心脏型脂肪酸结合蛋白

《心脏型脂肪酸结合蛋白》由会员分享，可在线阅读，更多相关《心脏型脂肪酸结合蛋白（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、心肌型脂肪酸结合蛋白：其结构，功能及生物传感对早期心肌梗死诊断的应用摘要：作为早期心肌损伤的标志物之一的心肌型脂肪酸结合蛋 白（HFABP）和肌红蛋白相比，为提示优越性指标的研究提 供了美好的前景。作为血清标志物，HFABP由于其体积小及 其水溶性在心肌受损后很容易出现在血流中，其在发病后的 6小时达到高峰。和组织中水平相比，血浆中的HFABP含量 水平是低的，心肌梗死后微量 HFABP 的释放就会导致所占 比列的很大升高。这个有力的释放参数使其成为快速评估急 性心肌梗死的一个理想指标。对于免疫学测定和免疫学实验 的发展的需要以来运用 HFABP 作为排除早期急性心肌梗死 的需求是巨大的。在本

2、综述中，我们描述了目前对于在缓冲 器，血浆和全血中 HFABP 的测定的各种免疫检测和免疫传 感器的发展。我们同时也阐述了与 ELISAJ 技术相比较，其 检测技术的原理及其性能参数。内容：1 介绍2 HTFABP-早期急性心肌梗死的标志物3 HFAB 的结构和功能的关系4 HFABP的功能5 检测技术5.1 免疫检测5.2 免疫传感器5.2.1 电化学传感器5.2.2 光学传感器5.3 一种快速检测血浆中 FABP 的微粒增强免疫检测。5.4 免疫检测的几点。5.4.1 过滤层析-免疫亲和力5.5 FABP 免疫测定的一步方法5.6 芯片系统5.7 微球蛋白的磁性辅助作用及其氟免疫测定。6

3、结论及展望1 简介心血管疾病（CVDs）是全球成人死亡率最高的因素。根据 世界卫生组织（ 2008）的报告，2008 年估计有 17300000 人 死于心血管疾病，占据全球死亡数的 30%。在这些死亡病例 中大约有 7300000 是死于冠状动脉性心脏病，而大约有 6200000 是死于脑卒中。目前的常规检查方法有心电图，胸 部x线，超声心动图，心脏介入术，CT扫描及血液检查。对心肌缺血的早期治疗对于预防心肌更是是有效的，但是为 了使这种治疗达到最大效果，早期的诊断是至关重要的。因 此，生物标志物在提高疾病诊断的准确性，患者的危险分层 及预后起着关键性的作用。在心血管疾病过程中及心肌刚受 损

4、后，释放入血液被称为生物分析物的心脏生物标记物能够 检测出来。目前心肌肌钙蛋白是作为心肌损害标志物的金标 准，因为其对于心肌组织来说非常特殊。当肌钙蛋白和肌酸 激酶同工酶（CK-MB ）及肌红蛋白（早期产物）结合时，可 以提高肌钙蛋白的检测的灵敏度，以用于急诊科室对急性急 性心肌梗死的安全排除。但是， CK-MB 和肌红蛋白并不完 全是心肌的产物，两者并不能区分出是心肌受损还是骨骼受 损。由于对心肌缺血早期产物甚至是心肌发生不可逆性损伤 后的产物的不断探索，已发现了许多有前景的，新的生物标 志物。HFABP 是一种在心肌细胞胞浆中的丰富的，低分子量（14-15kDa）的，稳定的小分子蛋白。由于

5、其小分子，水溶 性以及快速通过细胞间隙的特性，其可在症状发生后的 90 就能出现（在血液）中，并在第 6小时时达到高峰。这些有 力的参数，使其成为对判断和排除急性和反复心肌梗死的理 选择。一些报道揭示了其作为敏感的生物指标对急性心肌梗 死早期诊断的潜在价值以及对患有急性冠脉综合症病人判 断预后分级的作用。以往已发表过关于 HFABP 的检测的评 价，其中还包含有详细的过程的细节的解释。在本文章中， 我们对当前各种免疫检测及免疫传感器的现有地位做出了 评价，其中包含有其各有的特性，并指出其在急诊科适用的可能性。2 HTFABP-早期急性心肌梗死的标志物根据 WHO 传统定义，三大特征即胸痛（通常

