急性冠状动脉综合征的生物标记物:进展和展望

急性冠状动脉综合征(Acute Coronary Syndrome,ACS)包括ST段抬高型心肌梗死,非ST段抬高型心肌梗死和不稳定型心绞痛,是心内科危重急症,死亡、致残及获益的可能皆来源于最早期几个小时的及时处置,因此ACS的早期诊断、危险分层和早期再灌注治疗是救治本病的关键。心肌损伤早期,若仅依靠心电图只可检测出40%-60%的患者,所以如何早期应用敏感性、特异性高的心肌生化标记物进行检测诊断,将明显影响ACS患者的治疗结果。早年常用的生化标记物包括肌酸磷酸激酶同工酶、肌红蛋白等,但现已证实此类标志物存在特异性相对较差、升高时间晚和诊断窗口时间短等缺陷。最近临床出现了新的检测心肌损伤标志物手段:高敏肌钙蛋白(high-sensitivity troponin,hs-cTn)的检测,它可以检测到循环中极低水平的cTn,有更高的灵敏性、特异性及较长的诊断窗口期,目前欧洲心脏病协会( ESC) 及美国心脏病协会( ACC) 指南一致推荐hs-cTn 作为ACS生化标记物诊断的“金标准”,能检测出在常规测定方法中貌似正常的健康人群,为ACS提供了更早且更好危险分层及制定治疗策略的依据。

一、 cTn 的生物学特性

心肌cTn 是心肌细肌丝上的重要收缩调节蛋白,包有3个亚单位:cTnC、cTnT 和cTnI,细胞损伤时释放至血液循环中。cTnC亚单位与骨骼肌中的TnC有很大的相同性,心肌特异性差,而cTnI 和cTnT 心肌特异性很高。1987年Cummins等首先测定周围血中肌钙蛋白浓度来诊断AMI。大量研究已表明,cTn具有出现时间早、特异性高、诊断窗口时间长等优点,是诊断心肌坏死的金指标,在心肌细胞坏死后3-6h 可检测到,18-24h 达到高峰,持续2 周左右。2007年以后欧洲心脏病协会/美国心脏病学会( ESC /AHA)建议应用生物标志物cTn 来诊断AMI。

二、 hs-cTn 检测技术的发展及测定范围

美国临床生化科学院检验医学实践指南中,对急性冠脉综合征的生物标志物检测作了如下规定:1、肌钙蛋白以正常人群的第99 百分位点作为心肌损伤截断值,高于此值认为有心肌损伤的高风险。2、总变异系数( CV) 要求小于10% 。目前检测心肌肌钙蛋白的方法发展已经历三代。第一代Katus等采用捕获性M7 抗体1B10 为标志过氧化物酶抗体检测,该方法的敏感性较更早的ELISA 法高5 倍,在健康人群中没有检测出阳性结果,心肌损伤界值为0.18 ug/ ml,该方法检测需耗时90 min,对需急诊处理的患者应用明显受限,且对严重骨骼肌损伤病人会产生假阳性。1997年 Katus等采用更高亲和力的M11.7 抗体检测取代了上一代抗体1B10,界值为0.012 ug/ ml,与骨骼肌损伤没有出现交叉反应,敏感性及特异性进一步提高,时间只要45 min。第三代用电化学发光法检测,即超敏或高敏肌钙蛋白检测。此时由于基因技术的发展,运用重组人基因技术,心肌肌钙蛋白T 的检出率较早期高数十倍,而且基本可以忽略与骨骼肌的交叉反应,分析时间仅需不到 20 min,最大限度满足了临床工作的需要,最低检测阈值可达到0.003 ng/ ml,甚至可在正常人中检测到肌钙蛋白。

