第10章心脏标志物20110515上课用

心脏疾病的生物化学标志物

中山大学

附属第一医院冯品宁第十章本章学习目标熟悉：心脏疾病的病理、冠心病危险因素掌握：急性心肌损伤标志物的特点、临床意义及临床应用了解：新标志物，心衰和高血压病的生物化

学改变

第一节概述心血管病是严重威胁人类健康的疾病在我国城市人口中（2005年卫生部统计结果）

致死亡率占全部死亡率

恶性肿瘤126／10万22.9%

脑血管病116.6／10万21.2%

心脏病98.2／10万17.9%

返回章我国第三位死因——

心血管疾病检验医学的作用：简便快速特异给临床评估动脉硬化存在、严重程度以及判断心肌损伤方面提供重要的信息。一.解剖和生理心脏解剖

冠状动脉：前壁两支后壁一支心肌纤维：肌膜细胞核线粒体肌原纤维

心脏解剖

心脏心肌纤维肌原纤维肌膜粗丝细丝肌球蛋白myosin肌动蛋白

原肌球蛋白

肌钙蛋白细胞核线粒体心肌细胞CK/CK-MB集中在胞核、胞浆LD在胞液和线粒体cTn在肌浆中是细丝的一部分糖原磷酸化酶GP在肌浆网内层Mb和脂肪酸结合蛋白FABP散在分布肌浆中二、心脏病理

冠心病、心肌疾病和心力衰竭冠心病

冠状动脉发生粥样病变

血管硬化，管腔狭窄

心肌供血减少。

急性冠脉综合症（ACS）

以冠状动脉粥样硬化斑块破裂，继发冠脉血栓，导致冠脉严重狭窄或闭塞为病理基础的一组临床综合征，包括不稳定性心绞痛（UA）、急性心肌梗死（AMI）或猝死。无症状动脉硬化初期

心绞痛冠状动脉狭窄＜70％，活动后心肌供血不足

不稳定性心绞痛（又称变异性心绞痛，UA）休息时心绞痛，

持续时间较长(>20min)，少数心肌纤维坏死

急性心肌梗死(AMI，简称急性心梗)血管完全堵塞，心脏无

血供，大面积心肌坏死

心源性猝死

心绞痛

稳定性心绞痛不稳定性心绞痛心肌梗死无Q波心肌梗死Q波心肌梗死急性冠脉综合症（ACS）

返回节稳定性心绞痛和不稳定性心绞痛的病理组织变化稳定性心绞痛：冠状动脉硬化基础上管腔狭窄＞70%不稳定性心绞痛：冠状动脉硬化基础上伴不完全性血栓形成

返回节病理：斑块破裂和冠脉血栓导致冠脉严重狭窄或闭塞。

临床典型胸痛史者，根据心电图:

1.ST段抬高的AMI（STEMI）

2.ST段不抬高的AMI（NSTEMI）:

①非ST段抬高性急性心肌梗死

cTn≥正常上限。

②不稳定心绞痛

cTn≤正常上限。

急性冠脉综合症ACS

急性冠状动脉综合症的类型及主要临床病理变化

返回节心肌疾病

心肌病：心肌肥厚，扩张，纤维化，小范围变性坏

心肌炎：心肌细胞及其间隙局部／弥漫性炎性病变儿童，青年人常见

其他心脏疾病

心力衰竭：严重心脏病的归宿左心衰：心脏泵血功能减退右心衰：无法接受回心血血液在局部组织潴留８０％AMI死于心衰，心源性休克

第二节冠心病危险因素学说危险因素(riskfactor)：指机体固有的生理、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的发生，去掉后可缓解甚至阻止疾病的发生。目前对危险因素的共识有：

1、危险因素不等于病因；

2、危险因素不是诊断指标；

3、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．冠心病危险因素

1.常见因素：年龄、性别、高血压、高脂、吸烟

2.有价值因素：可及早预防治疗高血脂、C-反应蛋白、凝血因子与生物化学有关的冠心病危险因素一.血脂主要的危险因素

血浆胆固醇(Chol)和甘油三酯(TG)含量增高与动脉硬化有密切的关系，是堵塞性心脑血管疾病的主要病因，重要危险因素。

TC/HDL-c>5时，冠心病发病率急剧上升。临床首选TC、HDL-c和TG作为CHD辅助诊断指标定期检查血脂、了解血脂变化趋势对防治这类疾病具有十分重要的意义。脂蛋白(α)Lp（α

