心力衰竭相關(guān)新型生物標(biāo)記物研究現(xiàn)狀與問題

邢冬梅，屈建新，張銀康，李叔寶，劉新燦，朱明軍

心力衰竭（心衰）是一組復(fù)雜的臨床綜合征，以心功能下降和心輸出量不足難以滿足外周組織代謝需求為特征。心輸出量下降導(dǎo)致液體潴留在肺和其他組織，引起呼吸困難、外周水腫和乏力。心衰并不局限于心功能不全，同時(shí)還伴隨心外組織和器官功能異常，其作為一種全球性疾病，患病率及死亡率均較高。對(duì)心衰患者早期診斷，盡早有效干預(yù)，提高生活質(zhì)量，降低再住院率是其治療的首要任務(wù)。僅靠心衰的臨床癥狀和心功能測(cè)定很難做出正確的診斷，近年來發(fā)現(xiàn)了很多潛在心衰生物標(biāo)記物，可反映心衰時(shí)不同的基因表達(dá)通路和心衰的病理過程，并幫助醫(yī)師對(duì)心衰患者進(jìn)行危險(xiǎn)分層，識(shí)別高危及心衰高發(fā)人群。本文就心衰的新型生物標(biāo)記物做一概述，以期為后續(xù)研究提供參考。

1 心衰新型生物標(biāo)記物

1.1 心肌細(xì)胞損傷心型脂肪酸結(jié)合蛋白（hFABP）主要分布在心肌細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)（5%～15%的胞漿蛋白池），參與脂肪酸代謝和運(yùn)輸?shù)骄€粒體進(jìn)行β-氧化。心肌細(xì)胞一旦受損便釋放hFABP，其反映心肌受損的價(jià)值已在大鼠和人體得到驗(yàn)證[1]。HFABP可減少細(xì)胞內(nèi)Ca2+內(nèi)流，影響心肌收縮力，導(dǎo)致心衰進(jìn)一步加重，細(xì)胞外產(chǎn)生更多的hFABP，并形成惡性循環(huán)[1]。心衰并伴持續(xù)性心肌損傷的患者中hFABP水平持續(xù)增加，hFABP水平可反映心衰患者的預(yù)后[2,3]。有趣的是，hFABP的預(yù)測(cè)價(jià)值比肌鈣蛋白高，是急性冠脈綜合征預(yù)后的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子，其水平與急性冠脈征患者心血管事件和死亡風(fēng)險(xiǎn)密切相關(guān)[4]。Setsuta等[5]發(fā)現(xiàn)hFABP與心衰患者預(yù)后密切相關(guān)。hFABP水平受運(yùn)動(dòng)、血脂水平等因素的影響。未來需更多研究證實(shí)hFABP在慢性心衰患者診斷和預(yù)后評(píng)價(jià)方面的應(yīng)用價(jià)值。

1.2 炎癥指標(biāo)生長(zhǎng)分化因子15（GDF-15），又稱為巨噬細(xì)胞抑制因子（MIC-1），是轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子家族成員之一，通過上調(diào)線粒體功能，廣泛參與細(xì)胞的炎癥反應(yīng)、氧化應(yīng)激、細(xì)胞凋亡、纖維化與修復(fù)等過程[6]。研究提示GDF-15主要參與心室重構(gòu)的過程。大鼠心肌細(xì)胞培養(yǎng)中發(fā)現(xiàn)缺血再灌注損傷時(shí)可上調(diào)GDF-15表達(dá)和分泌，是GDF-15自分泌/旁分泌功能的體現(xiàn)[7]。GDF-15缺失大鼠更易發(fā)生缺血再灌注損傷，提示GDF-15在心肌缺血再灌注損傷時(shí)可發(fā)揮心肌保護(hù)作用[7]。GDF-15似乎參與心肌細(xì)胞肥大，可能與激活SMAD蛋白有關(guān)[8]。HF-ACTION研究發(fā)現(xiàn)GDF-15與心衰患者疾病嚴(yán)重程度、全因死亡率及N末端腦鈉肽前體（NTProBNP）的最高值呈正相關(guān)[9]。研究還發(fā)現(xiàn)GDF-15是不良結(jié)局的強(qiáng)預(yù)測(cè)因子，可預(yù)測(cè)新發(fā)心衰的發(fā)生[10]。其他疾病狀態(tài)下如肺栓塞、肺動(dòng)脈高壓、肺炎、敗血癥及腎損傷時(shí)循環(huán)中GDF-15水平亦會(huì)升高[11-13]，因此，循環(huán)中GDF-15水平不能直接反映心肌炎癥，但是包含GDF-15的多指標(biāo)模型可作為機(jī)體炎癥反應(yīng)的指標(biāo)[14]。

