血清sST2在心力衰竭診斷、預(yù)后中的應(yīng)用價值

黃水珍，韋青春，支馨儀，王佳佳，張忠英,

1 廈門大學(xué) 公共衛(wèi)生學(xué)院，福建 廈門 361100

2 福建醫(yī)科大學(xué)附屬廈門弘愛醫(yī)院 (籌)，福建 廈門 361100

3 廈門大學(xué)附屬中山醫(yī)院，福建 廈門 361004

心力衰竭 (心衰) 是心血管疾病嚴重階段的臨床綜合征，心肌收縮力下降導(dǎo)致心排血量不足，是全球發(fā)病率呈增長趨勢的心血管疾病。根據(jù)心衰發(fā)作時間和進展的速度，可分為急性心衰和慢性心衰。急性心衰的患者起病急、進展快，而慢性心衰是隨著疾病的不斷進展、代償性地出現(xiàn)心衰的癥狀。根據(jù)射血分數(shù)不同可分為射血分數(shù)降低的心衰 (HF-REF) 和射血分數(shù)保留的心衰(HF-PEF)[1]。近些年來，HF-REF得到有效控制，預(yù)后明顯得到了改善，但目前沒有哪種特定治療方法有效防治HF-PEF，且隨著年齡的增加，HF-PEF患者患病率快速增加，老年人口將成為社會沉重負擔(dān)[2]。由于心衰的臨床表現(xiàn)復(fù)雜且物理檢查可能導(dǎo)致部分患者誤診，實現(xiàn)快速準確診斷心衰仍然面臨巨大挑戰(zhàn)，而近些年研究結(jié)果顯示生物標志物在心衰的診斷及預(yù)后方面具有無可替代的優(yōu)勢。利鈉肽是心衰診斷最重要的標志物，但近年來研究表明其檢測結(jié)果受腎小球濾過率、年齡、性別等[3]多種因素影響。2013年，美國心臟病學(xué)會基金會/心臟協(xié)會 (ACCF/AHA) 心衰管理指南中指出，作為心肌纖維化標志物，sST2不僅可以預(yù)測心衰患者入院率和死亡率，同時還能在利鈉肽之外提供額外預(yù)后信息。sST2在慢性心衰的危險分層中亦有重要輔助作用，推薦類別為II a類，B級；在對急性心衰患者推薦類別為II b類，A級[4]，且其不受腎功能影響，因此，對sST2水平進行檢測，可為心衰患者治療提供新的信息。本文綜述了sST2在心衰診斷及預(yù)后方面的研究進展，以期為臨床診療提供新的手段，讓更多患者受益。

1 sST2的生物學(xué)特征與功能

1.1 sST2的生物學(xué)特征

生長刺激表達基因2蛋白 (Growth stimulation expressed gene 2，ST2) 是1989年Tominaga等研究G0/G1期轉(zhuǎn)變機制時在BALB/c-3T3細胞中發(fā)現(xiàn)[5]，屬于白細胞介素-1 (Interleukin-1，IL-1) 受體家族，故又稱為1型白細胞介素-1受體(IL1RL-1)。人ST2基因位于染色體2q12，約58 kb，有4種異構(gòu)體，其中兩種形式直接參與心血管疾病的發(fā)生發(fā)展，即跨膜型形式 (ST2L) 和可溶性形式 (sST2)。ST2L主要在心肌細胞和成纖維細胞的細胞膜上表達，含有跨膜片段和一個Toll/IL-1受體 (TIR) 及胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域，此外ST2L還在2型輔助性T細胞表面表達，發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)功能。sST2主要由肺泡細胞和血管壁細胞產(chǎn)生，心臟成纖維細胞和心肌細胞也能產(chǎn)生少部分，其表達很大程度上受機械牽拉、炎癥、促纖維化刺激的誘導(dǎo)，但目前心衰患者血清中sST2來源尚未明確[6]。有研究表明，脂多糖 (LPS) 刺激外周血單核細胞產(chǎn)生的炎癥細胞因子如IL-1α、IL-1β、IL-6、TNF-α通過NF-κB依賴性機制刺激肺上皮細胞和心肌細胞增加sST2的產(chǎn)生[7]。因此，當人類免疫系統(tǒng)面臨內(nèi)源性危險信號如心肌梗塞、細胞壞死時，炎癥因子刺激心肌細胞大量分泌sST2。體外實驗表明，機械應(yīng)力及IL-1β處理培養(yǎng)的心肌細胞后，sST2 mRNA表達量顯著上升，并且心肌梗死后小鼠血液中sST2濃度升高[8]。與ST2L相比，sST2缺失跨膜片段及胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域。ST2L和sST2亞型來源于雙啟動子系統(tǒng)驅(qū)動mRNA差異表達[9]。

