慢性肾功能衰竭与心肌钙蛋白

慢性肾功能衰竭与心肌钙蛋白

黄春鸿陈珊莹

黄春鸿陈珊莹

（福建医科大学附属漳州市医院肾内科363000）

【摘要】近年来心肌钙蛋白T(cTnT)、心肌钙蛋白I(cTnI)已被作为诊断心肌损害的一项敏感的血清学指标，且被用来判断预后。但临床无急性冠脉综合征的慢性肾功能衰竭（CRF）患者中，相当数量的患者血清肌钙蛋白水平不同程度的升高。CRF患者的心肌肌钙蛋白方面，一直存在争议。目前虽对其确切机制及临床意义仍存在较大争议，但大多数学者认为终末期肾病患者cTnT或cTnI水平升高者预后不良。本文就肌钙蛋白的结构、生物特性及CRF患者cTnT和cTnI升高的可能机制和预后意义作一阐述。

【关键词】慢性肾功能衰竭终末期肾病肌钙蛋白

【中图分类号】R692.5【文献标识码】A【文章编号】2095-1752（2014）03-0052-04

慢性肾脏病（CKD）是严重威胁人类健康和寿命的非传染性疾病。目前的研究表明，CKD在世界范围的发病率高达11%左右[1]。慢性肾功能衰竭（ChronicRenalFailure，CRF）患者大多合并心血管疾病（CardiovascularDisease，CVD），发生率达肾功能正常人群的10~30倍，并居尿毒症死亡原因之首，占总病死率的50%[2]。但由于症状的不典型使CRF患者合并心肌损害的诊断比较困难，故寻找一种敏感而特异的诊断指标显得尤为重要。近年来心肌钙蛋白T(CardiactroponinT，cTnT)、心肌钙蛋白I(CardiactroponinI，cTnI)已被作为诊断心肌损害（包括微小心肌损害）的一项敏感的血清学指标，且被用来判断预后[3]。但临床无急性冠脉综合征的CRF患者中，相当数量的患者血清肌钙蛋白水平不同程度的升高。CRF患者的心肌肌钙蛋白方面，一直存在争议。目前虽对其确切机制及临床意义仍存在较大争议，但大多数学者认为终末期肾病患者cTnT或cTnI水平升高者预后不良。本文就肌钙蛋白的结构、生物特性及CRF患者cTnT和cTnI升高的可能机制和预后意义作一阐述。

一、肌钙蛋白的结构

心肌肌钙蛋白是一种调节蛋白质，分子呈球形，位于心肌肌小节的细肌丝上，主要功能是参与肌肉收缩。它有三个亚单位：①心肌钙蛋C(cTnC)：分子量为18KD，呈晶体结构，是肌钙蛋白的钙结合亚基，仅有的与钙离子结合的亚单位。骨骼肌和心肌中cTnC的氨基酸序列是完全相同的。cTnC是钙离子受体，每个分子可以结合两个Ca2+亚基，从而活化肌细丝，约束和控制肌肉收缩。cTnC不能作为心脏特异性标志物。②cTnT：分子量为37KD，是与肌球蛋白结合的亚单位，将cTnC和cTnI连接到肌动蛋白和原肌球蛋白上，约束肌钙蛋白复合体变成原肌球蛋白串，是重要的心肌收缩调节蛋白。③cTnI：分子量为22KD，是ATP酶抑制性亚单位，它可抑制肌球蛋白与肌动蛋白的耦联，松驰骨骼肌和心肌。这三种亚单位结合与原肌球蛋白一起构成Tm～Tn复合体，其外形类似一只蝌蚪，头部由哑铃状的cTnC、球形的cTnI和cTnT的C末端组成，尾部由cTnT的N末端组成，调节肌肉收缩和舒张的力量和速度。

