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心肌损伤生化标志物的研究领域处于一种发展期,新的标志物和分析方法不断出现,并不断得到应用。然而在生化检验发展过程中出现的这些重要而突然的变化,已经引发了一些技术上和临床意义上的问题。在这种情况下,保持一个统一而严格的标准以确保临床能够合理应用这种资源是相当必要的。为此, IFCC 学科部最近决定建立制定心肌损伤标志物标准的委员会 (C-SMCD) ,邀请美国和欧洲一些组织的成员参加此委员会。在此发表并讨论 CSMCD 的提案和一些活动计划。
关键词:抗体、单克隆、生物标志物、心肌梗塞、肌红蛋白、肌钙蛋白
背景
急性心肌梗塞 (AMI) 在西方社会是最为常见的一种疾病,在发展中国家也正以惊人的速度增长着。对患者进行成功的治疗、尽量减少肌细胞损伤的前提是早期的精确诊断,尤其是溶栓治疗发展以后。一直以来,患者的心肌损伤的诊断和评价都依赖于实验室的检验结果。二十年前,世界卫生组织 (WHO) 制定了 AMI 的诊断标准 (2) ,下列三组情况必须同时存在两组才能诊断为 AMI :
1. 有剧烈而持久的胸痛史:
2. 明确的心电图改变,包括 ST 段抬高和异常的 Q 波出现:
3. 系列酶的水平的改变,早期浓度升高,随后恢复正常浓度。
起初选用肌酸激酶 (CK) 、天冬氨酸氨基转移酶 (AST) 、和乳酸脱氢酶 (LDH) 作为心肌梗死的标志物,后来则选用特异性更高的标志物如 CK 的同工酶 CK-MB 和 LDH 的同工酶 LDH1 。实际上,这些标志物不仅用于 AMI 的诊断,还用于评价有急性缺血性综合症病史的患者的心肌坏死情况。但这些传统标志物在其它非心肌疾病中也会有所升高。另外,在缺血性综合症的发病初期以及微小心肌损伤过程中,这些指标的临床敏感性并不理想。因为目前这些心肌损伤标志酶的敏感性和特异性并不太高,所以近来发展并研究了一些新的生化标志物。检测肌红蛋白、心肌肌钙蛋白 I ( cTnI )和肌钙蛋白 T(cTnT) 、以及 CK-MB 浓度的新方法的应用,可以极大地提高急性冠心病综合症临床评价的水平。
从临床角度出发,检测心肌损伤理想的生化标志物应具有一定的性质。此标志物应该:
a)在心肌细胞中的浓度很高;而在其它组织中的浓度很低,这样则特异性较高:
b)在心肌损伤后能很快释放入血,这样在损伤早期就能有较高的敏感性:
c)在多日内保持异常;
d)可在很短的 TM 内进行检测。
目前可能没有单一的标志物能够满足上述所有条件。
现已证明肌红蛋白在心肌损伤的早期就被释放进入血液循环。但是肌红蛋白并非心肌特异性的。最主要 的假阳性源于肾功能衰竭和骨髂肌的疾病。肌红蛋白的升高比任何其它传统的项目都要早 1 个小时,并可有效地排除 AMI 。
但它可以应用于临床吗 ? 这要依靠急诊室医师的应用了。其它在心肌损伤早期出现的标志物如 CK-MB 、心脏脂肪酸结合蛋白、和糖原磷酸化酶同工酶 BB 都显示了一定的参考价值,现在仍在研究中。目前它们的应用方案还未很好地建立。
近来分析技术的发展提高了 CK-MB 的诊断价值,它可更早更敏感地反应心肌损伤。将 CK-MB 单克隆抗体与抗 M 或抗 B 型抗体联合使用的免疫分析方法能够精确地检测出 AMI 早期 CK-MB 但微小的变化,在梗塞后 3 小时和 6 小时内分别有 50% 和超过 80% 的患者出现阳性。但是, CK-MB 在 AMI 诊断参考方面仍存在两个限制因素。首先,此标志物在并非高度心肌特异性,在肌肉与骨髓严重损伤时也会有所升高。实际上,骨骸肌也含有少量 (1 - 3%) 的 CK-MB 。这样手术和外伤也会影响 CK-MB 的水平。其次,更为重要的是, CK-MB 的早期释放时相也限制了它在心肌梗塞疾病中的应用。因为时间区段比较狭窄, CK-MB 可用于再次梗塞的诊断是很明确的。
