生長分化因子15與心血管疾病出血事件相關(guān)性的研究進(jìn)展

王昱冕 陳涵 王紅

(1.云南省阜外心血管病醫(yī)院心內(nèi)科 昆明醫(yī)科大學(xué)附屬心血管病醫(yī)院，云南 昆明650102；2.昆明醫(yī)科大學(xué)研究生院，云南 昆明 650000)

生長分化因子15(growth differentiation factor-15，GDF-15)是轉(zhuǎn)化生長因子β(transforming growth factor-β，TGF-β)超家族蛋白的成員，在缺氧或受到刺激損傷時(shí)由多種細(xì)胞分泌到細(xì)胞外液中，血清中GDF-15的水平也被認(rèn)為是衡量全身炎癥和氧化應(yīng)激的指標(biāo)。在肥胖、腎病、腫瘤和糖尿病患者血清中GDF-15高表達(dá)，已經(jīng)成為多種疾病的危險(xiǎn)因子。在心血管疾病中，GDF-15可作為其危險(xiǎn)分層及預(yù)后的血清標(biāo)志物。GDF-15還與口服抗凝劑的心房顫動(dòng)(atrial fibrillation，Af)患者和雙聯(lián)抗血小板治療的急性冠脈綜合征(acute coronary syndrome，ACS)患者發(fā)生嚴(yán)重出血的風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)，如果探明GDF-15與出血相關(guān)的通路及靶點(diǎn)或者以其循環(huán)濃度納入臨床風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，將會(huì)更準(zhǔn)確地對(duì)患者提供抗栓治療方案。

1 GDF-15的生物學(xué)特性

GDF-15是一種應(yīng)激反應(yīng)細(xì)胞因子，屬于TGF-β超家族蛋白，首次在激活的巨噬細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，因而也稱巨噬細(xì)胞抑制因子-1[1]，GDF-15的基因位于染色體19p12-13.1，包含一個(gè)內(nèi)含子和兩個(gè)外顯子[2-3]，GDF-15的前體蛋白被一種furin樣蛋白酶切割，在N-末端水解后以相對(duì)分子質(zhì)量2.5×104的二硫鍵連接的二聚體活性形式分泌到血清，由GDF-15的前體蛋白與二硫化物聚合形成。

既往研究顯示GDF-15作為TGF-β超家族蛋白的一員，其信號(hào)通路同樣也是通過SMAD轉(zhuǎn)錄因子的磷酸化作用。GDF-15可能是內(nèi)分泌信號(hào)，因綜合壓力反應(yīng)的激活而產(chǎn)生，并依賴激活轉(zhuǎn)錄因子4和C/EBP同源蛋白質(zhì)進(jìn)行調(diào)控[4]。在治療2型糖尿病的藥物中，二甲雙胍可調(diào)控激活轉(zhuǎn)錄因子4和C/EBP同源蛋白質(zhì)的表達(dá)來刺激GDF-15的分泌，而卡格列凈則可降低GDF-15的水平[5-6]。GDF-15與出血風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)的原因可能是由于其抑制血小板的活化作用，這種反應(yīng)與糖蛋白Ⅱb/Ⅲa抑制作用相似，導(dǎo)致形成血栓的能力降低[7]，進(jìn)而引起出血事件的發(fā)生。

由于GDF-15受氧化應(yīng)激、炎癥、細(xì)胞損傷等多種因素的影響，GDF-15對(duì)出血的預(yù)測并不是特異性的，其還可預(yù)測卒中、自發(fā)性心肌梗死、心力衰竭以及其他非心血管疾病，所以GDF-15水平的高低并不單單反映出血這一臨床結(jié)果，在其他疾病中也頗有研究價(jià)值，而GDF-15與疾病發(fā)展的具體機(jī)制仍需進(jìn)行大量的基礎(chǔ)和臨床研究探索。

