学术文章张梅心肌梗死后的抗肌钙蛋白抗体研

张梅

医院

医学博士，教授，主任医师，硕士生导师。医院心脏中心副主任,心内二科主任...

　　在过去的二十年，对于心肌自身抗体在介导心脏疾病中所发挥的作用已经越发引起人们的兴趣。在感染心脏热带病毒、细菌和原虫的情况下，自身抗体形成的病理生理学机制已经得到了较好的阐释。然而，像心肌梗死这种心脏的结构性损伤在促成心肌自身抗体形成中发挥的作用仍不清楚。

　　由于心肌细胞不能显著再生，心肌梗死后，心肌通过复杂而尚未了解清楚的心室重塑过程来进行自身修复。对一些心脏抗原包括肌钙蛋白、肌球蛋白、肌动蛋白、组织型转谷氨酰胺酶和内皮细胞产生的体液和细胞免疫反应成为心室重塑过程中病理生理机制的一部分。抗肌球蛋白抗体(AMAs)已经具备较充分的实验室证据，为这些抗体在介导心梗患者心功能异常过程中所发挥的潜在作用提供了似乎可信的机制阐述。这篇综述着重总结了关于心梗患者抗肌钙蛋白抗体的生成及其功能作用的文献，包括人和动物。由于肌钙蛋白C对心肌组织并不特异，此种同工型抗体就不做讨论。

抗肌钙蛋白抗体

　　肌钙蛋白是一种参与横纹肌兴奋收缩耦联调节的异三聚体蛋白复合体。它由三种不同的基因产物构成，它们以1:1:1的化学计量比排列成细丝。肌钙蛋白T(cTnT)，三个亚单位中最大的一个，它与原肌球蛋白相结合，使肌钙蛋白复合体与肌纤维细丝结合。肌钙蛋白I(cTnI)是抑制亚单位，阻止肌肉松弛时肌动蛋白与肌球蛋白的相互作用。肌钙蛋白C(cTnC)，最小的亚单位，结合钙离子来启动一次肌肉收缩(Fig.1a)。虽然cTnI和cTnT的同工酶可以在骨骼肌中发现，但是它们在结构上与心肌形态不同，在现代的肌钙蛋白测定法中它们不能起交叉反应。肌钙蛋白C对心肌组织来说不特异。

　　图1：(a)肌钙蛋白复合体：肌钙蛋白T通过原肌球蛋白将复合体锚定在下面的细丝上。肌钙蛋白C和I调节肌肉收缩。（b）心肌梗死后ATAs的生成：心肌梗死导致肌钙蛋白释放入血液。游离的非结合肌钙蛋白和抗原呈递细胞生成的肌钙蛋白进入次级淋巴组织。在易感个体中，肌钙蛋白会被呈递给自身反应性T细胞。激活的T细胞刺激B细胞成熟,产生ATAs。（c）ATA介导心肌破坏的可能机制：两种可能机制(1)ATAs识别并连接一个表面蛋白，启动补体介导的细胞损伤。（2）ATAs在结合了一个表面蛋白之后，通过信号转导调节细胞内钙离子浓度。

　　抗肌钙蛋白I抗体(ATIAs)曾在健康人群中被发现过(表1)。它们也曾在扩张性心肌病(DCM)[36-38]和心肌炎(表2)的动物模型中、扩张性心肌病、缺血性心肌病(ICM)、高血压性心脏病(表3)和心肌梗死(表3)的患者中被描述过。ATIA在健康人群的流行率在0-12.7％(平均6.7％)(表1)。在这些健康人群中，ATIAs存在于循环系统的解释和意义尚未阐明。有可能这些抗体反映了一些研究对象”静息性梗死”或非缺血性心肌损伤后肌钙蛋白的暴露。然而，这些研究人群在文献中描述并不充分，而且这个假设的可信度仍很难判定。

　　心肌梗死后，随访病人中ATIA升高的比例在7.5–10.9％(平均9.3％)(表3)。ATAs达到高峰浓度所需的时间和它们在血液中持续的时间尚不清楚。未来的前瞻性研究可以通过在心肌梗死后定期采血，测定特异的ATA滴定度，来解决这些疑问。然而，由于ATAs在心肌梗死后出现很早，并且持续存在超过12个月，因此它们有可能持续作用，导致心功能异常和心梗后心衰。

