心血管疾病的生物化学检验.ppt
心血管疾病的生物化学检验,本章内容概要：,本章教学要求：,第二节 心脏标志物的选择和评价,第一节 概述,掌握:酶类与蛋白类心脏标志物的种类、特点及临床意义； 熟悉:酶类与蛋白类心脏标志物的测定； 了解:心脏的结构和功能、心脏疾病的诊断。,第二节 心脏标志物的测定,第一节 概 述,一、心脏的结构和功能,结构：,肌原纤维占心肌细胞容积百分比的48%，为心肌的主要组成成分之一 肌原纤维由粗细肌丝组成 粗肌丝：肌球蛋白(占60%) 细肌丝：肌动蛋白(占15%)，原肌球蛋白(占10%)，肌钙蛋白(占5%，Tn),功能： 体内的物质运输 内分泌功能,冠状动脉粥样硬化性心脏病危险 因素,简称冠状动脉性心脏病或冠心病，是指冠状动脉粥样硬化使血管腔狭窄或闭塞，导致心肌缺血缺氧而引起的心脏病。冠心病是一种受多因素影响的疾病，据文献报道这种影响因素多达246种。,冠心病的形成涉及多种因素，主要分不可逆因素和可逆转因素。前者主要包括遗传、年龄和性别，后者主要有高血压、高脂血症、吸烟、肥胖、体力活动和心理精神因素等。现代医学研究证实，在冠心病形成的众多因素中，高血压、高脂血症、吸烟、肥胖是主要致病因素，这些都可以改变或纠正。,血脂分布异常是冠心病绝对独立的危险因素，其中尤以血清总胆固醇、低密度脂蛋白、血清总胆固醇/低密度脂蛋白、低密度脂蛋白/高密度脂蛋白分布异常为主。 血浆C-反应蛋白与冠心病危险性增加正相关。动脉粥样硬化有炎性过程的许多特点。 凝血因子：纤维蛋白原,二、心脏疾病的诊断,心脏疾病的诊断技术：,心电图,超声心动,心导管检查,核素心血管造影,电子计算机断层扫描（CT）,血液生化检查：酶类与蛋白类心脏标志物,影像学检查：,价格昂贵不适合动态监测,价格较便宜且适合动态监测,急性心肌梗死 （acute mycocardial infarction,AMI）,1969年，国际卫生组织（WHO）规定AMI的诊断标准：,典型的病史和长期的胸痛。明显的心电图改变。一系列酶的改变,2000年对AMI 诊断的标准：,心肌肌钙蛋白升高随后缓慢降低或CK-MB快速升高后降低，并伴有如 下症状之一可诊断为AMI。, 缺血症状。 ECG 出现病理 Q 波。 ECG 呈缺血改变（ ST 段抬高或降低） 冠状动脉检查有异常。,第二节 心脏标志物的测定,心脏标志物,酶类标志物,蛋白质类标志物,乳酸脱氢酶及同工酶,门冬氨酸氨基转移酶,肌酸激酶及其同工酶,肌红蛋白,肌酸激酶同工酶质量,心肌肌钙蛋白,一、酶类标志物,二十世纪五十年代,LDH,AST,HBDH,诊断急性心肌梗死（AMI）,二十世纪六十年代,CK,二十世纪七十年代,CK-MB（金标准）,LDH1,（一）急性心肌梗死时血清中心脏酶活性改变的机制,心脏酶主要分布于心肌细胞内，当心肌细胞缺血时，心肌 酶释放入血，其升高的时间及浓度和以下机制有关：,1心肌酶的释放速度：,心肌细胞内外酶浓度的差异,影响因素：,酶在心肌细胞内定位与存在形式,酶蛋白分子量的大小,AMI发生后，因心肌缺血坏死或细胞膜通透性，使得心肌内的细胞酶释放入血，根据心肌受损情况不同，血清酶升高的幅度也不同，因此可用血清酶的变化来反应AMI的发生以及病灶的大小。 酶生理特性不同，如酶在细胞内定位，分子量大小，生物半寿期等，造成了各种酶入血的时间，入血的快慢以及在血清内的持续时间不同，为临床用作病程和愈后的判断提供了依据。,2心肌酶在细胞间隙的分布和运送,心肌细胞中的酶经过两种途径进入血液： 途径一：心肌酶释放后进入毛细血管直接入血 途径二：心肌酶释放后进入组织液，经淋巴系统回流进入血液。 心脏受损时心肌酶主要通过第二种途径进入血液，故酶升高存在延迟,3血中酶的清除：不同的酶在血清中清除时间不同,从尿路排泄。 肝脏及网状内皮系统对酶的清除。 酶在血管内失活或分解。,可能的机制包括：,（二）急性心肌梗死的酶类标志物,1肌酸激酶,分布,骨骼肌细胞和心肌细胞中，也存在于脑和其它组织细胞。