生長刺激表達基因2蛋白因子在新型冠狀病毒肺炎患者心血管事件診斷及預后判斷中的作用和應用前景

張憲偉，陳韻岱

(1聯(lián)合參謀部警衛(wèi)局衛(wèi)生保健處，北京 100017；2解放軍總醫(yī)院第一醫(yī)學中心心血管內(nèi)科，北京 100853)

自新型冠狀病毒肺炎疫情在武漢暴發(fā)以來，已在全國范圍出現(xiàn)流行趨勢。臨床實踐中發(fā)現(xiàn)，患有心血管疾病、糖尿病等基礎疾病的危重癥老年患者死亡風險更高，且多數(shù)危重癥患者出現(xiàn)了心肌損傷、心功能衰竭等心血管功能受損情況。Vicente等[1]研究顯示，新型冠狀病毒肺炎患者一旦出現(xiàn)心血管相關并發(fā)癥，死亡率將增加60%。腦利鈉肽(B-type natriuretic peptide，BNP)或N氨基末端B型腦利鈉肽原(N-terminal B-type natriuretic peptide， NT-proBNP)升高提示心功能受損，二者是診斷心功能不全及預后判斷的重要指標，但用于心肌損傷、心功能衰竭等疾病的早期識別診斷以及心源性呼吸困難的鑒別診斷仍存在很多不足[2]。臨床迫切需要能夠盡早識別心肌損傷的指標和方法，這對提高新型狀病毒肺炎危重癥患者的救治成功率至關重要。

王福生團隊對因新型冠狀病毒肺炎死亡患者的病理研究顯示[3]，死亡患者外周血CD4和CD8 T細胞的數(shù)量顯著減少，但是CD4 T細胞中的CCR4+、CCR6+和輔助T細胞17(T helper cell 17，Th17)的濃度增加，CD8 T細胞含有高濃度的細胞毒性顆粒。Th17的增加以及CD8 T細胞的高細胞毒性表明T細胞過度活化，這可以部分解釋新型冠狀病毒肺炎患者免疫嚴重損傷的原因。我們由此推斷可溶性生長刺激表達基因2蛋白(growth stimulation expressed gene 2，ST2)在新型冠狀病毒肺炎的免疫損傷機制中可能發(fā)揮一定作用。ST2是一種血漿蛋白，也是白介素-33(interleukin 33，IL-33)的配體。研究表明[4]，通過檢測血漿ST2水平可早期識別急性心力衰竭發(fā)作、慢性心力衰竭惡化及心肌梗死等疾病。ST2產(chǎn)生及分泌的途徑與常見的肌鈣蛋白I、BNP或NT-proBNP等臨床指標明顯不同，其可能是通過獨特的通路刺激產(chǎn)生的，所以ST2在心血管事件的早期預測及預后判斷中具有一定作用和價值，值得進一步研究。

1 ST2蛋白的生化結構和功能

ST2于1989年首次被發(fā)現(xiàn)，其基因位于2q12染色體，是IL-1基因家族的成員之一，具有4種亞型，其中最重要的兩種是IL1RL1-b(ST2L)和IL1RL1-a(ST2a)。IL1RL1-b(ST2L)即跨膜型受體，屬于IL-1受體家族成員，表達于Th2細胞和肥大細胞表面，由3個細胞外的免疫球蛋白G結構域、跨膜部分及T1R胞漿結構區(qū)組成。IL1RL1-a(ST2a)即分泌型受體，可以在血漿中檢測到，主要表達于嗜堿性和嗜酸性粒細胞，可分泌到細胞外，含有9個氨基酸組成的獨特C端序列。ST2沒有跨膜和細胞內(nèi)結構域，可以自由通過血管內(nèi)皮[5]。

