糖原磷酸化酶同工酶腦型:心肌損傷的新標(biāo)志物

王宇競（綜述）,敖敏高娃（審校）

（呼倫貝爾市人民醫(yī)院檢驗科,內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 021008）

糖原磷酸化酶是糖原分解的關(guān)鍵酶,有 3種同工酶:糖原磷酸化酶同工酶腦型（glycogen phosphorylaseBB,GPBB）、糖原磷酸化酶同工酶肌型、糖原磷酸化酶同工酶肝型。其中 GPBB是在人腦和心肌中占優(yōu)勢的同工酶,在調(diào)節(jié)碳水化合物代謝方面起著重要作用,當(dāng)細(xì)胞膜因缺氧通透性增加時,經(jīng)由動員糖原,GPBB進(jìn)入血中。目前研究表明[1,2],GPBB對心肌損傷具有高度的敏感性和特異性。GPBB是新的早期診斷急性心肌梗死（acute myocardial infarction,AMI）的檢查指標(biāo),對非典型 AMI診斷也尤為重要,并對心肌損傷早期診斷具有重要的臨床指導(dǎo)作用[3]。

1 GPBB的生物學(xué)特性

GPBB作為一種代謝功能的酶類,最早在實驗室內(nèi)因為心肌缺血而被檢測到。GPBB在人腦和心肌中占優(yōu)勢,GPBB的生理型是二聚體,相對分子質(zhì)量為 18.8×103,由 862個氨基酸組成。在心肌細(xì)胞中,GPBB同糖原和肌漿網(wǎng)狀物結(jié)合,形成一種巨分子復(fù)合物,GPBB同這種復(fù)合物結(jié)合的程度主要取決于心肌的代謝狀況。當(dāng)組織缺氧時,糖原分解,GP基因改變由 GPb型轉(zhuǎn)變?yōu)?GPa型,同時生成葡萄糖-1-磷酸,并由一種微粒、結(jié)構(gòu)上結(jié)合型轉(zhuǎn)變成一種可溶性的胞質(zhì)型。GPBB由肌漿網(wǎng)釋放到細(xì)胞質(zhì),同時局部缺血導(dǎo)致細(xì)胞膜通透性增加,GBPP隨后由損害的細(xì)胞膜釋放到外周血中[4-6]。

2 GPBB的檢測方法

早期的測定方法有以下兩種:①基于化學(xué)測定糖原分解時釋放出的無機(jī)磷酸鹽,或耦聯(lián)實驗系統(tǒng)中酶促測定葡萄糖-1-磷酸,計算 GPBB活性。②用聚丙烯酰胺凝膠電泳分離 GPBB同工酶。這兩種方法敏感性較低,正常人血清中不能檢出 GPBB活性,電泳亦不能檢出 GPBB。目前,從腦、心臟組織分離出高純度的人類 GPBB抗原,制備出單克隆抗體,已建立敏感的酶聯(lián)免疫吸附測定法檢測血清中免疫反應(yīng) GPBB,它同糖原磷酸化酶同工酶肌型和糖原磷酸化酶同工酶肝型沒有實質(zhì)性交叉反應(yīng)[7]。近期研究表明[8],應(yīng)用多種生物標(biāo)記技術(shù)、蛋白質(zhì)生物芯片技術(shù)可對 GPBB的水平進(jìn)行測定,檢測下限可達(dá)10μg/L,并可應(yīng)用全血、血清和血漿樣本進(jìn)行分析,為 GPBB的臨床早期,快速準(zhǔn)確的診斷提供新的參考方法[9-11]。

3 GPBB的臨床應(yīng)用

選擇能早期診斷缺血性心肌損傷的生化標(biāo)志物是臨床檢驗醫(yī)學(xué)的一項重要工作。心肌損傷理想的標(biāo)志物應(yīng)是:①在心肌中以高濃度出現(xiàn);②在其他組織中不出現(xiàn),或在病理情況下只以微量出現(xiàn);③在心肌損傷后迅速釋放;④其釋放量與心肌損傷的范圍直接呈比例;⑤在血漿中可持續(xù)幾個小時,以提供常規(guī)診斷的時間窗口[12]。在以往尋找心肌損傷生化標(biāo)志物的工作中,往往集中在尋找由于心肌缺血性壞死后釋放出來的心臟特異性酶或蛋白質(zhì)。但是,如果只注意檢查壞死損傷所釋放的物質(zhì),很難在發(fā)病后短時間內(nèi)查出心肌損傷病變,原因是壞死病變不是患病后立刻出現(xiàn)的,而是在壞死出現(xiàn)前先經(jīng)過一個可逆的缺氧階段。

