新型生物標志物在心血管疾病中的應用

李 勇 綜述，宋 嶶 審校

(解放軍聯勤保障部隊第九四〇醫院急診科，甘肅蘭州 730050)

心血管疾病是全世界工業和發展中國家死亡的主要原因，包括動脈粥樣硬化，例如冠狀動脈疾病(CAD)、腦血管病、外周動脈疾病；非動脈粥樣硬化疾病，例如瓣膜病、風濕性心臟病、先天性心臟病和靜脈血栓栓塞。心血管疾病的發病率隨著年齡的增長而增加，幾種危險因素，如吸煙、肥胖、不運動和酗酒都與心血管疾病的發展有關[1]。在一級預防方面，目前已有幾個標準化和有效的心血管風險評分。這些評分通常包括傳統的心血管危險因素，如年齡、性別、流行性高血壓和糖尿病，以及總膽固醇和/或高密度脂蛋白(HDL)膽固醇的檢測[2]。許多心血管生物標記物被證明與心血管疾病和死亡的風險密切相關，并且為這些既定的心血管風險評分提供增量信息。本綜述旨在對心血管風險評估中既有的和新的生物標記物進行定性。

1 生物標志物的定義和標準

生物標記物被定義為“可供客觀測定和評價的一個普通生理或病理或治療過程中的某種特征性的生化指標”，通過對它的測定可以獲知機體當前所處的生物學過程中的進程。自1950年代以來，生物標記物的研究和臨床應用呈指數增長，為了更好地評價新的生物標志物，目前已經提出了幾個基本標準。在評價一個新的生物標記物時需要回答的3個問題：(1)生物標記物能否得到可靠的檢測？準確的生物標志物檢測結果必須在合理的時間內以合理的成本獲得。(2)生物標記物是否向現有的生物標記物或其他風險指數添加信息？一種新的生物標記物需要證明與疾病有很強和一致的關聯，并為建立的風險預測工具提供增量的與臨床相關的診斷或預后信息。(3)生物標志物能否幫助臨床醫生更好地管理患者？一種新的生物標志物必須在一個或多個臨床環境中對臨床醫生有所幫助，如篩查、診斷、監測預后、治療及復發。

2 特定生物標志物

心血管生物標志物通常根據它們代表的病理過程進行分類。由于大多數生物標志物經常反映幾種病理生理過程，包括心外的病理進程(如腎功能不全)，這種分類方法可能過度簡化。本綜述將根據心血管病理學的主要類別對心血管生物標志物進行分類，并在心血管疾病的診斷、發病率預測和預后評估的背景下討論生物標志物的應用。

2.1心肌損傷

2.1.1心肌肌鈣蛋白(cTn) cTn是一種在橫紋肌中發現的肌蛋白復合物，由三個獨立的亞基組成：cTnC、cTnT和cTnI。肌鈣蛋白的所有同種型均存在于心肌和骨骼肌中，但cTnT和cTnI同種型對心肌有特異性[3]。cTn作為心肌損傷的指標首先被納入2000年急性心肌梗死(AMI)的定義，直至今天cTnI仍然是疑似急性冠狀動脈綜合征(ACS)患者診斷的基石。為了診斷AMI，必須在給定的測定方法的第99百分位數上檢測cTn，且兩次檢測之間的cTn濃度需有顯著的變化[4]。此外，除了cTn的濃度升高和明顯的變化外，AMI患者還必須有一個或多個其他特征：與急性心肌缺血相一致的臨床癥狀，心電圖(ECG)病理變化，急性心肌壞死的超聲心電圖指標，急性冠狀動脈閉塞的血管造影/尸檢證據。

