心肌肌钙蛋白Ⅰ的检测与临床意义

　　20世纪80年代前，世界卫生组织（WHO）一直将心肌酶谱活性作为急性心肌梗死（AMI）的诊断标准之一。20世纪80年代末，科研人员发现，肌钙蛋白（troponin,Tn）的敏感性和特异性高于磷酸肌酸激酶（CK）、磷酸肌酸激酶同工酶（CK-MB）、乳酸脱氢酶和天冬氨酸氨基转移酶等标志。心肌肌钙蛋白I(cTnI)可检出微小心肌损害，成为心肌细胞损伤敏感性和特异性最强的标志物之一，是公认的快速诊断AMI和急性冠脉综合征（acute coronary syndromes, ACS），以及协助ACS危险分层和反映其预后的主要生化标志。秦皇岛市骨科医院内科徐江

CTnI的物生学特性
Tn是由TnI、TnT和TnC三个亚单位组成，其中TnI是抑制性亚单位，可抑制肌球蛋白与肌动蛋白组合，阻止肌肉收缩，TnT是与原肌球蛋白结合的亚单位；TnC是与钙离子结合的受体。
1  CTnI的心肌特异性和抗原性
TnI有三种亚型：分子量分别为24kD的cTnI,20kD的快骨骼肌和慢骨骼肌肌钙蛋白I（sTnI）。CTcI与sTnI的氨基酸序列有40%的异源性，cTnI氨基端有31个氨基酸是sTnI所不具有的；两者在人体中的含量相差也较大，cTnI为5.7±0.6mg/g, sTnI为8.4±2.7µg/g，比值为680±75；cTnI与sTnI的交叉反应最早认为是2%，后来由于检测技术的发展，交叉反应已降至0.007%。在出生9个月后，新生儿心肌中仅存cTnI，且无任何亚型。在个体发生的全过程中，无论骨骼肌受到任何病理刺激，均不表达cTnI,,所以cTnI具有高度的心肌特异性。人cTnI有五个螺旋区域，呈伸展式构型。抗体识别相应抗原表位不依赖于蛋白质的三级结构，使nTnI氨基酸序列易被免疫系统识别，故cTnI具有较强的抗原性。
2  cTnI的存在方式
cTnI大部分以CTnI-CTnC复合物形式存在于心房肌和心室肌细胞的胞质中，3%的CTnI游离于心肌细胞的胞质内，在心肌细胞膜完整状态下，cTnI不能透过细胞膜入血循环。当心肌损伤时，外周血中90%以上的cTnI，仍然以cTnI-cTnC复合物形式存在，游离的cTnI较少。
CTnI的检测方法及其影响因素
CTnI的测定方法很多，1987年Commins采用多克隆抗体建立放射免疫分析法检测cTnI浓度，最低检测浓度为10µg/L，与sTnI只有2%的交叉反应，检测时间为24-36h。Larued等应用的cTnI单抗酶免疫检测法，最低浓度为0.2µg/L，并与sTnI无交叉反应，检测时间为30min以内，明显优于Commins法。为了使检验更便捷，有研究者将金标记或硒标记单克隆抗体与免疫层析技术相结合，用纸条法定量或半定量床边检测cTnI浓度，根据测试纸条上线条是否呈红色来制定cTnI浓度，最低检测值为0.4µg/L。临床上常用的方法有：
1  Stratus检测法
Stratus检测法是一种先进的自动双位点荧光酶免疫定量检测法，使用两种cTnI单克隆抗体，特异性高，灵敏度为0.35µg/L。当AMI临界值为1.5µg/L时，不精密性（CV）小于或等于10%，检测时间为10min。
2  AxSYM检测法
AxSYM检测法是一种近几年来才开始应用的cTnI检测法，它的基本原理与Stratus法有相似之处，是一种以特异性cTnI单克隆抗体为捕获抗体，以cTnI多克隆抗体作酶标记抗体，建立两步夹心酶免疫法，检测游离cTnI和复合体中cTnI。该法首先将包被着cTnI单克隆抗本的微粒、碱性磷酸酶（SLP）标记的cTnI多克隆抗体以及标本中的cTnI相混合，然后加入底物MUP（4-methylum-bellifery 1 phosphate），产生荧光物质的比率与样本中cTnI的浓度有关，该方法与Stratus检测法有显著相关性（r=0.88）即AxSYM=3.50（Stratus检测法）-1.10，两种方法对AMI检测的一致性为95.3%。该方法灵敏度为0.14±0.05µg/L，POC曲线所确定的AMI临界值为2.0µg/L；总不精密性为6.3%-10.2%，检测时间为15-20min。
3  RxL-HM检测法
