心肌型脂肪酸结合蛋白的研究进展及在心脏外科的应用

老三

脂肪酸结合蛋白((fatty acid-binding proteins，FABPs)是一组与长链脂肪酸非共价可逆性结合的胞浆蛋白，1972年Ockner在小肠吸收脂肪酸的研究中发现[1]。FABPs广泛分布于哺乳动物的小肠、肝、脂肪、心肌等脂肪酸代谢旺盛的组织中，含量丰富，占细胞内可溶性蛋白总量的3 ～8%。已发现有9种不同类型的FABP，分别为心型heart,H-FABP、脂肪型adipocyte，A-FABP、脑型brain，B-FABP、髓磷脂型myelin，M-FABP、表皮型epidermal,E-FABP、回肠型ileal，IL-LBP、肝脏型liver,L-FABP、睾丸型testis ,T-FABP和小肠型intestinal,I-FABP。 FABPs家族分子量为12～16 kd，由126-137个氨基酸残基组成，其三维结构高度保守，均具有由一个10条反平行β链构成的β折叠和两个α螺旋构成蛤壳结构[2]。FABPs家族基因结构高度保守，由4个外显子和3个内含子组成，3个内含子将4个外显子分开[3] 。FABPs具有相对较高的组织特异性，在细胞内的半衰期为2-3天。1988年首次发现受损的心肌可释放出H-FABP，此后大量的研究显示H-FABP是心肌损伤后的又一生化标志物。本文就H-FABP的临床应用特别是心脏外科围手术期评价心肌损伤的临床意义作一综述。 一、H-FABP的功能和特点
       H-FABP是分子量为14～15kd的可溶性胞浆蛋白,主要分布于心肌组织中，约占心肌细胞可溶性蛋白的4％～8％，正常人心肌湿重中所占比例约为0.5 mg/g。在骨骼肌、肾小管、脑组织、乳腺、胎盘组织中也有少量分布。H-FABP是由132个氨基酸残基组成酸性蛋白质，其等电点(PI)为5，其基因定位于1号染色体。
       在正常情况下，长链脂肪酸是心肌细胞的主要能量来源。H—FABP作为脂肪酸的载体蛋白与心肌内的长链脂肪酸相结合，将其从细胞质膜向线粒体运输，从而进入能量代谢体系中氧化分解，生成三磷酸腺苷，为心肌收缩提供能量[4]。此外，还参与旁路信号传导：如通过脂肪酸信号易位至过氧化物酶体增生物激活受体间接调控基因表达[5] ，并被认为当心肌缺血造成局部长链脂肪酸聚集时，H-FABP对心肌有保护作用[6]。
       生理条件下，血浆和尿中不含H-FABP或含量很少，正常人血液中可以检测到低浓度的H-FABP。性别、年龄和昼夜节律均可引起H-FABP含量的变化[7]如男性肌肉比例高于女性，因此男性血浆H-FABP浓度高于女性；血中H-FABP主要由肾脏清除，血浆H-FABP浓度随年龄升高。
       H-FABP具有很强的组织特异性，在心肌损伤后被迅速释放入血，在急性心肌梗死(AMI)发病1 小时开始升高，快速达峰值，约20 h恢复至基线水平，变化规律与Mb相似，但比Mb有更高的心肌组织特异性，可以作为AMI等心肌损伤早期检测的生化标志物。
二、H-FABP的检测
       H-FABP是一种相对稳定的蛋白质，血浆中的H-FABP在反复冻溶8次后仍具有稳定的免疫活性。在-80°C中其血浆标本可以保存至少2年。目前已有多种定性和定量的检测方法可用。最早是Ockner于1974年提出的放射免疫法，通过测定免疫沉淀中放射性比活度来定量检测FABP。后又研制出夹心ELISA法、微粒子增强的免疫比浊测定(micro-particle-enhanced turbidimetric immunoassay)、免疫传感器法(an enzyme-linked immunosensor)等测定方法。近年来的全血板测定方法[8]，是在一步免疫层析的基础上，采用具有两种相同单克隆抗体的夹层ELISA法来测定血浆中的H-FABP，可在l5分钟内检测出H-FABP的浓度。
三、H-FABP在心肌损伤诊断中的应用
1．AMI 的早期诊断
       在AMI早期，许多患者表现为不典型胸痛，特别是在非ST段抬高型AMI患者中，ECG的诊断效能减弱，故生化标志物对早期诊断起到决定性作用。H-FABP在心肌中含量丰富，组织特异性强，并具有与肌红蛋白相似的血液动力学特点：在AMI后3小时内升高，8小时达峰值， 24小时内恢复正常，因此在心肌梗塞的早期诊断中，比临床上现行的AMI生化标志物肌红蛋白(Mb)、肌钙蛋白(TnT、TnI)、肌酸激酶同工酶(CK-MB)具有明显的优势。
