慢性腎功能衰竭與心肌鈣蛋白

慢性腎功能衰竭與心肌鈣蛋白摘要】近年來心肌鈣蛋白T(cTnT)、心肌鈣蛋白I(cTnI)已被作為診斷心肌損害的一項敏感的血清學(xué)指標，且被用來判斷預(yù)后。但臨床無急性冠脈綜合征的慢性腎功能衰竭(CRF)患者中，相當數(shù)量的患者血清肌鈣蛋白水平不同程度的升高。CRF患者的心肌肌鈣蛋白方面，一直存在爭議。目前雖對其確切機制及臨床意義仍存在較大爭議，但大多數(shù)學(xué)者認為終末期腎病患者cTnT或cTnl水平升高者預(yù)后不良。本文就肌鈣蛋白的結(jié)構(gòu)、生物特性及CRF患者cTnT和cTnl升高的可能機制和預(yù)后意義作一闡述?！娟P(guān)鍵詞】慢性腎功能衰竭終末期腎病肌鈣蛋白【中圖分類號】R692.5 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-1752(2014)03-0052-04慢性腎臟病(CKD)是嚴重威脅人類健康和壽命的非傳染性疾病。目前的研究表明，CKD在世界范圍的發(fā)病率高達11%左右［1］。慢性腎功能衰竭(ChronicRenalFailure，CRF)患者大多合并心血管疾病(CardiovascularDisease，CVD)，發(fā)生率達腎功能正常人群的10~30倍，并居尿毒癥死亡原因之首，占總病死率的50%［2］。但由于癥狀的不典型使CRF患者合并心肌損害的診斷比較困難，故尋找一種敏感而特異的診斷指標顯得尤為重要。近年來心肌鈣蛋白T(CardiactroponinT，cTnT)、心肌鈣蛋白I(CardiactroponinI，cTnI)已被作為診斷心肌損害(包括微小心肌損害)的一項敏感的血清學(xué)指標，且被用來判斷預(yù)后［3］。但臨床無急性冠脈綜合征的CRF患者中，相當數(shù)量的患者血清肌鈣蛋白水平不同程度的升高。CRF患者的心肌肌鈣蛋白方面，一直存在爭議。目前雖對其確切機制及臨床意義仍存在較大爭議，但大多數(shù)學(xué)者認為終末期腎病患者cTnT或cTnI水平升高者預(yù)后不良。本文就肌鈣蛋白的結(jié)構(gòu)、生物特性及CRF患者cTnT和cTnI升高的可能機制和預(yù)后意義作一闡述。一、 肌鈣蛋白的結(jié)構(gòu)心肌肌鈣蛋白是一種調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)，分子呈球形，位于心肌肌小節(jié)的細肌絲上，主要功能是參與肌肉收縮。它有三個亞單位：①心肌鈣蛋C(cTnC)：分子量為18KD，呈晶體結(jié)構(gòu)，是肌鈣蛋白的鈣結(jié)合亞基，僅有的與鈣離子結(jié)合的亞單位。骨骼肌和心肌中cTnC的氨基酸序列是完全相同的。cTnC是鈣離子受體，每個分子可以結(jié)合兩個Ca2+亞基，從而活化肌細絲，約束和控制肌肉收縮。cTnC不能作為心臟特異性標志物。②cTnT:分子量為37KD，是與肌球蛋白結(jié)合的亞單位，將cTnC和cTnI連接到肌動蛋白和原肌球蛋白上，約束肌鈣蛋白復(fù)合體變成原肌球蛋白串，是重要的心肌收縮調(diào)節(jié)蛋白。③cTnI:分子量為22KD，是ATP酶抑制性亞單位，它可抑制肌球蛋白與肌動蛋白的耦聯(lián)，松馳骨骼肌和心肌。這三種亞單位結(jié)合與原肌球蛋白一起構(gòu)成Tm?Tn復(fù)合體，其外形類似一只蝌蚪，頭部由啞鈴狀的cTnC、球形的cTnI和cTnT的C末端組成，尾部由cTnT的N末端組成，調(diào)節(jié)肌肉收縮和舒張的力量和速度。二、 cTnT與cTnI的生物學(xué)特性1.cTnT的存在形式和特點cTnT是心肌結(jié)構(gòu)蛋白，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)為球形單鏈分子，分子隨種屬差異略不同，與原肌球蛋白結(jié)合成Tm?Tn復(fù)合體，附著在肌動蛋白雙股螺旋狀的縱溝內(nèi)。分子量較小，易從受損的心肌細胞中漏出。它有三種異構(gòu)體，即快骨骼肌亞型、慢骨骼肌和心肌亞型，它們在骨骼肌和心肌中的表達形式分別受不同的基因調(diào)控，由不同的基因編碼。