傳統(tǒng)臨床檢驗指標(biāo)是心肌三酶,即肌酸激酶（creatine kinase,CK）、天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶、乳酸脫氫酶。其診斷特異性和敏感性很低,目前較常用的心肌損傷標(biāo)志物檢查為心肌酶譜,包括 CK、肌酸激酶同工酶 （creatine kinase isoenzyme MB,CK-MB）、天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶、乳酸脫氫酶、α-羥丁酸脫氫酶、肌紅蛋白（myoglobin,Myo）等。然而,胸痛開始的 3～4 h時間內(nèi),這些心肌標(biāo)志物的敏感性太低而不能有效快速地診斷 AMI,而 CK-MB和乳酸脫氫酶并非心肌特異性的,當(dāng)患者有骨骼肌損傷時也明顯升高[13],妨礙AMI準(zhǔn)確診斷。相反,心肌肌鈣蛋白 I（cardiac troponin I,cTnI）和心肌肌鈣蛋白 T（troponin T,cTnT）具有心肌特異性強的特點。cTnT、cTn I分析已成為臨床常規(guī)應(yīng)用,cTnI主要用于心肌缺血損傷,如冠狀動脈綜合征（包括隱性心絞痛、不穩(wěn)定型心絞痛以及AMI等）的臨床診斷、危險性估。目前,對于心肌損傷早期標(biāo)志物的研究中脂肪酸結(jié)合蛋白（heart-type fatty acid binding protein,H-FABP）和 GPBB備受關(guān)注。二者出現(xiàn)時間早,對于早期診斷 AMI很有價值,但有研究發(fā)現(xiàn) H-FABP大多被腎臟清除,慢性腎衰竭患者血漿 H-FABP濃度顯著升高。因此,當(dāng)用這些生化標(biāo)志物早期診斷 AMI時必須小心,要考慮患者的腎功能狀況,全面進(jìn)行分析（表 1）。而 GPBB卻具有心肌特異性的特點,在胸痛開始時 1～4 h內(nèi)釋放增加,GPBB這種早期變化可能是由于心肌缺氧引起的。心肌缺氧時抑制線粒體中三磷酸腺苷的生成,從而引起一系列代償反應(yīng),其中之一就是 GP分解糖原,生成葡萄糖進(jìn)行無氧糖酵解。正常情況下 GP和糖原形成復(fù)合物附著于內(nèi)質(zhì)網(wǎng),缺氧時 GP發(fā)生構(gòu)型改變,GP和糖原分離后,進(jìn)人細(xì)胞質(zhì)。當(dāng)細(xì)胞膜因缺氧呈高滲透性時,GPBB進(jìn)入血中,致使心肌和血中GP濃度相差很大,GPBB在血中濃度快速升高[14]。Peetz等[15]通過應(yīng)用酶聯(lián)免疫吸附法分析 61例患有急性冠狀動脈綜合征患者（37例為 AMI,24例為不穩(wěn)定型心絞痛）發(fā)病后的 GPBB升高水平,cTnI、CK-MB、Myo作為心肌標(biāo)志對照物,分別采集發(fā)病開始后 1、2、3、4、8、12、24 h血液樣本。其中90.9%患者在胸痛開始 1 h后 GPBB值升高,在4～5 h內(nèi) 100%患者 GPBB升高。在最初的 6 h內(nèi)與Myo、CK-MB和 cTnI相比 GPBB表現(xiàn)出顯著的敏感度（95.5%～100%）和高特異度（94%～96%）。在不穩(wěn)定型心絞痛患者中,3 h后 93.9%的患者 GPBB升高很明顯,對比于 Myo（66.7%）、cTnI和 CK-MB分別為 33.8%和 55.09%。結(jié)果顯示,GPBB在急性冠狀動脈綜合征開始至發(fā)病 1 h內(nèi)有顯著的診斷意義,并且診斷價值要高于 cTn I,聯(lián)合應(yīng)用 cTnI對于急性冠狀動脈綜合征具有正確的診斷可行性,并且很可能作為心肌缺血和危險分級的一種新型標(biāo)志物。

表 1 Myo、mCK-MB、cTn I、cTnT、hFABP和 GPBB五項臨床指標(biāo)對比

4 GPBB對心肌損害的應(yīng)用價值

GPBB作為一種早期和特殊的心肌標(biāo)志,除對急性冠狀動脈綜合征診斷具有高靈敏性和特異性外[16],在臨床上對于其他原因所致的心肌損害也可能具有相應(yīng)臨床應(yīng)用價值。

4.1 新生兒窒息導(dǎo)致的心肌損害 Lin等[17]研究探討由新生兒窒息并發(fā)心肌損傷時 N端前 B型利鈉肽和 GPBB的水平的變化及意義,采用酶聯(lián)免疫吸附分析法測定 64例窒息新生兒（39例輕型,25例病重型）和 25例健康新生兒,結(jié)果顯示 N端前 B型利鈉肽和 GPBB的水平在伴有心肌損傷患兒組顯著高于無心肌損傷的新生兒組和健康對照組,且新生兒窒息組中嚴(yán)重患兒的水平值遠(yuǎn)高于輕型患兒。結(jié)果表明,N端前 B型利鈉肽和GPBB可作為新生兒窒息的心肌損傷標(biāo)記,并可用來評估心肌損傷嚴(yán)重程度的指標(biāo)。

