心型脂肪酸结合蛋白在诊断心肌梗塞中的作用

关键词：心型脂肪酸结合蛋白，心脏标志物，心肌梗塞

                                                             摘 要
      心型脂肪酸结合蛋白（hFABP）是心脏中富含的一种新型小胞质蛋白。它具有高度心脏特异性（也就是主要在心脏组织中表达），但在心脏以外的组织中也有低浓度表达。心肌缺血性损伤出现后，hFABP可以早在胸痛发作后1-3小时在血液中被发现，6-8小时达到峰值而且血浆水平在24-30小时内恢复正常。hFABP的临床诊断值在肾衰竭和骨骼肌疾病存在时是非常有限的因为它是完全肾排除的。在这些情况下，可能过高估计了急性心肌梗塞（AMI）的诊断。症状发作后初期hFABP释放、从循环中快速肾清除和高心脏特异性联合表明用于临床的可能性很大。在AMI患者症状发作后的第一个24小时内连续测量hFABP可以：（1）识别对再灌注疗法灵敏的患者，（2）发现围手术期AMI患者，（3）早在开始血栓溶解疗法后30分钟区别再灌注和未再灌注梗塞相关动脉的患者，（4）如果它在症状发作后10小时内出现，可以发现再梗塞，（5）能准确估计心肌梗塞面积以提供重要的预后信息。
                                                             引 言
      心肌缺血导致功能和结构性变化，最后导致损伤心肌细胞释放蛋白。使用的最重要的生物化学标志物是肌酸激酶（CK）及其心脏特异性亚型CK-MB，和结构肌原纤维蛋白，比如肌钙蛋白T和肌钙蛋白I。然而，胸痛或心肌手术损伤初期症状和检测外周血中这些蛋白质的可测量数量之间的延时尚不清楚。他们与早期心肌损伤之间的相关性也有待确定。

FABP
      脂肪酸结合蛋白（FABP）是一类真实的高度同源胞质蛋白。这些蛋白质首先于1972年由Ockner等人在研究脂肪酸肠吸收时描述。它们广泛分布在脂肪酸代谢组织中而且还被描述存在于鸟类、昆虫和鱼类。这些低分子量蛋白（12-15 kDa）在不同器官中的分布组织和浓度各不相同，有不同的等电点（PI）、结合能力和结合特异性。它们的组织来源用相应的字母表示而且在心脏和肝脏中发现了这些胞质蛋白的最高浓度。脂肪酸是心脏最重要的能量来源。他们还参与脂膜、前列腺素、白细胞三烯和血栓烷的合成。脂类氧化提供50-80%的心脏能量。但是，心脏脂肪酸合成只有整体脂肪酸合成的0.1%，不过占总体脂肪酸流通量的10%。脂肪酸不溶于水，在血清白蛋白结合中循环或是脂蛋白复合物的一部分。除了脂运输功能，这些蛋白质可能引起需要进一步调查的更复杂调节功能。

