心血管生物标记物与即时检验

张新超 北京医院急诊科

 
    在临床实践中，没有哪个器官系统病症像心血管疾病在救治时效性方面的意义更为突出。急性心肌梗死（acute myocardial infarction，AMI）后1 h内得到再灌注治疗，死亡率为1%，6 h内得到治疗，死亡率约为10%～12%；急性主动脉夹层如未能得到及时准确地诊断和治疗，早期死亡率约为每小时1%，半数左右将死于发病后48 h内；心脏骤停者，心肺复苏（cardio-pulmonary resuscitation，CPR）每延迟1 min，生存率减低7%～10%，若在4 min内给予有效CPR，则生存率可达50%左右。因而，实施早期、有效地针对性“救命治病”，关键之一在于准确地诊断和鉴别心血管急症（病）并评价病情的危急与严重程度，除详尽了解病史和全面而重点的体格检查、基本的心电图与X线等检查外，心血管生物标记物的即时检验（point-of-care testing，POCT）也是至关重要的。
 
    1  心血管生物标记物
 
    目前临床使用较多的心血管生物标记物包括：反映心肌损伤的肌钙蛋白（cardiac troponin，cTn）、肌酸激酶同工酶（creatine kinase isoenzyme-MB，CK-MB）、肌红蛋白（myoglobin，Myo）、心脏型脂肪酸结合蛋白（heart fatty acid binding protein，H-FABP）等，反映心脏功能的B型钠尿肽（B-type natriuretic peptides，BNP）或N末端钠尿肽前体（NT-proBNP）等，反映心血管炎症状态的C反应蛋白（C-reactive protein，CRP）、白细胞介素6（interleukin-6，IL-6）等，以及反映机体血小板功能与凝血机制的D-二聚体（D-dimer）、纤维蛋白原等。通常认为，能反映急性心肌损伤或功能变化的理想标记物应具备下述特点：（1）高度的心肌特异性；（2）高度的灵敏性，即在心肌损伤或功能受累异常后很快释放到血循环中并可被检测到，同时在血循环中的持续时间即窗口期足够长；（3）血循环中的心肌损伤或功能异常标记物浓度与损伤程度或功能异常程度有一定关系；（4）检测方法简便，速度快；（5）其应用价值已获临床证实。前述标记物中，cTn、BNP/NT-proBNP符合反映心肌损伤和心脏功能的理想标记物特点，其POCT具有突出的急症救治意义。
 
    1.1  心肌损伤标记物
 
    cTnI/T在AMI发病2～4 h释放入血，用于诊断AMI优于CK-MB等其他标记物。然而由于其在血循环中存留时间较长（约1～2周），不能用于诊断早期再梗死，对于评估再灌注治疗效果也有相当困难。还需注意的是，急性心力衰竭、心脏挫伤、心肌炎性疾病、肺栓塞和肺动脉高压、肾功能衰竭、急性神经系统疾病包括卒中、甲状腺机能亢进等也可致cTn升高。
 
    98%～99%的CK-MB存在于心肌，AMI后4～6 h升高，18～20 h达峰，持续约24～72 h。在4~6 h，诊断AMI的敏感度约90%，特异度95%。溶栓治疗时若CK-MB酶峰前移，则标志再灌注。CK-MB质量测定具有更好的准确性，并适合于自动化。
 
    Myo是存在于心肌和骨骼肌胞浆中的亚铁血红素蛋白，AMI后1～3 h就可在血循环中检测到其增高，6～8 h达峰值，具有高度敏感性；但无心肌特异性，单独阳性不足以诊断AMI，而阴性则有助于排除AMI诊断；在血循环中消失早（起病24 h内），可用于再梗死的诊断。
 
    H-FABP是心肌细胞胞质蛋白，心肌受损时释放入血，AMI后1～3 h开始升高，6～8 h达峰，12～24 h恢复正常。相对于Myo在骨骼肌存在较多（在骨骼肌中的浓度约为心肌中的2倍），H-FABP在心肌细胞中的浓度较高，反映心肌损伤有更好的特异性，也正在作为诊断AMI的早期标记物受到关注。
 
    临床实践发现，约25%的AMI患者发病早期无典型临床症状，约30%的AMI患者缺乏心电图的特异改变；又约1/3～1/5的急性胸痛患者心电图表现正常，而这些患者中约5%～40%存在心肌梗死。这种情况下，反映急性心肌损伤的生物标志物的检测显得更为重要，尤其是AMI早期或临床症状不典型、心电图未出现明显改变时。
 
    目前，心肌损伤标记物临床广泛应用于：（1）急性冠状动脉综合征早期诊断评估：有相关症状的患者都应进行生物标记物检测，cTnI/T用于心肌梗死诊断，若不能检测cTn，可用CK-MB质量检测来替代。症状发作6 h内的患者，除cTn外，还应检测早期坏死标志物Myo（目前最为常用）或H-FABP；（2）评估梗死面积大小以及早期溶栓治疗效果：溶栓治疗时若CK-MB酶峰前移，标志再灌注；（3）在发病早期cTn水平增高阶段，CK-MB是检测有无再梗死的标记物。
 
