第十章 心脏疾病的生物化学标志物

1. 第十章　　心脏疾病的生物化学标志物 湘南学院医学检验系　　　　　　　　　　　　 　　　　　　临床生化检验教研室

2. 教 学 目 标 授课对象：检验本科 授课时数：4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。

3. 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

4. 第一节　概述

5. 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。

6. 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。

10. 粗肌丝：由肌球蛋白(myosin)组成 肌原 纤维 肌动蛋白(actin) 原肌球蛋白(tropmyosin) myofibril 细肌丝 TnC:与钙离子结合部分 TnI:含抑制(ATP酶)因子部分 肌钙蛋白 Tn (troponin) TnT:与原肌球蛋白结合部分 cardiac troponin cTn：为心肌细胞所特有。 肌纤维：muscle fiber

11. 心肌细胞与骨骼肌细胞的主要区别 细胞核 数目 钙离子 来源 线粒体含量 （占肌浆容积%） 细胞 心肌细胞 细胞外间隙 40 1~2 骨骼肌细胞 肌浆网 20 多核 无氧酵解增加 动脉梗阻 缺血缺氧 诱发冠心病（心肌坏死） 心肌功能受损 心肌细胞富含线粒体

12. 年龄、性别、高血压、 高血脂、吸烟等 二、病 理 当冠状动脉狭窄 ＜70％时 冠状动脉发生粥样变， 血管硬化，管腔狭窄， 供血减少。 病人出现活动后心肌供血 不足，表现为心绞痛。 冠状动脉狭窄继续增加 不稳定性/变异性心绞痛(UA)，休息时亦有心绞痛。 血管完全堵塞， 20％ 心脏无血供，局部 大面积心肌坏死 AMI acute myocardial infarction,

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 (一)危险因子的概念 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)。 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 目前对危险因素的共识如下： 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）。 • 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） (一)血脂 • 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， • TC／HDL-C比值可更准确地预报冠心病的发生，TC／HDL-C＞5，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。

17. (二)炎症 1.炎症与冠心病 (1)炎性细胞是早期动脉硬化形成的启动步骤 ：糖蛋白CD11／CD18，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 。 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，<2mg/L。 hsCRP和TC：HDL-C联合分析，大大提高了预测冠心病的准确性。 high sensitivity CRP

19. (三)凝血因子 • 冠脉内血栓生成是冠心病发展加剧的主要因素之一，是特发性冠脉事件的最重要的原因。 • 溶栓疗法已为急性心肌梗死病人的主要治疗措施：90％的急性心肌梗死有血栓生成 （首剂需在6h内使用）。 • 动脉血栓形成的主要危险因素是：血浆纤维蛋白原、凝血因子Ⅶ和血浆纤溶酶原激活抑制剂。

20. 1.纤维蛋白原 冠心病病人血中纤维蛋白原＞3g/L是发生恶性事件的预兆。 2.凝血因子VII和PAI-1 • 在中年男性中，因子VII的升高是冠心病独立的危险因素； • 因子VII水平升高25％，5年内发生冠心病的危险性增加62％。 • PAI–1冠心病独立的危险因素，其作用尚需进一步证实。 plasminogen activator inhibitor–1, PAI–1

21. 今后发生AMI的相对危险度（RR）

22. 第三节 急性心肌损伤生物化学标志物 一、历史演变 二、传统的心肌酶谱 三、心肌肌钙蛋白 四、肌红蛋白 五、正在探索中的新标志物 六、心脏疾病生物化学标志物的应用

23. 心肌损伤 是指伴心肌细胞坏死的疾病，包括急性心肌梗死（心内膜下心肌梗死，穿透性心肌梗死，非Q波性坏死）、不稳定性心绞痛，心肌炎。 AMI诊断标准（1995年，WHO） ： ①尸体解剖检查，②典型的持续的胸痛史，③典型的心电图（ECG）异常改变，包括ST段抬高和Q波出现，④心肌酶学的改变。后三项中二项阳性者即可诊断为急性心肌梗死。

24. 生物化学标志物急性心肌损伤诊断的地位 • 确诊：20％依靠生物化学标志物确诊（心电图诊断AMI的阳性率至多81％），提高了诊断可靠性。 • 临床评估病情和预后的灵敏指标。

