心脏急性损伤标志物研究进展.docx

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心脏急性损伤标志物研究进展

心脏急性损伤标志物研究进展

    重症患者常伴心脏功能受损，早期评价心脏功能对改善患者治疗及预后非常重要。

    近年来，心脏急性损伤标志物因以下优势而被广泛应用：

①可快速得出结果；②能评估预后，指导治疗；③与超声心动及有创血流动力学操作相比，风险小，操作简便。

    目前常用的心脏标志物主要有心肌损伤标志物、心肌张力增加标志物、炎症介质和其他新标志物等。

   一、心肌张力增加标志物

    利钠肽家族

    利钠肽家族包括心房利钠肽（ANP）、B型利钠肽（BNP）和C型利钠肽（CNP）。

ANP、BNP主要来源于心脏，具有较强的利钠、利尿、舒张血管、抑制肾素-血管紧张素-醛固酮系统（RAAS）和抗血管平滑肌细胞及内皮细胞增殖作用。

    BNP和N末端前BNP（NT-proBNP）主要在心室产生。

心室壁张力及血管内容量增加诱发心室细胞分泌pro-BNP，随后其迅速降解为BNP和NT-proBNP。

BNP具有激素活性，半衰期约20min；NT-proBNP无活性，半衰期约2h，主要经肾脏清除。

    血浆BNP水平对急慢性心力衰竭的诊断及预后判断都有重要意义。

施特格（Steg）等对有急性呼吸困难症状的患者进行超声心动图和血浆BNP水平检测，发现心力衰竭患者血浆BNP水平显著高于无心力衰竭的患者（683pg/ml对129pg/ml）。

在诊断心力衰竭方面，BNP曲线下面积（0.89）显著大于射血分数的曲线下面积（0.78），BNP≥100pg/ml敏感性为89%,特异性为73%。

    此外，BNP还可预测急性肺栓塞患者是否会发生右心衰竭。

克鲁格（Kruger）等观察50例肺栓塞患者，发现未出现右心衰竭的患者BNP水平[（55±69）pg/ml]明显低于出现右心衰竭者[（340±362）pg/ml，P＜0.001]，BNP＞90pg/ml对右心衰竭诊断风险比为28.4。