三、hs-cTn 在急性冠状动脉综合征中的应用

(一)早期诊断

hs-cTn可明显缩短确诊时间,有利于ACS的早期诊断。Riechlin等检测了4种hs-cTn检测与传统cTn 检测相比较,以ROC曲线下的面积(AUC)表示ACS的诊断效能,发现4种hs-cTn检测方法的AUC为0.95-0.96,明显高于传统方法的0.90。对胸痛发作3小时内就诊的患者4种hs-cTn检测方法的AUC为0.92-0.94,高于传统方法的0.76。在一项通过试验比较hs-cTn、cTnT、CK-MB在AMI病人入院不同时间点的检出阳性率实验中,hs-cTnT在AMI患者入院即时检出率就达90%以上,而普通cTnT、CK-MB的阳性率分别为70%左右,接诊后单次检测对于心肌梗死的阴性预测值可在95% 以上,只有极早期出现的胸痛可能逃脱检测,现在只需症状出现后3 h 内第二次检测,对于心肌梗死阴性预测的敏感性接近100%,鉴于如此特异的表现,2011年ESC对hs-cTn在急性胸痛中的检测做了如下推荐:

(二)危险分层与预后评估

ACS 包括从早期的UA到晚期的AMI,临床表现和预后变化很大,轻者经积极处置缺血得到改善后,症状消失,而重者可发展为AMI,甚至猝死,因此对ACS 的危险程度做出评估很重要。hs-cTn 不仅有助于诊断,也有助于危险分层。Apple等通过连续检测hs-cTn浓度变化与ACS早期诊断和不良预后关系时发现,短期内hs-cTn浓度变化≥30%(入院即刻与入院4-10小时内的两个时间点之间浓度的改变≥30%)可以明显提高ACS的诊断和危险分层。De Lemos等进行了平均6.4年的队列研究,在随访期间发现全因死亡率随hs-cTn水平的升高而增高,在调整了其他心血管病危险因素后,发现hs-cTn水平是全因死亡率的独立危险因素。ARIC研究也证实随着hs-cTn水平的升高,心血管事件的发生率也随之增加。Weber 等进行的研究发现,升高的hs-cTnT 及cTnT 均可以作为6 个月内病死率的单变量预测因子,两者之间并无显著差别。然而,在采用超敏C 反应蛋白、脑钠肽、hs-cTn生物标志物作为持续变量,应用多元Cox 回归模型对病死率进行预测时发现,hsc-Tn病死率风险增加显著相关,cTn则失去该作用。以上研究提示我们hs-cTn水平可能作为一项有益的心脏生物学标志物,为致死性心血管事件的发生提供有用的预测信息,有助于早期发现心血管病高风险人群,以便早期进行干预,降低死亡率。

四、hs-cTn存在的问题

检测手段如此灵敏,甚至在健康人中也可检测到,如何确定正常值的范围便成为棘手的问题。PIVUS 研究纳入1005 例老年健康者,结果显示第99 百分位的cTn 值高度依赖于参考人群的选择。最初的99%的健康的老年人群的阈值为0.044 ng /ml,当剔除既往心血管疾病、左心室肥大、心电图改变及高利钠肽浓度人群后,阈值下降为0.028 ng /ml,Logistic 回归分析后,男性性别也独立相关。对于AMI 的诊断,cTn 水平不仅要超过99% 的阈值,而且应连续测定变化。据美国临床生化科学院( NACB) 规定,较基础水平20% 的变化考虑为AMI 的诊断,但这20%为基于并不精确阈值的3倍,由于cTn存在生物学变异,这个阈值仍未完全确定。目前的解决之道是联合其它指标检测,在2011 ESC指南中提出联合应用和肽素(copeptin) 及hs-cTn 测定可提高急性非ST 段抬高心肌梗死的特异性。目前对于hs-cTn轻度升高而临床无症状患者积极治疗的价值尚未得知,如何将轻度升高患者进行妥善分流处于两难境地。因此,大规模研究被提出来针对如何处置这些hs-cTn轻度升高的阳性患者。

五、其他指标:

ACS 发生的分子机制比较一致认可的有:细胞增殖凋亡、炎症反应、氧化应激、生物力学等。按发病机制的不同,其标志物主要有以下几大类:

