心脏标志物的检验医学与临床应用

摩托骡拉

       评估心肌缺血始终是临床决策的重要内容，而心脏标记物的检测是对心血管疾病诊断和治疗的关键。心脏标志物的检验医学的发展将直接推动临床心血管疾病的诊断与治疗。20世纪50年代，医学上一大进展就是以动态测定血清酶活力的变化来诊断急性心肌梗死(AMI)，特别是80年代以测定CK—MB作为AMI发病24h的生化标志物的“金标准”在临床得到广泛应用。1987年Cummins 等首先建立了人血清cTn心肌损伤标志物检测的应用方法并逐渐受到关注，得到临床医师和检验技师的广泛认同。1995年美国国家食品与药品管理局(FDA)批准cTn作为急性冠脉综合征(ACS)的最新实验诊断指标。2003年美国心脏学会(AHA)等将心肌生化标记物优先次序定为cTn优于CK—MB定量优于CK—MB活性优于CK。2007年“美国国立研究院临床生化实践指南”首次以指南的形式提出BNP检测在ACS中的重要作用及地位。2008年英国国家卫生机构苏格兰医疗品质促进组织宣布，建议医院采用简单的血液检测BNP方法，用以迅速确认心脏衰竭。特别是近20多年来，心脏标志物检验医学的发展，是临床诊断心血管疾病最为令人振奋的进展之一，为广大心血管疾病患者早期的诊断和治疗赢得了时间，降低了医疗费用，促进了患者的预后。本文就心脏标志物CK—MB、cTnI、BNP的检验医学及临床应用加以综述。

1 心脏标志物
       1．1 CK—MB的生物学特性  磷酸肌酸激酶(CK)主要存在于骨骼肌和心肌中，其同工酶(CK-MB)是心肌损伤的特异而敏感的标志物。CK—MB分子量为82kd，在心肌细胞中的含量占CK 总量的14％～42％ 。心肌病患者组织中CK—MB同工酶占总CK20％，而骨骼肌CK—MB只占CK 总活性的3％，在心肌和骨骼肌同时发生损伤时，检测CK—MB具有更高的心肌特异性。AMI 发生后4～8h CK—MB升高，24h达高峰，增高10～20倍，2～3d恢复正常，是AMI早期诊断的生化标志物。
       1．2 cTnI  的生物学特性  Tn是心肌、骨骼肌细胞器结构蛋白的一种，由结构和功能不同的3个亚单位组成即TnT、TnI 及TnC，是心肌的特异性抗原，TnT是与原肌球蛋白结合的亚单位，TnI是肌原纤维ATP酶的抑制性亚单位，TnC是钙离子结合亚单位，其组成的肌钙蛋白复合体在钙离子的诱导下参与肌肉收缩和舒张。存在于心肌和骨骼肌的TnT和TnI 分别有两种不同的基因编码，蛋白质具有不同的生物学特征，应用免疫学的方法可以加以区分。而TnC 在心肌和骨骼肌中是相同的，临床上不用其作为心肌受损的检验指标。cTnT 在肾衰和接受透析的患者中，常有不明原因的升高，干扰ACS 的诊断。但cTnI 则无此方面的问题，特异性更高。
       cTnI 异构形式的特性在新生儿、儿童及成人等各阶段相同。cTnI 在正常心肌中极少部分游离于胞浆内，大部分以结构蛋白的形式固定于肌原纤维上，由于它的多肽链上有39个氨基酸残基为心肌细胞所特有，所以较cTnT有更强的特异性。在心肌细胞膜完整情况下，不能透过细胞膜进入血液循环，因而正常血清中含量甚微。在心肌细胞损伤时，由于cTnI 分子量较CK—MB小约22．5kd，更易从心肌细胞中弥散释出。心肌细胞损伤早期，游离型cTnI 快速释出，血清中cTnI 水平在4～6h开始升高，15～24h达高峰，持续时间长达6～14d。
       1．3 BNP的生物学特性  心脏细胞中的含108个氨基酸的BNP原(proBNP)在分泌过程中，或进入血液后可分解为具有生物活性的含32个氨基酸的C 端片段(BNP)和含76个氨基酸的N端片段(NT-proBNP)。体内BNP／NT—proBNP水平随年龄、性别、肥胖程度和肾功能而变化。
       BNP是一种利钠利尿、扩血管、抑制RAS系统和交感神经的作用多肽类神经激素，最初合成的为前脑钠钛原，在心室壁张力增加时由心室肌细胞分泌。血浆BNP浓度升高与心室容量的扩张和超负荷程度成正比，其水平与纽约心脏协会心力衰竭分级呈正相关，根据其高特异性、高敏感性，该指标被认为是心力衰竭的重要标志物。血浆利钠肽构成一组结构相关具有调控液体内环境、血管张力和血管生长等功能的肽家族，主要在心脏损伤过程中合成和分泌。自25年前被发现由心脏分泌至今，心脏利钠肽被认为是一种有意义的心脏病学标志物。临床研究发现BNP对心力衰竭的诊断、鉴别诊断、预后判断，对急性心肌梗死后心功能评价及其预后具有重要意义。

