糖原磷酸化酶同工酶腦型:心肌損傷的新標志物

王宇競（綜述）,敖敏高娃（審校）

（呼倫貝爾市人民醫院檢驗科,內蒙古 呼倫貝爾 021008）

糖原磷酸化酶是糖原分解的關鍵酶,有 3種同工酶:糖原磷酸化酶同工酶腦型（glycogen phosphorylaseBB,GPBB）、糖原磷酸化酶同工酶肌型、糖原磷酸化酶同工酶肝型。其中 GPBB是在人腦和心肌中占優勢的同工酶,在調節碳水化合物代謝方面起著重要作用,當細胞膜因缺氧通透性增加時,經由動員糖原,GPBB進入血中。目前研究表明[1,2],GPBB對心肌損傷具有高度的敏感性和特異性。GPBB是新的早期診斷急性心肌梗死（acute myocardial infarction,AMI）的檢查指標,對非典型 AMI診斷也尤為重要,并對心肌損傷早期診斷具有重要的臨床指導作用[3]。

1 GPBB的生物學特性

GPBB作為一種代謝功能的酶類,最早在實驗室內因為心肌缺血而被檢測到。GPBB在人腦和心肌中占優勢,GPBB的生理型是二聚體,相對分子質量為 18.8×103,由 862個氨基酸組成。在心肌細胞中,GPBB同糖原和肌漿網狀物結合,形成一種巨分子復合物,GPBB同這種復合物結合的程度主要取決于心肌的代謝狀況。當組織缺氧時,糖原分解,GP基因改變由 GPb型轉變為 GPa型,同時生成葡萄糖-1-磷酸,并由一種微粒、結構上結合型轉變成一種可溶性的胞質型。GPBB由肌漿網釋放到細胞質,同時局部缺血導致細胞膜通透性增加,GBPP隨后由損害的細胞膜釋放到外周血中[4-6]。

2 GPBB的檢測方法

早期的測定方法有以下兩種:①基于化學測定糖原分解時釋放出的無機磷酸鹽,或耦聯實驗系統中酶促測定葡萄糖-1-磷酸,計算 GPBB活性。②用聚丙烯酰胺凝膠電泳分離 GPBB同工酶。這兩種方法敏感性較低,正常人血清中不能檢出 GPBB活性,電泳亦不能檢出 GPBB。目前,從腦、心臟組織分離出高純度的人類 GPBB抗原,制備出單克隆抗體,已建立敏感的酶聯免疫吸附測定法檢測血清中免疫反應 GPBB,它同糖原磷酸化酶同工酶肌型和糖原磷酸化酶同工酶肝型沒有實質性交叉反應[7]。近期研究表明[8],應用多種生物標記技術、蛋白質生物芯片技術可對 GPBB的水平進行測定,檢測下限可達10μg/L,并可應用全血、血清和血漿樣本進行分析,為 GPBB的臨床早期,快速準確的診斷提供新的參考方法[9-11]。

3 GPBB的臨床應用

選擇能早期診斷缺血性心肌損傷的生化標志物是臨床檢驗醫學的一項重要工作。心肌損傷理想的標志物應是:①在心肌中以高濃度出現;②在其他組織中不出現,或在病理情況下只以微量出現;③在心肌損傷后迅速釋放;④其釋放量與心肌損傷的范圍直接呈比例;⑤在血漿中可持續幾個小時,以提供常規診斷的時間窗口[12]。在以往尋找心肌損傷生化標志物的工作中,往往集中在尋找由于心肌缺血性壞死后釋放出來的心臟特異性酶或蛋白質。但是,如果只注意檢查壞死損傷所釋放的物質,很難在發病后短時間內查出心肌損傷病變,原因是壞死病變不是患病后立刻出現的,而是在壞死出現前先經過一個可逆的缺氧階段。

