1、心肌肌鈣蛋白I 與AMI 診斷及其檢測方法研究綜述*尹煥才唐玉國王弼陡程文播王心醉孫海旋(蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所江蘇蘇州215163摘要:心肌肌鈣蛋白I (cTnI 是一種僅存在于心肌細(xì)胞中,骨骼肌內(nèi)含量是極低的蛋白。當(dāng)心肌損傷發(fā)生時(shí),cTnI 能夠快速釋放進(jìn)入血液,4-6h 即可檢測出濃度的上升,12-24h 濃度達(dá)到峰值,并可以以較高濃度的形式在血液內(nèi)維持6-8天,故診斷窗口期較長。用于急性心肌梗死(AMI 的診斷時(shí),其特異性和靈敏度均高于其它血清標(biāo)記物,已經(jīng)替代了CK-MB 成為診斷AMI 的"金標(biāo)準(zhǔn)",具有重要的臨床研究價(jià)值。本文就cTnI 蛋白在急性心肌梗死診

2、斷中的應(yīng)用及其臨床檢測方法作以簡要綜述。關(guān)鍵詞:心肌肌鈣蛋白I ;急性心肌梗死;血清標(biāo)志物中圖分類號(hào):R542.22,R446文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1673-6273(201019-3782-04Detection of cardiac troponin I in acute myocardial infarction*YIN Huan-cai,TANG Yu-guo ,WANG Bi-dou,CHENG Wen-bo,WANG Xin-zui,SUN Hai-xuan (Suzhou Institute of Biomedical Engineering and Technology,S

3、uzhou215163,Jiangsu,ChinaABSTRACT:Cardiac troponin I is unique to cardiac muscle and is not found in skeletal muscle.Following an acute myocardial in-jury,cTnI release into the blood,and rises within 4to 6hours,and peaks at 12to24hours.It remains elevated for about 6-8days,and provides a wide diagno

4、stic window.The specificity and sensitivity of this maker is higher than that of other commonly used analytes for AMI such as CK-MB and myoglobin.It replaces the CK-MB and becomes the gold standard for diagnositic of AMI ,and have important clinical research value.This review makes a general descrip

5、tion of cardiac troponin I on the diagnositic of AMI and advances on its de-tective method.Key words:Cardiac troponin I;Acute myocardial infraction;Serum maker Chinese Library Classification(CLC:R542.22,R446Document code:A Article ID:1673-6273(201019-3782-04*基金項(xiàng)目:蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所青年引導(dǎo)基金項(xiàng)目(O92201S090作者簡介

6、:尹煥才(1982-,男,碩士,主要研究方向:微生物與免疫學(xué)通訊作者:唐玉國,博士生導(dǎo)師,電話:0512-*(收稿日期:2010-06-24接受日期:2010-07-16前言急性心肌梗死(Acute Myocardial Infarction 是臨床上一種突發(fā)性,高死亡率疾病,是中老年人猝死的主要病因。其發(fā)病時(shí)常伴有胸痛、惡心、發(fā)熱、心律失常,血清標(biāo)志物濃度升高等一系列癥狀,如能及早確診并介入治療,對挽救瀕死心肌、改善預(yù)后、降低急性期病死率等具有重要意義。心肌肌鈣蛋白I 是一種僅存在于心肌細(xì)胞中的特殊的蛋白質(zhì),外周血中含量極少。當(dāng)發(fā)生心肌損傷時(shí),心肌細(xì)胞破裂,心肌肌鈣蛋白I 釋放并進(jìn)入血液循環(huán)

7、系統(tǒng)。當(dāng)心肌損傷發(fā)生6h 后,使用cTnI 作為判斷心肌損傷的血清標(biāo)志物,其特異性在96%以上1-2,對急性心肌梗死的臨床診斷具有重要研究價(jià)值。配合Myo (myoglobin 、CK-MB (簡稱心肌三項(xiàng),對心肌損傷診斷其有效率達(dá)100%3。以下將對cTnI 與急性心肌梗死的診斷,及其臨床檢測方法作以簡要綜述。1心肌肌鈣蛋白I 的結(jié)構(gòu)與生物學(xué)特性肌鈣蛋白(troponin ,Tn 是肌肉收縮的重要調(diào)節(jié)蛋白,含有三個(gè)亞單位分別是:肌鈣蛋白I (Inhibitory componet,TnI ,肌鈣蛋白T (Tropomyosin binding componet,TnT 和肌鈣蛋白C (Cal

