GDF-15、ST-2、NT-proBNP在不同左室射血分數心力衰竭患者中的表達水平以及聯合應用價值

汪潤，曹高鎮(zhèn)，林慶陜

隨著我國老齡化進程的加快，心腦血管疾病已經成為嚴重威脅國民生命健康和國家公共衛(wèi)生的嚴峻挑戰(zhàn)[1]。心力衰竭（HF）屬于心血管疾病的終末病癥之一，可分為射血分數保留（HFpEF）和射血分數降低（HFrEF）兩種類型，兩者不僅左室射血分數不同，更重要的是發(fā)病機制及流行病學特征也不甚相同[2]。目前，臨床上關于HFrEF的治療相對較為成熟，β受體阻滯劑、醛固酮受體拮抗劑、血管緊張素轉化酶抑制劑等均已被證明可以顯著改善HFrEF患者的預后和生存率，但對于HFpEF患者尚未找到令人滿意的治療方案[3]。因此，積極探索HFpEF的發(fā)病機制以及敏感的預測指標成為心血管治療領域的重要課題之一。生長轉化因子15（GDF-15）是近幾年新發(fā)現的心臟應激保護因子，可抑制缺血或缺血再灌注引起的心肌損傷[4]；腫瘤形成抑制素2（ST-2）屬于白介素受體超家族成員之一，與N端腦鈉肽前體（NT-proBNP）密切相關[5]。雖然很多研究已經證實GDF-15、ST-2、NT-proBNP都可單獨作為HF的診斷分子，但針對不同射血分數的慢性HF患者的研究少之又少?；谏鲜隼碚摲治?，筆者希望通過本項研究探討GDF-15、ST-2、NT-proBNP對不同射血分數HF患者的聯合診斷和預后評估價值，為臨床用藥提供理論依據?，F研究報告如下：

1 資料與方法

1.1 研究對象 選取2016年2月至2018年2月于香港大學深圳醫(yī)院心內科確診并接受治療的HF患者267例為研究對象，其中男性154例，女性113例，年齡為37~86歲，平均年齡為（69.93±12.46）歲。納入標準：①經心電圖、超聲心動圖及實驗室檢查確診為HF患者；②所有患者符合2016年由歐洲心臟病學分會頒布的《急慢性心力衰竭的診斷與治療指南》關于慢性心力衰竭（CHF）的診斷標準[7]：出現陣發(fā)性呼吸困難、頸靜脈怒張、靜脈壓升高等主要臨床癥狀，夜間咳嗽、活動后呼吸困難、肺活量下降等次要臨床癥狀，心率＞120 次/min；符合兩項主要標準或一項主要標準及兩項次要標準即可確診為CHF；③HFpEF及HFrEF診斷結合《中國心力衰竭診斷和治療指南（2014版）》[8]診斷標準進行診斷：具有典型的HF癥狀和體征，左室射血分數（LVEF）下降≤50%則診斷為HFrEF；LVEF正?；蜉p度降低（＞50%）則診斷為HFpEF；④所有患者符合NYHA心功能分級Ⅱ~Ⅳ級；⑤具有完整的臨床資料；⑥由患者或家屬簽署知情同意書。排除標準：①不符合上述納入標準的患者；②發(fā)病前合并低血壓、心源性休克、腦卒中、原發(fā)性肺動脈高壓、急性心肌梗死、病毒性心肌炎者；③合并多臟器功能障礙綜合征者；④合并嚴重肝腎功能衰竭、惡性腫瘤、神經系統疾病、血液系統疾病、嚴重出血傾向者；⑤長期口服糖皮質激素、免疫抑制劑者；⑥臨床資料不全者等。根據紐約心臟協會（NYHA）關于心功能分級標準[6]，Ⅱ級61例，Ⅲ級108例，Ⅳ級98例。根據入院時心臟超聲檢查結果，118例患者為HFpEF，149例患者為HFrEF。本項研究已獲得我院倫理委員會的審查批準。

1.2 研究方法

1.2.1 樣本采集 所有受試者經過夜禁食12 h后，次日清晨取坐位，取肘靜脈血，加入枸櫞酸鈉抗凝，4℃ 3000 rpm離心10 min，分離血漿，于-80℃冰箱保存，采集血標本完畢后測量身高、體重及血壓。將血液樣本送至我院檢驗科集中進行檢測。

1.2.2 血液生化指標 采用DXC800全自動生化分析儀（美國Beckman公司）上檢測總膽固醇（TC）、三酰甘油（TG）、高密度脂蛋白（HDL-C）、低密度脂蛋白（LDL-C）、糖化血紅蛋白（HbA1C）等。

