肺動(dòng)脈高壓的生物標(biāo)志物

肺動(dòng)脈高壓(PAH)是肺高血壓(PH)分類中的第一大類，為在海平面靜息狀態(tài)下右心導(dǎo)管所測(cè)的肺動(dòng)脈平均壓≥25 mmHg，肺小動(dòng)脈楔壓≤15 mmHg，肺血管阻力>3 Wood單位。PAH是一類異質(zhì)性疾病，包括特發(fā)性PAH(IPAH)、遺傳性PAH、藥物及毒物誘發(fā)PAH、疾病相關(guān)性PAH。疾病相關(guān)性PAH包括先天性心臟病相關(guān)性PAH(CHD-PAH)、結(jié)締組織疾病相關(guān)性PAH(CTD-PAH)、人類免疫缺陷病毒相關(guān)性PAH(HIV-PAH)、門(mén)脈高壓相關(guān)性PAH、血吸蟲(chóng)病相關(guān)性PAH、肺靜脈閉塞病/肺毛細(xì)血管瘤及新生兒持續(xù)性PH[1]。由于PAH早期癥狀(如疲勞和勞力性呼吸困難)是非特異性的，常被誤診為哮喘或其他疾病，大多數(shù)PAH患者被診斷時(shí)已處于疾病晚期，即使給予雙聯(lián)至三聯(lián)靶向治療，患者死亡率仍然很高。PAH的早期診斷及干預(yù)可提高患者長(zhǎng)期生存率，對(duì)預(yù)后尤為重要。右心導(dǎo)管檢查是PAH診斷的金標(biāo)準(zhǔn)，但作為一種侵入性手術(shù)不適合用于篩查；超聲心動(dòng)圖是目前PAH篩查的非侵入性方法，但經(jīng)常高估或低估PAH患者肺動(dòng)脈壓力和心輸出量。因此，需要尋找更好的非侵入性檢查方法[2]。多種生物標(biāo)志物，包括與右心功能障礙、心肌損傷、炎性反應(yīng)和氧化應(yīng)激、血管損傷和重構(gòu)等相關(guān)的標(biāo)志物，可作為診斷PAH、判斷PAH預(yù)后和治療反應(yīng)的非侵入性客觀指標(biāo)，反映了PAH的復(fù)雜病理生理。

1 右心功能障礙相關(guān)的標(biāo)志物

利鈉肽是心肌細(xì)胞在心壁受牽拉和心功能不全時(shí)釋放的多效性激素家族，主要包括腦鈉肽(BNP)和心房利鈉肽(ANP)，通過(guò)利尿、利鈉、擴(kuò)張血管及抑制腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)參與調(diào)節(jié)血容量和血壓。它們?cè)诟鱾€(gè)類型PH如IPAH、CTD-PAH、CHD-PAH、慢性血栓栓塞性PH中的水平增高，可能是對(duì)右室壁變化的應(yīng)激反應(yīng)[3]。Wiedemann等[4]研究表明，重度PAH患者吸入依洛前列素后，ANP的快速下降與血流動(dòng)力學(xué)的改善相關(guān)，其原因是ANP由心房細(xì)胞產(chǎn)生并儲(chǔ)存，心房擴(kuò)張及負(fù)荷過(guò)重時(shí)直接刺激ANP的快速釋放。血漿ANP比血漿BNP更易受到短期血流動(dòng)力學(xué)變化的影響，因ANP血漿半衰期短，臨床應(yīng)用受到限制。相反，BNP主要由心室組織分泌，比ANP穩(wěn)定，采血后不需要立即冷卻和添加酶抑制劑。Leuchte等[5]證實(shí)血漿BNP水平與IPAH患者6 min步行距離(6MWD)、峰值攝氧量呈負(fù)相關(guān)，與IPAH的世界衛(wèi)生組織(WHO)心功能分級(jí)呈正相關(guān)。高BNP水平不僅與PAH患者死亡風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)[6]，而且對(duì)其5年生存率有強(qiáng)的預(yù)測(cè)作用[7]。無(wú)生物活性的N末端腦鈉肽前體(NT-proBNP)是BNP合成時(shí)的副產(chǎn)物，對(duì)PAH的靶向治療反應(yīng)和死亡率有預(yù)測(cè)意義。NT-proBNP比BNP更易評(píng)估，更穩(wěn)定，是目前PAH治療指南中唯一納入預(yù)后指標(biāo)的血清學(xué)標(biāo)志物。利鈉肽適用于鐮狀細(xì)胞病及系統(tǒng)性硬化癥患者的PAH風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，NT-proBNP在預(yù)測(cè)鐮狀細(xì)胞病相關(guān)PH時(shí)比超聲心動(dòng)圖更為有效，此外，BNP和NT-proBNP水平均可反映PAH患者病情變化及其對(duì)治療的反應(yīng)。然而，NT-proBNP可從右心功能不全及組織缺氧和器官損傷兩方面對(duì)PAH患者進(jìn)行預(yù)后評(píng)估，較BNP的評(píng)估效果更好[8]。

