臨床生物化學(xué)/肌酸激酶(CK)及其同工酶
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以前臨床常習(xí)慣將此酶稱為肌酸磷酸激酶(CPK),此名稱不確切,目前國(guó)外已摒棄不用。此反應(yīng)逆向反應(yīng)速度約為正向反應(yīng)速度6倍,與大多數(shù)激酶一樣,Mg2+為它的輔基,需雙硫鍵維持酶的分子結(jié)構(gòu)。測(cè)定酶活性時(shí)必須加入巰基化合物,N-乙酰半胱氨酸(NAC)是目前最常用的激活劑。
CK作用生成的磷酸肌酸含高能磷酸鍵,是肌肉收縮時(shí)能量的直接來(lái)源,在3種肌組織和腦組織中含量最高。
CK是由兩種不同亞基(M和B)組成的二聚體,這樣正常人體組織常含3種同工酶,按電泳速率快慢順序分別為:CK-BB(CK1),CK-MB(CK2)和CK-MM(CK3)。
除細(xì)胞質(zhì)外,在心肌、骨骼肌和腦等組織細(xì)胞的線粒體內(nèi)還存在另一種結(jié)構(gòu)不同的CK,它也是二聚體,常簡(jiǎn)寫為CK-MiMi,電泳時(shí)速度最慢,故命名為CK4。
【組織分布】
CK主要存在于骨骼肌、心肌、腦組織中,此外還存在于一些含平滑肌的器官如胃腸道,子宮內(nèi)。而在肝、紅細(xì)胞中含量極微或者沒有。
骨骼肌無(wú)論在每克組織含量(328U/G濕重)還是絕對(duì)含量上都大大超過(guò)其它組織和器官。其中主要為CK-MM,不含CK-BB,僅有少量CK-MB(<3%)。心肌中CK雖只有骨骼肌的1/10(313U/G濕重),但CK-MB占CK總量的14%-42%,這在人體中是絕無(wú)僅有的。腦組織以及其中含平滑肌器官中的CK則幾乎全部是CK-BB,它同時(shí)也是人胚胎中CK的主要存在形式。
年齡、性別和種族對(duì)CK含量都有一定影響。
新生兒CK常為正常成年人的2-3倍??赡芘c分娩時(shí)骨骼肌損傷和缺氧有關(guān),過(guò)6-10周可逐步下降接近成年人值。
CK含量和肌肉運(yùn)動(dòng)密切相關(guān),其量和人體肌肉總量有關(guān),男性參考值高于女性可能與這點(diǎn)有聯(lián)系。國(guó)外調(diào)查,白種男性CK均值只為黑種人的66%,可能與種族有關(guān),但也不排除兩個(gè)人種之間體力勞動(dòng)的差別。
【標(biāo)本的采集、處理和貯存】
雖然紅細(xì)胞中不含CK,但含有大量腺苷酸激酶(AK),目前常用的測(cè)CK的酶偶聯(lián)法的反應(yīng)體系中含有ADP。AK催化下列反應(yīng):
生成的ATP在指示酶6-磷酸葡萄糖脫氫酶作用下,可使NAD+生成NADH,340nm處吸光度升高,引起CK人為地升高。為去除AK的干擾,不少試劑盒中加入AK的抑制劑二腺苷-5-磷酸(DAPP)和AMP。但也有些試劑中未加入DAPP,此時(shí)溶血標(biāo)本將產(chǎn)生明顯干擾。
除肝素外,其它常用抗凝劑都能抑制CK活性。如不能及時(shí)測(cè)定,可將血清放冰箱貯存,-20℃中可長(zhǎng)期保存。
【參考值范圍】
成年男性參考上限為180U/L(37℃),女性為130U/L(37℃)。
正常血清中用電泳法查不到CK-BB,CK-MB不超過(guò)5%,如用免疫法測(cè)CK同工酶,依方法不同結(jié)果有異,可參考有關(guān)文獻(xiàn)。
【臨床應(yīng)用】
CK及其同工酶是目前世界上臨床測(cè)定次數(shù)最多的酶,80年代初期統(tǒng)計(jì)分別達(dá)一億次和一千萬(wàn)次。這是因?yàn)镃K在骨骼肌、心肌和腦疾患時(shí)常明顯升高,如同時(shí)測(cè)定同工酶還有助于疾病的鑒別診斷。表7-4是各種疾病時(shí)CK的變化。
