心力衰竭相關標志物研究進展

莘琳琳 李禹龍 袁 慧

當前中國作為人口大國，居民心血管疾病的發生率仍在不斷升高。根據2018年心血管疾病流行病學調查結果顯示，心血管疾病病死率位居榜首，占國內死亡人數總數的40%以上。心力衰竭患病人數龐大且預后較差，具有很大的社會影響，因此，尋找適當的方式對其進行早期診斷、病情監測和預后判斷具有重要意義。

對血液中的心力衰竭標志物進行檢測是進行早期心力衰竭診斷和治療過程監測的一種重要且便捷的方法。近年來關于心力衰竭標志物的各方面研究取得了較大進步，除了腦鈉肽(B-type natriuretic peptid，BNP)和氨基末端腦鈉肽前體(N-terminal fragment brain natriuretic peptides，NT-proBNP)作為經典的心力衰竭診斷標志物外，還涌現出了多種新型的標志物，這些標志物在心力衰竭或其他相關疾病的早期診斷、危險分層或預后評估等方面有一定的意義。現將幾個較有意義的標志物近年來的研究進展進行簡單介紹。

一、單一標志物的研究進展

1.腦鈉肽：腦鈉肽是一種心室肌細胞受到壓力刺激時分泌的一種由32個氨基酸構成的，具有排鈉利尿舒張血管功能的神經激素。腦鈉肽(BNP)于1988年由日本學者Tetsuji Sudoh首先發現于豬腦中。NT-proBNP和BNP具有共同的前體proBNP，但NT-proBNP不具有生物學活性，只是與BNP同摩爾數的存在于循環中，他們是目前最為經典和研究最為成熟的心力衰竭標志物。

(1)臨床應用研究：Passantino等[1]和Wettersten等[2]的研究證明,BNP或NT-proBNP對老年急性心力衰竭患者來說，是判斷預后的重要的獨立預測因子。Fudim等[3]研究認為，NT-proBNP在反映非臥床的心力衰竭患者的心肺功能改善變化情況時表現較好，并且當把診斷效能類推到兒童時，NT-proBNP的診斷效能仍保持良好的穩定性，這對于NT-proBNP作為兒童心力衰竭心肺功能改善恢復指標，提供了一個支持依據[4]。說明NP類在各類心力衰竭預后評估方面的應用受到支持。此外，關于老年人體內的NT-proBNP水平與其胰島素抵抗有負性關系這一說法也得到了新的證據，較高的NT-proBNP與較低的胰島素抵抗相關聯，進一步驗證了之前較高水平的NT-proBNP與較低的成年人糖尿病患病風險相關的說法[5]。但目前二者之間仍然只能證明是相關關系，孰因孰果并沒能得到確切解答，仍有待進一步研究。

(2)NP類橫向對比：2018年Hamatani等[6]做了一項NP類指標能力的橫向比較，分別收集了急性心力衰竭患者的入院基線BNP、住院過程中BNP以及出院BNP3個指標，對患者長期不良結局的預測能力進行了比較，結果顯示，出院時的BNP水平相比于其他BNP指標，是患者長期預后的更為可靠的指標。2019年Schreinlechner等[7]研究了毛細血管血液即時檢驗(point-of-care testing，POCT)檢測BNP和傳統的靜脈全血BNP、血漿BNP和血漿NT-proBNP不同的樣本對急性心力衰竭在診斷性能上的差異，結果顯示，BNP和NT-proBNP診斷能力比較，差異無統計學意義，這使急診應用更加快捷方便的毛細血管POCT來檢測BNP，快速診斷急性心力衰竭得到了支持。

2.可溶性生長刺激表達基因2蛋白：可溶性生長刺激表達基因2蛋白(sST2)是白介素1受體家族成員之一，由心肌細胞受到機械牽拉刺激誘導分泌產生，通常在心肌梗死和心力衰竭患者體內能發現明顯升高。其機制為sST2因與ST2L結構類似，能夠競爭性結合ST2L的受體——白介素33(IL-33)，從而抑制IL-33/ST2L下游通路，減弱了ST2L原本對心肌的保護作用，加速心肌細胞損傷。

(1)臨床研究方面：經典實驗證明，sST2是評估心力衰竭或心肌梗死預后情況的獨立預測因子。這一點在近幾年的實驗中得到了印證。2017年，Pfetsch 等[8]的研究顯示，在穩定型冠心病患者中，升高的sST2與致死性心血管病風險和全因病死率均有關。2019年研究者證實基線水平的sST2是ST段抬高型心肌梗死(STEMI)患者發生心力衰竭的較好預測指標，并且相比于BNP對心力衰竭患者發生心血管死亡有顯著預測能力，sST2是其發生非心血管原因死亡的顯著預測因子[9]。提示也許可以通過患者sST2和BNP水平的變化對患者病死率及死亡方式進行預判，從而加強對應的預防和治療。2019年You等[10]研究發現在小兒擴張性心肌病中，sST2水平與其短期和長期不良事件的發生率有明顯的正相關，對sST2進行連續測量有助于該兒童治療后的監測。

