第十章心血管疾病的生物化学检验

卫生部“十二五” 规划教材 全国高等医药教材建设研究会规划教材,第十章心血管疾病的生物化学检验,第三军医大学 府伟灵,教学内容,第一节 概述,冠状动脉硬化性心脏病（coronary heart disease，CHD，简称冠心病）和脑血管病（cerebrovascular disease，CVD）都是城市人口的前三位死因，严重威胁人类健康。,“检验医学在预估动脉硬化存在、严重程度以及判断心肌损伤方面都能为临床提供重要而有用的信息，是心血管病学的重要组成部分”,心脏解剖和生理,舒张期，含高浓度氧的血由肺至左心房，低氧的血由机体各部分经体静脉回到右心房，在舒张末期，心房收缩，心房内血通过房室瓣进入心室。在收缩期，左右心室分别将血液泵入主动脉和肺动脉。,示一肌节，以肌球蛋白为主的粗丝和肌动蛋白为主的细丝的相对位置，在肌肉收缩时，在ATP提供能量和细胞内钙离子作用下，肌丝间沿纵轴滑动，肌节收缩。在无钙离子时，肌纤维松驰状态时，肌钙蛋白-原肌球蛋白-肌动蛋白相互作用模式。钙离子进入并和肌钙蛋白结合，导致肌钙蛋白复合物构象改变。,心肌超微结构示意图,心血管疾病的病理生理及化学病理学,心血管疾病有许多种，与临床实验室关系密切的疾病主要有：,冠心病,心肌病,急性冠脉综合征,心力衰竭,高血压,冠心病是目前最常见、危害最大的心脏疾患,冠状动脉是供应心肌营养的主要血管，由于种种原因，冠状动脉发生粥样变、血管硬化、管腔狭窄，导致心肌供血减少。,动脉粥样硬化斑块的结构,稳定性心绞痛和不稳定性心绞痛的病理组织变化稳定性心绞痛：冠状动脉硬化基础上管腔狭窄70%不稳定性心绞痛：冠状动脉硬化基础上伴不完全性血栓形成,无症状 动脉硬化初期心绞痛 冠状动脉狭窄70，活动后心肌供血不足不稳定性心绞痛（又称变异性心绞痛，UA） 休息时心绞痛， 持续时间较长(20min)，少数心肌纤维坏死急性心肌梗死(AMI，简称急性心梗) 血管完全堵塞，心脏无 血供，大面积心肌坏死心源性猝死,病情进展关系,大于1/3的不稳定性心绞痛患者可有小的非 Q波心肌梗死（小梗死）,动脉粥样硬化病变机制,脂质渗入学说,动脉粥样硬化斑块的结构,血管内膜损伤学说,氧化型低密度脂蛋白,内皮,损伤,单核细胞,泡沫细胞,吞噬脂质,血栓形成学说,心肌细胞及其间隙的局部或弥漫性的急、慢性炎性病变，称为心肌炎(carditis)。心肌炎是儿童和青年人常见的心脏疾患，轻重差别很大，由于目前尚无金标准，临床不易确诊。,病理：斑块破裂和冠脉血栓导致冠脉严重狭窄或闭塞。,临床典型胸痛史者，根据心电图: 1. ST段抬高的AMI（STEMI） 2. ST段不抬高的AMI（NSTEMI）: 非ST段抬高性急性心肌梗死 cTn正常上限。 不稳定心绞痛 cTn正常上限。,急性冠脉综合征 （ACS）,分类关系,急性冠状动脉综合征的类型及主要临床病理变化,许多严重的心脏病（如急性心肌梗死）的归宿是心力衰竭(heart failure)简称心衰，又称心脏功能不全。,危险因素家族史, 年龄, 性别, 吸烟, 高血压, 肥胖,胰岛素拮抗, 糖尿病,血栓性静脉炎,高血脂, 高半胱氨酸血症,动脉硬化症 Cholesterol, LDL, HDL, Tg, Lp(a), Apo-A1, Apo-B, Glucose, HbA1cFructosamine, Insulin, Albumin, Homocysteine, Vitamin B12, Folate, hsCRP,冠状动脉心脏病,急性冠状动脉综合征Troponin