1.2.3 血糖指標 采用葡萄糖氧化酶法測定空腹血糖（FPG）和餐后2 h血糖（2 hPG）。

1.2.4 GDF-15和ST-2 采用ELISA試劑盒，測定血漿中GDF-15和ST-2含量。按照試劑盒附帶的說明書進行操作。ELISA試劑盒購自德國IBL公司。

1.2.5 NT-proBNP 采用電化學發(fā)光法測定血液標本中NT-proBNP水平，NT-proBNP試劑盒購自羅氏診斷產品（上海）有限公司，測量范圍是0-35000 pg/ml。

1.2.6 心功能檢查 采用AplioXU-770型心臟彩色多普勒超聲（日本東芝）檢查，檢測患者LVEF、左心房內徑（LAD）、左心室舒張末期內徑（LVDd）、二尖瓣血流E峰和A峰流速比值（MVE/MVA）等。

1.3 統計學處理 采用SPSS 17.0統計學軟件對數據進行處理。所有變量均進行正態(tài)檢驗，計量資料采用均數±標準差（x±s）表示，兩組間比較采用獨立樣本t檢驗。計數資料采用例數（百分比）表示，組間比較采用χ2檢驗。采用Pearson相關性分析GDF-15、ST-2、NT-proBNP與LVEF的相關性。采用受試者工作特征（ROC）曲線確定GDF-15、ST-2、NT-proBNP聯合檢測在診斷HFpEF中的臨床價值，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組患者一般臨床資料比較 兩組患者體重指數、入院時平均舒張壓、糖尿病及吸煙史相比較，差異無統計學意義（P均＞0.05）；HFpEF組患者年齡和收縮壓稍高于HFrEF組患者，且以女性患者居多；另外，HFpEF組患者以心功能Ⅱ級和Ⅲ級為主，而HFrEF組患者以心功能Ⅲ級和Ⅳ級為主，差異有統計學意義（P＜0.05）（表1）。

2.2 兩組患者實驗室生化指標比較 入院時，兩組患者FPG、2 hPG、HbAlc、TC、TG、HDL-C、LDL-C水平相比，差異均無統計學意義（P均＞0.05）；HFpEF組患者外周血GDF-15、ST-2、NT-proBNP水平均低于HFrEF組患者，差異有統計學意義（P均＜0.05）（表2）。

表1 患者的一般臨床資料分析

2.3 兩組患者心功能比較 入院時，HFpEF組患者LVEF高于HFrEF組患者，而其他心功能指標，包括LAD、LVDd、MVE/MVA均低于HFrEF組患者，差異均有統計學意義（P均＜0.05）（表3）。

2.4 GDF-15、ST-2、NT-proBNP與LVEF的相關性 Pearson直線相關性分析顯示GDF-15、ST-2、NT-proBNP與LVEF均呈負相關性（P＜0.05）。另外，GDF-15、ST-2、NT-proBNP彼此之間存在一定的正相關性（P＜0.05）（表4）。

2.5 多因素Logistic回歸分析HFpEF的發(fā)生風險 以發(fā)生HFpEF作為因變量（HFpEF賦值為1，HFrEF賦值為0），將上述存在統計學意義的變量作為自變量，采用多因素Logistic回歸模型分析HFPEF發(fā)生的危險因素，結果顯示，年齡、性別、GDF-15、ST-2、NT-proBNP和LVEF是HFpEF發(fā)生的獨立影響因素（P＜0.05）（表5）。

表2 兩組患者實驗室生化指標比較（±s）

表2 兩組患者實驗室生化指標比較（±s）

注：HFpEF：射血分數保留的心力衰竭；HFrEF：射血分數降低的心力衰竭；FPG：空腹血糖；2 hPG：2 h血糖；HbAlc：糖化血紅蛋白；TC：總膽固醇；TG：三酰甘油；HDL-C：高密度脂蛋白膽固醇；LDL-C：低密度脂蛋白膽固醇；GDF-15：生長轉化因子15；ST-2：腫瘤形成抑制素2；NT-proBNP：N末端腦利鈉原

項目 HFpEF（n=118）HFrEF（n=149）t值 P值FPG（mmol/L） 6.95±1.14 6.73±1.26 1.4770.141 2 hPG（mmol/L） 9.04±1.39 8.75±1.51 1.6140.108 HbAlc（%） 6.95±0.56 6.81±0.64 1.8750.062 TC（mmol/L） 4.75±0.53 4.72±0.46 0.4950.621 TG（mmol/L） 1.60±0.24 1.55±0.21 1.8130.071 HDL-C（mmol/L） 2.44±0.53 2.33±0.46 1.8140.071 LDL-C（mmol/L） 3.18±0.36 3.22±0.42 0.8230.412 GDF-15（pg/ml） 0.22±0.16 0.48±0.17 12.7360.000 ST-2（pg/ml） 30.31±19.1247.46±21.536.7880.000 NT-proBNP（pg/ml） 2178.52±985.746385.39±1081.2632.8200.000

