在美国,每年有800万非外伤性胸痛病人到达急诊室应诊[1]。对可能有急性冠状动脉综合征(Acute coronary syndromes,ACS)的病人进行临床评价、分层和治疗,出现真正的对医疗和财政的挑战。
一、 急性冠状动脉综合征
ACS是指动脉粥样硬化斑块脱落、血小板聚集、血栓形成,致使冠状动脉狭窄、阻塞,引起心肌缺血和梗死的病理现象。从临床角度来看,它涵盖了一组连续进展的病症,包括不稳定心绞痛(UA),非ST段升高的心肌梗死(NSTEMI)和ST段升高的心肌梗死(STEMI)。心肌缺血是ACS最常见的发病原因,临床工作中有相当一部分症状隐匿的病人被漏诊。我们基本的临床工具[病史、体检及心电图(ECG)]用作ACS的诊断给予有限的敏感度和特异性,以致2%-5%有心肌梗死(MI)的病人,由于疏忽自急诊室放走,且是导致对治疗不当引起医疗纠纷的一个原因。另外,有50%以上住院评价胸痛的病人,而最终诊断却不是ACS。传统的检查方法都不能作为诊断心肌缺血的“金标准”,因为心肌缺血的表现是模糊的和多样的,症状可能包括胸痛(绞痛)、上腹部和臂不适、喘气、恶心和呕吐。然而,这些症状可能是难以捉摸且不易识别[2]。ACS病人来急诊室就诊时,大约有一半ECG是正常的。当前可利用的MI标志物如CK-MB、肌红蛋白和肌钙蛋白(cTn),仅在不可逆的细胞损害以及细胞膜的完整性破坏之后,血中水平才升高:短期和可逆的缺血发作,不会导致这些标志物血中水平升高[3]。因此,寻找一个新的标志物,能可靠地检测没有坏死时的心肌缺血,或在cTn增加之前即可检出,对ACS的危险分层、诊断和治疗增加一个工具,已成为当代ACS评价的一个焦点。
二、心肌缺血理想的标志物
Morrow等[1]指出:心肌缺血理想的标志物应具备以下特性:(1)灵敏度及特异性均高,必须能检测心肌缺血,在炎症及其他器官损伤期间或健康个体均不增加;(2)心肌缺血期间应能早期检测,且与心肌受累的范围成比例增加;(3)在循环中稳定性好,可持续检测以保持一个足够的期间,提供一个合宜的诊断时间窗口;(4)24h内血中浓度恢复到基础水平,以便能检测复发性缺血,使由劳累缺血的稳定性冠脉病的混淆减到最小;(5)试验方法简单,TAT(来回时间)应为30~60min或更短;(6)应有可靠的分析特性、精密度良好(CV%低):(7)合理的价格。
当从急诊病人的血清中专门寻找生化诊断标志物时,Bar-Or[4]开始发现来自几个急性冠脉综合征(不稳定心绞痛或很早的心肌梗死)病人血清,其白蛋白结合外源性钴[C0(II)]的能力降低。基于这些早期的观察,作者假定在心肌缺血期间或缺血事件后直接再灌注期间,白蛋白N.末端部份分子显著的改变或丧失,能减少体内白蛋白结合过渡金属(包括铜、钴和镍离子)的能力。这种因心肌局部缺血而改变的白蛋白,称之为缺血修饰白蛋白(Ischemia modified albumin,IMA)。
三、IMA产生的机制
缺血/再灌注引起体内白蛋白改变的机制,可能包括暴露到内皮细胞及细胞外的低氧、酸中毒、自由基损伤、膜能量依赖的钠和钙泵破坏,以及游离的离子和铜离子的暴露[3]所有这些反应在急性心肌缺血后数分钟内即可发生,最终使IMA在缺血后数分钟内即迅速升高。Bar-Or等[5]研究了选择性经皮冠状动脉腔内成形术(Percutaneous transluminal coronary angioplasty,PTCA)过程中球囊扩张(>3min)压迫可引起短暂的缺血,观察了IMA的动力学变化。在PTCA前、PTCA后立即、6h及24h检查了血浆标本的IMA、CK-MB、肌红蛋白及cTn水平。结果显示PTCA后立即采集的标本,IMA显著升高,CK-MB、肌红蛋白、cTnI则没有升高,但是在PTCA后6h和24h则显著升高。这些初步的结果提示在PTCA期间,在暂时性冠状动脉闭塞后不久,IMA即显著升高,且在CK-MB、肌红蛋白和cTnI升高之前,进一步地证实IMA对于早期心肌缺血是一个有用的诊断试验。
