BNP及NT-proBNP和心肌缺血缺氧關系的研究進展

耿 旭(綜述)，馬 賓(審校)

(蚌埠醫(yī)學院第一附屬醫(yī)院心內科，安徽 蚌埠 233000)

腦鈉肽(brain natriuretic peptide,BNP)是近年來研究較多的一種利鈉肽。據(jù)統(tǒng)計，近4～5年BNP研究的熱點包括：BNP與心力衰竭、BNP與冠狀動脈性疾病、BNP與心房利鈉肽在心力衰竭中作用比較、BNP與肌酐清除率關系、BNP結構功能基礎研究、BNP與肺動脈高壓右心功能障礙及鈉肽類與心肌梗死后心室重構超聲心動圖評價等[1]。其中，BNP與冠狀動脈粥樣硬化性心臟病(冠心病)的關系是目前研究頗多的課題。諸多研究表明，BNP與心肌缺血缺氧有著明確相關性，這對于冠心病的診治意義非凡。

1 BNP及N端腦鈉肽前體的來源、代謝、生理作用

1.1BNP的來源和分類 BNP最先由Sudon等[2]在1988年從豬腦組織中發(fā)現(xiàn)，命名為腦鈉肽，主要在心肌細胞產生。人類BNP基因片段位于第1號染色體短臂的遠端,表達為含134個氨基酸的BNP前體原,BNP前體原脫去含26個氨基酸的肽段,成為含108個氨基酸的BNP前體[3]。BNP前體在分泌過程中或進入血液循環(huán)后,再裂解為具有生物活性的BNP(含32個氨基酸的C端片段)及N端腦鈉肽前體(N-terminal pro-B-type natriuretic peptides,NT-proBNP)(含76個氨基酸的N端殘片)[3]。BNP和NT-proBNP同時產生，呈等摩爾分泌,兩種分子均可在外周血中測得，NT-proBNP的相對分子質量明顯較BNP大，血漿濃度高，定量分析時測定值比BNP高10倍以上,有利于臨床應用[3]。

1.2BNP的代謝 BNP的生物半衰期約為20 min，而NT-proBNP的生物半衰期為70～120 min。循環(huán)中的BNP清除主要有兩種路徑：①通過受體介導的吞噬作用，最終在細胞內被溶酶體酶溶解失活；②通過細胞膜表面的肽鏈內切酶拆開BNP的環(huán)狀結構而降解，是BNP的主要清除途徑。NT-proBNP主要通過腎臟清除[4]。

1.3BNP的生理效應 ①對腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)的拮抗作用；②抑制交感神經系統(tǒng)興奮的作用，舒張血管平滑肌，擴張外周動脈，降低外周阻力，降低血壓，從而減輕心臟后負荷；③舒張冠狀動脈；④BNP能抑制甚至逆轉心肌纖維化，抑制血管平滑肌增生，從而改善及延緩心肌重構過程[5-7]。

2 BNP或NT-proBNP和心肌缺血缺氧的研究

2.1臨床觀察及研究

2.1.1BNP或NT-proBNP與冠狀動脈病變程度的關系 Hiroshi等[8]對251例穩(wěn)定型心絞痛冠心病患者進行的研究結果發(fā)現(xiàn)，血漿中NT-proBNP和冠狀動脈狹窄程度明顯呈正相關，而且和反映冠狀動脈病變情況較準確的Gensini系數(shù)評估作用基本一致。但是,該研究發(fā)現(xiàn)BNP并不隨冠狀動脈病變程度的增加而升高。另外，對于不穩(wěn)定型心絞痛，葉劍飛等[9]通過對入院診斷為冠心病患者的NT-proBNP水平進行監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，急性心肌梗死(acute myocardial infarction,AMI)組顯著高于不穩(wěn)定型心絞痛組，而且兩組患者NT-proBNP水平均顯著高于正常對照組；另外，隨著病變冠狀動脈的數(shù)量增加，NT-proBNP亦增高。黃學亮等[10]對篩選出的單純冠心病患者進行研究發(fā)現(xiàn)，冠心病組血清NT-proBNP水平顯著高于非冠心病組；隨著冠狀動脈病變支數(shù)增加，NT-proBNP水平亦增加。NT-proBNP與冠狀動脈病變程度呈正相關，有助于病情的評估及指導治療，而BNP和冠狀動脈病變程度呈正相關的證據(jù)不足，考慮是BNP的代謝等生物學特性與NT-proBNP不同有關。