二、cTnT与cTnI的生物学特性

1.cTnT的存在形式和特点

cTnT是心肌结构蛋白，蛋白质结构为球形单链分子，分子随种属差异略不同，与原肌球蛋白结合成Tm～Tn复合体，附着在肌动蛋白双股螺旋状的纵沟内。分子量较小，易从受损的心肌细胞中漏出。它有三种异构体，即快骨骼肌亚型、慢骨骼肌和心肌亚型，它们在骨骼肌和心肌中的表达形式分别受不同的基因调控，由不同的基因编码。cTnT和骨骼肌TnT(sTnT)存在同源序列，但也有显著的不同，其差别集中在序列的N末端[4]。编码心肌TnT的基因只在胚胎期骨骼肌中有过短暂表达，成人后TnT的骨骼肌型和心肌型在结构和免疫方面有很大的区别，它们与相应抗血清的交叉反应仅为1%～2%，不易受骨骼肌的影响。所以cTnT可作为心肌损伤的特异性标志物。1995年Anderson等成功构建了四个完整的克隆，分别编码四种cTnT，按分子量从大到小分别为cTnTl、cTnT2、cTnT3、cTnT4四种蛋白质，区别主要在于N末端氨基酸从第17位至33位氨基酸之间插入排列顺序不同，与其结构、功能、钙的敏感性、肌钙蛋白抑制亚单位的抑制力有关。cTnT1、cTnT2分别于第15个氨基酸插入和第10个氨基酸插入，两者均在胎儿心肌中表达，cTnT2表达水平很低，cTnT3在第5个氨基酸插入，是成人心肌的主要成分，cTnT4无插入顺序，一般只在胎儿心肌中表达，但成人心力衰竭时可见短暂表达。cTnT1由全部的16个外显子组成，cTnT2缺少第四个外显子，cTnT3缺少第五个外显子，cTnT4缺少第四和第五个外显子[7]。正常成人心脏可表达cTnT1和cTnT2两种亚型，以cTnT1为主，在心力衰竭患者cTnT2表达增加，这种表达的改变是对心力衰竭适应性反应[8]。心脏发育的不同阶段和某些病理情况下，表达不同的亚型。正常成人表达Tnr属亚型，该亚型的cDNA编码区有864bp，编码288个氨基酸。目前认为cTnT的主要功能是将肌钙蛋白分子结合在原肌凝蛋白上，而Collinson[4]等人认为它作为一个信号放大器,将肌钙蛋白构象改变的信号扩大。

2.cTnI的存在形式与特点

TnI为单一多肽链，分子量随各亚型不同而异。TnI有三种亚型：快骨骼肌亚型、慢骨骼肌亚型和心肌亚型，这三种TnI亚型分别源于三种不同的基因。两种骨骼肌TnI(sTnI)分子量为20kD，cTnI与STnI的氨基酸序列有40％不同源性，还有一个独特的N端结构，其氨基末端有31个额外的氨基酸残基，因此其分子量为24KD。cTnI有两个结合位点分别与肌动蛋白、原肌凝蛋白、TnT和TnC结合。Collinson等根据第二结构预测模型推测cTnI是一种具有五个α2螺旋的链状蛋白质[4]，cTnI的功能主要是抑制肌动蛋白及肌凝蛋白ATP酶[5]。cTnI蛋白在心肌细胞中有两种存在形式，cTnI大部分以cTnI～cTnC复合物形式存在于心房肌和心室肌细胞的胞质中，为不可溶性，3%的cTnI游离于心肌细胞的胞质内，为可溶性。

3.cTnT、cTnI的代谢特点

Katus等[6]研究发现cTnT与心肌结构呈结合状态占95%，胞液中的游离型5%。在心肌细胞受到不可逆性损害时，细胞膜的完整性被破坏，游离的cTnT首先从胞浆逸出进入血液，构成短暂而迅速的升高；若损伤进一步加重，cTnT与肌原纤维分离并持续释放入血[6]。一般认为心肌损伤后平均2～3小时血中cTnT开始升高，12小时出现峰值，持续5～7天。cTnT的相对分子质量较大，是大分子物质，凋亡的心肌细胞不释放象肌钙蛋白一样的大分子物质，只有在心肌坏死时释放肌钙蛋白。释放的肌钙蛋白部分经过网状内皮系统清除[7]。Katus等[8]认为cTnT在循环中生物半衰期为120min，部分在肾脏中清除。同样在心肌细胞膜完整状态下，cTnI不能透过细胞膜入血循环，在心肌细胞损伤早期，胞浆内游离的cTnI先释放入血，循环中cTnI于4～6h升高，随着损伤加重，结合部分的cTnI～TnC复合物被降解而不断释放入血，导致血中cTnI持续升高，循环中cTnI于18～24h达高峰，一周后才降至正常。当心肌损伤时，外周血中90%以上的cTnI，仍然以cTnI～cTnC复合物形式存在，游离的cTnI较少[9]。