心肌缺血病人显示血清白蛋白在体外结合外源性钴(C02+)的能力降低,利用白蛋白-钴结合试验(albumin-cobalt binding,ACB)测定IMA。Bar-Or等(6)模拟人血清白蛋白N-末端的改变,研究了缺血引起的白蛋白对钴结合位置的修饰。证实了N-末端三个氨基酸即天门冬氨酸-丙氨酸-组氨酸对牢固结合钴是主要的。通过N-乙酰化的方式或删除一个或多个氨基酸,使白蛋白N-末端肽的修饰导致不能结合钴。然而,Bhagavan等[2]却得出不同的结果,他们选择了7例ACB试验吸光度单位(ABSU)增高(≥0.7,诊断有心肌缺血)的血清及一例ABSU值低(O.35)的血清,进行分离,纯化白蛋白,然后测其N-末端氨基酸序列。所有白蛋白标本在第11个氨基酸残基之前都有正常的N-末端氨基酸序列,除一例缺少N-末端天门冬氨酸-丙氨酸二肽外,这例血清来自于非心肌缺血的个体。因此认为在心肌缺血期引起C02+结合到白蛋白上改变的生化机制,尚不清楚。
四、IMA测定
IMA测定目前都是采用白蛋白结合钴试验(ACB试验),Bar-Or等(3)首先建立了一个手工分光光度法,简单、方便、适合于所有基层单位使用。随后局部缺血技术公司(Ischemia Technologies,Denver Colorado,USA)开发了试剂合,用于自动分析,已被FDA批准上市销售,国内尚无供应。
(一)原理
血清标本中的正常白蛋白以活性形式存在,加入氯化钴溶液后,Co2+即可与白蛋白N-末端结合,溶液中存在的游离Co2+浓度较低,而心肌缺血个体的血清标本中含有较多修饰后的白蛋白,加入同样浓度的氯化钴溶液后,由于IMA与Co2+结合的能力减弱,溶液中存在较高浓度的游离钴,加入二硫苏糖醇(1,4-Dithiothreitol,DTT)溶液可与游离钴发生颜色反应,采用分光光度法测定吸光度,即可推测IMA含量。
(二)手工分光光度法
Bar_Or[3]首先建立了手工分光光度法,该法是取200 μ l血清加入O.1%CoCl2溶液50u 1,轻轻混匀,放置室温10min,以使白蛋白与钴充分结合,加O.15%DTT试剂50 u 1,作为显色剂和遏制反应,2min后加0.9%NaCl溶液1.0ml,混匀;同时作一样本空白,不加DTT试剂,以50μ l蒸馏水代替,其他操作同试验管。用分光光度计在470nm处测定吸光度,以样本空白管调“O”,以吸光度单位(Absorbance Units,ABSU)报告。
Bar-Or测定了99例有心肌缺血个体的血清,ACB试验(
Bhagavan等[2]用相同的ACB试验方法检测了心肌缺血病人75例,
我们用手工分光光度法检测了心肌缺血组血清35例,
我们对颜色复合物的光谱吸收曲线进行了研究,发现色液最大吸收峰在450nm~480nm之间吸光度十分接近,由于色液最大吸收峰波长范围较宽,对分光光度计波长精密要求不高,适用性较广。
手工分光光度法ACB试验,以ABSU直接报告,没有标准品,分光光度法吸光度与比色皿光径,仪器的灵敏度有很大关系。所用分光光度计型号不同,结果会有差别。Bhagavan用Hewlett Packard 8452 A二极管矩阵分光光度计,Bar-Or使用的是Shimadzu UVl60U型分光光度计,我们用的是722光栅分光光度计。因此,各单位在开展此项试验时,应根据本单位条件,建立本实验室的参考值。同时应遵循分光光度法的使用原则,在分光光度计故障修理后,如更换灯泡或任何部件时,均应重新测定参考值。
(三)生化自动分析仪测定法
目前查到两篇文献用生化分析仪测定ACB试验,均是采用局部缺血技术公司生产的IMA试剂盒(Ischemia Technologies,Denver,Colorado,USA)。Christenson等[8]用COBAS MIRA或FARA(Roche Diagnostics)系统进行测定。样本需要预处理:血清或肝素化的血浆500 u l,加0.45gCaCl2粉末,充分摇匀,在1000-1200g离心10min,离心后取300 u l上清液转移到COBAS MIRA或FARA样品杯中。进行这个预处理操作,目的是除去用作防腐剂的螯合剂,它可能存在于接受静脉内药物治疗病人的样本中。