(一)反应细胞增殖凋亡的标志物:Fas / FasL Fas 及其配体( FasL ) 属肿瘤坏死因子( TNF)家族的一种膜蛋白,二者结合,触发心肌细胞内部的凋亡程序,活化caspase-8 和caspase-3 蛋白酶,使细胞凋亡和斑块破裂。研究表明Fas / FasL 介导的细胞凋亡在斑块不稳定中发挥重要作用。

(二)反应炎症免疫的标志物:C 反应蛋白,它可以直接与血管内皮细胞或其他细胞相互作用促进血管炎症反应,促进斑块破裂,导致白细胞黏附、血小板激活氧化和血栓形成。血清淀粉酶A、白介素-6和白介素-1及其受体拮抗剂也被认为是反映斑块稳定性的炎症标志物。目前,白介素-6和白介素-1是较有前景的斑块不稳定标志物,但浓度变化快,半衰期较短,费用较高以及缺乏大规模研究证实其实用性未被临床常规应用。

(三)反应氧化应激的标志物:氧化低密度脂蛋白氧化应激使活性氧增加,通过多种酶联系统氧化低密度脂蛋白是AS 发生发展的中心环节。

(四)反应生物力学的标志物:细胞外基质金属蛋白酶诱导因子(extracellular matrix eta1loproteinase inducer,EMMPRIN)又称CD147分子,是一种高度糖基化的跨膜糖蛋白,可刺激基质金属蛋白酶(MMPs)的产生。研究显示:EMMPRIN在ACS患者斑块及外周血单核细胞(PBMCs)表面表达显著高于SAP患者和正常对照组。冠心病患者PBMCs表面EMMPRIN的表达强弱与血清hs-CRP、MMP-9质量浓度呈正相关,提示EMMPRIN与炎症及As斑块的形成有关,它可能通过诱导MMPs的产生而参与了As斑块的发生和发展。心肌梗死能引起心肌重构、室壁薄弱、心室扩张和心衰,是心血管疾病患者的主要死因。心肌梗死后,胶原沉着增加,可阻止梗死区扩大,但过度则导致心室舒张和收缩功能障碍,最终发生心衰。心肌梗死后发生心室重构、扩大,甚至心衰均与 MMPs有关。Kaden等发现,急性心肌梗死患者人院时血液中MMP-9浓度升高,1周后回到基线。TIMP 则缓慢上升,6个月后回到基线,MMP-9/TIMP-1的 比值入院时明显上升,48 h后回到基线,提示 MMP-9在急性心肌梗死的早期即发生作用,MMPs呈时间依赖性变化。Hayashidani等发现,MMP-2小鼠敲除组在结扎左冠状动脉后第7 d的左室破裂发生率低;与心肌梗死引起的左室扩大和功能障碍相关的第28 d的病死率低,显示MMP-2与心肌梗死后早期左室破裂及晚期左室重构有关。

另外还有影响内皮细胞表达的黏附分子包括:细胞间黏附分子、血管细胞黏附分子、血小板内皮细胞黏附分子、P 及E选择素等。

(五)外周循环血液中检测到的microRNA(miRNAs)亦可作为疾病的生物标志物。近来发现多种组织损伤和病理情况下,血浆中miRNAs具备生物标志物的敏感性和特异性。在AMI的实验模型和患者的血浆中,miR-1,-133a,-133b,和-499-5p的表达均较对照组或健康志愿者在几小时内显著升高,5天后降至正常。其中miR-1,-133a,-133b峰值出现时间较TnI早,而-499-5p较TnI晚;相反,miR-122,miR-375表达水平降低。同样,miR-134, miR-135,miR-198, 和 miR-370在不稳定性心绞痛中表达较稳定性心绞痛显著增加,而miR-147却较低,但是miR-135 /miR-147却增高了19倍,表明这些miRNA可用于急性冠脉综合征危险性的评估。