表3 兩組患者心功能比較（±s）

表3 兩組患者心功能比較（±s）

注：HFpEF：射血分數保留的心力衰竭；HFrEF：射血分數降低的心力衰竭；LVEF：左室射血分數；LAD：左心房內徑；LVDd：左心室舒張末期內徑；MVE/MVA：二尖瓣血流E峰和A峰流速比值

LVEF（%） 57.67±6.41 46.32±5.29 15.8490.000 LAD（mm） 39.83±7.52 44.76±6.78 5.6220.000 LVDd（mm） 46.33±4.24 63.51±4.65 31.1630.000 MVE/MVA 0.74±0.28 1.16±0.41 9.5080.000

表4 Pearson直線相關性分析

2.6 GDF-15、ST-2、NT-proBNP對HFpEF的診斷價值 經ROC曲線分析，GDF-15、ST-2、NT-proBNP聯合診斷的ROC曲線下的面積以及敏感度和特異度明顯高于單獨診斷（χ2=11.355，P＜0.05）（表6，圖1）。

表5 多因素Logistic回歸分析

表6 ROC曲線分析GDF-15、ST-2、NT-proBNP對HFpEF的診斷價值

3 討論

HF是心肌梗死、心肌炎等大多數心血管疾病的終末期表現，患者預后較差，尤其近幾年，我國逐漸邁進老齡化社會，冠心病、糖尿病、高血壓等作為心力衰竭的獨立危險因素，其發(fā)病率逐年上升，大大增加了我國的醫(yī)療負擔[9]。2014年，由中華醫(yī)學會心血管分會頒布的《中國心力衰竭診斷和治療指南》將HF患者分為HFpEF和HFrEF，指南建議，LVEF是HF分類最重要的指標之一，除此以外，尚需要考慮一些實驗室指標，包括NT-proBNP、心肌肌鈣蛋白以及炎性因子、纖維化因子、氧化應激因子、神經激素等[8]，但目前尚沒有明確哪些指標可作為HFpEF患者的診斷標志物。HFpEF和HFrEF雖然都屬于HF，但是因其發(fā)病機制、臨床表現、預后均存在較大差異，尤其是HFpEF患者，早期缺乏典型的臨床指證，心功能一般處于代償和失代償波動的階段，大大增加了診斷困難，從而影響臨床個體化治療[10]。雖然國內外指南已明確規(guī)定NT-proBNP可作為HFpEF患者診斷的分子標志物[11]，但因其易受年齡、性別、體質量等因素的影響，且左心室肥厚、心律失常、心肌缺血、慢性阻塞性肺疾病等均可引起其水平升高，因此，若單獨采用NT-proBNP作為HFpEF的診斷標志物，其敏感性和特異性均較低，仍然建議聯合其他HF標志物以提高臨床診斷效能。

HF的發(fā)生機制復雜且不明確，除了與心肌功能減退有關以外，還受炎癥反應、神經內分泌失調等多因素的影響[12]。GDF-15屬于轉化生長因子β超家族成員之一，具有明顯的心肌組織表達和功能特異性。在正常生理狀態(tài)下，心肌細胞內GDF-15一般呈弱表達或陰性表達，但是機體一旦發(fā)生氧化應激反應、炎癥反應或免疫反應等，GDF-15作為保護性細胞因子，在心肌組織內表達量迅速上調，發(fā)揮心肌保護作用[13]。ST-2屬于白介素-1超家族成員，包括跨模型和可溶性ST-2。以往，大多數研究認為ST-2僅是炎癥反應因子，參與免疫功能調控。但是近幾年，有研究發(fā)現，IL-33是ST-2的特異性配體。并且，越來越多的研究證實，ST-2與IL-33結合后具有顯著的心臟保護作用[14]。2013年，由ACCF/AHA指南中已經將ST-2作為NT-proBNP的輔助診斷分子[15]，但ST-2是否可作為HFpEF患者的敏感指標尚待研究。本研究中我們發(fā)現，與HFrEF患者相比，HFpEF組患者外周血GDF-15、ST-2、NT-proBNP水平明顯下調，并且GDF-15、ST-2、NT-proBNP均與LVEF呈明顯的負相關性。經多因素Logistic回歸分析，GDF-15、ST-2、NT-proBNP都是HFpEF發(fā)生的獨立危險因素，受年齡、性別、體質指數（BMI）等外界因素影響較小。提示：GDF-15、ST-2、NT-proBNP可作為HFpEF的潛在預測因子；經ROC曲線分析證實，以上三種因子的聯合診斷效能明顯高于單獨診斷效能。

綜上所述，本項研究提出了GDF-15/sST2/NT-proBNP聯合診斷HFpEF的新思路。NT-proBNP一直是公認的的診斷HF的典型分子標志物，而ST-2、GDF-15均與NT-proBNP和LVEF密切相關，可作為NT-proBNP的輔助診斷分子，以提高HFpEF患者的診斷率，為預后提供重要的參考信息。