心力衰竭新型生物標(biāo)志物的研究

黎百志，李曉慧，張愛文

（承德醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院本部心臟內(nèi)科，河北 承德 067000）

心力衰竭（heart failure，HF）是發(fā)病率和死亡率較高的疾病，盡管HF 的治療有重大的進(jìn)展，但其發(fā)病率、死亡率和住院率仍然很高。從十年前開始，HF的存活率并沒有得到明顯提高，診斷后的第一年和第五年的死亡率分別為20%和53%[1]。因此應(yīng)用合適有效的心血管生物標(biāo)志物在心力衰竭的早期診斷、危險(xiǎn)分層、預(yù)后和療效評(píng)估中起著重要作用。HF的發(fā)生發(fā)展機(jī)制十分復(fù)雜，涉及到炎癥、代謝偏移、心肌損傷、纖維化和基因損傷等方面[2]，因此提出了許多循環(huán)分子作為心力衰竭的生物標(biāo)志物，包括炎癥因子生長分化因子-15（growth gifferentiation factor-15，GDF-15）、可溶性生長刺激表達(dá)基因2 蛋白（soluble suppression of tumorigenecity-2，sST2），半乳糖凝集素-3（Galectin-3，Gal-3），微小RNA（microRNA/miRNA）等。本文將對(duì)這些新型的生物標(biāo)志物在心力衰竭方面的應(yīng)用進(jìn)行闡述。

1 生長分化因子-15

GDF-15 是近年來正在探索的一種新型心力衰竭標(biāo)志物，它于1997 年首次被報(bào)道，是轉(zhuǎn)化生長因子β（TGF-β）家族的成員之一[3]，Wollert KC 等[4]的研究表明，心血管疾病是GDF-15 產(chǎn)生的主要來源，其血漿濃度與心血管疾病密切相關(guān)。在心肌細(xì)胞中，GDF-15 的高表達(dá)可以由多種心血管疾病誘導(dǎo)，例如缺血-再灌注損傷、心臟肥大、心力衰竭和動(dòng)脈粥樣硬化，但在正常情況下不表達(dá)或僅少量表達(dá)[5]。GDF-15 作為一種抑制心肌肥大、細(xì)胞凋亡和心肌重塑的心臟保護(hù)性細(xì)胞因子，其血漿水平可間接反映心臟重構(gòu)和纖維化程度[6]。目前對(duì)GDF-15 在心衰中的應(yīng)用主要是從它對(duì)心衰的早期診斷、風(fēng)險(xiǎn)分層、預(yù)后評(píng)估這幾方面研究。多項(xiàng)研究表明[7-9]，血清GDF-15 濃度與心血管死亡和心力衰竭患者死亡風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)，是心力衰竭患者全因死亡率的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子，可用于心力衰竭患者的風(fēng)險(xiǎn)分層及預(yù)后評(píng)估，甚至普通人群的早期診斷。在一項(xiàng)包含生長分化因子15、可溶性生長刺激表達(dá)基因2 蛋白、左室射血分?jǐn)?shù)（LVEF）和紐約心臟病協(xié)會(huì)心功能分級(jí)（NYHA 分級(jí)）的模型研究中，只有生長分化因子15 與全因死亡顯著相關(guān)[10]。也有研究表明[5，11]，GDF-15 聯(lián)合N 末端腦利尿鈉肽（NT-proBNP）可顯著提高心衰診斷的準(zhǔn)確性，并且GDF-15 作為急性心力衰竭（acute heart failure，AHF）患者的預(yù)后標(biāo)志物，其價(jià)值并不遜色于NT-proBNP，聯(lián)合應(yīng)用這兩項(xiàng)指標(biāo)可早期識(shí)別高?；颊撸岣呒毙孕牧λソ哌h(yuǎn)期預(yù)后的預(yù)測(cè)價(jià)值。此外，在Fernandez C 等[12]的一項(xiàng)長期隨訪研究表明，循環(huán)中GDF-15 的水平可獨(dú)立于NT-proBNP預(yù)測(cè)高血壓病患者的心衰。但是，George M 等[13]的研究發(fā)現(xiàn)GDF-15 血漿濃度在各種炎癥條件、2 型糖尿病及肥胖等情況下均有升高，并不是心衰的特異性標(biāo)志物，因此，GDF-15 可能更被建議作為多種合并癥的生物標(biāo)志物，而不是心衰風(fēng)險(xiǎn)的特定預(yù)后標(biāo)志物[14]。因此，GDF-15 在心力衰竭當(dāng)中的具體應(yīng)用還需更多的研究進(jìn)一步探討。