    近年一些研究还表明，严重感染或感染性休克患者BNP水平显著升高，死亡组BNP水平明显高于生存组。

里弗（River）等观察252例急诊严重感染和感染性休克患者，发现入院时及入院后24h内分别有42%及69%的患者BNP水平升高。

入院24hBNP＞210pg/ml是死亡独立预测因子（OR=1.061,P＜0.001）。

    NT-proBNP在急慢性心力衰竭诊断中也起重要作用。

马森（Masson）等比较BNP和NT-proBNP发现，NT-proBNP似乎在评估死亡及再入院率方面更具优势，这可能与其半衰期更长、标本稳定性更强有关。

    二、炎症介质

    1、C反应蛋白（CRP）

    研究揭示，CRP是冠心病独立危险因素，与动脉粥样硬化性疾病发生过程密切相关。

    超敏CRP与心力衰竭同样存在相关性。

因（Yin）等研究发现，超敏CRP水平升高是慢性心力衰竭患者临床终点事件发生的独立预测因子（危险系数为2.584，P<0.05），并能为患者提供危险分层。

    2、白介素-1（IL-1）

    IL-1主要来源于激活的单核/巨噬细胞，包含IL-1α和IL-1β两种亚型，其中IL-1β多出现在血循环中，对心血管系统的作用较IL-1α更重要。

    研究显示，心肌过度表达IL-1β能使心肌基质金属蛋白酶-2（MMP-2）活性增强，加速心肌重构，抑制心肌收缩。

    另外，IL-1β对慢性心力衰竭患者的预后判断也有一定作用。

    3、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）

    TNF-α主要由激活的单核/巨噬细胞产生，心肌表达TNF-α提示心脏趋向扩张与衰竭。

    1990年，莱文（Levine）等首次观察到，症状严重的心力衰竭患者血液中TNF-α水平明显升高，且与心力衰竭分级密切相关。

    研究发现，TNF-α能抑制心肌收缩、介导心室重构，并与心肌细胞坏死相关。

TNF-α水平升高是HF患者死亡独立预测因子。

   三、其他标志物

    1、基质金属蛋白酶（MMP）

    MMP家族成员包括4类：

胶原酶、明胶酶、间质溶解素及膜型MMP。

至今，人类已识别和定性的MMP家族成员有26种。

    MMP能促使动脉粥样硬化形成、粥样斑块破裂及心肌梗死（MI）发生，还能促进MI后心室重构，从而影响心脏顺应性及舒缩功能。

MMP-2水平与充血性心脏病事件及其严重程度呈正相关。

血清MMP-2水平越高，粥样硬化斑块越不稳定。

    苏约马（Soejima）等研究发现，在MI发生后7天和2周时，血MMP-1浓度与左室射血分数（LVEF）呈负相关。

    目前在缺血或非缺血心肌病患者中已检测到MMP-3、MMP-2和MMP-9升高。

    2、脂联素（APN）

    APN是脂肪细胞分泌的一种具有胰岛素增敏作用的细胞因子。

文献报告，高加索人群中充血性心力衰竭患者血清APN水平升高，且其可作为判断患者预后的独立危险因素。

    国内研究发现，血清APN浓度与血浆NT-proBNP水平呈正相关，与超敏CRP水平呈负相关，且血清APN浓度高的慢性心力衰竭患者死亡率和再入院率均较高。

    上述研究提示，血清APN水平可作为判断慢性HF患者预后的指标。

   四、心肌损伤标志物

    1、心肌肌钙蛋白（cTn）

    cTn包括cTnC、cTnT、cTnI3种亚基。

TnC在骨骼肌和心肌相同，不能用于诊断心肌损伤。

cTn半衰期约2h，释放缓慢，持续升高时间窗较宽，心肌损伤后3～12h开始升高，12～24h达峰值。

cTnT可在体内维持8～21天，cTnI7～14天，最后由肾脏排出。

    卡明斯（Cummins）等用抗cTnI单抗检测血清cTnI水平,指出其对诊断急性心肌梗死（AMI）具有高度敏感性和特异性。

cTnI阳性对AMI早期诊断阳性率（敏感性）达79.3%,其阴性排除AMI准确率（特异性）达92.6%。

    由于cTn的高度特异性、敏感性和较长的诊断窗口期，其已成为诊断心肌损伤（特别是MI）的金标准，并可较好地评估心肌梗死面积。

此外，对心功能不全患者，血浆cTnI水平越高，预后越差。

    2、肌酸激酶同工酶MB（CK-MB）

    CK-MB在发生AMI后3～6h开始升高，8～24h达高峰，在治疗后2～3d内多恢复至接近正常水平。

    CK-MB测定值变化是世界卫生组织（WHO）制定的诊断AMI的3项标准之一。

近十年来，对CK-MB、cTn、肌红蛋白（Mb）的检测成为临床诊断急性心肌损伤的依据。

但心肌和骨骼肌损伤修复期均有CK-MB存在，且其诊断窗口期短，不能反映小范围心肌损伤，诊断敏感性和特异性都不强。

    3、心型脂肪酸结合蛋白（H-FABP）

    H-FABP是心肌细胞内的可溶性蛋白，在正常人血液中含量很少或无。

当心肌细胞受损时,可快速被释放入血。

    H-FABP水平在发生AMI后1h开始升高，4~6h达高峰，约20h恢复至基线水平，其变化规律与Mb相似，但具有更高的心肌组织特异性。

    H-FABP比传统心肌标志物早期敏感性更强，发病3h、胸痛症状产生30～120min内，其敏感性>80%。

    纳卡塔（Nakata）等观察133例因急性胸痛被疑为急性冠状动脉综合征的患者，于就诊30min内及此后每隔6h检测血H-FABP、TnT、Mb和CK-MB水平，并根据前6h数据描绘ROC曲线。