）结构类似LDL，含Apo（α

）冠心病的独立危险因子

主要由基因控制，不受性别、年龄、体重、适度锻炼和降胆固醇药物的影响。今后发生冠心病的相对危险度

二.炎症（一）炎症与冠心病1.炎性细胞启动早期动脉硬化形成：动脉硬化斑块表面有炎症诱导的白细胞活化标志物CD11/CD18(糖蛋白)。2.炎症产物促进了动脉硬化:因炎性细胞表面释放多种酶和介质对血管基膜有损伤作用。3.炎症细胞促进平滑肌增生，还导致斑块破裂和血栓形成，炎症是比狭窄更重要决定因素（二）CRP与冠心病

1.CRP基本特性

CRP是急性时相反应蛋白，因此任何感染、创伤、手术等都可导致其升高，是系统感染的重要标志物。

2.CRP与冠心病

多种危险因素干预试验(MRFIT)分析显示CRP和CHD密切相关，被看作独立危险因素。CRP升高反映动脉硬化存在低度炎症过程和粥样斑块的脱落。冠心病人的CRP仅轻度升高冠脉造影阳性病人的CRP比阴性病人高参考范围<2mg/l严重感染：CRP>100mg/l呼吸道感染：CRP>20mg/l肺炎：CRP>60mg/l

超敏C-反应蛋白

(highsensitivityCRP,hsCRP)（二）CRP与冠心病3.多因素分析发现hsCRP和TC/HDLc联合分析，大大提高了预测冠心病和AMI发生的准确性。三.凝血因子有关的危险因素血浆纤维蛋白原凝血因子Ⅶ(又称血清凝血活酶转变加速素，SPCA)血浆纤溶酶原激活抑制剂（PAI-1）P－选择素D－二聚体血栓预示蛋白动脉血栓形成期检测：

返回节

第三节心血管疾病的分子生物学概述

一、高血压的异常基因

二、冠心病的遗传基因

返回章一、高血压的异常基因

1.高血压是高度遗传病高血压是有家族集聚性的多基因疾病，遗传背景较强，收缩压和舒张压的遗传度分别为0.178和0.283。血压变异30％～40％由遗传因素所决定。高血压同胞受累患者达20％～65％，父母之一患病，子女调整发病率25.9％(男性)、24.5％（女性），父母均患病，子女调整发病率31.5％(男性)、39.9%(女性)，无家族史的人高血压调整发病率15.6％(男性)、15.5%(女性)。

返回节2.高血压候选基因高血压的候选基因是指编码能调控血压的蛋白质的基因。目前研究认为，最可能成为原发性高血压相关基因的是血管紧张素原（AGT）基因，人AGT基因位于染色体1q42～1q43,长约12kb，包含5个外显子和4个内含子。高加索人群研究发现，在高血压时AGT基因，特别M235T突变与高血压有显著的联锁不平衡，高血压者M235T等位基因的频率为0.47,对照组频率为0.38。

返回节二、冠心病的遗传基因

冠心病也有明显的遗传倾向，但不如高血压强。其一级亲属中有冠心病者，个体患冠心病的危险性增加2～10倍，这一遗传主要表现在对脂质代谢紊乱、高血压、糖尿病、肥胖的易感性，至今尚未发现单独的冠心病易患基因。

返回节

与普通人群血脂、冠心病有关是apoE的多态性，apoE基因位于19号染色体,有三种常见的等位基因:E3、E4、E2,E3是野生型,E2型是第158位的突变,E4型为112位氨基酸改变。研究证明，apoE的多态性与冠心病发生关系密切，尸检病人中发现，E3／2基因型与冠状动脉硬化斑块呈负相关。冠心病E4等位基因频率显著高于对照组，故常把E4等位基因看成冠心病的遗传易感基因。

返回节

当前，学术界正在努力寻找心血管疾病的致病基因，已有了一大批候选基因，但确定相关基因的方法较一般确定单纯危险因子的要求严格得多，所以至今尚无定论。我们深信，随着基因组研究的深入，高血压和冠心病相关基因终会逐渐被发现，这些相关基因不仅将帮助进一步了解发病机理，而且通过基因治疗将从新的角度预防和治疗高血压、冠心病。

返回节心脏疾病的诊断影像学检查：

心电图，超声心动图，心导管，核素心血管造影，电子计算机断层扫描（CT）血液生化检查：

酶类与蛋白类心肌标志物

第四节急性心肌损伤生物化学标志物1979年WTO提出急性心肌梗死诊断标准1.典型的持续的胸痛史2.典型的心电图改变，包括ST段抬高和Q波出现3.心肌酶学的改变以上三项中有二项阳性可诊断为急性心梗