2 半乳糖凝集素-3

Gal-3 是β-半乳糖苷結(jié)合凝集素家族的成員之一[15]，在活化的巨噬細(xì)胞中Gal-3 的表達(dá)增加，并且它參與炎癥反應(yīng)等多種生理和病理過程，并誘導(dǎo)心臟成纖維細(xì)胞增殖、膠原蛋白沉積和導(dǎo)致心室功能障礙[16]。目前，對(duì)該生物標(biāo)志物主要從以下幾個(gè)方面探討。第一，對(duì)心臟的纖維化作用，Gehlken C 等[17]的實(shí)驗(yàn)研究表明，Gal-3 可誘導(dǎo)心臟的病理重塑，因此被認(rèn)為是心衰患者心臟發(fā)生纖維化的主要促進(jìn)因子。第二，對(duì)HF 的診治作用，Chen A 等[18]的研究證明Gal-3 對(duì)心力衰竭患者的早期診斷、危險(xiǎn)分層、預(yù)后評(píng)估和治療策略有很大價(jià)值。有研究表明[17，19]，血漿Gal-3 水平是心衰患者全因死亡和心衰再住院的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子。Gocer H 等[20]的橫斷面研究顯示，血漿Gal-3 的濃度隨心衰病情加重呈進(jìn)行性升高，心功能越差，Gal-3 濃度越高，表明其可用于心衰的臨床分期。Wang N 等[21]針對(duì)中國人的研究顯示，Gal-3是診斷HF 和嚴(yán)重程度的有效生物標(biāo)志物，那些因心衰死亡的患者血漿Gal-3 水平更高。第三，對(duì)其作為HF 治療靶點(diǎn)的研究，由于Gal-3 在心臟纖維化中起重要作用，因此心臟損傷后抑制Gal-3 活化可能為預(yù)防和治療心衰提供另一種治療方法。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭?，證實(shí)了Gal-3 的缺乏使組織纖維化減少，因此，Gal-3 可能是最有前景的防止組織纖維化的理想靶標(biāo)。為了驗(yàn)證這一概念，目前正在進(jìn)行一些試驗(yàn)。如果證明其有用，預(yù)測(cè)它將對(duì)幾種多因素疾病的治療產(chǎn)生重大影響[17]。Gal-3 是一種有前途的心力衰竭標(biāo)志物，特別是其在HF 患者的心臟重塑方面具有重要意義，并且其有望成為心力衰竭的治療靶點(diǎn)之一。

3 可溶性生長刺激表達(dá)基因2 蛋白

生長刺激表達(dá)因子-2（suppression of tumorigenecity-2，ST2）是白介素1（interleukin-1，IL-1）受體家族的成員。ST2 已經(jīng)被確定為白介素-33（IL-33）的配體，IL-33 及其受體對(duì)心臟有保護(hù)作用，sST2 與ST2 競爭性結(jié)合IL-33 并抑制其對(duì)心臟的保護(hù)作用[22]。Emdin M 等[23]的研究發(fā)現(xiàn)循環(huán)中的sST2 主要來自心臟和周圍組織，并且組織損傷、炎癥和細(xì)胞外基質(zhì)的重塑會(huì)促進(jìn)其生成，sST2 對(duì)心衰的預(yù)后價(jià)值獨(dú)立于NT-proBNP、高敏肌鈣蛋白T（hs-TnT）和其他具有預(yù)后意義的變量，且sST2 的濃度與年齡、性別、體重指數(shù)和腎功能無關(guān)。Aimo A等[24]的研究表明，sST2 是慢性HF 中有希望的預(yù)后生物標(biāo)志物，是心衰結(jié)果的有力的預(yù)測(cè)指標(biāo)，他們的研究還發(fā)現(xiàn)在慢性心衰患者中，sST2 的生物學(xué)變異范圍很窄，它的參考變化值均低于BNP 或NTproBNP，因此，連續(xù)測(cè)量sST2 的變化比利鈉肽的變化更能反映心衰患者臨床狀態(tài)的變化。Aimo A 等[25]的薈萃分析顯示，入院和出院時(shí)測(cè)得的sST2 濃度可預(yù)測(cè)全因和心血管疾病的死亡率，此外，他們還發(fā)現(xiàn)出院時(shí)sST2 血漿濃度對(duì)心衰再入院具有預(yù)測(cè)價(jià)值。Pacho C 等[26]的一項(xiàng)綜合了來自7 項(xiàng)研究和6,372例患者的匯總數(shù)據(jù)，進(jìn)行了更大范圍的薈萃分析，結(jié)果也表明未經(jīng)調(diào)整的sST2 值可預(yù)測(cè)慢性HF 的全因和心血管死亡率。在對(duì)多個(gè)協(xié)變量進(jìn)行調(diào)整后，sST2＞35 ng/ml 這一臨界值與1 年時(shí)明顯升高的死亡風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)。另外，Huang A 等[27]的研究顯示，sST2對(duì)心衰預(yù)后的預(yù)測(cè)能力優(yōu)于NT-proBNP，且NTproBNP 中添加sST2 可以提高預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。對(duì)于嚴(yán)重的心力衰竭（NYHA 心功能分級(jí)III-IV），由于sST2 受腎臟功能的影響比NT-proBNP 少，因此有文獻(xiàn)建議將sST2 作為優(yōu)先使用的標(biāo)志物[28]。且在幾年前，美國心臟病學(xué)會(huì)指南就已將sST2 用于心衰的預(yù)后分層推薦等級(jí)達(dá)到A 級(jí)證據(jù)IIb 建議[29]。目前對(duì)sST2 的研究主要集中在其對(duì)心衰的預(yù)后分層方面，未來sST2 可作為心衰預(yù)后標(biāo)志物的進(jìn)一步研究并探討其實(shí)際的臨床價(jià)值。