此酶測(cè)定主要用于早期診斷AMI和判斷溶栓治療的療效以及判斷疾病預(yù)后,特別在無(wú)Q波型AMI,此時(shí)心電圖無(wú)Q波變化,常需其它檢查來(lái)協(xié)助臨床醫(yī)師診斷和鑒別診斷AMI。目前有些國(guó)外學(xué)者認(rèn)為在診斷AMI不需要同時(shí)作許多酶,只要單測(cè)CK一項(xiàng)即可。這是因?yàn)椋?/p>
⑴心肌細(xì)胞含有大量CK:按每克組織含酶量計(jì)算,CK超過(guò)天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶(AST,即谷草轉(zhuǎn)氨酶)和乳酸脫氫酶(LD)等。所以當(dāng)發(fā)生AMI、心肌細(xì)胞壞死時(shí),釋放出來(lái)的CK量超過(guò)其它酶。
⑵CK由于分子量不大,而且大量存在于胞質(zhì)中,所以在各種酶中最早進(jìn)入血液:一般在AMI后4-8小時(shí)就可能超過(guò)參考值上限。LD由于分子量大(約為125000),故增高明顯遲于其它酶。同樣線粒體中的酶,如線粒體AST在血中濃度升高明顯推遲。
表7-4 總CK和CK同工酶在疾病時(shí)的變化
疾病 | 總CK | CK同工酶 | |
急性心肌梗死(AMI) | 常用酶中CK增高最早(4-8h),24h達(dá)峰值,2-3d恢復(fù)正常,中度升高,常在3000U/L以下 | 診斷AMI“金標(biāo)準(zhǔn)”(>6%),增高稍早于總CK(?),2-3天恢復(fù)正常 | |
心肌炎(病毒性,風(fēng)濕性) | 急性期輕度升高,可達(dá)5倍正常上限 | CK-MB可增高 | |
增 | 心導(dǎo)管,冠狀動(dòng)脈造影 | 可有中度升高 | 一般無(wú)變化 |
運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)) | 可輕度升高 | CK-MB正常 | |
肌肉損傷(挫傷、手術(shù),肌注藥物、癲癇、酒精和毒素中毒,過(guò)度運(yùn)動(dòng)) | 升高程度和損傷程度有關(guān),嚴(yán)重病例可達(dá)10000U/L以上,肌注藥物引起CK升高,一般不超過(guò)正常上限2倍,持續(xù)不超過(guò)一天 | 主要為CK-MM升高,CK-MB絕對(duì)值雖可升高,但百分比<6% | |
肌萎縮(Duchenne和Becker型) | 有癥狀患者CK可達(dá)50倍正常上限,女性攜帶者CK可為3-6倍正常上限,可查CK以篩選攜帶者 | 有些患者也可出現(xiàn)CK-MB升高 | |
多發(fā)性肌炎與肌炎 | CK明顯增高 | 主要為CK-MM | |
高 | 神經(jīng)性肌肉疾患 | CK正常 | 無(wú)變化 |
腦血管意外(腦出血,腦血栓) | 部分患者血中和CSF中CK升高 | CK-BB可增高 | |
惡性腫瘤 | 約10%病例CK-BB升高 | ||
甲狀腺功能低下 | 可高達(dá)50倍正常上限 | 主要累及CK-MM | |
Reye綜合征 | 明顯升高可在達(dá)70倍正常上限 | 主要為CK-MM | |
降 | 臥床患者 | 程度不等地下降 | 主要為CK-MM |
甲狀腺功能亢進(jìn) | 程度不等地下降 | 主要為CK-MM | |
低 | 激素治療 | 個(gè)別患者可下降 | 主要為CK-MM |
變 | Ⅰ型巨CK血癥 | 電泳位于CK-MB和CK-MM之間可能是CK和IgA,或IgG復(fù)合物 | |
異 | Ⅱ型巨CK血癥 | 電泳位于CK-MM后面,為線粒體CK和其聚合體 |
(3)由于CK主要存在于肌肉組織中,其它臟器如肝、腎、血細(xì)胞中含量極微:在診斷AMI時(shí),其特異性遠(yuǎn)比一般代謝酶如LD、AST等為高,特別是溶血標(biāo)本對(duì)CK測(cè)定結(jié)果影響較小。