,亚类,由M和B亚基组成的二聚体，有三种同工酶：,CK-MM，CK-BB ， CK-MB 。,CK-MB1和CK-MB2,CK-MM1、CK-MM2和CK-MM3,CK-MM1CK-MM2CK-MM3，CK-MB1CK-MB2。,正常血清中各亚型的含量,AMI时,组织型的MM3和MB2大量释放入血，CK-MM3/CK-MM1和CK-MB2/CK-MB1 比值超过1.0，此变化明显早于CK和CK-MB的升高。CK-MB2/CK-MB1在AMI 发病后1小时达到峰值，CK-MM3/CK-MM1在3小时达到峰值。显然CK亚型分 析在诊断AMI的特异性和灵敏度方面优于CK总酶和同工酶。,2乳酸脱氢酶,亚类,LDH是由两个亚基（H和M）组成的四聚体，,五种同工酶，按电泳速度的快慢命名为LDH1、LDH2、LDH3、LDH4和LDH5,分布,心肌细胞中主要的LDH为LDH1。,对于可疑的心肌梗死病人：。,。,测定总LDH和-羟丁酸脱氢酶（HBDH）,HBDH是指用酮丁酸取代丙酮酸作为底物时测得的LDH活性，LDH1和LDH2比其它同工酶对酮丁酸有更大的活性，因此HBDH活性相当于LDH1和LDH2。在诊断AMI时，HBDH的特异性高于LDH总活性，但不及LDH1同工酶,LDH的同工酶 LDH在人体内有五种同工酶，其中心肌中以LDH1为主 LDH1/LDH2一般在0.45 0.74之间，由于AMI发生后心肌释放LDH1含量，大于LDH2，故可使血清LDH1/LDH2比值上升，特异性可达90.5%。,LDH酶谱分布 总活力(u/g)：肾281,800心221,600骨骼肌160,200肝94,700肺73,600红细胞70,500 同工酶类型 1.以LDH1、LDH2为主：心,肾,脑,睾丸,红细胞 2.以LDH5、LDH4为主：肝,骨骼肌,肠粘膜 3.以LDH3为主：肺,脾,淋巴结,内分泌腺,血小板,非妊娠子宫,3天门冬氨酸氨基转移酶,分布,AST分布较广，主要存在于肝脏、心脏、骨骼肌、肾脏。,亚类,两种同工酶，胞浆型和线粒体型（ASTm）,对于心肌梗死的诊断,ASTm 在心肌细胞发生坏死后释放入血，对于心肌梗死的诊断无 特别意义，主要用于预后的判断。ASTm的活力大小同并发心力衰竭 的发生率和死亡率成正比。,4AST、LDH和CK的特异性比较,AST在心肌细胞中含量最多,但也大量存在于其它多种器官，如肝脏，肌等，故其诊断特异性较低。 血清ASTm不能提高AMI的诊断特异性，但ASTm因定位于线粒体，故不是很严重的损伤一般难以释放入血，因此测定ASTm对于推测预后有一定意义，特别是在推测死亡率方面较CK-MB更有价值。,LDH在心肌细胞中的含量仅次于肾，其分子量较大，在AMI时血清中此酶活性升高较其它酶迟 LDH在亚急性AMI诊断上有一定价值。LDH分布广泛，特异性不高，如急性肝炎、骨骼肌疾病、肾梗死、急性白血病及广泛转移、的恶性肿瘤均可使LDH增高。电泳分析LDH1或测定HBDH活性可提高LDH的特异性。, AMI时CK阳性率与心电图ST段异常相近（95%）。心电图不易发现的心内膜下梗死合并传导阻滞，多发性小灶性坏死及再发性梗死，CK大多升高。而肺梗死、心绞痛、陈旧性梗死则CK一般不升高。另外，CK分子量不大，且大量存在于胞质中，在发生AMI时，相对其它酶，它最早进入血液。CK在体内的半寿期明显较其它酶短，AMI后，CK急剧升高，并很快（4872小时）恢复正常，因此不能用于亚急性心肌梗死的诊断。 CK诊断效率高，假阳性仅为1015%；其阳性率与心电图ST段异常符合率达95%，高于AST (假阳性高达32%)。 肺梗塞，心绞痛，陈旧性梗塞等则CK活性一般不升高。,（三）急性心肌梗死后心肌酶的时相变化,对单纯性急性心肌梗死病人,(四) 心肌酶的生理变异,在应用心肌酶对AMI进行诊断时，需考虑生理因素对检测结果的影响。