨著心肌肌鈣蛋白等生物標志物在臨床的應用,CK-MB已很少單獨應用,常常聯(lián)合其他檢測手段用于AMI早期診斷。
4.2肌紅蛋白(Mb/MYO)
肌紅蛋白(Mb/MYO)是肌肉內(nèi)儲存氧的蛋白質(zhì),主要分布于心肌和骨骼肌組織,參與葡萄糖的氧化過程,其相對分子質(zhì)量很小,無須通過淋巴結(jié)就可直接快速進人血液循環(huán)。Mb在正常人血清中含量甚微,發(fā)生AMI時心肌細胞損傷,Mb被快速釋放進入血液中,癥狀發(fā)作后1 h血清濃度開始升高,2~4h內(nèi)達到正常上限10倍左右,5~10 h達到峰值,24~48 h回到基線水平。由于Mb能夠快速釋放入血,故對于AMI患者診斷以及溶栓后再灌注的療效檢測非常重要,被認為是AMI早期診斷最敏感的指標之一。而且Mb的窗口期較短,能夠很快被腎臟清除,所以Mb也能用于AMI患者再次梗死的發(fā)生以及梗死范圍延展的判斷。有學者對106例AMI患者溶栓治療后Mb、CK-MB和肌鈣蛋白濃度的變化比較分析后發(fā)現(xiàn),Mb對冠狀動脈再灌注的判斷要早于其余兩者。
李順君對65例確診AMI患者檢測不同時間段的Mb、CK-MB和肌鈣蛋白濃度并比較,結(jié)果發(fā)現(xiàn),在2~6 h以及6~12 h,Mb的檢測敏感性達到89.4%和98.9%,優(yōu)于CK-MB和肌鈣蛋白的檢測,但是特異性稍差。Mb不是心肌的特異性指標,在骨骼肌疾病和腎功能損壞時,其血清濃度同樣升高。臨床上還可用Mb與碳酸酐酶同工酶Ⅲ(CAⅢ)濃度的比值來鑒別Mb來源于骨骼肌還是心肌。血清Mb水平不能確診AMI,臨床上需要配合心肌肌鈣蛋白或CK-MB檢測。但是由于其靈敏度高,一般可用于陰性診斷,對于排除心肌梗死意義重大。
4.3心肌肌鈣蛋白(cTn)
心肌肌鈣蛋白(cTn)是存在于心肌肌原纖維中細肌絲上的調(diào)節(jié)收縮蛋白,包括cTnI、cTnT和cTnC 3種亞型,在血清中的濃度很低,當心肌細胞受損后能快速、持續(xù)釋放到血液中,在血清中的濃度可成百倍的升高,因此,其對心肌壞死具有高度的敏感性。cTnI和cTnT心肌特異性好,能檢測到微小心肌壞死,已經(jīng)替代了CK-MB成為診斷AMI的金標準。cTnC在心肌和骨骼肌中相同,沒有心肌特異性,較少用于心肌損傷的檢查。
cTnI是心肌細胞所特有,且在各年齡中含量相同,正常情況下不能通過完整的細胞膜釋放入血,當心肌損傷、細胞壞死時快速釋放到血液中。血清cTnI水平在心肌損傷4~6 h升高,12~24 h達到峰值,AMI后cTnI在血液中持續(xù)時間較長,7~10 d后降至正常水平。cTnI的特異性不受骨骼肌損傷、劇烈運動和腎臟疾病的影響,其特異性和靈敏性均顯著高于CK-MBV。馮品寧對比cTnI和CK-MB早期診斷AMI的臨床應用價值,結(jié)果發(fā)現(xiàn),cTnI和CK-MB的陽性率分別為95.7%和43.5%,cTnI具有較高靈敏性和較強特異性,優(yōu)于傳統(tǒng)的CK-MB。
cTnT也是心肌的特異性標志物,其性質(zhì)和意義和cTnI相同,在AMI后血液中出現(xiàn)時間、峰值時間基本與cTnI平行。在胚胎心臟,cTnT和骨骼肌TnT均有表達,但在出生前期骨骼肌同型表達受到抑制。成人骨骼肌中沒有cTnT,但在胎兒肌肉中可見少量cTnT。Katus等采用心肌特異性和心肌非特異性兩種抗體測定eTnT,發(fā)現(xiàn)其與骨骼肌有1%~2%的交叉反應。Bodor等應用免疫熒光或免疫印跡法,偶然發(fā)現(xiàn)在多發(fā)性肌炎、Duchenne肌肉萎縮或慢性腎衰患者的前臂肌肉活檢中有cTnT存在的證據(jù)。梁日初對比cTnI和cTnT在早期診斷AMI的特異性和敏感性時發(fā)現(xiàn),cTnI和cTnT的特異性分別為96.7%和73.3%,敏感性分別為90%和83.3%,cTnT的特異性和敏感性均差于cTnI。