近年來(lái)國(guó)內(nèi)外使用動(dòng)態(tài)法測(cè)定酶活性,大大提高了CK測(cè)定的準(zhǔn)確性和重復(fù)性,并且可以在很短時(shí)間(約5分鐘)測(cè)定完畢,特別適合于急診患者。但CK測(cè)定的局限性也很明顯,由于CK大量存在于3種肌肉組織中,尤其是骨骼肌中CK含量不論按濃度含量或按全身總量計(jì)算都大大超過(guò)心肌。因此骨骼肌局部或全身疾病都很容易引起血中總CK活性升高。血CK的極度增高主要見于全身疾病。曾有一例橫紋肌溶解癥患者,血中CK含量高達(dá)100000U/L,而在AMI時(shí),就是大面積梗死,血中CK含量也很少超過(guò)3000U/L。肌注某些藥物也可能引起CK一過(guò)性升高,但一般不超過(guò)正常上限值的2倍,持續(xù)時(shí)間不超過(guò)1天。因此國(guó)外有些醫(yī)院將CK參考值上限的2倍作為診斷AMI的判斷值,以減少假陽(yáng)性。盡管CK測(cè)定診斷AMI的靈敏度很高,但特異性卻明顯偏低,其假陽(yáng)性率達(dá)15%-30%。CK在體內(nèi)的半壽期明顯比其它酶短,心肌組織一次梗死后,CK急劇升高并很快恢復(fù)正常(48-72小時(shí)),這樣在亞急性心肌梗死時(shí)CK可能正常,但其它酶如AST,特別是LD很可能居高不下。
以往對(duì)CK診斷AMI常強(qiáng)調(diào)下列幾點(diǎn):①AMI發(fā)病后8小時(shí)內(nèi)查血CK不高,不應(yīng)輕易除外AMI診斷,并以此結(jié)果作為基礎(chǔ)值,和以后測(cè)定值作比較,任何懷疑AMI者應(yīng)盡早抽血送檢;②發(fā)病后24小時(shí)CK測(cè)定結(jié)果臨床意義最大,因?yàn)榇藭r(shí)正當(dāng)CK的峰值時(shí)間,如不超過(guò)正常值上限可排除AMI診斷;③發(fā)病后48小時(shí)內(nèi)應(yīng)多次測(cè)CK活性,如不出現(xiàn)一個(gè)典型升高和下降的過(guò)程,應(yīng)懷疑AMI的診斷。
近年文獻(xiàn)指出,某些AMI患者血中CK可以不超過(guò)正常值,特別是不超過(guò)參考值上限的2倍,這些病例又多見于無(wú)Q波心肌梗死。長(zhǎng)期以來(lái)認(rèn)為CK峰值高低對(duì)AMI預(yù)后判斷有一定價(jià)值。
CK-MB由于大量存在于心肌組織中,其它組織和器官中含量很少,所以CK-MB是目前診斷AMI的一個(gè)極其可靠的生化指標(biāo),特異性可達(dá)95%乃至更高。一般認(rèn)為其靈敏度比CK總活性稍差,但也有文獻(xiàn)報(bào)道,約有12.5%AMI患者總CK不高,但CK-MB超過(guò)正常。
CK-MB測(cè)定方法和試劑盒很多,同一標(biāo)本不同實(shí)驗(yàn)室往往結(jié)果不同。從測(cè)定原理來(lái)分,可分為測(cè)酶活性與酶質(zhì)量?jī)纱箢惙椒?。第一類方法先?a href="/w/%E7%89%A9%E7%90%86" title="物理">物理、化學(xué)和免疫等各種手段將CK-MB和其它同工酶分開,然后根據(jù)酶的催化活性測(cè)CK-MB濃度,用活性單位/升(U/L)或百分比報(bào)告結(jié)果。測(cè)酶質(zhì)量方法則是利用CK-MB的抗原性,根據(jù)抗原抗體反應(yīng)測(cè)CK-MB酶蛋白濃度,單位為μg/L。兩者結(jié)果有時(shí)不一致,因?yàn)槿缑缸冃?a href="/index.php?title=%E5%A4%B1%E6%B4%BB&action=edit&redlink=1" class="new" title="失活(尚未撰寫)" rel="nofollow">失活但仍保留抗原性,此時(shí)用測(cè)酶活性的方法結(jié)果不高,但用測(cè)質(zhì)量方法可以增高。80年代早期德國(guó)學(xué)者根據(jù)此結(jié)果認(rèn)為AMI患者血中存在著滅活的CK。但最近用改進(jìn)方法測(cè)CK-MB,發(fā)現(xiàn)兩法差異不大。國(guó)內(nèi)普遍使用測(cè)酶活性方法,目前較多使用電泳方法分離CK-MB。電泳法特點(diǎn)是準(zhǔn)確可靠,當(dāng)出現(xiàn)一些異常同工酶如巨CKⅠ、巨CKⅡ等,從電泳圖譜上很容易發(fā)現(xiàn),并可通過(guò)光密度計(jì)進(jìn)行定量測(cè)定,不會(huì)將CK-BB和各種異常同工酶誤認(rèn)為是CK-MB而誤診。其主要缺點(diǎn)是靈敏度較差。