4．cTnT、cTnI的检测方法

4.1cTnT的检测方法

自从1989年Katus等第一次介绍了cTnT的检测方法，cTnT的检测技术已经有了很大的发展。按其发展过程，可以分为三个节段：①第一代检测方法：用M7-1B10双抗体夹心法，但只有一种心肌特异性抗体M7，另一抗体1B10可以与心肌和骨骼肌TnT（sTnT）反应，尽管较最早的酶联免疫法敏感度提高五倍，但仍与骨骼肌肌钙蛋白T(cTnT)之间存在至少2%的交叉反应，完成检测需要90min[10]；②第二代检测方法：用M7和M11-7双心肌特异性抗体做标记，具有更高的敏感性和特异性，和sTnT之间仅0.001%交叉反应，完成检测需要45min[11]；③第三代检测方法：用M7和M11-7双抗体，但用重组人基因抗体代替第二代分析法中的牛血抗体，灵敏度及特异性均优于第二代，在20分钟内即可完成分析。检测本一般要求为血清。临床上与cTnT相比，对cTnI检测的评价缺少完整性连贯性，主要是因为cTnI持续时间较短，且各检测方法的正常值不同[4]。

4.2cTnI的检测方法

早在1987年，Cummins[12]等采用碘标记多克隆抗体的放射免疫检法检测cTnI，最低检测浓度为10μg/L，与sTnI有20%的交叉反应，敏感和特异性稍差,测定时间达24～36h。为了克服这些缺点，Larue[13]等用克隆抗体建立了cTnI酶免疫检测法，在30min内即可完成。操作简单、快速，敏感度和特异性优于Cummins法，最低检出量为0.2μg/PL，与sTnI无交叉反应。在1997年，Katrukha[14]采用金的螯合物标记双抗体，然后用荧光仪检测荧光信号的强弱，从而测定cTnI的含量，同样具有敏感、快速、特异等优点。Zaninotto[15]检测法采用单克隆抗体与自动荧光酶疫定量分析法相结合，在10min内即可完成cTnI的定量检测，灵敏度0.35μg/L。由于cTnI的的结构和性质的特殊性，决定了cTnI的定量受到多因素的影响。

三、cTnT、cTnI对于心血管病的诊断价值

研究表明，在对急性心肌梗死（AMI）的诊断方面cTnI和cTnT无显著差异，都能鉴别出CK-MB所不能检测出的心肌损伤[16]。在心肌损伤的诊断方面cTnT和cTnI在AMI后(3～6h)血中浓度很快升高，和CK-MB(3～8h)相当或稍早，它们测定的特异性和敏感性明显高于CK-MB[17]。相对cTnT而言，cTnI显示出较低的初始敏感性和较高的特异性，因为正常成人的心肌中只有一种cTnI，在各种正常和病态的骨骼肌中均无cTnI表达和再表达的证据[4]。

cTnI作为无心血管病症状的透析患者的预测标记物，对慢性血透者的心血管并发症有积极的预测、预防作用[18]。cTnT在预测慢性血透者的心血管并发症及病死率中的敏感性达到了100％，特异性达到了42％，其中阳性预测值为36％，阴性预测值为100％[19]。

四、CRF患者血清心肌肌钙蛋白升高的可能机制

在临床无急性冠状动脉综合征症状的终末期肾病（ESRD）患者中,相当数量的患者血清心肌肌钙蛋白水平不同程度地升高,其中cTnT升高的发生率高于cTnI:前者在22%~53%之间,后者在0%~15%之间[20,21]。目前,虽然对其确切机制及临床预后意义仍存较大争议,但大多数学者认为,ESRD及HD患者cTnT或cTnI水平升高者预后不良。CRF患者血清心肌肌钙蛋白升高的可能机制主要包括以下因素。