心肌肌钙蛋白被认为是当前心肌损伤特异性最高的生化标志物。而且,在各种新的心肌损伤标 志物中,肌钙蛋白有最宽的时间范围: cTnT 为 5-10 天, cTnI 为 4-10 天。在此阶段,肌钙蛋白升高的程度比 CK-MB 的参考标准还要高 5-10 倍。因为它们的心肌特异性高以及在正常人体之中血清浓度很低,心肌肌钙蛋白对微小心肌损伤有更高的敏感性。它有望取代传统的酶和同工酶用于对胸痛综合症的诊断,并导致了一个新的诊断述语出现-“微小心肌损伤”。此标志物的升高也与一些短期的对心肌有害的病变有关。
当前的问题
有关心肌损伤的生化分析技术取得的显著进步已经引发了一些实际问题。表 1 列出了主要的几点。
表 1 心肌损伤的生化标志物:目前存在的问题。
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分析问题:
-检测标准
-检测不精密度
-检测的变异性
样本周转时间
经济性分析 ( 成本与预期利益的关系 )
操作准则 ( 诊断学的“金标准” )
正常值范围
预后学的应用
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检验标准
肌红蛋白、 CK-MB 和肌钙蛋白都有多种不同的免疫检测方法,利用抗体与各抗原的不同表位直接结合进行检测。这样,不同的检测系统会产生不同的结果,从而无法解释汇报的结果数据。此问题在一些文献中已被明确提出。
意大利实验医学协会“心肌损伤标志物”工作组对肌红蛋白的五种商品化检测方法进行多方面评价,方法 学的比较显示了较高的相关系数 (r>0.98) 。但是, Bland-Altman 图和 95% 置信区间显示: Stratus(DadeBehring , Newark , USA) 和 Hitaclli(Boehringer Mannheim , Mannheim , Germany) 分析仪的结果明显高于 BNA(Dade Behring) , Opus(Dade Behring) 和 Access(Sanofi Diaglosties asteur,Marnes-La-Coquette , France) 分析仪的结果。这些变异的产生可能由于某些因素,包括不同抗体的特异性、反应条件不同以及缺乏肌红蛋白的可参考标准。美国临床化学会标准委员会在对肌红蛋白免疫分析方法的相关性研究中也获得了相似的结果。近来,加拿大的心肌标志物委员会调查了 CK-MB 质量分析方法的最近几批质控结果, ACS180 (Chiron Diag1osties , East walpole , USA) 的结果明显不同与其它结果:甚至两台 Abbott 分析仪 (Abbott Park , USA) ,如 IMx 和 AxSYM ,的结果也存在显著的差异。因此,标准的差异使对不同的分析仪结果进行比较非常困难。
肌钙蛋白也存 在相似的问题。在对 Opus 和 Sanofi Pasteur 的 cTnI 酶联免疫检测方法比较时发现,两种方法具有足够的相关性,但结果数据则相当分散, Opus 结果的中等浓度范围相对很高,但 Pasteur 的结果在此范围已超出仪器的线性范围。总之, Opus 的结果约比 Pasteur 的结果高 10 倍左右,且数据几乎无法比较。在另一次对 Access 和 Pasteur 方法的比较中,虽然相关性也是很好,但其数据结果仍然相差甚远。造成目前这些不同的原因主要在于抗体特异性的不同、抗体对、抗原标准品纯化程度不同 ( 纯化的肌钙蛋白 I 含有肌钙蛋白 C 或 T) ,以及反应条件的差异。 Katrukha 等认为只有当用于检测的抗体能够特异性识别游离肌钙蛋白 I 和肌钙蛋白 I 与血液中存在的其它肌钙蛋白的复合体,肌钙蛋白的免疫学检测方法才能有效而且可行。 McPherson 等发现抗体对能否识别氧化型和还原型 cTnI 是提高总 cIM 免疫分析的灵敏度的关键。最后, cTnI 的磷酸酸化也可能对免疫反应产生影响。新的肌钙蛋白 T 分析技术也存在一些问题。第二代 cTnT 分析方法已经彻底消除了对骨髂肌的肌钙蛋白 T 的交叉反应,虽然以前的 cTnT 检测方法仅存在 2% 的交叉反应,但也会在严重骨髂肌损伤时产生假阳性。