8、cium binding componet,TnC 。其中,肌鈣蛋白I 是肌動(dòng)蛋白的抑制亞基,在無鈣離子存在的情況下,可與組成細(xì)肌絲的肌動(dòng)蛋白相互作用,抑制肌球蛋白的ATPase 活性。TnI 存在三種不同的亞型,快骨骼肌亞型、慢骨骼肌亞型和心肌亞型,分別被三種不同的基因所編碼4。其中心肌亞型肌鈣蛋白即為心肌肌鈣蛋白(cTnI ,基因全長約6.2Kb ,由8個(gè)外顯子組成。肌鈣蛋白I 心肌亞型與骨骼肌亞型間序列不同源性達(dá)40%以上,主要區(qū)別在于由1、2、3位外顯子所編碼的N 端,該段基因可編碼47個(gè)氨基酸,較骨骼肌亞型相應(yīng)N 端多26個(gè)氨基酸,其基因序列特異性較高。cTnI 全蛋白由205個(gè)氨基

9、酸組成,相對分子量約為24Kd ,是一種富含螺旋的蛋白5,蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中含有五個(gè)螺旋區(qū)域,呈伸展式構(gòu)型。Ferrieres 6等人利用68條重疊的、可以覆蓋cTnI 全長序列的合成肽進(jìn)行抗原表位作圖,研究cTnI 抗原性的特點(diǎn)后發(fā)現(xiàn),合成肽均具有抗原性。并且N 末端和C 末端的抗原性最強(qiáng)。該蛋白表面含有兩個(gè)半胱氨酸殘基,易被氧化或還原;而表面的兩個(gè)絲氨酸殘基,又易受到體內(nèi)蛋白激酶A 的磷酸化,使cTnI 分子構(gòu)型改變。因此,由心肌細(xì)胞釋放至血液中后,cTnI到底以何種分子形式存在一直是討論的焦點(diǎn)。2心肌肌鈣蛋白與AMI診斷心血管疾病是人類健康的冷血?dú)⑹?。WHO調(diào)查統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,2004年有171

10、0萬人死于心血管疾病,預(yù)計(jì)到2030年這個(gè)數(shù)字將增加至2360萬,其主要死因是心臟病和中風(fēng)。數(shù)年來,臨床工作者一直致力于尋找最適的AMI診斷方法。WHO 將有胸部不適史、心電圖改變和血液心肌標(biāo)志物濃度暫時(shí)性變化作為診斷AMI的三條標(biāo)準(zhǔn)。其中,單一使用心電圖判斷AMI 其陽性檢出率僅有40%-60%2。因此,血清標(biāo)志物濃度的改變成為急診科醫(yī)生用于確診胸痛病人是否發(fā)生AMI的最后診斷方法。作為一種理想的心肌損傷血清標(biāo)記物需要符合以下幾個(gè)特點(diǎn)2:首先,具有較好的心肌特異性。即心肌組織中含量較高,其他組織中含量低,甚至為零;其次,釋放速度快。當(dāng)心梗發(fā)生后能快速釋放進(jìn)入血液中?？蓹z測濃度能在血清中維持較

11、長時(shí)間(診斷窗口期時(shí)間長,且血清中的濃度高低與心肌受損程度存在一定相關(guān)性;最后,檢測方法快速、簡便、成本低。CK-Mass、CK-MB、Myo等均可以作為AMI的診斷血清標(biāo)志物,其中CK-MB一度被認(rèn)為是診斷AMI的金標(biāo)準(zhǔn)。隨著對cTnI研究的深入,無論是心肌的特異性還是診斷敏感性, CK-MB的地位均受到嚴(yán)峻的挑戰(zhàn),正逐步取代CK-MB成為AMI的診斷"金標(biāo)準(zhǔn)"7。當(dāng)心肌損傷發(fā)生后心肌細(xì)胞破裂,原本包含于心肌細(xì)胞內(nèi)的cTnI被釋放進(jìn)入血液中,4-6h后血清中濃度逐漸升高,并在12-24h達(dá)到峰值,而后濃度略有降低并維持7天左右,診斷窗口期較長,6-8天后其濃度回歸為正常值

12、。使用cTnI作為心肌損傷標(biāo)記物與傳統(tǒng)的CK-MB和myo相比具有以下兩個(gè)明顯特征8:(1特異性高,診斷窗口期時(shí)間長。早期血液內(nèi)濃度變化與CK-MB相似。然而,后者24h后血清濃度即趨于正常值,無法與可維持較高濃度4-9天的cTnI相比,更無法完成中晚期心梗病人的診斷。(2cTnI和CK-MB無法替代myo,后者在心肌損傷后可立即檢測到濃度的變化,在心肌損傷早期診斷方面具有不可替代的作用9。除可用于急性心肌梗死的診斷外,cTnI還用于不穩(wěn)定性心絞痛10-11、急性冠狀動(dòng)脈綜合征12-13、急/慢性心包炎14-16、圍手術(shù)期心臟并發(fā)癥17-18等的臨床診斷以及術(shù)后評價(jià),是心血管疾病相關(guān)診斷的一個(gè)