T, hsCRP, Fibrinogen D-dimer,AT III, Protein C, Protein S, APC-resistance,急性心梗Troponin T, CK, CK-MB,Myoglobin, LDH, AST(GOT),CHFproBNP, TnT;Digoxin, Digitoxin,血脂状态,抗氧化,血栓症,炎症,心肌损伤,II型糖尿病,慢性心力衰竭 - Chronic Heart Failure (CHF): 心脏疾病的终末阶段-有如冰山之颠,原发性高血压病,继发性高血压,高血压病是冠心病和脑血管意外的主要危险因素。,1盐类物质和高血压,高血压的诱发因素,2肾素-血管紧张素系统和高血压,3肾上腺素能神经和高血压,心排血量和外周血管阻力增加,血压增高,4继发性高血压,(1)肾性高血压(2)原发性醛固酮增多症(原醛)(3)嗜铬细胞瘤(4)库欣综合征(5)肢端肥大症,第二节 心血管疾病的主要生物化学指标,一、心血管疾病危险因素相关生物化学指标二、心肌损伤标志物三、心力衰竭生物化学检测指标四、高血压生物化学检测指标,一、心血管疾病危险因素相关生物化学指标,(一)血清脂质,甘油三酯（TG）、总胆固醇（TC）、高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）、低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）、载脂蛋白A（ApoA）、载脂蛋白B（ApoB）、脂蛋白(a),检测血清脂质及载脂蛋白，可用于心血管疾病发生的危险性预测。主要包括：,冠心病发生的相对危险度,(二)超敏CRP,常规C反应蛋白(CRP) 不能很好地反映低水平的CRP 浓度的变化，超敏C反应蛋白(high sensitive CRP，hsCRP) 可检测出低水平(0. 110 mg/ L) 的CRP 浓度，该水平的微小变化与心血管疾病及部分其他疾病密切相关。,低危,1mg/L,3mg/L,中危,高危,（三）脂蛋白相关磷脂酶A2,Lp-PLA2主要由成熟的巨噬细胞和淋巴细胞合成和分泌，参与氧化卵磷脂的水解，其水解产物能引起单核细胞趋化性改变, 内皮功能障碍，诱导表达内皮细胞黏附分子, 增加表达血小板源生子因子和表皮生长因子类蛋白, 从而导致慢性炎症的形成，加速AS的进程。,Lp-PLA2在AS形成和发展中有促进作用，是一个新的独立的预测冠心病意外的危险因素。,(四)血浆纤维蛋白原,纤维蛋白原通过损伤血管壁内皮细胞、促进平滑肌的增生和迁移，影响动脉硬化的发生、发展。 已有证据表明血浆Fib水平与CAD严重程度有关。不稳定心绞痛患者血浆Fib水平高于稳定性心绞痛患者，重度血管痉挛心绞痛Fib水平高于轻度血管痉挛心绞痛患者。,(五)同型半胱氨酸,游离的硫基基团介导H2O2生成，产生细胞毒作用同型半胱氨酸的二聚体可活化凝血VII因子，促进凝血HCY抑制蛋白C活化生理水平的HCY可增加内皮细胞组织因子的促凝活性HCY可增加脂蛋白(a)与纤维蛋白结合能力,HCY是预测远期罹患冠心病的独立因素其促进动脉粥样硬化的形成多种机制：,二、心肌损伤标志物,主要或仅存在于心肌组织，在心肌中有较高的含量在正常血液中不存在，可反映小范围的损伤能检测早期心肌损伤，且窗口期长能估计梗死范围大小，判断预后能评估溶栓效果,理想的心肌损伤标志物除了高敏感性和高特异性外，还应该具有以下特性：,心肌标志物的发展历程,1.天门冬氨酸转氨酶（AST）,AST诊断AMI敏感性77.7%，特异性仅53.3%。