       Okamoto[9]等对140例AMI患者、49例非AMI的胸痛患者、75例健康对照者的H-FABP、肌红蛋白（MB）和CK-MB进行检测并分别记录其受试者特征（ROC）曲线，发现H-FABP的ROC曲线下面积(0.921)明显高于MB(0.843)、CK-MB(0.654)。另一项研究对218例疑有心梗的胸痛患者检测H-FABP、cTnI、CK-MB，其中94例被诊断为AMI，H-FABP在入院后1小时诊断的敏感性和阴性预测值为100%[10]。Seino[11]等对可疑心肌缺血的129例患者的H-FABP、cTnT进行检测，31例诊断为AMI。H-FABP和cTnT的诊断灵敏度3小时为100%和50%，12小时后均为100%，诊断特异性3小时为63%和96.3%，>12小时为75%和87.5%，阴性预测值3小时为100% 和86.7%，>12小时均为100%。以上研究显示H-FABP是AMI后早期敏感的生化标志物，比目前临床上应用的肌钙蛋白、CK、CK-MB、MB等指标具有更高的敏感性和阴性预测值，在AMI发生后3 h内检测H-FABP可以有效的排出非AMI患者。
2、AMI 后再梗塞的诊断
       AMI 后再梗塞是心肌梗死的严重并发症，但目前在临床工作中尚缺乏有效的监测手段。常用的生物标志物如：cTnI、CK、CK-MB血中的浓度要持续数天才恢复至正常，不能早期发现AMI后再梗塞。H-FABP在AMI发作3h内超过阙值，达峰值时间短，并在12～24h内由肾脏完全排除回落至基线。Van(1995)和Clatz[12]等的研究显示AMI发生10小时后通过连续检测血H-FABP可以早期发现心肌再梗。由于H-FABP独特的血液动力学特征，早期、连续检测H-FABP浓度有利于及早发现AMI再梗，采取及时有效的治疗措施，改善患者的预后。
3、心肌梗死面积的评估
       心肌梗死面积与AMI后心室功能减弱的程度、室性心律失常发生率有明显关系，故早期准确判断AMI的面积对于预测患者的预后是相当重要的。H-FABP在AMI发生后迅速大量地释放入循环血中，并在24小内被肾脏快速清除，是早期判断AMI心肌损伤面积合适的、有价值的检测指标。Glatz等(1994)[13]观察了49例病人(AMI发病后6 h，实施溶栓治疗)发现，血浆H-FABP能在AMI发作24 h内可靠地评估梗死面积的大小，比CK-MB的检测AMI面积结果（48 h)要早。Hayashida等[14]的研究结果显示尿H-FABP和血H-FABP、CK-MB有良好的相关性(分别为r=0.61，P<0.05和r=0.51，P<0.05)。Sohmiya等(1993) 通过动物试验测定血、尿H-FABP浓度和CK-MB与心肌梗死面积的关系，结果显示血H-FABP浓度、CK-MB和AMI的面积间有良好的相关性，尿H—FABP浓度和AMI面积之间的相关系数达到0.94。因此在AMI早期，血、尿H-FABP浓度的检测能快速、准确地估计AMI面积，预计患者预后，有利于及时采取积极有效的治疗措施。
4、心衰的诊断和预后评估
       心衰时心肌细胞处于相对缺血、缺氧状态，心肌结构和功能受到损伤，H-FABP浓度也会升高。已有的研究显示CHF患者中H-FABP 和cTnT的升高程度与心室功能（NYHA分级）的恶化、不良的预后呈正相关，并可预测心脏事件的再发率。Niizeki等[15]的研究还表明H-FABP与BNP的联合检测能有效评估心衰患者的病情及预后。
5、心肌与骨骼肌损伤的鉴别
      H-FABP主要由心肌细胞产生，同时骨骼肌细胞也产生一定量的H-FABP。但心肌和骨骼肌中肌红蛋白(Mb)/ H-FABP的比值不同，心肌为2–10，骨骼肌为20–70。研究显示[16]在心脏电复率、多脏器衰竭、大体力运动等存在骨骼肌损伤时，血浆H-FABP的含量同样会升高。在AMI期间Mb/ H-FABP比值为5左右，而在大动脉手术（可引起远端肢体缺血）后其比值为45。AMI后电除颤因胸壁肌肉的损伤，Mb/ H-FABP比值由8上升至60。Mb/ H-FABP比值的测定和动态观察可以鉴别心肌与骨骼肌的损伤。
6、心脏外科围手术期的临床应用意义
6.1  冠脉搭桥术后心肌损伤与心肌梗塞的诊断鉴别
       CABG术导致心肌功能受损的两个可能原因：1、手术过程中心肌不同程度的缺血再灌注损伤，2、术后心肌梗塞。临床常用的肌钙蛋白、CK-MB在心肌损伤后出现的时间晚（4-6小时后），持续时间长，不能及时有效的区分这两种损伤。肌红蛋白反应快速，但缺乏特异性。由于H-FABP独特的代谢特点，已被越来越多的研究证实可以早期识别术后心肌梗塞的发生。
