心臟生物標誌物的應用

　　心血管疾病（CVD）是嚴重威脅人類健康的疾病，CVD的早期診斷和危險分層將有助於準確及時地對這些患者進行診斷和治療。目前由於更多的心臟生物標誌物（BM）的發現和研究為CVD的診斷、預後方面提供了新的認識，現做一簡要的綜述。
　　1 、        心臟損傷標誌物
　　（1）  心肌酶譜和肌鈣蛋白
　　以往的心肌酶限於急性心肌梗死（AMI）的診斷，自心肌肌鈣蛋白（cTns）應用於臨床後在心肌壞死的診斷、CVD的危險分層、預後判斷等方面有了更深的認識。在2000年，美國將檢測定義AMI的標誌物包括為心肌壞死的特異性標誌物：cTns（cTnI，cTnT）、肌酸激酶同工酶（CK-MB），而不使用肌酸激酶、穀草轉氨酶、谷丙轉氨酶、乳酸脫氫酶等舊的非特異性心臟標誌物[1]。由於cTns升高即診斷AMI，使得AMI的診斷閾值降低，臨床中大大增加了AMI患者的數量。
　　肌紅蛋白是存在於心肌、骨骼肌的亞鐵血紅素蛋白，是最早的心肌損傷標誌物，在心肌損傷1～2 h後即可檢測到，但無心臟特異性。在腎衰、骨骼肌損傷、創傷和其他疾病中亦升高。由於靈敏度高，檢測陰性可用於早期排除AMI。
　　CK-MB在心肌損傷4～6 h後快速釋放，比肌紅蛋白更具心臟特異性，但也包含了5％的骨骼肌成分，因此在非心臟疾病情況中亦增高。在使用cTns前CK-MB是診斷AMI的“金標準”，在確定心肌梗死（MI）範圍和再梗死方面具有重要作用。
　　cTns是目前診斷心肌損傷和心肌壞死時特異度最強、敏感度較高的生物標誌物，在急性冠脈綜合徵（ACS）危險分層也有重要的臨床應用價值。cTns在心肌損傷後4～12 h升高且保持升高4～10 d。cTns隨不可逆的缺血心肌細胞損傷後進入血流，較長時間保持升高。由於cTns具有診斷時間“窗口”長的優點，亦可作為ST段抬高心肌梗死(STEMI)較晚期的診斷指標，且敏感性高，可診斷微小MI。cTnI由於獨特的氨基酸序列而具有較高的心肌特異性，迄今為止是心肌唯一特異的心肌蛋白，還沒有證據表明人和動物的再生或病變骨骼肌表達cTnI或可檢測cTnI的mRNA，cTnI可敏感地測出小灶性可逆性心肌損傷存在。cTnT亦僅存於心肌細胞中，用單克隆抗體測定cTnT時，與骨骼肌TnT的交叉反應陽性率＜5％，但在部分腎功衰竭（腎衰）透析患者血中cTnT升高，多發性肌炎、進行性肌營養不良等情況橫紋肌有cTnT亞型的存在。
　　cTns可檢測出1 g的心肌組織壞死，甚至cTns 微小的升高亦與心肌壞死和近、遠期的死亡率升高有關[2]。早在1997年Vecchia等[3]報道了無臨床AMI的進展性心力衰竭（心衰）患者cTns水平升高。Missov等[4]後來也報道在心衰患者中cTnT升高，其水平與心衰的嚴重程度相平行。他們認為cTnT升高與心肌細胞遊離池中的具有免疫活性的cTnT的漏出有關，甚至在25％ ～33％嚴重急性失代償心衰患者中可檢測出cTnT。大多研究者認為cTnT的升高反映了終末心衰患者存在進行性心肌壞死，表明預後更差。Sato等[5]研究了60例擴張型心肌病患者，通過常規治療仍有17例cTnT濃度持續升高，這些患者心臟更大、左室射血分數（LVEF）更低、生存率更低。Horwich等[6]研究了238例排除心肌炎、AMI的嚴重心衰患者，通過最新的高敏感性cTnI檢測方法，發現117例（49.1％）cTnI升高，其血流動力學更差、LVEF更低。總之，進展性的嚴重心衰患者cTns可能升高，儘管機制不明確，但與預後相關，多數研究者認為與低水平的心肌壞死有關。