2 心肌损伤标志物检测方法
       2．1 CK—MB检测方法  CK—MB作为AMI生化标志物的“金标准”为临床广泛应用，已有20多年了。分析测定CK—MB的方法主要有电泳、柱层析、免疫抑制、免疫沉淀以及其他免疫方法。其中，电泳或免疫抑制分析主要采用测定活力(U／L)的方法。1985年，Chan等首先报道了CK—MB质量分析的方法。CK—MB质量分析的方法测定其蛋白浓度(ug／L)，避免了活力测定方法中可能遇到(如巨CK等)的干扰。CK—MB质量分析方法采用抗CK—M抗体和抗CK-B抗体或采用CK—MB抗体，适合于自动化分析，具有高度的灵敏性(最低检测限小于1ug／L)和准确性，测定时间短(最快仅需7 min)，明显优于其他分析测定CK—MB的方法，1990年后逐渐被广泛接受。美国心脏病协会和欧洲心脏病协会推荐用化学发光方法测定CK—MB的质量可不受酶活性的影响，直接检测CK—MB分子的浓度，可更加敏感、特异地为临床提供帮助。
       2．2 cTnI 的检测方法  测定cTnI 的方法有许多，从1987年Cummins等首先建立的血清cTnI 放射免疫法，逐步发展到酶联免疫吸附法(ELISA)、酶联荧光分析法(ELFA)、胶体金免疫层析法、化学发光法、免疫比浊法等。鉴于cTnI 作为心肌损伤的诊断标志物的重要性，各试剂生产厂商已先后推出各自的cTnI 检测系统，并且在临床广泛应用。cTnI 检测方法因采用的抗cTnI 抗体各不相同，各厂商的cTnI 标准品也不相同的原因，造成同一样品在不同分析系统测定值差别很大。由于cTnI 分析法和分析系统之间存在着较大绝对和相对的误差，许多学者提出应对cTnI 分析法进行标准化，以使cTnI 的检测结果具有可比性。Christenson等提议：(1)统一参考材料；(2)统一抗体，各种cTnI 分析法中的抗体因为其针对cTnI 分子不同的抗原决定簇而各不相同，只有标准化了所使用的抗体后，测定结果才可能会有可比性；(3)统一操作步骤。用于检测cTnI 的快速诊断试剂盒也有多种，由于各种试剂盒出自不同的试剂厂商，缺乏方法上的标准化，其测定值的可比较性同样值得关注。
       因此，为了能得到更加准确的检测结果，建议应固定检测系统，建立各种心肌损伤疾病的cTnI 检测数据库，确定诊断参考值，尽量避免干扰因素，注重于分析患者cTnI 浓度的变化趋势而不仅仅依赖于一次cTnI检测结果进行判断。
       2．3 BNP检测方法  目前常用的BNP测定方法如下：(1)放射免疫分析法(RIA)：该测定方法复杂、耗时，受影响因素较多。一是所需样本量大(≥ 1mL)，检测前要先萃取，萃取回收率的误差，CV相对增大，结果的精密度降低；二是125I 标记不稳定出现测值误差较大。(2)非竞争性免疫分析法(IMRA)：该法优点为不用放射标记BNP抗原，采用双抗体夹心的免疫分析，抗体的特异性高，但TAT不适合临床急诊的要求，且难以适用于自动化。(3)酶免疫分析法和化学发光分析法：直接采用血清，能在自动化分析仪上使用，检测时间只需数分钟。如快速荧光免疫法(fluorescence immunoassay)，采用酶联免疫吸附测定法(EuSA)可床旁15min内快速测定，其测值与RIA相关性较好。电化学荧光法(electrochemi luminescentassay)，保持了快速(18min)的优势，并更为先进、精确。

3 心脏标志物联合应用的价值
       许多心脏标志物不仅在心肌损伤时出现异常，而且在HF 其他心脏疾病时也出现异常。CK—MB、cTnI 和BNP异常分别具有不同的病理生理机制。C—MB、cTnI 升高与心肌细胞缺血坏死、活动病变和冠脉不稳定性增加有关，BNP反映左室功能及心肌急性缺血损伤的严重程度。大量的循证医学证据证实ACS患者往往伴有心功能衰竭，CK—MB、cTnI 和BNP在血中不同程度的升高，其升高程度与心肌损伤及心力衰竭程度成正比。心脏标志物的联合应用有利于提高心脏标志物临床应用的灵敏度和特异性，既可以早期诊断ACS和HF，又有利于临床医师及时采取治疗措施，通过治疗的标准化来达到提高医疗水平、减少或控制医疗费用的目的。
