第十章心脏疾病的生物化学标志物 第十一章心脏疾病的生物化学标志物课件

第十章 心脏疾病的生物化学标志物 湘南学院医学检验系 湘南学院医学检验系 临床生化检验教研室 临床生化检验教研室 1 授课对象： 检验本科 授课时数： 4 4学时学时 教学目的及要求： 掌握：重要的冠心病危险因子，理想的心 肌损伤标志物条件，cTn的优点，心脏标 志物的应用原则。 熟悉：危险因子的概念，CK及其同工酶的 应用，心肌肌钙蛋白的组成。 教教 学学 目目 标标 2 第一节 概述 第二节 冠心病危险因素学说 第三节 急性心肌损伤生物化学标志物 第四节 心力衰竭和高血压病的生化 3 第一节 概述第一节 概述 4 心血管疾病是发达国家的第一位死因。 冠心病（coronary heart disease, CHD ）: 冠状动脉硬化性心脏病。 心脑血管病主要的病理组织学基础都是 动脉硬化。 检验医学：预估动脉硬化存在、严重程 度以及判断心肌损伤。 结构决定其生理、生物化学特性。 5 一、心脏解剖 心脏主要由心肌纤维/细胞组成，包含 大量（达上千条）肌原纤维（细胞中央 ）； 肌小节(sarcomere)：是肌肉收缩和舒张 的最基本单位，肌原纤维上每一段仅位 于两条Z线之间的区域； 心脏富含蛋白和利用能量的酶：如肌钙 蛋白、肌红蛋白(myoglobin,MHb)、CK 、LD，这些都成为心肌损伤的标志物。 6 7 8 9 Ca2+通过和肌钙蛋白的结合 10 肌 原 纤 维 粗肌丝：由肌球蛋白(myosin)组成 细肌丝 肌动蛋白(actin) 原肌球蛋白(tropmyosin) 肌钙蛋白 TnC:与钙离子 结合部分 TnI:含抑制(ATP 酶)因子部分 TnT:与原肌球蛋 白结合部分 myofibril Tn (troponin) 肌纤维：muscle fiber cardiac troponin cTn：为心肌细胞 所特有。 11 心肌细胞与骨骼肌细胞的主要区别 钙离子 来源 线粒体含量 （占肌浆容积%） 细胞核 数目 心肌细胞 细胞外间隙 40 12 骨骼肌细胞 肌浆网 20 多核 细胞 动脉 梗阻 缺血 缺氧 无氧酵 解增加 心肌功 能受损 诱发冠心病（ 心肌坏死） 心肌细胞富含线粒体12 二、病 理 年龄、性别、高血压、 高血脂、吸烟等 冠状动脉发生粥样变， 血管硬化，管腔狭窄， 供血减少。 当冠状动脉狭窄 70时 病人出现活动后心肌供血 不足，表现为心绞痛。 不稳定性/变异性心绞痛 (UA)，休息时亦有心绞痛。 心脏无血供，局部 大面积心肌坏死 血管完全堵塞， 冠状动脉狭窄继续增加 AMI acute myocardial infarction, 20 13 急性冠状综合症：指由于冠状动脉所致的心肌损伤， 其病理改变为斑块破裂和冠脉血栓导致冠脉严重狭窄 或闭塞。 （acute coronary syndrome,ACS） 心肌病：其他原因引起心肌肥厚、扩张、纤维化 、甚至心肌小范围变性、坏死。其中心肌炎常 见于儿童和青年人，轻重差别很大，由于目前 尚无金标准，临床不易确诊。 心力衰竭又称心脏功能不全 ：许多严重的心脏病（ 如急性心肌梗死）的归宿，心脏不能有效地把心室 内的血液送至全身。80的AMI死于（左）心衰、 心源性休克。 14 第二节 冠心病危险因素学说 一、概述 risk factor：是指个体固有的生理、心理因 素或生活环境中的其他因素。