　　心肌炎的鼠类模型已经证实了cTnI的两种致病抗原表位的存在。–残基构成了免疫原性最强的抗原决定簇。它位于cTnI的亲水区域并形成一个单螺旋结构，加强了它的免疫原性。虽然与此对应的人类肽与鼠类只差一个氨基酸，但是它在实验鼠中引起的炎症反应却轻很多。第二个抗原序列由残基–组成，它包含的是引起轻度免疫反应的抗原决定簇[38]。在心肌梗死的患者中这些cTnI的抗原表位还没有展开研究。然而，　Bohner等已经假设，ATIA可与cTnI中的氨基酸30–的抗原表位起发应，会影响cTnI的测定。这被后来的研究所证实，研究发现，cTnI的修复不受利用N-或者C-末端表位进行检测的抗体影响。

　　在心肌炎的动物模型、健康人群和缺血性心肌病、扩张性心肌病患者中，已经发现了抗肌钙蛋白T抗体(ATTAs)。Adamczyk等报道，在位健康献血人群中，ATTAs的阳性率大约是10％(表1)。虽然在Leuschner′s的研究中没有发现这个结果，但是他们研究的样本量很小(n=10)并且仅由超级马拉松运动员构成。与ATIAs一样，循环的ATTAs出现的原因和意义尚不清楚。到目前为止，在心肌梗死人群中，ATTAs的形成和功能意义还没有研究。

心肌梗死后抗肌钙蛋白抗体产生的决定因素

　　对心肌梗死患者ATA形成的研究结果是矛盾的(表3)。在一项非ST段抬高型心肌梗死(NSTEMI)患者的大型研究中，入院时cTnI的浓度与ATIAs的升高无关(OR1.53,95％CI1.25–1.88)。这与一项相对小规模的关于NSTEMI患者的临床研究一致，这项研究证明心肌梗死面积与ATIA产生之间呈剂量相关性。相反地，在一项包括ST段抬高型心肌梗死(STEMI)和非ST段抬高型心肌梗死的患者的临床研究中，Leuschner等发现，ATIA阳性与阴性的患者在心肌肌钙蛋白T(cTnT)、N-末端脑钠肽(NTproBNP)和核磁共振确定的心梗面积等方面并无明显不同。虽然前两项是最先随访ACS患者超过6–12月的研究，但它们仍有一些缺陷。首先，这两项研究纳入的只是NSTEMI的患者，缺血开始的准确时间很难确定。在这些研究的实验设计中，单次检测肌钙蛋白可能代表了病人病理生理发展的不同阶段，却不能准确反映组织损伤的程度。这就可能产生一些偏差，使人们支持梗塞面积与ATIA形成无关，而实际两者的相关性可能比研究报道的要更强。其次，在Pettersson的研究工作中，研究人群是从服用克拉霉素的安慰剂对照组中的ACS患者中选取的，并且纳入的是接受了四个时间点随访的患者(只占原始患者的55％)。相似的是，Lindahl等的研究中，入组患者选取的是不稳定性冠脉疾病患者中接受快速血管再通治疗者，并且是做过cTnI和ATIAs分析且时间有六个月以上的患者(最初患者的27％)。两个试验也有一些重要的排除标准，包括最近或者计划的冠脉血管成形术或冠脉旁路移植术。因此，虽然这两个研究提供了重要的信息，但是它们没能将最原始的研究人群入组，同时又有很多重要的排除标准，会产生选择性偏差，限制了对更广大患者人群的适用性。

　　高敏感性肌钙蛋白的测定使人们发现，在心梗患者中，肌钙蛋白持续升高直至恢复期，这与死亡率相关。在心梗患者中，这种抗原持续存在，会提高ATA生成的可能性。甚至，很有可能，ATA滴定度与高灵敏性肌钙蛋白含量相关，这些假设还需要将来的研究来证明。

　　前面提到，循环系统中的ATIAs会影响心肌钙蛋白的免疫学检测。因此，很有可能，ATAs浓度升高，会与更多的游离肌钙蛋白相结合，导致cTnI测量结果减低。这可能会减弱ATAs与梗塞面积之间的关联。因此，梗塞面积对ATA生成的影响目前仍然未知，需要更多的研究，至少需要一项包括STEMI患者的临床研究。