2.1.2BNP或NT-proBNP與心肌梗死的關系 龍湘鵬[11]對入院診斷為急性冠狀動脈綜合征患者的BNP變化進行觀察發(fā)現(xiàn)，AMI組患者的BNP水平顯著高于不穩(wěn)定型心絞痛組和健康對照組患者，后來的冠狀動脈造影結果提示急性冠狀動脈綜合征組冠狀動脈病變嚴重程度越高，BNP水平越高；另外，BNP與肌鈣蛋白T、肌酸激酶同工酶有良好的相關性。Nikolaou等[12]和Bassan等[13]研究也證明了在心肌壞死發(fā)生前，壞死標志物陰性時BNP對胸痛的急性冠狀動脈綜合征患者有很高的診斷特異性和敏感性。而李雪梅等[14]卻發(fā)現(xiàn)，AMI組NT-proBNP水平顯著高于健康對照組；此研究還同時檢測了肌鈣蛋白T、肌酸激酶同工酶，結果：診斷的敏感性從高到低依次為NT-proBNP、肌鈣蛋白T、肌酸激酶同工酶。這可能和三者在AMI發(fā)生后，各自出現(xiàn)的峰值時間不一致有關，在AMI的病理過程中，早期出現(xiàn)血流量改變、心肌缺血時，NTpro-BNP即出現(xiàn)并參與其中；而肌鈣蛋白T、肌酸激酶同工酶參與的是AMI的最后病理過程：心肌壞死。該研究說明了NT-proBNP在診斷心肌梗死上的時間優(yōu)越性。

2.1.3BNP在心肌缺血再灌注前后的變化 有研究表明，心肌梗死時溶栓后，血流3級患者與血流0～2級的患者相比，血BNP水平顯著降低，而左心室射血分數(shù)、左心室舒張末期內徑無明顯差異[15]。Eagle等[16]的研究表明，測定血漿BNP水平可以間接判斷心肌梗死患者心肌血流再灌注程度；發(fā)現(xiàn)早期積極的再灌注治療有助于血漿BNP水平的降低并能改善預后。趙曉輝等[17]發(fā)現(xiàn)，AMI患者經皮冠狀動脈介入治療前BNP水平較正常對照組顯著升高，其機制可能為心肌梗死后心室的收縮和舒張功能急劇減弱,容量負荷相對過重,心室壁過度被牽張,誘發(fā)心肌組織BNP基因快速表達；而且術后BNP較術前顯著降低，考慮與心肌再灌注后室壁張力降低有關。

2.2心肌缺血缺氧導致BNP合成的病理過程 關于心肌缺血缺氧導致BNP合成病理機制,目前主要有兩種：①心肌缺血缺氧導致心室室壁張力增加，間接導致BNP合成；②心肌缺血缺氧本身就直接導致BNP合成，與心室室壁張力無關。

2.2.1室壁張力增加間接導致BNP合成機制 Liu等[18]的研究證實，AMI后血漿BNP濃度迅速升高,其可能機制為AMI后在心肌梗死區(qū)與非梗死區(qū)的交界處，因牽拉使心室室壁張力增加，從而促使BNP分泌。近來有研究發(fā)現(xiàn)，在心肌缺血缺氧前后觀察心肌組織的收縮力及肌小節(jié)的長度，結果顯示兩者在心肌缺血缺氧前后均有明顯變化[19]。故認為心肌缺血缺氧影響室壁張力后，間接引起B(yǎng)NP合成增加。

2.2.2心肌缺血缺氧直接導致BNP合成的機制 Lafayete等[20]的研究表明，心肌缺氧本身可以直接導致BNP合成增加，而不需要通過室壁張力的變化。該實驗中除去離體的小鼠心臟的左心房和二尖瓣，保證了心肌組織無張力變化，然后制造不同程度的缺氧環(huán)境，發(fā)現(xiàn)缺氧組BNP合成顯著高于對照組。該實驗排除了心室室壁張力的干擾，對心肌缺氧影響B(tài)NP的病理過程，產生了新的認識。另有研究通過一種藥物抑制了心肌細胞的收縮能力，保證無肌張力后，發(fā)現(xiàn)缺氧組BNP水平顯著增高于非缺氧組，同時缺氧時有室壁張力和無張力組的BNP合成量都增高，而且增高程度一致[19]。這說明心肌缺氧時不管是否有室壁張力，BNP合成都增加，而且增加幅度一致；表明BNP合成和室壁張力無關，心肌缺氧直接導致BNP合成。

