第十五章心肌标志物检验.pdf

1/8 第十五章 心肌标志物检验 第一节 概 述 一、心脏的结构和功能 心脏分为左心和右心，被房间隔和室间隔分开。左心室主动脉毛细血管下腔静脉右心房（体循环）。右心室肺动脉肺泡毛细血管肺静脉左心房（肺循环）。内皮 心内膜 内皮下层 平滑肌 心脏壁 心肌 心肌纤维（分为内纵、中环和外斜三层）间皮（表层）心外膜（心包膜的脏层，结构为浆膜）薄层结缔组织 壁层与脏层之间为心包腔。心脏和血管组成循环系统，主要的功能是物质运输，如各种代谢物、代谢产物以及激素等；此外，心脏还具有内分泌功能，心房肌细胞能合成心钠素。二、心脏疾病的诊断 心脏疾病的诊断技术常用的有物理诊断（心电图、超声心动图、核素心血管造影、CT 等）和化学诊断（酶类标志物、蛋白类标志物测定等）。血液生化检查对缺血性心脏疾病的诊断和治疗提供了重要的实验室依据。急性心肌梗塞（AMI）是心脏疾病中的主要疾病，发病急和死亡率较高，早期诊断困难。1969 年，WHO 规定 AMI 的诊断必须满足下面的两条：1.典型的病史和长期的胸痛；2.明显的心电图改变；3.心肌酶酶的异常。但有一些 AMI 患者缺乏典型的胸痛症状，临床上称为寂静型 AMI，另外有一些 AMI 患者心电图检查未发现特有的 Q 波，病理检查坏死病变不累及心脏外层，临床上称为心内膜下梗死。而血清酶的动态变化对此类 AMI 的诊断有特殊价值。但是酶类标志物也存在特异性较差等不足，新的生化标志物心肌肌钙蛋白的应用，提高了 AMI 诊断的灵敏度和特异性。第二节 心脏标志物的测定 心脏损伤时的血中生化标志物检测值异常是急性心肌梗死（AMI）的主要诊断标准之一，多年来一直受到临床医生的重视。一般认为，反映急性心肌损伤的理想的生化标志物应具备的特点主要有：高度心脏专一性；心肌损伤后很快增高；增高后持续较长时间；容易检测；可很快得到检测结果（在 1 小时内）；其诊断价值已经临床证实。迄今为止，尚无完全符合上述要求的标志物。酶类标志物：LDH、CK 及同工酶，AST 心脏标志物 2/8 蛋白类标志物：肌红蛋白、心肌肌钙蛋白 一、酶类标志物 20 世纪 50 年代 LDH、AST、HBDH 用于 AMI 的诊断。20 世纪 60 年代 肯定 CK 在诊断 AMI 中特异性更高。20 世纪 70 年代 发现 CK-MB、LDH1 比上述总酶特异性更高。是公认的诊断 AMI 的“金标准”。（一）急性心肌梗死时血清中心脏酶活性改变的机制 1.心肌酶的释放速度 心肌缺血导致能量代谢障碍，ATP 生成减少，离子泵功能障碍，不能维持细胞内外渗透压平衡，而导致细胞肿胀，特别是 Ca2+进入细胞内，使膜孔隙增大，酶从细胞内逸出，影响酶释放的主要因素有：心肌细胞内外酶浓度差；酶在心肌细胞内定位与存在形式；酶蛋白分子的大小。2.心肌酶在细胞间隙的分布和运送 心肌酶经两种途径进入血液：直接进入毛细血管而入血；释放进入组织液后经淋巴系统入血。（心肌受损时主要途径）3.血中酶的清除 不同的酶在血中清除的时间不同，LDH1半衰期 113 小时，CK 半衰期 15 小时，CK-MB 半衰期 12 小时。清除机制可能为：从尿中排泄；肝脏或巨噬细胞系统清除；在血管内灭活或分解。（二）急性心肌梗塞的酶类标志物 自 1954 年发现 AMI 患者血清中天冬氨酸氨基转移酶（AST）升高而使 AST成为诊断 AMI 的第一个血清酶标志物后，心肌酶的研究不断深入，血清乳酸脱氢酶（LDH）及同工酶、羟丁酸脱氢酶（HBDH）、肌酸激酶（CK）及同工酶（CK-MB）等也相继应用于 AMI 的诊断中。1.肌酸激酶 主要存在于骨骼肌和心肌细胞，是由一个 M 亚基和一个 H 亚基组成的二聚体，有三种同工酶；CK-MM，CK-MB，CK-BB。心肌中 CK-MB的活性是骨骼肌的 5 倍。CK-MB 分子量 86000，一般在 AMI 发病 4-8 小时升高，12-20 小时达到高峰，由于它升高和消失都较另外的血清酶标志物早，特别是特异性和敏感性均较优，七十年代初以来被公认为是诊断 AMI 的“金标准”。