運動致心肌損傷標志物研究
論文導讀：1899年瑞典醫(yī)師Henshen通過叩診法發(fā)現(xiàn)滑雪運動員心臟肥大，并把因運動引起的心臟肥大稱為運動員心臟（athlete’sheart）。以前的研究表明力竭性運動可以誘發(fā)心肌損傷[1]。Mb是一種存在于人及哺乳動物心肌和骨骼肌細胞內的蛋白質，占肌肉總蛋白的2%，由一條肽鏈和一個血紅素輔基構成，相對分子質量約為17800KD，具有儲存和運輸氧的功能，是公認的具有高度敏感性的心肌損傷的早期標志物。
關鍵詞：運動，心肌損傷，標志物，研究進展
1899年瑞典醫(yī)師Henshen通過叩診法發(fā)現(xiàn)滑雪運動員心臟肥大，并把因運動引起的心臟肥大稱為運動員心臟（athlete’sheart）。運動員心臟在形態(tài)上多為左心室增大、室壁增厚為特征；機能上表現(xiàn)能持續(xù)高效率的進行運動。但在19世紀末和20世紀初，這種由于參加運動引起心臟得到良性擴大的觀點并沒有被廣泛接受，有人認為運動引起的心臟肥大必然導致心臟受損。到目前為止，已有600多例運動猝死的報告，各種運動項目、運動中或運動后即刻猝死的例子都有。以前的研究表明力竭性運動可以誘發(fā)心肌損傷[1]。王福文[2]通過實驗表明，一次力竭性運動可引起機體血清和心肌一氧化氮含量下降，內皮素含量明顯增多，導致兩者失衡，引起運動過程中冠狀動脈持續(xù)收縮，誘發(fā)心肌缺血而導致心肌損傷。此外過度運動導致心肌細胞氧自由基增加，線粒體鈣超載，發(fā)生缺血、缺氧，進一步引發(fā)心肌損傷。
心臟損傷時血液中的生化標志物檢測值異常是心臟猝死(SCD)的主要診斷標準之一。心肌細胞損傷后，膜的完整性和通透性改變，使細胞內的大分子物質逸出，最后能在血循環(huán)中被檢測到。1954年，Ladue等首先發(fā)現(xiàn)血中天冬氨酸轉氨酶（AST）在急性心肌梗死（AMI）時出現(xiàn)增高。論文參考網(wǎng)。這是第一個用于臨床的心臟生物標志物。在20世紀70年代，先后發(fā)現(xiàn)了許多有臨床應用價值的心肌損傷標志物，其中以AST、乳酸脫氫酶（LD）及其同工酶、肌酸激酶（CK）及其MB同工酶（CK-MB）等組成的心肌酶學檢測項目即心肌酶譜為主要代表，測定的主要是酶的活性。隨著醫(yī)學科學研究的發(fā)展，心肌損傷標志物已從早先的以檢測酶活力為主的心肌酶譜發(fā)展到以檢測蛋白（如肌紅蛋白、糖原磷酸化酶BB同工酶、脂肪酸結合蛋白等）質量為主。在上世紀90年代，心肌肌鈣蛋白（cTn）與CK-MB相比具有特異性更強、敏感性更高的特點，而被確立為臨床診斷心肌損傷的新指標。近十年的臨床實踐證實，cTn是目前臨床敏感性和特異性最好的心肌損傷標志物，已成為心肌組織損傷最重要的診斷依據(jù)之一。[3]
1肌紅蛋白(Mb)
Mb是一種存在于人及哺乳動物心肌和骨骼肌細胞內的蛋白質，占肌肉總蛋白的2%，由一條肽鏈和一個血紅素輔基構成，相對分子質量約為17800KD，具有儲存和運輸氧的功能，是公認的具有高度敏感性的心肌損傷的早期標志物。Mb在心肌梗死發(fā)病后的1.0~1.5h開始上升，約10h達最高值。其釋放曲線的特征對于早期診斷、再梗死診斷及再灌注的指標意義極大。但問題是缺乏心肌特異性，骨骼肌損傷可顯示假陽性。周越等[4]的實驗表明，血清Mb濃度在大強度離心運動后隨著時間延長而不斷增高，在24小時之前增長幅度較小，48小時達到峰值，濃度相當于安靜值的19倍左右，此后逐漸恢復。耐力運動后6小時左右Mb到達峰值，比安靜時上升230%。在兩種負荷下，血清Mb峰值出現(xiàn)均早于CK及LDH，推測是與Mb分子量較小且代謝速度快有關。所以肌紅蛋白不適宜作為運動致心肌損傷的標志物，但Mb陰性卻特別由助于排除心肌梗死的診斷。