1.2 sST2的生物學(xué)功能

2002年Weinberg等首次報道了ST2在心臟疾病中發(fā)揮作用，研究顯示當發(fā)生心肌肥大、心肌纖維化時sST2水平升高。小鼠實驗中，sST2在急性心肌梗死1 d后表達顯著上調(diào)[8]。對于這種現(xiàn)象的機制人們無法作出合理解釋，因為最初發(fā)現(xiàn)ST2時，人們僅了解到這是一種與IL-1受體具有相似結(jié)構(gòu)的“孤兒受體”，直到2005年Schmitz等研究發(fā)現(xiàn)了IL-33，即ST2L的功能性配體，才使得世人對ST2的生物學(xué)功能有了全新的認識[10]。IL-33主要在基質(zhì)細胞中表達，如成纖維細胞、平滑肌細胞、上皮細胞和內(nèi)皮細胞等[11-12]，體外實驗證明IL-33能夠緩解心肌細胞肥大及發(fā)生纖維化[7]。一方面，當機體遭受病原體侵襲，損傷應(yīng)激，細胞壞死時，全長且有活性的IL-33作為“信使”將危險信號傳遞給免疫細胞表面的ST2受體，刺激炎癥基因轉(zhuǎn)錄表達細胞因子和趨化因子，參與炎癥反應(yīng)和免疫應(yīng)答反應(yīng)；另一方面，細胞凋亡過程中降解失活的 IL-33可以避免IL-33介導(dǎo)的炎癥作用對宿主細胞造成損傷。此外，在沒有細胞壞死的情況下，機械應(yīng)力可誘導(dǎo)全長IL-33分泌，因此表明IL-33既是炎癥反應(yīng)因子，又是機械響應(yīng)因子[13]。IL-33/ST2L信號通路是一種機械響應(yīng)性心臟保護信號系統(tǒng)。IL-33受體復(fù)合物是由ST2L和IL-1受體輔助蛋白(IL-1RAcP) 組成，IL-33/ST2L信號通路的激活即是IL-33通過結(jié)合ST2L和IL-1RAcP受體復(fù)合物的胞外免疫球蛋白結(jié)構(gòu)引起TIR結(jié)構(gòu)域的二聚化，激活MAPK途徑及NF-κB信號通路，最終發(fā)揮減輕心肌纖維化、抗心肌肥厚及細胞凋亡、改善心肌功能等心臟保護作用。當心肌細胞受到機械牽拉時，則會產(chǎn)生大量sST2，其作為“誘騙受體”，會競爭性地結(jié)合IL-33，從而抑制IL-33/ST2L信號通路，降低心肌保護作用，進而發(fā)生心肌重塑和功能障礙[7]。隨后幾年間，全球的研究團隊紛紛證實ST2參與心臟疾病的發(fā)病過程[6,14-19]。

