高敏感心肌肌钙蛋白检测方法的临床应用

进进

作者：上海复旦大学附属中山医院检验科  宋凌燕, 吴炯, 郭玮, 潘柏申

急性心肌梗死(acute myocardial infarction, AMI)是临床常见的严重危害人类健康的疾病之一。AMI时准确的早期诊断对及时有效的治疗至关重要[1, 2]。2000年和2007年的对AMI重新定义的文件[2, 3]中都提出心肌肌钙蛋白(cTn)临床判断值应取表面健康人群参考范围上限的第99百分位值[同时要求这一点的检测不精密度应达到≤ 10%, 以变异系数(CV%)表示], 如果同时有相应的临床症状和/或心电图改变, 则提示AMI发生。cTn检测已取代“ 心肌酶” 成为AMI的实验室诊断基础。随着临床应用的需求和科学技术的发展, cTn检测方法不断更新, 如今已迎来高敏感方法检测的时代。

一、高敏感方法检测cTn(high-sensitivity cardiac troponin, hs-cTn)的分析性能

一直以来, 绝大多数cTn检测方法的技术性能并未能达到AMI诊断的要求, 即不能在表面健康人群中检测到cTn(当然也就难以真正确认参考范围上限的第99百分位值), 而且检测不精密度要求(即第99百分位值的CV≤ 10%)更是难以达到。专家们因而认为“ 检测到cTn即表明可能存在心肌损伤、坏死” [3]并建议将能达到CV≤ 10%的最小检测值作为临床判断值用于AMI的诊断。近年来, Abbott、Beckman-Coulter、Ortho-Clinical Diagnostics、Roche、Siemens和Singulex Diagnostics等公司相继推出了hs-cTn的检测系统(试剂)。然而hs-cTn的定义并未十分明确。曾有人把CV≤ 10%的最小检测值很接近第99百分位值的cTn检测方法称为hs-cTn, 也有部分专家认为能在部分或全部表面健康人群中检测到cTn、同时第99百分位值的检测不精密度(CV)≤ 10%才是hs-cTn。为了更明确的评估hs-cTn检测方法性能, Apple[4]建议根据在参考范围上限第99百分位值处的检测不精密度, CV≤ 10%的可视为“ 导则可接受” , CV> 10%但≤ 20%的视为“ 临床可接受” , CV> 20%则视为“ 不可接受” ; 根据表面健康人群中的cTn检出数, 检出率< 50%为“ 水平1(常规方法)” , 50%~75%为“ 水平2(第1代高敏感方法)” , 75%~95%为“ 水平3(第2代高敏感方法)” , > 95%为“ 水平4(第3代高敏感方法)” 。这样的描述和判断模式有助于对cTn检测方法的分析性能建立统一评判标准。表1列举了文献报道[4~6]的几种常用高敏感方法的检测性能, 数据源自厂商的声明。

表1

二、hs-cTn检测方法的临床应用

随着商品化cTn检测试剂的分析性能的不断进步, 各种检测灵敏度更高, 检测低限更低, 能够检测到表面健康人群中cTn水平的hs-cTn检测系统(试剂)陆续推向市场, 引起临床医生和检验专业人员的广泛关注。

1.hs-cTn方法能够检测到表面健康人群中cTn的浓度分布 目前使用的商品化检测试剂大多不能检测到健康人群血中cTn含量, 而hs-cTn方法不但能够检测到AMI患者血中cTn升高或降低外, 也能够检测到健康人群血中cTn含量。Venge等[7]采用Beckman-Coulter的hs-cTn对542例健康人血中cTn水平进行评估, 发现95%以上的健康人血中有可以检测到的cTn。Wu等[8]采用Singulex的hs-cTn方法调查健康人血中cTn, 发现高敏感方法可以检测到所有参与的健康志愿者血中的cTn。另有报道[9, 10]称, 男、女性cTn水平有差异, 存在这种差异的原因可能是男性和女性心肌细胞中的cTn含量原本就不同。正常情况下, 男性心肌细胞凋亡相对更多。另外年长的人cTn要比年轻人群的含量高[9]。hs-cTn方法检测到表面健康人群中cTn水平这一现象应该引起专家学者和临床医师的重视。