　　此外，在腎衰中無ACS的患者亦出現cTns的升高，cTns水平從基線急性升高與死亡率的增加有關[7,8]。腎功能不全患者cTns升高可能與腎臟清除率下降有關，目前機制不明確。還有假設認為在腎衰中cTns升高來源於骨骼肌，但證據不足。微小的MI亦可解釋這種升高現象，已有病理學證據證實在腎衰患者中存在微小的MI。由於約6 ％ ～8 ％ cTnT、3 ％ ～5 ％ cTnI以遊離形式存在於胞漿中，在急性心肌損傷時遊離的cTns能更早地釋放入血，所以會出現輕度的升高。cTnT由於分子量較大，在胞漿中游離存在形式高於cTnI，因而比cTnI升高更常見。
　　由於這些BM的上述釋放、清除動力學特點，目前推薦多個標誌物的結合使用，這樣可使AMI診斷敏感性接近100 ％ 。心肌缺血、不穩定型心絞痛（UA）不能通過CK-MB、cTns等心肌壞死標誌物確定，而診斷AMI需結合ACS的臨床證據[1]。
　　（2）   缺血修飾白蛋白
　　缺血修飾白蛋白（IMA）是一種新的缺血標誌物，是美國FDA批准的第一個用於檢測心肌缺血的心臟標誌物。IMA是由於缺血過程中低的pH環境誘發N-末端白蛋白構型改變而產生，表現為血清蛋白與外源性鈷離子（CO2＋）結合能力減弱。主要機制包括內皮及細胞外缺氧、酸中毒、自由基損傷，細胞膜能量依賴的Na+-K+泵破壞和遊離CO2＋增多。IMA不僅可檢測出心肌缺血，而且在心肌缺血發作後迅速升高，在可疑ACS而無心電圖變化的患者中，IMA識別已明確的UA的敏感性較高，但特異性不高。IMA在缺血發作5～10 min濃度即可升高，其靈敏度顯著高於cTns，但陽性預測值低，其臨床特異度還需臨床研究證實。目前研究表明IMA結合cTns有助於提高ACS診斷的特異性。Bhagavan等[9]報道IMA結合cTns診斷心肌缺血的敏感性、特異性分別為88 ％、94 ％，陽性和陰性預測值分別為92 ％ 和91 ％，但IMA區別心肌缺血患者是否存在MI能力較差。IMA還可作為經皮腔內冠狀動脈成形術（PTCA）一過性缺血的早期敏感指標，PTCA後數分鐘即可升高，6 h回到基線，並可評價PTCA有關的冠狀動脈的側支循環情況[10] 。
　　IMA對於ACS預後具有一定的評價意義，ACS患者IMA水平明顯高於穩定性冠心病（CHD）和正常者，Aparci等[11]通過ROC曲線分析確定IMA剪切值（cutoff value）為477 U/ml。IMA＞477 U/ml者死亡率明顯增高，以此值預測1年死亡率的敏感性、特異性分別為70 ％ 和82 ％。
　　IMA升高還可見於腫瘤、感染、終末期腎病、肝病、腦缺血患者。儘管IMA可能成為一種快速檢測ACS的標誌物，但仍需進一步研究。
　　2、         心血管炎症及相關標誌物
　　動脈粥樣硬化（AS）是一種炎症性疾病，粥樣斑塊的發展和破裂導致ACS的全過程被認為是對損傷的炎性反應。流行病學證實，ACS患者血清中與炎症有關的生物標誌物如C反應蛋白（CRP）、金屬基質蛋白酶（MMPs）、白介素-6（IL-6）等升高，已被用於未來心血管事件發生的預測指標。
　　（1）  C反應蛋白
　　粥樣斑塊內局部的炎症反應產生的細胞因子和炎性介質可以促進肝臟合成急性期反應物，包括CRP、纖維蛋白原、血清澱粉樣A蛋白等，研究已證實與心血管危險性增加有關。CRP具有激活補體，促進吞噬細胞的活性，刺激單核細胞表面的組織因子表達和其它免疫調控功能，具有調理素作用，它在組織損傷，炎症反應的病理生理中有重要意義。炎症細胞具有CRP受體，CRP通過其受體活化細胞，通過直接浸潤或產生細胞因子作用而損傷血管。
