急性心肌梗死患者心臟破裂與ECM蛋白、ECM輔助性分子及GDF-15的相關(guān)性研究

楊宇杰 陳大興 潘華鋒 陶立軒 郭寧 王杰

(武漢科技大學(xué)附屬普仁醫(yī)院心胸外科，湖北 武漢 430081)

隨著我國人們生活水平的升高、人口老齡化的加重、生活方式及飲食習(xí)慣的改變，急性心肌梗死(acute myocardial infarction，AMI)的發(fā)病率逐年升高，住院治療患者也相對增多[1]。近年來，由于醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，多中心循證醫(yī)學(xué)試驗(yàn)的大規(guī)模實(shí)施，外加AMI患者手術(shù)介入治療及藥物使用的規(guī)范，尤其是AMI臨床治療指南的制定，使得AMI的臨床治療更加統(tǒng)一科學(xué)有效[2]。目前臨床上綜合藥物、靜脈內(nèi)溶栓、冠狀動脈血運(yùn)重建術(shù)及相關(guān)輔助性治療的廣泛推廣使用，大大降低了AMI患者的病死率[3]。然而，臨床上AMI病死率的控制，對其并發(fā)心臟破裂(cardiac rupture，CR)的預(yù)后及病死率并沒有顯著改善。CR是AMI臨床上較為嚴(yán)重的常見并發(fā)癥，常在AMI病發(fā)7 d內(nèi)出現(xiàn)，病發(fā)急驟，先兆癥狀相對較少，好發(fā)于合并有梗死性高血壓、初發(fā)、女性、高齡、心肌再灌注延遲及左心室透壁性梗死患者[4]。臨床上按照CR的病死率及發(fā)生部位將其分為乳頭肌斷裂、室間隔穿孔、游離壁破裂三種類型。其中最常見的為心室游離壁破裂，一旦病發(fā)，往往會導(dǎo)致患者急性心包填塞的出現(xiàn)，可短時間內(nèi)死亡，難以搶救，另外，臨床資料[5]顯示，并發(fā)CR的AMI患者在引起心源性猝死方面僅次于心源性休克，死亡率約占AMI患者病死率的30%。GDF-15是一種患者凝血狀態(tài)及血管內(nèi)皮損傷發(fā)生改變的敏感標(biāo)志物，另外，研究[6]表明，AMI患者并發(fā)CR與其ECM蛋白、輔助性分子及GDF-15關(guān)系密切。故本文探討AMI并發(fā)CR患者與ECM蛋白、ECM輔助性分子以及GDF-15的相關(guān)性分析，為AMI并發(fā)CR患者的臨床診治以及預(yù)防提供參考。