       Glatz JF[17]等将CABG患者分为非体外低风险组8例，体外循环术下低风险组8例，体外循环下高风险组39例，其中7例出现术后围手术期心肌梗塞，监测CK、CK-MB、肌红蛋白、H-FABP的变化。发现体外循环再灌注后0.5小时所有的标志物均明显升高，非体外的则无明显变化。术后出现心肌梗塞的患者所有心肌标志物均可见再次升高，但H-FABP比CK、CK-MB早4小时。认为手术期间的心肌损伤可被再灌注后0.5小时的心肌标志物诊断。H-FABP是早期的评估术后心肌梗塞的心肌标志物。Petzold T [18]等人的研究也显示H-FABP是术后心肌损伤的快速诊断标志物，其术后的动力学参数曲线可以早期识别术后心肌梗塞的发生。
       Hayashida N[19]对10例无围手术期间心肌梗塞的CABG患者的研究结果显示：主动脉开放后H-FABP达峰值时间(1.4+/-0.5 h)明显短于CK-MB(2.5+/-0.5 h)、TnI(6.6+/-1.3 h)及尿H-FABP (3.0+/-0.6 h)。术后3小时尿的H-FABP水平与左心室的心排血指数呈明显负相关。以上研究说明H-FABP是一项早期的和敏感的诊断搭桥术后心肌损伤的生化标志物并有助于术后心肌梗塞的早期鉴别和诊断。
6.2  瓣膜置换术后心肌损伤的早期评估
       体外循环术中的缺血再灌注现象会对心肌产生不同的损伤，表现为心脏结构的破坏、心功能的变化以及多种心肌特异性蛋白的释放。肌钙蛋白I(cTn-I)和肌酸激酶同工酶MB(CK-MB)虽与心肌损伤的严重程度明显相关，但峰值浓度出现在心肌再灌注几个小时后，不适合作为早期诊断的指标。刘宏[20]等测定15例单瓣置换术和15例双瓣置换术患者麻醉诱导后至主动脉开放后24小时之间的H-FABP、cTnI和CK-MB的血浆浓度变化，发现主动脉开放后，3种蛋白血浆浓度很快上升，但双瓣置换组始终高于单瓣置换组，达峰值浓度时间点差异有显著性。H-FABP达到峰值浓度的时间明显早于cTnI和CK-MB，3种蛋白峰值浓度具有高度相关性且H-FABP峰值浓度与与主动脉阻断（ACC）时间和和体外循环(CPB)时间具有良好的相关性。阮义峰[21]等人的研究也证实H-FABP在CPB术后2 h内即达峰值，明显早于cTn-I和CK-MB，对于体外循环下瓣膜置换术后心肌损伤的早期评估，H-FABP是一种比CK-MB和cTn-I更灵敏的指标。
6.3  小儿先心病手术心肌保护的评估
       手术中心肌损伤程度是决定先心病术后患儿心功能状况的重要影响因素。术后早期评估术中心肌损伤的程度，有利于及时采取有效的措施改善患儿的预后。Hasegawa T[22]在一组有100例先心病患儿入选的研究中证实， H-FABP在95%的患者中主动脉开放1小时后达峰值，显著早于CK-MB、cTnI 。主动脉松开即刻的H-FABP水平与H-FABP的峰值水平明显成正相关（r = 0.91, P <.01）。H-FABP的峰值水平与CK-MB、cTnI明显正相关。多步骤回归分析，年龄、主动脉阻断时间、有无心室切开、心肺分流期间的低红细胞压积是重要的手术期间影响H-FABP水平的变量。H-FABP水平和术后正性肌力药物的支持时间、带管时间、监护室滞留时间有明显相关性。徐云兴[23]等人的研究也提示血H-FABP与心肌缺血时间和损伤程度明显相关。因此认为H-FABP是小儿心外科手术评价心肌损伤和临床预后的快速标志物。主动脉开放即刻的H-FABP水平可能是一个有用的预测预后的因子，对心肌损伤和临床预后的预测有价值。
四、小结
       H-FABP作心肌损伤的早期诊断标志物，其灵敏度明显优于MB、肌钙蛋白、CK-MB等生化标志物。在AMI和AMI后再梗的早期诊断、心肌梗死面积的评估、、心衰的诊断和预后评估、心肌与骨骼肌损伤的鉴别、心脏手术后心肌损伤与搭桥术后心肌梗塞的早期诊断中有很好的应用价值。但诊断的时间窗相对较短，并且主要通过肾脏清除，当肾功能受损时其血浆浓度会升高。因此，应用时要全面分析病人的具体状况，做出正确的判断。
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                                                                                                                                        编辑：范伟伟