结果显示，H-FABP曲线下面积为0.936，显著大于TnT（0.734）、Mb（0.862）和CK-MB（0.793）。

    塞伊纳（Seino）的研究表明，对疑似AMI患者，H-FABP在发病3小时阴性预测价值达100%，对临床早期排除AMI有重要参考价值。

    H-FABP还可用于判断不稳定心绞痛患者短期内是否会发生心脏意外事件。

研究表明，血FABP水平升高患者，2周内心脏意外事件发生率高于FABP正常者。

    心力衰竭患者血H-FABP水平也会升高，且其升高程度能判断患者预后。

    H-FABP主要经肾脏排出,肾功能不全患者对其清除率下降，会影响临床判断。

    4、心肌肌球蛋白轻链1（CMLC1）

    心肌肌球蛋白由2条轻链（CMLC1和CMLC2）和2条重链组成。

CMLC1大部分以结构蛋白形式固定于肌凝蛋白上，在心肌损伤后被释放入血。

    汉森（Hansen）等通过多因素回归分析发现，对于心力衰竭患者，与年龄、左室射血分数、治疗方式等相比，CMLC1是更可靠的死亡预测因素。

急性肾损伤生物标志物研究进展

    急性肾损伤（AKI）是指多种原因引起肾小球滤过率急剧、持续下降，导致代谢产物在血液蓄积的一种临床综合征。

    AKI是对急性肾功能衰竭（ARF）概念的扩展，不仅包括需肾脏替代治疗的重度ARF，还包括多原因引起的早期、轻微、可逆的ARF，强调肾功能从轻微病变向终末期肾衰竭演变的全过程。

    作为反映肾损伤最主要的生物标志物，血清肌酐（SCr）和尿素氮（BUN）有下述局限：

①其血液蓄积只与肾小球滤过率降低相关，不能反映肾小管损伤、坏死；②其水平升高常发生于肾损伤后数天至数周，无法监测早期病变；③其水平变化易受年龄、性别、种族、饮食、机体内环境等因素影响。

    近年来，能早期、精确反映肾功能变化及诊断AKI的生物标志物陆续出现。

    中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白（NGAL）

    对病情相对简单的AKI患者，NGAL似乎是特异性及敏感性最高的标志物，但其水平受很多共存变量（如已存在的肾脏病变及全身或泌尿系感染）影响。

    NGAL是表达于肾、肺、胃和结肠等组织的脂质运载蛋白超家族的一员，常态下表达水平很低，但AKI发生后，其表达明显增加。

    米什拉（Mishra）等在缺血再灌注诱导小鼠肾损伤模型中，发现NGAL是肾小管细胞最早表达的产物之一，在缺血再灌注后2小时即可在尿中检测到，3小时表达量增加3~4倍，远早于其他标志物。

    米什拉等还观察了71例心肺转流术儿童，以SCr水平升高50%作为诊断AKI的标准。

术后21%的患者发生AKI，其血和尿NGAL水平在术后2小时明显升高，而SCr在术后1~3天才显著升高。

术后2小时尿NGAL水平是AKI最强的独立预测因子。

以50μg/L作为诊断界值，NGAL诊断AKI的敏感性和特异性分别达100%和98%。

    拉塞尔（Russel）等观察造影术后发生AKI的患者，发现血和尿NGAL水平在术后2小时就明显增高，而SCr在6~24小时才升高。

    NGAL还可作为肾移植后AKI生物标志物。

肾血管吻合后1小时肾活检表明，NGAL水平与移植后肾功能显著相关。

    肾损伤分子-1（KIM-1）

    KIM-1不仅对早期AKI敏感，还能监测重症患者肾功能恶化，使监测AKI病程不同阶段的演变成为可能。

但KIM-1能否替代SCr成为独立的生物标志物尚待研究。

    KIM-1由肾脏近曲小管上皮细胞表达，在正常肾组织中表达水平极低，但在肾损伤因素作用下，KIM-1受金属蛋白调节，在其胞外近膜部位的裂隙处发生断裂，使胞外片段被释放到尿液中，成为检测指标。

    维沙尔（Vishal）等将不同剂量顺铂经腹腔注射入斯普拉-道来（Sprague-Dawley）大鼠体内，收集1天后尿样，发现各剂量组KIM-1水平均升高3~5倍。

