几种心血管生化标志物在心肌损伤中应用价值的研究

作者：陈丽娟,李颖,丛晓强

作者单位：吉林大学第二医院心内科，吉林 长春 130041;吉林大学第一医院心内科
   
   【摘要】  　　评价肌酸激酶同工酶、基质金属蛋白酶、糖原磷酸化酶同工酶BB、心肌肌钙蛋白、肌红蛋白、妊娠相关蛋白A、血栓前体蛋白、淀粉样蛋白A在心肌损伤中的应用价值。上述心血管生化标志物在急性冠脉综合征(ACS)的危险分层和预后评价中具有非常重要的作用。

   【关键词】  冠状动脉疾病　基质金属蛋白酶　糖原磷酸化酶同工酶BB　心肌肌钙蛋白　妊娠相关蛋白A

　　心血管生化标志物是与心血管疾病发生、发展、诊断、治疗和预后相关的血液生化物质，发生于心肌损伤的各个时期，是急性冠脉综合征  （ACS）最主要的发病机制［1］，涉及冠状动脉粥样硬化斑块由稳定转为不稳定，发生破裂，继之血栓形成，因此，寻找能反映斑块不稳定的特异性心血管生化标志物，对于早期识别不稳定斑块，并预防其进展，降低ACS的发生率、致残率和病死率有极重要的意义。本文综述心血管生化标志物的研究与进展，希望有助于指导临床防止恶性冠脉事件的发生。目前，辅助诊断ACS的血清生化标志物主要有二类：一类是酶类，包括肌酸激酶同工酶（creatine kinase，CK-MB）、基础金属蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）、糖原磷酸化酶同工酶BB（glycogen phosphorylase  BB，GPBB）等；另一类是非酶类，包括心肌肌钙蛋白(cardiac troponin，cTn)、肌红蛋白（myoglobin,Mb)、妊娠相关蛋白A（pregnancy|associated plasma protein A,PAPP-A)、血栓前体蛋白（thrombus precursor protein,TpP)、血清淀粉样蛋白A（serum amyloid A, SAA）等。

　　1  肌酸激酶同工酶（Creatine Kinase，CK-MB）

　　1966年Vander   Veen等发现，CK-MB在急性心肌梗塞（AMI）时的增高在敏感性、特异性方面都优于天冬氨酸转氨酶（AST)、乳酸脱氢酶（LDH）等标志物。1979年   WHO制订的诊断  AMI的三条标准中，CK－MB测定值的变化即是其中之一，CK-MB曾一度被誉为诊断AMI的“金标准”。且近十年的临床实践表明，对CK-MB、cTn、Mb的检测，已成为临床诊断急性心肌损害性疾病的诊断依据，得到广泛应用[1]。但也有大量临床实践表明，CK-MB的特异性、灵敏度及早期诊断不理想，对于患有早期AMI的病人应测定每小时CK-MB含量的改变。

　　2  基质金属蛋白酶（Matrix Metalloproteinases,MMPs)

　　MMPs是一类活性依赖于锌、钙离子的内肽酶［2］，在生理条件下几乎能降解除多糖外细胞外基质（extracellular matrix，ECM）的所有成分。自1962年Gross等人首先发现第一种间质胶原酶,并命名为MMP-1至今，按发现顺序己命名到MMP-28。除个别被发现与已知的MMPS重复而被取消外，在MMPs家族中至少已发现23个成员[3]。根据作用底物的不同把MMPs分为五大类：胶原酶(collogenases)、明胶酶（gelatinase）、间质溶解素（stromelysins）、膜型MMPs（membrane|type MMPs)和基质溶解因子。所有的MMPS具有下列功能特征：(1)它们降解ECM成分；(2） 潜在形式是未知的，蛋白水解酶需要活化；(3)它们的活性部位包含Zn2+；(4)它们需要钙以加强稳定性;(5）在中性pH值时起作用；(6)它们能特异地被金属蛋白酶组织型抑制剂（tissue inhibitors of metalloproteinases，TIMPs）所抑制[4]。TIMPs是MMPs的自然抑制物，目前在人体已发现4种。TIMPs不仅与MMPs结合，也能与MMPs的酶原形成复合物，以调节MMPs的激活过程，同时还促进细胞生长，抑制凋亡，促进类固醇生成，抑制血管发生，促进胚胎发育、红细胞系生成及诱导细胞内信号转导等［5，6］。MMPs在生理过程中，可以促进骨的发育、伤口的愈合以及胚胎的发育，在病理过程中能促进肿瘤的转移，促进动脉粥样硬化（AS）斑块的破裂［7，8］。MMPs可通过削弱血管内皮细胞屏障功能，促进中层血管平滑肌细胞迁移和增殖，加重血管的结构改变，进一步促进循环炎性细胞浸润，斑块破裂，从而促进AS疾病的发生、发展。Inokubo等报道，与对照组相比，AMI和UAP病人的冠状动脉循环中血浆MMP-9水平是升高的，提示于ACS中存在活跃的斑块破裂过程[9]。Romanic等［10］报道MMP-9缺陷鼠心梗后心肌梗塞面积缩小，中性粒细胞浸润减少，心脏破裂发生率降低。AS病变的纤维帽是斑块完整性的守护者，有研究发现急性冠脉综合征（ACS）患者的外周血中MMP-1浓度明显大于稳定型心绞痛患者，其浓度与纤维帽厚度呈负相关［11］。

