外周血線粒體DNA、生長(zhǎng)分化因子-15 聯(lián)合腦鈉肽檢測(cè)對(duì)心力衰竭的診斷價(jià)值

黎百志，李曉慧，張愛文

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

心力衰竭（heart failure，HF）是各種心血管病的嚴(yán)重表現(xiàn)或終末期，其特征是心臟無法泵出適量的血液來滿足身體的需求[1]，全球約有2300 萬人受HF 影響[2]。在我國(guó)由于人口老齡化的加劇等因素，導(dǎo)致我國(guó)HF 患病率呈持續(xù)升高趨勢(shì)[3]。有數(shù)據(jù)顯示[4]，HF 每年的總死亡率根據(jù)嚴(yán)重程度在10%～50%。目前，心衰指南推薦腦鈉肽用于心衰篩查、診斷和鑒別診斷、病情嚴(yán)重程度和預(yù)后的評(píng)估，但受到如年齡、感染等多種因素的影響，使其敏感性和特異度下降[3]。由于HF 發(fā)生、發(fā)展機(jī)制十分復(fù)雜，涉及到炎癥反應(yīng)、代謝偏移、心肌損傷、纖維化和線粒體功能障礙等多個(gè)病理學(xué)基礎(chǔ)[4]，因此已有針對(duì)其病理機(jī)制提出的多個(gè)新型的循環(huán)分子作為心力衰竭的生物標(biāo)志物，包括生長(zhǎng)分化因子-15（growth differentiation factor-15，GDF-15）、半乳糖凝集素-3（galectin-3，Gal-3）、線粒體DNA（mitochondrial DNA）等[5]。由于HF 發(fā)生、發(fā)展機(jī)制復(fù)雜，因此多種生物標(biāo)志物聯(lián)合使用比單一生物標(biāo)志物更具參考價(jià)值[6]。本研究通過檢測(cè)血清中GDF-15 水平及外周血mtDNA 聯(lián)合腦鈉肽（brain natriuretic peptide，BNP），探討聯(lián)合檢測(cè)在HF 診斷中的價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 本研究通過承德醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院倫理委員會(huì)審核并批準(zhǔn)，選取2019 年8 月-2020 年1月于承德醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院本部心臟內(nèi)科住院的心力衰竭患者74 例作為試驗(yàn)組，按照紐約心功能分級(jí)（New York Heart Association，NYHA）：NYHAⅡ級(jí)患者10 例，NYHAⅢ級(jí)患者14 例，NYHAⅣ級(jí)患者50例。選取同期住院心功能正常患者75 例作為對(duì)照組。入選標(biāo)準(zhǔn)：①癥狀和/或體征（如勞力性呼吸困難、外周水腫等）；②射血分?jǐn)?shù)降低（LVEF＜40%）；③腦鈉肽升高（＞35 ng/ml）合并左心室肥厚或左心房擴(kuò)大；④腦鈉肽升高（＞35 ng/ml）合并心室舒張功能異常。其中滿足第1 條加上其他任意1 條均可入選。具體參考2018 年中國(guó)心力衰竭診斷和治療指南[3]。排除標(biāo)準(zhǔn)：心源性休克、嚴(yán)重感染、急性心肌梗死、肝衰竭、嚴(yán)重血液系統(tǒng)疾病、血液透析者、惡性腫瘤、線粒體相關(guān)疾病、代謝綜合征、放化療者、器官移植者、妊娠、哺乳以及近期重大手術(shù)史及外傷史等。

1.2 臨床數(shù)據(jù)收集 收集入選對(duì)象的臨床資料，包括性別、年齡、體重、身高、血壓、既往病史、吸煙飲酒史、心功能分級(jí)、血常規(guī)、腎功能、肝功能、腦鈉肽、心臟彩超等臨床數(shù)據(jù)，并建立基線數(shù)據(jù)庫(kù)。