    伊基姆拉（Ichimura）等一项研究显示，其他肾毒性物质也可在早期引起大鼠KIM-1分子表达上调，并于尿液中检测到。

这提示，尿KIM-1可作广谱肾毒性物质导致AKI的标志物。

    在肾缺血-再灌注大鼠模型中，尿KIM-1同样有重要价值。

大鼠双侧肾脏缺血10分钟，1天后尿KIM-1水平升高10倍。

聚合酶链反应（PCR）和免疫组化均显示其表达水平随缺血损伤加剧而增高。

研究同时显示，SCr水平未出现明显变化。

    汉（Han）等对AKI患者的研究显示，尿KIM-1可作为预测和诊断AKI、尤其是急性肾小管坏死（ATN）的标志物，其特异性和敏感性不仅明显优于SCr，甚至比近年来为人们广泛关注的NAG更具优势。

    近期，一项历时3年、纳入201例ARF患者的前瞻性队列研究显示，KIM-1水平升高可作为已有明确ARF的AKI患者预后不良的预测因子。

    白介素-18（IL-18）

    IL-18不仅是早期AKI的良好标志物，并且对AKI严重程度及预后评估有重要作用。

    IL-18是一种促炎症细胞因子，AKI时常在近曲肾小管表达并粘附。

细胞内半胱氨酸酶-1激活IL-18，在近曲小管表达后被分泌入尿液。

动物实验表明，尿IL-18浓度在缺血性AKI早期明显升高。

    帕里克（Parikh）等观察100例心肺转流术儿童，以SCr升高50%作为诊断AKI的标准，术后20例患儿发生AKI，其尿IL-18在术后4~6小时开始升高，第12小时达基础值的12倍，而SCr在术后1~3天才明显升高。