2心肌酶譜
AST、LD、CK、CK-MB是心肌細胞內酶，均是心肌細胞能量代謝的重要酶類，正常時這些酶分子量大而不能透過細胞膜，因而在血清中活力很低。當心機梗死發(fā)生時心肌酶可釋放到血清中，在高應激狀態(tài)下，心肌能量需要劇增能量代謝增強，這些酶的合成增加，心肌細胞內酶量增多；同時耗氧量增加、自由基堆積等原因引起的細胞膜損傷使通透性增加，也可使血清酶含量升高。
2.1 天冬氨酸轉氨酶(AST)：1954年Ladue等發(fā)現(xiàn)AST在AMI的病人血中增高，他們提出AST可作為AMI的診斷標志物。盡管AST在心肌含量最多，但由于其還大量存在于其他多種器官，故其診斷特異性較低,不適合作為運動致心肌損傷的標志物。
2.2 乳酸脫氫酶（LD）：1955年Worblwski等發(fā)表文章，認為血中LD的變化也與AMI有關。隨著分析技術的改進，1957年Vessell等人發(fā)現(xiàn)LD有不同組分，而AMI時某一組分變化尤為明顯。LD是參與機體糖無氧代謝的重要酶，具有五種不同形式的同工酶，它們都是由2種不同亞基H和M構成的四聚體，分別是LDH1、LDH2、LDH3、LDH4、LDH5。它們在各組織細胞中成不均勻分布，形成不同組織器官的特定酶譜。安靜時，心肌以LDH1為主，而骨骼肌LDH5占優(yōu)勢。張雁立[5]探討疲勞運動時不同組織LDH同工酶活性變化表明，家兔在劇烈運動疲勞時，血清LDH1顯著高于對照組，由此可證明運動對心臟產(chǎn)生了較大的影響,顯然LDH1在探討運動致心肌損傷方面具有價值。
2.3 肌酸激酶（CK）和肌酸激酶同功酶（CK-MB）:1960年Dreyfus等報道CK在AMI時出現(xiàn)增高，特異性也比AST、LD高。由于分離技術的進步，1966年Vander Veen等發(fā)現(xiàn)，CK的同工酶MB在AMI時的增高在敏感性和特異性方面都優(yōu)于當時臨床應用的其他標志物。
CK是由兩個亞基構成的二聚體酶，CK-M和CK-B亞基兩兩結合構成細胞質中三種CK同工酶即CK-MM、CK-MB和CK-BB。在骨骼肌中CK-MM同工酶形式占優(yōu)勢，大約形成CK活性的99%左右，而CK-MB同工酶占1%~6%。心肌中CK-MB約占CK活性的13%左右，而CK-MM仍然占CK活性的86%左右。論文參考網(wǎng)。正常成年人安靜時血清中CK-MM同工酶大約占96%,而CK-MB同工酶含量極少，只有在心肌梗死或運動等特殊情況發(fā)生時，CK-MB同工酶水平才會上升。AMI發(fā)生后4~6h上升，12~24h后達到最高值，兩三天后恢復正常，其與心機壞死量相關。但在伴有骨骼肌疾病時，CK檢測會出現(xiàn)假陽性。所以，CK-MB是運動致心肌損傷較好的標志物。
3 心肌肌鈣蛋白
近十年的臨床實踐證實，心肌肌鈣蛋白是目前臨床敏感性和特異性最好的心肌損傷標志物，已成為心肌組織損傷最重要的診斷依據(jù)。1989年由Katus等首次報道了其在血清中的檢測方法，20世紀90年代以來，Hamm等研究發(fā)現(xiàn)，血清cTnT的濃度比其他心肌酶對于心肌微小損傷的診斷敏感性高而特異性強。在CK-MB假陽性升高時，如骨骼肌創(chuàng)傷，肌鈣蛋白檢測將清楚的表明心臟是否受累。在CK-MB值不升高時，心肌肌鈣蛋白升高被稱為最小的心肌損傷。Li[6]等觀察了20例單和純骨骼肌損傷患者中，7例CK-MB升高，而cTnT全部陰性。因此，心臟手術后肌紅蛋白和CK-MB活性作為心肌損傷標志物的使用價值受到一定的限制。