由于敏感性不高，特异性较差，当今学术界已不主张将AST用于急性心肌梗死诊断。,传统的心肌酶,2.乳酸脱氢酶及其同工酶,LD出现较迟，窗口期较长，如果连续测定LD,对于就诊较迟CK己恢复正常的AMI患者有一定参考价意义。,血中出现时间 ：发作后812h 峰值时间 ：4872h 半寿期 ：57170h 回复正常 ：约712d,检测AMI时LD和LD同工酶的应用原则：,有人认为急性心肌梗死时不仅LD1升高，往往还有LD2相对降低，故LD1/LD2比值（0.76）更敏感和特异。LD1LD2的敏感性为75%-86%，特异性为85%-0%。,限制LD应用，不作为常规检查项目，对患者作个案处理，主要用于排除急性心肌梗死诊断在胸痛发作24h后测定LD同工酶，作为CKMB补充LD出现较迟，如果CKMB或cTn已有阳性结果，AMI诊断明确，就没有必要再检测LD和LD同工酶。,2.肌酸激酶及其同工酶,血中超过正常 ：发作后46h达峰值时间： 24h回复正常：4872h CK半寿期：1012h,CKMB ：1972年首次用于临床。CK、CKMB：世界上应用最广泛的心肌损伤指标。较早期诊断 AMI，估计梗死范围大小或再梗死。,肌肉疾病：总CK200UL，CKMB15UL， 但CKMB4急性心肌梗死：总CK200UL， CKMB在425% CKBB或巨CK存在：总CK200UL， CKMB25,快速、经济、有效，能准确诊断急性心肌梗死，是当今应 用最广的心肌损伤标志物。 其浓度和急性心肌梗死面积有一定的相关，可大致判断梗死范围。 能测定心肌再梗死。 能用于判断再灌注。,CK作为AMI标志物优点：,特异性较差，特别难以和骨骼肌疾病、损伤鉴别。 在急性心肌梗死发作6h以前和36h以后敏感度较低，只有CKMB亚型可用于急性心肌梗死早期诊断。 对心肌微小损伤不敏感。,缺 点：,1心肌肌钙蛋白T(cTnT)2心肌肌钙蛋白I3肌红蛋白4心脏型脂肪酸结合蛋白5糖原磷酸化酶同工酶BB6缺血修饰性清蛋白,心肌肌钙蛋白,1心肌肌钙蛋白,肌钙蛋白(Tn)：各种骨骼肌胞浆的细丝中，由钙介导调节肌肉收缩。1965年首次发现Tn，新的蛋白因子。1971年Tn电泳分离出三个组分:肌钙蛋白C（TnC）, 肌钙蛋白I（TnI）, 肌钙蛋白T(TnT)。,由于心肌中肌钙蛋白的含量远多于CK(心肌含肌钙蛋白10.8mg/g,含CK1.4mg/g)，因而敏感度高于CK，不仅能检测出急性心肌梗死患者，而且能检测微小损伤。和CK-MB比较，对AMI有较高的分辨能力。 窗口期长，cTnT长达7天，cTnI长达10天，甚至14天。 cTn半寿期较长，局部坏死肌纤维不断释放cTn，诊断发现较迟的急性心肌梗死，替代LD。,肌肉的显微结构 从图中可见整齐排列在肌节（ZZ）之间的细丝和粗丝，放大的粗丝未端的横桥和细丝上的肌动蛋白相连，当肌钙蛋白接受钙离子引起变构后，肌动蛋白拉动横桥，使粗丝在细丝中滑动，肌节缩短，肌肉收缩。,心肌超微结构图A:示一肌节，以肌球蛋白为主的粗丝和肌动蛋白为主的细丝的相对位置，在肌肉收缩时，在ATP提供能量和细胞内钙离子作用下，肌丝间沿纵轴滑动，肌节收缩。B:在无钙离子时，肌纤维松驰状态时，肌钙蛋白-原肌球蛋白-肌动蛋白相互作用模式。C:钙离子进入并和肌钙蛋白结合，导致肌钙蛋白复合物构象改变。,不同的肌钙蛋白水平提示不同的心肌损伤程度和不同预后结果,心肌梗死后血中主要心脏标志的动态变化,Mb,最初：生物素标记鼠抗人cTnT单克隆抗体，3.6%（慢肌的sTnT）交叉反应，最低检测限0.04g/L 。