肌钙蛋白与心肌损伤的研究进展

　　作者：陈启,吴志昊　　作者单位：安徽省蚌埠市第三人民医院 1.ICU;2.内分泌科,233000

　　【关键词】 肌钙蛋白 心肌损伤 肌钙蛋白检测 标志物

　　心肌肌钙蛋白(Cardiac troponin,CTn)是目前反应心肌损伤的较理想的标志物，其特异性、敏感性、诊断时间窗均优于肌酸激酶同工酶，本文就肌钙蛋白用于诊断心肌损伤的研究进展做一综述。

　　1 心肌肌钙蛋白的分子结构和生物学特性

　　心肌和骨骼肌细肌丝中肌钙蛋白复合体由3种亚单位组成，它们是肌钙蛋白T(TnT)、肌钙蛋白C(TnC)、肌钙蛋白I(TnI)。肌钙蛋白是一种调节蛋白，分子呈球形，三个亚单位是：(1)TnT是一种非对称性蛋白质伴有一球形C端功能区，它有一个与原肌凝蛋白结合的位点，是负责将肌钙蛋白复合物与原肌凝蛋白结合的蛋白质。(2)TnI是一种碱性蛋白，共209个氨基酸，pI∶9.3。在无Ca2+和TnC的情况下是阻止肌肉收缩的亚单位，通过抑制肌动-肌球蛋白ATP酶，而阻止肌球蛋白运动。TnI是一个延伸的分子采取反向平行与TnC形成二元复合物，在TnT和TnI之间形成α卷曲螺旋结成一刚性不对称的结构IT臂，约有80埃，它桥连原肌凝蛋白锚定位点[1]。TnI是肌钙蛋白和原肌凝蛋白复合物的抑制蛋白，可抑制肌钙蛋白和肌球蛋白的作用从而防止肌肉的收缩。TnI有三种不同的亚基，他们是慢骨骼肌TnnI、快骨骼肌TnI和心肌TnI(cTnI)[1]。快、慢骨骼肌肌钙蛋白I的相对分子质量为19800，而cTnI为24000。骨骼肌肌钙蛋白I(sTnI)与cTnI有40%的氨基酸序列不同源性，主要区别在于cTnI的N端的1，2，3外显子较长，编码N端的47个氨基酸残基，sTnI的1，2，3外显子较短，编码N端的21个氨基酸残基，5，6，7外显子在cTnI和STnl有高度的同源性。在cTnl的N端有31个不存在于sTnI中的氨基酸残基，这决定了cTnI的抗原特异性[2～3]。cTnI的N端31个氨基酸残基中有两个丝氨酸(Ser22,Ser23)，它们可通过CAMP依赖的蛋白激酶(PKA)磷酸化作用，降低Ca2+和细肌丝结合的敏感性及降低TnI和TnC的亲和力，调节cTnI的功能。(3)TnC呈哑铃形，两个球形功能区被一个长的中央螺旋体相连，它是Ca2+结合的受体，参予调节细丝的活化过程。其C端有两个高亲和力的Ca2+/Ma2+结合位点(Ⅲ，Ⅳ)，在N端有两个低亲和力的Ca2+结合位点(Ⅰ，Ⅱ)，在Ca2+结合位点中都有被称为ET臂的螺旋环型-螺旋的二级结构，当Ca2+与TnC结合，使TnI发生位置变化，逆转TnI的抑制效应，使肌动蛋白与肌球蛋白结合而引起肌肉收缩。

　　Takeda[4]等研究了在Ca2+饱和形式下的心肌肌钙蛋白核心结构域的晶体结构，分析四分子结构显示，核心结构域能进一步分为结构明显区分的子域，它们由可变的接头连接，使整个分子具有高度的可变性。Ca2+结合到TnC的调控点使TnI的羧基端远离肌动蛋白，从而改变了在细肌丝上肌钙蛋白和原肌球蛋白的可变性和柔性。人cTnI有5个螺旋区域，呈伸展示构型。抗体识别相应抗原表位不依赖于蛋白质的三级结构，使cTnI氨基酸序列易被免疫系统识别，故cTnI具有较强的抗原性。在cTnI蛋白质的功能域中，抑制区是最重要的功能区，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ATPase活性。cTnI以不同形式存在于心肌细胞中，其中胞浆内游离的cTnI只占4.1%，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cTnI主要为与TnC形成的二聚体(IC)，此外，cTnI还有可能以氧化型、还原型、磷酸化、去磷磷化、蛋白降解形式释放。因cTnI分子质量较(CK-MB)小，对心肌损伤很敏感，微小心肌损伤cTnI即可出现阳性结果，而此时，CK-MB未增高或处正常高限。当心肌细胞膜的完整性受破坏，cTnI先从胞浆内释放，因此，血清水平很快升高，而结合的cTnI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，在血清中持续保持较高的浓度，故cTnI增高可达7～10 d。所以cTnI可以较早在血中被检出且持续时间长，对心肌损伤的诊断很有价值。