2.3心肌缺血缺氧影響B(tài)NP基因表達的機制 哺乳動物細胞在缺氧條件下，多種缺氧誘導基因會恢復轉錄表達，其中常見的有低氧誘導因子(hypoxia-inducible factor，HIF)，它包括一個β亞單位(HIFβ)和一個α亞單位(分兩種類型，HIF-1α或者HIF-2α)。HIF啟動BNP基因合成是通過與缺氧反應元素相互作用完成的，缺氧反應元素主要有促紅細胞生成素、血紅素氧化酶1、血管內皮生長因子以及一氧化氮合酶。有研究表明，心肌缺氧能導致離體心肌細胞BNP合成增加，BNP合成的基因轉錄是由HIF-1α及啟動子低氧效應元件-466nt相互作用啟動的[21]。另外，Wilhide等[22]通過HIF-1α類似物即HIF-1α/VP16(HIF-1α 1～390位氨基酸構成，而VP16由413～490位氨基酸構成)作用于體外培養(yǎng)的心肌細胞株，啟動BNP基因轉錄，企圖通過BNP的生理活性保護心肌，結果是可喜的。該實驗不足的是，實驗對象為體外的細胞株，而不是活體。HIF-1α/VP16能否成為基因治療的一種手段，困難在于HIF類似物還會誘導其他非BNP蛋白表達，故其治療效果不明，值得進一步研究。

除此之外，Gregori等[23]亦證明了HIF-1α和BNP的相關性，而且發(fā)現(xiàn)了專門的實驗細胞株AC16細胞。另外，還有些實驗表明一些炎性細胞因子調節(jié)BNP的合成。如Peter等[24]發(fā)現(xiàn)一種血紅蛋白合成刺激蛋白(darbepoetin)，能夠促進一些抗炎因子和引發(fā)一些促進血管生成的因子合成，其中包括BNP、促紅細胞生成素、血紅素氧化酶1等。Wen等[25]發(fā)現(xiàn)，心肌缺血或缺氧先激活白細胞介素6，然后再啟動轉化生長因子β1/Smad2信號。目前認為，HIF-1α參與BNP的基因轉錄，其類似物將來可能用于心肌缺血缺氧的基因治療；而且多種炎性細胞因子可能參與其中。

3 小 結

通過目前研究，不難發(fā)現(xiàn)心肌缺血缺氧可以導致心肌組織合成BNP和NT-proBNP，而且其增高程度和心肌缺血缺氧程度正相關，同時其調控機制可能與心室室壁張力無關，故認為BNP或NT-proBNP可能用于心肌缺血缺氧相關疾病的早期診斷及危險分級等。但是，排除心室室壁張力干擾，模擬心肌缺血缺氧直接導致BNP合成的實驗不足，如果類似的實驗能有所增加和突破，那么心肌缺血缺氧直接導致BNP合成的證據(jù)就更多、更充分。另外，HIF-1α類似物能否治療心肌缺血缺氧疾病，問題在于能否選擇性誘導BNP合成，這需要更多的實驗證據(jù)和觀察。

[1] 王占勝，胡健，宋占春，等.腦鈉肽近4年研究熱點文獻計量學分析[J].醫(yī)學綜述,2012,18(9):1421-1423.

[2] Sudoh T,Kangawa K,Minamino N,etal.A new natriuretic peptide in porcine brain[J].Nature,1988,332(6159):78-81.

[3] Hall C.Essential biochemistry and physiology of(NT-pro)BNP[J].Eur J Heart Fail,2004,6(3):257-260.

[4] Ogawa Y,Itoh H,Tamura N,etal.Molecular cloning of the complementary DNA and gene that encode mouse brain natriuretic peptide and generation of transgenic mice that overexpress the brain natriuretic peptide gene[J].J Clin Invest，1994,93(5):1911-1921.

[5] Kemperman H，van den Berg M，Kirkels H，etal.B-type natriuretic peptide(BNP) and N-terminal proBNP in patients with end-stage heart failure supported by a left ventricular assist device[J].Clin Chem,2004,50(9):1670-1672.

[6] 周琰,陶青，潘柏申.B型利鈉肽在心臟疾病中的作用[J].診斷學理論與實踐,2004,3(5):376-381.