    1.2  心脏功能标记物
 
    心室肌细胞在适当刺激下，首先合成134个氨基酸的前激素原，随后脱去一个26个氨基酸的信号肽，形成含108个氨基酸的钠尿肽前体（proBNP），经心肌细胞膜结合蛋白酶作用，裂解成含76个氨基酸的无活性的氨基端片段（NT-proBNP）和32个氨基酸的有生物活性的羧基端片段（BNP），两者等摩尔分泌至血循环中。刺激BNP或NT-proBNP释放的主要因素是心肌张力的增加。
 
    近年来越来越多的研究均表明，血浆BNP/NT-proBNP水平能够很敏感地反映血流动力学变化，在急性心原性（心力衰竭）与非心原性呼吸困难的诊断与鉴别诊断中的作用日益突出，具有卓越的应用价值。需要强调的是，虽然BNP或NT-proBNP检测是诊断心力衰竭的重要依据之一，尤其是BNP或NT-proBNP不高特别有助于除外左心收缩功能不全，但BNP或NT-proBNP增高不等同于心力衰竭，并且BNP或NT-proBNP在舒张性心功能不全中的价值有待进一步证实。BNP或NT-proBNP有助于心力衰竭严重程度和预后的评估，心力衰竭程度越重，BNP或NT-proBNP水平越高，预后越差。尽管从总体上看，不同心功能分级患者的BNP或NT-proBNP升高幅度有较大范围的交叉或重叠，难以单次的BNP或NT-proBNP的升高水平来对个体心力衰竭的程度做出量化判断，但连续动态的观察对于个体的病情与发展趋势的判断是有很大帮助的，甚至于有指导临床治疗的作用[1]。
 
    年龄、性别和体质量是影响BNP或NT-proBNP的主要生理因素；许多病理状况如肾功能衰竭、肝硬化伴腹水、肺血栓栓塞症、甲状腺疾病、严重脓毒症等都可引起血浆BNP或NT-proBNP升高，一些药物如β受体阻滞剂、血管紧张素转换酶抑制剂等也可影响血浆BNP浓度，应予注意。
 
    1.3  凝血与纤溶标记物
 
    D-dimer是交朕纤维蛋白被纤溶酶降解的产物，主要反映纤维蛋白溶解功能。机体血管内有活化的血栓形成及纤维蛋白溶解活动时（如急性肺栓塞、深静脉血栓形成、急性主动脉夹层、急性冠状动脉综合征等急危症），D-dimer质量（浓度）升高。研究已证实，D-dimer应用于排除深静脉血栓形成（deep vein thrombosis，DVT）和肺栓塞的阴性诊断价值非常突出，已作为首要筛选指标之一：D-dimer阴性且改良式wells score小于2分时，可排除DVT；D-dimer<0.5 mg/L，可基本排除急性肺栓塞，对于除外主动脉夹层也有很高的敏感性和阴性预测值；不仅如此，D-dimer显著升高还可能代表夹层撕裂的范围较广泛，不良预后风险增强[2]。需特别注意的是，D-dimer的检测方法较多，其中酶联荧光分析法具有较高的敏感性和阴性预测值，而床旁POCT方法目前还有欠成熟；年龄和妊娠状态影响D-dimer的浓度，依年龄调整D-dimer质量（浓度）临界值的方法适合老年人群的筛查，而对于孕妇除外急性肺栓塞等的D-dimer临界值尚存在争议。此外，临床多种疾病如严重感染或脓毒症、手术与创伤、弥散性血管内凝血、恶性肿瘤、严重肝肾疾病等也都可引起D-dimer质量（浓度）增高。
 
    1.4  其他生物标志物
 
    可溶性致癌抑制因子(soluble suppression of tumorigenicity 2, sST2）是IL-1受体家族的新成员，作为IL-33的诱骗受体，可以与IL-33结合，从而阻断IL-33与ST2L结合，继而削弱IL-33/ST2L信号通路的心血管保护作用。在心肌受到过度牵拉造成损伤的过程中，大量可溶性ST2（sST2）生成，使心肌缺乏足够的IL-33的保护，从而加速心肌重构和心室功能障碍，导致死亡风险增高。近期研究结果显示，充血性心力衰竭患者外周血sST2呈缓慢升高，但在急性加重或急性失代偿时异常升高，sST2水平对于鉴别急性呼吸困难是否为心原性病因即诊断心力衰竭的效能具有很高的敏感性和特异性，并且其变化不受性别影响。ST2还是个独立的预测心力衰竭发生不良事件的因素[3]，我们前期的工作也得出了类似的结果[4]。
 