cTnT和骨骼肌TnT(sTnT)存在同源序列，但也有顯著的不同，其差別集中在序列的N末端［4］。編碼心肌TnT的基因只在胚胎期骨骼肌中有過短暫表達，成人后TnT的骨骼肌型和心肌型在結(jié)構(gòu)和免疫方面有很大的區(qū)別，它們與相應(yīng)抗血清的交叉反應(yīng)僅為1%?2%，不易受骨骼肌的影響。所以cTnT可作為心肌損傷的特異性標志物。1995年Anderson等成功構(gòu)建了四個完整的克隆，分別編碼四種cTnT，按分子量從大到小分別為cTnTl、cTnT2、cTnT3、cTnT4四種蛋白質(zhì)，區(qū)別主要在于N末端氨基酸從第17位至33位氨基酸之間插入排列順序不同，與其結(jié)構(gòu)、功能、鈣的敏感性、肌鈣蛋白抑制亞單位的抑制力有關(guān)。cTnT1、cTnT2分別于第15個氨基酸插入和第10個氨基酸插入，兩者均在胎兒心肌中表達，cTnT2表達水平很低，cTnT3在第5個氨基酸插入，是成人心肌的主要成分，cTnT4無插入順序，一般只在胎兒心肌中表達，但成人心力衰竭時可見短暫表達。cTnT1由全部的16個外顯子組成，cTnT2缺少第四個外顯子，cTnT3缺少第五個外顯子，cTnT4缺少第四和第五個外顯子［7］。正常成人心臟可表達cTnT1和cTnT2兩種亞型，以cTnT1為主，在心力衰竭患者cTnT2表達增加，這種表達的改變是對心力衰竭適應(yīng)性反應(yīng)［8］。心臟發(fā)育的不同階段和某些病理情況下，表達不同的亞型。正常成人表達Tnr屬亞型，該亞型的cDNA編碼區(qū)有864bp，編碼288個氨基酸。目前認為cTnT的主要功能是將肌鈣蛋白分子結(jié)合在原肌凝蛋白上，而Collinson⑷等人認為它作為一個信號放大器，將肌鈣蛋白構(gòu)象改變的信號擴大。cTnI的存在形式與特點TnI為單一多肽鏈，分子量隨各亞型不同而異。TnI有三種亞型：快骨骼肌亞型、慢骨骼肌亞型和心肌亞型，這三種TnI亞型分別源于三種不同的基因。兩種骨骼肌TnI(sTnI)分子量為20kD，cTnI與STnI的氨基酸序列有40%不同源性，還有一個獨特的N端結(jié)構(gòu)，其氨基末端有31個額外的氨基酸殘基，因此其分子量為24KD。cTnI有兩個結(jié)合位點分別與肌動蛋白、原肌凝蛋白、TnT和TnC結(jié)合。Collinson等根據(jù)第二結(jié)構(gòu)預(yù)測模型推測cTnI是一種具有五個a2螺旋的鏈狀蛋白質(zhì)［4］，cTnI的功能主要是抑制肌動蛋白及肌凝蛋白ATP酶［5］。cTnI蛋白在心肌細胞中有兩種存在形式，cTnI大部分以cTnI?cTnC復(fù)合物形式存在于心房肌和心室肌細胞的胞質(zhì)中，為不可溶性，3%的cTnI游離于心肌細胞的胞質(zhì)內(nèi)，為可溶性。cTnT、cTnI的代謝特點Katus等［6］研究發(fā)現(xiàn)cTnT與心肌結(jié)構(gòu)呈結(jié)合狀態(tài)占95%，胞液中的游離型5%。在心肌細胞受到不可逆性損害時，細胞膜的完整性被破壞，游離的cTnT首先從胞漿逸出進入血液，構(gòu)成短暫而迅速的升高；若損傷進一步加重，cTnT與肌原纖維分離并持續(xù)釋放入血［6］。一般認為心肌損傷后平均2?3小時血中cTnT開始升高，12小時出現(xiàn)峰值，持續(xù)5?7天。cTnT的相對分子質(zhì)量較大，是大分子物質(zhì)，凋亡的心肌細胞不釋放象肌鈣蛋白一樣的大分子物質(zhì)，只有在心肌壞死時釋放肌鈣蛋白。釋放的肌鈣蛋白部分經(jīng)過網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)清除［7］。Katus等［8］認為cTnT在循環(huán)中生物半衰期為120min，部分在腎臟中清除。同樣在心肌細胞膜完整狀態(tài)下，cTnI不能透過細胞膜入血循環(huán)，在心肌細胞損傷早期，胞漿內(nèi)游離的cTnI先釋放入血，循環(huán)中cTnI于4?6h升高，隨著損傷加重，結(jié)合部分的cTnI?TnC復(fù)合物被降解而不斷釋放入血，導(dǎo)致血中cTnI持續(xù)升高，循環(huán)中cTnI于18?24h達高峰，一周后才降至正常。