2 心肌損傷相關(guān)的標(biāo)志物

心肌肌鈣蛋白(cTn)是識(shí)別心肌損傷的首選標(biāo)志物，心肌肌鈣蛋白T(cTnT)和肌鈣蛋白I(cTnI)是PAH不良結(jié)局的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子。薈萃分析表明，cTn水平在PAH晚期升高，提示心肌損傷，因而不能作為PAH早期的敏感標(biāo)志物；PAH患者cTn陽(yáng)性組的死亡率高于cTn陰性組，cTnI升高較cTnT升高能更好地預(yù)測(cè)PAH患者死亡率，cTnI陽(yáng)性組右心衰或肺移植相關(guān)的死亡風(fēng)險(xiǎn)較cTnI陰性組增加4.7倍[9]。

3 炎性反應(yīng)相關(guān)標(biāo)志物

炎性反應(yīng)在PAH的發(fā)生發(fā)展中起重要作用[10]。Soon等[11]研究表明，IPAH和家族性PAH患者與對(duì)照組相比，腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、α干擾素、γ干擾素、白細(xì)胞介素(IL)-1β、IL-2、IL-4、IL-5、IL-6、IL-8、IL-10、IL-12p70和IL-13水平升高，同時(shí)IL-6、IL-8、IL-10、IL-12p70較傳統(tǒng)臨床參數(shù)如6MWD能更好地評(píng)估預(yù)后。另有研究發(fā)現(xiàn)，PAH患者血漿趨化因子如CCL5、CCL7較對(duì)照組升高[12]，C反應(yīng)蛋白(CRP)水平與PAH患者紐約心功能協(xié)會(huì)(NYHA)心功能分級(jí)呈正相關(guān)，治療12個(gè)月后，CRP水平正常的PAH患者的生存率較CRP水平升高的患者顯著提高[13]。骨橋蛋白(OPN)是一種多效細(xì)胞因子，通過(guò)精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸細(xì)胞結(jié)合序列參與單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和T細(xì)胞的募集及平滑肌細(xì)胞的增殖，上述細(xì)胞在肺血管重構(gòu)中發(fā)揮了重要作用。炎性因子TNF-α、IL-1b可誘導(dǎo)OPN表達(dá)。PAH患者OPN水平較對(duì)照組明顯升高，且與PAH平均肺動(dòng)脈壓呈正相關(guān)[14]。Rosenberg等[15]研究表明，OPN是PAH患者2年內(nèi)死亡的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子，結(jié)合NT-proBNP可更好地評(píng)估PAH死亡率。生長(zhǎng)分化因子(GDF)-15是轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(TGF-β)超家族成員，在大多數(shù)組織中GDF-15表達(dá)水平低下，在病理狀態(tài)下如急性損傷、組織缺氧、炎性反應(yīng)或氧化應(yīng)激時(shí)表達(dá)上調(diào)。GDF-15在PH患者叢狀病變中表達(dá)[3]，PAH患者血清GDF-15水平與右房壓力、毛細(xì)血管楔壓、尿酸和NT-proBNP呈正相關(guān)[16]。此外，與無(wú)PAH的系統(tǒng)性硬化癥患者相比，系統(tǒng)性硬化癥相關(guān)性PAH(SSc-PAH)患者的總體生存率降低，GDF-15水平明顯升高，并與一氧化碳擴(kuò)散能力呈負(fù)相關(guān)；GDF-15結(jié)合經(jīng)胸超聲心動(dòng)圖指標(biāo)、NT-proBNP可更好地評(píng)估系統(tǒng)性硬化癥患PAH的風(fēng)險(xiǎn)[17]。

