心臟毒性生物標(biāo)記物的研究進(jìn)展綜述,藥學(xué)論文隨著藥物研究的不斷深切進(jìn)入，藥物的毒性作用評(píng)價(jià)成為藥物安全性評(píng)價(jià)和二次開發(fā)經(jīng)過中的重要環(huán)節(jié)之一，一直遭到人們的廣泛關(guān)注。華而不實(shí)心臟毒性由于發(fā)病急、危害大、恢復(fù)困難尤被重視。當(dāng)前，很多藥物在臨床應(yīng)用和藥物二次開發(fā)經(jīng)過中都因心臟毒性作用而遭到了極大的限制，但現(xiàn)有的早期心臟毒性評(píng)價(jià)指標(biāo)如乳酸脫氫酶〔LDH〕、肌酸激酶〔CK〕、肌酸激酶同工酶〔CK-MB〕以及門冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶〔AST〕等均在靈敏度和特異性等方面有一定的缺陷[1].如CK-MB并非為心臟所特有，它在人體骨骼中也有少量存在。在骨骼肌損傷時(shí)CK-MB也會(huì)出現(xiàn)異常升高，而且患者的血清CK-MB的活性在2~4d內(nèi)就會(huì)恢復(fù)至正常水平[2].因而，亟需尋找一種快速、有效的分析方式方法用于心臟毒性的預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)，以有效地降低藥物研發(fā)成本，可以對(duì)上市藥物的毒副反響進(jìn)行早期預(yù)防和監(jiān)測(cè)。隨著系統(tǒng)生物學(xué)的快速發(fā)展，作為系統(tǒng)生物學(xué)分支的基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)以及代謝組學(xué)在藥物毒性評(píng)價(jià)中的應(yīng)用也日益增加。本文將以系統(tǒng)生物學(xué)中的組學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)文獻(xiàn)報(bào)道的基因類、蛋白類以及代謝小分子類心臟毒性生物標(biāo)記物的研究進(jìn)展加以綜述，旨在為心臟毒性的早期預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)新方式方法的建立提供理論支持，并為后續(xù)的整體評(píng)價(jià)提供根據(jù)。1基因類心臟毒性生物標(biāo)記物基因組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)的研究在藥物毒理學(xué)領(lǐng)域的逐步深切進(jìn)入，可更全面研究藥物的毒理機(jī)制，為尋找新的生物標(biāo)志物以及建立起愈加靈敏高效的安全性評(píng)價(jià)方式方法提供了新的技術(shù)手段與平臺(tái)。當(dāng)前，毒理基因組學(xué)方式方法已應(yīng)用于基因組的生物標(biāo)志物的發(fā)現(xiàn)與辨別，生物標(biāo)志物能夠用于預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)靶器官毒性。有研究發(fā)現(xiàn)微小核糖核酸在急性心肌梗死〔AMI〕后血漿中的濃度有顯著變化，有可能作為心肌損傷早期診斷的標(biāo)志物[3].microRNA〔miRNA〕是一類由17~25個(gè)核苷酸組成的非編碼RNA分子，通過與mRNA的3-UTR特異性結(jié)合，在轉(zhuǎn)錄后水平發(fā)揮調(diào)控作用，能夠抑制mRNA的翻譯或可誘導(dǎo)之降解。miRNA廣泛介入了生物學(xué)的經(jīng)過，通過靶向結(jié)合基因中與成熟miRNA互補(bǔ)的序列，調(diào)控發(fā)育、細(xì)胞分化、增殖和凋亡等生命體的生理和病理經(jīng)過[3].有研究表示清楚某些miRNA的變化能夠反映AMI患者的心肌損傷情況[4].miRNAs能夠在血漿、血清、唾液、尿液等多種體液中存在，華而不實(shí)血漿中的miRNA主要以兩種形式存在，80%以非囊泡形式存在，與脂質(zhì)的載體相結(jié)合，20%以囊泡形式存在。miRNA種類有很多，華而不實(shí)miR-1、miR-133、miR-499在心肌中富含。