1、血清中游离肌钙蛋白

心肌细胞胞浆之外游离存在7%cTnT、3%~5%cTnI。尿毒症时血清中游离肌钙蛋白释放早于结合在心肌收缩蛋白上的肌钙蛋白,导致ESRD患者血清心脏型肌钙蛋白水平上升。然而,这一假说并未得到证实[20]。

2、来源于骨骼肌

正常人骨骼肌及膈肌中也有cTnT的表达。早期用于测定血清cTnT的第1代方法与骨骼肌中的TnT有交叉反应。因此,许多学者推测,ESRD患者血清心脏型肌钙蛋白水平升高来源于骨骼肌,是一种假阳性反应[23],据推测,应用第1代测定方法时,交叉反应发生率约2%[24]。然而,骨骼肌中的TnT与心肌中的cTnT不同,不能用抗体配对方法检出。商用第2代、第3代测定方法已使发生交叉反应的可能性降至0.01%以下,此时出现的血清cTnT水平升高看来不能用骨骼肌来源解释[20,22]。

而在各种正常和病态的骨骼肌中均无cTnI表达和再表达的证据[4]，所以，相对于cTnT而言，cTnI的特异性较高。

3、肾清除率下降

心肌肌钙蛋白相对分子质量很大,cTnT为37kDa，cTnI为22kDa,它们只能通过肾外机制清除,绝不可能自肾脏清除。肾脏只能清除少量具有免疫反应性的肌钙蛋白片段。近年的研究显示,在未行HD者,cTnT被裂解成(8~25)×103大小的片段,能被健康人的肾脏所清除[20,25]。Diris等[24]应用高度敏感的免疫沉淀反应测定cTnT片段,然后应用凝胶电泳法分离,应用Western免疫印迹法观察(8~25)×103大小的cTnT片段。63例HD患者中,55例应用CK-MB除外近期心肌梗死后,100%检出(8~25)×103大小的cTnT片段。健康人cTnT血清浓度(0.002±0.001)?g/L,在现行测定方法的检测范围0.01?g/L之下。当肾功能受损时,cTnT片段积聚,导致血清cTnT水平上升。肾移植后,血清cTnT水平迅速下降支持这一观点[26]。

4、来源于心肌

多数学者认为,ESRD患者血清肌钙蛋白水平升高,是各种原因引起的亚临床心肌细胞损伤的标志。

4.1心肌细胞凋亡:早期曾提出ESRD患者心肌细胞凋亡导致血清肌钙蛋白升高的猜测,随后认识到,心肌细胞凋亡时并不释放如肌钙蛋白等大分子物质[27]。

4.2内皮功能障碍:ESRD存在的血管内皮功能障碍导致心肌微小损伤,引起血清肌钙蛋白水平升高[28]。

4.3心力衰竭:肾功能衰竭患者常伴心力衰竭,已知严重心力衰竭时可出现血清肌钙蛋白升高,而临床无心肌缺血或心肌坏死的证据[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构可能改变肌钙蛋白释放的动力学,导致血清肌钙蛋白水平上升[20,29]。