    金伯利（Kimberly）等对137例肾病患儿的研究显示，尿IL-18水平在SCr变化前48小时就开始升高，在诊断AKI当天达峰值。

以100pg/ml作为界值，尿IL-18可比SCr早24小时预测AKI发生，其特异性和阴性预测价值分别为81%和83%。

    此外，按照RIFLE标准对AKI患儿进行分层，发现AKI越严重，尿IL-18水平越高，死亡者尿IL-18水平明显高于生存者。

    半胱氨酸蛋白酶抑制剂C（cystatinC）

    血清CystatinC在心脏术后12小时是AKI独立预测因子。

其优势是可自动检测，数分钟出结果。

常规临床储存条件、冻融、干扰底物和AKI病因不影响测定。

    CystatinC合成及释放入血的速度相对一致且恒定。

CystatinC能被肾小球自由滤过，在近端肾小管被完全吸收，但不由肾小管上皮细胞分泌，肾脏是其唯一清除器官。

    血液中CystatinC水平完全不受年龄、性别、种族或肌肉量影响，对慢性肾脏病肾小球功能判断优于SCr。

尿CystatinC比SCr提前1天预测AKI肾脏替代治疗，ROC曲线下面积为0.75。

在加强治疗状态，血清CystatinC升高50%对AKI的预测比SCr早1~2天，ROC曲线下面积分别为0.97和0.82。

    最近一项前瞻性研究比较血清CystatinC和NGAL对心脏手术后AKI预测价值。

心肺旁路术后1~3天，129例患者中有41例发展为AKI（诊断标准为SCr升高50%）。

这批AKI患者中，血清NGAL在术后2小时开始升高，血清CystatinC水平在术后12小时开始升高。

    血清NGAL和CystatinC在术后12小时都是AKI独立预测因子，NGAL变化更早。

    N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶（NAG）

    NAG可特异性代表近曲小管损伤，是敏感有效的AKI标志物。

肾毒物、移植肾功能延迟、慢性肾小球疾病、糖尿病肾病、心肺搭桥术等均可致NAG升高。

    NAG主要在近曲小管上皮表达，是一种近端肾小管特异性溶酶体酶。

其分子量较大，不会经肾小球滤过，故不会被肾小管分泌或重吸收。

    韦斯特赫伊曾（Westhuizen）等报告，NAG（联合其他尿酶）在诊断重症成年患者AKI时高度敏感，较SCr升高提前12h～4d。

    丘（Chew）等报告，患者入肾脏监护病房初，尿NAG高度表达提示预后不良及需行肾脏替代治疗。

    对已根据AKI临床标准确诊的患者，尿NAG水平越高，透析和死亡联合终点发生率越高。

但尿NAG活性会被内源性尿酸、工业溶剂及重金属抑制。

且除有临床意义的AKI外还有些情况如类风湿关节炎、糖耐量异常和甲状腺功能亢进等，会造成尿NAG水平升高，因此，其监测的特异性和灵敏度受到影响。

来源：

北京大学人民医院外科ICU      时间：

2009-6-1217:

19:

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急性肺损伤与肝衰竭生物标志物研究进展

   血管内皮细胞衍生的标志物

    肺血管内皮层在ALI发展中有重要作用，它改变肺泡腔细胞表面生物学特征，增强炎症细胞聚集和激活。

内皮屏障功能丧失使细胞与细胞间通透性增加，导致大量水肿液渗入肺泡腔、肺换气功能下降。

    研究较多的内皮细胞相关生物标志物是内皮素-1（ET-1）和血管性血友病因子（vWF）。

其血浆水平在ALI时均升高。

美国ARDS协作网收集559例ALI患者临床资料，发现血浆vWF水平升高的患者病死率也相应增高，说明vWF可用于评估患者预后。

    但是，这两种标志物对ALI特异性均不强。

    表面活性蛋白（SP）

    ALI急性炎症阶段，Ⅱ型肺泡上皮细胞被破坏，导致肺泡表面活性物质明显减少,肺泡表面张力增大，富含蛋白的水肿液渗入肺泡腔。

研究发现，这些蛋白至少包含4种特异性成分，即SP-A、B、C和D。

它们均是表面活性物质载脂蛋白，在肺泡防御性反应中发挥重要作用。

    埃斯内尔（Eisner）等观察接受机械通气的ALI患者，发现高潮气量通气（12ml/kg）治疗的患者血浆中SP-D水平比低潮气量通气（6ml/kg）患者高，病死率也高。