取经处理的病人样本95 μl,加11.6mmol/L氯化钴溶液5 u l (最终浓度0.58mmol/L)在仪器比色皿内保温5min,保温结束后加8.35mmol/L DTT试剂25 u l (最终浓度1.67mmol/L),在500nm测定吸光度。用5个校正物制备校正曲线,校正物定值为6-186单位/ml,由校正曲线查得ACB试验结果。参考人群(n=109),测得值为25.7-84.5U/ml,平均为58.9U/ml,第95%位上限为80.2U/ml。ACB试验界值定为75U/ml,≥75U/ml被认为是心肌缺血阳性,诊断敏感度为83%,特异性为69%。
Sinha等(9)用Roche Cobas MIRA Plus生化分析仪测定ACB试验,方法及试剂合同上。研究了208例到急诊室就诊的胸痛病人,利用厂家提供的参考上限(111例表观健康人第95%位值)85U/ml,IMA值>85U/ml,考虑为心肌缺血阳性。最终诊断确定:IMA对缺血性胸痛的敏感度为82%。
本法宜用血清标本进行测定,不宜使用任何抗凝剂和防腐剂,亦不宜用促疑管和凝聚胶。标本在室温下充分凝集后,离心分离血清,确保血清中无血红蛋白、红细胞、纤维蛋白凝块和其他微粒。血液标本采集后应在2h内完成测定,如果作不到,应在1h内分离血清,-200C或更低温度下保存。测定之前将冷冻标本在室温下融化,彻底混匀,Sinha[9]认为这种方法处理的标本,其试验结果与新鲜标本无显著差异。
五、临床应用
美国FDA已批准IMA测定作为早期心肌缺血的标志物,对低危患者辅助排除ACS诊断。现有的检查方法(ECG,CTn等)在急诊室对半数以上的胸痛病人难以确诊,故急诊医生在制定胸痛病人的处理方案时也陷入了两难的境地,处理太宽,放走了心源性胸痛病人,漏诊急性心脏病患者将导致严重的后果,成为医疗纠纷的主要原因。处理太严,把急诊室胸痛患者统统收入院监测、治疗,而最终确诊有50%以上都不是ACS,浪费了有限的医疗资源。由于IMA对急性心肌缺血的灵敏度极高,在发病率较低的人群中,高灵敏度使假阴性相对较少,可帮助医生排除ACS诊断。大量临床试验均证实了IMA的临床应用价值。Sinha等(9)对208名急性胸痛患者进行了观察,比较了IMA、ECG、cTnT单独或联合使用诊断ACS的性能。IMA在就诊时对缺血性胸痛的敏感度是82%,与之相比,ECG为45%,cTn T为20%;IMA同cTnT或ECG联合使用敏感度分别为90%和92%,三者联合使用敏感度高达95%。联合应用IMA、cTn及ECG进行危险分层的策略,可在急诊室帮助临床医师处理急性胸痛病人。cTn阳性或ECG示ST段改变的患者,即可诊断ACS,需要及时住院治疗。对于有典型胸痛症状,而cTn及ECG均无诊断性改变的患者若IMA阴性,则患者近期发生心肌缺血事件的危险性小,允许病人出院。如IMA测定前判断患者ACS可能性较大,则需密切观察病情变化,若IMA阳性提示个体发生心肌缺血的危险性大,应早期积极治疗。IMA用于危险分层可指导医生尽早制定病人的处理方案,而不必等到6h后根据cTn结果确定。
ACB试验阴性预测值较高,阳性结果解释应结合心肌坏死标志物,ECG、病史和症状等信息进行综合评价。Apple等(10)报告在非心源性缺血的情况下亦可出现IMA升高,如感染、中风、终末期肾病和一些肿瘤性疾病均可有IMA升高。创伤、自身免疫性疾病、缺氧、骨骼肌缺血时没有发现IMA升高。如耐力训练后(马拉松赛跑),即刻测定IMA无明显变化,说明骨骼肌缺血不会对IMA水平产生影响,但24~48h后,由于胃肠道缺血,IMA水平显著升高。剧烈运动或其他病理情况可引起体液转移和白蛋白浓度变化,从而对IMA水平产生影响,在结果解释时应注意。
六、当前的研究领域
Bar-Or首先建立了ACB试验测定IMA,引起了临床广泛的关注,大量的临床报告证明了IMA的诊断价值。IMA的临床研究是一个热门课题,当前研究比较活跃的领域有:
●在胸痛病人危险性评价中,IMA的临床用途。