在临床上使用不同肌钙蛋白检测方法会使参考 值的有效范围产生混乱。例如,使用 Access 分析仪,正常值的范围应低于 0.03ug/L 。而使用 Opus 和 Stratus 分析仪正常值的范围则分别为低于 0.5 和 0.6ug/L 。这样,他们的浓度范围与 Access 的范围相差 10 倍以上。
检测的不精密度
目前,我们通过生物统计学方法研究了肌红蛋白和 CK-MB 的不精密度 (CV) ,至少应为肌红蛋白≤ 5.6% :
CK-MB ≤ 9.2% 。这就为仪器和试剂盒制造商提供了客观的目标。根据此要求,前文提到的多个研究中心的研究
结果表明:一些商用肌红蛋白的检测方法不能达到目前的要求,如果要将其用于临床常规检验,必须提高检测方法的精密度。关于商业应用的肌钙蛋白检测的不精密度,在仪器检测时间和方法学之间存在负相关,下表是一些快速分析仪器的较高的 CV 值:
表 2 商业化肌钙蛋白检测方法的 CV 值与检测时间的关系。
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分析仪器 检测时间 CV
Boehringer cTnT ES300 45min 6.8%
Sanofi cTnI Access 20min 15.7%
Dade Berhring cTnI Opus 20min 13.0%
Dade Behring cTnI Stratus 10min 13.6%*
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注:所有结果都源于作者的研究,除加 * 的数据选自参考文献 32 。
检测前的变异性
在心肌标志物的检测中,对样本收集条件的要求没有得到重视。保存时间、温度对心肌标志物的影响, 重复冰冻、融解的影响,以及不同抗凝剂对标志物检测可能产生的影响,都应进行研究。通过使用不同的抗体对 cTnI 在血清样本的稳定性研究显示:所有检测中的 cTnI 在第 7 天发生变化。另外,不同的抗凝剂对不同的肌钙蛋白检测方法也有影响 ( 表 3 )。最近在肌红蛋白的免疫检测中也发现了相同的问题 ( 表 4) 。
表 3 心肌肌钙蛋白分析:抗凝剂可能产生的干扰
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分析方法 抗凝方法
肝素 EDTA
Dade Behring Opus 无干扰 干扰
Boehringer Enzymun 干扰 无干扰
Dade Behring Stratus 无干扰 干扰
Sanofi Access 干扰 无干扰
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注:数据源于作者的研究结果。“干扰”表示与对照组血清相比,差异大于或等于 6%
表 4 肌红蛋白分析:抗凝剂可能产生的干扰
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分析方法 抗凝方法
肝素 EDTA
Dade Behring Opus 无干扰 无干扰
Boehringer Hitacl1i 干扰 干扰
Dade Behring Stratus 干扰 无干扰
Sanofi Access 干扰 干扰
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注:数据源于参考文献 17 。“干扰”表示与对照组血清相比,差异大于或等于 6%
