血清線(xiàn)粒體融合蛋白-2和乙醛脫氫酶2與慢性心力衰竭的相關(guān)性研究

張 冰，張 維，胡祥穩(wěn)，李茂源，湯 陽(yáng)，盧園園，康品方，張寧汝

慢性心力衰竭(CHF)是心血管疾病常見(jiàn)的晚期改變，是與衰老有關(guān)的慢性疾病之一。近年來(lái)雖然CHF在治療上有一定的進(jìn)展，但其發(fā)病率及死亡率仍處于上升趨勢(shì)[1]。CHF現(xiàn)治療上主要從改變神經(jīng)激素環(huán)境抑制交感神經(jīng)興奮、腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)活性來(lái)降低心肌重構(gòu)[2]，從而延緩心力衰竭進(jìn)展和降低死亡率。目前許多文章報(bào)道心血管疾病中的氧化應(yīng)激會(huì)導(dǎo)致線(xiàn)粒體功能受損，導(dǎo)致心肌細(xì)胞能量供應(yīng)不足，影響心肌細(xì)胞正常收縮功能，加快心力衰竭進(jìn)展[3]。線(xiàn)粒體融合蛋白-2(Mfn2)位于線(xiàn)粒體外膜，能調(diào)節(jié)線(xiàn)粒體融合和分裂的蛋白質(zhì)，所以對(duì)維持線(xiàn)粒體正常功能起著重要作用[4]。同樣乙醛脫氫酶 2(ALDH2)是能夠抑制機(jī)體氧化應(yīng)激，維持正常線(xiàn)粒體功能的關(guān)鍵酶，能夠調(diào)節(jié)心肌細(xì)胞凋亡、纖維化來(lái)延緩心力衰竭進(jìn)展[5]。臨床研究中關(guān)于Mfn2、ALDH2與CHF病人的相關(guān)性研究尚不明確。本文針對(duì)Mfn2、ALDH2與CHF病人的相關(guān)性研究進(jìn)行研究，為CHF的診斷及治療探索提供參考。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象 選擇2018年10月至2019年10月在我院心血管內(nèi)科入院的CHF病人180例(CHF組)，納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)所有病人均符合《中國(guó)心力衰竭診斷和治療指南2018》；(2)所有病程≥3個(gè)月；(3)符合美國(guó)紐約心臟病協(xié)會(huì)(NYHA)分級(jí)在Ⅱ～Ⅳ級(jí)間；(4)臨床資料完整。排除標(biāo)準(zhǔn)：急性ST段抬高型心肌梗死、急性創(chuàng)傷、肺栓塞、縮窄性心包炎、心肌炎，先天性心臟病，瓣膜性心臟病，風(fēng)濕性心臟病，合并有肝、腎系統(tǒng)損傷、惡性腫瘤等嚴(yán)重原發(fā)性疾病病人。將收集的CHF病人180例按照NYHA分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分組，包括Ⅱ級(jí)46例，Ⅲ級(jí)63例，Ⅳ級(jí)71例。另外選取同期在我院門(mén)診健康體檢者40名為對(duì)照組，均無(wú)任何心血管疾病。本次研究已通過(guò)我院倫理委員會(huì)的審核。所有研究對(duì)象均對(duì)本次研究知情同意。

1.2 檢測(cè)指標(biāo) Mfn2、ALDH2水平檢測(cè)均采用酶聯(lián)免疫吸附法(ELISA)，試劑盒(ELISA Kit-上海羽朵)。N末端B 型利鈉肽原(NT-proBNP)、白細(xì)胞、丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶、天門(mén)冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶、血肌酐等生化標(biāo)志物和左心室射血分?jǐn)?shù)(LVEF)、左心室舒張末期內(nèi)徑(LVEDD)分別在我院檢驗(yàn)科和心臟超聲室完成。同時(shí)收集并比較所有研究對(duì)象的一般資料，包括性別、年齡等基本情況。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用t(或t′)檢驗(yàn)、χ2檢驗(yàn)、方差分析和q檢驗(yàn)，Pearson相關(guān)性分析，采用受試者工作特征(ROC)曲線(xiàn)分析進(jìn)行診斷實(shí)驗(yàn)的評(píng)價(jià)。