1.3 內(nèi)皮功能損傷標(biāo)記物心血管疾病包括心衰以內(nèi)皮功能受損為主要特征[15]?？扇苄訡D146（sCD146）反映內(nèi)皮功能受損標(biāo)記物的水平，有望成為反映疾病嚴(yán)重程度的指標(biāo)；此外，還能提高關(guān)于內(nèi)皮狀態(tài)的其他信息，導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞受損的病因不同，內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)不同的標(biāo)記物[7]?？扇苄詓CD146是新型的內(nèi)皮受損標(biāo)記物，是內(nèi)皮細(xì)胞間連接處的一部分，主要負(fù)責(zé)維持組織結(jié)構(gòu)的完整性[16]。內(nèi)皮細(xì)胞連接的機(jī)械性破壞可引起sCD1461的釋放入血，并促進(jìn)血管新生。急性失代償心衰患者循環(huán)中sCD146水平升高，對(duì)于根據(jù)NT-proBNP水平難以判定的是否屬于急性心衰時(shí)，sCD146有助于診斷急性心衰。研究顯示，左室sCD146基因表達(dá)增加，與肺重量及肺水腫相關(guān)[17]。sCD146與心衰患者的心血管死亡和再住院顯著相關(guān)。肝硬化、腎功能不全、動(dòng)脈硬化和慢性阻塞性肺疾病患者中sCD146水平也會(huì)升高[18]。

1.4 心肌纖維化galectin-3是巨噬細(xì)胞的特異性標(biāo)志物，在炎癥反應(yīng)、組織修復(fù)特別是左室重構(gòu)等方面有重要作用。Framingham后代隊(duì)列研究顯示調(diào)整BNP和其他幾個(gè)臨床變量后，galectin-3與新發(fā)心衰和全因死亡風(fēng)險(xiǎn)密切相關(guān)[19]。FINRISK研究顯示，galectin-3水平升高與心血管事件風(fēng)險(xiǎn)呈正相關(guān)。調(diào)整NT-proBNP后，galectin-3與心衰發(fā)生率無明顯相關(guān)性[20]。Val-HeFT研究證實(shí)galectin-3對(duì)慢性心衰具有預(yù)后價(jià)值。調(diào)整NT-proBNP和eGFR后，galectin-3與心衰再住院、全因死亡和首次出現(xiàn)并發(fā)癥相關(guān)。此外，基線galectin-3＜16.2 ng/ml時(shí)心衰住院率明顯下降[21]。但有研究認(rèn)為，在慢性心衰危險(xiǎn)分層方面，可溶性ST2比galectin-3價(jià)值更大[22]。2013年美國(guó)心臟病學(xué)會(huì)發(fā)布的心衰指南中推薦采用galectin-3作為心衰的危險(xiǎn)分層和中重度心衰患者的預(yù)后評(píng)估指標(biāo)[23]。但歐洲心臟病心衰指南中并不推薦galectin-3指導(dǎo)臨床實(shí)踐。

1.5 miRNAs除了循環(huán)中的蛋白質(zhì)可作為心衰標(biāo)記物外，近年來其他循環(huán)物質(zhì)也被認(rèn)為有望成為心衰的新型生物標(biāo)記物，包括循環(huán)miRNAs（miRNAs，miRs）。miRNA是高度保守性內(nèi)源性非編碼的小核糖核酸，包含21-25個(gè)核苷酸，具有脂質(zhì)雙分子結(jié)構(gòu)，可攜帶蛋白質(zhì)、RNA等，調(diào)節(jié)基因表達(dá)和轉(zhuǎn)錄過程，參與細(xì)胞間信息傳遞[24,25]。miRNA-21與心肌纖維化程度密切相關(guān)，循環(huán)中miRNAs包括miRNA-20a、miRNA-208b、miRNA-34a與心室重構(gòu)相關(guān)[26]。miRNA-22-3p，miRNA-148b-3p和miRNA-409-3p也與心衰相關(guān)[27]。研究證實(shí)miRNA-145與血漿腦鈉肽（BNP）呈顯著負(fù)相關(guān)，發(fā)生心衰患者的血漿miRNA濃度與未發(fā)生心衰患者相比顯著降低[28]。Matsumoto等研究提示，miRNA-192、miRNA-194、miRNA-34a水平在急性心肌梗死后心衰時(shí)明顯升高，有助于急性心肌梗后心衰的早期診斷[29]。Goren等通過對(duì)比心衰患者和健康人群血漿中miRNAs發(fā)現(xiàn)，心衰患者血漿中miRNA-423-5p、miRNA-320a、miRNA-22、miRNA-92b等顯著升高，此外這4種miRNAs聯(lián)合應(yīng)用時(shí)對(duì)心衰患者預(yù)測(cè)價(jià)值高于單獨(dú)應(yīng)用其中一種miRNA[30]。