,1性别：,LDH在出生时为成人两倍，随着年龄增长逐渐下降，到14岁时达成人水平。,2年龄：,3运动：,血清CK在男性明显高于女性，血清CK在男性明显高于女性,升高程度和运动量及持续时间有关，也与运动者是否经常锻炼有关，训练有素的运动员，其心肌酶升高幅度小。,（五）心肌酶的测定,1方法学及其发展：经过三个阶段：,二十世纪五十年代中期，生化分析仪的广泛使用，临床实验室开始采用 “连续监测法,二十世纪五十年代以前大都使用“固定时间法”,从二十世纪七十年代以来，随着免疫技术的发展，出现利用酶的抗原性 ，通过抗原抗体反应直接测定酶质量的方法,2标本的处理对结果的影响,标本在采集、分离和贮存等过程可能会影响酶的活性。,压脉带使用时间过长,溶血可引起LDH明显增高,采血后12小时及时分离血清。,心肌酶在体外随存放时间和温度其活性产生变化,表15-2 心肌酶在不同温度储存的稳定性（活性变化小于10）,（六）参考范围及临床意义,LDH1 14%26%；LDH2 29%39%；LDH3 20%26%；,1.乳酸脱氢酶及其同工酶,【参考范围】,LDH：成人120230U/L(LP法) 儿童140260U/L(LP法),LDH同工酶（成人）：,LDH5 6%16%；LDH1/LDH2 0.45%0.74%,LDH4 8%16%；,【临床意义】,LDH增高主要见于急性心肌损伤，还见于肝炎、传染性单核细胞增多症、胰腺癌、前列腺癌、淋巴瘤、贫血、骨骼肌损伤、及肝硬化等。LDH降低无临床意义。LDH同工酶对于AMI发生24小时之后的诊断有帮助，心肌梗死后1012小时LDH1升高，高峰时间为4872小时。心肌梗死时LDH同工酶分析，LDH1/LDH2的比值分析有重要临床意义，一般情况下LDH1/LDH2小于1，当LDH1/LDH2大于1时，对诊断心肌梗死具有重要价值。,2肌酸激酶及其同工酶,CK：男性45180U/L 女性25130U/L 儿童75540U/L,【参考范围】,CK-MB：1025 U/L或CK-MB/CK5%(免疫抑制法),【临床意义】,CK增高：见于心肌损伤剧烈运动、妊娠、肌肉注射、心脏外科手术、治疗性电 休克、心脏导管插入术、冠状动脉造影术、整形外科手术、腹腔手术、进行性 肌营养不良、多发性肌炎及脑血管意外等,CK降低主要见于恶病质及神经性肌萎缩。,CK-MB增高见于心肌损伤和心肌梗死,3天门冬氨酸氨基转移酶,【参考范围】：,AST：040U/L,【临床意义】：,AST测定可用于诊断AMI，但AST在AMI的时相变化和CK相似 升高幅度不如CK，恢复早于LDH，故诊断AMI的价值很小，国内外不少学者认为诊断AMI的心肌酶可以不包括AST。AST现主要用于肝脏疾病的诊断和鉴别诊断。,二、蛋白类标志物,血清心肌酶的测定对急性心肌梗死的诊断存在的不足之处：,特异性较差,酶活性升高出现较晚,持续时间短,从临床应用的角度，希望的心脏标志物是,在心肌细胞中高浓度存在而在非心肌组织中不存在，即高特异性。 心肌损伤发生后能快速释放到血中，以便在早期损伤获得高灵敏度的诊断。 在血中能维持较长时间的高浓度，即长“窗口期”。 能被快速分析。,急性心肌梗死的蛋白类标志物,(一) 肌红蛋白,结构特点：肌红蛋白（myoglobin ,Mb）是横纹肌组织特有的色素蛋白，分子量为170kD。分子结构和血红蛋白的亚基相似，由一条多肽链和1个血红素分子构成。,分布：Mb主要存在于骨骼肌和心肌肌细胞浆中，其含量为：骨骼肌39mg/g，心肌为1.4mg/g。,功能特点：Mb能可逆地与氧结合，在肌细胞内有贮存和运输氧的能力。 在肌肉运动需要能量时是供养给能的生成系统。,心肌轻度受损时即从心肌细胞直接进入血液循环，这是因为Mb分子小，不通过淋巴结就可直接快速进入周围血液。所以AMI发作2h后的血清Mb即开始升高，4-6h达高峰。,临床意义：,Mb是AMI血清中最早出现的生化标志物。