2 結(jié)果

2.1 2組研究對(duì)象基線(xiàn)資料比較 2組研究對(duì)象的性別、年齡、天門(mén)冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶、三酰甘油等生化標(biāo)志比較差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05);CHF組白細(xì)胞水平高于對(duì)照組,丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶和血肌酐低于對(duì)照組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05～P<0.01)(見(jiàn)表1)。

表1 2組病人一般資料比較

2.2 2組研究對(duì)象的血清Mfn2、ALDH2 及相關(guān)指標(biāo)比較 與對(duì)照組比較，Mfn2、ALDH2、LVEF在CHF組中降低，NT-proBNP、LVEDD在CHF組中增高，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。CHF心功能Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)、Ⅳ級(jí)病人組間比較，Mfn2、ALDH2隨著心功能降低而降低，NT-proBNP、LVEDD逐級(jí)增高，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)(見(jiàn)表2)。

表2 2組研究對(duì)象的血清Mfn2、ALDH2水平及相關(guān)指標(biāo)比較

2.3 LVEF下降和保留的CHF病人的各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)比較 CHF組中，LVEF≤40%病人為72例，LVEF>40%病人為108例;LVEF≤40%病人組Mfn2、ALDH2低于LVEF>40%病人，NT-proBNP、LVEDD高于LVEF>40%病人，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05～P<0.01)(表 3)。

表3 LVEF下降和保留的CHF病人的各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)比較

2.4 CHF病人血清Mfn2、ALDH2水平與相關(guān)指標(biāo)的相關(guān)性分析 經(jīng)Pearson相關(guān)分析，CHF組中，Mfn2與LVEDD呈負(fù)相關(guān)(P<0.01)，與LVEF呈正相關(guān)(P<0.01)，與NT-proBNP無(wú)相關(guān)性；ALDH2與LVEF呈正相關(guān)(P<0.01)，與NT-proBNP 、LVEDD無(wú)相關(guān)性(見(jiàn)表4)。

表4 Mfn2、ALDH2與NT-proBNP、LVEFLVEF和LVEDD的相關(guān)性分析

2.5 Mfn2、ALDH2診斷CHF ROC曲線(xiàn) 通過(guò) ROC 曲線(xiàn)分析，ALDH2診斷CHF的 ROC曲線(xiàn)下面積為0.831，95%CI為 0.762～0.900(P<0.05),當(dāng)ALDH2取值 48.710 U/L時(shí)，敏感度為 1.00，特異度為 1.00。Mfn2診斷CHF的ROC曲線(xiàn)下面積為0.803，95%CI為0.719～0.887(P<0.05),當(dāng)Mfn2取值2.377 ng/mL 時(shí)，敏感度為1.00，特異度為1.00。將Mfn2、ALDH2兩者聯(lián)合起來(lái)診斷得到預(yù)測(cè)概率，其診斷CHF的ROC曲線(xiàn)下面積為0.891，95%CI為0.823～0.958(P<0.05)(見(jiàn)圖 1)。