但是CK-MB 通常采用催化活力单位（U/L）的方法，容易受到 CK-BB、CK-MM 等亚单位，尤其是巨 CK 的干扰，使结果偏高产生假阳性。1985 年有文献首先报道了 CK-MB 质量分析的方法，CK-MB 质量分析方法测定其蛋白浓度（g/L）,避免了活力测定方法中可能遇到的（如巨 CK 等）的干扰。1990 年后逐渐被推广应用。2.乳酸脱氢酶 LDH 是由两种亚基（H 和 M）组成的四聚体，有五种同工酶，心肌细胞中的 LDH 主要是 LDH1。LDH1活性增高可作为诊断心肌梗塞的一个有用指标。心肌梗塞发生后 2448 小时，LDH1开始升高，24 天达到高峰，89 天恢复正常。LDH1/LDH2比值1.0 是 AMI 的特异性指标，且持续时间可达半个月左右，特别适用于就诊较晚的病人。3.天冬氨酸转移酶 AST 分布较广，主要存在于肝脏、心脏、骨骼肌和肾脏。AST 有两种同工酶，胞浆型（AST-s）和线粒体型（AST-m）。在 AMI 发作 68小时，血清中 AST-s 酶带活性增强，当出现 AST-m 酶带时表明心肌细胞损伤严3/8 重。一般在 5 天内恢复正常。AST-m 的活力大小同并发心力衰竭的发生率和死亡率成正比。4.AST、LDH 和 CK 的特异性比较 AST 在心肌细胞中含量最多，但也大量存在于其它器官，故诊断特异性较低。LDH 分布广泛，特异性不高，电泳分析 LDH1或测定 HBDH 活性可提高LDH 的特异性。CK 在心肌细胞中的含量仅次于骨骼肌，CK 分子量较小，且主要存在于胞浆中，故在发生 AMI 时，较其它酶更早进入血液。在诊断 AMI 时，CK 的假阳性率为 10%15%，AST 的假阳性率为 32%。（三）急性心肌梗塞后心肌酶的时相变化 急性心肌梗塞血清酶活力增高时间和倍数 酶 延缓时间（小时）活力高峰期（小时）维持天数 增高倍数 CK-MB 38 1624 14 20 总 CK 410 2030 36 10 AST 410 2030 36 1 LDH 612 3060 714 6 AST-m 812 48 8 4 （四）心肌酶的生理变异 1.性别 CK 在男女之间有明显差异，男性明显高于女性，因 CK 主要存在于肌肉组织中，男性肌肉比女性发达。2.年龄 新生儿出生后 24 小时内血清 CK 为成人的 3 倍，婴儿期为 2 倍，青春期降至成人水平。LDH 在出生时为成人 2 倍，随年龄增长逐步降低，到 14岁时达到成人水平。LDH1在儿童期比成人高，正常儿童可出现 LDH1LDH2。3.运动 剧烈运动可引起心肌酶升高，升高的程度和运动量及持续的时间有关，也与运动者是否经常锻炼有关。（五）心肌酶的测定 4/8 1.方法学及其发展 酶测定方法大致经历三个阶段：20 世纪 50 年代以前，大多使用“固定时间法”，即酶与底物作用一段时间后，停止酶反应，测定产物生成量或底物消耗量计算酶催化的平均速度。20 世纪 50 年代中期，生化自动分析仪的应用，临床实验室开始采用“连续监测法”测定酶反应的初速度，其结果远比“固定时间法”所测平均速度准确。20 世纪 70 年代以来，免疫技术取得长足发展，利用酶的抗原性，通过抗原抗体反应直接测定酶的质量。测定结果用 ng/ml、g/L 报告。2.标本的处理对结果的影响 标本的采集、分离和储存的过程都可能影响酶的活性。如压脉带使用时间过长可使 CK 增高；溶血可使 LDH 明显增高；采血后如不及时分离血清，红细胞内的酶可透过细胞膜释放到血清中。心肌酶在不同温度下储存的稳定性（活性变化小于 10%）酶 室温（25）冰箱（04）冰冻（25）AST 3 天 1 周 1 月 CK 1 周 1 周 1 周 LDH 1 周 13 天 13 天（六）正常参考范围及临床意义 1.乳酸脱氢酶及其同工酶 根据催化反应方向的不同，有两大类测 LD 方法，一大类为国际临床化学协会（IFFC）推荐方法，以丙酮酸为底物；另一大类以乳酸为底物，在我国应用较普遍。