生物標(biāo)志物評(píng)估老年慢性腎臟病患者心功能的研究進(jìn)展

馬洪珍，張 濤

(南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院 老年腎科，江蘇 南京 210029)

慢性腎臟病(chronic kidney disease, CKD)是世界范圍內(nèi)重要的公共衛(wèi)生問(wèn)題之一，其發(fā)病率隨著年齡的增長(zhǎng)而增加，嚴(yán)重影響老年人群的健康[1]。早期監(jiān)測(cè)老年 CKD 患者的心功能有助于盡早發(fā)現(xiàn)心血管損傷，以便采取干預(yù)措施, 延長(zhǎng)患者生命。目前常用的心功能評(píng)估方法中，運(yùn)動(dòng)耐量試驗(yàn)簡(jiǎn)便易行，但部分患者因心功能或運(yùn)動(dòng)能力欠佳無(wú)法配合完成。超聲心動(dòng)圖直觀(guān)性強(qiáng)，重復(fù)性好，但技術(shù)要求高，設(shè)備操作復(fù)雜，具有一定的局限性。而生物標(biāo)志物有效規(guī)避了上述缺點(diǎn)，可作為評(píng)估心功能安全可靠的替代方法[2]。但是，在CKD患者中，一些經(jīng)典的生物標(biāo)志物，如B型腦鈉肽(brain natriuretic peptide，BNP)和N-末端B型腦鈉肽前體(N-terminal proto-brain natriuretic peptide，NT-proBNP)等，其血漿濃度受到年齡、腎功能等因素的干擾，需要適當(dāng)?shù)匦Ｕ\斷臨界值，使其臨床應(yīng)用存在一定的限制。對(duì)于新的生物標(biāo)志物，如可溶性生長(zhǎng)刺激表達(dá)基因2蛋白(soluble growth stimulation expressed gene 2, sST2)等，應(yīng)用前景廣闊，但其具體作用機(jī)制需要更大規(guī)模的多中心研究加以確認(rèn)。生物標(biāo)記物單獨(dú)、聯(lián)合或與其他診斷方式結(jié)合應(yīng)用是評(píng)估、監(jiān)測(cè)和治療疾病的重要方法，是當(dāng)前臨床研究中的熱點(diǎn)[3]。

1 CKD的流行病學(xué)特征

全世界CKD患病率約為8%～16%，是導(dǎo)致患者死亡的主要原因之一[4]。由于人口增長(zhǎng)和老齡化，以及糖尿病和高血壓患者數(shù)量的增加，預(yù)計(jì)未來(lái)CKD的患病率會(huì)進(jìn)一步升高[5]。心血管疾病(cardiovascular disease, CVD)是CKD患者的主要并發(fā)癥之一，超過(guò)一半的CKD患者在未進(jìn)展至終末期腎病(end-stage renal disease, ESRD)前已死于CVD[6]。

2 CKD和CVD的相互作用

腎臟和心臟以一種復(fù)雜的雙向方式相互影響，目前還不清楚一個(gè)器官是否是另一個(gè)器官功能障礙的主要驅(qū)動(dòng)因素，或者心腎是否都受到相似損傷的影響[7]。在CKD患者中，尿素氮、肌酐和炎癥、氧化應(yīng)激、內(nèi)皮功能障礙等產(chǎn)生的毒素在體內(nèi)積聚，誘發(fā)心臟毒性，導(dǎo)致腎素-血管緊張素系統(tǒng)異常激活，出現(xiàn)血液高凝、容量超載、血壓升高、貧血和營(yíng)養(yǎng)不良等癥狀。這些變化影響CKD患者的心功能，引起心臟舒縮功能障礙，最終導(dǎo)致心力衰竭(heart failure, HF)， HF又會(huì)影響腎臟灌注，導(dǎo)致腎功能加速惡化，從而形成惡性循環(huán)。CKD并發(fā)CVD后, 引起一系列病理生理改變，使心臟相關(guān)的生物標(biāo)志物水平升高，因此，在老年CKD患者中可通過(guò)生物標(biāo)志物的檢測(cè)來(lái)早期評(píng)估CKD患者的心功能。

