慢性心力衰竭患者血清SDC4、CatS水平與心室重構(gòu)及預(yù)后的關(guān)系

張海平，趙靜敏，屠艷輝，劉京，杜雪莉，何靖蕊

慢性心力衰竭(chronic heart failure，CHF)一直是心血管領(lǐng)域治療學(xué)的難題，我國35歲及以上人群中CHF患者約1 370萬例，中重度CHF病死率高達(dá)50%，疾病負(fù)擔(dān)嚴(yán)重[1]。目前CHF發(fā)病機制尚未完全闡明，臨床普遍使用心臟動力學(xué)標(biāo)志物B型腦利鈉肽(B-type brain natriuretic peptide，BNP)對CHF進行診斷和預(yù)后評估，但BNP易受諸多非心源性疾病影響，還需開發(fā)其他生物標(biāo)志物，以進一步闡明CHF發(fā)生發(fā)展機制[2]。心室重構(gòu)是CHF基本病理生理表現(xiàn)，與炎性反應(yīng)、心肌成纖維細(xì)胞增殖和細(xì)胞外基質(zhì)重塑等密切相關(guān)[3]。多配體蛋白聚糖4(syndecan-4，SDC4)是一種跨膜糖蛋白，能結(jié)合多種配體介導(dǎo)炎性反應(yīng)、細(xì)胞增殖和細(xì)胞外基質(zhì)黏附[4]。研究發(fā)現(xiàn)，SDC4在糖尿病性心肌病小鼠中升高，并與小鼠心臟功能損害密切相關(guān)[5]。組織蛋白酶S(cathepsin S，CatS)是一種半胱氨酸蛋白酶，能通過水解肽鏈降解蛋白質(zhì)介導(dǎo)炎性反應(yīng)、細(xì)胞增殖、細(xì)胞外基質(zhì)重塑等過程[6]。研究發(fā)現(xiàn)，CatS在糖尿病合并冠心病患者中升高，是糖尿病合并冠心病患者并發(fā)心力衰竭的獨立危險因素[7]。目前，關(guān)于血清SDC4、CatS與CHF患者心室重構(gòu)及預(yù)后的關(guān)系尚缺乏報道，現(xiàn)分析CHF患者血清SDC4、CatS水平變化，探討二者與心室重構(gòu)及預(yù)后的關(guān)系，報道如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選取2020年1月—2021年8月唐山市人民醫(yī)院心內(nèi)科收治的182例CHF患者為CHF組。男98例，女84例，年齡36～82(62.69±10.48)歲；體質(zhì)量指數(shù)18～28(22.57±2.13)kg/m2；紐約心臟病協(xié)會(New York Heart Association，NYHA)分級[8]：Ⅰ級53例，Ⅱ級54例，Ⅲ級45例，Ⅳ級30例。另選取同期醫(yī)院體檢健康者52例為健康對照組，男28例，女24例，年齡45～83(60.92±8.60)歲；體質(zhì)量指數(shù)18～26(22.41±1.95)kg/m2。2組性別、年齡、體質(zhì)量指數(shù)等資料比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，具有可比性。CHF組根據(jù)隨訪6個月預(yù)后情況再分為預(yù)后不良亞組56例與預(yù)后良好亞組126例。預(yù)后不良亞組患者年齡、病程、NYHA分級≥Ⅲ級比例、BNP、LVEDD、RVD、LVMI水平高于預(yù)后良好亞組，LVEF、LVFS低于預(yù)后良好亞組(P<0.01)，見表1。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)(2020-024)，受試者及家屬均知情同意并簽署知情同意書。

表1 預(yù)后良好亞組及預(yù)后不良亞組CHF患者臨床資料比較

1.2 病例選擇標(biāo)準(zhǔn) (1)納入標(biāo)準(zhǔn)：①符合“慢性心力衰竭基層診療指南(2019年)”[8]中CHF診斷標(biāo)準(zhǔn)；②年齡≥18歲。(2)排除標(biāo)準(zhǔn)：①臨床資料不完整；②急性心力衰竭；③妊娠期及哺乳期婦女；④合并造血、免疫系統(tǒng)損害；⑤合并嚴(yán)重肝腎功能不全；⑥惡性腫瘤；⑦先天性心臟疾??；⑧院內(nèi)死亡。