它们的存在可促 使疾病发生，去掉以后可减缓甚至阻止疾病的 发生(即与疾病有关)。 (一)危险因子的概念 危险因素存在预示冠心病发生，有助冠心 病的诊断。 15 （二）危险因素的认识和发展 危险因素并不等同于病因； 危险因素不是诊断指标：通常把危险因素 异常的人称高危人群 ； 同一疾病可能有多种危险因素，每种危险 因素影响程度不一（relative risk, RR） 。 目前对危险因素的共识如下： 冠心病危险因素已达百余种，但RR不同。 最有价值的可及早预防和治疗的是： 高血脂、CRP和凝血因子异常。 16 二、冠心病危险因素（生物化学） 高血脂是冠心病的主要危险因素； 高胆固醇是重要的危险因素，也是促进 动脉硬化的主要物质； TC和HDL-C不是很充分的预报因子， TCHDL-C比值可更准确地预报冠心 病的发生，TCHDL-C5，冠心病发 病率急剧上升。 临床首选TC、HDL-C和TG作为冠心病 辅助诊断指标。 (一)血脂 17 (二)炎症 (1)炎性细胞是早期动脉硬化形成的启动步 骤 ：糖蛋白CD11CD18，这是炎症诱 导的白细胞活化的标志物。 2)炎症产物促进了动脉硬化的进程 ； (3)慢性炎症导致平滑肌增生：是动脉硬化 的关键步骤 。 1.炎症与冠心病 炎症状态是一个比狭窄更重要的决定因素。 18 2.CRP与冠心病 CRP和冠心病密切相关，被看做独立的 危险因素； CRP的升高反映了动脉硬化存在低度的 炎症过程和粥样斑块的脱落； 超敏C反应蛋白(hsCRP)，是冠心病一 个长期或短期的危险因素， LD2 CK 86 46 1036 34 CK-MB 86 46 930 23 MB亚型 86 14 48 0.51 CKMB2 ASTm用于判断心肌的损伤程度及预后。 28 （一）LD及其同工酶 细胞的胞浆和线粒体中 ，四聚体 ， H4(LD1)，MH3(LD2)， M2H2(LD3)， M3H(LD4)， M4(LD5)； 心脏、肾脏和红细胞所含的LD同工酶 比例相近，以LD1和LD2为主 ； LD的半寿期为57 170h， 1. 分布 29 2. LD及其同工酶的应用原则 限制LD应用，不作为常规检查，对病人作个 案处理，主要用于排除急性心肌梗死诊断； 在胸痛发作24h后测定LD同工酶，作为CK- MB补充：连续测定LD，对于就诊较迟CK已 恢复正常的AMI病人有一定参考价值； LD1/LD2比例（0.76%）更敏感和特异，但 不用于评估溶栓疗法（常致溶血，使LD1升 高）。 若AMI诊断明确，就不需检测LD和LD同工酶 。 30 （三）CK及其同工酶 CKBB(CK1)存在于脑组织中， CKMB(CK2) 和CKMM(CK3)存在各种肌 肉组织中 ； CK-MB占心肌总CK的l5%25%（骨骼 肌中为12%）。 CK半寿期：1012h 1. 分布 31 CKMB的质量检测：1985年，单克隆抗体法 ，其诊断AMI较酶法更敏感、更稳定、更快 （10 40min），且可以自动化。 CK同工酶亚型（即CKMB的亚型）：常用 高压电泳分离（快速、敏感），但其不是临 床常规项目。 测定时间：住院时、3h后、6h后、9h后共4 次。 2. 检测 32 3.临床意义（CK及其同工酶） （1）CK-MB：CK-MB/总CK（测酶活性） 总CK100UL，CK-MB15UL， uCKMB4，多考虑肌肉疾病， u CKMB在425%，AMI诊断可成立 uCKMB25，有CKBB或巨型CK存在。 