但是sST2對于預后的判斷價值，尤其是針對健康人群，有結果相矛盾的研究出現。2012年弗雷明翰心臟研究中心對健康人群進行平均11.3年的隨訪研究，其結果顯示sST2較高者比sST2較低者會更早地發生心臟不良事件[11]。但不久之后，2014年芬蘭的一項前瞻性健康隊列研究則提出sST2對于健康人來說可能并不是一個很好的預后指標[12]。他們在實驗預測模型中加入sST2，但并沒有增加該模型對心血管事件等結局的長期預測能力，所以認為不支持將sST2納入作為CVD一級預防的風險評分，但表示可以考慮sST2作為急性心力衰竭患者的管理與治療指標。

(2)基礎研究方面：2019年開展的一項關于主動脈狹窄的體內外實驗提出，sST2會下調線粒體融合蛋白-1的表達，同時增加硝基酪氨酸、蛋白質氧化和過氧化物的生成，通過增加整體的氧化水平來實現對心肌的傷害[13]。這提出了另一種除IL-33/ST2L通路外，sST2對心肌的調節方式假說。其次，Pascual-Figal等[14]在急性失代償性心力衰竭患者的實驗中發現，外周循環血液中的IL-1β與sST2呈正相關關系，且IL-1β與sST2都高的患者死亡風險將明顯升高。對此，有動物實驗表明，作為白介素家族受體之一的IL-1β，可以誘導心室收縮功能產生可逆性的損傷，作為一種炎性細胞因子來參與心肌損傷的過程。如對IL-1β進行抑制，可以對急性心肌梗死心肌損傷產生良好影響[15]。

3.半乳糖甘凝集素-3：半乳糖甘凝集素-3(galectin-3，Gal-3)是凝集素家族成員之一，能特異性識別糖蛋白結構并且與之共價結合的蛋白。在應激的心肌中，可以活化巨噬細胞，嗜堿性細胞和單核細胞等的表達，上調Gal-3的分泌，促進心肌細胞的纖維化和心室重塑。因其能特異的反映心肌的炎癥和纖維化狀態，故被認為是心力衰竭的潛在生物學標志物之一。

(1)臨床研究：對Gal-3在臨床治療方面出現了一些爭論。2013年Yu等[16]研究發現，如果使用基因或藥理的手段對心肌細胞中Gal-3的合成進行抑制，將有助于減弱心肌細胞的纖維化和心室重構的發展，從而減緩或阻礙心力衰竭的形成，甚至也許可以使用Gal-3的抑制劑作為預防或者逆轉心肌纖維化的一種治療方式應用于臨床。2015年，López等[17]研究認為，將Gal-3作為治療靶點進行心肌纖維化的預防甚至扭轉的方法是不可行的。他們的實驗結果顯示，無論是在血液中還是心臟內膜組織活檢中，Gal-3的升高均與心肌纖維化相關的組織學、分子和生化參數無關。因此認為升高的Gal-3與心肌重塑之間的聯系并不一定與心肌纖維化的過程有關，有可能與其他部分，如微循環的影響有關。

2019年Asleh等[18]研究表明，Gal-3是心肌梗死患者發生心力衰竭和死亡的獨立預測因子，并且推薦Gal-3作為心肌梗死后患者的危險分層因子。Daniels等[19]也發表了對此研究的述評，認為Asleh 團隊的實驗仍有很多限制與不足，比如Gal-3較高組人群分組時的基線水平也偏高等，而且對于Gal-3或高或低的水平與心力衰竭的特異治療之間的相互作用還不清楚，所以認為文獻中提到Gal-3應用于臨床用藥指導尚為時過早，仍需要開展大量的前瞻性的隨機對照研究予以證實。可見，對于Gal-3在心力衰竭預后方面究竟價值幾何，是否可以作為新的心力衰竭治療靶點這一問題，各家實驗結論差異很大，仍無定數。