2 GDF-15與抗栓治療患者的出血風(fēng)險(xiǎn)

2.1 GDF-15與Af抗栓治療的出血風(fēng)險(xiǎn)

口服抗凝劑的Af患者可以預(yù)防血栓栓塞事件的發(fā)生，但也增加出血風(fēng)險(xiǎn)，尤其是高齡、既往出血、嚴(yán)重腎病及貧血等患者[8]。Siegbahn等[9]在兩個(gè)特征明確的口服抗凝劑的Af患者臨床試驗(yàn)隊(duì)列中，確定了GDF-15和高敏肌鈣蛋白T是大出血的重要危險(xiǎn)因素，并確定了7個(gè)新的與出血風(fēng)險(xiǎn)顯著相關(guān)的生物標(biāo)志物，即OPN、OPG、TNF-R1、TNF-R2、TRAIL-R2、EphB4和suPAR，這些生物標(biāo)志物與炎癥發(fā)展過程、血管重塑和鈣化有關(guān)，它們在評(píng)估出血風(fēng)險(xiǎn)和確定新治療靶點(diǎn)方面的作用是當(dāng)下研究熱點(diǎn)。

Hijazi等[10]研究者隨機(jī)抽取8 474例患者檢測GDF-15水平并隨訪1.9年，發(fā)現(xiàn)GDF-15水平越高，卒中、大出血和死亡率越高，結(jié)合GDF-15的HAS-BLED出血評(píng)分其對(duì)出血的預(yù)測價(jià)值顯著提高，且GDF-15水平>1 800 ng/L是識(shí)別高風(fēng)險(xiǎn)個(gè)體的臨界值(表1[10-15])。而后Hijazi等[11]提出了基于五個(gè)變量的新ABC出血風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分(GDF-15、年齡、既往出血、血紅蛋白和高敏肌鈣蛋白T)，其對(duì)大出血和顱內(nèi)出血預(yù)測的準(zhǔn)確性高于HAS-BLED出血評(píng)分[收縮壓>160 mm Hg(1 mm Hg=0.133 3 kPa)、肝腎功能異常、腦卒中、出血、INR值易波動(dòng)、年齡>65歲、藥物或酗酒]和ORBIT出血評(píng)分(年齡≥75歲、血紅蛋白下降/紅細(xì)胞比容降低/既往貧血、既往出血史、腎功能不全和抗血小板治療)。在另一項(xiàng)RE-LY研究[10]中也發(fā)現(xiàn)在Af抗凝治療中，GDF-15與出血風(fēng)險(xiǎn)獨(dú)立相關(guān)，這也說明GDF-15可以作為預(yù)測Af患者口服抗凝劑大出血的特異性標(biāo)志物。Berg等[12]通過ENGAGE AF-TIMI 48試驗(yàn)測試了ABC出血評(píng)分，肯定了GDF-15水平的升高與大出血發(fā)生率獨(dú)立相關(guān)(P<0.001)，ABC出血評(píng)分經(jīng)過校準(zhǔn)后產(chǎn)生比大出血HAS-BLED評(píng)分更高的C指數(shù)[AUC=0.69(95%CI0.66～0.71)vs AUC=0.62(95%CI0.60～0.64)，P<0.001]；而后又進(jìn)一步驗(yàn)證了在接受口服抗凝治療的Af患者中，ABC出血評(píng)分優(yōu)于傳統(tǒng)的大出血風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分C指數(shù)[AUC=0.73(95%CI0.69～0.77)][13]。此外，Hijazi等[16]又根據(jù)ABC出血風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分對(duì)接受阿司匹林和口服抗凝劑聯(lián)合治療的Af患者進(jìn)行了分層，出血評(píng)分較低的患者，即使服用阿司匹林，出血的風(fēng)險(xiǎn)也是較低的，而高的出血評(píng)分與較高的出血風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)。柯于梵等[14]對(duì)服用非維生素K拮抗劑口服抗凝藥物的老年非瓣膜病Af患者進(jìn)行了1年的隨訪，發(fā)現(xiàn)GDF-15對(duì)全部出血事件預(yù)測的C指數(shù)為AUC=0.67(95%CI0.69～0.73)，P<0.001，并且ABC出血評(píng)分對(duì)腦出血的預(yù)測能力要高于HAS-BLED評(píng)分[AUC=0.87(95%CI0.75～0.99)vs AUC=0.75(95%CI0.56～0.93)]。