　　2 心肌肌钙蛋白Ⅰ的检测方法

　　心肌肌钙蛋白Ⅰ常用的测定方法有放射免疫法(RIA)、酶免疫测定法(EIA)和酶免疫化学发光测定法(CLIA)。放射免疫法最早由Cummins等[5]从人心肌中提取cTnI，在兔中得到抗人cTnI多克隆抗体，用Ⅰ125标记抗体来测定，该法所需时间长，灵敏度低，早期心肌损害及微小心肌损害不宜使用该法检测。酶免疫测定法所需时间短，灵敏度高，而酶免疫化学发光测定法更为精确和灵敏。目前cTnI的测定存在多种方法，不同方法的抗体识别位点也不同。

　　3 心肌损伤时cTnI血液中浓度及与Mb,CK-MB比较

　　cTnI有4.1%是以游离状态存在于心肌细胞的细胞浆中，其于大部分以结合形式存在。游离的cTnI分子量较小，在心肌细胞因缺血缺氧等原因受损时游离的cTnI很快释放入血，故心肌损伤早期的4～6 h即可在血中检出cTnI，且阳性率较高。此后以结合形式存在的cTnI缓慢持续的释放入血[6]，在血液中长时间保持较高的浓度，故心肌损伤后7～21 d仍可检测出cTnI，从而提供了较宽的诊断时间窗。肌红蛋白(Mb)分子量小于cTnI，心肌损伤后迅速释放入血，2 h即达正常值两倍以上，4 h达峰值，且很快被清除，它在骨骼肌中也大量存在，与cTnI相比特异性差，诊断时间窗短。CK-MB特异性较高，心肌损伤后4～8 h升高，持续升高3～4 d，与cTnI相比诊断时间窗较短。

　　4 cTnI与心脏疾病

　　4.1 急性心肌梗死与cTnI

　　早在1992年美国Landenson实验室用高特异抗心肌肌钙蛋白Ⅰ单抗检测血清cTnI的含量，诊断急性心肌梗死具有高敏感，高特异性[7]，此后很多研究发现cTnI对诊断急性心肌梗死敏感性高，阳性率高。cTnI的N端有31个骨骼肌不具有的氨基酸残基使得cTnI有100%的特异性，其特异性优于CK-MB。急性心肌梗死患者中测定cTnI的峰值时间也比CK-MB早[8]。cTnI可用于早期诊断急性心肌梗死，有研究者检测6 h内60例急性心肌梗死中CK-MB的阳性率为18.3%，而cTnI的阳性率为63.3%，表明CK-MB不适用于急性心肌梗死的早期或超早期的诊断，而cTnI对急性心肌梗死的早期诊断具有较高的敏感性[9]。cTnI诊断持续的时间长，与CK-MB比较，CK-MB诊断持续3～4 d而cTnI可持续7～21 d。因此cTnI用于急性心肌梗死的诊断和早期诊断并成为较CK-MB的更佳的指标。

　　4.2 不稳定性心绞痛(UA)与cTnI

　　UA患者中有30%～40%出现cTnI升高，因为UA患者存在微小心肌损害，此时心肌细胞膜的通透性增加，细胞浆中游离的cTnI进入血液，使血中cTnI明显升高。cTnI升高的患者中有部分会发生急性心肌梗死及猝死，冯玉宝等[10]研究认为cTnI对预测发生心脏事件的敏感性为77.8%，特异性68%，阳性率46.7%，准确性70.6%。Antman等[11]报道cTnI每增加1 ug/L其发生心脏事件的危险性明显增加。故cTnI能用于判断UA的预后，浓度越高预后越差。CK-MB在心肌严重损伤时才会明显升高，在UA患者往往无增高，心电图对微小心肌损害反应也不明显，故对UA患者cTnI的监测优于CK-MB和心电图。

　　4.3 急性冠状综合征患者危险分层

　　cTnI被证实为所有急性冠脉综合征患者危险分层的理想指标。实际上，大约有30%～50%UA患者cTnI中度升高而CK-MB总量和活性均在正常范围内，这些患者的冠心病事件危险性异常增高。Josse等[12]研究胸痛患者心血管事件发生率，cTnI低于可检测下限和高于正常上限者其发生率分别是17%和89%，介于上下限之间者发生率仍有53%。研究发现在非AMI的UA患者中，cTnI是独立的危险因子，并且即使CK-MB不升高，危险性与cTnI浓度升高也成比例关系。然而目前尚无任何资料表明cTnI等可用于急性冠脉综合征患者中检出无症状的沉默性心肌缺血。Thayapran等[13]发现胸痛患者即使在进行核素心室显影显示有明确的血流减少的情况下也无cTnI的升高。