　　由於健康人體的CRP水平通常＜3 mg/L，因此使用高敏感的檢測方法[高敏C反應蛋白（hs-CRP）]用於CVD的篩查。對於CVD的危險性評估時，hs-CRP＜1.0 mg/L為低危，1.0～3.0 mg/L為中危，＞3.0 mg/L為高危。如果hs-CRP＞10 mg/L表明存在其他炎症,需進一步複查。hs-CRP被認為是心血管危險性最強烈的預測因子，但廣泛應用於臨床必須解決檢測方法和參考值標準化問題[12]，而且當前在臨床實踐中其診斷、預後或治療學等方面的作用還需進一步證實。
　　近期待發表的MONICA/KORA Augsburg 隊列研究通過對3 620名中年男性檢測hs-CRP預測全因死亡、致死的CVD、CHD等方面表明，hs-CRP＞3.0 mg/L者為 hs-CRP＜1.0 mg/L者的2倍，危險比（HR）分別為1.88、2.15和1.74。來自同一隊列的另一研究通過對2 000多例中年健康者進行平均11年的隨訪發現，在CHD發病群體中CRP和IL-6水平較未發病者明顯增高，而IL-18水平在兩組間未見明顯差異，提示該群體CRP和IL-6濃度的增加是未來CHD事件的獨立預測因素[13]。但是hs-CRP濃度增高的程度對CVD的預測仍需進一步的研究，研究群體的炎症狀態會影響其與CVD事件的關係。過高的hs-CRP濃度（＞10 mg/L）往往與炎症狀態有關，而即使在健康者群體中也有較高的炎症狀態發生率，較高的CRP濃度與CVD事件並不成線性關係，對CVD風險的評價需慎重[14]。
　　（2）  金屬基質蛋白酶
　　斑塊破裂之所以與炎症有關，是因為炎症細胞是斑塊穩定性的重要調節者。炎症細胞可產生MMPs、白介素（IL）、腫瘤壞死因子等物質，這些物質相互作用可降解細胞外基質。內源性抑制因子稱為金屬蛋白酶組織抑制因子（TIMPs），連接於MMPS的活性部位調節其活性。單核/巨噬細胞可分泌以酶原狀態存在的MMPs，血管平滑肌細胞、T淋巴細胞、內皮細胞分泌的細胞因子如IL-1、腫瘤壞死因子-α等具有刺激MMPs基因表達作用，MMPs能特異地與細胞外基質各成分結合並降解胞外基質，使斑塊纖維帽削弱，同時抑制血管平滑肌細胞增生而促進其凋亡，當斑塊脂質核心增大、纖維帽進一步變薄受損時，斑塊破裂及繼發血栓形成而導致ACS。Blankenberg等[15]對1 127例確診冠心病的患者進行4年餘的研究發現血清MMPs水平與患者致命性冠狀動脈疾病的發生風險密切相關，其獨立於其它傳統的CVD危險因素。
　　AMI和UA患者的MMP-1、MMP-2和MMP-9是顯著增高的。AS發生時，局部缺血缺氧，氧化的低密度脂蛋白（ox-LDL）可誘導斑塊內表面及斑塊內新生血管壁上的內皮細胞分泌MMP-1、MMP-2和MMP-9。其中MMP-2和MMP-9是降解細胞外基質的主要成分，在易於破裂的斑塊肩部，膠原分解的增強與巨噬細胞產生的MMPs密切相關。Naruko等[16]研究顯示MMP-9與未來心血管病死亡具有相關性，在校正了CRP、纖維蛋白原、IL-6和IL-18等其它炎性因子影響後，對於心血管病預後具有意義。Robertson等[17]通過使用帶遠端保護裝置的經皮冠狀動脈介入治療術檢測ACS患者血漿MMP-9濃度，在冠脈的“罪犯”病變血管處局部MMP-9、IL-6、ox-LDL濃度增加，從而證實其為不穩定斑塊的“識別”標誌物，其血漿中濃度的增加可能來源於不穩定斑塊的釋放。
