第十章心脏疾病的生物化学标志物名师编辑课件-资料.ppt
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1、1第十章第十章心脏疾病的生物化学标志物心脏疾病的生物化学标志物2年城乡居民死因排序年城乡居民死因排序:城市居民前十位死因为:恶性肿瘤、脑血城市居民前十位死因为:恶性肿瘤、脑血管病、心脏病、呼吸系病、损伤及中毒、管病、心脏病、呼吸系病、损伤及中毒、内分泌营养和代谢疾病、消化系病、泌尿内分泌营养和代谢疾病、消化系病、泌尿生殖系病、神经系病、精神障碍。生殖系病、神经系病、精神障碍。农村居民前十位死因为:恶性肿瘤、脑血农村居民前十位死因为:恶性肿瘤、脑血管病、呼吸系病、心脏病、损伤及中毒、管病、呼吸系病、心脏病、损伤及中毒、消化系病、内分泌营养和代谢疾病、泌尿消化系病、内分泌营养和代谢疾病、泌尿生殖系
2、病、神经系病、精神障碍。生殖系病、神经系病、精神障碍。3第一节第一节 概述概述第二节第二节 冠心病危险因素学说冠心病危险因素学说第四节第四节 急性心肌损伤生物化学标志物急性心肌损伤生物化学标志物第五节第五节 心力衰竭和高血压病的生化心力衰竭和高血压病的生化45 心血管疾病是发达国家的心血管疾病是发达国家的第一位死因第一位死因。冠心病(冠心病(coronary heart disease,CHD):冠状动脉硬化性心脏病冠状动脉硬化性心脏病。心脑血管病主要的病理组织学基础都是心脑血管病主要的病理组织学基础都是动动脉硬化。脉硬化。检验医学检验医学:预估动脉硬化存在、严重程度:预估动脉硬化存在、严重程
3、度以及判断心肌损伤。以及判断心肌损伤。结构决定其生理、生物化学特性。结构决定其生理、生物化学特性。6一、心脏解剖一、心脏解剖 心脏主要由心肌纤维心脏主要由心肌纤维/细胞组成,细胞组成,包含大包含大量(达上千条)肌原纤维(细胞中央);量(达上千条)肌原纤维(细胞中央);肌小节肌小节(sarcomere):是肌肉收缩和舒张的是肌肉收缩和舒张的最基本单位,肌原纤维上每一段仅位于两最基本单位,肌原纤维上每一段仅位于两条条Z线之间的区域;线之间的区域;心脏富含蛋白和利用能量的酶:心脏富含蛋白和利用能量的酶:如肌钙蛋如肌钙蛋白、肌红蛋白白、肌红蛋白(myoglobin,MHb)、CK、LD,这些都成为心肌
4、损伤的标志物。,这些都成为心肌损伤的标志物。78910CaCa2+2+通过和肌钙蛋白的结合通过和肌钙蛋白的结合11肌原肌原纤维纤维粗肌丝:粗肌丝:由肌球蛋白由肌球蛋白(myosin)组成组成细肌丝细肌丝肌动蛋白肌动蛋白(actin)原肌球蛋白原肌球蛋白(tropmyosin)肌钙蛋白肌钙蛋白TnC:与钙离子与钙离子结合部分结合部分TnI:含抑制含抑制(ATP酶酶)因子部分因子部分TnT:与原肌球蛋与原肌球蛋白结合部分白结合部分myofibrilTn(troponin)肌纤维:肌纤维:muscle fiber cardiac troponin cTn:为心肌细胞:为心肌细胞所特有。所特有。12心
5、肌细胞与骨骼肌细胞的主要区别心肌细胞与骨骼肌细胞的主要区别钙离子钙离子来源来源线粒体含量线粒体含量(占肌浆容积(占肌浆容积%)细胞核细胞核数目数目心肌细胞心肌细胞 细胞外间隙细胞外间隙 40 12骨骼肌细胞骨骼肌细胞 肌浆网肌浆网 20 多核多核细胞细胞动脉动脉梗阻梗阻缺血缺血缺氧缺氧无氧酵无氧酵解增加解增加心肌功心肌功能受损能受损诱发冠心病诱发冠心病(心肌坏死)(心肌坏死)心肌细胞富含线粒体心肌细胞富含线粒体13二、病二、病 理理年龄、性别、高血压、年龄、性别、高血压、高血脂、吸烟等高血脂、吸烟等 冠状动脉发生粥样变,冠状动脉发生粥样变,血管硬化,管腔狭窄,血管硬化,管腔狭窄,供血减少。供血