4.5尿毒症性心脏损害:血清肌钙蛋白水平上升继发于ERSD患者的尿毒症性心包炎、尿毒症性心肌炎、尿毒症性心肌病[31,32]。

4.6无症状性心肌坏死:CRF患者可伴发冠状动脉粥样硬化导致无症状性心肌缺血或心肌微小坏死[33]。

5、炎性反应

Ammann等[34]发现,血清肌钙蛋白升高者,肿瘤坏死因子(TNF)A及白介素(IL)-6水平亦升高。可能是CRF或长期容量负荷过重的炎性反应。

虽然有关ESRD患者血清肌钙蛋白升高的机制仍不明确,但一般认为,血清肌钙蛋白来源于心肌,可能是多因素引起的亚临床心肌缺血或坏死的结果。

五、预后意义

目前大多数研究认为,ESRD患者血清肌钙蛋白升高具有肯定的预后意义,能提供某些准确的预后信息。三项大型的前瞻性研究表明,ESRD患者血清肌钙蛋白升高,不论是否存在基础心脏病,均与死亡的危险密切相关[22,35,36]。最近完成的包括1951例ESRD患者的临床试验结果显示,血清肌钙蛋白升高,即使是轻度升高(0.01~0.10?g/L)也能预测亚临床心脏不良事件[37]。Dierkes等[35]对12例血清cTnT高于0.1?g/L的ESRD患者随访2年,其中10例死亡,血清cTnT高于0.1?g/L预测长期死亡率的敏感性为83%,而17例血清cTnT低于0.1?g/L者均存活。Jung等[38]应用CT检测38例长期HD患者的冠状动脉,发现17例冠状动脉钙化的严重程度与血清cTnT水平呈正相关。逻辑回归分析结果表明,血清cTnT高于0.1?g/L是冠状动脉严重钙化的独立预测因素。L?wbeer等[39]报道,ESRD行HD患者血清cTnT高于0.1?g/L时预后不良,而cTnT在0.01~0.1?g/L之间的预后价值不清。Ooi等[22]对244例ESRD患者随访34个月,cTnT水平升高者,死亡危险上升,主要是心脏性死亡及猝死。Avles等[25]对581例ESRD患者随访30d,表明cTnT能预测近期预后。Iliou等[31]对246例ESRD患者随访2年后发现,血清cTnT高于0.1?g/L是心血管事件独立预测因素。

六、结语

临床无症状的ESRD或HD者中,相当数量的患者血清心肌肌钙蛋白水平不同程度地升高,其中cTnT升高的发生率高于cTnI。多数学者认为,血清肌钙蛋白升高来源于心脏,是各种原因引起的心肌微损伤或微梗死,导致心肌cTnT与cTnI释放入血清的结果,是不良心血管事件及死亡危险的独立预测因素。

参考文献

[1]WEINERDE.Publichealthconsequencesofchronickidneydisease[J].ClinPharmacolTher,2009,86:566-569.

[2]ManesMT,GagliardiM,MisuracaG,etal.Leftventriculargeometricpatternsandcardiacfunctioninpatientswithchronicrenalfailureundergoinghemodialysis[J].MonaldiArchChestDis,2005,64(1):27-32.

[3]SarkoJ,etal.JEmergMed,2002;23:57.

[4]CollinsonPO,BoaFG,etal.Measurementofcardiactroponins[J].AnnClinBiochem,2001,38(5):423-429.

[5]ColeHA,Perry.ThephosphorylationoftroponinIfromcardiacmuscle[J].Biochem1975,1499（3）:525.

[6]KatusHA,RemppisA,ScheffoldT,etal.IntracelluarcompartmentationofcardiactroponinTanditsreleaseKineticsinpatientswithreperfusedandnonreperfusedmyocardialinfarction[J].AmJCardiol,1991,67（16）:1360-1367.

[7]VanEyck,McDonoughJL.Developingthenextgenerationofcardiacmakers:disease-inducedmodificationsoftroponinI[J].ProgCardiovascDis,2004,47(3):207-216.

[8]KatusHA,RemppisA,NeumannFJ,etal.DiagnosticefficiencyoftroponinTmeasurementsinacutemyocardialinfarction[J].Circulation,1991,83:902-912.

[9]MaynardSJ，MenownIBA，AdgeyAA．TroponinTortroponinIascardiacmarkersinisehaemicheartdisease[J].Heart,2000,83(4):371-373.

[10]KatusHA,RemppisA,etal.EnzymelinkedimmuoassaayofcardiactroponinTforthedetectionofacutemyocardialinfractioninpatients,[J].MolCellCardiol,1989,21(12):1349-1353.

[11]ClarkGH,KennonSR,PriceCP,etal.EvaluationofanewtroponinImethodontheBayerimmuno1immunoassay[J].Immunoassay,1999,20(4):253-273.

[12]CumminsB,AucklandML,CumminsP,etal.EstimationofinfarctsizeusingserumtroponinIconcentrationinpatientswithacutemyocardialinfarction[J].AmHeartJ,1987,114(6):1333-1340.

