半乳糖凝聚素-3在缺血性心功能不全家兔不同時間點的表達及對心功能的影響

鄧文浩 李樹仁 張躍華

基礎研究

半乳糖凝聚素-3在缺血性心功能不全家兔不同時間點的表達及對心功能的影響

鄧文浩 李樹仁 張躍華

目的 研究半乳糖凝聚素-3（galectin-3）在缺血性心功能不全家兔不同時間點的變化規(guī)律，為慢性心功能不全的診斷提供新的可靠的實驗依據(jù)。方法 采用結扎冠狀動脈前降支的方法制作家兔缺血性心功能模型。利用隨機數(shù)字表法將20只家兔隨機分為對照組和實驗組。實驗組予以開胸結扎冠狀動脈前降支，對照組予以開胸對照處理。ELISA法檢測對照組和實驗組家兔術前，術后30 min、1 h、4 h、1 d、3 d、5 d、1周、2周、4周、6周血清中的galectin-3和腦鈉肽（BNP）濃度；于術前及術后2周采用心臟超聲儀測定家兔心功能。分別將galectin-3與BNP和EF、LVPWD、LVEDD進行相關性分析。結果 ①與對照組相比，實驗組BNP及galectin-3水平在術后1 d、3 d、5 d、1周、2周、4周、6周時間點均明顯升高。②心功能障礙家兔血清galectin-3與BNP水平呈正相關（Pearson correlation=0.917，P＜0.01）。Galectin-3與左室后壁厚度（LVPWD）呈正相關（Pearson correlation=0.973，P＜0.01），與左心室射血分數(shù)（EF）呈負相關（Pearson correlation=-0.988，P＜0.01）。③心功能障礙家兔血清BNP與EF呈負相關（Pearson correlation=-0.918，P＜0.01）；與LVPWD呈正相關（Pearsonn correlation=0.973，P＜0.01）。結論 ①Galectin-3與心力衰竭的發(fā)生、發(fā)展密切相關，與BNP相比在慢性心衰診斷中起到協(xié)同作用。②Galectin-3與心室重構的進展過程存在一定相關性，對預測心衰的預后及轉歸具有一定的價值。

半乳糖凝聚素-3； 心功能不全； 腦鈉肽

半乳糖凝聚素-3（galectin-3）位于細胞核與細胞質內，由巨噬細胞分泌，它可以通過主動或被動途徑經(jīng)胞液進入細胞而發(fā)揮調節(jié)作用。Galectin-3調節(jié)細胞和細胞外基質之間的相互作用，并介導血管再生、炎癥、自身免疫疾病的信號傳導介質[1]。近年來研究發(fā)現(xiàn)，galectin-3在早期參與了心功能不全進展的過程，在纖維化、心室重塑過程中起關鍵作用，為早期診斷及快速評估并進行早期藥物治療提供了有力的證據(jù)。2013年，美國心臟病協(xié)會指南推薦galectin-3作為心衰患者的危險分層指標[2]。

腦鈉肽（BNP）是反映心室容積擴張和室壁壓力負荷變化的一項指標，是當前診斷心力衰竭和評估預后的重要手段。本研究對早期缺血性心功能不全家兔血清galectin-3與BNP、超聲心動圖參數(shù)等指標的變化及其相關性進行探討，為優(yōu)化心力衰竭的早期診斷及病情評估提供良好的參考指標，并探討galectin-3的可能機制。

1 材料與方法

1.1 實驗動物 本實驗選用健康3月齡新西蘭雄性家兔共 20只，體重平均（2.73±0.13）kg，由河北醫(yī)科大學實驗動物中心提供，動物批號：1607266。

1.2 主要實驗試劑及儀器 心臟超聲儀（TOSHIBA）；galectin-3及BNP試劑盒（上海藍基生物科技有限公司）；紫外可見分光光度儀（北京普析通用儀器有限責任公司）。