25. 理想的心肌损伤标志物条件 • 高敏感性和高特异性； • 主要或仅存在于心肌组织（特异），在心肌中有较高的含量，在正常血液中不存在，可反映小范围的损伤（敏感）； • 能检测早期心肌损伤，且窗口期长； • 能估计梗死范围大小，判断预后； • 能评估溶栓效果。 窗口期：被观察、升高持续的时间。 窗口期短，可被用于观察有无再梗死。

26. 一、历史演变 • 1979年 ，血清AST、LD、CK以及同功酶组成血清心肌酶谱； • 1985年， CK-MB mass方法成为测定CK-MB的首选方法； • 心肌肌钙蛋白T（cTnT），心肌肌钙蛋白I（cTnI）的应用； • 1994年CK-MB亚单位开始用于临床病人的早期分筛。 • AMI早期标志物：肌红蛋白和CK-MB亚型 • 肌损伤的确诊标志物：肌钙蛋白。

27. 二、传统的心肌酶谱 出现时间 （h） 达峰时间 （h） 分子量 (kD) 恢复时间 （d） 应用 心肌标 志物 AST 100 6~12 24~48 5~7 现不用 LD 135 8~12 48~72 7~12 LD1 135 8~12 48~72 7~12 LD1> LD2 CK 86 4~6 10~36 3~4 CK-MB 86 4~6 9~30 2~3 MB亚型86 1~4 4~8 0.5~1 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1~2%）。 • CK半寿期：10～12h 1. 分布

31. 2. 检测 • 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。

32. 3.临床意义（CK及其同工酶） 较早期诊断AMI、估计梗死范围大小或再梗死。 （1）％CK-MB：CK-MB/总CK（测酶活性） 总CK＞100U／L，CK-MB＞15U／L， • ％CKMB＜4％，多考虑肌肉疾病， • ％CKMB在4％～25%，AMI诊断可成立 • ％CKMB＞25％，有CK–BB或巨型CK存在。 （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. （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。（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。 • CK-MB2＞1.9U/L且CK-MB2/CK-MB1＞1.5。CK-MB2在AMI发生2h即上升，10～18h达峰值，12～24h下降。该标志物出现早于CK-MB。 • CK-MM3/CK-MM1＞1.0也可作为AMI的诊断标准之一。

34. CK作为AMI标志物有以下优点 • ①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； • ②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； • ③能测定心肌再梗死（CK-MB2/CK-MB1）； • ④能用于判断再灌注。

35. 三、心肌肌钙蛋白 （一）总肌钙蛋白 1. 肌钙蛋白(Tn)的特性 TnC：与钙离子结合部分 TnI：含抑制(ATP酶)因子部分 肌钙蛋白 Tn (troponin) TnT：与原肌球蛋白结合部分 cTn(cardiac troponin)：为心肌细胞所特有。

36. 2. cTn在AMI发生后的变化 • AMI后4～8h升高（与CKMB类似，但晚于肌红蛋白），但窗口期长（4～10天~3周 ）； • 在诊断发现较迟的AMI时可替代LD (7~12d)； • 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。

37. （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。

38. cTn 敏感性 Mb CK 症状发作后时间(小时) 心梗发作后cTn、CK、Mb的诊断敏感度

39. 灌注成功 未再灌注 心梗后灌注成功与未再灌注病例cTnT的变化

40. （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4～6h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 cTnI–cTnC复合物，5％的cTnI–cTnT。

41. （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

42. 四、肌红蛋白（myoglobin，Mb） 关于溶栓疗法的时间 • 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。 故早期诊断AMI显得优为重要。

43. （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。6～9h达高峰，24 ～36h恢复至正常水平。

44. （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2～12h内，Mb阴性可排除急性心肌梗死（ Mb的阴性预测价值为100％）。

45. Mb与碳酸酐酶Ⅲ联用可提高早期诊断AMI的特异性。

46. 五、正在探索中的新标志物 （一）肌球蛋白轻链和重链 重链：2条，220kD myosin heavy chains，MHC 肌球蛋白 （四聚体） 轻链：2条，20～27kD (myosin light chains，MLC 粗肌丝 MHC由两个同种异构体α和β组成，心脏的β–MHC和慢形骨骼肌MHC共同表达，α–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。

47. 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。

48. MLC有以下特点： ① 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。 ② 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 ③ 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。

49. （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2～4h开始升高，它的特异性与CK-MB相似。

50. （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