1、心肌肌钙蛋白在心衰研究中的进展与临床诊断应用摘要 心肌肌钙蛋白由于其在心肌收缩过程中产生重要作用并能在心肌受损时释放到血液中特异的指示心肌受损情况，近年来关于肌钙蛋白与心力衰竭的关系日益受到重视。本文主要对心肌肌钙蛋白的结构、基因及其在心衰研究及临床诊断中的作用这几方面进行综述。Abstract Cardiac troponin is an important protein in the muscle contraction of the heart as well as a specific marker when release from impaired cardiac muscle,
2、 therefore the relation between the troponin and heart failure is paid attention increasingly. In this article we will give a review on the structure and gene of cardiac troponin, as well as the application of cardiac troponin in the investigation and clinical diagnosis of heart failure.关键词 心肌肌钙蛋白；心
3、力衰竭；临床诊断正文肌钙蛋白（Troponin，Tn ）存在于横纹肌细肌丝上，是与心肌和骨胳肌收缩和舒张有关的调节蛋白。心肌肌钙蛋白特异地存在于心肌中，心力衰竭时心肌受损时，心肌特异的肌钙蛋白外漏，为心衰的诊断提供一定的临床依据。1 心肌肌钙蛋白的结构与功能结构知识肌钙蛋白分为三个亚单位，为别是 TNT，TNC 和 TNI，共有三个 Ca 结合位点，其中与 TNC 有关的 Ca 结合位点和肌钙蛋白发挥功能相关，肌钙蛋白结构中有两个重要的连接结构分别是 DE 与 TNC C 位点，DE 是一个可折叠的连接，作用与肌钙蛋白的空间折叠有关，这是它发挥功能的基础。TNC C 位点与 Ca 结合，而且此
4、位点处于分子的中心部位，与发挥肌钙蛋白的功能相关 1。肌钙蛋白生理功能，首先 Ca2+离子进入细胞，Ca 2+与 TNC 结合，并且变构，疏水性的部位暴露，H3 结合上去，将 TNI 从 actin 拉开。然后 TM 与肌球蛋白结合位点暴露，横桥与 TM 结合，ATP 水解产生拉力，最后，Ca 离子被摄取，H3 与 cTNC 分离，TNI 与action 分离，如此循环 2。2 心肌肌钙蛋白各亚单位亚型及其基因定位TnI 有三种亚型：慢骨骼肌亚型（Slow-twitch skeletal muscle isoform troponin I, TNNI1） ，快骨骼肌亚型（Fast-twitch
5、 skeletal muscle isoform troponin I, TNNI2） ，心肌亚型（Cardiac troponin I, TNNI3，又称 cTnI） 。其中心肌亚型 cTnI 染色体定位为 19q13.4，含有 8 个外显子，长约 6.2kb。cTnI 是心肌特异的抗原，具有优越的心肌特异性，它仅在婴儿出生 9 个月之后在心肌中表达，而不在骨骼肌中表达，因此，cTnl 在血液中浓度增高时，对于心肌损伤具有高度特异性，除心肌损伤外，骨骼肌损伤等其他疾病均不会出现 cTnI 的增高现象3。同时，血浆中 cTnI 的出现与射血分数的持续性降低以及死亡风险的增高相关，也是对预后的一
6、个很有意义的预测指标。TnC 有两种亚型：慢亚型（Slow troponin C, TNNC1）和快亚型（Fast troponin C, TNNC2） ，其中快亚型只在骨骼肌而不在心肌表达；慢亚型在骨骼肌和心肌均有表达，但其在两者的转录产物互为异构体，其染色体定位为 3p21.3-p14.3。TnT 有三种亚型：慢骨骼肌亚型（Slow skeletal troponin T1, TNNT1） ，心肌亚型（Cardiac troponin T2, TNNT2） ，快骨骼肌亚型（Fast skeletal troponin T3, TNNT3） 。TnT 不同亚型的分布有组织特异性和功能意义，有