當心肌損傷時，外周血中90%以上的cTnI，仍然以cTnI?cTnC復(fù)合物形式存在，游離的cTnI較少［9］。cTnT、cTnI的檢測方法4.1cTnT的檢測方法自從1989年Katus等第一次介紹了cTnT的檢測方法，cTnT的檢測技術(shù)已經(jīng)有了很大的發(fā)展。按其發(fā)展過程，可以分為三個節(jié)段：①第一代檢測方法：用M7-1B10雙抗體夾心法，但只有一種心肌特異性抗體M7，另一抗體1B10可以與心肌和骨骼肌TnT(sTnT)反應(yīng)，盡管較最早的酶聯(lián)免疫法敏感度提高五倍，但仍與骨骼肌肌鈣蛋白T(cTnT)之間存在至少2%的交叉反應(yīng)，完成檢測需要90min［10］；②第二代檢測方法：用M7和M11-7雙心肌特異性抗體做標記，具有更高的敏感性和特異性，和sTnT之間僅0.001%交叉反應(yīng)，完成檢測需要45min［11］；③第三代檢測方法：用M7和M11-7雙抗體，但用重組人基因抗體代替第二代分析法中的牛血抗體，靈敏度及特異性均優(yōu)于第二代，在20分鐘內(nèi)即可完成分析。檢測本一般要求為血清。臨床上與cTnT相比，對cTnI檢測的評價缺少完整性連貫性，主要是因為cTnI持續(xù)時間較短，且各檢測方法的正常值不同［4］。4.2cTnI的檢測方法早在1987年，Cummins［12］等采用碘標記多克隆抗體的放射免疫檢法檢測cTnI，最低檢測濃度為10曲/L，與sTnl有20%的交叉反應(yīng)，敏感和特異性稍差，測定時間達24?36h。為了克服這些缺點，Larue［13］等用克隆抗體建立了cTnI酶免疫檢測法，在30min內(nèi)即可完成。操作簡單、快速，敏感度和特異性優(yōu)于Cummins法，最低檢出量為0.2^g/PL，與sTnI無交叉反應(yīng)。在1997年，Katrukha［14］采用金的螯合物標記雙抗體，然后用熒光儀檢測熒光信號的強弱，從而測定cTnI的含量，同樣具有敏感、快速、特異等優(yōu)點。Zaninotto［15］檢測法采用單克隆抗體與自動熒光酶疫定量分析法相結(jié)合，在10min內(nèi)即可完成cTnI的定量檢測，靈敏度0.35曲/L。由于cTnI的的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的特殊性，決定了cTnI的定量受到多因素的影響。三、 cTnT、cTnI對于心血管病的診斷價值研究表明，在對急性心肌梗死(AMI)的診斷方面cTnI和cTnT無顯著差異，都能鑒別出CK-MB所不能檢測出的心肌損傷［16］。在心肌損傷的診斷方面cTnT和cTnI在AMI后(3?6h)血中濃度很快升高，和CK-MB(3?8h)相當或稍早，它們測定的特異性和敏感性明顯高于CK-MB［17］。相對cTnT而言，cTnI顯示出較低的初始敏感性和較高的特異性，因為正常成人的心肌中只有一種cTnI，在各種正常和病態(tài)的骨骼肌中均無cTnI表達和再表達的證據(jù)［4］。cTnI作為無心血管病癥狀的透析患者的預(yù)測標記物，對慢性血透者的心血管并發(fā)癥有積極的預(yù)測、預(yù)防作用［18］。cTnT在預(yù)測慢性血透者的心血管并發(fā)癥及病死率中的敏感性達到了100%，特異性達到了42%，其中陽性預(yù)測值為36%，陰性預(yù)測值為100%［19］。四、 CRF患者血清心肌肌鈣蛋白升高的可能機制在臨床無急性冠狀動脈綜合征癥狀的終末期腎病(ESRD)患者中，相當數(shù)量的患者血清心肌肌鈣蛋白水平不同程度地升高，其中cTnT升高的發(fā)生率高于cTnI:前者在22%~53%之間,后者在0%~15%之間［20,21］。目前,雖然對其確切機制及臨床預(yù)后意義仍存較大爭議，但大多數(shù)學(xué)者認為,ESRD及HD患者cTnT或cTnI水平升高者預(yù)后不良。CRF患者血清心肌肌鈣蛋白升高的可能機制主要包括以下因素。1、血清中游離肌鈣蛋白心肌細胞胞漿之外游離存在7%cTnT、3%~5%cTnI。