Wang等[5]在大鼠AMI模型實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了miR-1、miR-133a、miR-133b在AMI后發(fā)生動(dòng)態(tài)變化。在圍術(shù)期心梗的研究中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表示清楚miRNA十分是miR-499在術(shù)后6h即可診斷冠狀動(dòng)脈搭橋手術(shù)后的心肌梗死，敏感性較高，特異度最高，優(yōu)于蛋白類標(biāo)記物[4].Gidl?f等[6]在研究豬缺血再灌注模型中發(fā)現(xiàn)，miR-133a在缺血后30min開場(chǎng)增高，2h后到達(dá)峰值。大量的相關(guān)研究表示清楚在某些病理情況下，miRNA的變化能夠反映組織的損傷，因而它們能夠作為心臟疾病的標(biāo)志物。2蛋白類心臟毒性生物標(biāo)記物蛋白質(zhì)組學(xué)作為后基因時(shí)代研究的一個(gè)重要內(nèi)容，是當(dāng)前生命科學(xué)研究領(lǐng)域的熱門，已經(jīng)成為尋找疾病生物標(biāo)記物和藥物靶標(biāo)最有效的方式方法之一[7].國(guó)內(nèi)外學(xué)者利用蛋白組學(xué)技術(shù)在尋找心臟毒性標(biāo)記物方面做了大量研究，發(fā)現(xiàn)了一些具有潛在價(jià)值的心肌損傷的生物標(biāo)記物。2.1肌鈣蛋白當(dāng)前，血清肌鈣蛋白已成為心肌損傷早期診斷的主要標(biāo)記物之一[8].心肌肌鈣蛋白不僅僅是診斷AMI的重要標(biāo)志物，也是獨(dú)立于心電圖之外可用于判定梗死灶范圍大小及預(yù)后的重要血清學(xué)指標(biāo)[9].肌鈣蛋白又稱肌原蛋白〔troponin〕，是心肌細(xì)胞內(nèi)肌纖維上的一種調(diào)節(jié)蛋白。肌鈣蛋白由3個(gè)亞基〔cTnT、cTnI、cTnC〕組成。心肌中主要有cTnT和cTnI兩種亞型，由于其靈敏度高，特異性強(qiáng)，被以為是當(dāng)前最好的心肌損傷標(biāo)記物。對(duì)分子質(zhì)量為3.7104,是鈣離子結(jié)合亞單位，具有很高的器官特異性。它在心肌細(xì)胞內(nèi)分為兩個(gè)部分，華而不實(shí)94%與細(xì)肌絲結(jié)合，6%游離在細(xì)胞質(zhì)中。留神肌細(xì)胞膜處于完好狀態(tài)時(shí)，cTnT不能透過細(xì)胞膜進(jìn)入血循環(huán)，因而正常血清中幾乎檢測(cè)不到。但留神肌細(xì)胞受損，細(xì)胞膜構(gòu)造遭到毀壞時(shí)，大量的cTnT彌散進(jìn)入細(xì)胞間質(zhì)，出如今外周血中，使血中濃度升高。一般在心肌損傷后3~6h出現(xiàn)增高，最高值在14~20h,在血中可持續(xù)5~7d[8,9].由于cTnT具有高度的特異性和靈敏度，因而cTnT濃度不受年齡、性別、心肌損傷部位及溶栓藥物種類等的影響[10].cTnT作為心肌損傷標(biāo)志物，除了能夠用于AMI的診斷外，還能夠用于心絞痛、急慢性心包炎、圍手術(shù)期心臟并發(fā)癥等的診斷，是心血管相關(guān)疾病診斷的一個(gè)重要根據(jù)[11].因而，cTnT是一種具有高度特異性和敏感性的監(jiān)測(cè)心肌損傷的血清學(xué)指標(biāo)。肌鈣蛋白I〔cTnI〕是心肌肌鈣蛋白的1個(gè)亞單位，位于心肌中的TnI有獨(dú)特的氨基酸序列，cTnI全蛋白由205個(gè)氨基酸組成，相對(duì)分子質(zhì)量2.4104,是一種富含螺旋的蛋白[11].cTnI以兩種形式存在于心肌中，少量以游離形式存在于胞漿，大部分以結(jié)合形式存在于肌原纖維上[12].在心肌細(xì)胞膜完好的情況下，cTnI不能透過細(xì)胞膜，因而正常人血清中含量很低。只要在心肌細(xì)胞膜受損時(shí)，cTnI才能夠被釋放入細(xì)胞間質(zhì)，隨之進(jìn)入血液和淋巴液[13,14].血液中cTnI水平開場(chǎng)逐步升高發(fā)生在4~6h后，約12~24h到達(dá)峰值，并且這種非正常水平能夠持續(xù)5~9d,診斷窗口期較長(zhǎng)[15].由于只要少量的cTnI游離于細(xì)胞漿中，而大部分以結(jié)合形式存在于肌原纖維上，因而，留神肌細(xì)胞遭到損傷時(shí)，首先是游離的cTnI進(jìn)入血液，然后結(jié)合狀態(tài)的cTnI隨著心肌細(xì)胞的壞死、構(gòu)造毀壞而釋放入血。