傳統臨床檢驗指標是心肌三酶,即肌酸激酶（creatine kinase,CK）、天冬氨酸轉氨酶、乳酸脫氫酶。其診斷特異性和敏感性很低,目前較常用的心肌損傷標志物檢查為心肌酶譜,包括 CK、肌酸激酶同工酶 （creatine kinase isoenzyme MB,CK-MB）、天冬氨酸轉氨酶、乳酸脫氫酶、α-羥丁酸脫氫酶、肌紅蛋白（myoglobin,Myo）等。然而,胸痛開始的 3～4 h時間內,這些心肌標志物的敏感性太低而不能有效快速地診斷 AMI,而 CK-MB和乳酸脫氫酶并非心肌特異性的,當患者有骨骼肌損傷時也明顯升高[13],妨礙AMI準確診斷。相反,心肌肌鈣蛋白 I（cardiac troponin I,cTnI）和心肌肌鈣蛋白 T（troponin T,cTnT）具有心肌特異性強的特點。cTnT、cTn I分析已成為臨床常規應用,cTnI主要用于心肌缺血損傷,如冠狀動脈綜合征（包括隱性心絞痛、不穩定型心絞痛以及AMI等）的臨床診斷、危險性估。目前,對于心肌損傷早期標志物的研究中脂肪酸結合蛋白（heart-type fatty acid binding protein,H-FABP）和 GPBB備受關注。二者出現時間早,對于早期診斷 AMI很有價值,但有研究發現 H-FABP大多被腎臟清除,慢性腎衰竭患者血漿 H-FABP濃度顯著升高。因此,當用這些生化標志物早期診斷 AMI時必須小心,要考慮患者的腎功能狀況,全面進行分析（表 1）。而 GPBB卻具有心肌特異性的特點,在胸痛開始時 1～4 h內釋放增加,GPBB這種早期變化可能是由于心肌缺氧引起的。心肌缺氧時抑制線粒體中三磷酸腺苷的生成,從而引起一系列代償反應,其中之一就是 GP分解糖原,生成葡萄糖進行無氧糖酵解。正常情況下 GP和糖原形成復合物附著于內質網,缺氧時 GP發生構型改變,GP和糖原分離后,進人細胞質。當細胞膜因缺氧呈高滲透性時,GPBB進入血中,致使心肌和血中GP濃度相差很大,GPBB在血中濃度快速升高[14]。Peetz等[15]通過應用酶聯免疫吸附法分析 61例患有急性冠狀動脈綜合征患者（37例為 AMI,24例為不穩定型心絞痛）發病后的 GPBB升高水平,cTnI、CK-MB、Myo作為心肌標志對照物,分別采集發病開始后 1、2、3、4、8、12、24 h血液樣本。其中90.9%患者在胸痛開始 1 h后 GPBB值升高,在4～5 h內 100%患者 GPBB升高。在最初的 6 h內與Myo、CK-MB和 cTnI相比 GPBB表現出顯著的敏感度（95.5%～100%）和高特異度（94%～96%）。在不穩定型心絞痛患者中,3 h后 93.9%的患者 GPBB升高很明顯,對比于 Myo（66.7%）、cTnI和 CK-MB分別為 33.8%和 55.09%。結果顯示,GPBB在急性冠狀動脈綜合征開始至發病 1 h內有顯著的診斷意義,并且診斷價值要高于 cTn I,聯合應用 cTnI對于急性冠狀動脈綜合征具有正確的診斷可行性,并且很可能作為心肌缺血和危險分級的一種新型標志物。

表 1 Myo、mCK-MB、cTn I、cTnT、hFABP和 GPBB五項臨床指標對比

4 GPBB對心肌損害的應用價值

GPBB作為一種早期和特殊的心肌標志,除對急性冠狀動脈綜合征診斷具有高靈敏性和特異性外[16],在臨床上對于其他原因所致的心肌損害也可能具有相應臨床應用價值。

4.1 新生兒窒息導致的心肌損害 Lin等[17]研究探討由新生兒窒息并發心肌損傷時 N端前 B型利鈉肽和 GPBB的水平的變化及意義,采用酶聯免疫吸附分析法測定 64例窒息新生兒（39例輕型,25例病重型）和 25例健康新生兒,結果顯示 N端前 B型利鈉肽和 GPBB的水平在伴有心肌損傷患兒組顯著高于無心肌損傷的新生兒組和健康對照組,且新生兒窒息組中嚴重患兒的水平值遠高于輕型患兒。結果表明,N端前 B型利鈉肽和GPBB可作為新生兒窒息的心肌損傷標記,并可用來評估心肌損傷嚴重程度的指標。