2000年欧盟心脏病学会(ESC)/美国心脏病协会(ACC)发布的新的AMI诊断标准：

心肌损伤标志物(如cTnI)的增高，同时伴有以下几种情况一条或以上：

1.临床胸痛缺血症状

2.心电图出现病理性Q波、或有缺血改变(ST段抬高或压低)3.冠状动脉导管检查发现异常。

心电图诊断AMI阳性率为81%，其余20%必须依靠生物化学标志物理想的心肌损伤标志物除了高敏感性和高特异性外，还要具备以下特性：

1.仅存在心肌组织，血液中无，可反映小范围损伤

2.能检测早期心肌损伤，且窗口期长；

3.能估计梗死范围大小，判断预后；

4.能评估溶栓效果；心脏标志物酶类标志物（心肌酶谱）

乳酸脱氢酶及其同工酶天门冬氨酸氨基转移酶肌酸激酶及其同工酶蛋白类标志物

肌红蛋白肌酸激酶同工酶质量心肌肌钙蛋白一.历史演变1954年--首先报告测定天门冬氨酸转氨酶（AST）

有助诊断AMI.1952年--首先从牛心肌提纯乳酸脱氢酶(LD）1955年--LD用于诊断急性心肌梗死。1963年--发现了肌酸激酶(CK)在AMI时快速升高。1966年--发表了CK-MB在急性心肌梗死诊断中作用的报告，CK和LD的同工酶检测提高了诊断

的特异性。一.历史演变1979年--WHO提出急性心肌梗死诊断标准，血清AST、LD、CK以及同功酶组成血清心肌酶谱，在60、70年代在诊断AMI中起过重要的作用。

1985年--出现应用单抗测定CK-MB质量(CK-MBmass)方法，CK-MBmass成为测定CK-MB的首选方法。一.历史演变1989年--诊断急性心肌梗死的心肌肌钙蛋白T

（CardiactroponinT,cTnT）试剂诞生。1992年--cTnT首次用于不稳定性心绞痛，同时出现了心肌肌钙蛋白I（CardiactroponinI,cTnI）。1994年--CK-MB亚单位开始用于临床病人的早期分筛.1996年--发表大样本的cTnT和cTnI的临床应用报告TIMELINEOFMARKERSOFMYOCARDIACDAMAGE&FUNCTION1950196019701980199020002005ASTinAMICKinAMIElectrophoresisforCKandLDCK–MBMyoglobinassayRIAforANPCK-MBmassassaycTnTassayRIAforBNPandproANPcTnlassayRIAforproBNPPOCTformyoglobinCK-MB,cTnIImmunoassayforproBNPIMAGeneticMarkersTimelinehistoryofassaymethodsformarkersofcardiactissuedamageandmyocardialfunction.AST:aspartateaminotransferase ANP:atrialnatriureticpeptideCK:creatinekinase BNP:brainnatriureticpeptideLD:lactatedehyydrogenase POCT:point-of-caretestingcTn:cardiac-specifictroponin IMA:ischaemia-modifiedalbuminTime[years]BIOCHEMICALMARKERSINMYOCARDIALISCHAEMIA/NECROSISIN:CK-MB(mass)c.Troponins(IorT)MyoglobinOUT:ASTactivityLDHactivityLDHisoenzymesCK-MBactivityCK-Isoenzymes?CK-TotalFUTURE:IschaemiaModifiedAlbuminGlycogenPhosphorylaseBBFattyAcidbindingProtein二、传统的心肌酶谱（一）天门冬氨酸转氨酶AST（aspartateaminotransferase）存在于：肝、骨骼肌、肾、心AMI6-12h升高，24-48h达峰值,持续5d到1W诊断AMI敏感性77.7%不具有组织特异性，近年不用于诊断AMI二、传统的心肌酶谱（二）乳酸脱氢酶、同工酶（lactatedehydrogenase）存在于：肝、心、骨骼肌、肺、脾、脑、红细胞、血小板电泳法：5种同工酶，LD1、LD2、LD3、LD4、LD5LD、LD1心梗后8-12h出现在血中，48-72h达峰值，7-12天恢复正常特异性不高，53%无法评估溶栓效果LD应用原则1.不作常规检查，只用于排除AMI诊断2.胸痛发作24h测LD同工酶作为补充3.CK-MB+/cTn+,AMI诊断明确,不必测LD及其同工酶（三）肌酸激酶、同功酶（CreatinekinaseCK,CK-MB）

肌酸激酶（CK）脑型亚单位（B）、肌型亚单位（M）形成二聚体，共有三种同工酶：CK-BB、CK-MB、CK-MM。CK-BB主要在脑、前列腺、腓肠肌、膀胱、胎盘等CK-MM在骨骼肌和心肌中CK-MB