1 資料與方法

1.1一般資料 回顧性分析我院2016年2月至2018年3月收治的265例AMI患者的臨床資料，根據(jù)患者是否并發(fā)CR將其分為對照組(AMI患者230例)和觀察組(AMI并發(fā)CR患者35例)。對照組中男65例，女165例；年齡51～85歲，平均(63.21±5.67)歲； 體質(zhì)量指數(shù)(BMI)平均(22.67±1.20) kg/m2；梗死部位：前壁147例，非前壁83例；吸煙史105例，高血壓121例，糖尿病64例，高血脂43例。觀察組中男10例，女25例；年齡50～85歲，平均(63.25±5.71)歲；BMI平均(22.62±1.24) kg/m2；梗死部位：前壁22例，非前壁13例；吸煙史15例，高血壓18例，糖尿病10例，高血脂7例；患者心臟破裂類型乳頭肌斷裂2例，室間隔穿孔10例，游離壁破裂23例。AMI診斷標(biāo)準(zhǔn)：參考WHO制定的AMI診斷標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定[7]，具體如下：(1)病史：患者有出現(xiàn)≥0.5 h較為嚴(yán)重的典型胸痛病史。(2)心電圖：常規(guī)心電圖檢測顯示，患者出現(xiàn)諸如持久的QS波、Q波、對稱性倒置的T波、演進(jìn)性的損傷電流、靜止性的損傷電流、電流傳導(dǎo)性障礙等異常心電圖。(3)血清酶：心肌酶、肌鈣蛋白等相關(guān)血清酶出現(xiàn)先升高后降低的序列性變化。滿足上述三個項(xiàng)目中的任何兩項(xiàng)即可診斷為AMI。CR診斷標(biāo)準(zhǔn)[8]：(1)乳頭肌斷裂診斷標(biāo)準(zhǔn)：X線胸片肺水腫或肺淤血；二尖瓣區(qū)雜音加重或者有新的雜音出現(xiàn)，當(dāng)患者升高左心房壓力時，其雜音減輕，血液動力學(xué)出現(xiàn)突然轉(zhuǎn)變；超聲可以對二尖瓣反流進(jìn)行定量或者診斷。(2)室間隔穿孔診斷標(biāo)準(zhǔn)：有心室水平分流及室間隔連續(xù)性中斷出現(xiàn)，多普勒超聲可對左向右分流嚴(yán)重程度及室間隔缺損進(jìn)行評估定位。(3)游離壁破裂診斷標(biāo)準(zhǔn)：患者表現(xiàn)為伴有電機(jī)械分離(持續(xù)性電活動，但沒有脈搏及心排血量出現(xiàn))的“循環(huán)”崩潰，并有較為典型的心臟壓塞體征，多普勒超聲檢查有心包腔血栓以及心包積液性超聲致密性陰影出現(xiàn)。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)對照組患者符合AMI診斷標(biāo)準(zhǔn)，觀察組在符合上述診斷的基礎(chǔ)上，滿足CR診斷標(biāo)準(zhǔn)；(2)此研究經(jīng)本院醫(yī)學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)；(3)患者及家屬同意并積極配合本次研究，簽署知情協(xié)議書。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)合并有嚴(yán)重的心肝腎肺功能障礙者；(2)合并有阿爾茨海默病、自身免疫性疾病、腎病綜合征以及惡性腫瘤等者；(3)近期接受外科手術(shù)以及急性創(chuàng)傷者；(4)近期嚴(yán)重感染者；(5)妊娠哺乳期患者；(6)依從性差，中途退出者。兩組患者在年齡、性別、BMI指數(shù)、梗死部位以及合并癥等一般資料方面比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，具有可比性。