有研究表明，GDF-15、ABC出血評(píng)分與嚴(yán)重出血和死亡之間的相關(guān)性在不同地區(qū)也是一致的，在納入研究的不同地理區(qū)域的Af患者ABC出血評(píng)分的C指數(shù)范圍為0.649～0.760[17]，并且GDF-15與出血性死亡也有密切的相關(guān)性(HR=1.72，P=0.028)[18]。這些研究證實(shí)GDF-15是Af患者大出血獨(dú)立相關(guān)的血清標(biāo)志物，且納入血清GDF-15水平的ABC出血評(píng)分能提高Af患者出血風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測價(jià)值，可為Af患者預(yù)防出血及抗凝治療方案提供參考價(jià)值。

2.2 GDF-15與ACS抗栓治療的出血風(fēng)險(xiǎn)

GDF-15水平的增高與非冠狀動(dòng)脈旁路移植術(shù)(non-coronary artery bypass grafting，non-CABG)、心肌梗死和卒中的風(fēng)險(xiǎn)增加相關(guān)。在血小板抑制與患者預(yù)后(PLATO)研究[19]中，由于抗栓的治療，ACS患者的出血風(fēng)險(xiǎn)會(huì)增高，而且較高水平的GDF-15與non-CABG的出血風(fēng)險(xiǎn)升高有關(guān)，在GDF-15納入已確定的危險(xiǎn)因素后，可改善對(duì)non-CABG出血的預(yù)測；Lindholm等[20]研究納入4 049例ACS患者，在入院和1個(gè)月時(shí)檢測GDF-15水平，1個(gè)月時(shí)GDF-15水平升高(>1 800 ng/L)與non-CABG相關(guān)大出血風(fēng)險(xiǎn)增加相關(guān)，這與Hijazi等[10]研究結(jié)果相符。而后Lindholm等[21]又將18 624例ACS患者納入PLATO研究，發(fā)現(xiàn)N末端腦鈉肽前體和GDF-15水平是死亡相關(guān)的強(qiáng)標(biāo)志物，并且GDF-15可能與大出血致死相關(guān)(HR=4.91，95%CI1.39～17.43)。因此，GDF-15在完善ACS危險(xiǎn)分層并為患者制定個(gè)體化抗栓治療方案方面具有臨床應(yīng)用價(jià)值。

表1 血清GDF-15水平和不同出血風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分對(duì)出血事件預(yù)測價(jià)值的相關(guān)研究

3 GDF-15與心臟術(shù)后的出血風(fēng)險(xiǎn)

GDF-15不僅在抗栓治療出血風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別中有臨床應(yīng)用價(jià)值，而且對(duì)心臟手術(shù)術(shù)后出血風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測同樣具有重要作用。在接受經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入治療(percutaneous coronary intervention，PCI)的冠心病患者中高齡、高血糖、炎癥和慢性腎臟病是GDF-15水平升高的獨(dú)立預(yù)測因子(P<0.05)[22]。Kazem等[23]對(duì)504例接受心臟瓣膜和/或冠狀動(dòng)脈旁路移植術(shù)的患者進(jìn)行術(shù)前GDF-15水平檢測并對(duì)其隨訪一年，發(fā)現(xiàn)其與出血事件相關(guān)(OR=1.33，95%CI1.01～1.76，P=0.043)，其中與嚴(yán)重或臨床相關(guān)的輕微出血具有強(qiáng)相關(guān)性(OR=1.69，95%CI1.08～4.46，P=0.031)。此外，GDF-15對(duì)經(jīng)導(dǎo)管主動(dòng)脈瓣植入術(shù)的嚴(yán)重主動(dòng)脈瓣狹窄患者的出血也相關(guān)(P=0.041 6)[24]。因此，術(shù)前GDF-15水平是心臟手術(shù)后出血的獨(dú)立預(yù)測因子，并且發(fā)生出血事件人群的GDF-15水平更高，這為GDF-15可作為出血事件的獨(dú)立預(yù)測因子提供了依據(jù)。