2.hs-cTn有助于AMI的早期诊断 Melanson等[11]采用2种cTn检测方法对103例患者的首次检测或之后cTnI阴性的样本进行了检测。结果发现, 常规方法检测阴性的样本中, 有63例(61.2%)为hs-cTnI方法所检出。这可以使52%的患者得到早期诊断, 诊断的平均时间提前9 h。另有研究[12]表明, 采用hs-cTnI法检测患者入院即刻样本, 以cTnI浓度升高大于第99百分位值为判断值, hs-cTnI方法比传统的cTnI方法能够为AMI的诊断提供更早期可靠的依据; 而采用另一选择性诊断标准:入院即刻样本cTnI浓度升高大于第99百分位值, 并且接下来的3~6 h内, cTnI浓度改变CV≥ 30%, 也有较高的AMI诊断准确性, 诊断准确率分别为:6 h为88%; 6~12 h为95%; > 12 h为100%。Apple等[13]采用hs-cTn方法对10例非ST段抬高的心肌梗死(NSTEMI)患者的入院即刻、入院90 min和180 min的血样本进行检测时发现, 10例患者入院即刻样本的检测值均> 35 pg/mL(参考上限为2.8 pg/mL), 而目前使用的方法检测这些入院即刻样本均为阴性。这说明, 比起目前常规的检测方法, hs-cTn方法可以更早的检测到许多NSTEMI患者。hs-cTn确定的新诊断界值和目前常规cTn检测方法诊断界值之间存在一个浓度差值区域, cTn检测结果处于这个区域的患者即为目前常规方法所不能识别的潜在患者, 采用hs-cTn方法进行检测就能提高这些患者的检出率, 使他们得到及时的诊断和早期治疗, 减少并发症的发生。

3.通过连续监测发现cTn的变化, 可以提高AMI诊断准确性 cTn在连续2个样本间的浓度变化或者围绕第99百分位值的浓度升高或降低都可以为临床诊断及预后判断等提供重要信息。美国国家临床生化学会(National Academy of Clinical Biochemistry, NACB)在cTn临床应用的文件[14]中指出, 在cTn基础值升高的疑似急性冠状动脉综合症(ACS)患者中, 如果cTn的变化≥ 20%, 即可考虑AMI的诊断。Apple等[15]在研究hs-cTn方法连续检测cTn浓度变化与AMI早期诊断和预后关系时发现, 采用短期内(入院即刻与入院后4~10 h内的2个时间点之间)cTnI浓度的改变≥ 30%作为判断标准可以显著改善AMI的诊断特异性, 有助于危险分层; 在AMI排除诊断时, 也比单纯使用入院即刻样本的检测值更适当。Wu等[8]研究发现, cTnI低浓度增高(仅略高于99百分位值)时, 连续检测cTnI比单纯以参考人群确立的判断值更能有效评估cTnI的水平, 提供更准确的诊断信息。

4.hs-cTn可作为心肌缺血标志物 Sabatine等[16]进行了cTn与可逆性心肌缺血关系的研究, 他们分别采用了Singulex的hs-cTn方法和一种目前临床常规使用的cTn法监测120例患者进行运动平板实验前后血中cTn变化。研究结果显示, 高敏感方法检测到了cTn的变化, 目前常规方法却没有检测到。另一类似试验采用了Roche的hs-cTn方法, 并没有相同发现。原因可能是2种高敏感方法检测的标志物不同, 而且敏感性也不同。还有实验表明, 某些大运动量的体育锻炼活动(如马拉松运动)可使运动员外周血中的cTn增高[17]。这些研究为临床科学解释cTn检测结果提供了新思路。cTn是否也能作为一个提示心肌缺血的标志物还尚待更多临床实验研究。

5.cTn低浓度水平的升高能对疾病的危险分层(预后评估)提供帮助 抗血小板聚集药治疗心绞痛和介入或保守治疗费用评估(TACTICS)-心肌梗死溶栓治疗(TIMI) II 临床试验中, 以hs-cTnI方法的第99百分位值为判断值, 比目前常规方法多发现12%的将来可能发生不良心血管事件的高危患者[18]。Kavask等[19]在研究cTnI浓度与长期预后关系时发现, cTnI低浓度升高(≥ 0.02 ng/mL)的患者5年和8年的发生心血管事件的危险性大大增加; cTn在第99百分位值附近升高的患者将来发生心脏疾病的危险也明显增高。在另一项研究中[10], Eggers等调查了952名ACS病情已稳定的患者, 发现以参考人群第90百分位值作阈值比第99百分位值能更好预测5年生存率。Apple等[20]在使用高敏感方法(Centaur TnI-Ultra)对早期诊断心肌梗死(MI)及其不良预后进行评估时发现, 该高敏感方法确实能够对MI 作出早期诊断, 并且提供危险分层的依据。另有学者[21]采用Abbott Architect比较hs-cTnI与其他心肌损伤标志物(包括cTnT、cTnI、肌酸激酶同工酶(CK-MB)、肌红蛋白(Myo)和心型脂肪酸结合蛋白(H-FABP)对AMI诊断的敏感性和危险分层时, 发现hs-cTnI对AMI的诊断更敏感, 并且对早期的危险分层也很有帮助。

6.心脏毒性药物使用的监测 Wu等[8]指出采用hs-cTn方法连续监测cTn的改变对评估心脏毒性药物(如蒽环类抗生素)的作用尤为重要。Schultze等[22]也曾指出, hs-cTn可以作为心脏毒性药物作用的标志物, 那些cTn没有升高的患者也许可以大胆使用该类药物。

三、hs-cTn检测方法存在的问题

hs-cTn检测方法的分析性能有了很大程度的提高, 提高了cTn在临床疾病诊断中的应用价值, 可以为患者和临床医生提供更多的帮助。但是, hs-cTn在检测和临床应用中还会遇到很多挑战。

