射血分數中間值的心力衰竭患者血清Irisin、Metrnl、syndecan-1與超聲心動圖指標及預后的關系

宋云萍,周慶娜,吳丹,李彬,于翔

射血分數中間值心力衰竭(heart failure with mid-range ejection fraction,HFmrEF)是常見的心力衰竭類型,可進展為EF降低型心力衰竭(heart failure with reduced ejection fraction,HFrEF)。研究顯示,雖然HFmrEF患者因HF死亡和住院的發生率低于HFrEF,但是因非心血管事件病死率高于HFrEF患者[1-4]。鳶尾素(Irisin)是骨骼肌和脂肪組織細胞產生的一種肌因子,研究顯示Irisin可減弱氧化應激,改善心功能障礙和心肌肥厚,逆轉心臟重構[5],血清Irisin水平可預測2型糖尿病患者HF風險[6]。流星樣蛋白(Metrnl)是一種新型肌因子,具有心肌保護作用,已有研究表明血清Metrnl水平與老年慢性HF患者體質量減輕和心功能障礙嚴重程度相關[7]。多配體蛋白聚糖1(syndecan-1)是一種血管內皮損傷標志物,參與心臟重塑和HF病理過程,血清syndecan-1水平可預測HF患者無再入院生存期[8]。故本研究擬檢測HFmrEF患者血清Irisin、Metrnl、syndecan-1水平,分析其與超聲心動圖指標以及預后的關系,旨在為臨床治療和預后分析提供參考,報道如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選擇2019年10月—2022年3月在天津醫科大學朱憲彝紀念醫院心血管內科住院診治的HFmrEF患者132例作為HFmrEF組,男75例,女57例,年齡53～75(68.12±6.02)歲,體質量指數(BMI)20～25(23.01±1.02)kg/m2。美國紐約心臟病協會(NYHA)心功能分級:Ⅱ級30例,Ⅲ級60例,Ⅳ級42例;基礎疾病:高血壓75例,糖尿病83例,高脂血癥68例;既往病史:心肌梗死63例,心房顫動42例。另選擇同期醫院體檢的健康志愿者102例為健康對照組,男62例,女40例,年齡50～73(67.98±5.37)歲,BMI 20～24(22.98±0.89)kg/m2。2組性別、年齡、體質量指數比較差異無統計學意義(P>0.05)。本研究獲得醫院倫理委員會批準(20181109-08),受試者或其監護人均知情同意并簽署知情同意書。

1.2 病例選擇標準 (1)納入標準:符合《中國心力衰竭診斷和治療指南2018》[9]中HFmrEF診斷標準:具備典型癥狀和/或體征,左心室射血分數(LVEF)40%～49%,利鈉肽升高,并符合以下至少1條:①左心室肥厚和/或左心房擴大,②心臟舒張功能異常;NYHA心功能分級為Ⅱ～Ⅳ級;臨床資料完整。(2)排除標準:①心包積液、縮窄性心包炎;②惡性腫瘤;③嚴重神經系統疾病;④精神疾病;⑤HFrEF和射血分數保留的心力衰竭。

1.3 觀測指標與方法

1.3.1 臨床資料收集:收集患者性別、年齡、BMI、NYHA心功能分級、基礎疾病(高血壓、糖尿病、高脂血癥)、既往病史(心肌梗死、心房顫動)、入院24 h內實驗室指標[N末端腦鈉肽前體(NT-proBNP)、肌鈣蛋白T(cTnT)、血紅蛋白(Hb)、尿酸(UA)、血肌酐(SCr)、總膽固醇(TC)、三酰甘油(TG)、空腹血糖(FPG)] 。

1.3.2 血清Irisin、Metrnl、syndecan-1檢測:HFmrEF患者入院后治療前、健康對照組體檢日采集受試者空腹肘靜脈血3 ml,室溫下靜置2 h,待血液凝固后取上層液離心留取上清液-80℃保存待檢。采用酶聯免疫吸附試驗檢測血清Irisin、Metrnl、syndecan-1水平,syndecan-1試劑盒購自上海酶聯生物科技有限公司,Irisin試劑盒購自武漢賽培生物科技有限公司,Metrnl試劑盒購自武漢菲恩生物科技有限公司。

1.3.3 超聲心動圖檢查:應用心悅IE33心臟彩色超聲(荷蘭飛利浦公司),S5-1探頭(頻率5～10 mHz),于左心室胸骨旁長軸啟動M模式掃描,測量左心室舒張末期內徑(LVEDD)、左心室收縮末期內徑(LVESD),左心室舒張末期后壁厚度(LVPWD)和舒張末期間隔壁厚度(IVSD);雙平面Simpson法于根尖四室和兩室中測量LVEF;脈沖波多普勒測量二尖瓣舒張早期充盈速度(E),組織多普勒測量舒張早期二尖瓣環速度(e'),并計算E/e'。

