点击显示 收起
【关键词】 肌钙蛋白I;心肌疾病;诊断
心肌肌钙蛋白I(cTn I)作为心肌肌钙蛋白的一种亚型，由于其高度的心肌特异性及对急性心肌梗死(AMI)诊断的高度敏感性，成为对急性心肌梗死快速、特异性诊断的标志物，通过测定其在血清中浓度的变化对心肌梗死的诊断、病情危重程度及预后的判定，并指导临床治疗具有重要作用。本文就cTn I及其临床应用研究进行综述。
cTn I在心肌组织中表达，在胎儿、健康人或疾病状态的成人骨骼肌中不表达[1]，因而对心肌具有高度特异性。1987年Cummins等[2]首先报道，通过测定血中cTn I浓度可诊断AMI。由于cTn I具有组织特异性强、诊断窗口期长、测定方法快速、在血中出现早等优点，使其在心肌梗死诊断中的作用越来越受到人们的重视，并于1994~1995年被美国国家食品与药品管理局(FDA)批准应用于临床AMI的诊断[3]。
1 cTn I的分子结构与组织细胞分布
肌钙蛋白是横纹肌收缩的重要调节蛋白，分子呈球形，包括三个亚单位：Tn T、Tn I和Tn C。Tn T是一种非对称性蛋白质，伴有一球形C端功能区，它有一个与原肌球蛋白结合的位点。Tn I是一种碱性蛋白，由209个氨基酸组成。Tn T、Tn I均有三种亚型：快骨骼肌亚型、慢骨骼肌亚型和心肌亚型。在无Ca2+和Tn C的情况下，Tn I是阻止肌肉收缩的亚单位，通过抑制肌动-肌球蛋白ATP酶的活性，阻止肌球蛋白运动，而阻止肌肉收缩。Tn C呈哑铃形，是钙离子受体，参与调节细丝的活化过程;骨骼肌和心肌中Tn C是相同的。人心肌肌钙蛋白I(cTn I)有5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cTn I氨基酸序列易被免疫系统识别，故cTn I具有较强的抗原性。在cTn I蛋白质的功能域中，抑制区是其最重要的功能区，它能在无钙离子存在的情况下，与组成细纤丝的肌动蛋白相互作用，抑制肌球蛋白的ATP酶活性。
cTn I以不同形式存在于心肌细胞中，以游离形式存在于胞浆内的cTn I只占很少的部分，为可溶性;大部分与肌钙蛋白T及C亚单位结合在一起，以复合体的形式存在。当心肌损伤时，外周血中cTn I主要以cTn I-Tn C复合物形式存在(90%以上)[4]，其他形式的cTn I较少，如氧化型、还原型、磷酸化、去磷酸化、蛋白降解形式释放等。因cTn I分子质量较CK-MB小，对心肌损伤较敏感，微型心肌损伤时cTn I即可出现阳性结果，而此时CK-MB未增高或处于正常高限。当心肌细胞膜的完整性受破坏，cTn I先从胞浆内释放，因此，血清水平很快升高，而结合的cTn I由于相对分子质量大，从心肌细胞结构蛋白缓慢持续的释放[5]。肌钙蛋白在循环血中的半衰期为数小时，由肾脏排出体外。游离cTn I在循环血中的半衰期为67 min。所以，cTn I较早出现在血中，且持续时间长，这对于心肌损伤的诊断很有价值。
2 血清cTn I测定的方法学
2.1 cTn I检测方法 cTn I的测定始于20世纪80年代中期，多采用双抗体竞争放射免疫法和竞争性ELISA测定法。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cTn I浓度，最低检测值为0.4 g/L。目前，对cTn I的检测多采用化学发光法。用化学发光物质标记抗cTn I抗体，大大提高了对cTn I测定的精确性和敏感性，但现在通用的cTn I测定方法尚无标准化，不同的方法采用不同的抗体识别位点，所以在使用商品cTn I试剂盒时，必须明确商品试剂的特性，并使用相同的标准品进行质量控制。