1.标准化 一直以来, 标准化问题困扰着cTn检测的临床应用, 尤其是cTnI检测的标准化。由于cTnT只有罗氏公司生产, 不同试剂的检测结果之间不会有太大差别。而生产cTnI检测商品的厂商有很多, 各厂商选择不同的标准物质进行定标, 检测结果之间存在一定的差别, 相差可能有20~40倍, 甚至100倍[23]。在采用美国国家标准与技术局(NIST)确定的一级参考物质SRM2921(cTn三亚基复合体)对各方法进行重新定标后发现, 仍有部分检测方法不能被统一。而在采用含有cTnI的人混合血清对不同方法进行定标后, 不同方法检测结果之间的差异大大缩小 [24, 25], 可能是由于一级参考物质在纯化过程中cTnI分子结构部分改变, 免疫原性也发生改变, 与血清中cTnI的结构有所不同, 而混合血清更接近于患者血清中cTnI的性质。因此, 只有一级参考物质是不够的, 还需要二级参考物质。另外, 还要有合适的定标方法以得到更可靠的结果[26, 27]。在hs-cTn方法应用的今天, 标准化仍是一个问题。有多种hs-cTn方法虽然都达到了文件的要求, 但是各方法的检测低限和第99百分位值之间还是存在差异, 检测结果之间还有差异。因此, 要加快cTn检测方法的标准化进程, 才能更好地运用高敏感检测方法, 为临床提供更准确的诊断依据。

2.第99百分位值的确立 参考范围第99百分位值是AMI的诊断界值, 其确立对AMI的诊断至关重要。hs-cTn检测低限和第99百分位值都比目前使用方法的要低很多, 要重新建立相应的参考范围和诊断界值。参考人群的选择方式会极大地影响第99百分位值[9], 要根据年龄、性别和种族等因素选择合适的参考人群, 建立针对不同人群的参考范围和诊断界值, 才能使hs-cTn方法在将来的临床应用中发挥更大的作用。

3.生物变异 目前常规使用的cTn检测方法无法准确检测表面健康人体内cTn水平, 因此无法评判cTn生物学变异对于检测结果的影响。而hs-cTn方法的检测限已能较可靠地检测到表面健康人体内cTn, 使观察cTn生物学变异成为可能。已有研究显示, 表面健康人体内的cTnI水平呈非正态分布[28, 29]。Wu等[15]研究表明, 采用Singulex的hs-cTnI方法观察到的表面健康个体的cTnI短期(天内)和长期(天间)的CV分别为9.7%和 14.1%。 这个变异程度与分析变异相似, 低于这一人群的总CV(40%)。表面健康群体中个体内的生物学变异要小于个体间; 连续监测个体的cTnI比单纯以人群为基础的参考区间能更有效评估cTnI水平。其他hs-cTn法检测到的cTn的生物变异又是如何?基于表面健康人群的生物变异是否适用于患者?cTn在血中不具有生理活性, 仅作为一项评价心肌组织损伤的标志物, 其生物学变异对临床应用的影响还需通过大量的临床实验观察和应用才能解释。

4.非特异性结合和自身抗体 在cTn低浓度的样本中, cTn可能会与血浆或血清成分发生低浓度的非特异性结合而影响检测结果。另外, 抗cTn自身抗体也是影响低浓度cTn样本检测的因素之一[30]。hs-cTn方法的最大特点就是能够检测较低浓度的cTn浓度。因此更要重视这些影响因素。应通过大量实验研究选择能够最大避免影响的方式。

5.检测结果的解释 hs-cTn方法能够检测到表面健康人和心肌损伤患者血中cTn浓度, 同时可能也更敏感地在一些慢性疾病中检测到cTn浓度升高, 例如, 肾功能不全、充血性心力衰竭、肺栓塞、长时间的耐力锻炼、脓毒症、心包炎和心肌炎、急性中风等[31]。但是, cTn仅仅是一个疾病发生的病理诊断标志物, 并不能解释疾病发生的病因[32, 33], 因此还需要了解正常情况下以及心肌损伤坏死情况下或一些慢性疾病引起升高的情况下, cTn释放方式和机制以及代谢方式和机制, 才能有助于临床更准确地进行诊断和排除诊断。

四、展望

新一代hs-cTn检测方法实现了灵敏度的提高和检测低限的降低。在临床AMI诊断时应用hs-cTn检测, 特别是连续监测并动态观察分析cTn变化可以帮助临床医生早期诊断那些心电图没有异常改变和临床症状不明显的AMI患者, 实现早期诊断并给予及时治疗, 这有助于减少AMI死亡率。而当前的首要任务是根据AMI重新定义的文件的要求规范使用hs-cTn检测方法, 适当评估hs-cTn检测方法的性能, 合理解释hs-cTn的检测结果, 使hs-cTn更科学地应用于临床, 为AMI的诊断提供更准确可靠的信息。

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