综述:心肌肌钙蛋白检测技术的现状、挑战与质谱技术的应用

【字体: 时间:2025年05月06日 来源:Clinica Chimica Acta 3.2

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  本文聚焦心肌肌钙蛋白(cTn)检测技术。cTn 在心血管疾病诊断中意义重大,但传统免疫分析法存在干扰因素影响诊断准确性。质谱技术(MS)如液相色谱 - 串联质谱(LC-MS/MS)有优势,不过也面临挑战。文章探讨这些技术并给出改进方向。

  

引言


心肌肌钙蛋白(cTn)是疑似急性冠状动脉综合征(ACS)患者极为关键的生物标志物,在疾病诊断、风险分层和后续管理方面具有重要临床价值。它作为心肌损伤的早期指标,其水平与损伤程度密切相关,是评估心肌损伤的金标准。cTn 仅在心肌细胞中表达,在非心脏疾病中很少升高,因此 cTn 检测对 ACS 和疑似心肌梗死的早期准确识别具有出色的灵敏度和特异性,还能独立预测不良预后,支持个性化风险评估和治疗策略。

从传统心肌肌钙蛋白 I(cTnI)和 T(cTnT)免疫分析法(检测限 10,000 ng/L,诊断延迟 12 - 24 h)发展到第五代高敏肌钙蛋白检测法(hs-cTn,检测限 0.08 - 10 ng/L),诊断窗口期显著缩短至症状发作后≤2 h,这有利于早期发现心肌损伤,提高急性心肌梗死(AMI)的诊断精度,还能识别多种生理和病理状况下的非缺血性心肌损伤,如慢性肾病(CKD)、败血症、慢性心力衰竭、稳定型冠状动脉疾病和神经源性心肌损伤。hs-cTn 检测法具有卓越的灵敏度,能在 99% 的健康个体中检测到可测量的 cTn 水平,并考虑到性别和年龄相关的基线差异;可快速自动分析,实施 0/1 小时排除方案仅需 20 - 30 分钟;还能动态监测亚临床损伤,如 CKD 患者的尿 hs-cTnT 水平。

然而,免疫分析法存在局限性,尤其是分析特异性方面。嗜异性抗体、类风湿因子以及其他内源性或外源性物质的干扰会导致检测结果不准确。而且,这些检测方法无法区分 cTn 亚型,不同平台的抗体特异性差异也会影响结果的一致性。所有 hs-cTn 检测均以参考人群的第 99 百分位数作为诊断临界值,但不同平台之间存在显著差异,例如 Singulex Clarity hs-cTnI 的第 99 百分位数低至 8.67 ng/L,而 Siemens ADVIA Centaur hs-cTnI 则高达 46.5 ng/L,Abbott(26.2 ng/L)和 Roche cobas e801(hs-cTnT 为 14.0 ng/L)等常用系统的数值也各不相同。市场上有众多 hs-cTn 检测产品,但由于分析范围、参考区间和精密度的差异,仍面临诸多挑战 。

为解决免疫分析法在分析特异性和检测间变异性方面的问题,液相色谱 - 串联质谱(LC-MS/MS)作为一种质谱(MS)技术受到关注,它具有标准化的优势,是高精度分析工具,灵敏度、特异性和分子分辨率出色,在定量心肌肌钙蛋白和表征其结构异质性方面具有显著优势。不过,LC-MS/MS 也存在工作流程繁琐(如手动血清蛋白电泳和固相萃取每批次需 83 - 115 分钟)、分析物不稳定(如血浆儿茶酚胺需冷链运输)、实验室间重现性差等问题。关键障碍包括缺乏标准化参考方法(超 70% 的生物标志物未标准化)、商业质量控制材料有限(超 60% 的检测缺乏)、特定人群参考区间存在空白,此外,专业人员短缺(课程中 MS 培训占比 < 3%)和监管不一致(如实验室开发检测的验证存在差异)也阻碍了其应用,表明 LC-MS/MS 目前还无法取代传统免疫分析方法。

本综述全面考察 cTn 检测的现状,重点关注 cTn 免疫分析面临的挑战,包括自身抗体、嗜异性抗体、大分子 cTn 复合物、类风湿因子(RF)、纤维蛋白凝块、生物素干扰和碱性磷酸酶活性等的干扰,还探讨了 MS 在 cTn 检测中的潜在应用,将其与传统免疫分析方法进行比较,并概述了 MS 在心血管疾病诊断应用中的未来趋势。

自身抗体


病毒、细菌或原生动物引起的心脏感染可引发机体产生针对肌钙蛋白、肌球蛋白、肌动蛋白、组织转谷氨酰胺酶和内皮细胞的特异性抗心脏自身抗体。这些自身抗体与 ACS(包括 AMI)以及其他心血管疾病相关。针对 cTn 表位的循环自身抗体可形成免疫复合物,从空间位阻上阻碍抗体 - 抗原结合,这种干扰可能导致假阴性结果。

纤维蛋白凝块


纤维蛋白凝块是血清学检测中重要的干扰源,主要由血液不完全凝固引起。血液采集后最佳凝固时间通常在 30 - 60 分钟,但临床实践中,医生可能根据具体需求缩短这一时间,这会增加纤维蛋白凝块形成的风险,进而影响 cTn 检测的准确性。

生物素干扰


体外诊断设备制造商广泛采用生物素 - 链霉亲和素偶联技术来固定生物素化蛋白。然而,这种方法容易受到外源性生物素的干扰。非竞争性检测尤其容易出现假阴性结果,而竞争性检测可能产生假阳性结果。近年来,高剂量生物素补充剂的消费增加,进一步加剧了这一问题。

碱性磷酸酶


碱性磷酸酶(ALP)是一种水解酶,常用于肝脏和胆道疾病的诊断。此外,ALP 在特定免疫分析(包括 cTnI 检测)中用作信号放大工具。统计分析表明,Beckman Coulter DxI 800 AccuTnI + 3 系统与其他 cTnI 检测方法相比,假阳性率较高,约为 0.3%。研究显示,内源性 ALP 是导致这一现象的原因之一。

商业免疫分析法:进展与标准化挑战


自 1987 年问世以来,cTn 免疫分析法的灵敏度已从 μg/L 提升至 ng/L。传统 cTn 检测基于夹心免疫分析模式,即捕获抗体和标记检测抗体分别结合 cTn 分子上不同的表位。如今,hs-cTn 已成为 AMI 的诊断金标准,但检测间的显著变异性仍是一个问题,尤其是 hs-cTnI 检测。

减轻 cTn 检测干扰的策略


cTn 检测会受到多种干扰因素影响,可能导致假阳性结果,影响临床决策并增加重复检测的必要性。目前有六种主要策略可减轻干扰,不同策略在适用性、有效性和局限性方面各有不同,这些都是基于现有证据和临床指南确定的(A 级:强证据;B 级:中等证据;C 级:有限证据)。

结论


总体而言,cTn 检测在临床应用中持续面临多种干扰因素,可能导致假阳性结果,影响心肌损伤的准确诊断 。本综述总结了 cTnI 和 cTnT 检测中常见的干扰源,并概述了多种实验室优化策略。尽管现有策略已减少了干扰,但完全标准化仍难以实现。LC-MS/MS 的出现为 cTn 检测提供了有前景的替代方法,但要广泛应用还需克服诸多挑战。未来需继续研发和优化技术,以提高 cTn 检测的可靠性,改善心血管疾病的诊断,指导个性化治疗策略。

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