近年來(lái)國(guó)內(nèi)一些單位用免疫抑制法測(cè)CK-MB,其原理為抗M亞單位的抗血清可以和CK-MM及CK-MB中的M亞單位形成抗原抗體復(fù)合物,從而完全抑制M亞單位的酶活性,因?yàn)檎Q逯袔缀鯚o(wú)CK-BB,故將此值乘以2可以認(rèn)為大致代表CK-MB的活性。此法簡(jiǎn)單迅速,缺點(diǎn)是特異性差,如患者血清中還存在著CK-BB或者異常CK時(shí),都將出現(xiàn)假陽(yáng)性。故可作為過(guò)篩試驗(yàn),如有疑問(wèn)時(shí)用電泳法核實(shí)。另外此法正常值明顯高于其它方法。如Sclavo公司試劑盒的正常值為18U/L,而電泳等其它方法都是<5U/L。有人認(rèn)為這是因?yàn)镃K-MM還可以進(jìn)一步分為若干亞型,一般抗MM血清對(duì)MM3抑制較好,但對(duì)MM1抑制較差,而正常情況下血中MM亞型的存在以MM1為主,故導(dǎo)致正常值明顯偏高。AMI第一天血中以MM3為主,但第二天以后則以MM1為主,因此使用此類方法診斷AMI和解釋結(jié)果時(shí)應(yīng)謹(jǐn)慎。
國(guó)外從80年代初建立了多種測(cè)CK-MB酶質(zhì)量的方法。應(yīng)用最多的是美國(guó)Hybriteeh公司的ELISA方法,正常人在5μg/L以下,此法結(jié)果和電泳法相關(guān)良好。缺點(diǎn)是測(cè)定時(shí)間長(zhǎng)達(dá)半天,只適合成批標(biāo)本。近兩年來(lái)應(yīng)用單克隆技術(shù)制備出特異性極高的只和CK-MB作用的抗血清,并已有多種試劑盒供應(yīng)。最近Deerson以CK-MB≥10μg/L以及CK-MB指數(shù)≥3.0(μg/UCK×100)為AMI診斷標(biāo)準(zhǔn)。CK-MB單克隆抗體方法簡(jiǎn)單,特異性高,是目前重點(diǎn)發(fā)展的方法,近來(lái)有人認(rèn)為此法有助于不穩(wěn)定型心絞痛的診斷,可惜國(guó)內(nèi)應(yīng)用不多。
CK-MB的局限性在于骨骼肌損傷時(shí)也可能釋放出一定量的CK-MB。雖一般認(rèn)為骨骼肌含有的CK-MB在總CK中不超過(guò)5%,但也有例外。Evans報(bào)道1例橫紋肌肉瘤的CK-MB高達(dá)274U/L,占總CK的28%。因此當(dāng)CK-MB增高時(shí),臨床也應(yīng)考慮有無(wú)非心肌來(lái)源的可能性。
骨骼肌中有大量CK,所以CK明顯升高(3000U/L)大都見于肌肉疾病。此時(shí)CK測(cè)定用于鑒別肌萎縮病因,如Duchenne型和Becker型肌萎縮患者,常在臨床前期血中CK就可中度和高度增加。該病是伴性遺傳,在75%女性Duchenne型肌萎縮攜帶者和50%女性Becker型肌萎縮攜帶者血中也可查到CK升高。此外各種原因(病毒,細(xì)菌和寄生蟲)引起的肌肉感染性疾病都能引起CK升高。但由于神經(jīng)疾病引起的肌萎縮癥,CK常不增高。
腦中雖含有較大量CK,腦血管意義時(shí)有大量CK釋放入組織間隙,但由于血腦屏障存在,只能在部分病例中查到血中和腦脊液中CK升高,以及出現(xiàn)CK-BB,但陽(yáng)性率不高,這妨礙了CK在這方面的臨床應(yīng)用。
人胚胎期主要為CK-BB,有人根據(jù)“癌胚”理論,提出CK-BB可作為腫瘤標(biāo)記物,可惜的是陽(yáng)性率不高,只占惡性腫瘤的10%左右。
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