　　肌钙蛋白先暴露与之后自身抗体生成的免疫反应发生、强度之间的关系目前也尚不清楚。令人惊讶的是，Lindahl等发现，抗体的滴度与之前的心肌损伤（包括充血性心衰（CCF）、冠状动脉狭窄、冠状动脉血运重建和之前的心肌梗死）之间并无关联。然而，关于并发的自身免疫性疾病或者前期的感染性心内膜炎、心肌炎、心房纤颤和其他非缺血性心肌损伤也没有相关的数据报道。这些疾病都与肌钙蛋白释放有关，没能记录这些数据有可能会掩盖早期心肌损伤与ATA反应之间的关系。这种关联在一些动物实验中已经被证实。实际上，Goser等和Volz等都发现，在老鼠中，与对照组相比，早期对cTnI的免疫应答会增加梗死面积、纤维化程度以及心梗后的心功能异常。如果在临床研究中也能得到这样的结果，更多更频繁的肌钙蛋白释放与更强的ATA免疫反应相关联，那么这些抗体可能与不良预后有关，可以被作为一个预后指标。然而，这个说法仍属推测，需要在临床试验中有更完整的关于早期肌钙蛋白暴露的记录和研究阐述。

　　有趣的是，Dungen和同事已经提出，药物治疗有可能减弱cTnI的自身免疫反应。在一项随机双盲纳入例CCF患者的试验中，作者发现，接受了最佳剂量β受体阻滞剂的患者比那些没有成功滴定剂量的患者ATA滴度要低。他们推测，最佳剂量的β受体阻滞剂治疗也许能减少心肌损伤的进展，减少肌钙蛋白的释放，因此降低之后的自身免疫反应。这是一个有趣的发现，它能很大程度地为心肌梗死后β受体阻滞剂的使用作出贡献。

ATA形成的可能机制

　　现有的心脏自身免疫的发病模型集中在心肌抗原和心性的病毒或细菌的分子模拟模型上。然而，心肌梗死后，有可能ATA的产生源自于受损的心肌细胞内容物的释放，随后引发致敏反应。

　　在生理条件下，心肌钙蛋白在心肌细胞中与肌动蛋白细丝相连接，位于免疫系统之外。梗死后，被包裹的肌钙蛋白，沿着损伤相关分子模型的分子(DAMPs)释放入血，成为游离的cTnT,cTnI–cTnCorcTnT–cTnC。最开始，与免疫球蛋白M（IgM）复合物相遇（已经证实IgM与心肌肌球蛋白相遇时，可以渗入炎性心肌组织。然而，IgM只能短期存在具有高亲和力，交叉反应弱，这限制了它对心肌造成长期损害，导致心功能障碍。

　　如果ATAs与心肌进行性损伤有关系的话，那么一定与IgG有关。抗体的产生可能有两种机制。第一，是非T细胞介导的过程，虽然大多数多糖抗原免疫反应认为是T细胞介导的。第二，更可能的一种解释是，肌钙蛋白暴露于次级淋巴组织中的自身反应性T细胞，这个过程在通常情况下，会被胸腺中自身反应性T细胞的克隆缺失或外周耐受等机制阻止。新激活的T细胞能刺激补充性B细胞，它能反过来产生抗体抵抗靶抗原。心肌梗死后梗塞或未梗塞的心肌会产生促炎性细胞因子，促进这个过程(Fig.1b)。

我们猜想，循环ATAs形成后，到达心脏，造成心肌损伤。这会导致更多的心肌抗原释放，这其中包括肌钙蛋白，它维持并放大了自身免疫反应。

　　重要的是，还没有关于肌钙蛋白I或者肌钙蛋白T的反应性T细胞生成及功能的研究，它们可能与ATAs无关，有可能增强抗体的活性。未来在这个领域的研究可能会帮助我们理解ATA的形成机制及其功能。

关于ATA介导的心功能异常的可能机制

　　自身抗体可以通过两种主要方法来破坏细胞功能。第一种是，形成免疫复合物，启动免疫介导的损伤。第二种是，细胞内外受体相互作用，破坏信号转导和下游信号传输。

　　一种ATA介导心功能异常的假设是，抗体通过与心肌表面蛋白的交叉反应来影响下游信号的转导通路。实际上，在年Okazaki与同事们就报道，实验鼠因为免疫抑制复合受体1缺陷而导致程序性细胞死亡，由于产生自身抗体，导致了严重的的心功能异常。经鉴定这些抗体就是ATIAs。

　　另一种假设是，ATAs可以穿过细胞表面与细胞内的cTnI相互作用。已经有报告说线粒体ADP/ATP转运体的抗体就是通过这种方法发挥作用，但是它与ATA介导的心功能异常的关系只属推测。(图1c)。

　　不管发生机制如何，ATIAs已经被证明可以升高电压依赖的L-型钙离子通道的流量，在野生型老鼠为1.4倍，在DCM老鼠为3倍，这可能与蛋白激酶A无关而与心脏的扩张和功能异常有关。