7、报道在小鼠心脏共表达骨骼肌和心肌的肌钙蛋白 T 亚型基因（即 TNNT2 和 TNNT3）后，由于二者对 Ca2+敏感性不同，其心室收缩时的同步化现象被打破，导致心脏功能的降低 4。TNNT2 基因含 16 个外显子，其染色体定位为 1q32。肌钙蛋白基因中一些关键性结构域的突变会严重影响肌钙蛋白正常功能，进而导致遗传性心肌病。如 TNNT2 基因一个 3bp 的缺失会造成位于高度保守序列的第 96 位谷氨酸的缺失，troponin T 对钙离子敏感性增高，对肌动球蛋白的 ATP 酶活性的抑制减弱，肌钙蛋白对心肌舒张的作用障碍，影响心肌正常舒张，导致了舒张末期体积的减少，引发限制性心肌病，从而
8、造成心衰 5。又如 TNNC1 基因第 159 位密码子错义突变，造成该位由谷氨酸变成天冬氨酸，影响了蛋白与钙离子的结合，导致扩张性心肌病（左室扩张，收缩功能障碍，非特异性的心肌组织纤维化） 6。3 心肌肌钙蛋白在心衰临床诊断中的作用既往血清 cTn 主要用于诊断急性心肌梗死，估计梗死面积，判断溶栓效果及预测不稳定型心绞痛预后等。近年来，随着心力衰竭分子生物学机制研究的进一步深入，很多学者认为血清 cTn，尤其是 cTnI，是灵敏性、特异性高的反映心肌损伤的血清标记物，特别对微小心肌损伤具有一定的诊断优势，与心力衰竭的严重程度密切相关,并且可鉴别出有严重心衰、预后不佳的高风险患者 7。目前临床
9、上常用于反映心肌损伤的肌钙蛋白亚单位为 cTnI 和 cTnT。如前所述，肌钙蛋白不同亚单位存在不同的亚型，TnI 有三个亚型，cTNI 仅在婴儿出生 9 个月之后在心肌中表达，而不在骨骼肌中表达，所以 cTnI 有高度的组织特异性与检测敏感性，目前已逐步成为诊断心肌损伤首选的血清标志物。TnT 也有三个亚型，而心脏特异表达其第二亚型。心肌细胞胞浆游离 cTnI 只占 41，其余大部分以复合体的形式存在。当心肌因缺血、缺氧而发生变性和坏死时，游离于胞浆内的 cTnI 可迅速进入血管，使血清水平在35h 内升高；而结合型的 cTnI 延迟透出胞膜进入血流，血清水平于 1524h 达高峰，可升高至
10、正常人的 550 倍，520d 后降至正常 8。cTnT 在正常人血中几乎检测不到，它在心肌细胞中也是以两种形式存在:细胞质中为游离形式，只占 68%，结合形式的存在于细肌丝上。心肌细胞受损后,游离细胞质中的 cTnT 立即被释放。 cTnT 在心肌损伤后 28h 释放入血，在血中可维持 14d 左右 9，有研究显示 cTnT 对充血性心力衰竭的长期死亡率和发病率的预测是一独立危险因素，cTnT 水平升高助于早期鉴别患有严重 CHF 的病人 10。关于在心衰过程中血清 cTn 的升高机制目前有一些不尽相同的学说，总结起来，目前较为公认的说法就是在心肌损伤的过程中，由于细胞膜受损，通透性增加，从
11、而导致肌钙蛋白外漏。有关于急性左心衰的研究认为，心衰时交感神经兴奋性增强，去甲肾上腺素水平升高，使心肌收缩力增强，心率加快，血管收缩，增加了心脏后负荷，导致心肌缺血缺氧，而且去甲肾上腺素对心肌细胞还有直接的毒性作用，可使心肌细胞凋亡，并参与心脏重构。另外，急性左心衰时由于心脏排血量低，肾血流量减少，导致肾素-血管紧张素系统激活，也可使外周血管收缩，且促进醛固酮分泌，使水钠潴留，心肌缺血缺氧增加，心肌细胞损伤加重，致使心肌中 cTnI 释放,血中 cTnI 增高 11。肌钙蛋白三个亚单位也可以以复合物的形式释放。 4 展望尽管至今只有证据表明心肌肌钙蛋白的异常能导致功能降低及部分心肌病，但由于心
12、力衰竭是由心肌收缩能力或（和）舒张性能原发性或继发性降低引起的，而心肌肌钙蛋白又是是心肌舒缩能力的调节蛋白，因此随着研究的不断深入，心肌肌钙蛋白在心力衰竭发病及发展中的作用将会日渐明朗。参考文献1 Soichi Takeda, Atsuko Yamashita, Kayo Maeda & Yuichiro Maeda. Structure of the core domain of human cardiac troponin in the Ca2+saturated form. Nature, 2003, 424: 35-41.2 Michael S. Parmacek and R. Joh
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