膿毒癥心肌病潛在生物標志物的研究進展

李興鴻 謝興宇

膿毒癥心肌病(SCM)是膿毒癥時并發(fā)的急性可逆性心功能障礙，其發(fā)病機制可能涉及細胞凋亡、線粒體功能障礙、細胞內(nèi)鈣轉(zhuǎn)運蛋白調(diào)節(jié)異常、Toll樣受體(TLR)介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)等[1-3]。由于SCM目前缺乏統(tǒng)一的診斷標準，臨床醫(yī)師通常根據(jù)一些生物標志物作出經(jīng)驗性診斷。傳統(tǒng)生物標志物肌紅蛋白(Mb)、肌酸激酶同工酶(CK-MB)、超敏肌鈣蛋白T(hs-cTnT)、腦鈉肽(BNP)、氨基末端腦鈉肽前體(NT-proBNP)等對診斷及預(yù)測SCM具有一定意義[4-5]，但其敏感度及特異度均不高，臨床價值有限。因此，各種新型生物標志物不斷涌現(xiàn)。本文旨在探討SCM潛在生物標志物的研究進展。

一、脂肪酸結(jié)合蛋白(FABP)

FABP是一系列脂質(zhì)伴侶蛋白，其中心型FABP(H-FABP)特異性表達于心肌細胞內(nèi)，主要作用是結(jié)合脂肪酸并調(diào)節(jié)其細胞內(nèi)的新陳代謝[6]。正常情況下H-FABP幾乎不存在于外周血液中，當心肌細胞處于缺血、缺氧狀態(tài)，需動員脂肪酸供能時，心肌細胞內(nèi)H-FABP水平升高，H-FABP在心肌損傷早期釋放入血液，因此可作為心肌損傷的一種新型標志物[7]。

Karthik等[8]的研究結(jié)果顯示，H-FABP在心肌梗死早期(心肌梗死發(fā)生時間<6 h)的敏感度優(yōu)于肌鈣蛋白(cTn)、Mb及CK-MB，且預(yù)后價值較cTn更高，被證實是早期診斷急性心肌梗死的良好生物標志物。齊洪娜等[9]的臨床研究進一步證實H-FABP水平與心肌損傷密切相關(guān)，H-FABP對膿毒癥患者28天病死率的預(yù)測能力優(yōu)于NT-proBNP及急性生理與慢性健康狀況評分(APACHEⅡ評分)；同時H-FABP還可評估膿毒癥心肌損傷患者的藥物治療效果，對早期指導(dǎo)臨床用藥具有一定價值。有研究報道血清H-FABP水平測量可被用于間接評估心臟微小RNA(miRNA,miR)-1活性，miR-1是心臟中表達豐度最高的miRNA，特異表達于心肌細胞，與心肌肥厚密切相關(guān)，且miRNA可抑制miR-92a-3p的靶點如脂肪酸結(jié)合蛋白3(FABP3)和脂肪酸結(jié)合蛋白4(FABP4)，進一步增強心肌細胞對脂肪酸的攝取及其線粒體功能，減輕心臟損傷[10-11]。國內(nèi)有研究結(jié)果表明，入院6 h內(nèi)H-FABP診斷SCM的受試者工作特征曲線下面積(AUC)為0.950，cTnI為0.817，CK-MB為0.750，證實H-FABP診斷SCM的敏感度優(yōu)于傳統(tǒng)的CK-MB和cTnI[12]。

二、乳鐵蛋白(LF)