心肌肌鈣蛋白由3種亞基組成：肌鈣蛋白C（TnC），相對分子質量18000，呈晶體結構，與鈣離子結合。心肌TnC與骨骼肌TnC的不同點在于前者有3個鈣離子結合位點，而后者有4個。肌鈣蛋白T（TnT）相對分子質量37000，其結構為球型單鏈，作用是與原肌球蛋白結合，使整個肌鈣蛋白分子結合在原肌球蛋白上。肌鈣蛋白I(TnI)，相對分子質量21000，為抑制亞基，其主要作用是與肌動蛋白在靜止時相結合，抑制肌動蛋白的ATP酶活性，并在TnC與鈣離子結合時將信號傳遞給原肌球蛋白，消除其對肌動蛋白和橫橋結合的阻礙作用，橫橋分解ATP使心肌收縮。
5%~8%的cTnT分布在心肌細胞胞漿，為游離的胞漿蛋白，92%~95%結合在細肌絲中，為結合的結構蛋白；3%的cTnI分布在心肌細胞胞漿中，97%與心肌結構蛋白結合。當心肌細胞因缺血缺氧等因素遭破壞時，游離cTnT較早釋放形成第一個峰，隨后結合于肌纖維中的cTnT逐漸釋放而出現(xiàn)第二個峰；由于細胞液中的含量較少，cTnI釋放通常只有一個峰。論文參考網(wǎng)。cTn一般在心肌損傷后5~8h外周血中出現(xiàn)增高，最高值在12~14h, cTnI增高可持續(xù)7~10d，cTnT增高可持續(xù)10~14d。
心肌肌鈣蛋白以其特有的氨基酸序列區(qū)別于骨骼肌肌鈣蛋白，具有高度的心肌特異性，是檢測缺血性心肌損傷的靈敏、特異的分子標志物。王晨[7]等的研究結果提示在運動訓練中，CK 、CK-MB活性的變化僅僅作為評定骨骼肌微細損傷及其適應與恢復的重要敏感生化指標，而對判斷是否存在運動性心肌損傷還不夠敏感，必須做進一步的cTnT等指標的檢測和綜合評價。許敬[8]等研究發(fā)現(xiàn)大負荷運動后6h血清CK、CK-MB、LDH檢測值與對照組相比顯著升高，而在此時間段血清cTnI未見有高于對照組。推斷CK、CK-MB、LDH檢測值的升高并非源于心肌細胞。以上實驗通過充分證實了cTnT或cTnI對心肌損傷的高度特異性。
目前心肌肌鈣蛋白從定性檢測邁入了定量檢測階段，給AMI的早期診斷、檢測心肌梗死程度以及判斷預后等提供了可能。電化學發(fā)光法檢測cTnT為Roche公司獨家專利，因方法單一，易實現(xiàn)標準化，避免了由方法內在所致的測定結果可比性的差異；而cTnI測定方法眾多，由方法內在所致因素對測定結果可比性的影響也比較大。cTnT或cTnI在檢測心肌損傷的臨床價值相同，但由于cTnT目前的檢測方法標準化程度高，其結果具有更高的可比性，所以，cTnT是目前最好的檢測心肌損傷標志物，尤其是檢測運動導致心肌損傷的標志物。
綜上所述，隨著科技的進步心肌損傷標志物不斷精確和量化，對于運動引起心肌損傷標志物的確定不僅要求高度敏感性，高度的特異性也是確定標志物的重要條件。CK-MB在伴有骨骼肌損傷的檢測中，特異性不如cTn，但由于CK-MB檢測操作簡單，試劑便宜而且臨床實踐較多，仍不失為心肌損傷較好的標志物。對于運動引起的心肌損傷cTn是目前最好檢測標志物，由于cTnT的心肌高敏感性、高特異性和檢測標準化程度高，必然是運動致心肌損傷最好的標志物。
參考文獻：
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[6]Li J,Xu ZM,etal.Clinical value of serum cardiac troponin I in patients with acute myocardiacinfarction.Zhongguo Xunhuan Zazhi 1999;14(Supple):42-45
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[8]許敬，黃叔懷.運動后大鼠血清心肌肌鈣蛋白I的變化與運動醫(yī)學保健的應用價值[J].中國運動醫(yī)學雜志.2003，12（7）：1844-1845.
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