较早期诊断AMI、估计梗死范围大小或再梗死。 （2）观察再灌注的效果：溶栓后几小时内， CK-MB继续升高，然后下降（冲洗现象）。 33 u CK-MB21.9U/L且CK-MB2/CK-MB11.5。CK -MB2在AMI发生2h即上升，1018h达峰值，12 24h下降。该标志物出现早于CK-MB。 u CK-MM3/CK-MM11.0也可作为AMI的诊断标 准之一。 （3）MB2/MB1和MM3/MM2的比值升高(正常人 1)均可作为诊断AMI的标准之一。 34 CK作为AMI标志物有以下优点 快速、经济、有效，能准确诊断AMI， 是当今应用最广的心肌损伤标志物； 其浓度和急性心肌梗死面积有一定的相 关，可大致判断梗死范围； 能测定心肌再梗死（CK-MB2/CK-MB1 ）； 能用于判断再灌注。 35 CK作为AMI标志物的缺点是 CK总酶特异性较差，特别难以和骨骼 肌疾病、损伤鉴别； 在急性心肌梗死发作6h以前和36h以后 敏感度较低，只有CK-MB亚型可用于急 性心肌梗死早期诊断； 对心肌微小损伤不敏感。 目前临床倾向用CK-MB(质量法)替代 CK作为心肌损伤的常规检查项目。 36 肌钙蛋白 TnC：与钙离子结合部分 TnI：含抑制(ATP酶)因子部分 TnT：与原肌球蛋白结合部分 Tn (troponin) cTn(cardiac troponin)：为心肌细胞所特有。 三、心肌肌钙蛋白 1. 肌钙蛋白(Tn)的特性 （一）总肌钙蛋白 37 2. cTn在AMI发生后的变化 AMI后48h升高（与CKMB类似，但晚于肌 红蛋白），但窗口期长（410天3周 ）； 在诊断发现较迟的AMI时可替代LD (712d)； cTn分辨力高，特异性高： cTn为心肌特有， 正常人血清中几乎测不到cTn（与CK-MB相比 ）； 一般在入院，和入院后3h、6 h、9h各测一次 cTn和肌红蛋白。 cTn作为AMI的标志物优于CKMB和LD。 38 （二）cTnT的临床意义 用于AMI的诊断，发生6h后，敏感性达90以上（ 可达5天以上）； 应用cTnT对不稳定心绞痛病人监测可以发现一些轻 度和小范围心肌损伤； cTnT还可用于评估溶栓疗法的成功与否，观察冠状 动脉是否复通； （双峰的出现） cTnT与CK-MB均常用于判断急性心肌梗死大小； 对于心肌炎、不稳定性心绞痛诊断，cTnT是比CK- MB敏感。 39 心梗发作后cTn、CK、Mb的诊断敏感度 敏 感 性 cTn CK Mb 症状发作后时间(小时) 40 心梗后灌注成功与未再灌注病例cTnT的变化 未再灌注 灌注成功 41 （三）cTnI的临床意义 cTnI是一个十分敏感和特异的AMI标志 物，心肌损伤后46h释放入血； 和cTnT一样，cTnI可用于溶栓后再灌注 的判断， cTnI可敏感地测出小灶性可逆性心肌损 伤存在：不稳定心绞痛和非Q 波MI。 目前检测的cTnI多以复合物形式存在 ：在AMI中90是 cTnIcTnC复合物，5的 cTnIcTnT。 42 （四）心肌肌钙蛋白的评价（优点） cTn的敏感度及检测特异性均高于CK，而 且能检测微小损伤（如UA、心肌炎）； 有较长的窗口期，有利于诊断迟到的AMI 、UA和心肌炎的一过性损伤（ cTnT长达7 天，cTnI长达10天，甚至14天）； 双峰的出现，易于判断再灌注成功与否； 与心肌损伤范围大小相关，可用于判断病 情轻重，指导正确治疗； 胸痛发作6h后，血cTn浓度正常可排除AMI 。 