4 GDF-15與其他疾病的出血風(fēng)險(xiǎn)

雖然目前GDF-15與出血相關(guān)的研究較多集中在心臟術(shù)后及心血管疾病抗栓治療中，但其對(duì)其他疾病的出血風(fēng)險(xiǎn)也有一定的相關(guān)性：Malm?飲食與癌癥研究[25]中發(fā)現(xiàn)較高的GDF-15水平與腦出血(OR=2.27，95%CI1.52～3.41，P<0.001)及蛛網(wǎng)膜下腔出血均相關(guān)(OR=2.16，95%CI1.29～3.59，P=0.003 2)；Skowrońska 等[15]對(duì)急性肺栓塞患者進(jìn)行前瞻性研究得出GDF-15對(duì)出血事件預(yù)測AUC=0.78(95 %CI0.62～0.95，P=0.001)，并且與未發(fā)生出血事件的肺栓塞患者相比GDF-15水平更高；而且GDF-15也是人工瓣膜心內(nèi)膜炎減少試驗(yàn)中癌癥患者接受抗栓治療后預(yù)測出血的生物標(biāo)志物[26]。

5 GDF-15在心血管疾病中的應(yīng)用前景及局限性

GDF-15是一種與炎癥、缺氧、心血管疾病有關(guān)的非特異應(yīng)激因子，血清 GDF-15水平除了與心血管疾病出血事件密切相關(guān)外，GDF-15水平升高還與Af、非ST段抬高心肌梗死、心力衰竭等疾病嚴(yán)重程度呈正相關(guān)[27]，因此，該指標(biāo)對(duì)這些疾病的預(yù)后有廣泛的應(yīng)用前景。外周血GDF-15水平在病理狀態(tài)下快速上升，可通過檢測其水平提高對(duì)相關(guān)疾病的早期診斷，GDF-15的檢測條件和效果與N末端腦鈉肽前體、肌鈣蛋白T相當(dāng)，且GDF-15能提高肌鈣蛋白的預(yù)后價(jià)值[28-29]，這表明GDF-15也可作為輔助診斷指標(biāo)或協(xié)助心臟特異性標(biāo)志物，如肌紅蛋白、腦鈉肽等，為患者制定更加可靠的預(yù)測模型，從而指導(dǎo)臨床診斷和治療。

目前，GDF-15的檢測主要是用ELISA法，該檢測方法的條件繁瑣、實(shí)用性較低、誤差較大且成本高昂，這些因素妨礙了GDF-15的臨床應(yīng)用，并且在抗栓治療指導(dǎo)方針中，應(yīng)該強(qiáng)調(diào)簡單性和實(shí)用性，這也可能會(huì)阻礙GDF-15被列入有關(guān)的抗栓指南。因此，GDF-15檢測方法需要進(jìn)一步的簡練，比如用試紙檢測或者床旁檢測，這將有助于對(duì)GDF-15的廣泛研究，更好地確定其相關(guān)作用機(jī)制，為臨床診斷和治療提供依據(jù)。

6 小結(jié)

綜上所述，GDF-15是出血事件的獨(dú)立預(yù)測因子，并且在結(jié)合出血評(píng)分后其預(yù)測價(jià)值可顯著提高，納入GDF-15水平的ABC出血評(píng)分對(duì)Af抗凝治療的出血風(fēng)險(xiǎn)有更高的預(yù)測價(jià)值，可納入臨床為患者提供治療上的決策支持，需要注意的是，該評(píng)分是在Af抗凝治療的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，若用于其他疾病可能會(huì)影響風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的準(zhǔn)確性。另外，由于GDF-15水平在老年患者血清中更高，且易受炎癥、糖尿病等基礎(chǔ)疾病的影響，這也可能影響對(duì)患者制定個(gè)體化的抗栓治療。因此，在應(yīng)用GDF-15對(duì)患者進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí)需要把其他導(dǎo)致出血或非出血的因素考慮在內(nèi)。總之，GDF-15作為一種具有廣闊前景的生物標(biāo)志物，目前還未得到廣泛的應(yīng)用，還存在著許多不足，相信隨著研究的不斷深入，GDF-15在心血管疾病中對(duì)于出血風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估將會(huì)有更多的證據(jù)，為臨床提供有力的指導(dǎo)。