1.3 方法

1.3.1 動物分組及處理 20只家兔按隨機數(shù)字表隨機分為對照組和實驗組。實驗動物模型制備采用結扎冠狀動脈前降支的方法制作心功能障礙模型。記錄術前及術后開胸結扎冠狀動脈前降支的心電圖，模型制備成功標準為心尖部及左室前壁由紅色變?yōu)榘底仙?，局部心肌運動異常，心電圖示胸前導聯(lián)ST段持續(xù)弓背向上抬高[3]。術后3 d每天青霉素80萬單位肌注。

1.3.2 心功能檢測 術前與術后30 min、1 h、4 h、1 d、3 d、5 d、1 周、2 周、4 周、6 周由同一?？瞥暭夹g人員行超聲心動圖檢測。取胸骨旁左室長軸切面測定測量各組左室舒張末期內徑（LVEDD）、左室后壁厚度（LVPWD），采用辛普森法測左室射血分數(shù)（LVEF）。測量值均取3次測量的平均值。

1.3.3 血清galectin-3和BNP含量檢測 術前與術后 30 min、1 h、4 h、1 d、3 d、5 d、1 周、2 周、4周、6周從家兔耳中動脈取血，采集后室溫下靜置1～2 h后，3000 rpm離心15 min，取上清。按照ELISA試劑盒說明書進行操作；依據(jù)標準品濃度及其A值計算相對應公式；依據(jù)公式與樣品A值計算樣品galectin-3和BNP的濃度。

1.4 統(tǒng)計學方法 使用SPSS 21.0軟件包進行數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)以±s表示，采用完全隨機設計的單因素的重復測量方差分析（repeated measures data ANOVA），采用完全隨機設計的單因素方差分析（one-way ANOVA），多個樣本間兩兩比較采用SNK-q檢驗，相關變量間采用直線相關分析。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 心肌梗死后心功能障礙模型結果 20只新西蘭雄性家兔接受模型手術，術后共有16只存活，其中實驗組8只、對照組8只。

2.2 血清galectin-3與BNP水平 與對照組相比，術后實驗組血清BNP水平明顯增高（表1）。實驗組BNP在術后30 min開始緩慢上升；術后4 h到術后1周急劇上升并達到最高值后，血清BNP水平趨于平緩狀態(tài)（圖1），與術前相比差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），與對照組相比差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。

表1 各組血清BNP的表達水平（±s，pg/ml）

表1 各組血清BNP的表達水平（±s，pg/ml）

注：與同期對照組比較，aP＜0.05；與術前比較，bP＜0.05

組別 例數(shù)對照組 8 417.25±31.19 416.95±38.44 418.18±10.80 417.63±10.77 417.06±11.37實驗組 8 433.46±41.48 433.66±42.71 439.03±41.12 472.57±33.28ab 557.63±38.59ab術前 30 min 1 h 4 h 1 d組別對照組 418.03±11.44 417.56±10.77 418.21±10.15 418.67±11.33 422.46±10.58 417.42±11.49實驗組 623.77±41.07ab 693.16±43.73ab 726.30±51.23ab 720.36±42.59ab 729.62±49.56ab 728.76±53.44ab3 d 5 d 1周 2周 4周 6周

實驗組血清galectin-3在術后4 h后急劇上升至術后2周達最高值后趨于平緩狀態(tài)，與術前比較差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），與對照組比較差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。對照組galectin-3在術后4 h開始增高，3 d后下降到術前平均水平（圖2）；但對照組galectin-3術后4 h至3 d時間段與術前相比未見統(tǒng)計學差異（P＞0.05）。見表2。

表2 各組血清galectin-3的表達水平（±s,ng/ml）

表2 各組血清galectin-3的表達水平（±s,ng/ml）

注：與同期對照組比較，aP＜0.05；與術前比較，bP＜0.05

組別 例數(shù)對照組 8 5.50±0.02 5.55±0.02 5.54±0.29 5.63±0.26 6.08±0.14 6.09±0.16 5.96±0.14 5.82±0.11 5.63±0.12 5.53±0.16 5.49±0.16實驗組術前 30 min 1 h 4 h 1 d 3 d 5 d 1周 2周 4周 6周8 5.49±0.03 5.50±0.28 5.57±0.29 5.67±0.29 6.19±0.17ab6.32±0.17ab6.48±0.16ab6.63±0.20ab6.80±0.25ab7.41±0.30ab7.67±0.34ab