符合理想的心肌损伤的标志物条件 43 四、肌红蛋白（myoglobin，Mb） 使用溶栓疗法越早，抢救AMI成功率越 高； 最好在发作3h内溶栓，每延迟1h，病人 在30天内存活机会减少21/1000； 且首剂必须在急性心肌梗死发作6h以内应 用，超过6h，溶栓疗法无效。 关于溶栓疗法的时间 故早期诊断AMI显得优为重要。 44 （一）生物化学特性 Mb是一种氧结合蛋白，广泛存在于各 种肌肉中（特异性不高） ，约占肌肉中 所有蛋白的2。 Mb分子量小，仅17.8kD，位于胞质中 ，故AMI发生后出现较早。 CK-MB（84kD） LD（134kD） 当AMI病人发作后 2h即升高。69h达 高峰，24 36h恢复至正常水平。 45 （二）临床应用与评价 在急性心肌梗死发作12h内诊断敏感性很 高，有利于早期诊断，是至今出现最早的 急性心肌梗死标志物。 能用于判断再灌注是否成功。 是判断再梗死的良好指标：Mb消除很快 在胸痛发作212h内，Mb阴性可排除急 性心肌梗死（ Mb的阴性预测价值为100） 。 46 Mb与碳酸酐酶联用可提高早期诊断 AMI的特异性。47 五、正在探索中的新标志物 （一）肌球蛋白轻链和重链 肌球蛋白 （四聚体） 重链：2条，220kD myosin heavy chains，MHC 轻链：2条，2027kD (myosin light chains，MLC 粗肌丝 MHC由两个同种异构体和组成，心脏的 MHC和慢形骨骼肌MHC共同表达，MHC是心肌所特 有，骨骼肌和心肌MLC的氨基酸序列有20不一致。 48 MHC有如下特点： 窗口期是至今为止发现的心脏标志物 中最长的，检测MHC有助于AMI回顾 性诊断。 MHC变化很少受再灌注的影响， 其方法学存在的问题限制了MHC临床 应用。 49 MLC有以下特点： 血清MLC升高幅度对诊断AMI和估计 其预后很有价值，是评估急性心肌梗死 病人预后的理想指标。 约有一半的不稳定心绞痛病人MLC可 升高，其敏感性超过cTnT和CK-MB质 量 MLC可早至3小时即出现，但不能作为 判断AMI溶栓后血管是否再通的指标。 50 （二）糖原磷酸化酶 （glucogen phosphorylase，GP） 三种同工酶：脑和心脏的GPBB，骨骼 肌的GPMM和肝脏的GPLL。 心肌缺氧、缺血时，处于糖原糖酵解状 态，GPBB随糖原降解加速进入胞浆， 透过胞膜进入循环。 GPBB被认为是诊断心肌缺血的最为敏 感指标之一。 在急性心肌梗死时，GPBB在胸痛24h 开始升高，它的特异性与CK-MB相似 。 51 （三）脂肪酸结合蛋白质 FABP是小分子量(14 l5kD)胞浆蛋白 ，心肌内FABP含量（0.46mg/g心肌,） 比骨骼肌组织内丰富许多。 FABP诊断早期AMI的敏感性和特异性 和Mb相近，比CK-MB高。 fatty acid binding protein,FABP 52 急性心肌梗死常用标志物动态变化 53 六、心脏疾病生化标志物的临床应用 脂肪沉积、脂肪条纹形成， 粥样斑块形成，冠状动脉血流减少 ， 粥样斑块破裂，冠状动脉内血栓形 成，心肌缺血， 一支以上冠状动脉完全阻塞或痉挛 ，心肌坏死。 冠心病 的自然 病程 前两个阶段病人无症状 54 （一）粥样斑块形成及冠状动脉血流减少 仅有危险因素异常，如何尽早识别冠心 病是临床上的焦点。 应用危险因素评估冠心病。 