心力衰竭新型生物學標志物的研究進展

黃信順，盧建勇，林英忠，劉伶，施瑩

(1廣西醫科大學研究生學院，南寧 530021；2廣西壯族自治區人民醫院)

心力衰竭是各種心臟疾病的終末階段，主要包括心室重構、神經內分泌因子激活、氧化應激及炎癥反應等，病因很多，主要為冠心病,其次為擴張型心肌病、高血壓性心臟病、風濕性心臟瓣膜病、先天性心臟病及其他[1]。研究提示最近的生物學標志物如穿透素3(PTX3)、中性粒細胞與淋巴細胞比值(NLR)，小分子核糖核酸(microRNA)、脂聯素(ANP)、P2X7嘌呤受體，生長分化因子-15、可溶性ST2、半乳糖凝集素3(Galectin-3)等均與心力衰竭的發生發展、預后密切相關，對心力衰竭的早期診斷、治療及預后評估有重要意義。現就近年來心力衰竭的新型生物學標志物研究進展綜述如下。

1 PTX3

PTX3主要由血管細胞產生，如內皮細胞和平滑肌細胞，或像單核細胞、巨噬細胞這樣的血管炎癥細胞。研究發現,在慢性心力衰竭患者中，PTX3高度表達，PTX3是在局部合成并釋放到循環中，能反映心血管系統的局部炎癥。在擴張型心肌病所致心力衰竭中，血清中的PTX3比健康對照組高,可作為預測預后的有用生物標記。Paeschke等[2]研究表明,PTX3在心肌炎中起保護作用。其參與心肌細胞保護的可能機制：①可直接對抗病毒感染：通過抑制心肌細胞中的病毒轉錄，直接對抗病毒感染，并防止炎癥反應持續進展；②通過清除死亡壞死組織或凋亡細胞，消除繼發性病原體相關分子模式和伴隨損傷分子模式引起的心臟損傷[3]；③防止由受感染的細胞釋放病毒RNA和由死亡細胞釋放內源性物質，防止二次心肌損傷[2]；④與經典補體途徑中識別亞單位的組成部分協同作用，促進凋亡細胞的清除，抑制自身免疫機制。因此，血漿PTX3是一種保護性炎癥因子，是慢性心力衰竭患者心臟事件的獨立預測因子[4]，可作為擴張型心肌病導致的慢性心力衰竭患者嚴重程度分層和預后的指標。PTX3在決定預后方面可能超過傳統的利鈉肽，兩項大型獨立臨床試驗(CORONA和GISSI-HF)發現，PTX3的增高與全因心血管病死率或住院期間心力衰竭惡化有關，而在調整了CRP或NT-proBNP后，PTX3 3個月內的變化均與死亡事件有關。Matsubara等[5]研究表明，在射血分數正常的心力衰竭患者中，PXT3 仍可作為心力衰竭的獨立預測指標，但這些患者血液中的BNP濃度在正常范圍內。Suzuki等[6]研究表明PTX3在壓力超負荷狀態下能促使左室功能惡化和舒張功能改變，可能成為壓力負荷過重下預防心臟重構的治療靶點。

2 NLR

NLR結合了兩種白細胞細胞類型，是復合炎癥因子標志物，Avci等[7]研究表明，NLR與擴張型心肌病患者的嚴重程度及預后有關，預測嚴重慢性心力衰竭的NLR截斷值為2.25，有82%的靈敏度和65%的特異度(P<0.001)。NLR可作為心力衰竭的預后標志，其可能機制：①白細胞釋放促炎細胞因子，對心肌產生直接有害的影響，導致心室功能降低；②活化的中性粒細胞釋放多種蛋白水解酶，促進組織破壞；③ 間接增強交感神經和腎素血管緊張素系統激活，導致心肌損傷[7]。NLR參與了炎癥、細胞外基質重建和修繕過程。同時NLR還是預測房性和室性心律失常的良好指標[8]。因此，NLR可作為擴張型心肌病所致休克患者ICD植入的預后指標[9]。楊利娟等[10]研究表明，NLR隨患者NT-proBNP水平升高而升高，提示患者心功能較差，可作為心力衰竭患者心功能嚴重程度的評估指標，對DCM所致心力衰竭篩選及診斷有重要意義。