hFABP
      心脏脂肪酸结合胞质蛋白由132个氨基酸组成，分子量为15 kDa。心型脂肪酸结合蛋白（hFABP）基因位于染色体I上。它是心脏最丰富的蛋白质之一。hFABP结合两个脂肪酸分子并参与脂肪酰基辅酶A的运输，活跃于氧化过程，从而在线粒体中产生能量。血浆和心肌组织中脂肪酸的浓度在心肌缺血期间上升，而且假设随时满足细胞代谢需要的hFABP能使肌细胞免受脂肪酸氧化。不同的研究表明人类心脏中存在不断变化的hFABP亚型。据报告牛科动物和鼠类中也存在hFABP亚型。
      hFABP的几个生物学方面表明它可能是一种对心肌损伤的早期诊断有用的生物标志物：（1）在心肌中高浓度；（2）在细胞质中限制；（3）低分子量和面积小；（4）相对组织特异性；（5）与心脏以外组织中CK-MB的分布相似，以及（6）在心肌损伤后早释进入血浆和尿液。
      缺血损伤后快速出现hFABP表明它可能通过经内皮途径到达循环。几项临床观察结果表明这种蛋白质主要通过肾排除。症状发作后不久hFABP出现在患者的尿液中。
      hFABP的特征看似与肌红蛋白的相似。这两种在心肌和骨骼组织中表达的低分子量胞质蛋白是线粒体氧化的基质而且在症状发作后2小时内释放，6小时出现最大浓度，24小时内恢复基线浓度。然而，他们在心脏和肌肉组织中的浓度不同。心脏中hFABP浓度比骨骼肌中高2-10倍（(净重0.5 vs. 0.05-0.2 mg/g）。与此相反，心脏细胞中肌红蛋白浓度比骨骼细胞中低2倍（2.5和4.0 mg/g净重）。肌红蛋白的正常血浆浓度（20-80 μg/l）比hFABP的（<5μg/l）高10-15倍。游离血浆肌红蛋白水平升高是被广泛接受的早期心肌损伤标志而且在1994年Bhayana等人证明了血浆肌红蛋白水平升高比CK-MB和cTnT水平升高在症状发作后3-6小时内排除急性心肌梗塞（AMI）上具有优越性。尽管在近期发表的几个准则中肌红蛋白被推荐为心脏损伤的早期标志物，但hFABP更加具有心脏特异性而且由于其生物学特性它可能被认为是一种更准确的诊断试验。
      如先前讨论的那样，hFABP和肌红蛋白还存在于骨骼肌中但是缺少心脏特异性。由于这些蛋白质在心脏和骨骼肌中不同程度地表达，肌红蛋白/ hFABP比率被用于更好地区别心脏和肌肉特异性损害。比值为5被认为具有心脏特异性而比值在21-70之间表明更倾向于骨骼肌损害。最近Furuhashi等人发现这个比值对肾功能障碍患者有用，他们确定hFABP/肌红蛋白比值为0.147是心脏病变的临界值。其他作者质疑肌红蛋白/hFABP比值作为一种有助于检测急性缺血性损伤的试验的优势。

hFABP测量
      用两种hFABP特异性单克隆抗体通过夹心酶联免疫吸附法测定血浆和血清hFABP浓度。可以用全血样本进行一步免疫色谱分析法来快速测量hFABP；获得血清hFABP水平定性数据需要15分钟。利用面板试验，初步结果显示对AMI检测的灵敏度高（93%）但是特异性低（43%）。hFABP在血浆和血清中的正常范围根据试验和方法而定。1991年，Tanaka等人报告正常范围为0.0-2.8μg/l；1991年，Tsuji等人报告正常范围为0.0-0.6μg/l，而1997年，Wodzig等人认为正
常范围是0.3-5μg/l。1995年，Ohkaru等人报告100位健康受试者的男女平均血浆hFABP水平分别为3.60±1.73和3.73±1.92 ng/ml。在近期Hasegawa等人的报告中，儿童的基线血清hFABP水平与以前报道的成人基线血清hFABP水平一致（平均值= 3.8，范围= 1.9-5.5ng/ml）。在不同研究中临界浓度不同，从6.2 ng/ml到19μg/l。生理血浆hFABP浓度很可能由损坏的骨骼肌细胞不断释放这种蛋白质引起。
      用心脏尸检材料进行AMI病理确诊。可以用免疫-组织化学方法通过显微镜或肉眼诊断。对于显微镜测定，运用组织切片苏木精-伊红染色。对于宏观诊断，运用氮蓝四唑染色法；该技术反映这种酶的细胞内活动。在活组织中，这种酶把NBT转化成深蓝色不溶性色素（甲瓒），而梗塞组织不会被染色。在AMI后4-6小时后这两种技术都会变成阳性。抗hFABP抗体用于尸检材料可以作为症状发作后4小时内确诊梗塞的方法。Kleine等人和Watanabe等人证明抗hFABP抗体比苏木精-伊红或NBT染色法检测尸检材料AMI细微变化或非常微弱或最新（<4小时）AMI症状更灵敏。