样本周转时间
考虑到心肌标志物检测所需的时间, 1996 年夏季在剑桥大学,国际临床酶学协会组织了一次圆桌会议。发言者一致认为这些标志物的检测应在 20 分钟内完成。当然,此要求并不现实,实际检测中拖延 2 小时以上决非罕见。尽管如此,实验室也应该尽快回报结果。根据 Anderson 等的研究表明:实验室应该改变心肌标志物的检测方案,从每日两批电泳检测变为使用免疫方法的急诊样本检测,在 1 小时内进行回报,且每日 24 小时都接收样本。在没有心电图改变的 AMI 患者,用批量电泳方法对其生化标志物进行检测要比急诊检测更加延长患者的住院时间。在对病员进行 Ah 但排除诊断时,也同样会延长其住院时间,批量电泳法约为 44 天,而急诊检测约为 3 天。
运输过程对检验质量产生的影响已经导致了现场检测 (POCT) 方法的发展。目前已有 3 种商品化的 POCT 仪器可供使用:一种用于 cTnT 检测,一种用于 cTnI 检测,还有一种用于肌红蛋白与 CK-MB 的检测。这些仪器需要全血抗凝,并可在 15 分钟内出结果。这些检测方法的优势在于速度和便利。这些仪器不仅可用于急诊室和实验室急诊部,而且可用于患者房间与急救车内。在不远的将来,将主要根据心脏病患者对 POCT 的需要程度,广泛的临床和价格 / 效益比研究,以及明确中心实验室在 POCT 和质量控制中的作用,来对急诊的需求进行根本性的评价。
经济因素
针对卫生系统日益增加的经济压力,也相应地要求评价诊断检验的价格 / 效益比。但尚末对心肌损伤生化标志物进行评价。虽然心肌标志物方面的文献很多,但只有很少的文献评价这些检验项目的效果。在这点上,实验室将根据实验结果和应用积累相关知识,在正确标志物的选择和阐释方面发挥重要作用。
实行准则、临界值、预后应用
本准则的实行应与经济效益紧密联系。
根据急性冠状血管症状的病理生理知识可知:即使心肌损伤标志物很小的升高,都可被认为是严重损伤 的标志。微小心肌损伤的患者应监视其心肌肌钙蛋白,并给予及时的处理。然而,考虑到一些社会的、心理的、和经济的问题,可以不将这些病人划分为 AMI 。因此,应对肌钙蛋白标定出两个临界参考值,一个用于心肌微小损伤的诊断,另一个用于 AMI 的诊断 ( 图 1) 。
心肌肌钙蛋白临界值
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---------- 健康――― - ――微小心肌损伤―――― WHO AMI
Boehringer Esc TnT 0.04 0.20
Dade Behring straus cTnI 0.40 1.50
Dade Behring Opus cTnI 0.50 2.50
Sanofi Access cTnI 0.03 0.15
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图 l 商品化的肌钙蛋白分析的临界值
WHO= 世界卫生组织: AMI= 急性心肌梗塞: cTnT= 心肌肌钙蛋白 T ; cTnI= 心肌肌钙蛋白 I 。
已经证实肌钙蛋白可以用于诊断和预后,但现在的任务是降低急性冠心病患者在肌钙蛋白升高时的缺血 性病变倾向。因此,心肌标志物可以作为预后指标,并指导临床进行最有效的治疗。最近的一项研究表明 ccTnT 的升高可以指导一部分不稳定型心绞痛患者延长用小分子量的肝素进行的抗凝治疗,可以改善患者的预后。但是,还需要研究以确定抗血栓因子和 / 或导管灌注治疗能否真的改善肌钙蛋白阳性病人的预后。
国内和国际活动
目前,一些职业协会已经建立了关于心肌损伤标志物不同方面的委员会。