4 內(nèi)皮功能障礙和血管平滑肌細(xì)胞增殖相關(guān)的標(biāo)志物

4.1 內(nèi)皮素-1(ET-1)

ET-1主要由血管內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生，較少由血管平滑肌細(xì)胞(VSMC)、巨噬細(xì)胞和成纖維細(xì)胞產(chǎn)生。ET-1具有多種生物學(xué)效應(yīng)，可促進(jìn)血管收縮、垂體激素及心房利鈉肽釋放、醛固酮生物合成及多種細(xì)胞(VSMC、成纖維細(xì)胞等)的增生和肥大，ET-1還誘導(dǎo)多種原癌基因如c-fos、c-jun、c-myc的表達(dá)。人類基因組學(xué)相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)了ET-2和ET-3，Montani等[18]研究表明，PAH患者血漿ET-1水平升高，ET-3水平降低，且ET-1/ET-3的比值與PAH患者血管活性藥物特異性治療后的血流動(dòng)力學(xué)及預(yù)后有關(guān)。ET-1水平升高是PAH長(zhǎng)期隨訪臨床惡化的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子[19]，但ET-1的臨床應(yīng)用受到其半衰期較短(4～7 min)的限制，且作為一種旁分泌因子，ET-1主要釋放至血管基底膜側(cè)，僅有部分進(jìn)入血液，其血漿濃度不能準(zhǔn)確反映組織濃度。血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑、他汀類藥物、ET受體拮抗劑及β受體拮抗劑的使用會(huì)使血漿ET-1水平減低，特別是ET受體拮抗劑的廣泛應(yīng)用可能限制ET-1作為生物標(biāo)志物的使用[20]。

4.2 一氧化氮(NO)

NO及其下游效應(yīng)物環(huán)磷酸鳥(niǎo)苷和蛋白激酶G，對(duì)肺血管具有促血管擴(kuò)張、抗增殖、抗凝血和抗炎作用[21]。研究發(fā)現(xiàn)，IPAH患者支氣管肺泡灌洗液中的NO低于健康對(duì)照組，使用波生坦治療后IPAH患者肺泡灌洗液中的NO水平較未接受治療組升高[22]。NO不穩(wěn)定，不能在血液中以氣體形式檢測(cè)，且其水平受到多種混雜因素包括年齡、性別、感染、靶向藥物使用、技術(shù)人員操作水平等的影響，這使其常規(guī)使用受到限制。

4.3 不對(duì)稱二甲基精氨酸(ADMA)

ADMA由內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生，可抑制NO合成酶。各種類型PAH患者如IPAH[8]、HIV-PAH[23]、SSc-PAH[24]、鐮狀細(xì)胞病相關(guān)PAH[25]的ADMA水平升高。ADMA不僅是IPAH患者死亡的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子，也與右房壓力、混合靜脈飽和度(經(jīng)右心導(dǎo)管測(cè)量)呈正相關(guān)[8]。SSc-PAH患者的ADMA水平高于無(wú)PAH的系統(tǒng)性硬化癥患者，與肺動(dòng)脈收縮壓呈正相關(guān)，結(jié)合NT-proBNP可更好地評(píng)估系統(tǒng)性硬化癥患者的PAH風(fēng)險(xiǎn)[24]。在CTEPH相關(guān)PH中，ADMA與PH嚴(yán)重程度呈正相關(guān)，血漿ADMA≥0.64 mmol/L的患者較ADMA<0.64 mmol/L的患者預(yù)后差[26]。