[7] Gegenhuber A,Mueller T,Firlinger F,etal.Timer course of B-type natriuretic peptide(BNP) and N-terminal pro-BNP changes in patients with decompensated heart failure[J].Clin Chem,2004,50(2):454-456.

[8] Hiroshi S,Takayoshi T,Chitose I,etal.Direct comparison of brain natriuretic peptide(BNP)and N-terminal Pro-BNP secretion and extent of coronary artery stenosis in patients with stable coronary artery disease[J].Circ J,2007,71(4):499-505.

[9] 葉劍飛,戴宇翔,葛均波,等.急性冠狀動脈綜合征患者氨基末端腦鈉肽前體水平檢測及臨床意義分析[J].中國全科醫(yī)學,2011,14(6b):1905-1907.

[10] 黃學亮,王玲，郭廣宏，等.單純冠心病患者冠狀動脈病變程度與生化指標相關性分析[J].解放軍醫(yī)學院學報,2013,34(1):21-23.

[11] 龍湘鵬.BNP對于ACS的早期診斷價值及其與心肌壞死標志物的相關性[J].心血管康復醫(yī)學雜志,2012,21(3):251-253.

[12] Nikolaou NL，Kyriakides ZS，Tsaglis EF，etal.Early brain natriuetic peptide increase reflects acute myocardial ischemia in patients with ongoing chest pain[J].Int J Cardiol，2005，101(2):223-229.

[13] Bassan R，Potssch A，Malsel A，etal.B-type natriuretic peptide:a novel early blood marker of acute myocardial infarction in patients with chest pain and no ST-segment elevation[J].Eur Heart J，2005，26(3):234-240.

[14] 李雪梅，邱佩綿.N端腦利鈉肽前體對急性心肌梗死常規(guī)檢查的可行性研究[J].國際檢驗醫(yī)學雜志,2011,32(19):2194-2195.

[15] Romano M，Buffoli F，Lettieri C，etal.No reflow in patients undergoing primary angioplasty for acute myocardial infarction at high risk:incidence and predictivefactors[J].Minerva Cardioangiol，2005，53(1):7-14.

[16] Eagle KA,Nallamothu BK,Mehta RH,etal.Trends in acute reperfusion therapy for ST-segment elevation myocardial infarction from 1999 to 2006:we are getting better but we have got a long way to go[J].Eur Heart,2008,29(5):609-617.

[17] 趙曉輝,趙曉紅,王慧，等.急性心肌梗塞患者PCI術前后血清MMP-9與BNP的變化及意義[J].心血管康復醫(yī)學雜志,2010,19(5):461-462.

[18] Liu FJ.The clinical value of BNP and hs-CRP in patients acute myocarial infarction[J].J Clin Intern Med,2008,25(5):314-315.

[19] Helge M,Holger MN,Sawa K,etal.Ischemia triggers BNP expression in the human myocardium independent from mechanical stress[J].Int J Cardiol,2010,143(3):289-297.

[20] Lafayete WF,Eduardo G.Ischemia/reperfusion is an independent trigger for increasing myocardial content of mRNA B-type natriuretic peptide[J].Heart Vessels,2009,24(6):454-459.

[21] Alexander W,Bernd K,Michael W,etal.Hypoxia,via stabilization of the hypoxia-inducible factor HIF-1α,is a directand sufficient stimulus for brain-type natriuretic peptide induction[J].Biochem J,2008,409(1):233-242.

[22] Wilhide ME,Jones WK.Potential therapeutic gene for the treatment of ischemic disease:Ad2/hypoxia-inducible factor-1(HIF-1)/VP16 enhances B-type natriuretic peptide gene expression via a HIF-1-responsive element[J].Mol Pharmacol,2006,69(6):1773-1778.

[23] Gregori C,Josefa R,Alessandro S,etal.Hypoxia induces B-type natriuretic peptide release in cell lines derived from human cardiomyocytes[J].Am J Physiol Heart Circ Physiol，2009,297(2):550-555.

[24] Peter K,Giovanna P，Alex A,etal.Darbepoetin-mediated cardioprotecion after myocardial infarction involes multiple Mechanisms idependent of erythropoiet receptor-commonβ-chain heteroreceptor[J].Br J Pharmacol，2010,160(8)：2085-2096.

[25] Wen JX,Yi YH,Yi LC,etal.Acute myocardial ischemia directly modulates the expression of brain natriuretic peptide at the transcriptional and translational levels via inflammatory cytokines[J].Eur J Pharmacol,2011,670(1):7-12.