4.2 抗癌藥物治療時心臟毒性監測 Horacek等[18]通過研究 47例急性白血病患者應用化療藥物治療時產生的心臟毒性,對比其他常規的心肌標志物,分別監測常規和高劑量化療（包含蒽環類抗生素）以及經過造血干細胞移植后患者的心臟毒性,未經治療時所有白血病患者心肌標志物均在檢測下線,經過治療后所有 cTn I升高的同時都伴有 GPBB的顯著增高,而其他心肌標志物均在基線以下。結果顯示,GPBB對于常規和高劑量化療（包含蒽環類抗生素）以及經過造血干細胞移植治療產生心臟毒性的檢測具有臨床研究價值。然而,目前研究顯示抗癌藥物的心臟損傷機制可能并非心肌缺血,而是蒽環類抗生素因子在心臟中慢性及長期的發揮毒性作用。在此背景下,找到可靠的心肌損傷標志物尤為重要。因此,GPBB對于應用抗癌藥物治療心臟損害的研究具有前瞻性。

4.3 射頻導管消融術引發的心肌損傷的標志物Pudil等[19]通過蛋白生物芯片微陣點系統分析由射頻導管消融術（radiofrequency catheter ablation,RFA）引發心肌損傷的心肌標志物。32例患者（分別為急性房室結折返性心動過速、右心房撲動和心房纖顫）連續應用 RFA,24 h后所有心肌標志物 （cTnI、CK-MB、hFABP和 GPBB）均升高,結果表明 RFA導致的心肌損傷可以通過 cTnI、CK-MB、hFABP和GPBB檢測到。同時 GPBB的水平與 RFA總的持續時間具有相關性。

4.4 心臟手術局部缺血的監測 Mair等[2]在應用GPBB分析心肌缺血的試驗中發現,GPBB對于檢測手術期間所造成的局部缺血的心肌損傷具有很高的敏感性,尤其是接受冠狀動脈旁路移植造成的心肌缺血損傷和心肌梗死更具有敏感性。

4.5 擴張性心肌病相關的新靶抗原 擴張型心肌病是多種因素長期作用引起心肌損害的最終結果,感染或非感染性心肌炎、乙醇中毒、代謝等多種因素均可能與擴張型心肌病發病有關。短暫的原發性心肌損傷（如接觸毒性物質）對某些心肌細胞來說可能是致死性的,但殘存的心肌細胞會因此而增加負荷,發生代償性肥厚。這種代償性變化在早期尚能維持心臟的整體功能,但最終將表現為心肌的收縮和舒張功能障礙。因此了解其致病及發病機制尤其重要。越來越多的證據表明擴張性心肌病是由自身免疫過程介導的,Buse等[20]應用自身抗體篩選系統檢測到與擴張性心肌病相關的三種新的自身抗原:線粒體烏頭酸水合酶、三磷酸甘油醛脫氫酶和 GPBB。其是否能作為靶抗原應用于臨床,還需進一步深入研究。

5 小 結

GPBB具有特殊的生物學特性:組織分布特異性（人腦和心肌）和糖原分解的關鍵酶。這些特性決定GPBB將成為一種早期、特殊的心肌局部缺血和壞死的生物標記。隨著GPBB檢測方法的改進和創新,其對于臨床上各種原因所致的心肌損傷的檢測、診斷和治療都有一定意義。但理想的標志物需要具有高度的敏感性和特異性,而單獨 GPBB檢測不能完全達到上述要求,這就需要將GPBB等早期標志物和確定標志物聯合應用,以提高對患者診斷、治療和臨床監測的時效性和準確性。

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