hsCRP是一个良好的冠心病发生的预测 指标。45岁以上的男性如果TCHDL- C和hsCRP持续升高，应常规定期复查 ，高度警惕冠心病事件。 55 P选择素是存在于血小板内的颗粒膜蛋白 质，当血小板被激活时，颗粒和质膜融合， 在血小板表面表达，其功能是促白细胞粘附使 血凝块稳定。 血中出现P选择素意味血小板已被激活。 （二）冠状动脉内血栓形成期 1. P选择素（Pselectin） 2. D二聚体和血栓预示蛋白 56 （三）心肌缺血的标志物 无典型症状的病人，临床早期诊断冠心 病主要依靠静息心电图或运动心电图 异 常，结合血脂、hsCRP等危险因素综合判 断。 一些灵敏的心肌损伤标志物，如BBGP、 cTnT、cTnI的测定可帮助临床判断有无 损伤。 冠心病不同阶段仅是心肌坏死程度不同 。 57 冠心病各个阶段的危险度 58 排除急性 心肌梗死 15 脂肪酸载体 脂肪酸结 合蛋白 早期缺血标 志物 188促糖原分解 糖原磷酸 化酶BB 检测血小板 聚集 140 血小板粘附活性P选择 素 检测早期血 栓 300 不溶性纤维蛋白 前期水解肽 血栓预示 蛋白 炎症标志物 115140急性时相蛋白CRP 临床作用 分子大小 (kD) 病理、生物化 学作用 心脏标志 物 冠心病早期诊断标志物一览表 59 （四）AMI标志物应用中的几个问题 （1）缩短测定周期（turnaround time）： TAT的定义为从采集血样标本到报告结果 的时间。IFCC建议TAT控制在1小时内。 1.急诊室的胸痛甄别 只要休息时发生的胸前区不适，持续 20min以上，就应作紧急状态处理。 为了提高诊断效率，迅速作出诊断： 60 （2）标志物的选择 早期标志物：即急性心肌梗死发生6h 内血中即相对增加如：Mb。 确诊标志物：即在急性心肌梗死发生 后612h血中浓度增加，对心肌损伤有 高的敏感性和特异性，在发作后数天仍 异常。心肌钙蛋白（指cTnT或cTnI） 是当前最好的确诊急性心肌梗死的标志 物。 61 2. 心脏标志物的检测频度 （1）排除AMI的抽血频率：入院时即刻、 入院后4h、8h、12h或第二天清晨各测一 次。 （2）对已有能确诊AMI的心电图改变者的 抽血频度：早8：00和晚8：00，以进一 步证实诊断、估计梗死范围以及确定有 无再梗死Mb和CK-MB质量 。 62 3. 心脏标志物的决定限 低的异常值决定有无心肌损伤，高的 异常值就是诊断AMI的传统的标准。 4. 再灌注 临床常采取紧急的冠状血管置换术（俗称“ 搭桥”手术）、溶栓疗法和经皮冠状动脉成 形术（PTCA）等治疗措施，以降低死亡率 。 至少采集0时间，即治疗开始时，1时间， 治疗开始后90min，比较标志物的浓度 。 63 5. 手术前后的急性心肌梗死 cTn特异性较高，常被用于检测非心 脏手术病人在手术期有无急性心肌梗死。 6. 方法学研究 方法的参考范围和决定限； 方法的不精密度； 分析前变异； 标本测定周期(turnaround time)； 经济分析(成本和预期效益间的关系)； 予后判断价值。 64 7. 心脏标志物应用原则 （1）心脏肌钙蛋白(cTnT或cTnI)取代CK -MB成为检出心肌损伤的首选标准。 （2）临床检验中只需开展一项心脏肌钙 蛋白测定(cTnT或者cTnI)。 且不需进行 CK-MB质量测定。 （3）放弃所谓的心肌酶学测定，若不开 展cTnT或cTnI测定，可使用CK-MB质 量测定法。 65 （