胸痛是急診室患者最常見的癥狀之一，選擇快速的診斷策略有可能為胸痛患者縮短診斷時間和治療時間以及急診住院時間，從而降低整體治療成本。由于AMI后cTn的檢測時間正在逐漸縮短，cTn靈敏度的提高可更快地排除非AMI，減少“肌鈣蛋白盲區”間隔[5]。將高靈敏度的cTnI檢測值低于5 ng/L作為急診科排除AMI風險的標準，該類患者AMI風險極低(陰性預測值99.6%)。然而，在癥狀出現后早期(不足2 h)的患者中，這種檢測方法的診斷能力不強[6]。研究發現，單次cut-off值為5 ng / L時可以安全有效地排除AMI[7]。支持使用高靈敏度cTn檢測以快速納入和排除AMI策略的證據越來越多，盡管有充分證據表明使用cTn的單次檢測可排除AMI，但鑒于臨床試驗在極低濃度范圍內的分析性能并不高，因此對cTn的單次檢測需要進一步謹慎處理，特別是在對濃度范圍的下限進行分析時，分析偏差和不精確性仍是一個問題。此外， cTn檢測值之間存在顯著的實驗室間差異[8]，隨著cTn檢測靈敏度的逐漸提高，人們已經提出了幾種早期診斷ACS的策略[9]。并且已有證據表明，當使用低濃度的cTn單次檢測值來排除ACS患者時可產生錯誤分類。為了避免對患者進行錯誤分類，臨床中心采用接近檢測限值的cTn濃度的快速排除策略，最好是誤差目標定為<1 ng/L[10]。 另一方面，在評估可疑ACS時，必須另外結合使用患者的所有臨床信息，包括體格檢查、ECG、風險評分等，而不是僅僅依靠生物標記來排除或確認診斷。

在大部分健康的普通人群中也可檢測到循環cTn。這些低水平的cTn已被證明與左心室結構和功能以及一些傳統的心血管危險因素有關，包括年齡和性別、血壓、糖尿病和腎衰竭。此外，cTnI和cTnT均與冠心病患者心衰發展和心血管死亡的風險密切相關，而與動脈粥樣硬化事件的關系似乎較弱[11]。在穩定的冠心病患者中，cTnT的濃度可能反映了可逆性心肌缺血以及左室質量。而在一般人群中，cTn的濃度與不良結果密切相關[12]。

為實施初級預防，理想的生物標志物不僅應反映疾病發展的風險，還應反映對旨在降低風險的干預措施的反應。研究表明，高靈敏度法測定心肌鈣蛋白可用于跟蹤他汀類藥物的療效。FORD等[13]證明了心血管疾病患者的他汀類藥物治療對cTn濃度可產生相應的影響，其中低密度脂蛋白(LDL)濃度升高的男性被隨機分為他汀類藥物或安慰劑治療5年，其cTnI基線濃度預測可能患有不良心血管事件的風險，并通過他汀類藥物降低患有心血管疾病的風險的過程不依賴于膽固醇的變化。這一結果有力地表明了重復檢測cTn可以反映干預措施在原發性心血管風險控制中的作用。

2.1.2脂肪酸結合蛋白 脂肪酸結合蛋白是一類負責通過膜轉運脂肪酸的蛋白質家族，存在于多種組織，如肝臟、腸道、脂肪細胞、外周神經、腦和心臟等。心臟型脂肪酸結合蛋白(H-FABP)是心臟和骨骼肌中最常見的亞型，在急性心肌缺血后釋放到循環系統中。H-FABP對心肌具有高度的特異性，可為AMI早期診斷中常規檢測的cTnT提供增量診斷信息。由于AMI后H-FABP從外周循環中迅速釋放，而cTn在心肌壞死后需要一段時間才能增加，因此H-FABP與cTn的結合使用可有助于AMI的早期診斷。鑒于腎衰竭和慢性心衰患者均有長期升高的cTn，H-FABP的檢測可有助于區分AMI與其他疾病。

在預后方面，H-FABP的濃度可以預測ACS患者以及cTn濃度在正常范圍內的但懷疑患有ACS的不良事件發生的風險。更有研究對H-FABP在心衰患者的預后方面進行觀測，結果表明高濃度H-FABP與心衰不良預后有很強的相關性[14]，H-FABP濃度與利鈉肽結合可用于評估心衰患者對治療的反應。