　　除了改变心肌细胞的功能，也可能ATIAs对其他心脏抗原也有自身免疫应答。经证明，用cTnI免疫接种的老鼠在随后的3到9个月产生了高滴度的AMAs。鉴于AMAs与进行性心功能异常有关，可能通过刺激β-肾上腺素能受体的细胞外环发挥作用，可以证明各种抗心肌抗体之间有可能有协同作用。

　　遗传和后天的机制也有可能影响这些ATAs的活性。Goser和他同事的发现支持这种说法，它们观察到，在接种了cTnI的A/J型老鼠中心肌的炎症比BALB/c型要更加严重，并且雌性老鼠的病情更加严重。

心肌梗死后抗肌钙蛋白抗体的临床相关性

　　关于ATAs的病理学结果已经在心脏病老鼠模型中成功建立。年，Okazaki和他的同事证明，单克隆ATAs能够诱导心脏扩张，导致心脏收缩期和舒张期功能异常和心肌纤维化。在天中，相比于对照组，实验鼠的死亡率升高了30％。

　　在心肌梗死的老鼠模型中，预先免疫接种与梗死面积增大、加重收缩功能异常、心肌炎症和纤维化有关。重要的是，炎症和纤维化在梗死和未梗死的心肌区域都出现了，这与自身免疫反应的机制是一致的。

　　这些结果暗示，一个对cTnI的自身免疫反应可能会加重心肌梗死后心功能的异常。然而，在把它们应用于人类对象之前必须小心谨慎。第一，有人发现，cTnI存在于正常老鼠心肌细胞表面，而人的肌钙蛋白是存在于细胞内，与此相似，当从ICM和DCM患者体内分离出ATIA之后，它既不结合新生老鼠心室肌细胞，也不改变它们的钙离子流动，有可能人类ATIAs与不存在于老鼠的体内的cTnI抗原表位相结合，但仍需要将来的研究来证明这个问题。

　　ATIAs的临床意义首先在ICM、DCM和慢性心肌炎的患者中展开了研究，而结果是多样的。在有或者没有ATAs的病人中，部分研究者没有发现区别，另外一些人则发现它们对于进行性心功能异常有保护作用。

　　ATIAs在心肌梗死患者的临床研究结果中有很多类似的不一致的结果。在一项例AMI患者的研究中，Leuschner等发现6–9个月后，ATIA阴性的患者左心射血分数(LVEF)升高(54.6±9.6到59.7±9.2)，要优于ATIA阳性患者(54.7±10.9至56.0±11.6)(p=0.)。作者们得出结论，ATIAs似乎对心肌梗死后心肌恢复有抑制作用。这是一个有趣的发现，它为一种假设提供了支持，那就是：ATIAs对心肌梗死后心功能的异常起到了作用。然而只有10个病人(9.26％)的ATIAs为阳性，因此这个结果要求一个更大的人群的研究来证实。两年后，Lindahl报导说，ATIAs与5年内再发心肌梗死和死亡无关(HR0.97,95％CI0.61–1.54)，并推论说这些抗体与不好的远期预后并无关系。这些矛盾的结果可能与这两项研究之间的很多不同之处有关。第一，Lindahl的研究人群只包括NSTEMI患者，可能比Leuschner的研究人群有着更好的心血管健康状况。这可能降低他们的死亡和再次心梗的风险。第二，就像作者们暗示的那样，复发心梗和死亡率可能并非是用来衡量ATA对心功能异常影响的敏感指标。此外，死亡率通常要求一个非常大的样本来鉴别组间差别是否有意义，而可能Lindahl的研究在这一点上是有不足的。由此看来，Lindahl的研究结果并不能否定ATAs对病理性心室重塑的作用，尤其是在还有Leuschner的发现的情况下。要更加精确地定义ATAs和心肌梗死后心功能异常之间的关系，就需要使用超声心动图或者MRI测量的结果来进行更多的研究。

　　很多终末期肾病患者有并发的心衰，这与生存率的降低是有关系的。在肾移植后心脏收缩功能的明显改善已经在这些病人中观察到了。在一本最近出版的刊物中，Nunes等描述了一个ATIAs高滴度的患者在肾移植后发生心肌病逆转的案例。虽然是推测，不过他们提出，这种改善可能是由于移植后压制了对心肌钙蛋白的自身免疫反应。