LF為嗜酸性粒細胞、巨噬細胞及中性粒細胞對感染產(chǎn)生的球形糖蛋白。LF具有廣譜抗微生物活性、免疫調(diào)節(jié)、維持體內(nèi)鐵平衡、抗癌、抗氧化活性、防止促炎途徑激活膿毒癥的發(fā)生和組織損傷、延緩中性粒細胞凋亡及有助于組織再生的作用[13]。膿毒癥時病原微生物侵襲宿主引起炎癥反應(yīng)失調(diào)，進一步引起心肌功能障礙，心臟LF在維持心臟鐵穩(wěn)態(tài)和防止氧化應(yīng)激中起關(guān)鍵作用[14]。炎癥時由于乳酸和其他有機酸的積累常造成組織的pH值降低，使LF的親和力增加，有利于鐵轉(zhuǎn)移至LF中，LF通過結(jié)合和去除鐵以減輕氧化應(yīng)激反應(yīng)，防止心肌細胞損傷或死亡；還可通過螯合Fe3+，限制必需營養(yǎng)物質(zhì)在感染部位的使用，起到抑菌作用。LF與TLR4在膿毒癥心肌損傷過程中發(fā)揮重要作用，在炎癥反應(yīng)期間，患者體內(nèi)的天然LF水平升高，其通過與細菌細胞壁中的脂多糖(LPS)相互作用，抑制TLR4和可溶性分化抗原(CD)14受體，進而抑制中性粒細胞的活化和促炎細胞因子的釋放；LF還通過破壞細菌結(jié)構(gòu)，增加細胞膜的通透性，最終導(dǎo)致細菌死亡[15]，從而阻止或緩解炎癥引起的心肌損傷。

國內(nèi)外不少研究報道血漿LF水平與早產(chǎn)兒膿毒癥感染程度存在相關(guān)性，并提出腸內(nèi)補充LF可預(yù)防早產(chǎn)兒感染。但Tarnow-Mordi等[16]對5 000多例嬰兒進行Meta分析發(fā)現(xiàn),補充LF不能改善早產(chǎn)兒膿毒癥的死亡率或發(fā)病率，但可減少遲發(fā)性膿毒癥的發(fā)生(RR=0.79，95%CI0.71～0.88，P<0.000 1，I2=58%)。LF作為一種多功能糖蛋白，是診斷多種疾病的敏感生物標志物。Galassi等[17]的回顧性研究結(jié)果顯示，在SCM死亡患者中性粒細胞的次級顆粒中可檢測到LF，且其在心肌損傷方面具有較高的敏感度和特異度。

三、高遷移率族蛋白B1(HMGB1)

HMGB1是一種高保守性的DNA結(jié)合蛋白，生理條件下，細胞內(nèi)的HMGB1通過作用于DNA染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，參與DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄及修復(fù)等相關(guān)活動，進而發(fā)揮調(diào)節(jié)細胞凋亡或自噬等平衡作用[18]。在機體受到炎癥刺激時，HMGB1從細胞核轉(zhuǎn)移到胞漿，甚至釋放到細胞外[19]。在細胞外，HMGB1作為一種損傷的分子模式，通過與應(yīng)答細胞表面的各種受體結(jié)合，參與炎癥、增殖、分化、侵襲及組織再生等多種病理過程[20]。

胞外的HMGB1可與晚期糖基化終產(chǎn)物受體(RAGE)、TLR2和TLR4結(jié)合，誘導(dǎo)細胞因子的產(chǎn)生、細胞遷移和(或)組織損傷[20]。TLR4通過對Bcl-2/Bax、Fas/Fas配體等凋亡基因進行調(diào)控從而促進心肌細胞凋亡，加重心肌損傷。TLR4還可介導(dǎo)信號通路激活核因子(NF)-κB，增加IL-1和腫瘤壞死因子(TNF)-α等炎癥介質(zhì)的產(chǎn)生及釋放從而導(dǎo)致膿毒癥心肌損傷[21]。HMGB1被部分氧化時可作為一種促炎癥細胞因子，進而導(dǎo)致心肌損傷[22]。Bruton等[20]的研究報道，在18例老年冠心病患者[其中10例為炎癥性風(fēng)濕病(IRD)患者，8例為非炎癥性風(fēng)濕病患者]的心肌活檢標本中，IRD患者心肌細胞胞漿HMGB1表達水平增加，而心肌組織中的HMGB1水平低且與非IRD患者幾乎一致，表明HMGB1參與炎癥反應(yīng)時HMGB1水平明顯升高并釋放出胞外。有文獻報道，心肌炎患者血漿HMGB1水平升高，穩(wěn)定細胞內(nèi)HMGB1水平、抑制HMGB1釋放、降低細胞外HMGB1水平可顯著降低膿毒癥患者的死亡率[23-24]。Honda等[25]通過LPS誘導(dǎo)膿毒癥小鼠模型證實，在體外阻斷HMGB1信號可減輕動物模型中的心臟炎癥反應(yīng)。Wang等[26]研究表明，多巴酚丁胺通過選擇性地刺激腎上腺素能β1受體介導(dǎo)的誘導(dǎo)氧酶1(HO-1)，抑制HMGB1釋放，從而減輕小鼠心肌損傷，提高其存活率。汪德坤等[27]的臨床研究結(jié)果也表明，丹參酮ⅡA可降低膿毒癥大鼠心肌組織TNF-α及HMGB1的表達水平，進一步證明HMGB1可通過促進大鼠心肌細胞凋亡和炎癥反應(yīng)而參與心肌損傷。HMGB1作為信號通路的關(guān)鍵蛋白，有望成為具有潛力的治療SCM分子靶標。