●IMA帮助控制心肌缺血。
●用IMA早期鉴别ACS,以改善用抗血栓药病人的后果。
●用床旁装置(POCT)电化学法检测IMA。
● 用质谱测定法分离改变了的白蛋白N-末端,制备抗体,用免疫化学法直接测定IMA。
参考文献
1. Morrow DA,de Lemos JA,Sabatine MS,et a1.The search for a biomarker of cardiac ischemia.Clin Chem. 2003;49(4):537-539
2. Bhagavan NV,Lai EM,Rios PA,et a1.Evaluation of human serum albumin cobalt binding assay for the assessment of myocardial Ischemia and myocardial infarction.Clin Chem 2003;49(4):58l-585
3. Bar-Dr D,Lau E,and Vinkler JV. A novel assay for cobalt-albumin binding and its potential as a marker for myocardial ischemia-a preliminary report.J Emery Med,2000;19(4):311-315
4. Bar-Dr D,Lau E,Rao N,et a1.Reduction in the cobalt binding capacity of human albumin with cardinal ischemia.Ann emerg Med,l 999;34(4 suppl):S56 (Abstract).
5. Bar-Dr D,Winkler JV,Van Benthuysen K,et a1.Reduced albumin-cobalt binding with transient myocardial ischemia after elective percutaneous transluminal coronary angoplasty:A preliminary comparison to creatine kinase-MB,myoglobin,and,troponin I.Am Heart 2001;141(6):986-991.
6. Bar-Dr D,Curtis G,Rao N,et a1.Characterization of the Co2+ and Ni2+ binding amino-acid residues of the N-terminus of human albumin an insight into mechanism of a new assay for myocardial ischemia.Eur J Biochem. 2001;268 :42-47
7. 王继贵,陈新瑞,胡敏.缺血修饰白蛋白测定及评价.临床检验杂志,待发表.
8. Christenson RH,Duh SH,Sanhai WR,et al.Characteristic of an albumin cobalt binding test for assessment of acute coronary syndrome patients:a multicenter study.Clin. Chem.,2001;47(3):464-470
9. Sinha MK,Roy D,Gaze DC,et a1.Role of ischemia modified albumin,a new biochemical marker of myocardial ischemia,in the early marker of myocardial ischemia,in the early diagnosis of acute coronary syndrome.EMJ 2004;2l(1):29-34