　　MMP-9在AMI後還有助於評價左室重塑，Squire等[18]報道了ST段抬高MI後心室功能的改變與MMP-9和TIMP-1的濃度關係。MMP-9在第1天和第4天產生了雙相的峰值。相反，TIMP-1從AMI後第1天至第5天開始降低。MMP-9濃度越高，提示左室越大，腦鈉肽（BNP）濃度越高。
　　（3）  細胞黏附分子
　　正常的血管內皮可抵抗循環中白細胞的黏附，早期粥樣斑塊的形成涉及內皮功能不全和白細胞聚集。正常情況下介導血管內皮細胞與白細胞相互作用的黏附分子[如血管細胞黏附分子(VCAM-1)、細胞間黏附分子（ICAM-1）、P-選擇素、E-選擇素等]不表達或低表達；在炎症反應中，被激活的白細胞黏附到血管內皮，能通過一系列機制促進內皮細胞損傷、血管內皮功能障礙，使ICAM-1等表達增加，血液中巨噬細胞、T淋巴細胞廣泛的通過內皮浸潤到內膜。研究顯示，黏附分子介導的細胞之間、細胞與細胞外基質之間的黏附作用可能是導致局部炎症反應和血栓形成的重要因素。VCAM-1對單核細胞和T淋巴細胞有特異性親和力，低密度脂蛋白（LDL）通過氧化、糖化、聚集、免疫複合物形成等途徑修飾成為ox-LDL，經巨噬細胞吞噬後聚集於血管內膜形成脂質斑塊，並可能通過引發炎症而使VCAM表達增加，使局部炎症細胞反應增加[19]。PRIME研究[20]對9 758例健康男性隨訪10年發現，心絞痛、CHD死亡、AMI等事件的發生與ICAM-1和CRP的升高有明顯相關性。Guray等[21]研究發現VCAM-1在ACS中表達明顯增加，更能預測斑塊的穩定性。
　　其它的涉及細胞黏附分子包括P-選擇素、E-選擇素等亦顯示出與心血管危險預測具有相關性。
　　（4）  髓過氧化物酶
　　髓過氧化物酶（MPO）是一種在LDL氧化過程中的炎症前活化酶，是粒細胞進入循環之前在骨髓內合成並貯存於嗜天青顆粒的血紅素蛋白酶。MPO是中性粒細胞、單核細胞和某些巨噬細胞中含量最多的蛋白質。冠脈粥樣斑塊中大量單核細胞浸潤、活化並脫顆粒，同時釋放大量MPO，造成冠脈粥樣斑塊病變處和循環中MPO水平增高。Zhang等[22]研究顯示在冠狀動脈疾病（CAD）患者血和白細胞中MPO活性增高，而且其活性與CAD程度具有明顯的相關性（OR 11.9），獨立於年齡、性別、吸菸、糖尿病、LDL濃度、白細胞計數等危險因素。研究顯示MPO在LDL氧化過程中扮演了重要角色，MPO作為一種心血管危險的預測和可疑ACS的診斷具有一定前景。黎莉等[23]研究發現，在ACS患者中冠脈循環和體循環中MPO濃度存在梯度，提示中性粒細胞隨血液流經冠脈病變處血管床時，將細胞內活性物質分泌出來，參與了病變局部的炎症反應，消耗了MPO，致使經過冠脈循環血液的MPO含量降低，從而提示MPO是反應AS斑塊局部炎症的較好指標。
　　MPO對於ACS預後具有一定的預測價值。Cavusoglu等[24]發現基線MPO水平對ACS患者長期預後有意義。通過對193例ACS患者隨訪2年發現，以患者入選時MPO水平的中位數為預測剪切值（20.34 ng/ml）,無MI事件者88 ％ ≤20.34 ng/ml，而發生MI事件者74％＞20.34 ng/ml（P=0.024 9）,研究者認為基線MPO水平是ACS患者2年MI事件的獨立預測因子。Mocatta等[25]研究發現，MPO水平在AMI患者入院24 h至96 h高於對照組（55 ng/ml vs 39 ng/ml，P＜0.001）。MPO濃度高於中位數水平是死亡的獨立預測因子（OR 1.8, P=0.034），如果合併高的N末端腦鈉肽前體（N-pro-BNP）濃度和低的LVEF值則死亡率更高。
　　但是，儘管MPO參與了CAD炎性過程，由於中性粒細胞活性並非缺血誘導，因此MPO最多隻是斑塊不穩定的標誌物，而不是氧化應激或損傷標誌物，並且不可能具備心臟特異性。