IL-33是ST2L的功能配體，與ST2L在炎癥細胞膜上結合，從而激活有絲分裂原蛋白激酶和其他的生化旁路，最終導致核因子κB(nuclear factor kappa-B，NF-κB)激酶復合物抑制劑激活，使NF-κB激活后發(fā)揮其促炎性反應。ST2是IL-33的誘餌受體，ST2與IL-33結合后，減少分子與ST2L的相互作用。ST2與IL-33相互作用可減少NF-κB的產(chǎn)生，從而減輕炎性反應。曾推斷IL-33自身可調控ST2L和ST2的mRNA轉錄。Schmieder等[6]在高轉移性人胰腺癌細胞株COLO357試驗研究中發(fā)現(xiàn)，不同濃度的IL-33和IL-1對ST2L和ST2的mRNA基因表達均有影響。這兩種細胞因子特別之處在于：二者均是通過增加ST2L mRNA基因表達，減少ST2 mRNA基因表達。當給予低劑量IL-33 mRNA時，其表達的IL-1可顯著上調ST2LmRNA基因轉錄，同時增多的干擾素-γ(interferon gamma，IFN-γ)可促進ST2L的mRNA基因和蛋白表達。這些都反映出ST2的炎性調節(jié)作用較以前的研究結果更為復雜。Sweet等[7]研究表明，當細菌脂多糖(lipopolysaccharides，LPS)在血液中流動時，ST2可直接與巨噬細胞結合并產(chǎn)生相互作用，抑制IL-6、IL-12和腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor α，TNF-α)等細胞因子產(chǎn)生，從而調節(jié)炎性反應。此外，ST2L可激活Th2淋巴細胞并誘導產(chǎn)生IL-4、IL-5和IL-13等幾種細胞因子，增強Th2淋巴細胞對炎癥的反應，在免疫系統(tǒng)細胞、細胞因子的分泌以及ST2的最終表達之間存在著相互影響。抗原刺激細胞產(chǎn)生的IL-6在Th2分化過程中能夠增加ST2的表達。ST2能夠激活原始T細胞，使其進入2型免疫細胞，同時免疫系統(tǒng)也能夠增強ST2的表達，但其內(nèi)在相互作用機制尚未被完全闡明。

Sanada等[8]研究發(fā)現(xiàn)，IL-33/ST2具有更多的生物學特性及臨床實際應用價值。特別是ST2除了可以作為生物標志物，還可以作為真正的治療靶點。為了表明IL-33/ST2相互作用的生物學特點，Sanada等對IL-33進行了體內(nèi)及體外試驗研究，發(fā)現(xiàn)IL-33可降低p38蛋白絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)以及被血管緊張素Ⅱ激活的MAPK旁路中N末端激酶磷酸化的活性。由于產(chǎn)生幾種活性氧自由基，血管緊張素Ⅱ可導致心臟受損，在實驗中發(fā)現(xiàn)外部給予IL-33可以減少由血管緊張素Ⅱ誘發(fā)產(chǎn)生的氧自由基活性。在ST2受體的功能和表達研究中發(fā)現(xiàn)一個有趣的結果[8]：野生型小鼠模型腹腔注射純化IL-33，2 μg/d，共4周，與對照組相比可減低心肌細胞和心臟結構的纖維化及肥厚性負荷。Sanada等[8]推斷他們的實驗僅部分說明了ST2缺失在承受血管緊張素II作用的心臟結構中的重要性，但是ST2可作為治療靶點是一個大膽的推測：心臟病患者經(jīng)外源性給予IL-33能增強ST2L活性和其細胞內(nèi)生化旁路，從而阻止或減輕心臟病惡化。同樣Sanada等[8]研究發(fā)現(xiàn)，給予經(jīng)IL-33激活的ST2后，患者心臟的心肌肥厚和收縮功能得到改善。盡管上述研究尚屬于動物模型實驗結果，研制可增強人類心肌細胞ST2活性藥物的思路或許可作為未來臨床發(fā)展的目標。

邱菊等[9]研究顯示，IL-17+、ST2+、Ⅱ型天然免疫細胞(group Ⅱ innate lymphoid cells，ILC2)在肺部炎癥過程中起致病作用。ILC2是固有免疫細胞的一個亞群，主要分泌IL-5和IL-13。IL-25和IL-33可作用于ILC2使其擴增并促進其功能。既往研究發(fā)現(xiàn)，IL-33可分別作用于兩種ILC2：iILC2和nILC2。iILC2可表達IL-17，在肺的感染中發(fā)揮免疫防御作用；而nILC2在非感染條件下不分泌IL-17。邱菊研究組發(fā)現(xiàn)，在IL-33和木瓜蛋白酶(papain)誘導出肺部炎癥狀況時，可以通過ST2刺激ILC2分泌IL-17，該現(xiàn)象不依賴于適應性免疫系統(tǒng)，即在T、B細胞缺乏的Rag1-/-小鼠中也存在這種現(xiàn)象。同時發(fā)現(xiàn)ST2刺激ILC2分泌IL-17依賴于轉錄因子芳香族化合物受體(aryl hydrocarbon receptor，AhR)而非經(jīng)典調控的轉錄因子孤獨受體γt(retinoicacid-related orphan nuclear receptor γt，RORγt)。利用骨髓移植技術研究發(fā)現(xiàn)，來自于造血系統(tǒng)的IL-33下游信號Myd88是ST2刺激ILC2分泌IL-17的必要因素。但是，IL-33并不能直接通過ST2促進ILC2中IL-17 mRNA基因的表達，而是和白三烯(leukotriene)介導的活化T細胞核因子信號通路協(xié)同促進IL-17的表達。同時研究人員發(fā)現(xiàn)，體內(nèi)ILC2中IL-17的持續(xù)性表達依賴于IL-33，在停止注射IL-33后，ST2刺激ILC2分泌IL-17的能力顯著減弱。