第二代试剂：减少了交叉反应，最低检测限为0.02g/L99.6%非心脏患者0.08g/L。电化学发光试剂盒：抗体同第二代，最低检测限为0.01g/L，试验可在9MIN内完成。,cTnT试剂,cTnI分子量比cTnT小，22kD。分别编码的慢骨骼肌TnI(sTnI)，快骨骼肌TnI(fTnI)和心肌TnI。 cTnI只有46.2%、41.4%氨基酸序列与sTnI、fTnI同源。 目前检测的cTnI多以复合物形式存在，在AMI中90是 cTnIcTnC复合物。cTnC的保护作用，cTnI的中心区（第28位110位氨基酸）比较稳定，是制备抗体常选用的抗原决定簇区段。,(1)优点 1）敏感度高于CK，不仅能检测出急性心肌梗死患者，而且能检测微小损伤，如不稳定性心绞痛、心肌炎。 2）检测特异性高于CK。 3）有较长的窗口期，有利于诊断迟到的急性心肌梗死和不稳定性心绞痛、心肌炎的一过性损伤。 4）双峰的出现，易于判断再灌注成功与否。 5）肌钙蛋白血中浓度和心肌损伤范围的较好的相关性，可用于判断病情轻重，指导正确治疗。,(2)缺点 1）在损伤发作6h小时内，敏感度较低，对确定是否早期使用溶栓疗法价值较小。 2）由于窗口期长，诊断近期发生的再梗死效果较差。,2肌红蛋白,Mb分子量小，仅17.8kD，小于CK-MB（84kD）更小于LDH（135kD），且位于细胞质内，故出现较早。到目前为止，它是AMI发生后最早的可测标志物。,升高时间：2h达高峰时间：69h，恢复至正常时间：2436h 阴性预测价值：100，在胸痛发作212h内，如Mb阴性可排除急性心肌梗死。,AMI患者血中Mb,过度体育锻炼、骨骼肌创伤、休克、严重肾衰、肌肉注射等。,其他血清Mb升高：,心肌梗死患者和急性骨骼肌损伤患者的肌红蛋白和碳酸酐酶（Ca）心肌梗死和急性骨骼肌损伤时，肌红蛋白升高，但Ca特异性较高，仅见骨骼肌损伤时，在心肌梗死时，始终正常。,1.优点 1）在急性心梗发作12h内诊断敏感性很高，有利于早期诊断，是至今出现最早的心梗标志物。 2）能用于判断再灌注是否成功。 3）能用于判断再梗死。 4）在胸痛发作212h内，肌红蛋白阴性可排除急性心梗诊断。,肌红蛋白的评价,肌红蛋白的评价,2.缺点 1）特异性较差，但如结合CA，可提高诊断急性心梗特异性。 2）窗口期太短，回降到正常范围太快，峰值在12h,急性心梗发作后16h后测定易见假阴性。,3心脏型脂肪酸结合蛋白,心脏型脂肪酸结合蛋白（Heart-Type Fatty Acid Binding Protein，H-FABP）,H-FABP的主要生物学功能是促进长链脂肪酸的胞内转运， H-FABP在心肌损伤后被释放进入血液，随后人们研究了H-FABP作为心肌损伤标志物的临床应用价值。,在心肌缺血/损伤0.52h内即可显著升高，6h达峰值，2436h内恢复正常水平。在早期（胸痛发生6h内）诊断AMI的敏感度等于甚至优于肌红蛋白,Mb/H-FABP比值可用于区分心肌损伤及骨骼肌损伤。心肌损伤时Mb/H-FABP比值在210之间，骨骼肌损伤时Mb/H-FABP比值在2070之间。,4糖原磷酸化酶同工酶BB,生理条件下， GPBB主要以GPBB-糖原复合物形式与肌浆网紧密结合。心肌细胞缺血(氧)状况下糖原分解活跃，使与之结合的GPBB游离，扩散入胞浆积聚，一旦细胞膜因缺氧导致通透性增加即大量逸出。GPBB是反映心肌缺血(氧)的良好指标，可用于发现早期心肌缺血性损伤。