1.3 血樣本收集與處理 采集入選對(duì)象外周靜脈血3 ml（入院后第2 天晨起），用離心機(jī)以3000 r/min離心15 min，收集上清液，用酶聯(lián)免疫吸附（enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA）法測(cè)定血清GDF-15 因子水平。同時(shí)采集入選對(duì)象外周靜脈血2 ml，應(yīng)用實(shí)時(shí)RT-PCR 技術(shù)檢測(cè)入選對(duì)象外周血mtDNA。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 25.0 統(tǒng)計(jì)軟件。計(jì)量資料符合正態(tài)分布用（）表示，組間比較用t檢驗(yàn)；偏態(tài)分布用[M（P25，P75）]表示，組間比較選擇秩和檢驗(yàn)。計(jì)數(shù)資料用[n（%）]表示，組間比較用χ2檢驗(yàn)。多因素相關(guān)分析正態(tài)資料選用Pearson 相關(guān)性分析，偏態(tài)資料用Spearman 秩相關(guān)分析。應(yīng)用受試者工作特征曲線（ROC 曲線）評(píng)估外周血mtDNA、GDF-15、BNP 及其聯(lián)合檢測(cè)評(píng)估其對(duì)HF 的診斷效能，以P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組一般臨床資料比較 HF 組患糖尿病比例、現(xiàn)癥吸煙比例及白細(xì)胞計(jì)數(shù)與對(duì)照組比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；HF 組男性占比、年齡、患房顫患者占比均高于對(duì)照組，且HF 組左房?jī)?nèi)徑、左室舒張末期前后徑大于對(duì)照組，肌酐、尿酸、尿素氮、BNP、GDF-15 水平高于對(duì)照組，總蛋白、mtDNA 低于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），見表1。

表1 兩組一般臨床資料比較

2.2 不同心功能分級(jí)患者BNP、GDF-15、mtDNA 水平比較 隨著心功能分級(jí)增加，血清BNP、GDF-15水平逐漸升高，外周血mtDNA 含量逐漸下降，見表2。

表2 不同心功能分級(jí)患者血清BNP、GDF-15 及外周血mtDNA 水平比較[M（P25，P75）]

2.3 單因素Logistic 回歸分析結(jié)果 年齡、左心室收縮末期前后徑增大，RDW、BUN、BNP 升高是心衰患者的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子，見表3。

表3 單因素回歸分析心力衰竭患者的危險(xiǎn)因素

2.4 多因素回歸分析結(jié)果 多因素回歸分析顯示，BNP、GDF-15、mtDNA 仍是心衰的獨(dú)立危險(xiǎn)因素（P＜0.05），見表4。

表4 多因素回歸分析結(jié)果

2.5 GDF-15 與臨床指標(biāo)的相關(guān)性分析 心衰患者血清GDF-15 水平與年齡、BNP、左室舒張末期前后徑呈正相關(guān)，與射血分?jǐn)?shù)、mtDNA 呈負(fù)相關(guān)，見表5。

表5 GDF-15 與臨床指標(biāo)的相關(guān)性分析結(jié)果

2.6 mtDNA 與臨床指標(biāo)的相關(guān)性分析 心衰患者外周血mtDNA 含量與射血分?jǐn)?shù)呈正相關(guān)，與年齡、左室舒張末期前后徑、BNP、GDF-15 呈負(fù)相關(guān)，見表6。

表6 mtDNA 與臨床指標(biāo)的相關(guān)性分析結(jié)果

2.7 血清BNP、GDF-15、mtDNA 及其聯(lián)合檢測(cè)對(duì)心衰診斷能力的評(píng)估 血清BNP、GDF-15、mtDNA的聯(lián)合檢測(cè)較單一因子對(duì)心衰的診斷能力更高，見表7、圖1。