2.3 超聲心動圖結果 對照組與實驗組術前LVEF、FS、LVPWD 比較未見統(tǒng)計學差異（P＞0.05）。與對照組相比，實驗組家兔在造模后30 min、1 h、4 h僅見局部室壁運動異常，前壁運動幅度稍減低，其余室壁未見明顯異常。造模術后1 d至4周內可見心梗家兔室壁運動明顯異常，前壁運動幅度減低且漸進性僵硬；造模術后6周可見家兔前壁及前間隔運動幅度明顯減低，范圍較前擴大，可見矛盾運動，左室擴大。見表3，圖3～5。

表3 各組家兔造模前后超聲心動圖各項指標變化情況（±s）

表3 各組家兔造模前后超聲心動圖各項指標變化情況（±s）

注：LVEF：左室射血分數(shù)；LVPWD：左室后壁厚度；LVEDD：左室舒張末期內徑。與同期對照組比較，aP＜0.05；與術前比較，bP＜0.05

LVEF（%）術前 30 min 1 h 4 h 1 d 3 d 5 d 1周 2周 4周 6周對照組 69.11±3.19 68.67±4.63 68.00±4.77 68.00±4.82 69.17±4.83 68.16±4.53 68.58±4.26 68.16±4.58 67.83±4.26 63.83±4.67 61.37±6.41實驗組 70.88±3.27 70.28±3.02 69.69±2.78 68.10±2.09 63.79±1.65 61.98±2.13ab 57.08±1.02ab 54.69±1.95ab 49.17±1.49ab 44.89±1.91ab 40.22±1.03ab組別組別LVPWD（mm）術前 30 min 1 h 4 h 1 d 3 d 5 d 1周 2周 4周 6周對照組 2.89±0.28 2.86±0.23 2.84±0.18 2.82±0.19 3.12±0.18 3.26±0.11 3.24±0.14 3.26±0.12 3.24±0.14 3.28±0.10 3.28±0.07實驗組 2.83±0.36 2.73±0.17 2.79±0.24 2.84±0.34 3.14±0.17 3.28±0.09 3.43±0.15ab 3.37±0.09ab 3.43±0.15ab 3.83±0.07ab 3.66±0.16ab組別LVEDD（mm）術前 30 min 1 h 4 h 1 d 3 d 5 d 1周 2周 4周 6周對照組 10.14±0.48 10.31±0.46 10.55±0.48 10.84±0.46 10.83±0.45 10.93±0.43 10.96±0.45 10.99±0.51 11.30±0.51 11.58±0.54 11.81±1.50實驗組10.42±0.38 10.52±0.51 10.75±0.47 11.01±0.49 11.09±0.49 11.57±0.56 11.94±0.61ab 12.98±0.56ab 14.14±0.99ab 15.19±0.98ab 16.59±0.98ab

2.4 相關性分析

2.4.1 Galectin-3與BNP相關性分析 相關性分析顯示，心功能障礙家兔血清galectin-3與BNP水平呈正相關（peaseon correlation=0.917，P＜0.01）。

2.4.2 Galectin-3與超聲心動圖檢測指標相關性分析 Galectin-3與LVPWD呈正相關（pearson correlation=0.973，P＜0.01），與 LVEDD 呈正相關（pearson correlation=0.963，P＜0.01），與 LVEF 呈負相關（pearson correlation=-0.988，P＜0.01）。

2.4.3 BNP與超聲心動圖檢測指標相關性分析

BNP與LVEF呈負相關（pearson correlation=-0.918，P＜0.01)，與 LVPWD 呈正相關（pearson correlation=0.973，P＜0.01），與 LVEDD 呈正相關（pearson correlation=0.982，P＜0.01）。