　　表1  人类MMPs的染色体位置、底物、外源的激活物及活性能力（略）

　　3  糖原磷酸化酶同工酶BB（Glycogen Phosphorylase BB，GPBB）

　　糖原磷酸化酶（GP）是糖原分解反应的关键酶，在糖原分解和调节碳水化合物代谢方面起着重要作用，为肌肉（尤其是心肌）收缩提供能量。GP在人体组织中有三种不同的同工酶，即GPBB（心肌、脑型）、GPMM（肌型）和GPLL（肝型）。GPBB是胎儿时期的主要同工酶，成年后主要在脑、心脏表达，在其他组织也有极低量的表达；成人骨骼肌中仅有GPMM表达，人体心肌可同时表达GPBB和极微量的GPMM；GPLL主要由肝脏及除心脏、脑和骨骼肌以外的其他组织表达。BB型由862个氨基酸组成,其相对分子质量为188×103,比MM、LL型大得多。上述同工酶在正常生理条件下均以相同亚基组成的二聚体形式存在。cDNA克隆结果表明，GP的3种同工酶分别由3个不同基因编码，一级结构比较发现，GPBB与GPMM、GPLL的同源性分别为83％和80％，但在C末端BB型比MM、LL型分别多出21个和16个氨基酸残基[8]，且3种同工酶的生物功能与免疫学特性各不相同，因此，GPBB具有高度的心肌特异性。生理条件下，GPBB在心肌细胞内以GPBB-糖原复合物的形式与肌浆网紧密结合。当心肌缺血、缺氧时，线粒体内氧化磷酸化受阻，动员糖原分解，释放出游离型GPBB，可溶性GPBB二聚体可随细胞膜通透性的增加而快速释放入血。另外,心肌缺血时心肌细胞cAMP水平升高,致糖原磷酸化酶激酶(glycogenphosphorylase kinase，GPK)活化,催化无活性二聚体GPb(脱磷酸型)向有活性二聚体GPa(磷酸化型)转化,从而进一步加速了糖原分解过程,为GP转化为可溶性二聚体而释放入血创造了条件[12]。Mair等[9]对GPBB与肌酸激酶总活性、肌酸激酶同工酶质量、肌红蛋白、肌钙蛋白等生化指标进行比较，发现GPBB在检测急诊患者ACS的生化指标中分辨能力最高［13］。AMI患者胸痛发作后4h内，GPBB的增加频率最高，各指标的阳性率为GPBB 70%、肌红蛋白43%、肌钙蛋白33%、肌酸激酶同工酶质量56%，而上述指标超过正常值上限的时间均值为GPBB 3h、肌红蛋白4h、肌酸激酶同工酶4.5h、肌钙蛋白T5h、肌酸激酶总活性6h。其中GPBB质量到达峰值的时间早于肌酸激酶、肌酸激酶同工酶和肌钙蛋白，另外，GPBB一般在AMI发作后12 d内回落到正常范围，这表明GPBB是最早达到病理浓度的生化指标，且达高峰的时间早于上述其他生化指标。故Mair等认为GPBB是AMI早期诊断最理想的指标之一。Mair等还报道，在静息状态下显示BraunwaldⅢl级的UAP患者及UAP伴发一过性的ST-T改变的患者中，发现GPBB有早期升高，且是唯一高于参考值上限值的指标，提示GPBB是心肌缺血性损伤的灵敏标志。同时不能肯定GPBB在UAP时升高的机制是由于严重的可逆性的心肌缺血还是小灶心肌坏死，但其代谢依赖性的释放机制却预示着GPBB可能是一种心肌缺血的指标。