1.3 觀測指標(biāo)與方法

1.3.1 血清BNP、SDC4、CatS水平檢測：患者入院后次日清晨和健康對照組體檢時采集空腹肘靜脈血6 ml，離心取上清存于-80℃冰箱內(nèi)待檢。采用酶聯(lián)免疫吸附法檢測血清BNP、SDC4、CatS水平，試劑盒購自武漢華美生物工程有限公司，所有操作嚴(yán)格按照試劑盒說明書進行。

1.3.2 心室重構(gòu)指標(biāo)：CHF患者入院后12 h內(nèi)采用深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司生產(chǎn)的DC-N2T型彩色多普勒超聲診斷儀(探頭頻率2～4 MHz，幀頻>60/s)進行超聲心動圖檢查。協(xié)助患者取左側(cè)臥位，二維超聲在心尖四腔心切面以單平面Simpson法測定左心室射血分?jǐn)?shù)(left ventricular ejection fraction，LVEF)；取胸骨旁左心室長軸M型超聲測量左心室后壁厚度(left ventricular posterior wall thickness，LVPWT)、左心室短軸縮短率(left ventricular fractional shortening，LVFS)、左心室舒張末期內(nèi)徑(left ventricular end diastolic diameter，LVEDD)、舒張期末室間隔厚度(interventricular septal thickness，IVST)；取胸骨旁右心室流入道長軸切面M型超聲記錄右心室內(nèi)徑(right ventricular diameter，RVD)。采用校正Devereux公式計算左心室質(zhì)量指數(shù)(left ventricular mass index，LVMI)=0.8×{1.04×[(IVST+LVEDD+LVPWT)3-LVEDD3]}/體表面積[9]，超聲心動圖檢查所有參數(shù)均連續(xù)測量3個心動周期，取平均值。

1.3.3 預(yù)后情況：CHF患者入院后根據(jù)診療指南[8]接受相關(guān)治療，病情穩(wěn)定出院后通過門診或電話隨訪6個月，統(tǒng)計心源性死亡和再發(fā)CHF入院比例。182例CHF患者中心源性死亡22例，再發(fā)CHF入院34例。

2 結(jié) 果

2.1 各組血清SDC4、CatS水平比較 CHF組血清SDC4、CatS水平高于健康對照組，預(yù)后不良亞組血清SDC4、CatS水平高于預(yù)后良好亞組(P<0.01)，見表2。

表2 組間及亞組間血清SDC4、CatS水平比較

2.2 2組BNP水平及心室重構(gòu)指標(biāo)比較 CHF組 BNP水平、LVEDD、RVD、LVMI高于健康對照組，LVEF、LVFS低于健康對照組(P<0.01)，見表3。

表3 CHF組與健康對照組BNP水平及心室重構(gòu)指標(biāo)比較

2.3 CHF患者血清SDC4、CatS水平與BNP水平、心室重構(gòu)指標(biāo)的相關(guān)性 Pearson/Spearman相關(guān)性分析顯示，CHF患者血清SDC4、CatS水平與BNP、LVEDD、RVD、LVMI呈正相關(guān)，與LVEF、LVFS呈負(fù)相關(guān)(P<0.01),見表4。

表4 CHF患者血清SDC4、CatS水平與BNP水平、心室重構(gòu)指標(biāo)的相關(guān)性

2.4 CHF患者預(yù)后不良的多因素Logistic回歸分析 將表1～3中P<0.05者為自變量，以預(yù)后為因變量，多因素Logistic回歸分析顯示，病程長、NYHA分級≥Ⅲ級、LVEDD高、LVMI高、SDC4高、CatS高為CHF患者預(yù)后不良的獨立危險因素，LVEF高為獨立保護因素(P<0.01)，見表5。

表5 CHF患者預(yù)后不良的多因素Logistic回歸分析

2.5 血清SDC4、CatS水平對CHF患者預(yù)后不良的預(yù)測價值 ROC曲線顯示，血清SDC4、CatS水平聯(lián)合預(yù)測CHF患者預(yù)后不良的AUC大于SDC4、CatS單獨預(yù)測(Z=2.832、3.100，P=0.005、0.002)，見表6、圖1。