6、减少。当冠状动脉狭窄当冠状动脉狭窄7070时时 病人出现活动后心肌供血病人出现活动后心肌供血不足,表现为心绞痛。不足,表现为心绞痛。不稳定性不稳定性/变异性心绞痛变异性心绞痛(UA)(UA),休息时亦有心绞痛。,休息时亦有心绞痛。心脏无血供,局部心脏无血供,局部大面积心肌坏死大面积心肌坏死 血管完全堵塞,血管完全堵塞,冠状动脉狭窄继续增加冠状动脉狭窄继续增加 AMIacute myocardial infarction,2014急性冠状综合症急性冠状综合症:指由于冠状动脉所致的心肌损伤,指由于冠状动脉所致的心肌损伤,其病理改变为斑块破裂和冠脉血栓导致冠脉严重狭窄其病理改变为斑块破裂和冠脉血栓导
7、致冠脉严重狭窄或闭塞。或闭塞。(acute coronary syndrome,ACS)心肌病:心肌病:其他原因引起心肌肥厚、扩张、纤维化、甚其他原因引起心肌肥厚、扩张、纤维化、甚至心肌小范围变性、坏死。其中心肌炎常见于儿童至心肌小范围变性、坏死。其中心肌炎常见于儿童和青年人,轻重差别很大,由于目前尚无金标准,和青年人,轻重差别很大,由于目前尚无金标准,临床不易确诊。临床不易确诊。心力衰竭心力衰竭又称心脏功能不全又称心脏功能不全:许多严重的心脏病:许多严重的心脏病(如急性心肌梗死)的归宿,心脏不能有效地把(如急性心肌梗死)的归宿,心脏不能有效地把心室内的血液送至全身。心室内的血液送至全身。80
8、的的AMI死于(左)心死于(左)心衰、心源性休克。衰、心源性休克。15第二节冠心病危险因素学说第二节冠心病危险因素学说 一、概述一、概述risk factorrisk factor:是指个体固有的生理、心理因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使疾病发生,去掉以后可减缓甚至阻止疾病的发生发生(即与疾病有关即与疾病有关)。(一一)危险因子的概念危险因子的概念 危险因素存在预示冠心病发生,有助冠危险因素存在预示冠心病发生,有助冠心病的诊断。心病的诊断。16(二)危险因素的认识和发展(二)危
9、险因素的认识和发展 危险因素并不等同于病因;危险因素并不等同于病因;危险因素不是诊断指标:通常把危险因素异危险因素不是诊断指标:通常把危险因素异常的人称高危人群常的人称高危人群;同一疾病可能有多种危险因素,每种危险因同一疾病可能有多种危险因素,每种危险因素影响程度不一(素影响程度不一(relative risk,RR)。)。目前对危险因素的共识如下:目前对危险因素的共识如下:冠心病危险因素已达百余种,但冠心病危险因素已达百余种,但RR不同。不同。最有价值的可及早预防和治疗的是:最有价值的可及早预防和治疗的是:高血脂、高血脂、CRP和凝血因子异常。和凝血因子异常。17二、冠心病危险因素(生物化学
10、)二、冠心病危险因素(生物化学)高血脂高血脂是冠心病的主要危险因素;是冠心病的主要危险因素;高胆固醇高胆固醇是重要的危险因素,也是促进动是重要的危险因素,也是促进动脉硬化的主要物质;脉硬化的主要物质;TC和和HDL-C不是很充分的预报因子,不是很充分的预报因子,TCHDL-C比值可更准确地预报冠心病比值可更准确地预报冠心病的发生,的发生,TCHDL-C5,冠心病发病率,冠心病发病率急剧上升。急剧上升。临床首选临床首选TC、HDL-C和和TG作为冠心病辅作为冠心病辅助诊断指标。助诊断指标。(一一)血脂血脂18(二二)炎症炎症(1)炎性细胞是早期动脉硬化形成的启动步炎性细胞是早期动脉硬化形成的启动