    和肽素（copeptin）是前精氨酸加压素原（pre-proAVP）C末端的一部分，由39个氨基酸构成，当血流动力学或机体渗透压改变时，与AVP一起由神经垂体等摩尔释放到血液中。诸多研究发现，AMI后0～4 h内血浆和肽素明显升高且很快达峰，升高的时间点早于cTn，提示对AMI早期cTn尚未明显升高的患者有良好的诊断价值，多个研究均一致认为，联合测定和肽素和cTn可使cTn单独诊断AMI的价值提高，尤其是胸痛发作3～4 h内的患者，倘若cTn与和肽素均阴性，在急诊基本可除外AMI。体内和肽素水平与心力衰竭患者的病情严重程度密切相关，可作为一种辅助的生物标记物用于心力衰竭患者早期诊断、病情监测和预后判断。急性心力衰竭生物标记物试验（The Biomarkers in Acute Heart Failure Trial）认为和肽素可以很好地预测急性心力衰竭患者90 d的不良事件，若与BNP联合使用则价值更好。不过，从目前已认识到的机制来讲，和肽素与应激反应有关，但应激激素在多种病理状态下均升高，因而其特异性很难满足一个理想生物标记物的特质，故其对某一特定病症的诊断价值是有限的，现有文献尚无单独研究和肽素诊断效能的报道，而是与已知生物标记物如TnI、BNP联合评价[5]。
 
    1.5  心血管标记物的联合应用
 
    临床研究表明，一种心脏疾病状态常伴随几种生化标志物先后发生异常变化，例如AMI时，心肌损伤不仅导致cTn增高，还使心肌细胞受到的牵拉张力增加，导致BNP/NT-proBNP分泌增加；AMI因有急性炎症反应的参与又有CRP升高。同样地，心力衰竭时，心肌细胞张力增加不仅使BNP/NT-proBNP增高，也可由于长期慢性缺血缺氧甚或反复加重导致心肌损伤使cTn升高。联合测定cTn和BNP/NT-proBNP等可作为评价AMI或心力衰竭患者病情以及预后的良好指标[6]。另外，考虑到AMI的不同时相其心肌损伤标记物会呈现不同的异常变化，当难以确定具体起病时间时，选择某一标记物检测可能有失客观，若联合测定Myo（或H-FABP）、CK-MB、cTn应能提高检出率，避免漏诊与误诊。
 
    合理联合应用心脏生物标记物不仅有利于提高其临床应用的灵敏性和特异性，也有助于我们从不同侧面了解心脏组织损伤或功能改变的情况，了解疾病发生发展的病理变化过程，增加对疾病的认知能力，并在一定程度上指导临床决策[6]。
 
    2  POCT的特点与应用
 
    POCT是在患者医疗现场因实施医疗措施所需而进行的即时检验。国外曾有不少与POCT相关的名词，如床旁检验（bedside testing）、患者身边检验（near-patient testing）、医师诊所检验（physicians’ office testing）等。
 
    从技术层面上，POCT具有仪器小型化、操作简单化、结果报告即时化、不受时间与地点限制的特点，例如对于AMI的诊断，POCT整个过程只需要15～20 min。从节约医疗成本上，若只考虑“单个检验成本”，POCT或许相对较高，但由于大大缩短了临床诊断和评价病情的时间，整体上无疑降低和节约了医疗资源的占用（患者住院时间，医护人员占用时间等）。
 
    由于目前国内尚缺乏POCT严格的质量控制体系和管理规范，临床实践上可能会偶尔出现检验结果偏倚的现象，这也是造成对POCT可靠性有些许争议的主要缘由。正因如此，保障POCT临床应用的科学性当是POCT发展中值得重视的首要问题。质量控制的前提是对POCT的组织管理和相关操作人员的岗位培训与定期质量控制培训，质量控制的技术途径寄希望于高科技的应用和发展，使仪器功能真正达到质量自动管理，系统自动报错和纠错，使原本需要专业人士进行的质量控制和质量监察工作由仪器自身来执行。美国国家临床生化学院2007年发布的POCT循证实践指南提出了5条指导性建议：（1）应当发展POCT质量保证的正规程序，以便支持风险管理和减少医疗过失；（2）设置多学科管理POCT；（3）通过培训措施提高POCT质量；（4）使数据管理成为一种机制提高POCT质量；（5）使用质量指标评估持续质量改进。
 
    从检验模式上讲，中心实验室以“标本”为中心，而POCT以“患者”为中心，后者尤其符合21世纪人性化医疗服务的发展趋势；从大政方针上讲，我国党和政府关注民生，强调“推进城乡服务体系建设，重点健全农村三级卫生服务网和城市社区医疗卫生服务体系”；而从国内老龄化社会提早到来的严峻现实上讲，患慢性病（糖尿病、冠心病）的人愈来愈多，他们不仅希望能得到医院的系统诊治，更需要能在医生护士的指导下进行POCT自我监察、自我管理，例如心房颤动患者、心脏瓣膜置换术后患者口服华法林预防血栓栓塞性疾病的INR监测等。综上所述，POCT的应用前景是广阔的。
 
    本文来源：张新超. 心血管生物标记物与即时检验[J]. 中国心血管杂志, 2015, 20(2): 81-84.