4 可溶性尿激酶型纖溶酶原激活物受體

血漿中可溶性尿激酶型纖溶酶原激活物受體（soluble urokinase plasminogen activator receptor，suPAR）是一種膜結(jié)合蛋白，也是一種新的炎癥標(biāo)志物，主要產(chǎn)生于活化的免疫細(xì)胞，可通過免疫激活釋放到血流中[30]。suPAR 水平升高反映了從感染性疾病到慢性炎性疾病再到全身性炎癥反應(yīng)綜合征等不同病理狀況下免疫激活的水平，并且在各種患病人群中預(yù)后不良[31]，而炎癥在心衰中起著至關(guān)重要的作用，有研究表明循環(huán)中的suPAR 水平與不良心血管預(yù)后相關(guān)[32]。Borné Y 等[33]的研究表明，血漿su－PAR 濃度與NT-proBNP 相關(guān)，是發(fā)生HF 新的危險(xiǎn)因素。最近的研究顯示，suPAR 是HF 患者死亡率的獨(dú)立而強(qiáng)大的預(yù)測(cè)因子，作為新的生物標(biāo)志物與慢性心力衰竭（chronic heart failure，CHF）嚴(yán)重程度顯著相關(guān)。即使調(diào)整了臨床指標(biāo)和生物標(biāo)志物（包括血清胱抑素C，N 末端腦利尿鈉肽和C 反應(yīng)蛋白），也在普通人群中顯示出與發(fā)生心力衰竭風(fēng)險(xiǎn)獨(dú)立相關(guān)。Koller L 等[34]的研究證明suPAR 是現(xiàn)有CHF 患者的獨(dú)立預(yù)后因子，與指南推薦的用于HF 的預(yù)后分層相對(duì)成熟的sST2 相比，suPAR 是更好的預(yù)后標(biāo)志物，可改善CHF 患者風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)能力，即使對(duì)潛在的混雜因素進(jìn)行了全面調(diào)整，仍具有可預(yù)測(cè)性，并且與常規(guī)心血管危險(xiǎn)因素相比，suPAR 可提供更多的預(yù)后信息。suPAR 在HF 方面的研究主要集中在其對(duì)HF 的危險(xiǎn)分層及預(yù)后評(píng)估上。suPAR 作為HF的新型標(biāo)志物，其研究相對(duì)較少，仍需要大量的臨床研究進(jìn)一步證實(shí)其在HF 中的具體作用。