11、步骤骤:糖蛋白:糖蛋白CD11CD18,这是炎症诱导,这是炎症诱导的白细胞活化的标志物。的白细胞活化的标志物。2)炎症产物促进了动脉硬化的进程炎症产物促进了动脉硬化的进程;(3)慢性炎症导致平滑肌增生:是动脉硬化的慢性炎症导致平滑肌增生:是动脉硬化的关键步骤关键步骤。1.炎症与冠心病炎症与冠心病炎症状态是一个比狭窄更重要的决定因素。炎症状态是一个比狭窄更重要的决定因素。192.CRP与冠心病与冠心病 CRP和冠心病密切相关,被看做独立的危和冠心病密切相关,被看做独立的危险因素;险因素;CRP的升高反映了动脉硬化存在低度的炎的升高反映了动脉硬化存在低度的炎症过程和粥样斑块的脱落;症过程和粥样斑块
12、的脱落;超敏超敏C反应蛋白反应蛋白(hsCRP),是冠心病一个,是冠心病一个长期或短期的危险因素,长期或短期的危险因素,LD2 CK 86 46 1036 34CK-MB 86 46 930 23MB亚型亚型 86 14 48 0.51 CKMB2ASTm用于判断心肌的损伤程度及预后。用于判断心肌的损伤程度及预后。48(一)(一)LD及其同工酶及其同工酶 细胞的胞浆和线粒体中细胞的胞浆和线粒体中,四聚体,四聚体,H4(LD1),MH3(LD2),M2H2(LD3),M3H(LD4),M4(LD5);心脏、肾脏和红细胞所含的心脏、肾脏和红细胞所含的LD同工酶比同工酶比例相近,以例相近,以LD1和
13、和LD2为主为主;LD的半寿期为的半寿期为57 170h,1.1.分布分布 492.LD2.LD及其同工酶的应用原则及其同工酶的应用原则 限制限制LD应用,不作为常规检查,应用,不作为常规检查,对病人作个案对病人作个案处理,主要用于排除急性心肌梗死诊断处理,主要用于排除急性心肌梗死诊断;在胸痛发作在胸痛发作24h后测定后测定LD同工酶,作为同工酶,作为CK-MB补充:连续测定补充:连续测定LD,对于就诊较迟,对于就诊较迟CK已恢复已恢复正常的正常的AMI病人有一定参考价值;病人有一定参考价值;LD1/LD2比例(比例(0.76%)更敏感和特异,但)更敏感和特异,但不用于评估溶栓疗法(常致溶血,
14、使不用于评估溶栓疗法(常致溶血,使LD1升升高)。高)。若若AMI诊断明确,就不需检测诊断明确,就不需检测LD和和LD同工酶。同工酶。50(三)(三)CK及其同工酶及其同工酶 CKBB(CK1)存在于脑组织中,存在于脑组织中,CKMB(CK2)和和CKMM(CK3)存在各种肌肉组织中存在各种肌肉组织中;CK-MB占心肌总占心肌总CK的的l5%25%(骨骼肌(骨骼肌中为中为12%)。)。CK半寿期:半寿期:1012h 1.1.分布分布 51CKMB的质量检测:的质量检测:1985年,单克隆抗体年,单克隆抗体法,其诊断法,其诊断AMI较酶法更敏感、更稳定、更较酶法更敏感、更稳定、更快(快(10 4
15、0min),且可以自动化。),且可以自动化。CK同工酶亚型(即同工酶亚型(即CKMB的亚型):的亚型):常用常用高压电泳分离(快速、敏感),高压电泳分离(快速、敏感),但其不是临但其不是临床常规项目。床常规项目。测定时间:住院时、测定时间:住院时、3h后、后、6h后、后、9h后共后共4次。次。2.2.检测检测 523.3.临床意义临床意义(CK及其同工酶)及其同工酶)(1 1)CK-MBCK-MB:CK-MB/CK-MB/总总CKCK(测酶活性)(测酶活性)总总CK100UL,CK-MB15UL,uCKMB4,多考虑肌肉疾病,多考虑肌肉疾病,u CKMB在在425%,AMI诊断可成立诊断可成立