　　其它與心血管危險增加相關的炎症前酶是脂蛋白相關磷脂酶A2和孕相關血漿蛋白-A。
　　3、        心臟功能標誌物
　　利鈉肽是一類具有擴張血管、拮抗腎素-血管緊張素-醛固酮系統，抑制交感活性，促進尿鈉排洩、減少水鈉瀦留等作用的心血管肽類激素。BNP是利鈉肽家族成員之一，自1988年發現至今，在CVD診治方面的應用越來越廣泛。近年來BNP作為一種有價值的臨床生化標誌物，可以為CVD患者提供診斷、預後判斷及治療療效評價，並引起廣泛關注和重視。BNP和N-pro-BNP最適合可疑心衰患者的診斷。Maisel[26]等進行的多中心試驗顯示：BNP濃度與心衰患者NYHA等級具有高度相關性，而且BNP與血流動力學指標如左室舒張末壓（LVEDP）、肺契壓（PCWP）有關。在失代償心衰患者最高，已有左室功能障礙而無急性發作者中度升高，而無心衰或左心功能不全者最低。以100 μg/L為界值診斷心衰的敏感性為90 ％，特異性為76％，具有83％的準確性；而以50μg/L為界值具有更好的排除作用，其陰性預測值為96 ％。
　　由於BNP是一種神經激素且半衰期較短（18～22 min），亦可通過監測其濃度進行療效判定及預後評價。以監測BNP濃度為指導的心衰治療較傳統的經驗治療相比可明顯減少心血管事件的發生。Tsutamoto等[27]認為NYHA心功能分級、PCWP、LVEF、BNP、心房肽（ANP）等均是慢性充血性心衰患者死亡的獨立危險因素，Kaplan-Meier生存分析顯示，BNP濃度每增加10 pg/ml，2年隨訪期內心臟性死亡率增加3 ％。Berger等[28]對452名LVEF≤35％的慢性充血性心衰患者隨訪3年發現與ANP、內皮素相比，BNP是猝死（SD）的獨立預測因素，BNP<130 pg/ml組SD為1 ％；而BNP>130 pg/ml組SD為19 ％（P=0.0001）。
　　近期的研究[29，30]表明，N-pro-BNP與BNP血漿濃度高度相關，且由於其半衰期長（60～120 min），因而認為在心衰診斷中應用價值可能優於BNP。兩者均隨NYHA心功能降低而升高，且N-pro-BNP升高更明顯，以LVEF≤40 ％ 為標準時，兩者的ROC曲線下面積無差異；以LVEF≤50 ％為標準時，N-pro-BNP的ROC曲線下面積高於BNP（0.82 vs 0.79），因而認為N-pro-BNP更適用於輕中度心衰的診斷。Tsutamoto等[30]通過測量353名慢性心衰患者主動脈和冠狀靜脈竇內BNP和N-pro-BNP濃度發現，兩者濃度梯度經心臟增加，N-pro-BNP更明顯，在心衰患者預後評價方面N-pro-BNP亦優於 BNP。
　　近來的研究還表明，BNP和N-pro-BNP亦可用於心功能和病情穩定的CHD患者預後分析。
　　4、        總結
　　目前，越來越多的心臟生物標誌物的應用為臨床診斷提供了新的方法和思路，其與CVD的病理生理學的密切聯繫使其成為倍受關注的診斷和預後的工具。但是一些標誌物由於缺乏特異性，在臨床研究中仍然存在爭議，仍沒有充分的證據明確一些標誌物是CVD的參與者還是“旁觀者”，其血清或組織中水平的升高是始動因素還是繼發因素。但不管怎樣，各生物標誌物的出現貫穿、演變於CVD的不同階段，已成為CVD的“標誌”。具有高度敏感性、特異性的心臟生物標誌物的研究已經成為臨床研究的熱點，對於疾病的診斷、預後判斷已經顯示出一定的價值。今後還需要進一步的研究證實或檢驗一些生物標誌物的臨床意義。