6、小于 20 分 钟），心电图改变及心肌酶的明确的升高中有两项可以确定 心肌梗死。然而，伴随着新新的生物化学标志物的产生尤其 是心肌肌钙蛋白，这种定义由于心肌损伤的生物化学标志物 使用的重要性又被重新定义。最近，急性心肌梗死的诊断标 准已经按 ESC/ACF/AHA/WHF 所更改：探测心肌标志物（最 好是肌钙蛋白）的升高及降低，其其参考价值至少在99%以 上，并且至少有以下几点中至少一项的心肌梗死的证据：心 电图的改变，病理性 Q 波的演变；心肌活性缺失或者是局部 运动异常的影响证据。急性冠脉综合征的发病机理根源于动 脉粥样硬化斑块的破裂或者脱落，这可能是自身的自限行或 者渐进性，其发生可以是

7、很快也可是很长时间发生的。斑块 核心的暴露会激活凝血级联反应，进而引起血小板聚集导致 的血栓形成。这可从三个方面对心肌造成损害：一是血管内 血小板聚集将导致血管的堵塞 ,从而导致缺血（血管部分闭 塞）甚至梗死（血管完全闭塞），二是血小板微团聚体的释 放可能导致小血管的闭塞，从而引起心肌缺血及局部心肌梗 死；三是血栓形成及其引发的血小板级联反应可导致血管的 部分甚至是完全闭塞，从而引起心肌缺血甚至是梗死。从斑 块破裂到血管闭塞的整个过程可以分为三个阶段：心肌缺血 的初始阶段，心肌梗死阶段及血管的重塑阶段。在这三个阶 段的每一个阶段都有大量的生物化学血清标志物可以被利 用，尤其是心肌肌钙蛋白和肌红

8、蛋白。然而，对于早期急性 心肌梗的诊断，作为金标准的肌钙蛋白并没有作用，因为其 只能在 6 小时候才释放入血流，这导致其对早期诊断的不可 能性。一种有前景的生物化学标志物心肌型脂肪酸结合蛋 白应运而生。首次发现HFABP从受损的心肌释放，是5-6 小时时达到高峰，36小时候又恢复到正常水平，和肌红蛋白 的释放特性相似。但是，由于其在心肌细胞中的高含量及其 血浆中的低水平，对于早期急性心肌梗死及其梗死面积的诊 断比肌红蛋白更敏感。Pelser评价了 HFABP作为心肌损伤早 期标志物潜能的极限研究，表 1 列出了这几年关于 HFABP 和肌红蛋白在对患有胸痛的入院病人的诊断性能方面的比 较的研究

9、。在每个研究中， HFABP 和肌红蛋白的比较中， ROS 下的面积和 AUC 曲线有这明显的差距，这提示了 HFABP对症状发生后的6小时内的优越特性。只有少数的研究证明了 HFABP 对疑似冠脉综合征的病 人的不利临床结果的早期诊断的潜在价值。但是结果揭示了 心脏病发生率和心脏死亡的高度相关性。HFABP的释放可以 用来测定心肌梗死的面积及其在血浆清除率。一些研究还证 明了 HFABP 对接受了冠脉搭桥手术后病人心肌组织损失的 早期诊断的价值。尽管现已证明 HFABP 作为早期标志物的优越性，但其 仍然存在一些缺点,例如同时存在于骨骼和心肌中，短暂的诊 疗窗及由肾功能不全导致的高价值的伪像

10、。但是这些缺点可 以通过一些方法减弱甚至消除，例如通过使用肌球蛋白和 HFABP的比率来区分心肌损伤和骨骼损伤，使用HFABP与 cTnT 的结合弥补患有急性冠脉综合征的病人的诊疗窗问题， 个人肾脏清除率的计算和应用来避免HFABP的假象。3 HFABP的结构和功能的关系.HFABP是属于胞浆脂肪酸结合蛋白（HFABP）中的一个 成员，FABP包含有9个小分子的成分，其分子量在14-15ka。 人们绘制出了 HFABP 的编码基因，其在 1 号染色体上，其 DNA长达8kb。其包含有4个外显子和3个内显子，全部的 基因组和FABP中的其它成员是相似的，唯一的区别是他们 内显子的长度的变化。该基

11、因是由长度为 1.2kb 的启动子严 密调控的，启动子决定了 FABP3的组织的特异性表达oFABP 的家族成员显示的氨基酸序列的相似性为 22-73%，但是它们 的三维结构是高度保守的。它们由10条反平行的B股构成， 其每两条错构成一个近似椭圆的结构。B桶状结构显示了 结构的稳定性，其不受化学修饰的影响，它有庞大的荧光基 团或是特定的突变部位脂肪酸结合蛋白的结合点处于带有 a螺旋的B桶里面，这样防止了配体结合腔的暴露.为了解决 人类HFABP的三维结构，人们用了 x-射线衍射的方法。脂 肪酸似乎被束缚在一个的结构中，羧酸酯基可以与酪氨酸的 128 处的侧链和精氨酸的 126 处的侧链及内部的