16、uCKMB25,有,有CKBB或巨型或巨型CK存在。存在。较早期诊断较早期诊断AMIAMI、估计梗死范围大小或再梗死。、估计梗死范围大小或再梗死。(2 2)观察再灌注的效果:)观察再灌注的效果:溶栓后几小时内,溶栓后几小时内,CK-MBCK-MB继续升高,然后下降(冲洗现象)。继续升高,然后下降(冲洗现象)。53u CK-MB CK-MB2 21.9U/L1.9U/L且且CK-MBCK-MB2 2/CK-MB/CK-MB1 11.51.5。CK-MB2CK-MB2在在AMIAMI发生发生2h2h即上升,即上升,101018h18h达峰值,达峰值,121224h24h下降。下降。该标志物出现早于
17、该标志物出现早于CK-MBCK-MB。u CK-MMCK-MM3 3/CK-MM/CK-MM1 11.01.0也可作为也可作为AMIAMI的诊断标的诊断标准之一。准之一。(3 3)MBMB2 2/MB/MB1 1和和MMMM3 3/MM/MM2 2的比值升高的比值升高(正常人正常人1)1)均可作为诊断均可作为诊断AMIAMI的标准之一。的标准之一。54CKCK作为作为AMIAMI标志物有以下优点标志物有以下优点 快速、经济、有效,能准确诊断快速、经济、有效,能准确诊断AMI,是,是当今应用最广的心肌损伤标志物;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,其浓度和急性心肌
18、梗死面积有一定的相关,可大致判断梗死范围;可大致判断梗死范围;能测定心肌再梗死(能测定心肌再梗死(CK-MBCK-MB2 2/CK-MB/CK-MB1 1););能用于判断再灌注。能用于判断再灌注。55CKCK作为作为AMIAMI标志物的缺点是标志物的缺点是 CK总酶特异性较差,特别难以和骨骼肌总酶特异性较差,特别难以和骨骼肌疾病、损伤鉴别;疾病、损伤鉴别;在急性心肌梗死发作在急性心肌梗死发作6h以前和以前和36h以后敏以后敏感度较低,感度较低,只有只有CK-MB亚型可用于急性心亚型可用于急性心肌梗死早期诊断;肌梗死早期诊断;对心肌微小损伤不敏感。对心肌微小损伤不敏感。目前临床倾向用目前临床倾
19、向用CK-MB(质量法质量法)替代替代CK作为心肌损伤的常规检查项目。作为心肌损伤的常规检查项目。56肌钙蛋白肌钙蛋白TnC:与钙离子结合部分:与钙离子结合部分TnI:含抑制:含抑制(ATP酶酶)因子部分因子部分TnT:与原肌球蛋白结合部分:与原肌球蛋白结合部分Tn(troponin)cTn(cardiac troponin):为心肌细胞所特有。为心肌细胞所特有。三、心肌肌钙蛋白三、心肌肌钙蛋白1.肌钙蛋白肌钙蛋白(Tn)的特性的特性(一)总肌钙蛋(一)总肌钙蛋白白5758肌钙蛋白(肌钙蛋白(troponintroponin)1965年年 Ebashi 和和 Kodama 首先发现,随首先发现
20、,随后被命名后被命名1968年年 Hartshorne 和和 Mueller 认为是一复认为是一复合物,并研究了功能合物,并研究了功能1971年年 Ebashi 等纯化后用等纯化后用 SDS 电泳分析,电泳分析,得到三个片段得到三个片段1973年年 Greaser 和和 Gergely 根据其功能,根据其功能,将三个亚基命名为将三个亚基命名为 TnC,TnI,TnT59心肌细丝结构蛋白心肌细丝结构蛋白肌动蛋白肌动蛋白(acting)MW 42 000 聚合成长链(聚合成长链(F-acting)两条盘绕,双股螺旋结构两条盘绕,双股螺旋结构原肌球蛋白原肌球蛋白(tropomyosin)MW 70