【正常参考范围】LDH：成人 120130U/L（LP 法）儿童 140260U/L（LP 法）LDH 同工酶：成人 LDH1 14%26%；LDH2 29%39%；LDH3 20%26%；LDH4 8%16%；LDH5 6%16%；LDH1/LDH20.45%0.74%；【临床意义】总 LDH 和 LDH 同工酶在疾病的变化 疾病 总 LDH LDH 同工酶 AMI 常测酶中，升高最慢（8-10h），但升高时间最长（5-10d），峰值可达10 倍正常上限 LDH1LDH2，并可持续到两周（部分病例总 LD正常）充血性心衰，心肌炎 可升高达 5 倍正常上限 LDH1LDH2 增 巨细胞性贫血 可升高达 5 倍正常上限，治疗正确迅速下降 LDH1LDH2 病毒性肝炎 部分病例可升高达 5 倍正常上限 LDH5LDH4（部分病例5/8 总 LDH 正常 肝硬化 常轻度升高 LDH5明显升高，LDH5LDH4 高 原发性肝癌 部分病例升高 LDH5明显升高，LD5LDH4 梗阻性黄疸 不定 常 LDH4LDH5 肌肉损伤 视损伤程度不同而异 以 LDH5升高为主 肌萎缩 可高达 10 倍正常上限 以 LDH5为主 某些恶性肿瘤（白血病，结肠癌）可升高，个别病例高达 5 倍正常上限 以 LDH3为主，LDH3LDH1 2.肌酸激酶及其同工酶 【正常参考范围】CK：成年男性 45180U/L（37），女性 25130U/L（37），儿童 75540U/L。CK-MB：1025U/L 或 CK-MB/CK5%【临床意义】CK 及其同工酶是目前世界上临床测定次数最多的酶，80 年代初期统计分别达一亿次和一千万次。这是因为 CK 在骨骼肌、心肌和脑疾患时常明显升高，如同时测定同工酶还有助于疾病的鉴别诊断。此酶测定主要用于早期诊断 AMI 和判断溶栓治疗的疗效以及判断疾病预后，特别在无 Q 波型 AMI，此时心电图无 Q 波变化，常需其它检查来协助临床医师诊断和鉴别诊断AMI。总 CK 和 CK 同工酶在疾病时的变化 疾病 总 CK CK 同工酶 增 急性心肌梗死（AMI）常用酶中 CK 增高最早（4-8h），24h 达峰值，2-3d 恢复正常，中度升高，常在 3000U/L 以下 诊断 AMI“金标准”（6），增高稍早于总CK，2-3 天恢复正常 心肌炎（病毒性，风湿性）急性期轻度升高，可达 5 倍正常上限 CK-MB 可增高 高 心导管，冠状动脉造影 可有中度升高 一般无变化 运动试验 可轻度升高 CK-MB 正常 CK-MB 由于大量存在于心肌组织中，其它组织和器官中含量很少，所以 CK-MB是目前诊断 AMI 的一个极其可靠的生化指标，特异性可达95乃至更高。一般认为其灵敏度比 CK 总活性稍差，但也有文献报道，约有 12.5AMI 患者总 CK不高，但 CK-MB 超过正常。3.天冬氨酸氨基转移酶 以前常简称 GOT，现多简称为 AST。【正常参考范围】AST：040U/L 6/8【临床意义】既往认为 AST 主要存在于心肌中，主要用于诊断 AMI。但目前由于 AST 在 AMI 时升高迟于 CK，恢复早于 LD，故诊断 AMI 价值越来越小，国外不少学者认为诊断 AMI，完全可以不测 AST。二、蛋白类标志物 血清心肌酶的测定对 AMI 的诊断有一定的帮助，但仍存在许多不足；主要为：酶活性升高出现较晚，对 AMI 的早期诊断受到一定的限制。持续时间短，AMI 发生 3 天后 CK 即可恢复正常。特异性较差，其它组织的损伤也可导致心肌酶的升高。而现在发展起来的蛋白类标志物，如肌红蛋白、肌钙蛋白等对AMI 的诊断明显优于酶类标志物。（一）肌红蛋白（Mb）肌红蛋白是存在于心肌和骨骼肌胞浆中的色素蛋白，不存在于平滑肌中，分子量为 17500，半衰期约 15 分钟。肌红蛋白在 AMI 发病后 1-4 小时就可在血中检测到增高，6-7 小时达到峰值，是目前代表心肌损伤的升高最早的生化标志物之一。