3 單獨(dú)生物標(biāo)志物在老年CKD患者心功能評(píng)估中的應(yīng)用

3.1傳統(tǒng)生物標(biāo)志物 BNP和NT-proBNP在臨床評(píng)估患者心功能的應(yīng)用中有著重要價(jià)值。心肌細(xì)胞分泌B 型利鈉肽原(pro-B-type natriuretic peptide，proBNP)增多可反映室壁張力升高和容量過(guò)載[8]，proBNP在循環(huán)中水解為含有32個(gè)氨基酸的BNP和含有76個(gè)氨基酸的NT-proBNP。BNP具有生物學(xué)活性，而NT-proBNP沒(méi)有生物學(xué)活性，兩者以1∶1的比例釋放，但NT-proBNP的水平高于BNP，因?yàn)锽NP的半衰期為15～20 min，而NT-proBNP的半衰期為60～120 min。BNP的生物學(xué)活性包括利尿、利鈉、抑制腎素-血管緊張素系統(tǒng)、抑制全身和腎臟的交感神經(jīng)活動(dòng)等。BNP通過(guò)利鈉肽C受體的蛋白水解作用、中性?xún)?nèi)肽酶的酶水解作用和腎小球?yàn)V過(guò)作用進(jìn)行代謝，而NT-proBNP則只能由腎臟直接濾過(guò)排出。

由于NT-proBNP更穩(wěn)定，半衰期更長(zhǎng)，當(dāng)單獨(dú)使用時(shí)，NT-proBNP的準(zhǔn)確性遠(yuǎn)高于BNP及其他生物標(biāo)志物。大量研究表明， BNP、NT-proBNP的表達(dá)水平隨紐約心功能分級(jí)的增加逐漸升高[9-10]。一項(xiàng)針對(duì)老年人群的研究發(fā)現(xiàn)，NT-proBNP升高25%的人患HF的風(fēng)險(xiǎn)增加2倍，而NT-proBNP降低25%的人患HF的風(fēng)險(xiǎn)降低40%[11]。

后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)，在CKD早期，未罹患CVD時(shí)，血漿中BNP水平就開(kāi)始升高，多項(xiàng)試驗(yàn)證實(shí)了腎功能受損會(huì)導(dǎo)致BNP水平的增高[12]。因此，關(guān)于CKD合并HF時(shí)BNP和NT-proBNP的診斷臨界值存在爭(zhēng)議，一般認(rèn)為BNP和NT-proBNP分別大于100 pg/ml和125 pg/ml是異常的，但考慮到腎功能的影響，目前不同患者群體的最佳截?cái)嘀颠€不清楚。一項(xiàng)橫斷面研究共招募了190名受試者，其中95名有收縮性心力衰竭(systolic heart failure, SHF)，95名無(wú)SHF，受試者平均年齡(58±15)歲，研究結(jié)果表明， 對(duì)于估算的腎小球?yàn)V過(guò)率(estimated glomerular filtration rate, eGFR)<60 ml/(min·1.73 m2)的患者，診斷SHF的最佳BNP和NT-proBNP截?cái)嘀捣謩e為300 pg/ml和4 502 pg/ml[13]。該研究還對(duì)腎功能進(jìn)行分層分析，評(píng)估不同腎功能分期SHF患者的BNP 和 NT-proBNP 臨界值水平，建議CKD 3-5期患者的BNP最佳臨界值分別為146 pg/ml、309.4 pg/ml和491 pg/ml； CKD 3-5期患者的NT-proBNP最佳臨界值分別為1 505.8 pg/ml、7 767.5 pg/ml和11 215.2 pg/ml。另外，此研究還發(fā)現(xiàn)，與BNP相比，NT-proBNP與腎功能的相關(guān)性更密切，比BNP具有更好的診斷準(zhǔn)確性[13]。

歐洲心臟病學(xué)會(huì)心力衰竭協(xié)會(huì)對(duì)利鈉肽使用濃度的實(shí)用指南指出，為了保持最佳的診斷性能，當(dāng)eGFR<60 ml/(min·1.73 m2)時(shí)，檢測(cè)HF的BNP濃度可能需要提高。由于腎功能障礙和年齡之間的強(qiáng)相關(guān)性，一旦使用年齡調(diào)整診斷界值，NT-proBNP沒(méi)有必要進(jìn)行額外的調(diào)整[14]。此外，指南推薦NT-proBNP (450/900/1 800 pg/ml )作為年齡(<50/50～75/>75歲)依賴(lài)的臨界值，但NT-proBNP濃度<300 pg/ml為HF提供了非常高的陰性預(yù)測(cè)價(jià)值，這與年齡無(wú)關(guān)[15]。因此，為了更科學(xué)地應(yīng)用腦鈉肽來(lái)評(píng)價(jià)老年CKD患者的心功能，需要綜合考慮年齡和腎功能水平，經(jīng)過(guò)校正重新評(píng)定。