主要分布在心肌中CK、CKMB对诊断AMI贡献卓著是世界上应用最广泛的心肌损伤指标从测定原理来分可分为测酶活性与酶质量CKMB-mass两大类方法。两者结果有时不一致，因为如酶变性失活但仍保留抗原性，此时用测酶活性的方法结果不高，但用测质量方法可以增高。（三）肌酸激酶、同功酶（CreatinekinaseCK,CK-MB）CK、CK-MB在AMI诊断中的作用AMI发生后4-6小时升高，24小时达峰，48-72小时恢复正常。CK用于观察再灌注，溶栓后几小时CK-MB还会继续升高，称“冲洗现象”，此后，即下降。心肌缺血、心绞痛一般CK-MB不会升高。肌营养不良、多发性肌炎等肌病可出现CK-MB升高总CK>100U/L，%CK-MB（CK-MB/总CK）4%~25%CK的评价：优点：1）快速、经济、有效、准确

2）浓度和AMI面积有一定相关，可判断梗死范围

3）测定心肌再梗死

4）判断再灌注缺点：1）特异性较差

2）6h前和36h后灵敏度低;CK-MB亚型可用于早期诊断

3)对心肌微小损伤不敏感三.心肌肌钙蛋白（cardiactroponin，cTn）（一）总肌钙蛋白1.肌钙蛋白(Tn)特性

Tn存在于心肌和骨骼肌细胞胞浆的细丝中，由钙介导调节肌动蛋白和肌球蛋白之间相互反应而使肌肉收缩。

肌钙蛋白复合物2.肌钙蛋白的组成1）肌钙蛋白T（TnT），是原肌球蛋白结合亚单位，其作用是将肌钙蛋白C和肌钙蛋白I连接到肌动蛋白和原肌球蛋白上，完成对肌肉收缩的调节。M=370002）肌钙蛋白I（TnI）是肌动蛋白抑制亚单位，它抑制肌动蛋白和肌球蛋白的耦联，使肌肉松弛。M=210003）肌钙蛋白C（TnC）是与钙离子结合的亚单位，与钙结合后产生构型改变，能逆转TnI的抑制作用，使肌肉收缩。M=18000肌钙蛋白的作用机制A:示一肌节，以肌球蛋白为主的粗丝和肌动蛋白为主的细丝的相对位置，在肌肉收缩时，在ATP提供能量和细胞内钙离子作用下，肌丝间沿纵轴滑动，肌节缩短。B:在无钙离子时，肌纤维松弛状态时，肌钙蛋白－原肌球蛋白－肌动蛋白互相作用模式。C:钙离子进入并和肌钙蛋白结合，导致肌钙蛋白复合物构象改变。ACTn是心肌特有的，正常人血清几乎测不到CTn，特异性高，对AMI有较好分辨能力，是AMI诊断的敏感指标。

AMI4-8h,CTn升高,持续4-10天，甚至可达3周诊断AMI病人，一般入院后3h、6h、9h各测一次CTn和肌红蛋白(二)心肌肌钙蛋白T(cTnT)

1.cTnT检测自1986年推出cTnT试剂盒世界上已广泛用cTnT诊断AMI。单克隆抗体法，最低检测限为0.02ug/L，电化学发光最低检测限为0.01ug/L，快速用于UA病人监测可发现小范围轻度的心肌损伤cTnT临床意义1.评估溶栓是否成功，观察冠状动脉是否复通溶栓成功的病例cTn呈双峰，第一个峰高于第二个峰。1510515050200300100250CTnT浓度(中位数，ug/L)症状发作时间(小时)50例AMI后5.8小时再灌注成功病人，cTnT先出现一个高峰然后迅速下降后又成一个峰(蓝线)，18例AMI后未行再灌注病人，cTnT缓慢升高的单峰(红线)