眾多臨床驗證發(fā)現(xiàn),心肌肌鈣蛋白具有高度特異性、高靈敏度和診斷窗口期長等優(yōu)點,被證明是心肌梗死診斷、危險分層、病情監(jiān)測和預后評估的金標準。但由于其在外周血中升高較晚,cTnI一般不作為AMI早期診斷指標,臨床上可以聯(lián)合Mb檢測診斷。而且,對于超過兩周的AMI患者,cTnI的診斷能力也較為局限。
4.4和肽素
和肽素是精氨酸加壓素(AVP)原C末端的一部分肽段,由39個氨基酸殘基組成,它在血液中與AVP一起由神經(jīng)垂體分泌。在正常人群及心肺血管疾病患者中,和肽素與AVP呈正相關(guān),是急性內(nèi)源性應激標志物,在體內(nèi)穩(wěn)定性較AVP強,且便于測定,故和肽素迅速替代AVP成為心血管疾病研究的新一代標志物。近年來,很多研究表明和肽素與心血管疾病關(guān)系密切,尤其在AMI的早期即開始升高,而且要比常用的cTn升高的更早。Keller等在1386例疑似ACS患者(299例最后確診AMI)的一項多中心研究中提出,和肽素在AMI發(fā)生后很快就達到峰值,0~3 h內(nèi)變化最快,6h內(nèi)逐漸降低,早期診斷的效能優(yōu)于cTnT。而且,他們發(fā)現(xiàn),在胸痛6h以內(nèi),在cTnT、CK-MB、Mb及和肽素這4種心肌損傷標志物中,聯(lián)合檢測和肽素和cTnT可使AMI的診斷準確率大幅提升,而且陰性預測值高達92.4%。然而,和肽素特異性較低,在呼吸道感染、慢性肺阻塞、心力衰竭等急性或慢性的應激狀態(tài)下均可升高,對AMI診斷有一定影響。
最近國外研究表明,和肽素在快速排除AMI方面有較好的臨床價值。Reiehlin等㈣觀察了487例疑似AMI的患者,最終81例確診為AMI,AMI患者急診首次和肽素水平顯著高于非AMI患者,和肽素(<14 pmol/L)+cTnT(≤0.01 mg/L)對于早期排除AMI價值大,其敏感度達到98.8%,明顯優(yōu)于eTnT單獨檢測。2010年美國國家臨床生化協(xié)會曾將和肽素推薦為最有潛力的心臟標志物,對于因胸悶或胸痛就診且疑診冠心病的患者,聯(lián)合檢測和肽素和肌鈣蛋白有助于早期診斷或排除急性心肌梗死,縮短急診監(jiān)護時間,臨床醫(yī)生可以快速制定安全有效的診療方案。
4.5心型脂肪酸結(jié)合蛋白(H-FABP)
心型脂肪酸結(jié)合蛋白(H-FABP)是存在于心肌細胞質(zhì)內(nèi)的一種可溶性的低分子量蛋白質(zhì),除分布于心肌外,還少量分布于腦、腎臟及骨骼肌等組織中,心肌的含量比骨骼肌高10倍。脂肪酸結(jié)合蛋白(FABP)參與細胞脂肪酸的攝取、轉(zhuǎn)運和代謝,且各型均具有組織特異性,可以作為組織損傷的特異性診斷指標。心肌損傷后血漿中H-FABP水平變化有時間規(guī)律性,且與心肌損傷程度呈正相關(guān),在AMI發(fā)生后30min開始升高,6~8 h達到峰值,24h內(nèi)恢復到正常水平。
陳明研究發(fā)現(xiàn),患者早期(6 h內(nèi))出現(xiàn)AMI時,H-FABP的陽性檢出率在80%以上;而且與臨床標本的確診結(jié)果的Kappa一致性檢驗值大于0.80,說明H-FABP對于AMI的早期診斷具有較高的靈敏度和準確性。有研究顯示,AMI早期診斷測定H-FABP比Mb和CK-MB的靈敏度要高,AMI發(fā)生0—3h內(nèi)H-FABP的敏感性為72.3%,顯著高于Mb的57.4%,且H-FABP的ROC曲線下面積顯著大于Mb。研究還進一步證實,H-FABP對AMI患者預后的判斷有一定的幫助。有研究發(fā)現(xiàn),H-FABP水平與AMI預后10個月內(nèi)患者發(fā)生死亡、心力衰竭或再發(fā)心肌梗死等心血管事件的概率呈正相關(guān),因此,H-FABP可以作為診斷AMI疾病的良好指標,對患者出現(xiàn)早期心肌缺血的輔助診斷和AMI的預后預測有重要的臨床價值。