急性心肌梗塞中的hFABP
      1988年，Glatz等人提出hFABP用作鼠类AMI的新型生物化学标志物。1991年，这一观察结果被Abe等人和Tanaka等人在人类中得到确认，表明人类hFABP可被用作一种对心肌梗塞检测具有高灵敏度和检测率的良好生物标志物。后来的研究证实了这一假设。hFABP在症状发作后早期释放到血流中而且在20分钟后可以被检测到。最大浓度在胸痛发作后3-5小时出现，在20小时内恢复正常基线值。Kleine等人报告在症状发作后30-210分钟内诊断出AMI的灵敏度高于80%。2004年，Chan等人报告了对218位入院时伴随胸痛的疑似AMI患者进行的研究结果。对于在症状发作后24小时内入院的患者来说，在第一份监测样本中hFABP的灵敏度和阴性预测值（72和67%）好于CPK (54和55%) 及cTnI (51和51%)。此外，对于入院后1小时被监测的样本，与CPK或cTnI测定相比hFABP的灵敏度和阴性预测值增加到100%。因此，连续两个样本hFABP监测可以在1小时内确定几乎所有患持续AMI的患者而且可以100%排除非AMI患者，不会有假阴性结果。对于其他心脏标志物比如CK-MB、CTnI和cTnT，据报道在症状发作后间隔0-6小时内检测出AMI的灵敏度约为64%。在近期的一项前瞻性多中心试验中，Nakata等人研究了133位到达急诊室时疑似患有急性冠状动脉综合征（ACS）的患者，证明与肌红蛋白、TnT和CK-MB相比hFABP在症状发作后12小时内检测出ACS和AMI的ROC曲线下面积最高（对于ACS，hFABP的曲线下面积为0.936，肌红蛋白 0.862， TnT 0.734以及CK-MB 0.793；对于AMI，hFABP 0.907，肌红蛋白0.860，TnT 0.838 以及 CK-MB 0.880）。ROC分析结果表明在这些生物标志物中hFABP提供最强的诊断能力，尤其是在急性缺血事件的前6小时内，有助于快速危险分层和更早预测患者预后。
      hFABP的早期使用可以克服急性胸痛早期心肌肌钙蛋白检测的陷阱。心肌肌钙蛋白在循环中越持久，可能越有助于急性心肌损伤的后期诊断。
      在大多数研究中，用于诊断ACS的hFABP临界值是6.2 ng/ml，但是Nakata等人呈现的结果显示9.5和13ng/ml分别是更适于诊断ACS和AMI的临界值。hFABP通过肾从血流中排除。AMI患者尿液中hFABP浓度高于正常值。在症状发作后1.5小时内发现尿液浓度升高。进行了不同的动物研究以调查尿液中hFABP的浓度曲线。结果显示只有在冠状动脉结扎30分钟后hFABP才对AMI有诊断意义。市场上可以买到几种测量hFABP尿液浓度的试验。 但是，用尿液hFABP进行AMI早期诊断时必须谨慎因为结果可能受几种因素的影响，比如异常肾血流、灌注压力、肾小球滤过率、肾小管吸收和肾衰竭，可能低估或高估AMI的面积。
      在肾衰竭患者中，基线梗塞前hFABP血浆浓度通常高于正常值因为肾清除率降低，血清浓度升高和循环时间延长。由于肌内注射、心脏电复律和心肺复苏术引起的骨骼肌损伤可能导致hFABP血浆浓度显著升高，也可能干预试验结果，使得AMI诊断更困难。只有少数研究评估了hFABP用于检测ACS的情况。Ishii等人比较了104位健康志愿者和165位胸痛发作后6小时内入院的患者。ACS患者和健康志愿者之间的hFABP（0.946, 95%置信区间(CI) =0.913-0.979）和肌红蛋白(0.895, 95% CI = 0.846-0.944) 的ROC曲线明显大于肌红蛋白/hFABP比率以下的面积（0.823, 95% CI =0.765-0.881）。在ACS患者中，hFABP灵敏度为81%、特异性86%和预测准确度84%。作者总结对于AMI早期诊断而言hFABP是比肌红蛋白更灵敏和特效的标志物。Tsuji等人观察到97位疑似ACS患者的hFABP浓度为3.5±1.7μg/l（正常范围值0.0-0.6μg/l和上限3μg/l）。在症状发作后3小时内和3-6小时之间被检测的91.4%(64/70) 和100%(111/111)样本显示AMI患者的血清hFABP水平高于正常值。在0-3和3-6小时之间分别有20% (8/40) 和66.3% (53/80)血清样本显示AMI患者的CK-MB活性呈阳性。Alhadi和Fox进行的先导研究初步结果表明hFABP可能在诊断不稳定心绞痛中起作用。Kleine等人报告说hFABP比CK-MB更适合作为AMI早期标志。
      Abe等人在1991年报告说hFABP还对血栓溶解疗法后再灌注检测灵敏。他们表示血栓溶解疗法后30分钟hFABP比率基线升至>1.5与再灌注检测100%绝对准确度有关。血栓溶解疗法1小时后，准确度降低至94%。Ishii等人在1997年证实了这些结果，表示hFABP比率>1.8对再灌注检测的准确度在15分钟时为93%，在30分钟时为98%以及在60分钟时为100%。Groot等人给出了相同结果，证实了对于冠状动脉再灌注检测的检验高可靠性。
      hFABP，由于AMI确诊后其在血清中的释放模式，也可用作为早期再梗塞检测的理想标志物。与以前的数值相比，血清中hFABP浓度快速升高表示再梗塞。只有达到最高血浆浓度后6小时hFABP才能充分灵敏地检测到再梗塞。
      hFABP可用于梗塞面积的早期估计。1993年，Sohmiya等人在一个实验模型中证明了通过hFABP血浆浓度估计心肌梗塞面积与氯化三苯四唑染色之间的良好相关。Glatz 等人用CK-MB、α-羟丁酸脱氢酶替代氯化三苯四唑在人类中发现了相似的结果。用hFABP的主要优势是比用其他标志物更早完成ACS估计（hFABP24小时而CK-MB48小时）。