1.2方法 (1)血清GDF-5、白細(xì)胞介素-1(IL-1)、白細(xì)胞介素-6(IL-6)、腫瘤壞死因子α(TNF-α)水平測定：對于所有受試者，隔夜空腹時間≥8 h，并于其次日清晨8點(diǎn)左右抽取肘部空腹靜脈血，在室溫條件下靜置30 min，通過離心機(jī)(Ortho BioVue；強(qiáng)生(上海)醫(yī)療器材有限公司)在離心半徑為10.5 cm、轉(zhuǎn)速3 000 r/min條件下，離心10 min，取其上清液，冰箱-75℃保存，待測。采用酶聯(lián)免疫吸附法(ELISA)對血清GDF-5、IL-1、IL-6及TNF-α水平進(jìn)行測定，試劑盒購于上海瑤韻生物科技有限公司，操作方法嚴(yán)格按照說明書執(zhí)行。(2)血清基質(zhì)金屬蛋白酶-2(MMP-2)、基質(zhì)金屬蛋白酶-9(MMP-9)水平測定：采用ELISA法進(jìn)行測定，試劑盒購于上海江萊生物科技有限公司。操作方法嚴(yán)格按照說明書執(zhí)行。(3)ECM蛋白(Ⅲ型膠原、Ⅳ型膠原)以及ECM輔助性分子(粘連蛋白)免疫組化法[9]：試劑盒采用購于武漢博士德生物有限公司的SP試劑盒，操作方法如下：將石臘片切成切片(4 μm)，在60℃條件下烘烤1 h，再采用二甲苯對上述切片進(jìn)行浸泡5 min及脫蠟處理2次，將配置好的100%、95%、85%、75%的酒精依次加入其中，分別進(jìn)行水化1 min，自來水沖洗2 min及蒸餾水沖洗2 min；3%雙氧水環(huán)境下，孵育處理10 min，對內(nèi)源性過氧化物酶的活性進(jìn)行消除處理，之后用雙蒸水沖洗，再用0.01MPBS進(jìn)行漂洗處理5 min；把胃蛋白酶(0.4%)加入到Ⅳ型膠原染色的切片中，胰蛋白酶(0.1%)加入到粘連蛋白、Ⅲ型膠原切片中，37℃條件下，孵育20 min，再進(jìn)行3次PBS(0.01M)的漂洗；每片切片再加入30 μL封閉用的山羊血清(10%)，37℃條件下，孵育25 min，30 μL層粘連蛋白和Ⅳ型膠原抗體加入胰蛋白酶處理的切片，30 μL Ⅳ型膠原抗體加入胃蛋白酶處理的切片，冰箱4℃條件下過夜；之后再進(jìn)行3次PBS(0.01M)震蕩漂洗5 min，將被通用型生物素標(biāo)記的30 μL小鼠、大鼠、豚鼠、羊抗兔IgG抗體分別加入上述切片中，37℃條件下，孵育25 min；之后再進(jìn)行3次PBS(0.01M)震蕩漂洗5 min，再將30 μL的鏈霉卵白素(辣根過氧化物酶標(biāo)記)，37℃條件下，孵育25 min；之后再進(jìn)行3次PBS(0.01M)震蕩漂洗5 min，DAB-H2O2(0.01%)顯色，自來水沖洗，復(fù)染采用Harris蘇木素，再采用1%鹽酸酒精進(jìn)行分化，自來水沖洗，將配置好的100%、95%、85%、75%的酒精依次加入其中，脫水處理，透明二甲苯中性樹膠封片。最后通過醫(yī)學(xué)圖像分析系統(tǒng)掃描(北京科電創(chuàng)藝電子技術(shù)有限公司)進(jìn)行分析，計(jì)算積分光密度值(IOD)。

2 結(jié) 果

2.1兩組患者血清GDF-5水平及Ⅲ型膠原、Ⅳ型膠原、粘連蛋白IOD值比較 觀察組患者的血清GDF-5水平以及Ⅲ型膠原、Ⅳ型膠原、粘連蛋白IOD值明顯高于對照組(P<0.05)。見表1。

表1 兩組患者血清GDF-5水平及Ⅲ型膠原、Ⅳ型膠原、粘連蛋白IOD值比較

2.2AMI并發(fā)CR與血清GDF-5水平及Ⅲ型膠原、Ⅳ型膠原、粘連蛋白的相關(guān)性分析 AMI并發(fā)CR與血清GDF-5水平及Ⅲ型膠原、Ⅳ型膠原、粘連蛋白均呈正相關(guān)(P<0.05)。見表2。