RcTnT临床意义2.判断AMI面积大小与同位素检查结果比较3.不稳定性心绞痛cTnT阳性率39％4.84％心肌炎病人cTnT升高5.可用于微小心肌损伤诊断

（三）心肌肌钙蛋白I（cTnI）1.特性：主要存在于心肌肌纤维细丝中，具有较好的心肌特异性。是继cTnT以后发现的心肌损伤的新标志物。

AMI患者外周血中90%以上以cTnI-TnC复合物形式存在，仅见5％的cTnI–cTnT。2.心肌肌钙蛋白I（cTnI）特点

1）心肌受损之后4－6h释放入血，14－36h达高峰，可持续3－7天。

2）cTnI对心肌高度特异，在骨骼肌损伤者中测不到。正常人中水平很低。

3）可用于溶栓后再灌注的判断，复通30’、60’cTnI升高。

4)测出小灶性可逆心肌损伤，不稳定心绞痛和非Q波MI。（四）cTn在诊断ACS中的作用

1.急性心肌缺血损伤的特异标志

cTnI>0.5μg/L，提示AMI

不稳定心绞痛的预后判断及指导治疗，39%的不稳定心绞痛（UAP）会有cTn升高，随访发现其中30%陆续发生AMI。cTnI>0.1μg/L比<0.1μg/L，死亡率高三倍2.心肌肌钙蛋白的评价

优点：

1）敏感性高；可测AMI、微小损伤

2）特异性高：选择抗原决定簇

3）窗口期长：诊断迟到AMI，不稳定心绞痛及心肌炎一过性损伤

4）判断灌注效果：双峰出现

5）损伤范围：cTn与损伤范围有较好相关性缺点：

1）6h前敏感性低；是否确定早期溶栓治疗价值较小

2）连续诊断效果差；（窗口期长）

95年国际“AMI溶栓疗法”研究组(TIMI)，总结临床试验结果，认为溶栓治疗可改善AMI预后，降低死亡率，但治疗方案必须早期使用，3h内存活机会最佳时间，首剂必须在6h以内应用，超过6h，溶栓治疗无效。四、肌红蛋白(myoglobin)Mb

Mb是一种氧结合蛋白，位于肌细胞质内，分子小，心肌受损直接进入血循环，AMI后最早可测标志物。

MW17800，由肾脏代谢清除，因分子小，清除很快。

20世纪80年代，Mb诊断AMI，但无溶栓治疗，直到近10年才被重视2.临床应用

AMI发作后，2h即升高，6-9h达峰，24-36h恢复正常水平。急症病人2-5h内Mb阴性可排除AMI。溶栓成功者，溶栓后2h明显下降；特异性不高，仅凭Mb决定用否溶栓疗法有风险。判断再梗死。

3.Mb评价

优点：

1）最早AMI标志物，AMI12h内诊断敏感性高；

2）胸痛发作2-12h内，Mb阴性可排AMI；

3）用于判断灌注是否成功；

4）用于预测再梗死；

缺点：

1）特异性较差，结合CA，可提高特异性；

2）窗口期太短，AMI发作后16h测定存在假阴性。急性缺血性心脏病的各标志物特点

心肌标志物优点局限处Mb出现最早消失快，特异性低CK早期诊断敏感指标之一特异性较低CK-MB灵敏，特异性较CK高持续时间较短LDH持续时间长特异性差，溶血影响大LD1持续时间长特异性差，溶血影响大CTnT灵敏，有一定心肌特异性非完全特异，肌病有时也出现CTnI特定的心肌特异性特异性：93%-99%初始灵敏度较低2.临床意义0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.00.00.01224364860728496108120CTnTMbCK症状发作时间(小时)敏感性

Mb2-12h高峰，12h后下降很快S>80%；CK3h-24h高峰，至36h后开始下降，S>30%CTnT2h-12-24h至5天后还高峰，早期S为50%左右，120h后仍在峰值。MI后cTnT、CK、Mb诊断敏感度五.正在探索中的新标志物1.肌球蛋白重链、轻链；肌球蛋白由两条重链(MHC)，两对轻链(MLC)组成；

1）MHC

检测术前梗死，估算梗死面积

2）MLC

与梗死范围高度相关，评估预后理想指标

MHC和MLC在方法学上均需要改进。2.糖原磷酸化酶(GP)1）GP是两聚体，位于心肌浆网上(SR)，有三种同工酶GPBB-心脏、GPMM-骨骼肌、GPLL-肝

2）心肌缺氧时，糖等无氧代谢；GP是催化\降解糖原，产生糖酵解必需的物质。心肌缺血最敏感指标。

3）AMI2-4小时，GPBB升高，特异性与CK-MB相似。3.脂肪酸结合蛋白FABP

（Fattyacidbindingprotein)

1）比mb分子量更小。与脂肪酸结合，在心肌代谢中起重要作用。

2）AMI1--1.5h血中出现FABP，20h消失，FABP诊断早期AMI敏感性和特异性与Mb相近，比CK-MB高六.心脏疾病生物化学标志物的临床应用（一）粥样斑块形成及冠状动脉血流减少

1.应用危险因素评估冠心病随访、危险性分级、预测

2.hsCRP良好的预测指标

TC/HDL-C