(2)機制研究：近年來對Gal-3是否是通過氧化與抗氧化系統對心肌進行影響的研究出現了一些討論。2018年Al-Salam等[20]研究了野生型小鼠和Gal-3基因敲除小鼠的心肌缺血再灌注模型Gal-3的變化，發現野生型小鼠的心肌中抗氧化酶的含量明顯高于Gal-3基因敲除組小鼠，認為Gal-3參與心肌內抗氧化酶的合成和抗氧化的過程，對缺血心肌再灌注損傷起到了保護作用。但是Ibarrola等[21]開展的研究卻認為Gal-3介導了心力衰竭患者心肌的損傷，而且該過程有可能與Gal-3下調抗氧化酶Prx-4在心肌活檢中的表達同時上調氧化系統，導致整體抗氧化能力下降、氧化和抗氧化系統的失調有關。兩個實驗研究在實驗對象和檢測的抗氧化指標方面存在較大區別，最后得到的矛盾結論可能是由于體內外實驗條件差異或者不同抗氧化指標的變化不同引起的。由此，對于Gal-3在體內外對不同的抗氧化酶分別產生什么樣的調節作用，機制通路是怎樣的，還沒有達成明確共識，仍需要分別繼續進行動物實驗和臨床研究。

4.生長分化因子15：生長分化因子15(GDF-15)是轉化生長因子-細胞因子超家族的成員之一，生理條件下在大多數組織中表達較弱，但在損傷的心血管組織中表達會顯著上升，被認為對于心血管疾病的發病風險判斷有一定的指導意義。

(1)發病風險與預后：近年來研究發現，GDF-15與不同人群中多種心血管疾病的發病風險有相關性。研究發現在健康人群、慢性腎病和先天性心臟病的成年患者中，GDF-15的升高與其未來心血管事件的發生密切相關[11,22]。GDF-15在預后評估方面的價值也得到了很多研究的支持。GDF-15用于心力衰竭或冠心病等心血管患者發生心血管不良事件和不良預后風險的評估也不斷地被實驗證實非常有價值[23]。有研究認為，GDF-15所代表的感染途徑，在心力衰竭的發生、發展中起著重要的作用。Chan等[24]研究顯示，除了NT-proBNP所代表的心肌壓力之外，GDF-15所代表的心肌炎癥可能也是導致心力衰竭的重要原因之一，有待于進一步的研究。

(2)臨床用藥指導：研究證明GDF-15在臨床用藥后受到的藥物干擾較小，可推薦用于服藥人群的預后監測。如2018年Bouabdallaoui等[25]發表的PARADIGM-HF實驗結果表明，心力衰竭患者服用藥物沙卡布曲纈沙坦對血液中GDF-15的水平不會產生干擾，其水平仍與患者心血管事件的發生和死亡有良好的相關性，因此建議GDF-15可作為服藥的射血分數降低型心力衰竭患者不良預后的臨床判斷指標。

二、多生物學標志物聯合診斷研究進展

心力衰竭的發生、發展是一個多過程、多機制聯合作用的綜合結果，大多數時候僅通過一個指標很難做出具體準確的判斷，不利于采取進一步的臨床應對方案。例如2017年開展的一項對急診中沒有外傷而出現呼吸困難的患者的研究表明，單獨使用NT-proBNP進行急性心力衰竭的診斷時,敏感度達到97.59%，但特異性僅為27.56%，表明單獨使用NT-proBNP只能對心力衰竭的陰性結果進行排除。

多生物學標志物進行聯合應用診斷和預后是一個很好的將各個生物學標志物進行優勢互補的方法。近年來大量實驗也表明了這一思路的可行性。2019年Wong等[26]將多個microRNA相組合并與NT-proBNP進行聯合應用于診斷，能顯著提高對非急性心力衰竭診斷的特異性和準確性，降低了對非急性心力衰竭臨床診斷的難度。多生物學標志物聯合還可以提高診斷的精度，實現更細小的劃分，2017年發表的兩項研究，分別使用性別特異性的(CRP+GDF-15s+sST2)/NT-proBNP的比值和轉錄組學和蛋白質組學的標志物集合顯著提高了臨床對射血分數降低型和射血分數保留型心力衰竭的鑒別診斷能力，更好地對心力衰竭進行管理。

三、展 望

綜上所述，以上幾個被認為具有較大潛力的心力衰竭標志物近年來在心血管疾病的診斷、危險分層和預后判斷等不同方面的研究都取得了一定的進展，但很多實驗也表現出相矛盾的結論和觀點，正是這些地方需要繼續研究突破。得益于越來越多更加細致的檢測指標不斷被發現，能夠綜合各指標的優勢，多生物學標志物的聯合診斷是當前臨床檢驗診斷發展的大勢所趨。然而，目前針對不同標志物聯合應用診斷與傳統診斷在不同方面的性能比較的研究數據相對較少，需要今后重點關注。

最后，面對當前眾多新型標志物的不斷涌現，如何進行有效地篩選，并對其進行臨床性能的驗證，從而篩選出具有較高臨床意義的診斷指標，是實現臨床檢驗診斷學更準確地為臨床科室提供疾病科學診療所面臨的新的挑戰。