鉴于cTn I作为心肌损伤诊断标志物的重要性及缺乏方法的标准化，目前有不少研究者对这些检测系统进行了比较评价。临床上常用的方法有：Stratus检测法、AxSYM检测法、Access检测法、Opus Plus检测法、RxL-HM检测法等。早在1997年，美国临床病理学会对检测cTn I的Access，Opus Plus和Stratus Ⅱ三个检测系统进行比较，调查结果显示，三个系统检测到的cTn I浓度有实质性差异。AxSYM检测法与Stratus检测法有显著相关性(r=0.88)，两种方法对AMI检测的一致性为95.3%。Shi等于1999年用分别表达4个cTn I片段的E.coli细菌裂解液来测试它们与Stratus Ⅱ、Opus Plus和Access免疫试剂盒之间的反应性[6]，结果表明，Stratus和Opus Puls抗体识别cTn I的N末端部分，而抗Access抗体识别cTn I的C末端部分。并发现，cTn I的C末端部分更易被降解，这也可能是造成这三种测定方法之间变异的主要原因之一。此后，Hafner等对RxL-HM检测法进行评价[7]，它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，比Stratus检测法更敏感，且能提供更好的预后信息。Liu等研究表明[8]，通过基因工程方法得到的两种cTn I-cTnC单链多肽：ScTn I-C和ScTn I-C-2(ScTn I-C由全长的人cTn I和cTnC组成，ScTn I-C-2由人cTn I 28～110片段和全长cTnC组成)，经单抗亲和层析纯化后，均可作为标准品使用。靳彩宁等[9]也对Access一代、Opus和immulite三种cTn I测定试剂盒进行评价，显示三种测定方法间具有良好的相关性，但不同方法所测cTn I参考值和患者血清中cTn I含量相差悬殊。抗凝对不同厂商出品的cTn I测定试剂影响程度不尽相同，另外，immulite测定的再现性比较好，Opus相对较差，Access一代试剂测定患者血样的结果随时间的延长结果下降幅度明显增大。据文献报道[10]，新一代的Access cTn I测定用抗体，特异识别cTn I分子位于残基33～110的肽段，因而，所测cTn I值具有较好的稳定性。
2.2 cTn I检测方法的影响因素
2.2.1 cTn I的体外降解 cTn I在患者的血清中有不同程度的降解，而且由于其在血清中存在形式的不同其半衰期也不同，各种检测方法针对不同抗原决定簇的cTn I抗体，其免疫反应也必然不同。Morjana等[11]分析显示，cTn I的蛋白水解片段中，具有96～116个氨基酸残基的片段有较强的抵抗蛋白水解作用，在血清中与TnC形成二聚物的TnI片段是稳定的，而且可能拥有整个抑制区域。cTn I的抑制区域对cTn I-cTnC复合物的免疫活性和稳定性有重要作用。因此，建议选择能够优先识别较稳定的氨基酸序列的抗体，这助于cTn I免疫检测的标准化并有利于提高检测的特异性和敏感性。
2.2.2 化学物质对cTn I测定结果的影响 采用全血或血浆标本时的某些抗凝物质(如EDTA、肝素)也会对检测产生影响。EDTA螯合血标本中的钙离子可使cTn I-cTnC复合物解离，使游离cTn I单体增加，从而影响检测值。肝素也可以直接与cTn I结合，阻断抗原表位或改变分子构象而影响检测结果。
2.2.3 贮存时间和温度对cTn I测定结果的影响 血清在体外存储时间的长短及存储运输温度的差异也会对检测结果产生影响。
2.2.4 抗原-抗体反应对cTn I测定结果的影响 另外，理论上存在着由于抗原-抗体反应的干扰而引起的假阳性。类风湿因子(RFs)、人抗鼠抗体(HAMAb)或嗜异性的抗体对商品试剂有明显的干扰。肌钙蛋白也可能受内源物质，如Hb和胆红素的阴性或阳性干扰。溶血或高胆红素血症及风湿等因素对cTn I测定也有一定的影响，有的可能会产生假阳性结果[12]。
3 cTn I在临床诊断中的应用
3.1 对心肌损伤的诊断 在诸多被诊断为急性心肌梗死(AMI)的临床生化指标中，CK-MB曾一度被认为是诊断AMI的“金标准”，已广泛应用多年。随着对心肌肌钙蛋白(cTn)的深入研究，无论其特异性还是诊断的敏感性，CK-MB的地位都受到了严重挑战。cTn I被认为是目前最好的确定标志物，中国检验学会推荐由cTn I逐步取代CK-MB成为检出心肌损伤的新标准。