表6 血清SDC4、CatS水平對CHF患者預(yù)后不良的預(yù)測價值

圖1 血清SDC4、CatS水平預(yù)測CHF患者預(yù)后不良的ROC曲線

3 討 論

CHF是在原有慢性心臟疾病上發(fā)展至心力衰竭癥狀和體征的一組復(fù)雜臨床綜合征，以呼吸困難、乏力和液體潴留為主要臨床表現(xiàn)，近年來隨著人口老齡化加劇和急性心血管疾病診療的進展，CHF患病率逐年上升[10]。盡管近年來CHF患者藥物治療取得了進展，出現(xiàn)了鳥苷酸環(huán)化酶激活劑、竇房結(jié)起搏電流通道阻滯劑、選擇性鈉—葡萄糖協(xié)同轉(zhuǎn)運蛋白抑制劑等藥物，但仍有部分患者療效欠佳。另一方面，晚期CHF雖然可采取心臟移植療法，但受限于心臟供體和技術(shù)等原因，不能普遍開展，因此CHF患者預(yù)后不容樂觀[11]。本研究中，182例患者在病情穩(wěn)定出院后，仍有30.77%(56/182)的患者在6個月內(nèi)出現(xiàn)心源性死亡或再發(fā)CHF入院，也提示CHF患者預(yù)后較差。早期評估CHF患者預(yù)后有助于指導(dǎo)個體化治療，降低醫(yī)療費用和改善預(yù)后。

心室重構(gòu)指心室持續(xù)發(fā)生大小、形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能的改變過程，涉及成纖維細(xì)胞增殖和分化、炎性反應(yīng)、神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)激活、心肌細(xì)胞外基質(zhì)增多或過度沉積、心肌細(xì)胞凋亡等機制，是決定CHF預(yù)后的主要因素[3]。SDC4是細(xì)胞表面硫酸乙酰肝素蛋白聚糖家族的一個成員，由核心蛋白和糖胺聚糖側(cè)鏈組成，廣泛表達(dá)于多個組織中，參與調(diào)控細(xì)胞與細(xì)胞間作用、細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)作用及細(xì)胞增殖、黏附、分化、遷移等功能[4]。在主動脈弓縮窄誘導(dǎo)的小鼠心力衰竭模型中，SDC4基因被敲除后，心力衰竭小鼠心肌細(xì)胞明顯縮小，左心室功能明顯惡化[12]。另一項主動脈束帶誘導(dǎo)的小鼠心肌肥厚模型中，敲除SDC4基因的小鼠舒張功能被動增加反應(yīng)明顯減弱[13]。上述研究提示，SDC4對心臟功能具有保護作用。臨床多采用心臟彩色超聲評估CHF患者心功能和心室重構(gòu)情況，心室重構(gòu)后可表現(xiàn)為RVD、LVEDD、LVMI升高，LVFS、LVEF降低。BNP主要由心房細(xì)胞分泌，心肌受損后會立即釋放進入血液，是反映心肌容量負(fù)荷和預(yù)后最經(jīng)典的標(biāo)志物[2]。本研究結(jié)果顯示，CHF患者血清SDC4水平明顯升高，與BNP、LVEDD、RVD、LVMI呈正相關(guān)，與LVEF、LVFS呈負(fù)相關(guān)，提示血清SDC4升高參與CHF發(fā)生，并與CHF患者心室重構(gòu)有關(guān)。這與既往實驗結(jié)論中SDC4在心臟中發(fā)揮保護作用不一致。研究表明，SDC4在近質(zhì)膜區(qū)存在酶切位點，在炎性反應(yīng)、細(xì)胞外基質(zhì)的作用下能從胞外區(qū)脫落進入體液中[14]。因此筆者推測是CHF發(fā)生后激活的炎性反應(yīng)和細(xì)胞外基質(zhì)重構(gòu)引起SDC4大量脫落至體液，導(dǎo)致SDC4對心臟保護作用降低，故血清SDC4水平越高患者心室重構(gòu)情況越嚴(yán)重。近期實驗也表明，SDC4能通過結(jié)合心臟成纖維細(xì)胞，保護骨橋蛋白不被凝血酶切割而發(fā)揮抑制心臟纖維化和保護心功能作用，但當(dāng)SDC4從胞外區(qū)脫落后這種保護作用就會喪失，從而導(dǎo)致心臟纖維化和心室重構(gòu)[15]。