Ji等在异丙肾上腺素诱导的大鼠心肌损伤模 型中应用实时定量PCR 方法对循环血中miRNAs 进行了检测,首次发现大鼠血浆miR-208 的水平在心肌损伤时显著升高, 并且同cTnI含量具有相似的时程变化,提示血浆miR-208水平的变化对心肌损伤具有监测作用。Ai等对临床患者血浆中的miR-1 水平进行定量检测,发现急性心肌梗死患者血浆中的miR-1 水平明显高于非急性心肌梗死患者,且与患者心电图上 的 QRS波具有相关性, 提示miR-1可作为潜在的诊断标志物。Fichtlschere等应用miRNAs芯片检测了稳定性冠心病患者循环血的miRNAs表达谱,并进一步应用定量PCR检测了冠心病患者血浆中miRNAs的表达水平,结果显示miR-126、miR-17、miR-92a在内皮细胞上高表达,而炎症相关的miR-155及平滑肌细胞高表达的miR-145明显降低, 相反心 肌细胞高表达的miR-133 、miR-208a则升 高 。这为稳定性冠心病提供了潜在的循环血诊断生物标志物。De Rosa等应用定量PCR 检 测 了冠心病 患者冠状动脉循环中miRNAs的水平,结果发现患者循环血中心肌细胞高表达的miR-499、miR-133a 在主动脉与冠状静脉窦之间存在梯度变化并且与心肌损伤的程度密切相关这为循环血miRNAs可能作为心血管疾病生物标志物提供了有力的依据。

同时,我们实验组研究发现,miR-155在冠心病患者外周血单个核细胞及血浆中明显降低,且从胸痛综合征、稳定性心绞痛、不稳定性心绞痛至急性心肌梗死,其表达水平逐渐降低。同时应用冠脉造影及Genenisi评分评价冠脉病变严重程度,我们发现miR-155水平与Genenisi评分呈负相关。用冠脉CTA评价斑块性质,发现与钙化斑块及纤维斑块比较,软斑块组miR-155水平明显降低。这些均说明,循环miRNAs有望成为心血管疾病的标记物。

(六)新近热点:和肽素(copeptin)与B型脑钠肽原(NT-proBNP)。和肽素是精氨酸加压素原的C末端的一部分,精氨酸加压素(AVP)又称血管加压素,AVP水平上升与心血管疾病显著相关。由于AVP在血清中的半衰期时间短,在体外测定非常困难。而copeptin做为部分活性片段与AVP的变化趋势一致,且具有易保存、易检测等优点,近年来,copeptin在国外的应用较为广泛,copeptin在胸痛后0 ~ 4 h 明显升高且达高峰,有5 ~ 10 h 的半衰期,与肌钙蛋白、NT-proBNP联合检测可提高心血管疾病的诊断率,亦可用于指导危险分层及预后的评估。Khan 等研究发现,AMI 患者的血清copeptin水平与随访病死率呈正相关,推测是由于AMI 后血管加压素系统被激活,血清copeptin水平升高。近来还有研究发现,心肌缺血是NT-proBNP释放的重要刺激因素,NT-proBNP 在胸痛3h 内开始升高,于胸痛后24~36h 达到高峰,且与冠状动脉病变程度及心肌坏死面积相关,NT-proBNP水平能反映缺血损伤的范围和严重程度,检测ACS患者血清NT-proBNP水平可为疾病的诊断、治疗和预后判断提供一定依据。

六、结论

hs-cTn 的测定对于ACS患者来说其价值优于目前所采用的传统cTn,只有极早期的ACS可能逃脱检测,只需症状出现后3 h 内第二次检测,其阴性预告价值接近100%,随着hs-cTn 应用的增加,非ACS 患者中检测到低水平的cTn 的比例也增加,医师必须对此类患者进行鉴别诊断。鉴于目前检测假阳性问题,对于疑为ACS 患者可应用联合其他生化标记物检测来来提高检出率:如copeptin、NT-proBNP从而更好地指导下一步治疗策略。
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    2016/7/29 7:47:05     访问数:883
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