在各种发生心肌细胞损伤的冠状动脉疾病患者中，有些患者的临床表现可能不完全符合WHO关于AMI诊断标准(不稳定心绞痛就是其中之一)，但却伴有某些心肌损伤标志物的升高，这使得心肌细胞损伤标志物的检测成为可能。cTnT和cTn I在AMI后(3～6 h)血中的浓度很快升高，其表现和CK-MB(3～8 h)相当或稍早，但它们的特异性和灵敏度明显高于CK-MB，而且cTn具有相当长的诊断窗口期(cTn I 7～10天，cTn T 10～14天)。近年来对cTn I的大量研究证实[13]，其特异性和敏感性均高于cTn T，而后者与骨骼肌的生理及病理状态时的cTn T有交叉反应，对cTn T的特异性测定也有一定的局限。放免测定中cTn I与其骨骼肌同型物仅有0.1%～0.2%的交叉反应，而cTn T和骨骼肌的交叉反应可高达6.8%～100%[14]。
不论是不稳定性心绞痛还是无Q波的心肌梗死患者，cTn I都具有预后诊断价值。对不稳定冠状动脉疾患病人的随访发现，cTn I检测值大于0.1 g/L病人的死亡率较cTn I小于0.1 g/L病人的死亡率大3倍多。因此，任何急性冠状动脉疾患病人同时测得cTn I增高，都应视为高危险性[15]。
3.2 AMI后溶栓治疗的指示物 静脉注入溶栓药物是近年来常用的AMI治疗方法，在治疗后判断是否出现再灌注也成为临床医生最关注的问题之一。试验数据表明，如果肌钙蛋白的峰值提前出现，这往往说明出现了再灌注。早期冠状动脉再灌注的指示物CK-MB、肌红蛋白(Mgb)、cTn T和cTn I在血栓治疗成功后的早期血流动力学比较研究表明，四种标志物在溶栓后释放的早期血流动力学基本相似，但是，cTn T和cTn I在发病90 min的冠状动脉再灌注平均指数显著大于CK-MB和Mgb[16]。
3.3 对围术期心肌梗死的诊断 冠状动脉搭桥术后心肌梗死的诊断在心脏手术中有重要作用。cTn I是围术期心肌梗死的敏感和特异性标志物，能够鉴别出没有达到常规围术期心肌梗死判断标准的微小的围手术期心肌损伤。
3.4 对心肌炎的诊断 与CK活性相比，心肌炎时，cTn I因其相对较高的血清检测值和较长的上升时间，而具有较高的检测敏感性。1997年美国Hirsch等通过检测儿童血清cTn I，证实了儿童心肌损伤时应用cTn I检测的价值。
3.5 与肾功能衰竭的关系 缺血性心脏病是晚期肾病患者发病和死亡的主要原因之一，占总死亡率的大约40%;这些缺血性心脏病患者中，大约25%发展为AMI。因此，在晚期肾脏病患者的临床治疗中，心血管并发症的诊断成为至关重要的问题。研究结果认为，晚期肾脏病患者血清中cTn I的升高可能是由于存在一定程度的心肌损伤[17]。
3.6 药物作用观察 cTn还被用于观察某些药物的药理作用与心脏关系的观察研究，了解是否改善或者加剧心肌缺血现象。
3.7 其他 如急性心功能衰竭时，常出现cTn I增高而CK-MB无异常的现象。另外，cTn I也可作为小儿手足口病心肌损伤[18]及骨骼肌损伤患者的心肌损伤诊断时较好的标志物。
4 小结
由于cTn I具有高度的心肌特异性和敏感性，使其在心脏疾病诊断与鉴别诊断中的作用越来越受到人们的重视。通过对cTn I的检测不仅可以提高心肌损伤的诊断而且大大提升了对患者的救治效率，并使人们对已存在的诊断与鉴别诊断的方法学重新认识。然而，由于相关检验的标准仍然没有统一，以及检测中众多干扰因素的存在，使其在临床以及科研中的应用仍然受到一定的限制。
【参考文献】
1 Bodor GS，Porterfield D，Voss EM，et al.Cardiac troponin-I is not expressed in fetal and healthy or diseased adult human skeletal muscle tissue.Clin Chem，1995，41(12 pt 1)：1710-1715.