2 血清sST2的檢測方法

研究表明，sST2相比于利鈉肽具有更低的參考變化值和個體指數(shù)，更適合用于心衰患者的連續(xù)監(jiān)測及療效判斷[20-21]。目前sST2的檢測主要采用酶聯(lián)免疫分析法，方法比較研究發(fā)現(xiàn)，不同的試劑盒檢測血漿中sST2濃度存在較大的差異。因此，不同的試劑盒檢測得到的sST2結(jié)果彼此之間是不一致的，不同方法得到的檢測結(jié)果不能直接進行比較[22]。造成這種差異性的原因可能是由于不同試劑盒所使用的抗體所識別的抗原表位不一樣，標準品的純化過程存在差異，以及反應(yīng)體系不同等[22]，且目前國際上缺少sST2標準品。Presage?ST2 Assay Kit是美國FDA于2012年批準用于評估慢性心衰患者預(yù)后及心衰或急性冠狀動脈綜合征患者的危險分層的試劑盒。因此，Presage?ST2 Assay Kit試劑盒在臨床研究中使用較廣泛，該試劑盒具有較高的靈敏度和精確度(CV<5%)，具有更寬的檢測線性范圍，能100%檢測到人群中sST2水平[23]。對sST2穩(wěn)定性進行分析發(fā)現(xiàn)，其在室溫條件下能夠穩(wěn)定保持48 h，4 ℃條件下至少穩(wěn)定保持7 d，–20 ℃和–80 ℃至少保持1.5年[24-25]。其單一閾值為35 ng/mL，能預(yù)測死亡或心臟移植不良事件[26]，95%的正常受試者的ST2水平低于該閾值。盡管健康男性的sST2水平高于健康女性[25,27]，但造成這種性別差異的原因尚未探明，一種可能性是sST2合成或分泌(至少部分)受雄激素控制。

3 sST2在心衰診斷方面的應(yīng)用

近年來研究顯示sST2在心衰的診斷方面擁有廣闊的發(fā)展前景和應(yīng)用價值。Huang等進行薈萃分析患有各種類型心衰或 (并) 伴隨高血壓、肺部栓塞等病人，對比了sST2與和肽素(Copeptin)、高敏肌鈣蛋白T (Hs-cTnT)、半乳糖凝集素-3 (Galectin-3)、腎上腺髓質(zhì)中段肽(MR-proADM)、心房利鈉利尿肽原 (MR-proANP)這5種生物標志物心衰診斷價值，結(jié)果表明sST2在心衰的診斷中可能是有益的[28]。而Mueller等通過對急診科中呼吸困難患者進行sST2的檢測，以確定sST2對急性心力衰竭的診斷價值，發(fā)現(xiàn)盡管心源性呼吸困難患者的sST2明顯高于非心源性呼吸困難患者，但繪制ROC曲線分析sST2診斷心衰能力AUC僅為0.63，而BNP為0.92，同時聯(lián)合BNP檢測并不能增加BNP的心衰診斷能力[29]，因此對于心衰的診斷，sST2并沒有比BNP占優(yōu)勢[30-31]。

肺炎、慢性阻塞性肺病及敗血癥患者中，sST2濃度顯著升高，但在腎功能障礙組與健康對照組中并無差異[32]，表明當心衰患者同時存在其他炎癥相關(guān)疾病如肺炎、敗血癥等時，利鈉肽更適合作為診斷標志物。此外，研究顯示在腎功能障礙導(dǎo)致的心衰患者中，Hs-cTnT[33]、Copeptin[34]、Galectin-3[35]、MR-proANP[36]、MR-proADM[37]的含量會有所升高，但sST2則表現(xiàn)出不受腎功能影響的特性。中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院阜外醫(yī)院收集了2009–2012年診斷為心衰的1 161例患者，根據(jù)eGFR分為兩組 (eGFR≤60 mL/min/1.73 m2組vs eGFR>60 mL/min/1.73 m2)，結(jié)果表明eGFR與sST2沒有存在顯著相關(guān)性[38]，其他研究也證明了這個結(jié)論[39-41]。因此我們應(yīng)重點關(guān)注sST2在腎功能障礙伴心衰患者的診斷方面的應(yīng)用。Bayes-Genis等報道對于更嚴重心衰 (NYHA Ⅲ-Ⅳ)患者，更低水平的eGFR對NT-proBNP的影響更大，因此，sST2表現(xiàn)出了其獨特的優(yōu)勢[39]。終末期腎病 (ESRD) 是公共衛(wèi)生中的一個重要問題，通常伴隨心衰發(fā)生發(fā)展，生物標志物的聯(lián)合使用對于預(yù)測血液透析患者發(fā)生心血管事件具有重要意義。小分子量的NT-proBNP (8.4 kDa) 受腎小球濾過率或血液透析過濾療法 (HDF) 影響，相反，sST2具有較大的分子量，約58 kDa，研究證明在ESRD患者中，HDF前后血漿中sST2濃度沒有統(tǒng)計學(xué)差異[42]，表明生物標志物聯(lián)合使用應(yīng)用于心衰的診斷具有重要價值。