5有臨床使用價值的生物標志物
5.1缺血修飾白蛋白(IMA)
在心肌缺血,再灌注發(fā)生時,人類所特有的血清白蛋白N末端序列2~3個氨基酸受到烴自由基損害,白蛋白與過度金屬的結(jié)合能力改變,形成缺血修飾白蛋白(IMA)。IMA的主要特征是反映心肌病變尚處于可逆的缺血階段,在心肌缺血發(fā)生后5~10 min迅速升高,持續(xù)時間可達6 h,是反映心肌缺血的早期敏感標志物。
Anwaruddin等研究結(jié)果顯示,IMA診斷心肌缺血具有高度敏感性,但特異性較差,當截取值取90 U/ml時,敏感性和特異性分別為80%和31%,陰性預測值為92%。馬春華對急性胸痛就診(6h以內(nèi))的83例患者測定IMA含量,并與臨床診斷對比,探討其對急性心肌梗死的診斷效能,結(jié)果發(fā)現(xiàn),IMA有早期區(qū)分非心源性胸痛和急性心肌缺血患者的能力,但不能鑒別AMI和不穩(wěn)定型心絞痛,不能區(qū)分心肌缺血和心肌壞死,因此,IMA作為一項新的早期診斷心肌缺血的生物標志物,它具有出現(xiàn)時間早、敏感性高、陰性預測值高等優(yōu)點,且與心肌缺血程度呈正相關(guān),在早期急性冠狀動脈綜合征的排除診斷和危險分層中具有優(yōu)勢。
5.2 B型鈉尿肽(BNP)
B型鈉尿肽(BNP)廣泛分布于心、腦和肺等組織,以心臟內(nèi)含量最高,主要由心肌細胞分泌,通過激活相關(guān)受體降低全身外周血管阻力及中心靜脈壓,同時減少尿鈉排泄。在前體proBNP在蛋白酶作用下裂解為無生物活性的NT-proBNP和生物活性BNP,BNP具有半衰期短、血清濃度穩(wěn)定及易于檢測等優(yōu)點。當心室負荷增加時,BNP分泌隨之增加,目前BNP已經(jīng)成為心力衰竭診斷的一個重要指標。
有學者等隨機選取了1676例非sT段抬高心肌梗死(NSTEMI)患者進行對照研究,在心血管事件發(fā)生24 h內(nèi)測定患者血液中的BNP濃度,結(jié)果發(fā)現(xiàn),當BNP<80 pg/ml時患者6個月內(nèi)病死率為1.4%,當BNP>80 pg/ml時病死率增加至8.4%,而且高BNP的患者在30 d內(nèi)引發(fā)新的心力衰竭的風險是低BNP患者的5倍,研究表明BNP不能單獨用于AMI的診斷,但可以用于評估AMI患者發(fā)病預后發(fā)生死亡或心力衰竭的風險。
5.3生長分化因子-15(GDF-15)
生長分化因子-15(GDF-15)是轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)超家族成員之一,主要參與調(diào)節(jié)器官生長、分化及組織修復等多種生物學過程。GDF-15的表達在正常人體內(nèi)的表達具有明顯的組織特異性,在大腦、心臟、肺、腎臟、結(jié)腸等大多數(shù)器官中微量表達。在正常情況下心臟并不表達該因子,但在一些應激條件或者病理情況下,如手術(shù)缺血缺氧、心肌缺血/再灌注、心力衰竭、冠狀動脈粥樣硬化等,GDF-15在心肌細胞的表達量顯著上升。