发病后1-2h Mb浓度迅速增加。早于CK-MB和肌钙蛋白。有急性症状的病人，如果4h内Mb 水平不升高，AMI的可能性是极低的。 AMI患者血清Mb的升高幅度和持续时间与梗死面积和心肌坏死程度呈明显正相关； AMI确诊后Mb可作为预测发生再梗塞的指标。Mb半衰期为5-6h，在发病后的第一天内即可返回到基线浓度。当有再梗塞时Mb则又迅速上升，形成“多峰”现象，这种状况反映了心肌缺血和冠脉再梗塞以及得到再灌注的一种指标。 Mb既存在于心肌又存在于骨骼肌，通过肾脏排泄来清除，当骨骼肌损伤或肾排泄功能障碍时可引起血清Mb升高，引起AMI诊断的假阳性。因此，应用血清Mb诊断AMI时，必须结合临床症状和病史，排除引起血清Mb升高的其它因素，才能确定诊断。,测定的方法： 免疫化学法，包括放射免疫测定法、酶联免疫测定法、胶乳凝集试验和免疫比浊法、荧光免疫测定法等。,(二）心肌肌钙蛋白,结构特点：肌钙蛋白（troponin，Tn）是肌肉组织收缩的调节蛋白，主要存在于骨骼肌和心肌中，在肌肉收缩和舒张过程中起重要作用。Tn由肌钙蛋白T（TnT）、肌钙蛋白I（TnI）和肌钙蛋白C（TnC）三个亚单位组成 。,功能特点：TnT将肌钙蛋白复合物与原肌球蛋连接在一起，大部份以结合形式存在于细丝，约6%以游离形式存在于细丝外。TnI是肌原纤维ATP酶的抑制性亚单位，有防止肌肉收缩的作用。TnC则能和钙结合，肌肉收缩时活化细丝。,测定的方法：,临床意义：,cTn在缺血性心脏疾病的早期，血清浓度也明显增加，敏感性和特异性很高，持续时间长，可作为缺血性心脏疾病有价值的诊断指标。 心肌细胞中的cTnT和cTnI是唯一存在于心肌中的收缩蛋白，对心肌坏死或损伤有高度的敏感性和特异性，由于在血中含量极低，因此少量的心肌坏死，血液中浓度快速升高。cTnT在胞浆中有少量的游离形式，心肌梗死发生后快速释放入血。cTnT在心肌梗死发生后34小时血中出现升高，并能维持10天或更长的时间。cTnI无游离形式，心肌梗死发生后,释放到血中的形式主要为cTnI-C和少量的cTnT-I-C复合物。与cTnT相同，AMI发生后其变化同CK-MB，即4小时可检测到升高，峰值在1418小时，血中维持升高510天。,主要是免疫法,cTnT和cTnI是目前心肌损伤最具特异性的标志物。 “微小心肌损伤”（minor myocardial damage MMD）,心肌肌钙蛋白T 1.心肌肌钙蛋白T的检测 2.心肌肌钙蛋白T的临床意义 诊断心肌损伤的价值：TnT测定诊断心肌梗塞灵敏度高，开始升高的时间早，持续时间长，一般在发病3h内即可升高，持续时间为肌酸激酶的4倍，甚至发病后3周内仍有升高。 不稳定心绞痛：有轻度心肌坏死或梗塞的不稳定心绞痛患者TnT阳性率分别可达3056。 TnT是判断各种心肌保护措施的有效指标。,心肌肌钙蛋白I 1.心肌肌钙蛋白I(cTn)的特性 心肌肌钙蛋白（cTn）已成为临床诊断心肌损伤的确定标志物。在临床应用中发现，这些cTnI检测试剂的测定值之间存在着差异，不同的cTnI 分析方法对同一份标本的检测值最大可相差30余倍，这使得各种方法的参考范围、分析干扰、分析变异、诊断窗口期以及诊断和预后的临界值等出现不同程度的差别，给临床应用和评价带来一定困扰。,2.cTnI的临床意义 急性心肌梗塞。诊断或除外AMI，这种实验诊断指标并可作为心肌损伤，心肌坏死的重要标志物。 敏感检出小灶性可逆性心肌损伤存在病人发病后CTn在血中的高浓度可保持6天-2周，有较长的诊断时间窗。 溶栓后再灌注。确定心肌再灌注，作溶栓治疗效果的监测指标。,心肌肌钙蛋白的评价 优点 敏感度高于CK，能检出微小损伤 特异性高于CK 窗口期较长 双峰出现，易于判断再灌注成功与否 肌钙蛋白浓度与心肌损伤范围有较好的相关性 缺点 损伤6小时内敏感度较低 窗口期长，近期再梗死诊断效果差,【临床意义】,（三）CK-MB质量,CK-MB为CK的同工酶，主要存在于心肌细胞中。