4  心肌肌钙蛋白（Cardiac Troponin，cTn）

　　cTn是紧密附着于收缩纤维上的调节蛋白，分子呈球形，由3个亚基组成：cTnC、cTnT、cTnI。cTn C是肌钙蛋白的结合亚基，骨骼肌和心肌中的 cTnC是相同的；cTnT是原球蛋白的结合亚基；cTnI是肌动蛋白抑制亚基，可抑制肌球蛋白和肌动蛋白结合，阻止肌肉收缩。cTnT和cTnI均有快、慢骨骼肌亚型、心肌亚型3种，分别由不同基因编码。心肌损伤后   cTn在3～12 h开始升高，12～24 h达峰值，cTnT可维持8～21 d，cTnI达7～14 d，最后由肾脏排出体外。Cummins等用抗心肌肌钙蛋白Ⅰ（cTnI）单抗检测血清 cTnI含量，指出其对 AMI具有高敏感、高特异性[14]。由于 cTnl其高度的心肌特异性，对于心肌损伤的高度敏感性及较长的诊断窗口期，已成为诊断心肌损害特别是心肌梗塞的金标准[15]，且比血清肌酸磷酸激酶(CK）及肌酸磷酸激酶同功酶(CK-MB）对心肌损伤的诊断具有更高的特异性[16]。cTnl阳性对 AMI早期的诊断阳性率达 79．3％，cTnl阴性排除AMI的准确率达92.6％[17]。David等[14]认为免疫测定磷酸化cTnI水平增高对判断ACS患者发生心脏事件有重要的预测价值，能反映常规心肌酶学和心电图难以检测到的UAP病人微小心肌损伤，可用来及早识别粥样硬化斑块不稳定的患者，便于及时采取防治措施，降低AMI和猝死的发生率。

　　5  肌红蛋白（Myoglobin,Mb)

　　Mb是一种存在于心肌和骨骼的低分子量血红蛋白，分子量为17 800D，是一种有前景的老标志物。Mb的心脏特异性不高，在心梗时释放入血中比CK-MB早，在有胸部不适而ECG尚不能诊断的头4～8 h内，Mb升高尚不能可靠地作出AMI诊断，但由于Mb很敏感，若在头 4～8 h是阴性，可用于除外早期急性心梗[18]。Mb还是AMI溶栓治疗中评价再灌注与否的较敏感而准确的指标，是迄今为止公认的早期生化标志物。

　　6  妊娠相关蛋白 A（Pregnancy|associated  plasma  protein  A，PAPP-A）

　　PAPP-A是金属结合蛋白酶锌脂多肽超家族成员之一，分子量是800 000[19]。PAPP-A分子中有4个锌原子，82个桥接的CyS残基，14个供N-糖基化的位点及7个连接葡萄糖的位点。血循环中的PAPP-A是由等比例的2个分子量为200 000～250 000的亚基与 2个 38 000嗜酸性粒细胞主要碱性蛋白前体（proform of eosinophile major basic protein，proMBP）通过二硫键结合的大分子化合物。Bayes-Genis等发现  PAPP-A在AS易损斑块（vulnerable plague,VP)内表达丰富，在ACS血液中浓度增高[20]。斑块的易损性被认为与粥样硬化部位增多的炎性细胞活动有关。激活的巨噬细胞参与了冠状局部的炎症过程，它分泌的PAPP-A通过对胰岛素样生长因子结合蛋白（IGFBP）-4的蛋白水解作用引起游离胰岛素样生长因子-Ⅰ（IGF-I）释放增加及其生物活性增强，从而导致纤维帽变薄，斑块脆性增加和破裂。Lund等研究认为，PAPP-A具有可靠的预后价值，200例肌钙蛋白T阴性的ACS住院患者，分别在人院时、入院后6、12和24 h检测PAPP-A浓度并随访6个月，发现PAPP-A升高大于2.9 mIU／L可以作为cTn阴性的ACS患者缺血性心脏事件及需要血运重建的强独立预测因子[21]。Laterza等研究了346例具有ACS症状的急诊科患者，在入院后检测PAPP-A，并进行30 d的随访，记录发生的不良事件来评估PAPP-A预后价值。随访期间有33例(9.5%)发生不良事件，用ROC分析，PAPP-A预测ACS患者不良事件的敏感性和特异性分别是66.7％和51.1%，PAPP-A与cTnT敏感性相同，但特异性次于cTnT[22]。Qin等发现在 ACS患者胸痛出现前2 h或后3 h，PAPP-A血清水平明显升高，UAP患者的PAPP-A水平明显高于AMI组患者，由此看来PAPP-A作为UAP的标志物比用来标测AMI更有效[23]。