13、重要依據(jù)。3心肌肌鈣蛋白的臨床檢測方法Cummins等人早在1987年即建立了心肌肌鈣蛋白的放射性免疫檢測方法,最低檢出限為10g/L。隨著技術(shù)的發(fā)展,檢測方法不斷更新,80年代中期建立了Elisa檢測法,使用基于單克隆抗體的雙抗體夾心法代替了基于多克隆抗體的競爭法,使其靈敏度和檢測限得到了較大幅度的提升19。隨后又在Elisa 法的基礎(chǔ)上又發(fā)展了化學(xué)發(fā)光法,該方法的優(yōu)點(diǎn)是試劑安全無毒,分析速度快,背景低,近年來發(fā)展十分迅速。各大醫(yī)院、健康體檢中心和疾控中心等通常使用檢測工作站進(jìn)行cTnI的檢測,例如,Roche、強(qiáng)生、Beckman Coulter公司的Access分析系統(tǒng)等,并且配備有相應(yīng)

14、的檢測試劑盒出售。其儀器設(shè)備價(jià)格較高,適用于大量樣本的集中檢測。對于一些小型鄉(xiāng)鎮(zhèn)醫(yī)院和社區(qū)衛(wèi)生醫(yī)療機(jī)構(gòu)就診的胸痛病人而言,其需求多為疾病篩查,用于指導(dǎo)性就醫(yī)。因此,小型便攜式診斷設(shè)備即可滿足其需求。近年來,床旁診斷設(shè)備(point of care testing,POCT逐步興起,小型、便攜式快速診斷設(shè)備發(fā)展迅速。例如膠體金法快速診斷試紙、家用血糖儀、便攜式免疫分析儀、尿液分析儀及試紙等,已經(jīng)逐漸深入基層衛(wèi)生醫(yī)療機(jī)構(gòu)和家庭。這些醫(yī)療設(shè)備的應(yīng)用縮短了樣品檢測過程中的樣品周轉(zhuǎn)時(shí)間(Turnaround time,TAT,十分有利于如AMI等突發(fā)性、高致死率疾病的早期診斷。目前,使用心肌肌鈣蛋白作為

15、標(biāo)志物,用于心血管疾病診斷的POCT設(shè)備詳細(xì)情況見表18,20:以上所列儀器均包含常用的心肌肌鈣蛋白I檢測,分析結(jié)果可在10min左右得出。目前,針對cTnI的檢測發(fā)展了膠體金快速診斷試紙,不需要配套檢測儀器,通過肉眼的判斷即可完成結(jié)果判讀?；瘜W(xué)發(fā)光免疫分析法是近幾年逐漸興起的一種檢測方法,主要包括直接化學(xué)發(fā)光、電致發(fā)光等。與膠體金快速診斷試紙相比,化學(xué)發(fā)光免疫分析法其檢測限更低,檢測范圍更寬,并且對環(huán)境的污染小,配合相應(yīng)的檢測儀器消除了人為讀數(shù)誤差,在今后快速診斷類儀器的研發(fā)中必將發(fā)揮重要作用。4展望心肌肌鈣蛋白I作為良好的心肌標(biāo)志物已被廣大臨床檢驗(yàn)工作者接受,歐洲社會(huì)心臟聯(lián)盟(the Eu

16、ropean Society of Car-diology,ESC、美國心臟病學(xué)會(huì)(the American College of Cardi-ology,ACC、美國心臟協(xié)會(huì)(the American Heart Association, AHA和國際臨床生化學(xué)會(huì)等(the National Academy of Clinical Biochemistry,NACB均已將cTnI檢測作為判斷心肌梗死的重要標(biāo)準(zhǔn)之一21-22。目前,在cTnI臨床檢測方面幾乎全部應(yīng)用單克隆抗體。臨床應(yīng)用中發(fā)現(xiàn),這些臨床檢測試劑測定值間存在一定差異。不同的cTnI試劑對同一份標(biāo)本的檢測值最大可相差30余倍,不利于

