CaMKIIδ/RyR2/calpain-1轴作为急性心肌梗死引发临床与死后心源性猝死的诊断生物标志物的法医学意义

《Egyptian Journal of Forensic Sciences》：Forensic significance of CaMKIIδ/RyR2/calpain-1 axis as a diagnostic biomarker of clinical and postmortem sudden cardiac death triggered by acute myocardial infarction

本研究针对急性心肌梗死（AMI）在临床与法医实践中诊断困难的问题，通过构建大鼠AMI模型，系统探讨了CaMKIIδ/RyR2/calpain-1信号轴在心肌缺血损伤中的动态变化规律及死后稳定性。研究发现该信号通路在AMI发生后显著激活，且相关生物标志物在死后48小时内保持良好稳定性，为AMI的死后诊断与死亡时间推断提供了新型分子工具。研究成果对心血管病理学研究与法医实践具有重要推进作用。

　　

在当代社会，心源性猝死（SCD）如同隐藏在健康背后的无形杀手，其突发性和高死亡率始终是临床医学和法医病理学面临的重大挑战。令人震惊的是，约80%的SCD病例与冠状动脉疾病及其导致的心肌缺血密切相关。急性心肌梗死（AMI）作为SCD的主要诱因，其病理过程复杂多变，特别是在法医实践中，由于缺乏临床病史和心电图记录，死后确诊AMI往往困难重重。传统诊断方法存在灵敏度不足、特异性有限等问题，而现有生物标志物在死后环境中的稳定性更是难以保证，这为准确判断死因和死亡时间（PMI）带来了巨大障碍。

为了突破这一诊断瓶颈，Mohamed Abomosallam等研究人员在《Egyptian Journal of Forensic Sciences》上发表了一项创新性研究，他们首次系统阐明了CaMKIIδ/RyR2/calpain-1信号轴在AMI发生发展过程中的关键作用，并验证了其在死后诊断中的实用价值。该研究不仅揭示了心肌缺血损伤的分子机制，更为法医实践提供了新的诊断思路。

研究人员采用左前降支（LAD）永久结扎法建立大鼠AMI模型，通过设置30、60、90和120分钟四个不同缺血时间点，模拟临床AMI的进展过程。研究运用了包括心肌功能酶谱检测、氧化应激指标分析、炎症因子ELISA检测、实时荧光定量PCR（qPCR）、组织病理学检查及免疫组化分析在内的多学科技术方法。特别值得注意的是，研究还专门设计了死后稳定性实验，将AMI模型大鼠在死后0、12、24和48小时不同时间点采集心脏组织，评估生物标志物的稳定性。

心肌功能与钙离子水平分析

研究发现，随着缺血时间延长，血清中的天门冬氨酸氨基转移酶（AST）、肌酸激酶同工酶（CK-MB）和乳酸脱氢酶（LDH）水平显著升高，其中120分钟组达到峰值。同时，心肌组织中的钙离子（Ca²⁺）含量也呈时间依赖性增加，表明心肌损伤程度与缺血时间密切相关。

氧化与抗氧化生物标志物评估

研究显示，心肌组织中的丙二醛（MDA）和一氧化氮（NO）水平随缺血时间延长而显著上升，而谷胱甘肽（GSH）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）、超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）等抗氧化酶活性则明显下降。这表明AMI引发了严重的氧化应激反应，导致心肌细胞膜脂质过氧化和抗氧化防御系统衰竭。

心肌肌钙蛋白与炎症因子水平

心脏肌钙蛋白I（cTnI）和促炎细胞因子（包括肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白介素-1β（IL-1β）和白介素-6（IL-6））在长时间缺血组（>60分钟）显著高于短时间缺血组。这一结果证实了炎症反应在AMI进程中的重要地位，且cTnI的释放量与心肌坏死程度直接相关。

基因表达分析

研究人员通过qPCR技术发现，钙调蛋白依赖性蛋白激酶IIδ（CaMKIIδ）、calpain-1和caspase-3的mRNA表达在AMI组显著上调，而兰尼碱受体2（RyR2）和B细胞淋巴瘤2（BCL2）的表达则明显下降。这一结果提示CaMKIIδ/RyR2/calpain-1信号通路在心肌细胞钙超载和凋亡过程中发挥关键作用。

死后稳定性研究

特别值得关注的是，研究人员发现CaMKIIδ和calpain-1的mRNA表达在死后48小时内保持相对稳定，而RyR2的表达则随PMI延长显著下降。这一发现为将CaMKIIδ/calpain-1作为死后AMI诊断的稳定生物标志物提供了实验依据。

组织学检查

组织病理学分析显示，随着缺血时间延长，心房和心室心肌组织出现进行性损伤，包括间质水肿、炎症细胞浸润、肌纤维排列紊乱和凝固性坏死等特征性改变。120分钟组表现出最严重的组织结构破坏。

免疫组化分析

钙调结合蛋白（caldesmon）和诱导型一氧化氮合酶（iNOS）的免疫组化染色显示，随着缺血时间延长，两者在心肌组织中的表达均显著增加，120分钟组达到峰值。这表明血管平滑肌细胞功能和NO信号通路在AMI进程中发生重要改变。

研究结论与讨论部分强调，本研究首次系统阐明了CaMKIIδ/RyR2/calpain-1信号轴在AMI进程中的关键作用。研究发现60分钟是心肌损伤从可逆向不可逆转变的关键时间点，长时间缺血（>60分钟）导致显著的心肌钙超载、氧化应激和炎症反应。特别重要的是，CaMKIIδ和calpain-1表现出良好的死后稳定性，使其成为理想的死后AMI诊断生物标志物。

这项研究的创新性在于首次将分子生物学技术与法医实践需求相结合，不仅深化了对AMI病理机制的理解，更为死后诊断提供了新的技术手段。研究人员指出，虽然该研究存在未在蛋白水平验证表达变化等局限性，但无疑为心血管疾病研究和法医病理学诊断开辟了新的方向。未来研究应进一步验证这些生物标志物在人类组织中的表达特征，推动其向临床应用转化。

该研究的发现对临床医学和法医学均具有重要意义：在临床上，为AMI的早期诊断和治疗提供了新的靶点；在法医学上，为死后AMI诊断和死亡时间推断提供了更加可靠的科学依据。这一突破性进展将有助于提高心源性猝死的诊断准确性，为相关案件的调查和审理提供更加科学的证据。