3.2新型生物標(biāo)志物 NT-proBNP等生物標(biāo)志物已經(jīng)被廣泛研究、驗(yàn)證并在臨床中使用，其他更新穎但尚未得到充分研究的標(biāo)志物，如半乳糖凝集素-3(galectin-3，Gal-3)、sST2和生長(zhǎng)分化因子-15(growth differentiation factor-15, GDF-15)等，也已經(jīng)成為CVD診斷和預(yù)后判斷的重要指標(biāo)[16]。

3.2.1sST2 生長(zhǎng)刺激表達(dá)基因2蛋白(growth stimulation expressed gene 2, ST2)屬于1型白細(xì)胞介素受體家族的成員，以膜結(jié)合性和可溶性?xún)煞N亞型存在。膜結(jié)合性ST2具有抗肥厚、抗纖維化和抗凋亡作用。sST2則在循環(huán)中存在，作為誘餌受體，隔離白介素-33(interleukin-33，IL-33)并阻止其與膜結(jié)合性ST2結(jié)合，從而抑制膜結(jié)合性ST2/IL-33信號(hào)通路的有益作用。sST2的表達(dá)和釋放可促進(jìn)細(xì)胞凋亡、纖維化、心肌肥大、心肌重塑，導(dǎo)致心功能障礙。

目前已經(jīng)證實(shí)心功能不全患者sST2水平與心功能損傷嚴(yán)重程度呈正相關(guān)。此外，與常見(jiàn)的心臟生物標(biāo)志物不同，sST2獨(dú)立于eGFR和年齡[17]，在CKD患者中的診斷價(jià)值同樣較高。湯豐寧等[18]研究表明sST2、IL-33受腎功能影響較小，相較于NT-proBNP，使用sST2、IL-33評(píng)價(jià)慢性腎功能衰竭患者的心功能可能更有價(jià)值。Mirna等[19]分析了219份CKD患者的血漿樣本，入組患者平均年齡(63±9)歲，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，sST2的診斷性能受腎功能下降的影響最小，提示在CKD和CKD伴發(fā)CVD患者的管理中具有可行性。 sST2作為最具發(fā)展前景的HF生物標(biāo)志物之一，值得在臨床實(shí)踐中進(jìn)一步研究和廣泛應(yīng)用。

3.2.2GDF-15 GDF-15是轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β細(xì)胞因子超家族的成員，在心肌細(xì)胞修復(fù)中發(fā)揮作用，以應(yīng)對(duì)組織炎癥、氧化應(yīng)激和損傷，并具有抗凋亡和抗增生作用。GDF-15濃度通常在腎功能不全、癌癥、糖尿病和CVD患者中升高[20]。研究表明，在HF時(shí)，GDF-15濃度與紐約心功能分級(jí)呈正相關(guān)。在對(duì)2 101例CKD患者(平均年齡57.7歲)進(jìn)行的大規(guī)模橫斷面研究發(fā)現(xiàn)，GDF-15與異常的左心室結(jié)構(gòu)[較高的左心室質(zhì)量指數(shù)(left ventricular mass index，LVMI)和左心室舒張末期容積(left ventricular enddiastolic volume，LVEDV)]和早期左心室收縮功能障礙[左心室收縮末期容積(left ventricular endsystolic volume，LVESV)]相關(guān)，即使在校正了混雜因素后也是如此[21]，這證明GDF-15可用于評(píng)估CKD患者的心功能。Benes等[20]對(duì)174名HF患者進(jìn)行有創(chuàng)血流動(dòng)力學(xué)檢查發(fā)現(xiàn)，右心房壓、平均肺動(dòng)脈壓和肺毛細(xì)血管楔壓與BNP和GDF-15均相關(guān)，并進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)在CKD合并SHF中，GDF-15與不良結(jié)局的相關(guān)性比BNP更強(qiáng)。Tummalapalli等[22]研究顯示，GDF-15可用于評(píng)估和預(yù)測(cè)CKD患者的早期HF狀態(tài)。

3.2.3Gal-3 Gal-3是一種具有廣泛細(xì)胞功能的蛋白，為250個(gè)氨基酸組成的β-半乳糖結(jié)合凝集素。它是一種在上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和巨噬細(xì)胞中普遍表達(dá)的蛋白[23]。在分子水平上，Gal-3與糖蛋白交聯(lián)，促進(jìn)細(xì)胞-細(xì)胞和細(xì)胞-基質(zhì)的相互作用，導(dǎo)致纖維化和細(xì)胞外基質(zhì)硬化[24]，引起心臟成纖維細(xì)胞增殖和膠原沉積, 最終導(dǎo)致心肌肥厚、心室重塑和心功能障礙。有研究指出，與對(duì)照組比較，CKD組與CKD-HF組的NT-proBNP與Gal-3水平均明顯升高，且Gal-3水平升高更顯著[25]。這表明Gal-3的變化可以更加顯著地反映CKD患者心臟功能的變化。