,血中GPBB水平在AMI发作：0.5h后即可显著升高68h达峰值2448h恢复正常,在胸痛发生4h内，GPBB用于诊断AMI及不稳定性心绞痛的敏感性优于CK、CK-MB、MB和 cTnT，阳性预示值达94%，阴性预示值达78%。,5缺血修饰性清蛋白,缺血修饰性白蛋白（ IMA）： 在缺血/再灌注发生时，由于自由基等破坏了血清白蛋白的氨基酸序列，而导致白蛋白与过渡金属的结合能力改变，这种因缺血而发生与过渡金属结合能力改变的白蛋白称为缺血修饰白蛋白。,IMA的测定原理：,血清中正常白蛋白以活性形式存在，加入氯化钴溶液后，CO2+可与白蛋白N-末端结合。心肌缺血患者血清中含有较多的修饰白蛋白，加入同样浓度的氯化钴后，由于IMA与CO2+结合的能力减弱，使溶液中存在较高浓度的游离钴，二巯苏糖醇（DTT）可与游离钴发生颜色反应，以测定其吸光度，即可推测IMA含量。,以0.50ABSU为临界值，IMA对心肌缺血的诊断灵敏度和特异性分别为88%和94%，阳性预期值（PPV）和阴性预期值（NPV）分别为92%和91%，受试者工作特征（ROC）曲线下面积达0.95,表明IMA可有效地将UA,心肌坏死与非心脏疾病,心绞痛样综合征区分, IMA为缺血标志物而不是坏死标志物。,2003年2月,美国食品药品管理局（FDA)已批准IMA测定作为早期心肌缺血的生化标志物,用于对低危患者辅助ACS的诊断。,缺血修饰性白蛋白（ IMA）,* hs-CRPTCH/HDL异常纤维蛋白原异常IMA异常 可能有冠心病* hs-CRP cTn 0.06ug/L 将发生ACS可能性多大* cTn 0.50ug/L 诊断ACS(敏感性96% 和特异性94%),临床常用的诊断急性心肌梗死常用标志物一览表,三、心力衰竭生物化学检测指标,充血性心力衰竭（congestive heart failure，CHF），简称心衰，是许多心血管病如急性心肌梗死、扩张性心肌病、瓣膜病、先天性心脏病的后期表现，其中尤以左心衰更为常见。,长期以来，心衰诊断依靠临床表现和物理仪器如超声心动仪和X线诊断，无相应的生物化学标志物。,鉴别CHF患者因素的多重logistic回归分析结果,(一)心力衰竭的生化改变,心钠肽（ANP）又称心钠素，B钠尿肽又称脑钠肽(BNP)，是调节体液、体内钠平衡、血压的重要激素，当心血容积增加和左室压力超负荷时即可大量分泌。,B型利钠肽及B型利钠肽原N端肽,NPs从心肌细胞中释放,BNP的氨基酸序列图示PRO-BNP分裂为无生物活性的NT-ProBNP和有生物活性的BNP，及其氨基酸序列,单纯BNP诊断CHF的正确率83.4，如结合其他实验室检查，诊断正确率可达90以上。 BNP有极高的阴性预测价值（96%），根据BNP可排除96的非心衰患者。 CHF时联合测定cTnT和BNP，可判断CHF的恶化程度。,BNP用荧光免疫分析法检测，定性试验仅需15min,定量试验还有ELISA法，约需2.5h，判断值为BNP22pmol/L（100pg/L）。非CHF患者BNP平均水平111pg/L。 心功能I级： 患者BNP 平均水平244 pg/L, 心功能II级： 患者BNP平均水平389 pg/L, 心功能III级：患者BNP平均水平640 pg/L, 心功能IV级： 患者BNP平均水平817 pg/L,总的急性充血性心衰BNP平均水平675 pg /L。,1）BNP是由心、脑分泌的一种含32个氨基酸的多肽激素，在机体中起排钠，利尿，扩张血管的生理作用。 2）BNP是一个较可靠的CHF诊断指标，其升高程度和CHF严重程度相一致。