　　鉴于动物模型已经证明ATIAs有能力产生针对细胞内心脏抗原的自身免疫反应，Conti和同事们就假设，以同样的方法，它们可能促成针对血管抗原决定簇的自身免疫反应。他们提出，相关的炎症可能会影响冠状动脉粥样硬化的临床表现与进展。抗心肌自身抗体，尤其是那些针对cTnI的自身抗体与血管炎症之间的可能关系值得更深入研究的。

　　就像之前讨论的那样，ATIAs的临床意义并不局限于对心肌梗死后心脏重塑的可能作用。年，在研究cTnI作为冠状动脉旁路移植手术后心脏损伤的标记物的效能时，Bohner等无意中发现，针对cTnI的稳定的中间片段(aa30–)的ATIAs可以导致cTnI免疫测定结果的假阴性。Eriksson和同事们拓展了这些发现，他们报告称，ATIAs可以通过干扰cTnI的检查来阻碍对AMI患者的筛查，在特别高的滴度时，甚至可以完全掩盖住cTnI在血流中的存在。当用不同的cTnI测定方法验证这一观点时，Tang等发现，ATIAs可以导致对最经常使用的cTnI的5个免疫测定方法造成明显的干扰，但是它可能不影响利用cTnI的N-和C-末端抗原决定簇的抗体测定方法。由此看来，除了对病理性心室重塑有可能的作用外，ATIA有可能妨碍一些心肌梗死的患者的准确诊断和适当治疗。

　　动物研究已经将肌钙蛋白的ATTAs与更良好的预后联系起来。实际上，尽管cTnT的免疫接种已经证明可以诱导更严重的细胞和体液免疫应答反应，但是ATTAs与促炎症反应的细胞因子的水平的升高、死亡率和心功能异常并无关系。这一观察结果可能与细胞内cTnT的隔离有关，它降低了ATTA在未损伤心肌中的活性。不像针对cTnI的抗体，有趣的动物实验的成果可以为人类研究提供基础，ATTAs的形成和临床意义都还没有在MI患者中进行过研究。然而，ATTAs似乎并不能干扰cTnT的免疫测定。

未来治疗的可能性

　　随着针对各种抗原的抗心脏自身抗体的病理生理学关系变得越来越明显，注意力正在被重新投向抑制它们作用的方法上。治疗对策包括，诱导对各种心脏抗原的耐受，免疫吸附和静脉内免疫球蛋白的用药。

　　引导对心脏蛋白（包括cTnI）的免疫耐受的可能性，在实验模型中已经有了希望。年，Frenkel等证明，预先用粘膜给药的方式免疫接种cTnI，可以降低梗死面积，24h是40％，1.5个月是50％，并且与相对未接种动物更好的收缩功能也是有关系的。这一方法经证明对减少抗心肌球蛋白的抗体的产生也是有效的。尽管这些发现支持抗心脏抗体作为心功能异常的中介体的说法，但是免疫耐受在人类的受试者中取得突破仍然是十分困难的。

　　免疫吸附(IA)在DCM患者中曾是研究最广泛，最有前景的免疫疗法，它经证明可以减轻心肌炎症和入院率，同时升高心脏指数，每搏心输出量和体循环血管阻力。鉴于Leuschner的研究中观察到的ATIAs和心肌恢复能力受损之间的关系，有可能IA可以改善一些ATIA阳性患者的结局。然而，IA的机制是相对非特异的，并且需要置换血管内免疫球蛋白(IVIG)，这或许也可以解释它的一些积极作用。实际上，在27个使用IA的DCM患者中，那些大幅度改善的人（6个患者）没有一个是ATIA阳性。

　　已知血管内免疫球蛋白可以结合并中和针对血小板、脱氧核糖核酸、凝血因子VIII和糖蛋白的抗体，然而，它们还没有被证明对抗心脏抗体也有这种效果。尽管如此，不管机制如何，IVIG似乎可以改变心衰患者的细胞因子，这与心功能的改善是有联系的。

结论

　　心肌梗死后，很多病人产生一种自身免疫应答，它可以导致ATAs的形成。很多动物研究已经有根据地把这些抗体和进行性的心肌损伤和功能异常联系起来，但是具体的机制仍然不清楚。这些报告只被一项临床研究所支持，它已经将ATIAs与心肌梗死患者的心肌恢复功能受损联系了起来。为了确定ATA形成的危险因素，阐明这些自身抗体的临床意义，需要做更深入的研究。而这可能会引导免疫技术的建立与发展，减弱心肌梗死病人ATA的形成与功能。

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