3 討論

在心功能障礙的發(fā)生和進展過程中，冠狀動脈粥樣硬化性心臟病的影響最大。當不穩(wěn)定性斑塊破裂或冠脈狹窄＞75%時，引起急性血栓形成導致管腔嚴重狹窄或閉塞，進而致急性心肌梗死的發(fā)生，最終發(fā)展成不可逆的心衰。心力衰竭的發(fā)生是眾多心血管疾病演變的最終歸宿和主要的死亡原因?，F(xiàn)眾多學者已共同認為心室重構是心衰不可逆轉的重要機制之一，從超早期診斷和心室重構的分子機制上打斷炎癥→纖維化→重構的惡性循環(huán)途徑為一種新的治療方法。Galectins是一類能結合含半乳糖成分的糖結合物的可溶性凝集素，能調節(jié)細胞生長和細胞周期，抑制細胞凋亡，參與調節(jié)細胞黏附、腫瘤轉移、炎癥反應。Galectin-3作為半乳糖凝集素家族的重要成員之一，是一種炎癥、纖維化信號分子，在巨噬細胞、嗜酸性細胞、中性粒細胞、肥大細胞中均有表達，在多種生理和病理過程特別是組織纖維化過程中發(fā)揮著重要作用[4]。Calvier等[5]的研究發(fā)現(xiàn)，galectin-3能夠調節(jié)醛固酮介導的心肌纖維化過程。Lok等[6]和Wu等[7]的研究也發(fā)現(xiàn)，galectin-3可以作為心肌纖維化的標志物，預測心力衰竭的發(fā)展進程和指導心力衰竭的治療。

本研究發(fā)現(xiàn)，心功能障礙組與對照組患者galectin-3血清濃度在術后4 h到術后3 d均升高；但心功能障礙組與術前比較差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。對照組galectin-3升高考慮可能是由開胸造模后手術切口愈合時galectin-3參與了切口修復。提升galectin-3不但介導了心肌纖維化過程，并且參與組織傷口愈合的生理病理過程。但是心功能障礙組較對照組在術后1 d有明顯統(tǒng)計學差異（P＜0.05），表明在心梗后galectin-3通過信號傳導途徑使其表達明顯升高。同時，心功能障礙組galectin-3在術后3 d仍然持續(xù)升高,與對照組相比差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），表明galectin-3的表達水平反映了心功能障礙的嚴重程度。從這一角度上證實galectin-3可作為一個指標反映心衰的程度，為診斷心衰提供了又一證據(jù)。

在本研究中我們發(fā)現(xiàn)，當心功能下降時，血清中的galectin-3與BNP的濃度均明顯升高，且galectin-3與BNP呈正相關（peaseon correlation=0.917，P＜0.01）。BNP主要存在于心室隔膜顆粒中，其分泌有賴于心室容積擴張和壓力負荷的增加[8]。目前各大指南均推薦BNP用于心衰的診斷和預后評估。臨床上BNP主要用于急性心衰的診斷和排除診斷，而對慢性心衰診斷的可靠性偏低。BNP水平的變化雖然反映了心腔內壓力變化，但也受眾多因素的影響。如何從實驗指標上更加快速提高心衰的診斷和危險程度分級，這仍需要更多的動物實驗及臨床試驗進行研究。Chen等[9]對心衰患者研究發(fā)現(xiàn)，當galectin-3＞7.25 mg/L時，galectin-3對心力衰竭診斷的敏感度是62.8%，低于BNP的敏感度（92.8%），特異度為90.0%%，高于BNP的特異度（85.0%），ROC 曲線下面積（AUC）為 0.798，低于BNP的0.901。BNP與galectin-3在診斷心力衰竭時的敏感度和特異度各有優(yōu)勢。本研究從心肌梗死后心功能障礙動物模型不同時間點測量galectin-3和BNP的血清濃度，觀察從早期心梗到心衰過程演變中galectin-3的表達水平與心功能的關系及其在心室重構過程中影響，進而更加優(yōu)化對心衰的診斷、危險程度分級及預后的判斷。

大量研究證實，心臟纖維化、炎癥異常反應在心力衰竭的發(fā)病機制中起到重要作用，并且公認心臟纖維化、炎癥參與心力衰竭的病理生理過程。因此，對心力衰竭的抗纖維化、抗炎治療成為國內外新的研究熱點。但是目前為止仍沒有確切權威確定如何逆轉纖維化和抗炎從而阻斷心衰的心室重構過程[10]。Galectin-3作為一種炎癥因子，在炎性細胞轉運、激活和釋放細胞因子的過程中起著至關重要的作用，是炎性細胞浸潤、激活和清除的重要調節(jié)器[11]。