尿毒癥時血清中游離肌鈣蛋白釋放早于結(jié)合在心肌收縮蛋白上的肌鈣蛋白，導(dǎo)致ESRD患者血清心臟型肌鈣蛋白水平上升。然而，這一假說并未得到證實［20］。2、 來源于骨骼肌正常人骨骼肌及膈肌中也有cTnT的表達。早期用于測定血清cTnT的第1代方法與骨骼肌中的TnT有交叉反應(yīng)。因此，許多學(xué)者推測,ESRD患者血清心臟型肌鈣蛋白水平升高來源于骨骼肌，是一種假陽性反應(yīng)［23］,據(jù)推測，應(yīng)用第1代測定方法時，交叉反應(yīng)發(fā)生率約2%［24］。然而，骨骼肌中的TnT與心肌中的cTnT不同,不能用抗體配對方法檢出。商用第2代、第3代測定方法已使發(fā)生交叉反應(yīng)的可能性降至0.01%以下，此時出現(xiàn)的血清cTnT水平升高看來不能用骨骼肌來源解釋［20,22］。而在各種正常和病態(tài)的骨骼肌中均無cTnl表達和再表達的證據(jù)［4］，所以，相對于cTnT而言，cTnl的特異性較高。3、 腎清除率下降心肌肌鈣蛋白相對分子質(zhì)量很大,cTnT為37kDa，cTnl為22kDa,它們只能通過腎外機制清除,絕不可能自腎臟清除。腎臟只能清除少量具有免疫反應(yīng)性的肌鈣蛋白片段。近年的研究顯示,在未行HD者,cTnT被裂解成(8~25)x103大小的片段，能被健康人的腎臟所清除［20,25］。Diris等［24］應(yīng)用高度敏感的免疫沉淀反應(yīng)測定cTnT片段，然后應(yīng)用凝膠電泳法分離，應(yīng)用Western免疫印跡法觀察(8~25)x103大小的cTnT片段。63例HD患者中,55例應(yīng)用CK-MB除外近期心肌梗死后,100%檢出(8~25)x103大小的cTnT片段。健康人cTnT血清濃度(0.002±0.001)?g/L,在現(xiàn)行測定方法的檢測范圍0.01?g/L之下。當腎功能受損時,cTnT片段積聚，導(dǎo)致血清cTnT水平上升。腎移植后，血清cTnT水平迅速下降支持這一觀點［26］。4、 來源于心肌多數(shù)學(xué)者認為,ESRD患者血清肌鈣蛋白水平升高，是各種原因引起的亞臨床心肌細胞損傷的標志。4.1心肌細胞凋亡:早期曾提出ESRD患者心肌細胞凋亡導(dǎo)致血清肌鈣蛋白升高的猜測，隨后認識到,心肌細胞凋亡時并不釋放如肌鈣蛋白等大分子物質(zhì)［27］。4.2內(nèi)皮功能障礙:ESRD存在的血管內(nèi)皮功能障礙導(dǎo)致心肌微小損傷,引起血清肌鈣蛋白水平升高［28］。4.3心力衰竭:腎功能衰竭患者常伴心力衰竭，已知嚴重心力衰竭時可出現(xiàn)血清肌鈣蛋白升高，而臨床無心肌缺血或心肌壞死的證據(jù)［20,29］。4.4左室肥厚:ERSD或HD患者常伴左心室肥厚，左心室肥厚及心肌重構(gòu)可能改變肌鈣蛋白釋放的動力學(xué),導(dǎo)致血清肌鈣蛋白水平上升［20,29］。4.5尿毒癥性心臟損害:血清肌鈣蛋白水平上升繼發(fā)于ERSD患者的尿毒癥性心包炎、尿毒癥性心肌炎、尿毒癥性心肌?。?1,32］。4.6無癥狀性心肌壞死:CRF患者可伴發(fā)冠狀動脈粥樣硬化導(dǎo)致無癥狀性心肌缺血或心肌微小壞死［33］。5、 炎性反應(yīng)Ammann等［34］發(fā)現(xiàn)，血清肌鈣蛋白升高者,腫瘤壞死因子(TNF)A及白介素(IL)-6水平亦升高?？赡苁荂RF或長期容量負荷過重的炎性反應(yīng)。雖然有關(guān)ESRD患者血清肌鈣蛋白升高的機制仍不明確，但一般認為，血清肌鈣蛋白來源于心肌，可能是多因素引起的亞臨床心肌缺血或壞死的結(jié)果。五、預(yù)后意義目前大多數(shù)研究認為,ESRD患者血清肌鈣蛋白升高具有肯定的預(yù)后意義，能提供某些準確的預(yù)后信息。三項大型的前瞻性研究表明,ESRD患者血清肌鈣蛋白升高，不論是否存在基礎(chǔ)心臟病，均與死亡的危險密切相關(guān)［22,35,36］。最近完成的包括1951例ESRD患者的臨床試驗結(jié)果顯示，血清肌鈣蛋白升高，即使是輕度升高(0.01~0.10?g/L)也能預(yù)測亞臨床心臟不良事件[37]。