表2 AMI并發(fā)CR與血清GDF-5水平及Ⅲ型膠原、Ⅳ型膠原、粘連蛋白的相關(guān)性分析

2.3兩組患者血清基質(zhì)金屬蛋白酶水平比較 觀察組患者的血清MMP-2和MMP-3水平明顯高于對照組(P<0.05)。見表3。

表3 兩組患者血清基質(zhì)金屬蛋白酶水平比較

2.4兩組患者血清炎癥因子水平比較 觀察組患者的血清IL-1、IL-6以及TNF-α水平明顯高于對照組(P<0.05)。見表4。

表4 兩組患者血清炎癥因子水平比較

3 討 論

近年來AMI的病發(fā)率和死亡率居高不下，給患者及家屬帶來了嚴(yán)重的生活及經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，主要是由于AMI并發(fā)癥較多，治療生存率及預(yù)后改善情況較差，介入手術(shù)的相關(guān)治療費(fèi)用較為昂貴。另外，目前臨床上急診內(nèi)科評分、慢性健康與急性生理學(xué)評分及急性冠狀動脈事件注冊等相關(guān)評分系統(tǒng)雖然可以綜合評估其近期的死亡風(fēng)險，但并不能有效評估AMI患者并發(fā)惡性心律失常及CR等情況[10]。而目前臨床上AMI患者大部分的致死因素為CR、惡性心律失常及急性心衰等，其中惡性心律失常以及急性心衰患者如果能夠給予及時的治療措施，可以一定程度降低AMI患者的死亡率[11]。對于AMI并發(fā)CR患者，其發(fā)病機(jī)制與基質(zhì)金屬蛋白酶致心肌重塑缺陷、神經(jīng)內(nèi)分泌激活、腎素-血管緊張素系統(tǒng)激活、細(xì)胞調(diào)亡、基因易感性有關(guān)[12]。臨床上及時給予外科手術(shù)或者內(nèi)科相關(guān)保守治療，雖然具有一定的效果，但是并不能有效的改變疾病最終結(jié)局，故對于AMI并發(fā)CR的提前預(yù)防診斷顯得尤為重要。

GDF-15作為轉(zhuǎn)化生長因子-β家族的重要成員之一，其表達(dá)具有一定的組織特異性，正常情況下，在胰臟、腎臟中可被檢測到表達(dá)，在前列腺及胎盤中呈現(xiàn)高表達(dá)，在心臟等其他器官組織中幾乎難以檢測到表達(dá)量[13]。心肌細(xì)胞在心力衰竭、心臟高壓力負(fù)荷、動脈粥樣硬化及缺血再灌注損傷等相關(guān)心血管疾病的誘導(dǎo)下，可對GDF-15一定程度高表達(dá)。另外，其可通過脂多糖對體內(nèi)的巨噬細(xì)胞及心肌細(xì)胞產(chǎn)生刺激，誘導(dǎo)TNF-α的合成分泌[14]。TNF-α基因敲除試驗(yàn)[15]顯示，小鼠CR的發(fā)生率和病死率明顯降低，同時其白細(xì)胞的浸潤程度相對降低，造成體內(nèi)白細(xì)胞介素相關(guān)分子及基質(zhì)金屬蛋白酶含量降低，TNF-α可通過GDF-15參與AMI合并CR的發(fā)生，提高患者的病死率，與文中TNF-α研究結(jié)果一致。而GDF-15可以對整合素及趨勢因子信號進(jìn)行直接干擾，阻止白細(xì)胞聚集的發(fā)生，引發(fā)AMI后出現(xiàn)CR。Ⅲ型膠原、Ⅳ型膠原可以與二聚糖進(jìn)行特異性結(jié)合，并對相應(yīng)膠原纖維、二重螺旋膠原分子組裝進(jìn)行控制，其對于在ECM膠原網(wǎng)中作用重大。小鼠Ⅲ、Ⅳ型膠原基因敲除試驗(yàn)后21 d，其CR的病死率和發(fā)病率倍數(shù)增加，其主要是通過MMP-2和MMP-3等相關(guān)基質(zhì)金屬蛋白酶的血清含量升高，增強(qiáng)對心肌細(xì)胞基質(zhì)的降解能力，進(jìn)而降低膠原含量和左心室的抗張強(qiáng)度，ECM膠原網(wǎng)結(jié)構(gòu)破壞變薄，最終導(dǎo)致AMI患者左心室擴(kuò)大，并發(fā)嚴(yán)重功能性障礙[16]。粘連蛋白是一種重要的ECM輔助性分子，其對于ECM膠原網(wǎng)組織結(jié)構(gòu)的完整性沒有直接性的影響，但是可以通過對AMI患者心肌細(xì)胞膠原合成、生長因子、細(xì)胞外蛋白酶及ECM的相互作用進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而對ECM的相關(guān)代謝進(jìn)行控制[17]。研究顯示，AMI合并CR患者出現(xiàn)混亂的紅細(xì)胞浸潤，小而不規(guī)則膠原以及膠原纖維含量較少，粘連蛋白含量較高。與文中相關(guān)性研究結(jié)果一致。

綜上所述，AMI合并CR患者ECM蛋白、ECM輔助性分子及GDF-15均明顯升高，可以為AMI患者并發(fā)CR的提前預(yù)防診斷提供參考。