臨床上診斷HF-PEF主要根據(jù)患者臨床特征及超聲心動圖檢查進行評價，同時NT-proBNP可對HF-PEF進行早期診斷及病情評估。但HF-PEF患者往往存在更多的基礎(chǔ)性疾病，如高血壓、糖尿病等，同時伴有腎功能損傷。血清中NT-proBNP濃度易受到年齡、腎臟功能等因素影響，單獨對HF-PEF患者病情評估存在局限性。中國學(xué)者研究表明sST2聯(lián)合NT-proBNP大大提高對HF-PEF患者診斷和預(yù)后評估能力，尤其是預(yù)測全因死亡效果更明顯[43]。Frioes等的研究表明sST2聯(lián)合BNP可明顯提高HF-PEF患者預(yù)后預(yù)測的準確性[44]。sST2的應(yīng)用將有益于HF-PEF患者，它可以反映患者炎癥狀態(tài)，且不受共患病的影響[45]。

4 sST2在心衰的風(fēng)險評估和預(yù)后價值中的作用

4.1 sST2與急性心衰的危險分層

在一項針對346位急性心衰患者的研究中，對受試者入院時進行了生物標志物檢測并對心衰嚴重程度進行了評估，結(jié)果顯示sST2與NYHA分級、左心室射血分數(shù) (r=–0.134)、肌酐清除率(r=–0.224)、BNP (r=0.293)、NT-proBNP (r=0.413)、C-反應(yīng)蛋白 (r=0.429) 具有一定的相關(guān)性。同時心衰患者死亡率隨著sST2的十分位數(shù)增加，在第十分位數(shù)時死亡率超過了50%。當sST2和BNP都升高時，生存曲線分析發(fā)現(xiàn)患者死亡率達到最高 (42%)[46]。sST2在慢性心力衰竭中常用的風(fēng)險閾值為35 ng/mL，以此閾值預(yù)測急性心衰患者一年死亡情況，低sST2患者一年內(nèi)死亡率為9.0%，而高sST2為19.4%，表明sST2作為預(yù)后標志物的可能性[47]。也有文章提出更高的風(fēng)險閾值，如49 ng/mL[46]和65 ng/mL[17]等。在一項針對急性心力衰竭患者薈萃分析中，sST2的平均值為68 ng/mL[48]，急性心力衰竭的sST2平均水平高于慢性心力衰竭。因此，有學(xué)者提出應(yīng)為急性心力衰竭另設(shè)定一個最佳的風(fēng)險閾值。

4.2 sST2與急性心衰的預(yù)后

sST2不僅能對急性心衰進行危險分層，同時可以提供相應(yīng)的預(yù)后信息。對858位急性心衰患者血漿中sST2水平分別在基線、48–72 h、30 d后進行檢測，單因素分析發(fā)現(xiàn)較高水平的sST2與180 d內(nèi)死亡風(fēng)險相關(guān) (風(fēng)險比：HR=2.21；隨訪HR=2.64)，但在調(diào)整臨床協(xié)變量以及模型中加入NT-proBNP后，sST2的預(yù)后價值減弱 (HR=1.29)。同時，持續(xù)高水平的sST2 (>60 ng/mL) 患者具有更高的死亡率 (調(diào)整變量后HR=2.91)，表明連續(xù)監(jiān)測sST2水平相比于單獨檢測基線水平sST2具有更顯著的預(yù)后價值[49]。心衰患者住院治療期間進行多個時間點檢測結(jié)果顯示，較低水平的sST2濃度預(yù)示更低的死亡率及機體狀態(tài)改善，相比之下，隨訪期間sST2水平持續(xù)升高的患者死亡率更高。在一項共納入4 835名急性心衰患者的薈萃分析中，分別檢測這些患者入院和出院時體內(nèi)sST2的水平，中位隨訪時間為13.5個月，研究終點為各種原因造成的死亡、心血管死亡以及因心衰再入院，sST2通過log2轉(zhuǎn)換，計算風(fēng)險比，結(jié)果表明入院和出院時sST2水平對全因死亡、心血管死亡具有預(yù)測價值，然而只有出院時的sST2水平能夠預(yù)測心衰再入院[48]。因此，對sST2進行連續(xù)檢測能夠幫助臨床及時調(diào)整治療方案，為患者個性化治療提供更合適的方案[50-51]。