Dierkes等[35]對12例血清cTnT高于0.1?g/L的ESRD患者隨訪2年，其中10例死亡，血清cTnT高于0.1?g/L預(yù)測長期死亡率的敏感性為83%,而17例血清cTnT低于0.1?g/L者均存活。Jung等[38]應(yīng)用CT檢測38例長期HD患者的冠狀動脈，發(fā)現(xiàn)17例冠狀動脈鈣化的嚴重程度與血清cTnT水平呈正相關(guān)。邏輯回歸分析結(jié)果表明，血清cTnT高于0.1?g/L是冠狀動脈嚴重鈣化的獨立預(yù)測因素。L?wbeer等[39]報道,ESRD行HD患者血清cTnT高于0.1?g/L時預(yù)后不良,而cTnT在0.01~0.1?g/L之間的預(yù)后價值不清。Ooi等[22]對244例ESRD患者隨訪34個月,cTnT水平升高者，死亡危險上升,主要是心臟性死亡及猝死。Avles等[25]對581例ESRD患者隨訪30d,表明cTnT能預(yù)測近期預(yù)后。Iliou等[31]對246例ESRD患者隨訪2年后發(fā)現(xiàn)，血清cTnT高于0.1?g/L是心血管事件獨立預(yù)測因素。六、結(jié)語臨床無癥狀的ESRD或HD者中,相當數(shù)量的患者血清心肌肌鈣蛋白水平不同程度地升高，其中cTnT升高的發(fā)生率高于cTnI。多數(shù)學(xué)者認為，血清肌鈣蛋白升高來源于心臟，是各種原因引起的心肌微損傷或微梗死，導(dǎo)致心肌cTnT與cTnI釋放入血清的結(jié)果,是不良心血管事件及死亡危險的獨立預(yù)測因素。參考文獻WEINERDE.Publichealthconsequencesofchronickidneydisease[J].ClinPharmacolTher,2009,86:566-569.ManesMT,GagliardiM,MisuracaG,etal.Leftventriculargeometricpatternsandcardiacfunctioninpatientswithchronicrenalfailureundergoinghemodialysis[J].MonaldiArchChestDis,2005,64(1):27-32.SarkoJ,etal.JEmergMed,2002;23:57.CollinsonPO,BoaFG,etal.Measurementofcardiactroponins[J].AnnClinBiochem,2001,38(5):423-429.ColeHA,Perry.ThephosphorylationoftroponinIfromcardiacmuscle[J].Biochem1975,1499(3):525.KatusHA,RemppisA,ScheffoldT,etal.IntracelluarcompartmentationofcardiactroponinTanditsreleaseKineticsinpatientswithreperfusedandnonreperfusedmyocardialinfarction[J].AmJCardiol,1991,67(16):1360-1367.VanEyck,McDonoughJL.Developingthenextgenerationofcardiacmakers:disease-inducedmodificationsoftroponinI[J].ProgCardiovascDis,2004,47(3):207-216.KatusHA,RemppisA,NeumannFJ,etal.DiagnosticefficiencyoftroponinTmeasurementsinacutemyocardialinfarction[J].Circulation,1991,83:902-912.MaynardSJ，MenownIBA，AdgeyAA.TroponinTortroponinIascardiacmarkersinisehaemicheartdisease[J].Heart,2000,83(4):371-373.KatusHA,RemppisA,etal.EnzymelinkedimmuoassaayofcardiactroponinTforthedetectionofacutemyocardialinfractioninpatients,[J].MolCellCardiol,1989,21(12):1349-1353.ClarkGH,KennonSR,PriceCP,etal.EvaluationofanewtroponinImethodontheBayerimmuno1immunoassay[J].Immunoassay,1999,20(4):253-273.CumminsB,AucklandML,CumminsP,etal.EstimationofinfarctsizeusingserumtroponinIconcentrationinpatientswithacutemyocardialinfarction[J].AmHeartJ,1987,114(6):1333-1340.LarueC,CalzoariC,BertinchantJP,etal.DiagnosticperformanceandprognosticvalueofserumtroponinIinsuspectedacutemyocardialinfarction[J].ClinChem,1995,41(7):972-981.KatrukhaAG,BerezniknovaAV,EsakovaTV,et.al.Characteristicsoftheplaqueunderacoronarythrombus[J].ClinChem,1997,43(8):1379-1382.ZaninottoM,AltinierS,LachinM,etal.IntracellularcompartementofcardiactroponinIanditsreleasekineticsinpatientswithreperfusedandnonreperfusedmyocardialinfarction[J].ClinChem,1998,44(7):1460-1466.ChristensonRH,DuhSH,NewbyLK,etal.CaidiactroponinTandcardiactroponinI:relativevaluesinshort-termriskstratificationofpatientswithacutecoronarysyndromes[J].ClinChem,1998,449(4):494-497.FuttermanLG,LembergL,etal.Aquicktestpredictsacutecoronaryevents[J].AmJCritCare,2003,12(5):262-266..Becinanim,Tedescoa,Vlantea.CardiactroponinI(2ndgenerationassay)inchronichaemodialysispatients:prevalenceandprognosticvalue[J].NephrolDialTransplant,2003,18(5):942-946.Ehrt,Knoflacha,Ammannp.DifferentiaIuseofcardiactroponinTversusIinhemodialysispatientsClinicalnephrology[J].ClinNephrol,2003,59(1)：35-39.FrancisGS,TangWHW?[J]?ProgCardiovascDis,2004,47(3):196-205?ChapelleJP,DubvisB,BovyC,etal?[J]?ClinChemLabMed,2002,40(3):240-245?OoiDS,ZimmermanD,GrahamJ,etal?[J]ClinChem,2001,47:412-417?DirisJHC,HackengCM,KoomanJP,etal?[J]Circulation,2004,109:23-25?WayandD,BaumH,SchatzleG,etal?[J]?ClinChem,2000,46:1345-1350?AvilesRJ,AskariAT,LindahlB,etal?[J]?NEnglJMed,