在德国实验室医学协 会的领导下,具有不同医学背景的许多德语国家的协会在 1994 年共同建立了一个免疫分析标准委员会,其研究焦点集中在心肌标志物上。这个委员会的两个主要目标分别是实验室参数的标准化和明确的诊断方法。关于第一个目标,委员会主要集中在肌红蛋白上。该计划的目标是:
a) 某些物质评估、描述和选择,用这些物质检测此标志物时可以采用常规免疫分析方法的校准方法;
b) 使用统一的方法根据不同的物质确定肌红蛋白的浓度;
c) 使被鉴定的标准参照物得到国际认可。
然而,一些问题阻碍了这个目标的实现。德国委员会的第二个目标是制定出基于心肌标志物实验室检测 结果的明确的诊断方法,以使此标志物在急性缺血性心脏病的诊断和治疗上发挥重要作用。关于此主题的内容已在最近出版。
美国临床化学协会 (AACC) 目前有两个分委会研究 CK-MB 的检测 和 cTnI 的标准化。 CK-MB 分委会的目标是以人体所含的酶为基础,分离出标准物质并建立更为精确的 CK-MB 检测方法。最近,委员会提出一种重组 CK-MB 的冷冻形式可用于 CK-MB 测定的标准参照物。使用这种参照物可使各种 CK-MB 检测方法的所有偏差从 40% 降至 12% 左右。
AACC 在 1996 年也建立了一个分委会研究 cTnI 免疫检测方法的标准化。分委会的主要任务是通过选择合适的物质并评价它们的再现性、稳定性以及 analytical recovery performances ,发展一种统一的 cTnI 标准参照物质,以减少不同方法测定结果的差异。
意大利实验室医学协会 (SIMeL) 与意大利临床生物化学协会合作,在两年前创建了一个研究心肌损伤标志物的工作组,主要对多种商品化的肌红蛋白的检测方法的进行了评价。
在欧洲方面,欧洲委员会的标准化、检测、实验项目组都支持一项计划,名为“使用同一的 CK-MB 标准物质的测定标准”。工作的目标是确定 CK-MB 标准参照物 608 的浓度。
最后,美国国家临床生 物化学学会提议将“冠状动脉疾病使用心肌标志物的建议”作为“ 1998 年实验室操作准则”,并在 AACC 的 1998 芝?a href="http://jbk.39.net/keshi/pifu/pifubing/490b3.html" target="_blank" class=blue>痈缒昊嶂械囊淮巫富崽致哿苏庑┳荚颉?/P>
IFCC 委员会的任务
正如前面讨论的,心肌损伤的生化标志物正处于发展期,不断展开新的应用,新的分析方法和标志物也 不断出现,而且一些技术问题和临床意义的争议也将解决。在这种情况下,必须保持统一而严格的标准以确保检验资源的合理应用。为此, IFCC 最近同意建立心肌损伤标志物的标准委员会 (C-SMCD) ,邀请美国和欧洲一些组织的成员参加此委员会,从而加强他们与 IFCC 的合作 C-SMCD 的活动计划将统计并保存各国内国际组织已完成的工作 ( 表 5) 。最重要的工作是通过对文件核实。建议、监察和对标准化活动尽可能接管,来协调各组织之间的合作。另外, C-SMCD 将支持科学发展计划以及将要举行的国际会议和讨论会。 C-SMCD 也将直接参与定于 1999 年 2 月 1 日举行的行第七届 Bergneyer 大会的组织活动。此次会议的主题为“心肌损伤标志物-目前的状况和未来的趋势”最后, C-SMCD 将发展另一项明确的计划,促进心肌标志物的合理使用,并指明新的研究方向。
表 5 IFCC 委员会心肌损伤标志物的标准委员会 (C-SMCD) 的主要任务
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协调各附属协会不同委员会的相关活动;
一对文件和建议的审查核实;
一组织标准化活动。
支持科学发展计划以及将要举行的国际会议和讨论会。
在标志物的标准和临床使用方面制定相应的计划。
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