3 miRNA

miRNA是一種高度保守的非編碼小RNA，主要參與調控基因的表達及蛋白轉錄后的調控，參與心肌炎的生理和病理過程，包括心臟發育、細胞凋亡及心肌肥大、纖維化和心力衰竭。研究表明，在心力衰竭發生發展進程中，miRNAs表達發生相應變化，可作為靶點，診斷或評估擴張性心肌病所致心力衰竭患者的預后[11]。近年研究表明，miRNA-21、miRNA-146a、miRNA-1、miRNA-133、miRNA-208、miRNA-499等參與了心力衰竭的心臟細胞外基質纖維化，病理性心肌細胞肥大及心肌細胞凋亡等過程。miRNA具有多種作用：①調節脂蛋白代謝及動脈粥樣硬化；②通過靶基因調節絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)等多種信號通路,導致嚴重的心肌肥大，甚至心力衰竭；③ miR-451可通過miR-451-Myc通道的作用，使CD4+T細胞異常，進而導致調節細胞的激活和增殖[12]；④ miRNA-7可通過表皮生長因子受體2和膠原蛋白1受體結合，對心臟重塑起關鍵作用[13]。

miRNA-21可在成纖維細胞中高度表達，能通過ERK-MAP激酶活性增加，從而調節成纖維細胞的生長和生長因子的分泌，促進心肌纖維化和肥大，miRNA-21可通過蛋白激酶B(AKT)/mTOR通路激活并介導的路徑顯著抑制細胞自噬活性并減少細胞凋亡[14]；亦可通過調控抗凋亡基因B淋巴細胞瘤-2(Bcl-2)表達抑制心肌細胞凋亡。miRNA-133a可由心肌細胞分泌，與心內膜炎癥和纖維化有關，是一種保護機制，限制了不良的心臟重建和保留心室功能，其可能機制：通過抑制轉化生長因子(TGF)-1和TGF-β Ⅱ型受體誘導心房重塑及在心肌細胞和成纖維細胞體外誘導結締組織生長因子(CTGF)生成,可作為預測炎性擴張型心肌病(DCM)所致心力衰竭患者預后的獨立預測因子[15]。與NT-proBNP相比，雖然單個miRNA心力衰竭診斷的靈敏度和特異度較低，但與NT-proBNP聯用可增加心力衰竭診斷的準確性。可能是心力衰竭患者臨床診斷、治療干預甚至預后評估的一種新工具和手段[16]。

4 APN

APN是一種脂肪細胞衍生的細胞因子(脂肪因子)，在心臟的心肌細胞和結締組織細胞中合成，具有抗細胞凋亡、抗纖維化特性。研究表明，APN的循環水平較高與心力衰竭患者疾病的嚴重程度及病死率相[17]。研究表明，患者血清APN水平升高與心力衰竭嚴重程度、BNP呈顯著相關，從而升高的血清APN可作為潛在的心力衰竭患者臨床預后標記。Baltruniene等[18]研究表明，APN水平作為DCM和晚期心力衰竭患者的預后標記。APN具有多種效能：①通過脂肪組織合成并通過循環作用發揮心臟保護作用；②能抑制心肌細胞凋亡和TNF-α產生，調節心臟肥大信號；③能抑制CYR61誘導的內皮細胞產生炎性細胞因子;④抑制內皮細胞合成IL-8，抑制動脈粥樣硬化。

臨床研究證實，APN是具有促炎和抗炎雙重作用的免疫調節細胞因子，在DCM中有重要調節作用，其參與DCM的作用機制：①能抑制導致疾病進展關鍵的趨化因子/趨化因子受體和促炎細胞因子的上調；②可抑制心肌細胞中的NF-κB信號傳導及抗原特異性人類T細胞的擴增[19]；③與促炎性細胞因子TNF-α相關，能促進全身性炎癥。Baltruniene等[18]研究結果提示血清中的APN可能是心肌功能障礙的替代指標，與BNP和超聲心動圖聯用可提高DCM患者預后的預測能力。