4.4 腎上腺髓質(zhì)素(ADM)

ADM是由血管內(nèi)皮和VSMC合成和分泌的活性多肽，可能通過(guò)抑制炎性反應(yīng)和醛固酮、舒張血管、抑制VSMC增殖和內(nèi)皮細(xì)胞凋亡及抑制膠原蛋白合成，抑制肺血管的重構(gòu)[27-28]。PAH患者ADM水平高于健康對(duì)照組[29]。長(zhǎng)期隨訪發(fā)現(xiàn)，血漿ADM水平與PH的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)[30]。靜脈注射ADM可顯著提高PAH患者的心臟指數(shù)，降低肺血管阻力，提示內(nèi)源性ADM可能作為反調(diào)節(jié)激素在PAH中發(fā)揮重要作用[28]。

5 血管重建和損傷相關(guān)的標(biāo)志物

5.1 血管生成素(Ang)

Ang-1和Ang-2是糖蛋白，通過(guò)內(nèi)皮細(xì)胞上的Tie-2受體參與血管生成和發(fā)育，調(diào)節(jié)血管通透性，Ang-1由周細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞和成纖維細(xì)胞產(chǎn)生，Ang-1與Tie-2結(jié)合可維持血管完整性和內(nèi)皮細(xì)胞存活[31]。研究表明，Ang-1通過(guò)Tie-2途徑下調(diào)人肺動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞(PAEC)中骨形態(tài)發(fā)生蛋白受體的表達(dá)，可預(yù)防PAH；在大鼠野百合堿和缺氧動(dòng)物模型中，Ang-1可預(yù)防PAH的發(fā)生發(fā)展，而Ang-2可阻斷Ang-1相關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，因此，Ang/Tie2受體通路被認(rèn)為是IPAH發(fā)病的主要信號(hào)通路[32]。Ang-2儲(chǔ)存于內(nèi)皮細(xì)胞的Weibel-Palade體，在內(nèi)皮細(xì)胞激活和損傷后迅速釋放。此外，Ang-2僅在血管重構(gòu)位點(diǎn)表達(dá)，Ang-2與Tie-2結(jié)合可使血管通透性增加[31]。Kümpers等[33]研究表明，Ang-2水平不僅與PAH分期和治療反應(yīng)相關(guān)，還是其死亡率的獨(dú)立危險(xiǎn)因子。

5.2 微粒(MP)

MP是在物理或化學(xué)刺激后，各類細(xì)胞釋放的具有促凝、促炎、促血管形成、促增殖作用的細(xì)胞囊泡，直徑為0.1～1 mm。MP為異質(zhì)性群體，其來(lái)源(包括內(nèi)皮細(xì)胞、血小板、白細(xì)胞和紅細(xì)胞)、數(shù)量、大小、抗原組成和功能特性各不相同，MP的表面抗原可以用于表型定量，也可反映MP來(lái)源細(xì)胞的活化程度。采用流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)PH患者和對(duì)照組血小板、白細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞來(lái)源的MP，發(fā)現(xiàn)MP在PAH如IPAH、CTD-PAH中升高，表明PAH與血小板活化、血管炎性反應(yīng)和內(nèi)皮功能障礙有關(guān)[34]。