4.3 sST2與慢性心衰的危險分層

在一項針對慢性心衰患者的薈萃分析中，最終共納入針對全因死亡的7項研究，共計6 372名患者；針對心血管死亡的5項研究，共計5 051名患者。sST2作為預(yù)測因子能夠預(yù)測一年全因死亡和心血管死亡，風(fēng)險比分別為1.75 (95%CI：1.37–2.22) 和1.79 (95%CI：1.22–2.63)[52]。在4 268名慢性心衰患者研究中，中位年齡為68歲，中位隨訪時間為2.4年，以sST2作為獨立預(yù)測因子預(yù)測全因死亡、心血管死亡和心衰再入院，最佳sST2臨界值為28 ng/mL，生存曲線分析其能夠很好地進行危險分層，此外，當預(yù)后分析模型中再加入sST2、NT-ProBNP、hs-TnT這三者時，sST2每增加一倍，全因死亡、心血管死亡及心衰再入院風(fēng)險分別增加26%、25%、30%。此外研究結(jié)果顯示，sST2與年齡、性別、體質(zhì)指數(shù)、腎功能等無關(guān)[53]，其他研究也證明了這個結(jié)論[39,54]。

4.4 sST2與慢性性心衰的預(yù)后

為研究sST2水平與死亡風(fēng)險或心臟移植間是否有聯(lián)系，對1 141名慢性心衰的門診病人進行了多中心的前瞻性隊列研究，中位隨訪時間為2.8年，研究終點為死亡或心臟移植，其中共有267名患者達到了研究終點。研究發(fā)現(xiàn)與最低三分位數(shù) (≤22.3 ng/mL) 相比，最高sST2三分位數(shù)(>36.3 ng/mL) 的患者出現(xiàn)不良結(jié)局的風(fēng)險顯著增加，多變量調(diào)整后HR=1.9 (95%CI：1.3–2.9)。受試者工作區(qū)曲線分析，雖然sST2效果與NT-proBNP相當，但都不如美國西雅圖心衰模型理想。將sST2、NT-proBNP、美國西雅圖心衰模型三者聯(lián)合時，有14.9%的患者重新獲得了更為適合的風(fēng)險等級評估[26]。在慢性心衰患者中，sST2、GDF-15及Hs-cTnT獨立于臨床變量和NT-proBNP，在基線水平均能提供獨立預(yù)后信息，但只有連續(xù)對sST2進行監(jiān)測才能實現(xiàn)在基線水平上提供額外的預(yù)后信息和預(yù)測左心室功能變化[55]。更早的研究報道顯示sST2基線水平與BNP(r=0.3) 呈正相關(guān)，此外，包括BNP在內(nèi)的多因素回歸模型中，sST2仍可作為一個獨立的預(yù)后風(fēng)險因子來預(yù)測死亡率和心臟移植[56]。