4.2 抗癌藥物治療時心臟毒性監(jiān)測 Horacek等[18]通過研究 47例急性白血病患者應(yīng)用化療藥物治療時產(chǎn)生的心臟毒性,對比其他常規(guī)的心肌標(biāo)志物,分別監(jiān)測常規(guī)和高劑量化療（包含蒽環(huán)類抗生素）以及經(jīng)過造血干細(xì)胞移植后患者的心臟毒性,未經(jīng)治療時所有白血病患者心肌標(biāo)志物均在檢測下線,經(jīng)過治療后所有 cTn I升高的同時都伴有 GPBB的顯著增高,而其他心肌標(biāo)志物均在基線以下。結(jié)果顯示,GPBB對于常規(guī)和高劑量化療（包含蒽環(huán)類抗生素）以及經(jīng)過造血干細(xì)胞移植治療產(chǎn)生心臟毒性的檢測具有臨床研究價值。然而,目前研究顯示抗癌藥物的心臟損傷機(jī)制可能并非心肌缺血,而是蒽環(huán)類抗生素因子在心臟中慢性及長期的發(fā)揮毒性作用。在此背景下,找到可靠的心肌損傷標(biāo)志物尤為重要。因此,GPBB對于應(yīng)用抗癌藥物治療心臟損害的研究具有前瞻性。

4.3 射頻導(dǎo)管消融術(shù)引發(fā)的心肌損傷的標(biāo)志物Pudil等[19]通過蛋白生物芯片微陣點系統(tǒng)分析由射頻導(dǎo)管消融術(shù)（radiofrequency catheter ablation,RFA）引發(fā)心肌損傷的心肌標(biāo)志物。32例患者（分別為急性房室結(jié)折返性心動過速、右心房撲動和心房纖顫）連續(xù)應(yīng)用 RFA,24 h后所有心肌標(biāo)志物 （cTnI、CK-MB、hFABP和 GPBB）均升高,結(jié)果表明 RFA導(dǎo)致的心肌損傷可以通過 cTnI、CK-MB、hFABP和GPBB檢測到。同時 GPBB的水平與 RFA總的持續(xù)時間具有相關(guān)性。

4.4 心臟手術(shù)局部缺血的監(jiān)測 Mair等[2]在應(yīng)用GPBB分析心肌缺血的試驗中發(fā)現(xiàn),GPBB對于檢測手術(shù)期間所造成的局部缺血的心肌損傷具有很高的敏感性,尤其是接受冠狀動脈旁路移植造成的心肌缺血損傷和心肌梗死更具有敏感性。

4.5 擴(kuò)張性心肌病相關(guān)的新靶抗原 擴(kuò)張型心肌病是多種因素長期作用引起心肌損害的最終結(jié)果,感染或非感染性心肌炎、乙醇中毒、代謝等多種因素均可能與擴(kuò)張型心肌病發(fā)病有關(guān)。短暫的原發(fā)性心肌損傷（如接觸毒性物質(zhì)）對某些心肌細(xì)胞來說可能是致死性的,但殘存的心肌細(xì)胞會因此而增加負(fù)荷,發(fā)生代償性肥厚。這種代償性變化在早期尚能維持心臟的整體功能,但最終將表現(xiàn)為心肌的收縮和舒張功能障礙。因此了解其致病及發(fā)病機(jī)制尤其重要。越來越多的證據(jù)表明擴(kuò)張性心肌病是由自身免疫過程介導(dǎo)的,Buse等[20]應(yīng)用自身抗體篩選系統(tǒng)檢測到與擴(kuò)張性心肌病相關(guān)的三種新的自身抗原:線粒體烏頭酸水合酶、三磷酸甘油醛脫氫酶和 GPBB。其是否能作為靶抗原應(yīng)用于臨床,還需進(jìn)一步深入研究。

5 小 結(jié)

GPBB具有特殊的生物學(xué)特性:組織分布特異性（人腦和心肌）和糖原分解的關(guān)鍵酶。這些特性決定GPBB將成為一種早期、特殊的心肌局部缺血和壞死的生物標(biāo)記。隨著GPBB檢測方法的改進(jìn)和創(chuàng)新,其對于臨床上各種原因所致的心肌損傷的檢測、診斷和治療都有一定意義。但理想的標(biāo)志物需要具有高度的敏感性和特異性,而單獨 GPBB檢測不能完全達(dá)到上述要求,這就需要將GPBB等早期標(biāo)志物和確定標(biāo)志物聯(lián)合應(yīng)用,以提高對患者診斷、治療和臨床監(jiān)測的時效性和準(zhǔn)確性。

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