1.3.4 隨訪:所有HFmrEF患者出院后通過電話或門診復查隨訪1年,統計隨訪期間預后不良事件:心血管事件、全因死亡、因心力衰竭再次住院,隨訪截至2023年3月。根據隨訪期間預后不良情況將患者分為預后不良亞組和預后良好亞組。

1.4 統計學方法 采用SPSS 25.0軟件統計分析數據。正態分布的計量資料以均數±標準差表示,組間比較采用Student-t檢驗;計數資料以頻數或率(%)表示,比較采用卡方檢驗;Pearson相關性分析HFmrEF患者血清Irisin、Metrnl、syndecan-1與超聲心動圖指標的相關性;多因素Cox比例風險回歸分析影響HFmrEF患者預后不良的因素;受試者工作特征(ROC)曲線分析Irisin、Metrnl、syndecan-1預測HFmrEF患者預后不良的價值。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

2.1 2組血清Irisin、Metrnl、syndecan-1 水平比較 HFmrEF組血清Irisin、Metrnl水平低于健康對照組(P<0.01),syndecan-1水平高于健康對照組(P<0.01),見表1。

表1 健康對照組和HFmrEF組血清Irisin、Metrnl、syndecan-1水平比較

2.2 2組超聲心動圖參數比較 HFmrEF組 LVEF、E/e'低于健康對照組(P<0.01), LVEDD、LVESD、LVPWD、IVSD高于健康對照組(P<0.01),見表2。

表2 健康對照組和HFmrEF組超聲心動圖參數比較

2.3 血清Irisin、Metrnl、syndecan-1與超聲心動圖指標的相關性 HFmrEF患者血清Irisin、Metrnl水平與LVEF、E/e'呈正相關(P<0.01),與LVEDD、LVESD,LVPWD、IVSD呈負相關(P<0.05);syndecan-1水平與LVEF、E/e'呈負相關(P<0.01),與LVEDD、LVESD、LVPWD、IVSD呈正相關(P<0.05),見表3。

表3 血清Irisin、Metrnl、syndecan-1與超聲心動圖指標的相關系數

2.4 HFmrEF患者不同預后臨床/病理特點比較 隨訪期間失訪2例,余130例患者中發生心血管事件19例,全因死亡8例,因心力衰竭再次住院28例。預后不良亞組NYHA分級Ⅳ級比例,血清NT-proBNP、UA、SCr、syndecan-1水平高于預后良好亞組(P<0.05),血清Hb、Irisin、Metrnl水平低于預后良好亞組(P<0.05),見表4。

表4 HFmrEF患者不同預后臨床/病理特點比較

2.5 影響HFmrEF患者預后不良的多因素Cox比例風險回歸分析 以HFmrEF患者預后為因變量(賦值:0=預后良好,1=預后不良), 以上述結果中P<0.05項目為自變量進行多因素 Cox比例風險回歸方程分析,結果顯示,NYHA分級Ⅳ級、高水平NT-proBNP、高水平syndecan-1是HFmrEF患者預后不良的危險因素(P<0.01),高水平Irisin、高水平Metrnl是保護因素(P<0.01),見表5。

表5 影響HFmrEF患者預后不良的多因素Cox比例風險回歸方程分析

2.6 血清Irisin、Metrnl、syndecan-1預測HFmrEF患者預后不良的價值 繪制Irisin、Metrnl、syndecan-1預測HFmrEF患者預后不良的ROC曲線,并計算曲線下面積(AUC),結果顯示:Irisin、Metrnl、syndecan-1及三者聯合預測HFmrEF患者預后不良的AUC分別為0.775、0.799、0.782、0.873, 三者聯合預測HFmrEF患者預后不良的AUC高于單獨指標預測(Z=3.025、2.532、2.834,P<0.001、0.012、0.006),見表6和圖1。

圖1 血清Irisin、Metrnl、syndecan-1預測HFmrEF患者預后不良的ROC曲線Fig.1 ROC curves of Irisin, Metrnl, and syndecan-1 predicting poor prognosis in HFmrEF patients

表6 血清Irisin、Metrnl、syndecan-1預測HFmrEF患者預后不良的價值

3 討 論

HFmrEF作為一個新的獨立HF類型,其預后生物學標志物相對較少,且HFmrEF患者是一種異質性群體,比如HFmrEF可能是先前心室功能下降后EF恢復的患者或者是EF持續輕度惡化的患者[10-11],傳統HF標志物可能不適用于HFmrEF,因此需要探討HFmrEF相關的新生物學標志物。