四、CD15

CD15是成熟的中性粒細胞表面標記，在正常淋巴細胞中不存在[28]。中性粒細胞是先天免疫系統(tǒng)中最關(guān)鍵的免疫細胞，在病原微生物侵襲機體時，是人體中至關(guān)重要的第一道防御線，因此在炎癥反應(yīng)時其表面的黏附分子CD15水平相應(yīng)增多。

既往已有相關(guān)研究報道，膿毒癥患者外周血中性粒細胞表面CD15表達水平增加[29]，如Uhel等[30]為了闡明在癌癥和炎癥過程中髓源性抑制細胞(MDSC)可能參與膿毒癥誘導(dǎo)的免疫抑制進行臨床研究，結(jié)果表明，參與MDSC抑制功能的基因S100鈣結(jié)合蛋白A12(S100A12)、S100鈣結(jié)合蛋白A9(S100A9)、基質(zhì)金屬肽酶8(MMP8)及精氨酸酶1(ARG1)的表達上調(diào)，CD14+細胞和CD15+細胞缺失可導(dǎo)致膿毒癥患者的T淋巴細胞增殖，而MDSC中的CD14-CD15+低密度粒細胞/粒細胞在膿毒癥患者中擴增，可導(dǎo)致患者免疫功能障礙。另外Xini等[31]通過對65例確診或疑似革蘭陰性菌感染的膿毒癥合并器官功能不全患者CD64/CD15/CD45絕對計數(shù)進行流式細胞術(shù)測定分析發(fā)現(xiàn)，早期(前24小時)CD64/CD15/CD45絕對計數(shù)<0.002 5/L患者死亡的相對危險度為7.44，可作為預(yù)測膿毒癥預(yù)后的有用指標。有研究證明CD15水平與心血管損傷有關(guān)。張晗等[32]的研究納入川崎病(KD)患兒100例，其中20例合并冠狀動脈損害，冠狀動脈損害組外周血CD15+淋巴細胞百分比較無冠狀動脈損害組明顯升高(P<0.000 1)，是早期預(yù)測KD發(fā)生冠狀動脈損傷的有效指標。不僅如此，Galassi等[17]回顧2007～2015年以膿毒癥為主要死亡原因患者進行尸檢的研究結(jié)果表明，LF和CD15可作為膿毒癥心肌損傷的特異性標志，且CD15的特異度較LF更高。未來希望能通過監(jiān)測CD15的變化了解SCM患者是否處于免疫抑制狀態(tài)，從而進行早期識別、干預(yù)。

五、總結(jié)

近年來，除上述生物標志物被證明與SCM有關(guān)，還有研究報道其他生物標志物如淀粉樣蛋白、肝素結(jié)合蛋白、髓過氧物酶、微小RNA、中性粒細胞明膠酶相關(guān)脂質(zhì)運載蛋白等與膿毒癥心肌損傷的發(fā)展密切相關(guān)。動態(tài)監(jiān)測膿毒癥狀態(tài)下多種心肌標志物的變化，并結(jié)合心電圖、心臟超聲等其他相關(guān)檢查更有利于診斷及治療SCM。然而目前尚無SCM特異度及敏感度均較好的單一生物標志物，而各種潛在生物標志物的臨床價值還需進一步證實。聯(lián)合多種生物標志物對SCM進行診斷、治療及預(yù)后評估是未來的趨勢。