2 ST2在臨床實踐中的作用

ST2在急診科可用于鑒別主觀癥狀呼吸困難患者有無合并失代償心功能不全，是一個潛在的生物標志物，及時對呼吸困難患者進行鑒別診斷，有助于針對性調整其治療和管理策略，改善預后。PRIDE項目[10]是一項在馬薩諸塞總醫(yī)院急診科對呼吸困難患者進行調查的前瞻性、盲法研究，旨在對599例呼吸困難入院患者評估檢測其ST2、NT-proBNP和C-反應蛋白(C-reactive protein，CRP)濃度，結果顯示，合并有急性心力衰竭患者的ST2血清濃度高于無心力衰竭患者(0.50和0.15 ng/ml，P<0.001)；在急性心力衰竭亞組中，對ST2與1年死亡率之間相關性進行受試者工作特征曲線分析發(fā)現(xiàn)，ST2的曲線下面積顯著高于NT-proBNP(P<0.001)，提示ST2有助于預后判斷。

Socrates等[11]對ST2、BNP和NT-proBNP預測30 d、90 d和1年的死亡率進行受試者工作特征曲線分析，結果顯示，3種指標的曲線下面積差異無統(tǒng)計學意義，但Kaplan-Meier曲線進一步分析顯示：ST2、BNP和NT-proBNP聯(lián)合應用可以提高因急性心力衰竭呼吸困難患者診斷的準確性。Dieplinger等[12]對251例呼吸困難患者的研究也證實，ST2是可預測患者1年死亡率的生物標志物，尤其是與其他血漿因子聯(lián)合檢測效果更佳。

PRIDE研究[13]對139例患者(包括心力衰竭和非心力衰竭患者)進行多變量分析，結果顯示，ST2與心臟功能密切相關，ST2與左、右心室功能以及其他形態(tài)學參數(shù)呈獨立相關。Boisot等[14]納入了150例失代償急性心力衰竭患者，對ST2的預測價值進行評估，并與常用的心力衰竭生物標志物如BNP或NT-proBNP進行對比，受試者工作特征曲線分析顯示，ST2與NT-proBNP對90 d死亡率的預測價值相當，均優(yōu)于BNP。1年后隨訪結果顯示，ST2獨立預測價值仍持續(xù)存在，ST2血漿水平越高，死亡率也越高。Rehman等[15]研究結果顯示，CRP、體溫、心率、BNP、血尿素氮、吸煙史和收縮壓均與ST2呈正相關，對急性失代償心力衰竭患者血ST2的濃度有預測價值。將ST2、NT-proBNP、BNP及CRP聯(lián)合應用能明顯提高患者1年死亡率的預測值，曲線下面積可增加到0.80，差異具有顯著統(tǒng)計學意義。以上研究均證實ST2因子是失代償心力衰竭患者的急性心力衰竭發(fā)作的良好標志物，并對死亡率有可靠的預測價值。

通過以上綜述發(fā)現(xiàn)，肺炎不僅僅是呼吸系統(tǒng)疾病，更準確地說，肺炎是一個系統(tǒng)性疾病。新型冠狀病毒肺炎危重癥患者心肌損傷情況比較常見，及時發(fā)現(xiàn)并診治，有助于降低新型冠狀病毒肺炎患者的死亡率。但在臨床實踐中發(fā)現(xiàn)，在冠狀病毒感染的情況下，急性心肌損傷的癥狀和體征可能被掩蓋，呼吸困難患者是否伴有心源性因素較難鑒別，容易導致漏診或診斷延遲。另外，肌鈣蛋白I、BNP或NT-proBNP等指標對于早期識別心肌損傷有一定局限性，還需要與ST2等敏感指標聯(lián)合應用，進一步提高新型冠狀病毒肺炎患者心肌損傷和心功能不全的早期識別及鑒別能力。