2 新型生物標(biāo)記物臨床應(yīng)用存在的問題

血漿新型生物標(biāo)記物可提供導(dǎo)致心衰患者心臟功能異常的特定過程，如心肌纖維化、內(nèi)皮功能異常等相關(guān)信息，還可有助于評(píng)估心衰患者預(yù)后，指導(dǎo)治療。然而，除了心臟牽拉力和心肌特定細(xì)胞凋亡，其他組織器官與心臟在細(xì)胞層面和分子層面相同。心衰是一個(gè)多系統(tǒng)疾病，影響全身多個(gè)組織和器官，并引起一系列并發(fā)癥，所以心衰患者循環(huán)中的血漿生物標(biāo)記物不僅來源于心臟，也可來源于其他組織器官，這也就說明為何血漿生物標(biāo)志物具有預(yù)后指導(dǎo)價(jià)值。因此，盡管新型生物標(biāo)記物反映了特定病理過程的某一階段，缺乏心臟或心衰特異性，限制了其在臨床中的應(yīng)用。我們推斷這也是為何僅心臟相關(guān)的心衰標(biāo)記物特別是BNP和肌鈣蛋白廣泛用于指導(dǎo)臨床實(shí)踐，而其非心臟特異性的生物標(biāo)志物仍需進(jìn)一步評(píng)價(jià)。需要從不同視角來評(píng)價(jià)這些標(biāo)記物，來挖掘其潛在價(jià)值。

AHA科學(xué)聲明提出了如何評(píng)價(jià)反映心血管風(fēng)險(xiǎn)的新型生物標(biāo)記物[31]，此外，還需評(píng)價(jià)這些新型生物標(biāo)記物的臨床實(shí)用性及能否真實(shí)客觀反映治療手段的衛(wèi)生經(jīng)濟(jì)學(xué)。Ahmad指出新型生物標(biāo)記物應(yīng)以一種更系統(tǒng)的方式來反映其臨床實(shí)用性[32]。新型生物標(biāo)記物相對(duì)臨床研究提示有很好的相關(guān)性，但心衰基礎(chǔ)研究中很少研究血漿新型生物標(biāo)記物與其他指標(biāo)的相關(guān)性。基礎(chǔ)研究可準(zhǔn)確提供與新型生物標(biāo)記物有關(guān)特定組織和細(xì)胞的信息，此外，基礎(chǔ)研究還可揭示同一個(gè)新型生物標(biāo)記物在血漿和其他組織中隨時(shí)間變化的情況。大多數(shù)新型生物標(biāo)志物都是非心臟特異性和/或非心衰特異性的，但與心衰影響到的其他器官和組織相關(guān)。建議在基礎(chǔ)研究中轉(zhuǎn)換研究思路，從多層面研究新型生物標(biāo)記物，以便與臨床研究保持一致。這些臨床前研究結(jié)果應(yīng)系統(tǒng)呈現(xiàn)，遵循相關(guān)指南，如ARRIVE動(dòng)物研究指南[33]，在動(dòng)物模型中應(yīng)用合適的試劑來研究生物標(biāo)記物。目前已成為動(dòng)物研究中的主要問題，甚至已明確的心衰生物標(biāo)記物如N末端腦鈉肽前體（NTproBNP）和NT-proANP在大鼠或小鼠研究中很少測(cè)定。

3 小結(jié)

心源性生物標(biāo)記物血漿濃度的測(cè)定，如BNP是臨床常用的心衰診斷工具，可為臨床醫(yī)生提供預(yù)后相關(guān)信息。目前僅有兩個(gè)新型生物標(biāo)記物gal-3和sST-2被納入ACC/AHA心衰指南，其臨床價(jià)值仍不確定。盡管這些生物標(biāo)記物可反映心衰過程中分子和細(xì)胞層面的生理病理變化，但缺乏心臟或/和心衰特異性。因此建議在動(dòng)物模型中深入開展臨床前研究，以期獲得血漿生物標(biāo)記物水平與心臟重構(gòu)程度的關(guān)系，以及與其他臟器和組織的關(guān)系，最終獲得一個(gè)多生物標(biāo)記物模型。這一模型可用來評(píng)價(jià)療效，指導(dǎo)治療。此外，多個(gè)指標(biāo)的聯(lián)用可能對(duì)提高心衰診斷的準(zhǔn)確性具有一定的幫助。

總之，很多新型生物標(biāo)記物從分子和細(xì)胞層面上提供了一定證據(jù)，但非心臟特異性。目前尚不能確定血漿生物標(biāo)記物是否僅為心臟產(chǎn)生分泌，并直接與心臟重構(gòu)相關(guān)。臨床關(guān)聯(lián)性研究不能提供足夠的信息來解決這些問題，因?yàn)樾呐K樣本不可獲得，且全身生物標(biāo)記物分析不顯示，也不可能實(shí)現(xiàn)。因此，我們建議心衰模型的臨床前研究中進(jìn)行全面的血漿生物標(biāo)記物和組織生物標(biāo)記物測(cè)定，臨床隊(duì)列研究中行全面的血漿生物標(biāo)記測(cè)定，以全面展示潛在的生物標(biāo)記物。