Schaub等對646例胸痛患者進行分析比較,結(jié)果發(fā)現(xiàn),被診斷為AMI的患者中,其GDF-15的血清表達水平明顯高于非AMI患者,GDF-15有可能成為一個對胸痛患者的新型獨立預測因子,將有助于AMI的早期診斷。有研究發(fā)現(xiàn)非ST段抬高型急性冠狀動脈綜合征(NSTEACS)患者血液中GDF-15水平升高,提示未來1年內(nèi)病死率增加,其ROC曲線下面積為0.757,進一步研究發(fā)現(xiàn),在ST段抬高型心肌梗死患者中也得到證實,GDF-15是死亡、心力衰竭等心血管事件的獨立預測因子。因此,這些研究提示了GDF-15在心血管疾病中具有較高的應用價值。
5.4炎癥活性指標
C反應蛋白(CRP)是一種急性期蛋白,由肝細胞在炎癥刺激下分泌。它參與體內(nèi)多種生理及病理過程,同時發(fā)揮抗炎和促炎的雙重作用。在全身炎癥和組織損傷時,CRP在4~24 h內(nèi)達較高水平,2~4 d達到峰值,8~12周后降至基線水平。有研究發(fā)現(xiàn),在心血管事件發(fā)生后的12~24 h,CRP可以預測心力衰竭(HR=2.6,P=0.04)和死亡(HR=2.7,P=0.02)等心血管事件發(fā)生的風險。但由于CRP缺乏特異性和敏感性,不能用作診斷AMI的指標。CRP檢驗目前多運用在心血管疾病的干預和預后中,有望成為未來心血管疾病患病率、病死率的預測和預后指標。
五聚素-3(PTX-3)是PTX家族成員之一,由血管內(nèi)皮細胞、血管平滑肌細胞、巨噬細胞和中性粒細胞在炎癥因子刺激下,產(chǎn)生的一種血管炎癥特異性標志物。PTX-3濃度增高可反映斑塊活化與不穩(wěn)定性,與冠心病的臨床發(fā)展有密切的關(guān)系。有學者對724例急性ST段抬高型心肌梗死患者隨訪觀察3個月發(fā)現(xiàn),PTX-3的升高水平可以用來預測AMI后心力衰竭及病死率,并優(yōu)于其他心肌標志物如CRP、NT-proBNP、CK等,提示PTX-3可能反映主要心血管事件的發(fā)生風險。
5.5斑塊不穩(wěn)定標志物
髓過氧化物酶(MPO)是由中性粒細胞、單核細胞和某些組織的巨噬細胞分泌的含血紅素輔基的血紅素蛋白酶,是一種可作為血管炎癥標志的血管炎性介質(zhì)。MPO通過產(chǎn)生自由基和多種反應性物質(zhì)增大氧化應激促進斑塊的進展,參與冠狀動脈粥樣硬化的全過程,可用于預測不穩(wěn)定斑塊和急性冠狀動脈綜合征預后等。有研究發(fā)現(xiàn),AMI發(fā)生后,MPO的峰值在早期即可出現(xiàn),測定敏感性高。而且,高水平MPO的患者1年內(nèi)發(fā)生死亡和再次心肌梗死的風險增加,提示MPO水平對AMI患者的預后有獨立的預測價值。
妊娠相關(guān)血漿蛋白(PAPPA)是一種在不穩(wěn)定斑塊及其細胞外基質(zhì)中高度表達的金屬蛋白酶。斑塊破裂時,巨噬細胞和成纖維細胞于血中釋放PAPPA,產(chǎn)生平滑肌細胞遷移、增殖、分化等生物學效應,從而促進動脈粥樣硬化的形成和發(fā)展,使危險斑塊的不穩(wěn)定性增加。此外,PAPPA還通過與其他炎性細胞、炎癥因子相互作用,促進斑塊進展。有研究發(fā)現(xiàn),當PAP.PA>2.9mIU/L時,即使cTn水平顯示陰性,但仍提示患者發(fā)生死亡及AMI等心血管事件的風險提高了4.6倍。PAPPA對AMI的預測診斷具有一定價值,但尚需更多相關(guān)證據(jù)來證明其臨床實用性。
綜上所述,隨著醫(yī)學以及生物技術(shù)的不斷進步,越來越多的心肌梗死生物標志物陸續(xù)被發(fā)現(xiàn),為臨床上對AMI的診斷、治療以及預后提供了更多有效的測定方法。但目前尚無一種單一的心肌梗死標志物能夠滿足臨床診斷的需要,故需要結(jié)合臨床表現(xiàn)及輔助檢查的基礎(chǔ)上,運用多項生物標志物進行聯(lián)合檢測,以提高早期AMI患者的鑒別診斷,改善患者的危險分層及預后,在臨床上發(fā)揮重要的作用。