2.1.3肌球蛋白結合蛋白-C 肌球蛋白結合蛋白-C(MYBPC)是1973年首次發現的肌節蛋白家族，由三種亞型組成：快速型、緩慢型和心臟型。目前MYBPC已被定為心肌壞死的敏感標志物，且其在血液中升高速度可能比cTn更快[15]。此外，目前已經開發出針對MYBPC更高靈敏度的檢測方法，由于AMI后MYBPC在血漿中的濃度迅速升高[16]，MYBPC能否有效快速排除AMI引發了較大的關注。KAIER等[17]在早期診斷AMI時對高靈敏度測定法測定的MYBPC和cTn之間進行比較分析，結果表明MYBPC和cTn具有相似的診斷特性，但在胸痛(<3 h)早期的患者中MYBPC具有更優越的診斷特性，這與cTn早期增加的延遲有關，因此MYBPC在早期排除可疑AMI時也優于cTn。

2.2心肌應激

2.2.1A型利鈉肽 利鈉肽包括心房或A型利鈉肽(ANP)、腦或B型利鈉肽(BNP)和C型利鈉肽，利鈉肽主要儲存在于心房(ANP)和心室(BNP)中，并且在心肌拉伸時升高，促進尿鈉排泄，這是一種通常與急性和慢性充血性心衰相關的病理特征。ANP由preproANP合成，其隨后被切割成pro-ANP并儲存在細胞內顆粒中。在心房拉伸后，pro-ANP被釋放并被絲氨酸蛋白酶corin轉化為生物活性的α-ANP和無活性的N-末端片段(NT-proANP)，由于ANP的半衰期短且在體外不穩定，proANP的中間區域的部分(MR-proANP)可替代ANP，便于ANP在血漿中的檢測。ANP濃度與出現呼吸困難的患者的急性心衰診斷密切相關，其診斷特性與BNP相似。在胸痛[18]、AMI[19]和穩定CAD患者[20]中，ANP濃度是死亡和不良預后的強有力預測因子。

2.2.2BNP 在臨床心臟病學和心血管研究中，BNP和無活性的NT-proBNP是最常用的利鈉肽。為了響應血流心肌缺血或機械應激，心室肌細胞內合成了一種與BNP有關的含134個氨基酸的前體蛋白，并將其切割成含有108個氨基酸的pro-BNP和一個含有26個氨基酸的信號肽。隨后將proBNP切割成具有生物活性的α-BNP和無活性的NT-proBNP。心衰患者血鈉水平一般低于健康者，此時腎素-血管緊張素醛固酮系統(RAAS)被激活，而在心衰發生過程中，心室容積的擴大且壓力負荷的增加可促進BNP的釋放，而BNP可抑制RAAS并促進鈉尿、利尿及動脈血管舒張。 在2002年，利尿鈉肽已被臨床用于心衰患者的診斷和預后。在沒有已知心室功能障礙的一般人群中，利鈉肽也與心衰事件發生的風險密切相關[21]。

除了診斷急性和慢性心衰的既定作用外，NT-proBNP濃度與心血管疾病和死亡風險密切相關，無論是在普通人群、AMI患者中，還是在CAD患者中，NT-proBNP濃度的測定對評估心房顫動的風險和預后也有一定的價值。利尿鈉肽的濃度隨著年齡增長，腎功能下降和心房顫動而增加。 與cTn相反，肥胖則與較低濃度的利鈉肽相關。