5 微小RNA

microRNA/miRNA 是一組小的，高度保守的非編碼RNA 分子，目前研究表明它參與調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞、血管和平滑肌細(xì)胞，心臟代謝，隨著研究的進(jìn)展，miRNA 作為心血管疾病的診斷和預(yù)后生物標(biāo)志物已獲得越來越多的共識(shí)[35]。miRNA 在人血清/血漿中穩(wěn)定存在，可在外周血中快速檢測(cè)這些循環(huán)miRNA，有助于HF 的診斷或指導(dǎo)HF 的治療[36]。Stojkovic S 等[37]發(fā)現(xiàn)，在疾病的早期階段，來自HF 患者心臟線粒體中的線粒體miR-696、miR-532、miR-690 和miR-345-3p 就已經(jīng)失調(diào)，表明對(duì)上述類別的miRNA 的檢測(cè)，可能對(duì)識(shí)別早期心衰患者有幫助。他們還發(fā)現(xiàn)miR-212/132、miRNA-208、miRNA-499、miR-122 和miR-423 等是參與心臟肥大和衰竭的miRNA 家族的部分參與者[37，38]。但Zhao X 等[39]發(fā)現(xiàn)上述因子中僅miR-208 在心肌細(xì)胞中特異性表達(dá)，它與心肌肥大、心臟纖維化、心力衰竭等心臟病的發(fā)展密切相關(guān)，與無HF 患者相比，有HF 患者的心肌miR-208 上調(diào)，表明其具有發(fā)展成為心衰標(biāo)志物的潛力。Wahlquist C 等[40]還發(fā)現(xiàn)其他因子如miR-25 等也可被用作心力衰竭的生物標(biāo)志物。Stojkovic S 等[37]的研究還證明，肝特異性miR-122是HFrEF 患者全因和心血管死亡率的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子，并且與NT-proBNP 的水平呈正相關(guān)，即使調(diào)整了性別、年齡、左室射血分?jǐn)?shù)、NT-proBNP、NYHA 分級(jí)、腎小球?yàn)V過率等其他混雜因素，miRNA-122 仍是全因死亡率的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子。當(dāng)添加到當(dāng)前診斷心衰金標(biāo)準(zhǔn)的NT-proBNP 中時(shí)，對(duì)循環(huán)miR-122的評(píng)估可以提供精確的風(fēng)險(xiǎn)分層，表明miR-122 作為新的生物標(biāo)志物可預(yù)測(cè)HFrEF 患者的全因和心血管疾病死亡率以及評(píng)估心衰患者的危險(xiǎn)分層。同一研究還發(fā)現(xiàn)miR-423 也是HFrEF 的全因和心血管死亡率的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子，并且作者還測(cè)出了兩種miRNA 的不同臨界水平（分別為12 和3694 拷貝/μl血漿），當(dāng)兩個(gè)miRNA 均超過各自的臨界值時(shí)，其預(yù)測(cè)死亡率具有累加的效應(yīng)。Wahlquist C 等[40]研究發(fā)現(xiàn)，miRNA 可以控制細(xì)胞內(nèi)鈣的動(dòng)態(tài)平衡，這種平衡在心衰時(shí)會(huì)失調(diào)，細(xì)胞內(nèi)鈣水平的改變改善了心肌細(xì)胞的收縮性，可能作為抗心力衰竭的一種有前途的療法。其他的如miRNA-29 和miRNA-21 可直接阻止纖維化反應(yīng)，其可作為治療靶點(diǎn)，以減少纖維化[41]。此外，miR-181 參與心臟重塑，也可以進(jìn)一步發(fā)展為治療心衰的新的治療靶標(biāo)[42]。最近已經(jīng)有使用miRNA 抑制劑的臨床研究，顯示出這種新型藥物靶標(biāo)的臨床潛力[43]。miRNA 作為心衰的一種新型標(biāo)志物，其對(duì)HF 的診斷、危險(xiǎn)分層及治療均有重大意義，作為一種新型的有前途的標(biāo)志物，其目前仍缺少大規(guī)模的臨床研究，對(duì)于其臨床應(yīng)用仍需要更多的研究加以認(rèn)識(shí)。

由于心力衰竭的發(fā)生、發(fā)展涉及到炎癥反應(yīng)、免疫系統(tǒng)的激活、心肌損傷、線粒體功能障礙等多個(gè)病理學(xué)基礎(chǔ)，因此多標(biāo)記方法比單一生物標(biāo)記方法更具參考價(jià)值，除上述介紹的生物標(biāo)志物以外，其他諸如白介素-6（IL-6）、中部腎上腺髓質(zhì)素原（MRproADM）、心型脂肪酸結(jié)合蛋白（H-FABP）、肌鈣蛋白、腫瘤壞死因子-α、脂肪酸結(jié)合蛋白-4 等對(duì)心力衰竭的診斷、危險(xiǎn)分層、預(yù)后評(píng)估都有一定的價(jià)值[44-47]。

6 總結(jié)

心力衰竭是一種死亡率不斷上升的疾病，其死亡率超過大多數(shù)癌癥，這對(duì)醫(yī)療保健系統(tǒng)構(gòu)成了重大負(fù)擔(dān)，因此對(duì)HF 的早期識(shí)別、診斷、預(yù)防及治療尤為重要，生物標(biāo)志物是一種簡單有效的評(píng)估HF的工具，因此尋找新的生物標(biāo)志物并評(píng)估它們的臨床價(jià)值是我們研究生物標(biāo)志物的重點(diǎn)之一，積極尋找新的高效的標(biāo)志物仍是未來研究的方向。