圖1 BNP、GDF-15、mtDNA 及其聯(lián)合檢測(cè)診斷心衰的ROC 曲線

表7 血清BNP、GDF-15、mtDNA 及其聯(lián)合檢測(cè)對(duì)心衰診斷能力的評(píng)估

3 討論

心力衰竭是以心室重構(gòu)、神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)紊亂和外周血分布異常為特征的各種心血管疾病的終末期[2]，是導(dǎo)致全球疾病發(fā)病率和死亡率增加的主要疾病之一。據(jù)估計(jì)診斷HF 后，有一半的患者存活不足5 年。在過去的幾十年中，由于對(duì)各種心血管疾病的診療水平的提升，導(dǎo)致因HF 住院的患者急劇上升，HF 帶來的社會(huì)負(fù)擔(dān)逐漸增加，因此盡早識(shí)別及準(zhǔn)確診斷HF 是十分必要的。BNP 被視為HF 診斷和預(yù)后的主要生物標(biāo)志物，但其受年齡、腎功能、炎癥等多種因素影響，使其診斷效能、敏感性、特異度下降[3]。由于HF 的發(fā)生發(fā)展涉及到炎癥反應(yīng)、纖維化、能量代謝等，因此從其機(jī)制出發(fā)，提出了許多循環(huán)分子作為HF 的生物標(biāo)志物，盡管存在一些爭(zhēng)議，但一些循環(huán)分子已被越來越多地視為診斷及風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)的工具。近年來，GDF-15 作為一種新的因子，在心力衰竭中的作用中被廣泛討論。GDF-15 是一種與重塑、氧化應(yīng)激和炎癥相關(guān)的生物標(biāo)志物，已用于對(duì)HF 患者進(jìn)行分層[7]，但是目前對(duì)HF 診斷價(jià)值方面的研究相對(duì)于其對(duì)預(yù)后方面的研究相對(duì)較少。心臟是一個(gè)高耗能的器官，其能量的90%由心肌線粒體氧化供能，所以線粒體的損傷或者功能障礙將會(huì)導(dǎo)致HF 的發(fā)生和發(fā)展。因此反映線粒體功能障礙的新標(biāo)記物可能有助于心血管疾病患者的診斷并開發(fā)新的治療策略[8]。

本研究通過檢測(cè)血清中GDF-15 的含量及外周血mtDNA 的表達(dá)，聯(lián)合傳統(tǒng)HF 標(biāo)志物BNP，探討其對(duì)HF 的診斷效能。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，HF 患者血清GDF-15 水平較非HF 患者升高，HF 患者外周血mtDNA的表達(dá)下降，GDF-15、mtDNA 聯(lián)合BNP 較單一的因子可提高HF 的診斷效能以及特異度。

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)。GDF-15 是一種抑制心肌肥大、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[9]。有研究發(fā)現(xiàn)[10]，將GDF-15 添加到多生物標(biāo)志物之中，可提高對(duì)HF 患者預(yù)后的預(yù)測(cè)，并且優(yōu)于常規(guī)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分。另有研究表明，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)[11]，是心力衰竭患者全因死亡率的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子[12]，可用于心力衰竭患者的風(fēng)險(xiǎn)分層及預(yù)后評(píng)估及HF 的早期診斷[13]。同時(shí)Li J等[14]的研究表明，GDF-15 聯(lián)合NT-proBNP 可顯著提高HF 診斷的準(zhǔn)確性，并且可早期識(shí)別高?；颊?，提高急性心力衰竭遠(yuǎn)期預(yù)后的預(yù)測(cè)價(jià)值[15]。本研究結(jié)果顯示，GDF-15 水平與LVEF 呈負(fù)相關(guān)，與LVEDD 呈正相關(guān)，這與Li J等[14]的研究結(jié)果一致。此外，研究結(jié)果顯示隨著心功能的惡化和分期的進(jìn)展，HF 患者的GDF-15 水平高于對(duì)照組，并且與對(duì)照組之間的差異逐漸增大，這間接地證明GDF-15 在HF 中的價(jià)值。本研究還顯示在二元Logistic 回歸分析中，在調(diào)整了性別、年齡、是否合并房顫等混雜因素后，GDF-15 仍是HF 的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。在ROC 曲線分析中顯示與單獨(dú)的BNP比較，將GDF-15 與BNP 聯(lián)合使用在診斷效能不變的情況下，可顯著提高HF 診斷的特異度。