在本研究中我們發(fā)現(xiàn)，血清galectin-3表達水平與LVPWD、LVEDD呈正相關，與LVEF呈負相關，說明心室重構越嚴重、心臟收縮功能越差，galectin-3的表達水平越高。Motiwala等[12]的研究也提示，galectin-3可反映心室重構的程度，預測心力衰竭患者的預后。Chen等[9]對心功能（NYHA）Ⅱ～Ⅳ心力衰竭患者血漿中galectin-3進行測定，判斷galectin-3在心力衰竭診斷中的作用，并與BNP進行對比分析。結果顯示，心力衰竭患者血漿galectin-3水平顯著高于對照組，galectin-3與左心房舒張期直徑、左心室舒張末直徑呈正相關，與LVEF呈負相關。

總之，本研究結果顯示，血清galectin-3水平與心衰嚴重程度相關、與心室重構有關，提示Galectin-3可能參與心衰的發(fā)病過程。但是galectin-3如何通過細胞-分子調節(jié)途徑對心衰的進展發(fā)揮作用尚不明確，這仍需大量基礎及動物實驗進行驗證。我們相信，待galectin-3在心衰進程中的細胞-分子機制途徑闡釋清楚后，會為打破心衰的不可逆性提供一種新的治療方法。

（本文圖片見封三）

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Expression of galectin-3 in different time points in rabbits with ischemic heart failure and its effect on cardiac function

DENG Wen-hao＊，LI Shu-ren，ZHANG Yue-hua.＊Department of Cardiology，Hebei General Hospital，Hebei Medical University，Shijiazhuang 050051，China

LI Shu-ren，E-mail：lsr64@126.com

ObjectiveTo study the changes of galectin-3 in rabbits with ischemic heart function at different time points to provide new and reliable experimental basis for the diagnosis of chronic heart failure.MethodsThe rabbit model of ischemic heart function was established by ligating the anterior descending coronary artery.Twenty rabbits were randomly divided into control group and experimental group by random number table method.The left anterior descending coronary artery was ligated by thoracotomy in the experimental group，and the control group was treated by thoracotomy.The serum concentration of galactose in the control group and the rabbits in the experimental group before and 30 minutes，1 hour，4 hours，1 day，3 days，5 days，1 week，2 weeks，BNP were measured before and 2 weeks after operation.Cardiac function was measured by echocardiography.The correlation between Gal-3 and BNP and EF，LVPWD，LVEDD were analyzed.The levels of BNP and gal-3 in the experimental group were significantly higher than those in the control group at 1 day，3 days，5 days，1 week，2 weeks，4 weeks and 6 weeks after operation.ResultsThere was a positive correlation between serum galectin-3 and BNP in rabbit heart function（Pearson correlation=0.917，P＜0.01）.Galectin-3 was positively correlated with LVPWD（Pearson correlation=0.973，P＜0.01），and negatively correlated with EF（Pearson correlation=-0.988，P＜0.01）.There was a negative correlation between serum BNP and EF （Pearson correlation=-0.918，P＜0.01）and LVPWD （Pearson correlation=0.973，P＜0.01） in rabbits with cardiac dysfunction.ConclusionGalectin-3 is closely related to the occurrence and development of heart failure，and plays a synergistic role in the diagnosis of chronic heart failure compared with BNP.There is a certain correlation between the progress of galectin-3 ventricular remodeling and the prognosis and prognosis of heart failure.

Galectin-3； Heart failure； Brain natriuretic peptide

050051 河北省石家莊市，河北醫(yī)科大學研究生學院（鄧文浩）；河北醫(yī)科大學附屬河北省人民醫(yī)院心臟一科（鄧文浩、李樹仁、張躍華）

李樹仁，E-mail：lsr64@126.com

10.3969/j.issn.1672－5301.2017.04.023

Q95-33；R54

A

1672-5301（2017）04-0380-05

2016-11-04）