2.2.3腎上腺髓質素(ADM) ADM是一種可在大多數組織中合成的利鈉肽和血管舒張肽。該肽是在多種疾病狀態下釋放出來的，如膿毒癥、腎衰竭和下呼吸道感染。在心血管疾病方面，ADM在心衰患者中升高。然而，由于ADM的半衰期短及體外穩定性較差，直接檢測ADM濃度在臨床上意義不大。47-氨基酸肽中區域腎上腺髓質素原(MR-proADM)是ADM的穩定前體，反映了生物活性肽的釋放。據推測，在健康人群中，MR-proADM的濃度與年齡、體質量指數、當前吸煙和腎功能及HbA1c、CRP和NT-proBNP[22]的濃度有關。MAISEL等[23]研究發現急性心衰患者MR-proADM濃度具有較強的預后特性，MR-proADM的濃度也為BNP的檢測提供了遞增的預后信息，并預測了AMI初次入院后的病死率和預后。此外，MR-proADM濃度也與其他疾病有關，包括胸痛、呼吸困難和危重病，這一情況使MR-proADM作為靶向心血管風險評估的生物標志物的特異性降低。

2.3炎癥

2.3.1C-反應蛋白(CRP) CRP在肝臟中合成，其濃度隨著炎癥反應、激活補體系統增加，進而促進巨噬細胞介導的細胞破碎和細菌吞噬功能。關于心血管疾病，CRP濃度與AMI，外周動脈疾病和缺血性中風的發生風險及心血管疾病的病死率相關，但其特異程度不如心臟特異性生物標志物NT-proBNP和cTn[24]。另一方面，免疫調節療法[25]也表明CRP濃度降低的同時心血管疾病發病率和病死率顯著降低。在ACS患者中，炎癥也是預后不良的重要決定因素。CRP與病死率和心衰之間存在相關性，然而與復發性AMI的關聯較弱[26]。

2.3.2白細胞介素-6 (IL-6) IL-6由巨噬細胞和T細胞在感染和創傷后分泌。與CRP相似，研究表明心血管疾病的發生風險與IL-6及ACS患者預后不良有關[27]。不同于CRP，研究表明IL-6與CAD之間存在因果關系[28]。與此結果一致的還有免疫調節療法，其使用IL-6誘導抑制劑可顯著降低有AMI病史和持續炎癥患者復發的風險[29]。

2.4壓力 嗜鉻粒蛋白-分泌粒蛋白(Granin)是一類與肽、激素、神經遞質和生長因子的分泌有關的蛋白家族，其特征在于擁有較大的質量(50×103)和高比例的酸性氨基酸。嗜鉻粒蛋白A(CGA)是其家族的標志性成員，與分泌粒蛋白Ⅱ(SgⅡ)一起被認為是Granin蛋白家族的典型成員。CGA是目前臨床上唯一用于神經內分泌腫瘤(尤其是嗜鉻細胞瘤和多發性內分泌瘤)的診斷指標。CGA也反映了壓力條件下的神經內分泌活動，因為CGA在交感神經終末分泌時與兒茶酚胺共同儲存和釋放，并與健康人去甲腎上腺素的釋放速率顯著相關。此外，研究表明，兒茶酚胺和CGA的血液濃度可反映交感神經活動，而且兒茶酚胺和CGA水平在心衰和ACS中被上調[30]。CGA濃度與ACS和急性心衰中與不良預后也存在相關性，但與慢性心衰預后無關。與兒茶酚胺相比，CGA受反復凍融和室溫長期孵育的影響較小，因此CGA具有較高的信噪比。

3 小結

生物標志物的檢測已成為心血管疾病臨床評估的重要組成部分。 然而，從目前可獲得的大量心血管生物標志物中，只有少數能夠進行臨床常規使用，而且本綜述中描述的大多數生物標志物不是心肌特異性的，濃度受其他條件的影響。因此，臨床醫生必須接受臨床實踐中生物標志物的使用會受到限制，并且應在所有可用的臨床信息背景下對檢測結果進行解讀。多種生物標志物方法可能會改善這種特異性的缺乏。生物標志物的使用集中于疾病的診斷和鑒定。 然而，人們越來越關注生物標志物在指導個性化治療、風險預測和預防醫學中的應用。在這些方面，生物標志物檢測必須有助于臨床決策過程，從而采用特定治療方法或進一步調查，并最終降低疾病或死亡的風險。因此，選擇正確的生物標志物可以給患者爭取良好的治療機會，有利于個體化醫療的發展。