　　4.4 可逆性心肌缺血与不可逆心肌坏死的区别

　　可逆性心肌缺血和不可逆心肌坏死的心脏事件的发生情况不同，其预后也不大相同。大量的实验和临床观察说明可逆性心肌缺血和不可逆心肌坏死时cTnI均可升高，但升高的程度有差别，可逆性心肌缺血升高的程度明显低于不可逆性心肌坏死。已有人用cTnI的浓度来区分这两种情况，cTnI浓度低为可逆性心肌缺血，浓度高为不可逆性心肌坏死[14]。

　　4.5 慢性心力衰竭与cTnI

　　1995年，Francis等报道了急性心力衰竭临床恶化时有心肌细胞损伤的迹象。陈群等[15]研究表明慢性心力衰竭患者的cTnI增高，增高程度与心功能严重程度呈正相关与LVEF呈负相关，但cTnI升高水平绝大多数不超过急性心肌梗死的界限值。慢性心力衰竭时心肌细胞膜损伤但并未明显破裂，只有少量游离的cTnI进入血液而结合的cTnI并未进入血液，故虽有cTnI增高但与AMI相比增高程度较低。cTnI增高的慢性心力衰竭患者病情较未增高的患者重，经治疗病情好转后cTnI可降低或转阴，而明显增高的患者往往预后较差。部分研究已发现[16]，cTnI是协助诊断心衰及判断病情预后的标志物。

　　【参考文献】

　　[1]Ward DG,Cornes MP,Trayer IP.Structural consequences of cardiac troponin I phosphorylation[J].J Biol Chem,2002,277(44):41 795.

　　[2]Cummins P,Perry SV.Troponin Ifrom human skeletal and cardiac muscles[J].Biochem J,1978,171(1):251.

　　[3]Elliott K,Watkins H,Redwood CS.Altered regulatory properties of human cardiac troponin in mntants that cause hypertrophic cardiomyopathy[J].J Biol Chem,2000,275(29):22 069.

　　[4]Takeda S,Yamashita A,Maeda K,et al.Structure of the core doman of human cardiac troponin in the Ca2+saturated form[J].Nature,2003,424(6944):35.

　　[5]Cummins B,Auckland ML,Cummins P,et al.Cardiacspecific troponinradiommuno assay in the diagnosis acute myocardial infarction[J].Am Heart J,1987,113(5):1 333.

　　[6]BANERJEE HN,VERMA M,HOU LH,et al.Cytotoxicity of TNT and its metabolites[J].Yale J Biol Med,1999,72(1):1.

　　[7]Bodor GS,Porter S,Ladenson JH,et al.Development of monoclonal antibodies for an assay of cardiac troponin and preliminary results in suspected cases of myocardia infarction[J].Clm Chem,1992,38:2 203.

　　[8]Hamm MC,Latus HA.New biochemical markers for myocardic cell injury[J].Curr Opinion Cardiol,1995,10(4):355～360.

　　[9]左膺.心肌肌钙蛋白I、肌钙蛋白T、肌酸激酶同工酶MB早期诊断急性心肌梗死敏感性及特异性比较分析[J].中国综合临床杂志，2001，17(2)：97-98.

　　[10]冯玉宝,刘凡.肌钙蛋白I对不稳定性心绞痛患者预后评价[J].临床心血管病杂志，2001，17(1)：1416.

　　[11]Antman E M,Tanasijeric M J,Thompson B,et al.Cardiacspecific troponin levels to predict the risk of mortalily in patient with acute coronary syndromes[J].N Engl J Med,1996,335:1342-1349.

　　[12]Jesse RL,Kontos MC,Zhang DJ,et al.Minimal elevation of troponin I on admission identifies patients at risk for adverse cardiac outcomes[J].J Am Coll Cardiol,1997，29(Suppl 2)：273 A(Abstract).

　　[13]Thayapran N,Prigent F,Steingart R,et al.Is there a release of cardiac troponin during exercise testing (abstract )[J].Circulation,1997,96(Suppl):1461.

　　[14]Wu AHB,Apple FS,Warshaw M,et al.National Academy of Clinical Biochemistry Standards of Laboratory Practice:recommendations for use of cardiac markers in coronary artery disease[J].Clin Chem,1999,45:11041121.

　　[15]陈群，刘静,陆启怡,等.慢性心力衰竭患者心肌肌钙蛋白I水平与心功能的关系[J].中国现代医药杂志，2004，6(6)：1819.

　　[16]Remme WJ,Swedberg K,Guidelines for the diagnosis and treatment of chronic heart failure.Eur Heart J.2001，22：1527.