       3．1 在ACS早期诊断的中的重要价值  对于ACS症状的患者，在无病理学证据的情况下，需要典型的坏死标志物动态变化联合临床心肌缺血的证据(胸痛症状、ECG表现)，才能及时识别心肌梗死。心肌梗死患者在CK—MB正常或轻微升高的情况下，cTnI 可以作为首选标志物诊断心梗具有较高的特异性和敏感性；CK—MB在心肌中含量明显高于骨骼肌，CK—MB的质量检测敏感性较高，其临床价值仍然存在，CK—MB的特征性的升高或降低动态演变对于心肌梗死诊断有重要意义。但诊断的特异性差，早期诊断(6h内)灵敏度不高，诊断窗口期较短，依靠CK-MB不能检测到所有的心肌梗死。如在猝死患者，尸检中经常显示微小的心肌坏死，而血清CK—MB检测不具有临床意义；另外，在不稳定心绞痛患者冠脉旁路外科手术时，发现微血管血小板聚集和与之相关联的心肌细胞坏死，血清CK—MB没有升高。所以，血清CK—MB不升高不能排除微小心肌坏死。cTnI 动态检测与CK—MB结合能对ACS作出早期诊断，减少漏、误诊。特别是临床约10%～20% 心肌梗死患者有发生再梗死情况。鉴别复发性心肌梗死的标准包括：持续胸痛、ECG和生化标志物的变化。cTnI 在血液中的半衰期为2h，但由于释放缓慢其在患者体内持续时间较长而不可预测，而酶的活性时间短，其窗口时间也短，CK—MB正好弥补了cTnI 的不足。
       另外，在临床应用中必须认识到，虽然cTnI 对于心肌损伤有着100% 的特异性，但对于急性心梗并非100% 的特异。任何会引起心肌损伤的临床表现都会导致血样标本中cTnI 浓度的上升(如某些极度氧供求不平衡)。急性心梗的诊断需根据cTnI 水平，结合ECG证据及患者病史和症状共同确诊。如cTnI 浓度上升，但临床表现不符合心梗，需考虑其他可能引起心肌损伤的原因。
       现在，国际心血管专家学者公认，cTnI 是判断疑似ACS患者有无心肌损伤的金标准。对于具有ACS临床表现的患者，如先前cTnI 检测显示阴性但临床可疑性很高，则应在入院后6～9h及12～24h分别重新检测。当cTnI 的浓度超过参考范围上限(第99百分位)值且具有可接受的检测不精密性(CV≤10% )，应考虑存在缺血性疾病的可能性。具有ACS临床表现的患者一旦出现cTnI 升高，就必须根据ACS处理准则，立即对这些患者进行治疗。
       BNP能够快速、准确、高质量地对心脏衰竭进行诊断。心脏衰竭的众多症状中，最常见且促使患者求医的症状就是呼吸困难，而引发此种症状的原因很多。因此面对患者，医生如何以最快速的方法作出正确判断并给予有效的治疗至关重要。而BNP的应用能够大大提高心脏衰竭诊断的时效性和准确性，是检测心脏衰竭的最有效指标。
       3．2 在ACS危险分层中的地位  cTnI 或cK—MB质量法检测值高于参考范围上限的ACS患者，存在心肌损伤，结合相应的临床表现或ECG检测结果，可考虑诊断为AMI，属高危险性，应尽快对这些患者采取有效的治疗措施，以减少危险性。而cTnI 升高一般发生在心电图异常之后，尽管cTnI 诊断AMI 的特异性、敏感性强，但也不是在AMI 发作后马上就会升高(呈阳性)，血浆cTnI 的升高仍在心电图特征性变化(ST段持续抬高)之后，所以在临床工作中绝不能单凭cTnI 是否阳性确定AMI。如果患者已经出现异常的心电图变化(ST段抬高、出现新的Q波或左束支传导阻滞等)，按照WHO标准已经可以判断AMI 时，应立即进行血管再通治疗(药物溶栓或急诊PTCA)，而没有必要再检测心脏标志物，更不能等到检验结果后再开始治疗，这样不仅延误治疗时机，而且常会因为cTnI
未呈阳性结果(发病4 h以内)而漏诊。
       准确地说，对UAP患者而言，cTnI 并不是诊断指标，而只是用于危险分层。cTnI 阴性并不能否定UAP，只是高危的可能性较小，而UAP的诊断主要依靠临床变化及发作时心电图ST-T 的动态改变，即发作时ST段明显下降或上升。cTnI 阳性意味着该患者已发生MMD，比cTnI 阴性患者预后差，并有可能发生AMI、心脏性猝死。cTnI 是心肌损伤的特异性标志物，cTnI 阳性的患者心性事件发生率较高约20%～30%，如果在门急诊应用cTnI 对胸痛患者进行危险分层，就可以及时识别高危患者，对他们进行积极治疗观察，不要轻易把患者放回家。cTnI 阴性结果的意义在于它的预测值很高，可以帮助医师除外低危患者。