6 表觀遺傳相關(guān)的標(biāo)志物

表觀遺傳機(jī)制在PAH發(fā)生和發(fā)展中起重要作用。表觀遺傳指 DNA序列不發(fā)生變化，而基因功能發(fā)生了可逆、可遺傳的改變。表觀遺傳對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控體現(xiàn)在DNA甲基化、組蛋白乙?；图谆?、非編碼RNA的調(diào)控等方面，目前研究最多的是非編碼RNA中微小RNA(miRNA)在PAH中的作用。MiRNA參與轉(zhuǎn)錄后基因表達(dá)調(diào)控，其異常表達(dá)參與肺動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞(PASMC)異常增殖、外膜成纖維細(xì)胞遷移、肺動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞(PAEC)功能障礙以及對(duì)PAH發(fā)病機(jī)制中相關(guān)信號(hào)通路的調(diào)控[35]。MiR-140-5p及miR-204低表達(dá)可促進(jìn)PASMC增殖和遷移，miR-140-5p還可上調(diào)骨形成蛋白Ⅱ型受體(BMPR2)，參與肺血管重構(gòu)；miR-29a-3p通過(guò)調(diào)節(jié)肺外膜成纖維細(xì)胞的活化參與肺血管重構(gòu)；miR-130/301可在內(nèi)皮細(xì)胞中調(diào)控apelin-miR-424/503-成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子2(FGF2)信號(hào)通路，而在平滑肌細(xì)胞中，miR-130/301可直接調(diào)控STAT3-miR-204信號(hào)通路，參與肺血管重構(gòu)；miR-145和miR-199a-5p表達(dá)上調(diào)、miR-126和miR-223表達(dá)下調(diào)與PAH患者右心衰的發(fā)生發(fā)展有關(guān)；血漿中miR-130/301、miR-125a、miR-27b、miR-17-92、miR-98及miR-204參與肺血管重構(gòu)[36]。

7 組織缺氧和器官損傷相關(guān)的標(biāo)志物

尿酸(UA)是嘌呤代謝最終產(chǎn)物，具有氧化和抗氧化特性，是一種內(nèi)源性自由基清除劑，可保護(hù)內(nèi)皮細(xì)胞免受活性氧和活性氮的損傷，然而，UA僅在親水性環(huán)境中發(fā)揮抗氧化作用。UA與氧化劑反應(yīng)可產(chǎn)生其他自由基，并對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生氧化損傷。UA及其下游自由基不僅可作為促炎性因子發(fā)揮作用，還能促進(jìn)血管收縮和血管重構(gòu)[37]。PAH患者的UA水平升高，且是PAH嚴(yán)重程度[38]及死亡率[39]的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子。血漿UA水平與年齡和性別有關(guān)，并受腎功能衰竭、低氧血癥、別嘌呤醇及利尿劑攝入量的影響，因此，其作為PAH標(biāo)志物的價(jià)值有限。高膽紅素血癥是死亡率的另一預(yù)測(cè)因子，與右房壓力、高BNP水平和心功能分級(jí)有關(guān)[40]。研究表明，血清結(jié)合膽紅素(DBIL)可預(yù)測(cè)IPAH的嚴(yán)重程度，血清DBIL基線水平是IPAH死亡率的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子，DBIL基線水平及隨訪期間DBIL水平升高的患者存活率明顯低于DBIL基線水平正常的患者，經(jīng)靶向藥物治療后PAH患者血清DBIL可顯著下降[41]。

8 其他

尿異前列腺素F2是脂質(zhì)過(guò)氧化的生物標(biāo)記物，是PAH死亡率的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子[42]。肽素是由39個(gè)氨基酸組成的糖肽，是精氨酸加壓素原C末端的一部分。當(dāng)血流動(dòng)力學(xué)異常時(shí)，肽素與精氨酸升壓素(AVP)共同由神經(jīng)垂體釋放，介導(dǎo)動(dòng)脈收縮和利尿作用。Nickel等[43]研究表明，PAH患者肽素水平高于健康對(duì)照組，肽素基線水平與PAH嚴(yán)重程度相關(guān)，其血漿水平升高與較高的死亡風(fēng)險(xiǎn)和不良預(yù)后有關(guān)。

有關(guān)PAH生物標(biāo)志物的大多數(shù)研究為回顧性研究，存在患者和對(duì)照組人數(shù)少、患者群體異質(zhì)性和選擇偏倚等缺陷，仍需進(jìn)行前瞻性研究驗(yàn)證。此外，生物標(biāo)志物聯(lián)合使用可能比單一標(biāo)志物對(duì)PAH有更好的診斷和預(yù)后價(jià)值。