3 討論

CHF是一種頑固性疾病，近年來(lái)死亡率和發(fā)病率都在穩(wěn)步上升，在世界范圍內(nèi)伴隨著巨大的經(jīng)濟(jì)損失[6]。在心力衰竭發(fā)病機(jī)制中心肌細(xì)胞凋亡、心室重構(gòu)起著至關(guān)重要的作用。目前研究機(jī)制發(fā)現(xiàn)心肌細(xì)胞的能量供應(yīng)不足及利用障礙會(huì)使存活心肌儲(chǔ)備減少，進(jìn)一步心室收縮功能減退，進(jìn)而發(fā)展或加重心力衰竭[7]。大約有三分之一的心肌細(xì)胞具有線(xiàn)粒體用于提供心肌收縮功能所需ATP，因此線(xiàn)粒體在心肌細(xì)胞生長(zhǎng)和心肌細(xì)胞正常功能上起著至關(guān)重要的作用[7]。有研究[7]發(fā)現(xiàn)Mfn2、ALDH2能通過(guò)抑制氧化應(yīng)激來(lái)保護(hù)線(xiàn)粒體，完成心肌細(xì)胞正常能量供應(yīng)。此外還能通過(guò)調(diào)節(jié)自噬等方面減少細(xì)胞凋亡，以及抑制心肌重構(gòu)來(lái)延緩心力衰竭進(jìn)展[8-9]。本次試驗(yàn)中在對(duì)照組中Mfn2、ALDH2水平高于CHF組，且隨著CHF心功能減退，Mfn2、ALDH2逐漸降低，所以Mfn2、ALDH2可能參與慢性心力衰竭的發(fā)生及發(fā)展。

Mfn2通過(guò)介導(dǎo)融合蛋白和分裂蛋白的平衡，參與線(xiàn)粒體形態(tài)和功能的調(diào)控，維持正常線(xiàn)粒體正常功能[10]。SEIDLMAYER等[1]在Mfn2基因敲除小鼠中發(fā)現(xiàn)其不能通過(guò)IP3介導(dǎo)線(xiàn)粒體在生理?xiàng)l件下維持心肌細(xì)胞ATP水平。張磊[11]在KLF9敲除的小鼠中發(fā)現(xiàn)Mfn2水平降低，心肌線(xiàn)粒體形態(tài)異常及功能也降低，不能合成足夠的ATP維持心肌正常收縮功能，隨著小鼠心室腔變大，心力衰竭逐漸發(fā)生。Mfn2可以通過(guò)調(diào)節(jié)AKt 信號(hào)通路和Ca2+途徑調(diào)節(jié)心肌細(xì)胞凋亡。當(dāng)Mfn2降低時(shí)會(huì)使Akt磷酸化降低，Bcl家族中的Bax表達(dá)增多，激活capase-3促進(jìn)心肌細(xì)胞凋亡，存活心肌細(xì)胞丟失逐漸導(dǎo)致心力衰竭發(fā)展及加重[12]。Mfn2還參與介導(dǎo)Ca2+從線(xiàn)粒體外膜釋放到細(xì)胞基質(zhì)過(guò)程，當(dāng)Mfn2表達(dá)缺陷可引起Ca2+轉(zhuǎn)運(yùn)異常來(lái)促進(jìn)心肌細(xì)胞凋亡[13]。HU等[14]對(duì)糖尿病心肌病的小鼠進(jìn)行Mfn2的重組發(fā)現(xiàn)心功能LVEF和左心室縮短率的增加。同樣在心肌重構(gòu)方面，YU等[15]在體外培養(yǎng)的心肌細(xì)胞經(jīng)血管緊張素Ⅱ (Ang Ⅱ)處理后，Mfn2基因表達(dá)受到抑制，會(huì)使心肌肥厚和蛋白質(zhì)合成增加，從而加重心肌重構(gòu)發(fā)生。本次研究中我們發(fā)現(xiàn)隨著心功能分級(jí)增加，Mfn2水平逐步降低，特別在心功能Ⅱ級(jí)與Ⅳ級(jí)之間有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。在CHF中隨著LVEF降低，Mfn2水平也減少，且Mfn2與LVEDD呈負(fù)相關(guān)，與LVEF呈正相關(guān)。Mfn2在延緩心力衰竭進(jìn)展可能起到積極作用，但在維持線(xiàn)粒體正常功能、減少心肌細(xì)胞凋亡等方面作用仍需進(jìn)一步論證。