21、000 调节蛋白调节蛋白 位于位于 F-acting 双股螺旋沟中双股螺旋沟中肌钙蛋白肌钙蛋白(troponin)60肌肉细丝中的肌钙蛋白位置肌肉细丝中的肌钙蛋白位置(示意图)(示意图)61肌钙蛋白(肌钙蛋白(troponin)亚型亚型钙结合亚基钙结合亚基(Tn C)骨骼肌型和骨骼肌型和心肌型相同心肌型相同 结合亚基结合亚基(Tn T)快、慢骨骼肌型快、慢骨骼肌型和心肌型表达分和心肌型表达分别受不同基因调别受不同基因调控控 抑制亚基抑制亚基(Tn I)快、慢骨骼肌型快、慢骨骼肌型和心肌型表达分和心肌型表达分别受不同基因调别受不同基因调控控62肌钙蛋白基因位于染色体的位置肌钙蛋白基因位于染色体的
22、位置cTnIcTnT心肌型心肌型19q13.31q32快骨骼肌型快骨骼肌型11q15.5慢骨骼肌型慢骨骼肌型1q1219q13.463cTn I 或或 cTn T 的部分特性的部分特性cTn亚基亚基 主要作用主要作用 分子量分子量(kDa)等电点等电点 TnC Ca2+结合亚基结合亚基 18 4.1 cTn I 抑制亚基抑制亚基 23 9.87 cTn T 结合亚基结合亚基 34 5.1 cTn I 相对于两种相对于两种 sTn I 有有 40%不同源性不同源性 人人 cTn I 氨基末端比氨基末端比 sTn I 多多 31 个氨基酸个氨基酸64cTn I 或或 cTn T 的部分特性的部分特
23、性组织含量组织含量胞浆胞浆(游离游离)结构结构血中形式血中形式AMI后后cTn I46 mg/g 湿重组织湿重组织2.8%4.1%两个半胱氨酸间形成二两个半胱氨酸间形成二硫键硫键-氧化型氧化型cTnI大量大量磷酸化丝氨酸基团磷酸化丝氨酸基团cTnI-C;少量;少量cTnT-C-I单相峰单相峰cTn T10.8 mg/g 湿重组织湿重组织6%8%cTnT-C-I;游离;游离cTnT;有免疫原性的有免疫原性的cTnT片段片段双相峰双相峰65外周血中的外周血中的 cTn心肌损伤后心肌损伤后 68 h 后即可在外周血测得后即可在外周血测得增高持续增高持续 710天(天(cTn I)或或1014天(天(
24、cTn T)cTn 的释放以的释放以 TnC-cTnI-cTnT 复合物形复合物形式,随后降解;外周血中的式,随后降解;外周血中的 cTnI 以以 cTnI-TnC复合物形式居多数(复合物形式居多数(90%以以上),游离的上),游离的 cTn I 较少;较少;cTn T 游离形游离形式较多式较多66cTn 的检测的检测 cTn 可以用高度敏感的标记免疫法作定量可以用高度敏感的标记免疫法作定量检测,也可用固相免疫层析法作快速定量检测,也可用固相免疫层析法作快速定量或定性检测或定性检测外周血中出现任何一种可检测到的外周血中出现任何一种可检测到的 cTn 必必然是心肌细胞受损伤的结果然是心肌细胞受损
25、伤的结果6768cTn 的检测的检测cTn的临床应用正在不断增加的临床应用正在不断增加90%的实验室已开展的实验室已开展cTn的检测,的检测,3年年中增加中增加 2倍倍美国的美国的2002年心肌标志物室间质评中,年心肌标志物室间质评中,开展开展cTn检测的实验室数检测的实验室数3500,比,比1999年增加年增加123%69cTn T 的检测的检测1992年推出年推出 cTn T 1 临床应用中存在临床应用中存在和和 Tn T 骨骼肌亚型的交叉现象,在部分骨骼肌亚型的交叉现象,在部分晚期肾功能衰竭病人中的晚期肾功能衰竭病人中的“假阳性假阳性”现现象象1997年的年的 cTn T 2 诊断敏感性
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