　　7  血栓前体蛋白（thrombus  precursor  protein，TpP）  

　　TpP是一种可溶性纤维蛋白的多聚体，是血栓中不溶性纤维蛋白的直接前体。它在血浆中的浓度反映循环中凝血酶的活性。有学者认为TpP是血栓形成的特异标记物，它的水平升高是体内有活动性血栓形成的前兆，因而日益受到重视[24]。Carville等研究发现,AMI时TpP的峰值含量比其他生化指标要早2～4 h。同时对21例胸痛症状发作6小时内的AMI病人检测血浆TpP水平，发现其较正常人升高4-20倍，而此时CK-MB还处于正常范围[25]。目前临床最常应用的心肌损伤的生化指标心肌肌钙蛋白T，发病6 h可在血清中出现，10～24 h达到高峰，特异性高，但它是在心肌组织发生不可逆坏死时才表达；而TpP在活动性血栓形成时就己表达，时间要早于cTnT。有学者测定AMI患者发作6 h内和24 h的TpP和cTnT，结果发现AMI患者的TpP在6 h内显著升高，表明TpP在排除身体其他部位有急性血栓后，可做为AMI更早的诊断指标，早于心肌梗塞的缺血及坏死阶段。本研究还发现有些UAP患者TpP也升高，可能提示容易发展为AMI[26]。因为TpP也可见于其他血栓形成相关性疾病如弥散性血管内凝血(DIC）、深部静脉血栓形成(DVT）及急性脑梗塞(ACI），所以临床上要注意区别TpP在其他血栓形成相关性疾病中的特点，尚需要更多的临床观察才能做结论。

　　8  淀粉样蛋白 A（serum amyloid  A，SAA）  

　　SAA主要来源于肝脏，是一种急性时相蛋白，在正常条件下微量(1～5 μg／ml）存在于血浆中；但在炎症或其他各种损伤（外伤、感染、肿瘤等）刺激下，其血浆浓度急剧上升，可超过正常值的1 000～2 000倍，这种特性使得SAA成为目前最敏感的炎症标志物之一。SAA是一种小分子的载脂蛋白，主要与高密度脂蛋白（HDL）结合。与HDL结合后，主要通过置换HDL上的载脂蛋白A-1（ApoA-Ⅰ），抑制卵磷脂胆固醇酸基转移酶的活性，从而减缓胆固醇外流及清除，抑制胆固醇逆转运，增加脂质在AS病灶的沉积。SAA/HDL复合物对巨噬细胞有很强的亲和力，可将胆固醇酯迅速转运入巨噬细胞内，并减少胆固醇的流出，导致斑块脂质池中胆固醇酯和游离胆固醇比例增高，脂质池硬度降低，斑块不稳定性增大。最近研究表明，冠心病（CHD)患者SAA血浆浓度升高可促进AS斑块的不稳定性，导致ACS的发生[27]。Johnson等对705例因怀疑心肌梗塞而行冠状动脉造影的女性住院患者进行了研究及随访，结果显示SAA可作为CHD独立危险因素，对预测3年心血管事件发生率高度敏感[28]。因此，SAA与CHD的发生、发展及预后的关系正受到人们的日益关注。

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