5 P2X7嘌呤受體拮抗劑

P2X7受體是由幾乎所有免疫細胞類型(先天性和獲得性免疫包括淋巴細胞、巨噬細胞、單核細胞、嗜中性粒細胞、嗜堿性粒細胞、樹突細胞、嗜酸性粒細胞和肥大細胞)表達，亦存在于心肌細胞、血管內皮細胞中，P2X7受體的激活觸發了炎癥、自身免疫反應及代謝反應的發生，其激活與免疫反應有關[20]，參與了免疫調節過程，增加了心血管事件的風險，可能與心功能不全有關。

擴張性心肌病的發生機制主要包括病毒感染、自身免疫及遺傳代謝等。P2X7受體在擴張性心肌病中發揮重要作用：①P2X7受體的復制可減少擴張型心肌病的肌肉乙酰膽堿受體亞型M2(M2AChR)，通過調節IL-1β和IL-17來調節自身的免疫應答，加劇自身免疫反應的發生發展[21]；②P2X7受體的激活通過增加誘導自身免疫反應NLRP3炎癥小體組裝和IL-1β的釋放,抑制P2X7受體是自身免疫性心肌炎免疫抑制的有效步驟[22]。P2X7受體的產生受阻可緩解擴張型心肌病的發展。P2X7受體拮抗劑通過抑制心肌收縮而抑制自身免疫性心肌炎的CD4+T和巨噬細胞浸潤[23]；降低IL-1β的mRNA表達，導致其抑制炎癥反應[21]。

6 GDF-15

GDF-15是一種應激反應細胞因子，是轉化生長因子(TGF)-β超家族的分泌成員，可在各種細胞類型及組織中表達，有望成為心臟重塑的生物標志物。Baggen等[24]研究表明，血漿中GDF-15可作為心臟疾病獨立的生物學標志物。

已有研究表明，在擴張性心肌病所致心力衰竭患者中，GDF-15與NYHA分級、NT-proBNP和運動能力有關，提示該標志物對心力衰竭有診斷價值和潛在預后價值，其可能作用:①引起心室的纖維化及重塑；②心臟的GDF-15過度誘發，可通過SMAD途徑，導致心臟肥大和心肌衰竭[25]；③可直接干擾白細胞整合素活化從而抑制白細胞停滯和外滲，從而控制炎癥細胞聚集[26]。李三喜等[27]研究結果提示，GDF-15可用于心力衰竭的輔助診斷，可作為病情嚴重程度及危險分層的預測指標。

7 可溶性ST2

ST2基因廣泛表達于心肌細胞、肥大細胞、巨噬細胞及激活的輔助性T細胞2，可溶性ST2在心肌細胞受到機械應力時產生，ST2和IL-33以配體-受體結合的形式發揮作用，其通過激活核因子κB通路，起到抗心肌纖維化、阻止心肌細胞肥大、減少心肌細胞凋亡、改善心功能的作用[28]。Luo等[29]研究結果顯示ST2可用于心力衰竭的輔助診斷，可作為心力衰竭危險分層和判斷預后的依據。

8 Galectin-3

Galectin-3在人體多種細胞及組織中均有分布，如上皮細胞、纖維母細胞、軟骨細胞、內皮細胞及巨噬細胞、中性粒細胞、肥大細胞等,其通過糖識別結構域(CRD)與細胞外基質、細胞膜分子和細胞內糖蛋白相互作用，發揮重要的生物學效應，McCullough 等發現無論臨床癥狀、體征及實驗室檢查結果如何，Galectin-3 血漿濃度>25.9 ng/mL 能預測患者心力衰竭進展更快，對急性心力衰竭的預后評估及治療方案有重要作用。其作用機制：① Galectin-3 是一種強大的促炎癥因子，在急性炎癥反應中可刺激中性粒細胞的激活和黏附，在慢性炎癥反應中可刺激單核-巨噬細胞及纖維細胞的活化；②誘導細胞外基質的成纖維細胞增殖和Ⅰ型膠原蛋白沉積，導致細胞外基質膠原蛋白的產生、心肌纖維化致心室重構[29]；③ Galectin-3可通過減少心臟中的過氧化物還原酶-4，調節機體抗氧化能力，導致氧化應激介質增加，導致心肌損傷。

綜上所述，各種常見的心力衰竭標志物主要涉及心力衰竭的不同病理生理過程，各種生物學標志物的定量測定，對于心力衰竭的診斷、病情評估、治療及預后能提供更全面的信息，進而指導下一步治療。