RxL-HM检测法是以两个特异性的单克隆抗体为基础的一步酶免疫检测法，检测时间为17min，灵敏度为0.1µg/L，方法简便。ELISA快速定量检测cTnI所需时间为10min，灵敏度为0.01µg/L，诊断AMI的阈值为0.15µg/L，初始敏感度为63%。延长至4H后敏感度提高至98%，比Stratus检测法（初始和4h后敏感度分别为48%和85%）更敏感，且能提供更好的预后信息。
4  CTnI检测方法影响因素
应当注意的是，虽然cTnI的检测方法很多，但因其定量测定受到许多因素的影响，各种检测方法有着不同的临界值，各种检测结果之间最大可相差达36倍。其原因有以下几个：（1）无论是在患者的血流中，还是在全血或血清标本中，cTnI均会有不同程度的降解，游离和复合物形式的cTnI及其降解片段结构各异，各种检测方法使用针对不同抗原决定簇的cTnI抗体，其免疫反应必然各不相同。已用研究发现，虽然cTnI的N末端和C末端的抗原性很强，但无论是在血清还是在坏死的心肌组织中，都极易被蛋白酶快速水解，而中央区（30-100氨基酸序列）却有较高的稳定性，故建议选择能够优先识别这些比较稳定的氨基酸序列的抗体，被认为有助于cTnI免疫检测的标准化以及有利于提高特异性和敏感性；（2）由于多数单克隆抗体不能与cTnI-cTnC复合物结合，为了达到快速检测相应抗原的目的，常使用EDTA(Ca+螯合剂)等抗凝剂，解离cTnI-cTnC复合物，促使单抗与cTnI结合，但若这些抗凝剂应用不当也会影响检测结果；（3）溶血或高胆红素血症以及风湿等因素对cTnI测定也有一定的影响，有的可能会产生假阳性结果；（4）缺少统一的校正标准品。最近在欧洲心脏病学会（ESC）和美国心脏病学院（ACC）组织的会议上，生物化学小组专家已提出应尽快通过检测cTnI标准化来解决上述问题。
CTnI检测的临床意义
1  急性冠脉综合征的临床诊断、预后估计和危险分层
ACS是动脉粥样硬化斑块脱落、血小板聚集、血栓形成、心肌缺血和心肌坏死等临床病理生理改变引起的一系列临床症状，它包括了不稳定性心绞痛和AMI等各种因冠脉狭窄、阻塞引起心肌缺血以至梗死的综合症状。
目前，公认的早期心肌损伤的生化标志物主要限于肌红蛋白（myoglobin, Mb）和CK-MB， WHO对AMI诊断标准已有了许多修改。由于CK-MB、CK和Mb不仅存在于心肌组织中，也存在于非心肌组织中。在骨骼肌受损伤时，它们可不同程度的升高。另外，CK-MB在血中存在的时间较短（1-4天）。CTn浓度的敏感性和特异性高于CK-MB、CK和Mb等酶标志物，患者发病后cTn出现较早，持续时间长，是目前诊断心肌损伤较好的确定标志物。此外作为Tn之一的cTnT在慢性肾衰、横纹肌溶解、肺炎、败血症患者也呈不同程度的增高。而且cTnT分子量大于cTnI。故意在AMI发生后，cTnT释放入血时间比cTnI延迟，而cTnI却有其独特的心肌特异性和诊断窗口期较长的优势。
在AMI初期，cTnI的敏感性略逊于Mb、CK-MB；在AMI出现症状后4h，cTnI、Mb和CK-MB的敏感性分别为96.9%、100%和92.3%；但此时cTnI的特异性和ROC效率最高，分别为100%和95.6%，而Mb为46%和56%，CK-CB为78%和81%；当出现症状后10-70h，cTnI的敏感性、特异性和ROC均为100%。国外有学者已指出，一定要在AMI出现症状后6-9h，采血检验cTnI，这一点至关重要。Mb和CK-MB的最大敏感度则分别在AMI出现的2-8h和7-24h；在70h，二者的敏感度下降了，分别为20%和37%。所以，无论在AMI早期，还是晚期，cTnI都是一个敏感性和特异性较高的指标。基于cTnI以上特点，国外对怀疑AMI的患者，早期做cTnI、Mb和CK-MB三项血清学检查。Mb作为过筛试验，cTnI阳性和CK-MB阴性者为高危患者；cTnI和CK-MB均阴性，临床症状可疑者，需做3h、6h、9h和12h血cTnI动态观察，而cTnI其诊断窗口期最长，可达7-9天。