3.2.4高敏肌鈣蛋白T(high-sensitivity cardiac troponin T，hs-cTnT) 肌鈣蛋白I(cardiac troponin I，cTnI)和肌鈣蛋白T(cardiac troponin T，cTnT)都是心臟損傷的生物標(biāo)志物，可以用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定法和高靈敏度測(cè)定法測(cè)定，標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定法檢測(cè)水平比高靈敏度測(cè)定法高約10倍。肌鈣蛋白升高并不一定表明冠狀動(dòng)脈粥樣硬化引起的急性缺血，也可能是由于腎臟清除率降低或慢性心肌損傷引起的。其機(jī)制是多因素的，包括血流動(dòng)力學(xué)改變引起的心肌應(yīng)變、炎癥、內(nèi)皮功能障礙和心內(nèi)膜下缺血。一項(xiàng)基于社區(qū)老年患者的隊(duì)列研究發(fā)現(xiàn)，hs-cTnT循環(huán)濃度的升高與左心室結(jié)構(gòu)的改變(更大的質(zhì)量、體積、壁厚和同心度)和更差的舒張功能(e′、E/e′比值和左心房容積)獨(dú)立相關(guān)[26]。一項(xiàng)橫斷面研究顯示，較高的cTnT與降低的eGFR和左心室肥厚相關(guān)聯(lián)[27]。然而，心肌肌鈣蛋白的參考上限最初來(lái)源于非CKD的患者，這些生物標(biāo)志物在無(wú)癥狀CKD和ESRD患者中升高了80%[28]。89例無(wú)癥狀CKD 3-5期患者中，95%分位hs-cTnT為139 ng/L，是普通人群的10倍，且水平隨CKD分期升高[29]。

3.2.5其他新型生物標(biāo)志物 除上述標(biāo)志物外，還有許多其他HF生物標(biāo)志物, 如中性粒細(xì)胞明膠酯酶(neutrophil gelatinase-associated lipocalin, NGAL)可促進(jìn)心肌纖維化和心室重構(gòu), 血漿NGAL升高可以預(yù)測(cè)無(wú)心血管事件史的CKD患者未來(lái)的心血管事件[30]。腎損傷分子-1 (kidney injury molecule-1, KIM-1) 與之類(lèi)似，在特征明確的成年CKD患者中，尿KIM-1與尿肌酐比值與HF事件、動(dòng)脈粥樣硬化心血管事件和全因死亡率獨(dú)立相關(guān)[31]。最近研究證實(shí)，胱抑素C (cystatin C, CysC)除了提供準(zhǔn)確的腎功能評(píng)估外，過(guò)量的CysC還能通過(guò)骨橋蛋白和基質(zhì)金屬蛋白酶抑制劑-1的積累促進(jìn)心肌纖維化，導(dǎo)致心房擴(kuò)張，心室肥厚，心臟舒張功能障礙[32]。一項(xiàng)針對(duì)不同心功能狀況尿毒癥患者的研究提示，紐約心功能分級(jí)越高，患者血清CysC水平越高[33]。有研究表明，尿酸能導(dǎo)致內(nèi)皮功能障礙、周?chē)苁湛s增強(qiáng)和運(yùn)動(dòng)能力受損，而慢性腎功能不全患者血尿酸水平越高，心功能越差[34]。中段心房利鈉肽前體(mid-regional proatrial natriuretic peptide, MR-proANP)是一種新的心肌伸展生物標(biāo)志物，在CKD合并HF的診斷和預(yù)后評(píng)估中發(fā)揮著重要作用，MR-proANP不受肥胖和貧血的影響，但與炎癥、腎功能、心房纖顫等有關(guān)，但具體作用機(jī)制有待進(jìn)一步研究[35]。

4 生物標(biāo)志物互相聯(lián)合或與其他方式聯(lián)合在老年CKD患者心功能評(píng)估中的應(yīng)用

腦鈉肽使用廣泛、成本低、易于測(cè)量，是目前最理想的生物標(biāo)志物；而sST2等部分新型生物標(biāo)志物雖然受腎功能影響較小，但準(zhǔn)確度低于NT-proBNP，費(fèi)用相對(duì)昂貴，且在臨床實(shí)踐中并未廣泛展開(kāi)。因此，到目前為止，大多數(shù)評(píng)估心功能的生物標(biāo)志物組合策略依賴(lài)于在利鈉肽基礎(chǔ)上添加一個(gè)或多個(gè)其他生物標(biāo)記，選擇新的生物指標(biāo)輔助BNP評(píng)估心功能是有意義的。