现学术界主张怀疑心衰者首选检查BNP，BNP阳性者，再作超声和其他进一步检查。 3）BNP有很高的阴性预测价值，BNP正常可排除心衰的存在。 4）在呼吸困难患者，BNP是一个将来发生CHF的较强的预示因子。,BNP有以下特性,在各种病理状态下BNP的水平,A型利钠肽及A型利钠肽原N端肽,注：虽然人们对ANP的认识远早于对BNP的认识，但由于ANP的稳定性及半衰期短等问题导致ANP检测一直无法在临床应用。,ANP在心脏表达最为丰富，在心房细胞的表达水平是心室细胞的2501000倍，心房细胞是合成ANP的主要部位。,近年来成功建立夹心化学发光免疫测定方法：采用抗GRGPWDSSDRSALLKSKL片断（NT-proANP73-97片断）抗体作为捕获抗体，将抗PEVPPWTGEVSPAQRDGGAL（NT-proANP53-72片断）抗体作为指示抗体，人工合成NT-proANP53-90多肽作为标准品。由于这两种抗体识别NT-proANP中间区域，故检测的NT-proANP被称为中间区NT-proANP（Midregion of Pro-Atrial Natriuretic Peptide，MR-proANP）。,四、高血压生物化学检测指标,(一)原发性高血压,24h尿儿茶酚胺、肾素、血管紧张素、醛固酮、电解质,(二)继发性高血压,(二)继发性高血压,第三节 心血管疾病相关生物化学检测的临床应用,一、心血管疾病发生的危险性评估二、心肌缺血及损伤标志物检测的临床应用,(一)Framingham评分(二) Reynolds 评分(三)PROCAM评分(四)中国ICVD综合危险度评估工具,一、心血管疾病发生的危险性评估,危险因素：是指个体固有的生理、心理因素或生活环境中的其他因素。它们的存在可促使疾病发生，去掉以后可减缓甚至阻止疾病的发生。 针对危险因素所采取的措施，使冠心病发病率和死亡率明显下降。,危险因素并不等同于病因。危险因素不是诊断指标。同一疾病可能有多种危险因素，临床常用 相对危险度表达其危险程度。 RR是指暴露于某一危险因素的人与未暴露于此危险因素或与危险因素低于某一水平者相比较，冠心病发病的概率的比值。,冠心病危险因素中最有价值，可及早预防和治疗,高血脂:其常规测定指标是TC（5.7mmol/L)、HDLC和TG;TCHDL-C5，冠心病发病率急剧上升；我国目前也将TC和HDLC作为冠心病临床诊断的首选辅助指标。C反应蛋白:CRP升高反映了动脉硬化存在低度的炎症过程或和粥样斑块的脱落，与冠脉不良预后有关。和严重感染时的CRP不同，冠心患者的CRP仅轻度升高。凝血因子异常：冠心病患者常见血小板活性增加，粘附、聚集于血管壁上，斑块破裂后导致局部血栓形成，是冠心病发展加剧的主要因素之一。,二、心肌缺血及损伤标志物检测的临床应用,(一)心肌缺血的标志物(二)急性心肌损伤标志物应用中的几个问题,(一)心肌缺血的标志物,临床诊断冠心病主要依靠静息心电图或运动心电图(Holter)异常，应结合血脂、IMA、hsCRP、H-FABP、GPBB等心肌缺血标志物综合判断。,(二)急性心肌损伤标志物应用中的几个问题,1急诊室的胸痛甄别,为了提高诊断效率，在发病后短时间内迅速做出诊断，目前强调：(1)缩短测定周期(turn around time，TAT)(2)正确选择标志物,2心肌损伤标志物的检测频度,影响TAT的因素：标本转送时间分析前必要的标本预处理的时间分析时间送交结果到开单科室的时间,缩短测定周期（TAT）：为从采集血样标本到报告结果的时间。IFCC