肌红蛋白无心肌特异性，但其心肌和骨骼肌中含量丰富，AMI 时能迅速释放入血，具有高度的敏感性。因此，肌红蛋白的阴性有助于排除 AMI 的诊断。但其特异性较差。Mb 的测定方法很多，主要有免疫化学法，如荧光免疫法、放射免疫法、酶联免疫法和化学发光免疫法等。（二）心肌肌钙蛋白（cTn）作为心肌损伤标志物，在临床上已应用了多年（1987 年用于 AMI 的诊断）。由于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，cTnI 已被国外临床医生及检验人员广泛接受，正逐渐取代 CKMB，成为判断心肌损伤，特别是诊断 AMI 的“金标准”。肌钙蛋白（Tn）是横纹肌收缩的重要调节蛋白，分子呈球形，在血中的半衰期约为数小时，它包括三个亚单位：肌钙蛋白 C（TnC）:分子量 18000，是钙离子受体，与钙离子结合，活化肌细丝，骨骼肌和心肌中的 TnC 是相同的。肌钙蛋白 I（TnI）:分子量 21000，是抑制亚单位，广泛分布于心肌和骨骼肌中。它有三种亚型：分别是心肌肌钙蛋白 I(cTnI)及快、慢骨骼肌肌钙蛋白（sTnI）。肌钙蛋白 T（TnT）:分子量 37000，可能为不对称蛋白结构，是原肌球蛋白的结合亚基。TnT 也有三种亚型：心肌肌钙蛋白 T（cTnT）及快、慢骨骼肌亚型(sTnT)。7/8 在心肌细胞膜完整状态下，cTnI、cTnT 不能透过细胞膜进入血循环，故健康人血内不含或含极低量的 cTnI 和 cTnT，当心肌缺血缺氧，发生变性坏死，细胞膜破损时，cTnI、cTnT 弥散进入细胞间质，较早地出现在外周血中。心肌肌钙蛋白在发病后出现较早（4-12 小时），持续时间长（4-10 天），而且对心肌损伤的敏感性和特异性都较高，故是目前诊断AMI较好的确定标志物。1994-1995年 cTnT、cTnI 分别被美国 FDA 批准用于临床 AMI 诊断。（三）CK-MB 质量 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（g/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g/L）和准确性，测定时间短（最快仅需 7min），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。第三节 心脏标志物的选择和评价 AMI 的标志物从酶类发展到蛋白类，从诊断的特异性和敏感性来看，蛋白类标志物优于酶类标志物，但蛋白类标志物测定价格昂贵。心脏类标志物依其特点的不同可分为：1.早期标志物 指在症状出现6小时内血液升高的标志物。Mb、CK、CK-MB、cTnT 和 cTnI 可作为早期标志物，其中 Mb 是 AMI 发生后最早出现的标志物，AMI 发生后 0.52 小时升高，CK 和 CK-MB 是 38 小时，cTnT 和 cTnI 是 36 小时。2.中晚期标志物 对症状发生后 23 天或更长时间的病人，可选择中晚期标志物进行测定。LDH 及其同工酶、cTnT 和 cTnI 可作为中晚期标志物，AMI8/8 发生后，LDH 及其同工酶升高可维持 610 天，cTnI 可维持 57 天，cTnT 可维持 1015 天。而早期标志物 Mb 仅维持 1830 小时，CK 和 CK-MB 维持 23 天。3.排除标志物 可作为排除标志物的有 Mb、cTnT 和 cTnI，Mb 在症状出现早期为阴性一般可排除 AMI，但症状出现晚期 Mb 阴性不能排除 AMI，同样，中晚期 cTnT 和 cTnI 不升高也不能完全排除 AMI。4.确证标志物 是指在症状出现后612小时升高，并能维持异常升高数天，且具有较高的灵敏度和特异性的标志物。cTnT 和 cTnI 是目前认为最好的确证标志物。蛋白类标志物虽优于心肌酶类标志物，但测定花费较高，而心肌酶分析价格低廉、方法成熟，也不失为有效的 AMI 辅助诊断指标。