心臟是一個(gè)高耗能的器官，心臟功能障礙的發(fā)生與進(jìn)展與心臟能量代謝的變化有關(guān)，線粒體幾乎承擔(dān)了心肌細(xì)胞的所有能量供應(yīng)。線粒體在多種細(xì)胞功能中起著核心作用，包括氧化能的產(chǎn)生，鈣離子的儲(chǔ)存和程序性細(xì)胞死亡。與核DNA 比較，由于mtDNA 的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)、缺乏組蛋白的保護(hù)及修復(fù)機(jī)制的效率較低等原因，使得mtDNA 更容易受到損傷。在所有的細(xì)胞類型中，心肌細(xì)胞內(nèi)的線粒體含量為最高，如果線粒體功能出現(xiàn)失調(diào)，則會(huì)導(dǎo)致心肌的收縮和舒張功能下降，促進(jìn)HF 的發(fā)生及發(fā)展。有研究表明[9]，HF 患者外周血中的mtDNA 含量與心肌組織之間呈正相關(guān)。另有研究證實(shí)[16]，在有癥狀的HF 患者中，與健康對(duì)照組比較，在心肌組織以及外周血細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)mtDNA 含量降低，尤其是晚期心衰。本研究通過檢測(cè)外周血mtDNA 含量，結(jié)果顯示HF 患者外周血mtDNA 含量顯著下降，mtDNA 拷貝數(shù)耗盡是HF 的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，這與Huang J等[17]的研究結(jié)果一致，并且隨著心功能的下降，HF 患者外周血mtDNA 含量與對(duì)照組之間的差距逐漸增大，間接證明其在HF 中的價(jià)值。在相關(guān)性分析中，mtDNA含量與LVEDD 等呈負(fù)相關(guān)，與LVEF 呈正相關(guān)。二元Logistic 回歸分析中，在調(diào)整了性別、年齡、是否合并房顫等混雜因素后，外周血mtDNA 下降仍顯示是HF 的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。通過ROC 曲線分析顯示，mtDNA 的特異度在3 個(gè)因子中最高，但是其敏感性欠佳。與單獨(dú)的BNP 比較，將mtDNA 與BNP 聯(lián)合使用可提高HF 的診斷效能，并且在敏感性不變的情況下，其對(duì)HF 診斷的特異度顯著提高。

本研究的局限性：本研究是單中心研究，研究樣本量較少，導(dǎo)致發(fā)生偏倚的可能性增大?；颊咴谌朐汉蟮? 天抽血，在經(jīng)過入院治療后（如利尿劑等）可能會(huì)導(dǎo)致血中的mtDNA、GDF-15 水平較剛?cè)朐簳r(shí)發(fā)生變化，導(dǎo)致結(jié)果出現(xiàn)偏倚。本實(shí)驗(yàn)亦未證明HF患者的mtDNA 下降是導(dǎo)致HF 的原因，還是HF 導(dǎo)致了mtDNA 的下降，目前亦無明確的研究加以揭示其中的機(jī)制。

綜上所述，HF 患者的血清GDF-15 含量升高，外周血mtDNA 的含量下降，隨著心功能的下降，其含量與對(duì)照組之間的差距逐漸增大。在BNP、GDF-15、mtDNA 因子中，BNP 對(duì)HF 的診斷效能最高，mtDNA 對(duì)HF 的診斷特異度最高。與單一因子比較，BNP、GDF-15、mtDNA 聯(lián)合檢測(cè)可以提高對(duì)HF 的診斷效能及特異度。