[13]LarueC,CalzoariC,BertinchantJP,etal.DiagnosticperformanceandprognosticvalueofserumtroponinIinsuspectedacutemyocardialinfarction[J].ClinChem,1995,41(7):972-981.

[14]KatrukhaAG,BerezniknovaAV,EsakovaTV,et.al.Characteristicsoftheplaqueunderacoronarythrombus[J].ClinChem,1997,43(8):1379-1382.

[15]ZaninottoM,AltinierS,LachinM,etal.IntracellularcompartementofcardiactroponinIanditsreleasekineticsinpatientswithreperfusedandnonreperfusedmyocardialinfarction[J].ClinChem,1998,44(7):1460-1466.

[16]ChristensonRH,DuhSH,NewbyLK,etal.CaidiactroponinTandcardiactroponinI:relativevaluesinshort-termriskstratificationofpatientswithacutecoronarysyndromes[J].ClinChem,1998,449(4):494-497.

[17]FuttermanLG,LembergL,etal.Aquicktestpredictsacutecoronaryevents[J].AmJCritCare,2003,12(5):262-266..

[18]Becinanim，Tedescoa，Vlantea.CardiactroponinI(2ndgenerationassay)inchronichaemodialysispatients：prevalenceandprognosticvalue[J].NephrolDialTransplant,2003,18(5):942-946.

[19]Ehrt,Knoflacha,Ammannp.DifferentiaIuseofcardiactroponinTversusIinhemodialysispatientsClinicalnephrology[J].ClinNephrol，2003，59(1)：35-39.

[20]FrancisGS,TangWHW?[J]?ProgCardiovascDis,2004,47(3):196-205?

[21]ChapelleJP,DubvisB,BovyC,etal?[J]?ClinChemLabMed,2002,40(3):240-245?

[22]OoiDS,ZimmermanD,GrahamJ,etal?[J]ClinChem,2001,47:412-417?

[23]DirisJHC,HackengCM,KoomanJP,etal?[J]Circulation,2004,109:23-25?

[24]WayandD,BaumH,SchatzleG,etal?[J]?ClinChem,2000,46:1345-1350?

[25]AvilesRJ,AskariAT,LindahlB,etal?[J]?NEnglJMed,2002,346:2047-2052?

[26]McNeilAR?[J]?AustNZJMed,2000,30:638-639?

[27]SobelBE,LeWinterMM?[J]?JAmCollCardio,l2000,35:1355-1358?

[28]BertinchantJP?[J]?ArchMalCoeurVaiss,2004,97(2):157-164?

[29]DezoysaTB,PatelJ,MaclellanWR,etal?[J]?Circulation,2003,108(7):833?

[30]DezoysaJR?[J]?Nephrology(Carlton),2004,9(2):88?

[31]IliouMC,FumeronCF,BenoitMO,etal?[J]?AmJKidneyDis,2000,42(3):el?

[32]WillgingS,KellerF,SteinbachG?[J]?ClinChemLabMed,1998,36(2):87-92?

[33]RedericksS,MurrayJF,BewickM,Eetal.CariacTroponinTandCretineKinaseMBarenotIncreasedinExteriorObliqueMusleofPatientswithRenalFailure[J].

ClinChem,2001,47(6):1023-1030.

[34]AmmannP,MaggioriniM,BertelO,etal?[J]?JAmCollCardio,l2003,41(11):2004-2009?

[35]DierkesJ,DomroseU,WestphalS,etal?[J].Circulation,2000,102:1964-1969?

[36]StolearJC,GergesB,ShitaA,etal?[J]?NephrolDialTransplat,1999,14:1961-1967?

[37]TateJR,BadrickT,KoumantakisG,etal?[J]?ClinChem,2002,48:2077-2080?

[38]JungHH,MaKR,HanHS?[J]?NephrolDialTransplant,2004,19(12):3117-3123?

[39]L?wbeerC,StenvinkelP,Pecoits-FilhoR,etal?[J]?JInternMed,2003,253:153-160?