    郑（Cheng）等观察38例接受有创机械通气治疗的ALI或ARDS患者，在气管插管24小时内，留取未稀释肺水肿液和血浆标本，检测SP-A和SP-D。

结果显示，血浆SP-A升高和肺水肿液SP-D降低者，病情更严重，预后更差。

    血清Ⅲ型前胶原肽（PⅢP）

    PⅢP是纤维母细胞在合成Ⅲ型胶原蛋白过程中释放到细胞外的一种可溶性肽。

其被激活后可破坏Ⅲ型胶原，而Ⅲ型胶原是肺组织修复过程产生的主要间质纤维胶原之一。

    研究表明，PⅢP浓度与肺组织损伤严重程度呈正相关。

若ALI患者体内PⅢP浓度持续性增高，其发生ARDS和死亡的风险也相应增加。

    目前，PⅢP已成为判断ALI程度及其修复过程的血清标志物。

    肺损伤

    急性肺损伤（ALI）和急性呼吸窘迫综合征（ARDS）是各种致病因素（心源性因素除外）所致急性、进行性呼吸衰竭。

二者病理生理改变性质相同但程度不同，是疾病过程中两个不同阶段。

最新调查表明，ALI患者死亡率高达35%～40%，其中28天死亡率达25%～30%。

因此，判断病情严重程度及患者预后非常重要。

    研究证实，临床可根据患者支气管肺泡灌洗液（BALF）或血清/血浆生物学标志物判断其病情危险程度。

现简述其中较为重要的几类。

    1、凝血相关生物标志物

    在ALI急性期，凝血反应和纤溶蛋白抗凝作用的平衡被打破，成纤维细胞被激活，引起纤维沉积，导致肺组织纤维化。

临床表现为呼吸困难。

    纤溶酶原激活物抑制剂-1（PAL-1）是肺泡/肺血管内纤维蛋白溶解作用的最主要抑制物之一。

普拉巴卡兰（Prabhakaran）等发现，若ALI患者肺泡水肿液和血浆中PAL-1水平升高，其死亡率也相应增高。

    最近，潘（Phuan）等对50例ALI患者进行研究，发现死亡者中血浆PAL-1和蛋白C水平均升高，且蛋白C是死亡独立预测因子。

    2、基质金属蛋白酶（MMP）

    目前，MMP家族已被鉴别出26个成员，编号为MMP1～26。

在急性炎症阶段，肺中性粒细胞释放大量MMP，破坏肺组织。

研究提示，ALI时BALF中MMP水平升高，并可能与患者预后相关。

    艾克勒（Eichler）等对17只小型猪进行心肺旁路手术，分别在术前、术后5min、180min检测BALF中MMP-2和MMP-9水平，并记录肺泡-动脉氧分压差。

结果显示，MMP-2和MMP-9水平在术后明显升高，且与肺泡-动脉氧分压差显著相关。

    弗利格尔（Fligl）等观察28例ALI或ARDS患者，检测BALF中MMP-1、MMP-2、MMP-3、MMP-8、MMP-9水平。

结果提示，几乎所有患者MMP-2、MMP-8、MMP-9水平都升高，但只有6例患者出现MMP-1和（或）MMP-3水平升高。

急性生理与慢性健康评分Ⅲ（APACHEⅢ）显示，这6例患者死亡和发生多器官功能衰竭的风险都明显升高。

    上述结果表明BALF中MMP-2、MMP-8、MMP-9水平可作为ALI标志物，MMP-1和MMP-3可作为判断ALI或ARDS预后的指标。

    肝衰竭

    肝衰竭是临床常见的严重肝病症候群，病死率极高，表现为迅速进展的器官衰竭。

    长期以来，转氨酶、胆红素、白蛋白、胆固醇、凝血功能等检查在肝功能判断中起重要作用。

    最近研究表明，下述2种标志物可辅助判断肝衰竭患者的预后。

    1、谷氨酸

    谷氨酸在肝脏代谢中起核心作用。

    最近，珀茨（Poeze）等对肝功能不全患者的研究表明，谷氨酸浓度及谷氨酸/谷氨酰胺比值在死亡患者中均显著降低。

并且，这两个指标均具有较好的预测价值。

其曲线下面积分别为0.75[95%可信区间（CI）为0.65~0.85]和0.82（95%CI为0.74~0.91）。

    谷氨酸水平对患者死亡的预测价值优于肝脏的酶学指标。

    2、非对称性二甲基精氨酸（ADMA）

    肝衰竭的重要病理机制是系统炎症性反应加强。

一氧化氮（NO）是内皮细胞功能关键因子，由一氧化氮合酶（NOS）在内皮细胞内合成。

ADMA为内源性NOS抑制剂，主要在肝脏中代谢。

    ADMA水平升高，尤其是ADMA/精氨酸（Arg）比值升高，会抑制NOS功能，引起内皮细胞功能障碍。

在肾功能衰竭、糖尿病、高脂血症等多种疾病患者中均观察到ADMA水平异常升高。

    最近，多项研究表明，ADMA能作为预测多器官衰竭（包括肝衰竭）的独立危险因子，可辅助诊断早期肝衰竭。

    慕克吉（Mookerjee）等通过一项年龄匹配对照研究发现，在早期肝衰竭患者中，ADMA水平显著增高；肝移植后，其水平迅速下降。

在酒精性肝病患者中，ADMA水平升高和门脉压力升高相关，且提示患者预后不良。

    目前，伦敦大学学院肝病中心肝衰竭组正在进行一项关于ADMA及缺血性改造性白蛋白（DASIMAR）在急慢性肝衰竭中作为临床预后分子标志的研究。

    结语

    上述标志物在各脏器损伤诊断及预后判断方面有一定优势，但很多尚未被广泛应用于临床。

    目前，一系列大规模临床试验正在进行，以深入探索这些标志物的优点及不足，为今后的临床工作提供依据。

    “见微知著——脏器急性损伤生物标志物研究进展”专题前两期请见6月4日A9版和6月11日A11版，全文完。

来源：

北京大学人民医院外科ICU赵慧颖安友仲刘丹张柳曹晓菁李晖      时间：

2009-7-2017:

15:

09