以往研究表明， GDF-15聯(lián)合NT-proBNP診斷HF的性能優(yōu)于單獨(dú)使用NT-proBNP[36]。Gergei等[37]在路德維希港風(fēng)險(xiǎn)與心血管健康(LURIC)研究中發(fā)現(xiàn)，納入的439例射血分?jǐn)?shù)保留的HF(其中CKD患者69例)患者年齡明顯偏大，并且合并高血壓、糖尿病等并發(fā)癥較多，研究顯示，NT-proBNP與腎小球?yàn)V過(guò)率 (glomerular filtration rate, GFR)下降呈指數(shù)負(fù)相關(guān)，而大內(nèi)皮素-1僅呈中度線(xiàn)性增加，提示該生物標(biāo)志物與NT-proBNP聯(lián)合可能對(duì)腎功能不全患者的心功能準(zhǔn)確評(píng)估有額外的貢獻(xiàn)。紅細(xì)胞分布寬度(red cell distribution width，RDW)是一個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)，定義為紅細(xì)胞大小除以平均血細(xì)胞體積的標(biāo)準(zhǔn)差，既往研究證實(shí)，RDW與紐約心功能分級(jí)呈正相關(guān)，而與eGFR呈顯著負(fù)相關(guān)，且隨著CKD分期的增加而升高，RDW與NT-proBNP結(jié)合后對(duì)“心腎綜合征”有較大的臨床診斷價(jià)值[38]。Plawecki等[39]的研究表明，NT-proBNP、hs-cTnT和sST2聯(lián)合臨床變量有助于更好地分層分析死亡風(fēng)險(xiǎn)和心血管事件。胡俊恒等[40]采用回顧性分析，將65例平均年齡為 (60.85±10.23)歲的尿毒癥患者進(jìn)行分組，檢測(cè)血清肌酸激酶同工酶、BNP、肌酐水平，三者均與左心室射血分?jǐn)?shù)呈明顯負(fù)相關(guān)，進(jìn)一步分析顯示，血清肌酸激酶同工酶、BNP、肌酐三者聯(lián)合診斷價(jià)值明顯高于各指標(biāo)單獨(dú)診斷，且具有較高的敏感度和特異度。此外，有研究報(bào)道腦鈉肽與CysC聯(lián)合也有助于提高診斷的準(zhǔn)確性[41]。

老年CKD患者往往分期較高，多屬于中晚期，超聲心動(dòng)圖心肌做功指數(shù)(Tei指數(shù))與NT-proBNP聯(lián)合使用可早期反映CKD患者心功能。也有學(xué)者通過(guò)運(yùn)用NT-proBNP與肌酐、CysC的比值，進(jìn)而校正腎功能，使其成為獨(dú)立評(píng)估心功能的指標(biāo)[42]。對(duì)于ESRD患者，常伴有體液超負(fù)荷及心功能不全、血清腦鈉肽水平升高，生物電阻抗可用于評(píng)估腎臟病患者的容量負(fù)荷，聯(lián)合二者可以更好地評(píng)估尿毒癥患者的容量及心功能變化。

5 小結(jié)

老年CKD群體多合并各種類(lèi)型的基礎(chǔ)疾病，高齡使得CKD患者抵抗力差，耐受性低，病死率更高，需盡早發(fā)現(xiàn)，早期診療。加之腎功能不全患者心臟結(jié)構(gòu)和功能的不良變化，早期可能不會(huì)出現(xiàn)臨床癥狀，這對(duì)臨床醫(yī)生及時(shí)發(fā)現(xiàn)心功能障礙提出了挑戰(zhàn)。心臟生物標(biāo)志物揭示了心臟和腎臟損傷的機(jī)制，并能成為疾病監(jiān)測(cè)和針對(duì)性的干預(yù)靶點(diǎn)，減緩CKD的進(jìn)展。但大多數(shù)臨床試驗(yàn)只是根據(jù)腎功能和心功能進(jìn)行了分期，并未對(duì)年齡進(jìn)行分層，且不同的研究使用的估算方法不同，導(dǎo)致得出的GFR值有偏差。此外，既往研究?jī)H僅指出聯(lián)合兩種或多種生物標(biāo)志物可提高CKD患者心功能評(píng)估的準(zhǔn)確性，缺乏具體定量關(guān)系，也未給出相應(yīng)的參考數(shù)值，缺乏實(shí)操性。如何準(zhǔn)確地根據(jù)年齡及腎功能來(lái)校正各指標(biāo)，減輕年齡增長(zhǎng)與腎功能降低對(duì)心功能判斷的干擾作用，未來(lái)需要進(jìn)一步的研究。