2 Cummins B，Auckland ML，Cummins P.Cardiac specific troponin-I radioimmunoassay in the diagnosis of acute myocardial infarction.Am Heart J，1987，113(6)：1333-1344.
3 Jaffe AS，Landt Y，Parvin CA，et al.Diagnostic efficiency of troponin I measurements in acute myocardial infarction.Clin Chem，1998，44(8)：1770-1776.
4 Datta P，Foster K，Dasgupta A.Comparison of immunoreactivity of five human cardiac troponin I assays toward free and complexed foms of the antigen：implications for assay discordance.Clin Chem，1999，45(12)：2266-2269.
5 Giuliani I，Bertinchant JP，Granier C，et al.Detemination of cardiac troponin I forms in the blood of patients with acute myocardial infarction and patients receiving crystalloid or cold blood cardioplegia.Clin Chem，1999，45(2)：213-222.
6 Shi Q，Ling M，Zhang X，et al.Degradation of cardiac troponin I in serum complicates comparisons of cardiac troponin I assays.Clin Chem，1999，45(7)：1018-1025.
7 Hafner G，Peetz D，Dati F，et al.Analytical and clinical evaluation of troponin I determination on dimension RXL-HM.Clin Chem Lab Med，2000，38(4)：355-361.
8 Liu S，Zhang MY，Song Q，et al.Recombinant single chain cardiac troponin I-C polypeptides：superior calibration and control materials for cardiac troponin I immunoassays.Clin Lab，2001，47(1)：19-27.
9 靳彩宁，徐国宾，朱立华，等.几种心肌肌钙蛋白I测定试剂盒的初步评价.中国实验诊断学，2002，6：363-366.
10 Venge P，Lindahl B，Wallentin L.New generation cardiac troponin I assay for the access immunoassay system.Clin Chem，2001，47(5)：959-961.
11 Morjana N，Clark D，Tal R.Biochemical and immunological properties of human cardiac troponin I fragments.Biotechnol Appl Biochem，2001，33(2)：107-115.
12 Gerhardt W，Nordin G，Herbert AK，et al.Troponin T and I assays show decreased concentrations in heparin plasma compared with serum：lower recoveries in early than in late phases of myocardial injury.Clin Chem，2000，46(6)：817-821.
13 黄新冲，曾因明.体外循环中心肌保护措施的评价.国外医学：麻醉与复苏分册，2001，22(5)：294-296.
14 Cummins B，Cummins P.Cardiac specific troponin I release in canine experimenal myocardial infarction：development of a sensitive enzyme- linked immunoassay.J Mol Cell Cardial，1998，19(10)：999-1010.
15 Lee HY，Cooke CE，Robertson TA.ACC/AHA 2002 guidline up date for the management of patients with unstable angina and non ST semment elevation myocardial infarction.J Manaq Care Pharm，2008，14(3)：271-280.
16 Schulz O，Kromer A.Cardiac troponin I：a potential marker of exercise intolerance in patients with moderate heart failure.Am Heart J，2002，144(2)：351-358.
17 Nakai K，Nagane Y，Obara W，et al.Serum levels of cardiac tropnin I and other marker proteins in patients with chronic renal failure.Clin Exp Nephrol，2004，8(1)：43-47.
18 许贞贞，徐冬新，梁友方.血清肌钙蛋白I检测对手足口病心肌损伤的诊断价值.临床和试验医学杂志，2009，8(1)：79.