 hFABP和手术后急性心肌损伤
      hFABP用于早期检测心肌损伤还被延伸到心脏手术。在心脏手术中松开主动脉钳夹后hFABP血清浓度比CK-MB和TnT更早达到最高水平。Suzuki等人证明hFABP在冠状动脉患者释放主动脉交叉钳夹后47.3±2分钟时达到最高值。Fransen等人表示围手术期心肌损伤可从有各种心脏疾病和手术的患者再灌注后0.5小时hFABP释放进血浆诊断出来。Hayashida等人发现hFABP达到最高浓度的时间为松开主动脉钳夹后1.4±0.5小时，CK-MB为2.5±0.5小时而cTnT为6.6±1.3小时。Petzold等人早在再灌注开始后1小时确定了平均最高水平。Fransen等人和Suzuki等人也提到了这点，他们报告说围手术期心肌梗塞患者的一个hFABP水平模型等于常见病例。Petzold等人和Fransen等人关于“上升和下降模型”修改的观察报告已被其他作者证实。Adams表示，在心肌损伤的情况下，每个标志蛋白质都有一个典型的浓度模型，而且在缺少这种模型的情况下高血清水平可能导致假阳性结果。 Fransen等人指出在一组接受非体外循环手术的冠状动脉疾病患者中hFABP血清水平好像不受手术创伤的影响。
      Hanegawa等人证明在他们的研究中，儿童手术前基线血清hFABP水平（平均值= 4.3±0.2 ng/ml）与以前报道的成年患者的（平均值=3.8±0.2 ng/ml）相似。另一方面，心肌损伤后儿童患者的血清最高hFABP水平比成年患者更易升高。在Hanegawa的文章中接受外科手术不包括心室切开术的儿童的血清最高hFABP水平在48和1,200ng/ml之间变化 (平均值= 260±25.7 ng/ml)，但是Suzuki等人报告说成人的水平范围是64.9-139.0 ng/ml (平均值 = 93.2±5.4ng/ml)。Toyoda等人暗示血清hFABP在儿科心脏手术松开主动脉钳夹后1小时达到最高水平。普遍认为hFABP释放量反映心肌损伤的程度。
                                                                  结 论
      早期识别疑似AMI患者的心肌损伤对恰当的患者护理很重要。当前的诊断方法，包括ECG记录、血液中心肌蛋白的测量以及心脏肌肉的显像模式和死后病理检查在梗塞发作后前几个小时内是不可靠的。胞质蛋白-hFABP水平的测定可能用于准确的AMI、围手术期心肌损伤早期诊断，再梗塞早期检测，再灌注检测和梗塞面积估计。它的临床用途并未得到确认而且与其他心脏标志物相比它的额外价值仍不确定。已证明在症状发作后前6小时内CK-MB和肌钙蛋白对AMI的早期检测并不非常灵敏。在症状发作后前6小时内用连续血液样本测定hFABP可以排除AMI并且灵敏度和特异性高，再灌注前后测定hFABP水平可以检测梗塞相关动脉的再灌注情况并且准确度好，使得未成功再灌注的那些患者获得恰当的血管再生。相似地，hFABP可以轻易地检测再梗塞而且能准确地估计心肌梗塞面积，有利于预后评估和入院后前24小时内的治疗意向。
     hFABP比肌红蛋白更具心脏特异性而且比现行“黄金标准”肌钙蛋白T更早诊断出心肌损伤。在hFABP的病理生理意义的特征被进一步阐述之后它可能成为急性冠状动脉综合征的一个重要诊断工具。