CatS是半胱氨酸蛋白酶家族的主要成員之一，具有木瓜蛋白酶家族相似晶體結(jié)構(gòu)，主要表達(dá)于組織相容性復(fù)合物Ⅱ的細(xì)胞中，不僅能通過降解蛋白質(zhì)參與細(xì)胞外基質(zhì)重塑，還在機體炎性反應(yīng)、細(xì)胞增殖、血管生成、組織修復(fù)等病理生理中發(fā)揮重要的調(diào)節(jié)作用[16]。研究發(fā)現(xiàn)，心肌缺血/再灌注損傷后左心室組織中CatS表達(dá)顯著上調(diào)，抑制CatS表達(dá)能通過抑制白介素-1β(interleukin-1β，IL-1β)、IL-6、腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)表達(dá)和細(xì)胞凋亡減輕心肌缺血/再灌注損傷，保護心臟功能[17]。在左前降支冠狀動脈結(jié)扎制備的小鼠心肌梗死模型中，CatS于受損心臟中高度表達(dá)，使用小干擾RNA敲低CatS基因能縮小梗死區(qū)域，并逆轉(zhuǎn)細(xì)胞外基質(zhì)更新、降解紊亂誘導(dǎo)的心室重構(gòu)[18]。本研究結(jié)果顯示，CHF患者血清CatS水平明顯升高，與BNP、LVEDD、RVD、LVMI呈正相關(guān)，與LVEF、LVFS呈負(fù)相關(guān)，提示CatS升高參與CHF發(fā)生，并與CHF患者心室重構(gòu)有關(guān)，分析與CatS能通過多種機制參與心室重構(gòu)有關(guān)。CatS能通過激活核因子κB信號通路增加IL-1β、IL-6、TNF-α等促炎細(xì)胞因子表達(dá)，促進心肌細(xì)胞凋亡導(dǎo)致心室重構(gòu)[19]。CatS能通過激活Smad2、Smad3促進成纖維細(xì)胞分化和破壞細(xì)胞外基質(zhì)更新、降解平衡，導(dǎo)致心室重構(gòu)[20]。本研究結(jié)果還顯示，BNP并不是CHF患者預(yù)后不良的獨立危險因素，既往研究也指出，BNP并不能反映心力衰竭患者預(yù)后，可能與BNP半衰期時間較短且易受藥物影響有關(guān)[21]。心室重構(gòu)是決定CHF患者預(yù)后的主要因素，本研究中血清SDC4、CatS水平與心室重構(gòu)密切相關(guān)，因此筆者推測血清SDC4、CatS水平能反映CHF患者預(yù)后。本研究結(jié)果也顯示，血清SDC4、CatS水平隨著CHF預(yù)后不良風(fēng)險增加而升高，說明血清SDC4升高參與CHF患者預(yù)后不良發(fā)生。ROC結(jié)果發(fā)現(xiàn)，血清SDC4、CatS水平均對CHF患者預(yù)后不良具有一定預(yù)測價值，提示SDC4、CatS可能成為CHF患者預(yù)后不良新的預(yù)測標(biāo)志物，并且血清SDC4、CatS水平聯(lián)合預(yù)測CHF患者預(yù)后不良的AUC較單項預(yù)測的AUC明顯增加。

綜上所述，CHF患者血清SDC4、CatS水平升高，與心室重構(gòu)和預(yù)后不良密切相關(guān)，可作為CHF患者預(yù)后不良的輔助預(yù)測指標(biāo)。但還需前瞻性多中心研究進一步證實，深入研究血清SDC4、CatS參與心室重構(gòu)并影響CHF患者預(yù)后不良的機制。

利益沖突：所有作者聲明無利益沖突

作者貢獻聲明

張海平：研究構(gòu)思，統(tǒng)計分析，論文撰寫；趙靜敏：課題設(shè)計，數(shù)據(jù)獲取，論文終審；屠艷輝、劉京、杜雪莉、何靖蕊：課題設(shè)計，參與撰寫，論文修改