CTnI不仅有助于早期诊断AMI，并对其预后估计和危险分层也有一定的帮助。有研究证实，cTnI在AMI症状出现后12h，对危险分层最为适宜。Maisel等将cTnI和2h-Mb作为CK-MB的辅助手段，对505例胸痛患者的AMI作出判断，结果表明cTnI+2h-Mb二者同cTnI+2h-Mb+CK-MB三者联合早期诊断AMI，结果同样准确。所以cTnI+2h-Mb检测可节省费用，并且对迟发事件的估计优于CK-MB。同时cTnI+2h-Mb对CD-MB正常者是否有并发症的发生具有预测价值。在另一项研究中，通过对200名疑似AMI患者血中cTnI、CK-MB/CK活性、CK-MB和Mb检测，并以CAS和死亡作为终点，进行了6周的随访后表明，入院时、入院2h及4h 检测患者cTnI+Mb，对AMI的诊断价值高于单独检测Mb。而cTnI+CK-MB/CK活性对6周后死亡或AMI的发生具有独立预测价值，但CK-MB/CK活性和Mb则没有预测价值。Fleming等将cTnI小于0.1µg/L的95例患者，静息ECG正常的急性胸痛患者，分成两组，一组cTnI小于0.03µg/L，另一组cTnI为0.03-0.099µg/L，随访172天，结果显示；cTnI轻微升高的19例患者中，有5例ECG的ST段显著升高，5例病情恶化；而cTnI正常者中，无上述情况出现，认为cTnI正常的患者ACS事件的发生率较低，无需进一步行运动试验心电图检查。
2  估计心肌梗死面积
心肌梗死的面积与心室功能的减弱和室性心率失常的发生有密切的关系，所以估计心肌梗死面积可帮助评价预后。Mair等对15例Q波性AMI患者的cTnI、CK-MB和CK的检测发现，cTnI的释放与心肌梗死面积相关。另有研究者将40只兔子随机分成实验组和对照组，对实验组兔子的左前降支（LAD）夹闭后造成心肌梗死模型，对心肌梗死的面积和cTnI抗体空白区面积进行组织学研究。发现cTnI抗体空白区面积包括了所有缺血区的面积，这两者面积呈强相关性（r=0.95）；释放的cTnI总量与心肌梗死的面积和cTnI抗全空白区面积呈线性相关，AMI后9h相关性最好（r=0.45和0.47），AMI后9h cTnI的浓度可估计心肌梗死的面积。
3  监测心脏手术造成的心肌损伤
由于cTnI对检测微小心肌损伤具有较高的敏感性和特异性，可用于心脏围手术期的监测。已有研究表明，cTnI是冠脉成形术后微小心肌损伤非常敏感的标志物，与支架是否置入无关。在cTnI不正常的患者中，有38%的患者在支架置入术后发生分支闭塞。Harris等对cTnI、cTnI和CK-MB在检测经皮穿刺冠状动脉成形术（PTCA）、支架术（stent）、冠脉动脉内斑块旋切术（RA）等心脏介入手术后心肌损害的敏感性进行比较，同样发现，cTnI对术后微小心肌损伤的预测价值最高，但发现将cTnI浓度为0.1µg/L定为临界值，可能过于敏感，并将在以后的随访中进一步研究cTnI轻微升高的临床意义。
心源性猝死的高危患者常需置入埋藏式自动复律除颤器（ICD），为了确保ICD功能正常，必须对其除颤功能进行检验，因为直流电击在终止室颤的同时，导致微小的心肌损伤，使cTnI短暂释入血，其释放与电击的次数和有效性有关，cTnI、cTnT和CK-MB在电击后明显升高，高峰出现在电击后4h。
4  某些药物治疗的临床疗效观察
已有研究将cTnI用于糖蛋白ⅡbⅢa受体抑制剂疗效的观察，而cTnI却难以确定哪些患者受益于ⅡbⅢ受体抑制剂。
5  非缺血性心衰心肌溶解的检测
有研究通过检测cTnI来评价心肌细胞溶解在非缺血性心衰中的作用。结果表明，cTnI升高与二尖瓣活动受限、左室向心性重塑以及左室壁张力的相关生化标志物（如增高的心钠素）有关，认为微小的心肌溶解可能部分与左室张力的显著增加有关，认为cTnI将是检测非缺血性心衰的心肌溶解，非常有发展前景的方法。
6  原发性高血压病左室肥厚的新标志
Siciliano等对原发性高血压病伴左室肥厚组、原发性高血压病无左室肥厚组和正常对照组的cTnI进行检测发现，第一组的23例患者中，有12例cTnI大于正常高限值（0.5µg/L），后两组的cTnI均低于0.5µg/L，三组的cTnI均值分别为0.88±0.93µg/L、0.27±0.8µg/L、0.22±0.4µg/L，有显著差异。认为血清cTnI浓度是原发性高血压患者左室肥厚的新标志。
骨骼肌损伤或慢性肾衰伴有心肌损伤的鉴别
由于CK-MB、CK和Mb不仅存在于心肌组织中，也存在于非心肌组织中，在骨骼肌损伤或慢性肾衰时，可不同程度的升高；作为Tn之一的cTnI在慢性肾衰、横纹肌溶解患者中也常呈不同程度的增高，而cTnI具有唯一的心肌特异性，可鉴别骨骼肌损伤或慢性肾衰患者是否伴有心肌损伤。