17、AMI的診斷和預(yù)后評估,給臨床應(yīng)用與評價(jià)帶來了一定的干擾。檢測試劑間的差異主要在于使用的單克隆抗體所識(shí)別的抗原表位之間存在差異。有的抗體僅識(shí)別游離cTnI,而有的抗體識(shí)別的是以TnC-cTnI復(fù)合物形式存在的cTnI23-24。并且cTnI自身含有兩個(gè)半胱氨酸和兩個(gè)絲氨酸的結(jié)構(gòu)特性可使其在進(jìn)入血液循環(huán)后能夠以氧化、還原、磷酸化、雙磷酸化等多種形式存在,進(jìn)而改變了cTnI的分子結(jié)構(gòu)形式,為抗體識(shí)別與檢驗(yàn)帶來困擾25。目前,已經(jīng)有部分研究開始試圖通過cTnI最適抗原表位尋找的方法獲得高特異性和敏感性的抗體8。我們有理由相信,隨著對cTnI體內(nèi)釋放機(jī)理的深入研究、釋放形式與復(fù)合物結(jié)構(gòu)的精確解析,進(jìn)而

18、通過對抗體識(shí)別表位的不斷調(diào)整與優(yōu)化,cTnI的檢測必然會(huì)更加準(zhǔn)確。這種不同試劑間的差異也會(huì)逐漸縮小,以便為臨床提供更加科學(xué)、可靠的信息。眾所周知,胸痛是急性心肌梗死的早期癥狀之一。在我國醫(yī)療條件較匱乏的農(nóng)村等基層衛(wèi)生醫(yī)療機(jī)構(gòu)由于缺乏必要的檢驗(yàn)設(shè)備,急性心肌梗死的死亡率較高。因此,開發(fā)適合基層衛(wèi)生醫(yī)療機(jī)構(gòu)的心肌損傷篩查設(shè)備,進(jìn)而用于指導(dǎo)性就醫(yī)與術(shù)后評價(jià)具有重要意義。符合POCT的cTnI檢測設(shè)備為基層衛(wèi)生醫(yī)療機(jī)構(gòu)的胸痛病人AMI篩查提供了良好的途徑。相信隨著電化學(xué)、化學(xué)發(fā)光免疫分析等技術(shù)的發(fā)展,包括cTnI在內(nèi)的免疫學(xué)檢測項(xiàng)目,可以發(fā)展的如手持式血糖儀一樣走進(jìn)基層衛(wèi)生醫(yī)療機(jī)構(gòu)甚至千家萬戶。Not

19、e:ND-not defined.表1商業(yè)化的心肌標(biāo)志物POCT檢測儀器Table1Some commercially available cardiac marker point-of-care(POCtestsAssay Assay type Specimen Time(minAssay range(ng.mL-1Analytical sensitivity (ng.mL-1Stratus誖CS STAT (Dade Behring IncBench top two-siteimmunometric assayHeparinised plasma15CK-MB:0-150Myoglobin

20、:0-900cTnI:0-50CK-MB:0.3Myoglobin:1cTnI:0.03i-STAT誖(AbbottHandheld two-siteimmunometric assayWhole bloodor plasma10cTnI:0-50cTnI:0.02Triage誖Cardiac Panel(BiositeBench topflow-throughimmunometric assayPlasma or EDTAwhole blood10-15CK-MB:NDMyoglobin:NDcTnI:0.04-50BNP:NDCK-MB:1Myoglobin:5cTnI:0.05BNP:0

21、.02RAMP誖(Response Biomedical CorpBench top lateralflow immunoassayEDTA whole blood8-15CK-MB:NDMyoglobin:NDcTnI:0.03-32CK-MB:7.2Myoglobin:100cTnI:0.2Cardiac Reader TM(RocheBench toplateral flowimmunoassay150L heparinisedwhole blood812812Myoglobin:30-700cTnT:0.1-2D-Dimer:100-4000NT-proBNP:0.06-3Myoglo

22、bin:70cTnT:0.1D-Dimer:500NT-proBNP:Acute HF-0.3or Chronic HF-0.125PATHFAST誖(Mitsubishi Chemical Europe GmbHBench topchemiluminescentanalyserWhole blood orHeparin/EDTA/citrate plasma17CK-MB:2-500Myoglobin:5-1000cTnI:0.02-50D-Dimer:5-5000NT-pro-BNP:0.015-30hsCRP:50-30,000CK-MB:2Myoglobin:5cTnI:0.02D-D

23、imer:5NT-pro-BNP:0.015hsCRP:50i-CHROMATMReaderBench top lateralflow immunoassayWhole blood orHeparin/EDTA/citrate plasma15cTnI:0.5-50cTnI:ND 參考文獻(xiàn)(References1Tucker JF,Collins RA,Anderson AJ,et al.Early diagnostic efficiencyof cardiac troponin I and Troponin T for acute myocardial infarction J.Acad E

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