5 sST2與其他生物標志物的聯(lián)合應(yīng)用

BNP和NT-proBNP是目前生物標志物中診斷心衰的“金標準”。多個研究表明，體質(zhì)指數(shù)(BMI) 對BNP和NT-proBNP影響較大[57-58]。BNP半衰期較短 (22 min)，通過不同的機制進行酶的催化作用清除，相反，NT-proBNP則有更長的半衰期 (1–2 h)[59]，所以這兩者雖然分泌量為1︰1，但NT-proBNP循環(huán)量較高且波動較慢，顯然NT-proBNP受腎功能影響似乎更大[60-62]。Galectin-3和sST2都是反映心肌纖維化標志物，而Galectin-3也和腎功能相關(guān)[63-64]，而sST2不受體質(zhì)指數(shù)、腎功能等的影響[38-40,53-54]。眾所周知，常規(guī)應(yīng)用病史和體格檢查難以對心衰進行診斷和治療，生物標志物的聯(lián)合使用能夠提高診斷和預(yù)后的準確性。心衰發(fā)生發(fā)展過程中涉及復(fù)雜的病理生理學(xué)途徑，NPs是心臟容量超負荷和充血的反映，sST2反映心肌纖維化、炎癥的發(fā)生和心肌重塑。在一項針對315名慢性心衰患者為期12個月的隨訪研究中，發(fā)現(xiàn)sST2與NT-proBNP、Gal-3其檢測值高于所推薦的臨界值 (NT-proBNP>1 000 pg/mL[65]、sST2>34 ng/mL[12]、galectin-3>17.8 ng/mL[66])，且這三者的單因素回歸分析以及聯(lián)合這3個標志物的多變量分析都能預(yù)測心血管死亡和 (或) 心衰的發(fā)生。與BIOSTAT-CHF研究對比，生物標志物得分 (基于以上三者生物標志物的臨界值來評分，分值范圍為0–3分) 與其具有相似的C-指數(shù) (0.78 vs 0.70)，表明基于這3種生物標志物的組合，可建立一種簡單的預(yù)后方法。同時，生物標志物得分加入BIOSTAT-CHF模型后，NRI (Net reclassification improvement，重分類改善指標) 為0.118，IDI (Integrated discrimination improvement，綜合判別改善指數(shù))為0.43，因此提示了sST2、NT-proBNP、galectin-3這3種生物標志物聯(lián)合使用可應(yīng)用于慢性心衰患者危險分層[67]。

6 總結(jié)與展望

當心衰患者心肌細胞和心肌成纖維細胞受到機械性拉伸時，可引起IL-33和sST2增加，參與IL-33/ST2信號通路。IL-33/ST2L信號通路作為一種新型的生物力學(xué)途徑，是心肌內(nèi)成纖維細胞-心肌細胞信息交流的新機制，參與心室重塑過程，具有心臟保護作用。短期的IL-33治療可以阻止心肌細胞凋亡，減少不良炎癥反應(yīng)的發(fā)生，改善心血管預(yù)后[68]；醛固酮受體拮抗劑可以降低sST2水平，使得IL-33表達量升高，減少心肌梗死后的炎癥反應(yīng)和纖維化的發(fā)生[69]，因此干擾IL-33/ST2信號通路可能成為心衰治療靶標[70,71]。

sST2在多種疾病中有不同程度升高，如炎癥疾病和心臟疾病等[30,41,72]，因此在特定疾病的診斷中sST2 特異性不高。但是近年研究表明，sST2在急、慢性心衰危險分層和預(yù)后評估中有著巨大的應(yīng)用潛力。臨床結(jié)果證明，sST2與心衰嚴重程度及不良預(yù)后密切相關(guān)，與已知的臨床變量、已建立的心臟標志物 (包括利鈉肽和心肌肌鈣蛋白)及其他新興標志物相比，sST2可以獨立提供額外有價值的預(yù)后信息。此外，sST2具有不受腎功能、體質(zhì)指數(shù)、年齡等等因素影響的特點，對腎功能障礙伴心衰患者的診斷具有重要價值，同時，sST2的應(yīng)用將有益于HF-PEF患者。另外，sST2聯(lián)合其他的生物標志物能夠進一步提高對心衰診斷及預(yù)后判斷的準確性。依據(jù)目前研究成果，sST2的最佳應(yīng)用模式是聯(lián)合其他生物標志物一同發(fā)揮對心衰危險分級和預(yù)后判斷的功能。相比于BNP/NT-proBNP，sST2具有更低的參考變化值，表明可通過對sST2進行連續(xù)性監(jiān)測更能評估和反映患者臨床狀態(tài)的改變。sST2能夠用于指導(dǎo)心衰患者危險分層，無論是單獨檢測還是聯(lián)合利鈉肽及肌鈣蛋白，并有可能在此基礎(chǔ)上用于指導(dǎo)心衰的治療，因此未來較大的挑戰(zhàn)是探究sST2在指導(dǎo)心衰管理方面是否能夠?qū)颊甙Y狀和疾病改善產(chǎn)生積極的影響。目前關(guān)于sST2檢測方法的不足阻礙了其在臨床常規(guī)中的開展與應(yīng)用，確立合適的檢測閾值也是討論的重點。因此，仍需研究者們鍥而不舍地探索提供更多的臨床數(shù)據(jù)資料支持。期待在未來可以建立sST2自動化檢測平臺，推動其在臨床中的應(yīng)用和發(fā)展。