Irisin通過與其受體整合素αV/β5結合抑制全身性炎性反應,可減輕脂肪組織和血管炎性反應,改善胰島素抵抗,保護內皮功能[12]。莫顯剛等[13]發現HF患者血清Irisin水平與糖脂代謝紊亂、心功能障礙有關。Silvestrin等[14]評估了HFpEF和HFrEF的HF患者循環Irisin水平,發現HFpEF患者Irisin水平明顯高于HFrEF患者。目前Irisin在HFmrEF的研究尚不多見,本研究發現HFmrEF患者血清Irisin水平較健康對照組降低,分析原因為HFmrEF患者運動功能受到極大程度限制,導致肌肉源性Irisin合成減少。進一步分析發現低水平Irisin與HFmrEF心功能障礙以及不良預后有關,分析原因為Irisin可抑制氧化應激和心肌細胞凋亡,促進血管舒張和新生血管生成,抵抗心肌纖維化,減輕心肌肥厚[15],繼而延緩HF進程,保護心功能。Yu等[16]在心肌肥厚小鼠模型中給藥Irisin通過激活腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)活化蛋白激酶,抑制雷帕霉素機械靶蛋白,減輕血管緊張素Ⅱ誘導的心肌細胞肥厚和纖維化,改善心功能。可見Irisin可能發揮心肌保護作用,因此血清Irisin水平升高提示HFmrEF患者不良預后風險小。

Metrnl是骨骼肌和脂肪組織分泌的新肌肉因子,通過刺激棕色/米色脂肪細胞產熱,誘導骨骼肌中抗炎細胞因子產生來增強胰島素敏感性[17]。Metrnl在心臟中大量表達,研究表明Metrnl通過激活AMP活化蛋白激酶/p21活化激酶2、環AMP/蛋白激酶A信號通路,減輕缺血/再灌注和阿霉素誘導的心肌細胞凋亡[18]。缺乏Metrnl的小鼠容易發生心肌肥厚[19]。本研究發現HFmrEF患者血清Metrnl水平較健康對照組降低,這可能與肌源性Metrnl合成減少有關。相關性分析顯示低水平Metrnl與心功能下降相關,多因素Cox回歸分析顯示高水平Metrnl是患者預后不良的保護因素,分析可能為Metrnl直接作用于心肌細胞,防止心肌肥厚,另外Metrnl還可通過促進脂肪酸氧化,抑制心臟M2型巨噬細胞活化,降低成纖維細胞活性,從而阻止心臟肥大和纖維化的發展[19],因此Metrnl水平升高可能減輕心臟纖維化和心力衰竭進展。

syndecan-1是硫酸肝素蛋白聚糖的核心蛋白,存在于內皮糖萼中,可在內皮糖萼損傷后從內皮細胞脫落進入外周血循環中,因此血清syndecan-1水平增高提示血管內皮損傷。研究顯示慢性HF患者血漿syndecan-1水平顯著增高,高水平syndecan-1與心肌纖維化、心室重塑和不良結局有關[20]。本研究結果發現HFmrEF患者血清syndecan-1水平高于健康對照組,分析原因為HF發生時血漿容量的快速擴張導致內皮糖萼損傷,內皮糖萼核心蛋白syndecan-1被釋放到血漿中,從而增加其在外周循環中的水平。Mitic等[21]比較了HFrEF、HFmrEF、HFpEF患者血清syndecan-1水平,發現syndecan-1在HFrEF中最高,HFmrEF患者次之,HFpEF中最低,可見syndecan-1增高與左心室射血功能損傷有關。本研究相關性分析也顯示syndecan-1水平與心功能障礙、心室重構有關。研究顯示syndecan-1是心肌纖維化的關鍵介質,其過表達可抑制血管緊張素Ⅱ誘導心肌肥厚和纖維化進程[22]。多因素Cox回歸方程中顯示,高syndecan-1水平是HFmrEF患者預后不良的危險因素,表明syndecan-1可作為HFmrEF的潛在標志物,這與syndecan-1促使心功能障礙以及心室纖維化和重塑有關。本研究經ROC分析顯示Irisin、Metrnl、syndecan-1預測HFmrEF患者預后的AUC分別為0.775、0.799、0.782,聯合三項指標后預測效能顯著高于單獨預測,表明聯合檢測有助于評估HFmrEF患者不良結局風險,對臨床危險分層以及臨床治療指導有著一定意義。

綜上,HFmrEF患者血清Irisin、Metrnl水平降低,syndecan-1水平增高,低水平Irisin、Metrnl和高水平syndecan-1與HFmrEF患者心功能減退以及預后不良有關。聯合血清Irisin、Metrnl、syndecan-1可有效預測HFmrEF患者預后不良風險。

利益沖突：所有作者聲明無利益沖突

作者貢獻聲明

宋云萍:設計研究方案,實施研究過程,論文撰寫,論文修改;周慶娜:實施研究過程,資料搜集整理;吳丹、李彬:進行數據處理,統計學分析;于翔:提出研究思路,分析試驗數據,論文審核