       ACS患者往往伴有心功能衰竭，由于患者处于病重状态，心功能衰竭症状不明显，若同时测定BNP可以查出早期心功能衰竭，及时采取治疗措施，能有效降低病死率。
       Lemos等研究了525例急性冠状动脉综合征患者，结果显示BNP升高的患者其病死率、30d和10个月内心肌梗死再发率、心力衰竭发生率随BNP水平升高而稳步增加。BNP初始水平高低可以反映心肌缺血严重程度。缺血症状发作14d内测定BNP>80ng／L的患者，10个月时病死率增加。因此认为ACS患者BNP水平升高的预测价值直接来自坏死的心肌，可以作为缺血范围和严重程度以及左心室功能受损的指标。
       BNP升高对于心力衰竭的预测及危险分层是一个很有价值的标志物 。BNP水平越高预后越差。Berger等对射血分数小于35% 的452例心力衰竭患者随访3年，发现logBNP水平是猝死的惟一独立预测因子，logBNP<130ng／L的患者存活率明显高于logBNP>130ng／L的患者。心力衰竭患者基础BNP水平越高其生存期越短。因此，BNP测定可以帮助医师对患者进行判断，将治疗和随访的重点放在高病死率和再入院率患者身上。是否单独的BNP测定就可能满足临床危险分层的需要还有待进一步的临床研究。
       NACB的临床应用指南指出，血浆BNP检测可用于鉴别一些疑似为心衰但临床症状不明显的呼吸困难患者，但常规BNP检测不适用于大规模筛查无症状的左室功能障碍患者。BNP用于危险分层时，结合临床评估的检测是有效的。BNP监测治疗效果的功能不详。超声心动检测仍然是评估左室功能衰竭的主要方法。但相对于当前依然被很多医生奉为心脏衰竭诊断“黄金标准”的超声波来说，BNP还具有准确性、特异性高，操作简便，可以避免人为操作失误，价格便宜等优势。BNP已成为国际公认的诊断心力衰竭生化标志物。
       3．3 在ACS中的预后判断 BNP能够判断治疗是否有效，进而指导治疗。BNP是一个治疗有效性的早期监测指标，当治疗有效时显著下降。如果没有BNP的监测，治疗效果要等到几周后通过体征的改善才可以知道；而有了BNP监测，可以在2～3d就可以判断治疗效果。
       BNP在ACS的危险分层、预后评估及治疗方面都有重要意义。有学者认为，冠心病心肌缺血也可导致血清BNP浓度升高，血清BNP浓度并非是心力衰竭的特异性指标。Goetze等研究认为，心肌缺血即使没有左室功能障碍，也会引起BNP的升高。研究提示，血浆脑钠肽(BNP)在不同类型的急性冠脉综合征(ACS)患者中均可升高，并且可以作为ACS患者预后的标志物 。约20 的肺部疾病患者BNP会增高，BNP水平的增高意味着存在肺源性心脏病或呼吸困难的真正病因是心衰所致。1／3的肺栓塞患者会出现BNP增高。除了用于诊断之外，BNP也可以作为心脏衰竭患者预后的指标。在接受治疗之后的患者，若其BNP血中浓度还是居高不下，则其死亡率或是因心脏衰竭恶化的再住院率都相对较高。因此，利用BNP，可以判断心脏衰竭患者恢复的好坏。
       ACS确诊后BNP由升高降至低水平，预后会随之改善。因此BNP有可能用于监测患者对治疗的反应。专家预测：不久的将来，可以像应用血糖监测糖尿病患者一样，在心力衰竭患者中应用脑钠素来监测心功能。
       随着心脏标志物研究进展的不断发展，新的心脏标志物最好有早期诊断血栓松动以及心肌缺血的能力，可与新治疗手段相结合。而目前还没有一项标志物单独具有足够的灵敏度和特异性可作为检测血栓松动以及心肌缺血的依据。因此，多种标志物联合检测是必须的。心脏标志物合理的联合应用有助于早期发现心脏疾病的患者，有助于使患者得到早期诊断和早期治疗，有助于监测病情，有助于估计患者的预后，有助于提高心脏标志物临床应用的敏感性和特异性。
                                                                                                            编辑：范伟伟