ALDH2是一種非細(xì)胞色素P450線(xiàn)粒體醛氧化酶[16]，能夠抑制氧化應(yīng)激時(shí)活性氧(ROS)的生成，以及對(duì)氧化應(yīng)激時(shí)的產(chǎn)物醛有解毒作用，減少對(duì)線(xiàn)粒體損害，維持線(xiàn)粒體正常形態(tài)和能量供應(yīng)[17]。谷小雨[18]用體外培養(yǎng)心室肌細(xì)胞在ALDH2激動(dòng)劑劑組中發(fā)現(xiàn)ROS 釋放水平及細(xì)胞凋亡率均明顯降低，證實(shí)ALDH2在減少心肌細(xì)胞凋亡中有保護(hù)意義。此外ALDH2也通過(guò)調(diào)節(jié)自噬功能，自噬心肌細(xì)胞凋亡時(shí)產(chǎn)生的異常蛋白的沉積，減輕心室壁僵硬度，減輕心肌纖維化，維持心室正常彈性力和收縮功能[19]。LI等[3]在ALDH2敲除的小鼠中發(fā)現(xiàn)心肌纖維化和心功能障礙加重，同時(shí)在8周時(shí)LVEF低于正常值。ALDH2在調(diào)節(jié)線(xiàn)粒體功能外，還可增強(qiáng)心肌細(xì)胞對(duì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)的細(xì)胞毒性和凋亡的抵抗，減少細(xì)胞凋亡[20]。胡藝川[21]在使用ALDH2抑制發(fā)現(xiàn)心肌細(xì)胞ROS 水平的增加，同時(shí)誘導(dǎo)的絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的活化，促進(jìn)心肌細(xì)胞凋亡。在心肌重構(gòu)方面，ALDH2可通過(guò)P38MAP通路降低心臟局部AngⅡ水平來(lái)減輕心肌細(xì)胞重構(gòu)，保障正常心肌收縮功能[22]。正如HUA等[17]用ALDH2激動(dòng)劑處理心肌梗死后的CHF大鼠中發(fā)現(xiàn)能夠明顯提高心臟LVEF值。本次研究發(fā)現(xiàn)在對(duì)照組中ALDH2高于CHF組，且隨著CHF心功能減退，ALDH2水平逐漸降低。在LVEF≤40%的CHF組中ALDH2水平低于LVEF>40%，且與LVEF呈正相關(guān)。說(shuō)明ALDH2在心力衰竭進(jìn)展可能起到積極保護(hù)意義，特別在抑制氧化應(yīng)激來(lái)減少心肌細(xì)胞凋亡方面有獨(dú)特的價(jià)值，但需要今后更多臨床實(shí)踐論證。

目前在心力衰竭診斷方面，BNP 及 NT-proBNP 從心臟壓力負(fù)荷方面反應(yīng)心力衰竭嚴(yán)重程度及預(yù)后評(píng)估指標(biāo)，同時(shí)可溶性ST2、半乳糖凝集素3從心肌纖維化、炎癥方面反映心力衰竭程度[23]。本次研究中ALDH2、Mfn2診斷CHF的 ROC 曲線(xiàn)下面積均>0.8，ALDH2、Mfn2與CHF的發(fā)生及發(fā)展有一定關(guān)系，故ALDH2、Mfn2可從氧化應(yīng)激、細(xì)胞凋亡方面對(duì)CHF進(jìn)行診斷及預(yù)后評(píng)估。

綜上所述，本次實(shí)驗(yàn)中血清Mfn2、ALDH2水平在CHF病人中降低，并隨著心功能減退而減低，說(shuō)明Mfn2、ALDH2在CHF發(fā)生及發(fā)展中可能發(fā)揮一定保護(hù)作用。雖目前有研究指出Mfn2、ALDH2可通過(guò)調(diào)節(jié)線(xiàn)粒體功能受損、減少心肌細(xì)胞凋亡、抑制心肌細(xì)胞肥厚等方面延緩心力衰竭進(jìn)展，但具體作用機(jī)制仍需大量臨床實(shí)驗(yàn)。