12、分子相互作 用。螺旋-转角-螺旋就像一个假定的脂肪酸那样发挥作用， 而a -II螺旋被认为是关键的结构部位。一些对于研究方案的 研究表明不同的脂肪酸会在此处诱导处该蛋白的不同构想， 这表明这种蛋白通过“适合”的机制来容纳配体分子，而这 种机制在 HFABP 中更加明显，其是由于 HFABP 比其它的脂 肪酸族类有一个更加刚性的结构。所有的脂肪酸结合蛋白都 拥有一个保守的三种特征：模体 1（包含有 G-x-W 的三联体） 形成了第一段B股的一部分，模体2包含有4股的整段及其5 股，模体 3 包含有 9 股和 10 股。现已用定点诱变的方法来 详细研究 HFABP 的结构功能。这些研究显示出了存在

13、于稳 定的，配体亲和力的，特异的保守区域的氨基酸的重要性。 例如：精氨酸的 106 位，126 位和脯氨酸 128 处的突变会影 响到配体的结合及其 HFABP 的稳定性，苯丙氨酸处的 16 位 在配体结合中起到关键的作用。和其它的脂肪酸相比较而 言，HFABP显示出了其与硬脂肪酸的最大亲和力，这种硬脂 酸的解离常数为 671 nM4 HFABP 的功能 脂肪酸是心脏和骨骼肌的主要供能的来源。细胞内的脂 肪酸受 FABPs 的影响， FABPs 能够增加其水溶性及帮助其转 运到不同部位的细胞中用于储存，氧化，细胞膜的合成，转 录的调节，甚至转运到细胞外用于自分泌或者旁分泌的信 号。HFABP在

14、心肌和骨骼肌中能够高度表达，而在像脑组织， 肺及乳腺中表达较低。肌肉中的 HFABP 的主要功能是用于 脂肪酸的转运和代谢。然而，一些报道指出其也能够促进细 胞的增值和分化。在敲除 HFABP 基因的小鼠研究中显示出 小鼠的心脏和骨骼肌对脂肪酸摄取能力急剧下降。这种对脂 肪酸氧化的减少被葡萄糖利用的增加所抵消，结果导致年老 动物对锻炼的不耐受性及引起心脏的肥大。HFABP能够与过 氧化物酶体活化受体a （PPARa）相互作用，PPARa是一种核受体, 其能够减少线粒体和过氧化物酶体作氧化途径的表达。一些研究也证 实了其可以与细胞色素p450单加氧化酶及脂氧合酶途径产物的相互 作用。尽管脂肪酸并

15、不是产生ATP的主要物质，但是它却是脑用于合成 磷脂的物质。敲除HFABP基因的小鼠和野生型的小鼠相比，在整个 脑部的脂类中，其利用的的花生四烯酸较少。尤其是在脑中参与运输 和代谢的n-6脂肪酸和心脏中的20:4n脂肪酸。人们认为乳腺中的生长调节剂和乳腺抑制剂（一种由心肌型脂肪 酸结合蛋白和脂肪型脂肪酸的混合物）能够调节细胞的增值和分化。 人们已证明乳腺抑制剂/HFABP能够抑制乳腺癌细胞的分化。其对细 胞增值和分化的间接证据来自于蛋白质组学的分析，这表明了 HFABP/MDGI的表达和细胞核增值抗原（细胞分化的标志物）的相 反关系。人们已在乳腺上皮细胞，小鼠多功能干细胞及心肌细胞中发 现MD

16、GI/HFABP的促进分化作用。另一项的研究证实了 HFABP和 假定乳腺的细胞膜表面的CD36转运体的相互作用，其是通过免疫共 沉实验证实，并且在几类动物和小鼠模型中也发现了这两种蛋白，其 间接的证明了它们在细胞中可能起到协同的相互作用。一些报道证实 FABPs在细胞中能发挥保护的作用，其是通过限制病理下的脂肪酸 的累积。在对培养的小鼠新生心肌细胞的观察中，其可通过清除自由 基和阻止0反应来保护心脏。5检测技术5.1免疫检测实验室中常规用的主要免疫测定方法主要是酶联免疫吸附 试验。在这些实验中，人们已使用了针对人类 HFABP 的单 克隆抗体和多克隆抗体。然而由于单克抗体产物的稳定性， 表位的特异性及其少量甚至无交叉反应，其成为了首选。 Ohkaru.et.al. 发 明 了 一测 定 人 类 血 浆 和 尿 液 中 的 的 人 类 HFABP 的夹心的 ELISA 的方法，其是通过采用两种不同的 对人类 HFABP 具有特异性