CK-MB质量指用 免疫法测定CK-MB酶蛋白的量，由于免疫抑制法有许多不足而逐渐 被CK-MB质量测定所代替。在AMI发生后38小时即可在血中检测到 CK-MB升高，930小时可达峰值，血中维持升高23天。CK-MB的 正常参考范围依试剂的不同而不同。,蛋白类标志物的测定,肌红蛋白、心肌肌钙蛋白、CK-MB质量均采用免疫学方法进行测定,该方法抗干扰能力强，准确度高，特别是CK-MB的质量分析大大提高了CK-MB在诊断AMI时的准确性。,第三节 心脏标志物的选择和评价,1早期标志物 2中晚期标志 3排除标志物 4确证标志物 5经济原因 6分析时间周期,心脏标志物依特点不同可分成：,心脏标志物应用原则 (1)心脏肌钙蛋白（cTnT或cTnI）取代CK-MB成为检出心肌损仿的首选标准。 (2)临床检验中只需开展一项心脏肌钙蛋白测定(cTnT或者cTnI)。心脏标志物应用原则 (1)心脏肌钙蛋白（cTnT或cTnI）取代CK-MB成为检出心肌损仿的首选标准。 (2)临床检验中只需开展一项心脏肌钙蛋白测定(cTnT或者cTnI)。心脏标志物应用原则 (1)心脏肌钙蛋白（cTnT或cTnI）取代CK-MB成为检出心肌损仿的首选标准。 (2)临床检验中只需开展一项心脏肌钙蛋白测定(cTnT或者cTnI)。,心脏标志物应用原则 (1)心脏肌钙蛋白（cTnT或cTnI）取代CK-MB成为检出心肌损伤的首选标准。 (2)临床检验中只需开展一项心脏肌钙蛋白测定(cTnT或者cTnI)。 (3)放弃所谓的心肌酶学测定，即不再将乳酸脱氢酶(LD)、天冬氨酸氨基转移酶(AST)、和-羟丁酸脱氢酶(HBDH)用于诊断ACS患者。不考虑继续使用肌酸激酶MB同工酶(CK-MB)活性测定法和乳酸脱氢酶同工酶测定法来诊断ACS患者。,(4)肌红蛋白列为常规早期心脏标志物。由于其诊断特异性不高，主要用于早期排除AMI诊断。 (5)如果患者已有典型的可确诊急性心肌梗死的ECG变化，应立即进行针对急性心肌梗死的治疗。 (6)对那些发病6h后的就诊患者，不需要测肌红蛋白。,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，其中更以左心心衰更为常见。 1956年，Kisch 和 Henry 分别证实心脏具有内分泌功能 1981年，de Bold 发现 ANP（心钠肽） 1988年，Sudoh 报道 BNP（脑钠肽） 1990年，Sudoh 又发现了CNP(C型利钠肽 ),心力衰竭和高血压病的生物化学改变,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。 BNP有以下特性： 1)BNP是由心、脑分泌的一种含32个氨基酸的多肽激素，心室张力增加，心脏超负荷可促进其分泌，在机体中起排钠，利尿，扩张血管的生理作用。,主要生理作用,肾脏：增加肾小球滤过，抑制钠重吸收 血管：血管平滑肌松弛，降低血压；BNP还可抗增生和抗纤维化 神经-内分泌系统： 抑制中枢和外周交感神经系统活性 抑制肾素-血管紧张素-醛固酮系统活性 抑制其他某些激素（内皮素；血管加压 素；等）活性,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)在呼吸困难病人，BNP是一个将来发生CHF的较强的预示因子。,二、高血压病的生物化学改变 （一）盐类物质和高血压,(二)肾素-血管紧张素系统和高血压 肾素血管紧张素系统（reninangiotensin system, RAS）在血压调节中起重要作用。该系统有下列作用：使小动脉平滑肌收缩，外周阻力增加。使交感神经兴奋，儿茶酚胺分泌增加。刺激肾上腺皮质，醛固酮分泌增加。 1.血管紧张素原 2.血管紧张素转化酶(ACE),(三)肾上腺素能神经和高血压 （四）继发性高血压,