故血清cTnI濃度呈現(xiàn)雙峰狀態(tài)，窗口持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)數(shù)星期，比CK-MB寬。研究發(fā)現(xiàn)，在AMI早期，cTnI水平變化幅度比cTnT更大，顯示出較高的敏感性[12].還有研究發(fā)現(xiàn)，cTnI不但能夠檢測(cè)到用CK-MB無(wú)法檢測(cè)到的微小心肌損傷，而且和CK-MB相比，它幾乎不受骨骼肌損傷、劇烈運(yùn)動(dòng)、腎病等的影響[13].cTnI是一種能夠敏感反映心肌壞死情況的血清標(biāo)記物，是近年來發(fā)現(xiàn)的用于心肌損傷相關(guān)疾病診斷的生化指標(biāo)。2.2肌紅蛋白肌紅蛋白〔Mb〕是由一條肽鏈和一個(gè)血紅素輔基組成的結(jié)合蛋白，是橫紋肌中的一種氧合血紅蛋白。能夠結(jié)合并釋放氧分子，具有貯藏和運(yùn)輸氧的功能，在心肌損傷后能迅速釋放入血。存在于心肌細(xì)胞和骨骼肌細(xì)胞中，正常人的血液中很少，主要由腎臟代謝并排泄[16].Mb相對(duì)分子質(zhì)量較小，僅17.8,小于CK、CK-MB,在心肌細(xì)胞膜被毀壞后，不用通過淋巴循環(huán)就直接迅速地進(jìn)入血液，早于傳統(tǒng)的心肌酶[17].當(dāng)發(fā)生急性心肌損傷時(shí)，一般在2~3h后開場(chǎng)升高，4~8h到達(dá)高峰，1d后由腎臟去除而恢復(fù)正常。Mb升高的程度和持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短可反映AMI面積和梗死程度，Mb值越大，表示清楚心肌受損范圍越廣，壞死越嚴(yán)重[18].肌紅蛋白在心肌受損早期顯著升高，血中的Mb出現(xiàn)時(shí)間要比血清心肌酶早，而且比血清CK-MB的靈敏度要好，但是由于Mb還存在于骨骼肌中，心肌特異性較差，因而需要將其與肌鈣蛋白聯(lián)合使用作為AMI和早期心肌受損的早期診斷指標(biāo)[2,18].2.3脂肪酸結(jié)合蛋白脂肪酸結(jié)合蛋白是一族同源性的細(xì)胞內(nèi)小分子蛋白質(zhì)，其分布廣泛，在動(dòng)物心臟、骨骼肌、肝臟、腸、腦、脂肪等組織細(xì)胞內(nèi)均存在。在一定條件下，它能夠通過離子通道的調(diào)節(jié)作用結(jié)合或者釋放脂肪酸分子，在攝取、轉(zhuǎn)運(yùn)以及調(diào)節(jié)脂肪酸代謝的經(jīng)過中起重要作用[19].心臟型脂肪酸結(jié)合蛋白〔H-FABP〕是最近幾年發(fā)現(xiàn)較有前景的診斷心肌缺血與壞死的早期標(biāo)志物。H-FABP具有相對(duì)分子質(zhì)量小、水溶性好、在心肌細(xì)胞胞質(zhì)分布較多等特點(diǎn)。因而留神肌損傷、缺血或壞死時(shí)，H-FABP就會(huì)很容易迅速地透過細(xì)胞膜而釋放到細(xì)胞間質(zhì)，進(jìn)而進(jìn)入血液循環(huán)[20,21].由于心肌細(xì)胞對(duì)缺血、缺氧很敏感，使心肌細(xì)胞內(nèi)H-FABP迅速升高。在心肌損傷1.5h后血中H-FABP就開場(chǎng)升高，3~6h后到達(dá)高峰，6~12h有所下降但仍維持較高水平。H-FABP具有較高的特異性及靈敏性，對(duì)AMI的早期診斷優(yōu)于CK和cTnI,是一種新的、有重要臨床價(jià)值的心肌損傷標(biāo)志物之一[21].3代謝小分子類心臟毒性生物標(biāo)記物代謝組學(xué)作為一個(gè)新生的系統(tǒng)生物學(xué)的學(xué)科，旨在通過研究生物系統(tǒng)潛在的代謝標(biāo)記物，為生物系統(tǒng)提供準(zhǔn)確、動(dòng)態(tài)的代謝網(wǎng)絡(luò)圖[22].隨著色譜/質(zhì)譜聯(lián)用[如氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用〔GC-MS〕、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用〔LC-MS〕]以及核磁技術(shù)的不斷發(fā)展，代謝組學(xué)作為代謝終端的研究手段，在毒性預(yù)測(cè)