充血性心力衰竭患者血清生长分化因子⁃15与心功能及左心室重构的相关性

徐烨华 李继东 马萍

1宁夏回族自治区第三人民医院（银川 750001）；2宁夏医科大学总医院（银川 750004）

心力衰竭（heart failure，HF）是各种心血管疾病的终末阶段，预后差，病死率高，血清学生物标记物可用于诊断及评估心力衰竭，预测心力衰竭患者的预后。目前临床广泛应用脑钠肽（brain na⁃triuretic peptides，BNP）及N⁃末端脑钠肽前体（NT⁃proBNP）诊断及评估心力衰竭。生长分化因子⁃15（growth diferentiation factor⁃15，GDF⁃15）是转化生长因子β（TGF⁃β）超家族中的一员［1］，具有多种生物学作用，研究显示GDF⁃15具有心脏保护作用，具有抗心肌凋亡［2］、抗心肌重构［3］。近期研究显示GDF⁃15与心力衰竭密切相关，可反应心衰严重程度。本研究通过研究充血性心力衰竭患者血清GDF⁃15水平与血清BNP水平、心脏功能及心肌重构的相关性，进一步评估GDF⁃15对心力衰竭的诊断及病情评估的临床价值。

1 对象与方法

1.1 研究对象 入选2012年11月至2014年4月慢性充血性心力衰竭住院患者98例，男77例，女21例，年龄28～79岁，符合2014年中国心力衰竭诊断和治疗指南的心力衰竭诊断标准，超声心动图左心室射血分数＜50%，NYHAⅡ⁃Ⅳ级的心力衰竭患者，其中扩张型心肌病18例，高血压病9例，心肌炎2例，冠心病69例，排除先天性心脏病、心包疾病、心脏瓣膜病、肺源性心脏病、甲状腺功能异常、严重肝肾功能不全、免疫性疾病、急性脑血管意外和恶性肿瘤等患者。入选健康体检者31例，年龄22～71岁，男21例，女10例，经体格检查、胸片、心电图、超声心动图检查均正常，为正常对照组。

1.2 研究方法

1.2.1 标本采集 所有入选人群次日清晨取肘中静脉血5 mL，室温下静置30 min，然后置于离心机3 000 r/min离心10 min，取上清液并编号，-80℃冰箱保存至待检测。

1.2.2 血清GDF⁃15及BNP检测 采用酶联免吸附法（ELISA法）进行检测，试剂盒购置于武汉华美生物工程有限公司，检测过程严格按照产品说明精确操作。

1.3 心脏彩色多普勒超声检查 所有入选人群均使用Philips iE33超声诊断仪，S5⁃1心脏探头（频率1～5 MHz），由经验丰富的超声心动图检测医师操作，常规检测左室舒张末期内径（LVEDD）、左房收缩末期内径（LAD）、左室射血分数（EF）、左室短轴缩短率（FS）。

1.4 统计学方法 SPSS 16.0统计软件分析。正态分布的连续变量采用x±s，多组间比较采用单因素方差分析，非正态分布的连续变量采用中位数（四分位区间）表示，非正态分布数据经对数转换后满足正态分布采用单因素方差分析进行多组间比较，两组数据间的相关性采用Pearson相关分析。

2 结果

2.1 慢性心力衰竭患者与正常对照组的基本临床资料比较 与正常对照组相比，慢性心力衰竭组性别、年龄、身高及体重差异均无统计学意义；在慢性心力衰竭组心率、收缩压及舒张压显著升高（表1）。

表1 慢性心力衰竭患者与正常对照组的基本临床资料比较Tab.1 Comparison of the clinical data between heart failure group and control group x±s

2.2 不同NYHA心功能分级组间血清BNP及GDF⁃15水平的比较 血清BNP及GDF⁃15水平均随心功能恶化而进一步升高。但是血清BNP表达在NYHAⅡ级及NYHAⅢ级组间差异无统计学意义（P=0.158），血清GDF⁃15表达在NYHA Ⅲ级及NYHAⅣ级组间差异无统计学意义（P=0.774）（表2）。相关性分析显示，血清GDF⁃15与血清BNP水平呈正相关（r=0.53，P＜ 0.01）（表3）。

2.3 不同NYHA心功能分级组间超声心动图检查心功能及心脏重构指标的比较 心力衰竭组中LVEDD及LAD显著扩大，EF、FS显著降低，但是不同NYHA分级组中LVEDD及LAD无显著差异，EF随NYHA分级增高而升高，但在NYHAⅢ级与NYHAⅣ级组间无显著差异，FS在不同NYHA分组间差异不显著（表2）。相关性分析显示，血清GDF⁃15与EF、FS呈负相关（r=-0.597，r=-0.593，均P＜0.01），与LVEDD、LAD呈正相关（r=0.472，r=0.465，均P＜ 0.01）（表3）。

表2 不同NYHA心功能分级组间血清GDF⁃15与BNP、超声心动图心脏收缩功能及心脏重构指标的比较Tab.2 Comparison of GDF⁃15，BNP，echocardiography functional indicators and ventricular remodeling indicators in different NYHA classification x±s

表3 GDF⁃15与BNP、超声心动图心脏收缩功能及心脏重构指标相关性分析Tab.3 The correlation between GDF⁃15 and BNP、echocardiography functional indicators and ventricular remodeling indicators

3 讨论

GDF⁃15是TGF⁃β超家族的成员之一，研究初期，其被称为巨噬细胞抑制因子⁃1（macrophage in⁃hibitory cytokine⁃1，MIC⁃1）。通常情况下，GDF⁃15在正常胎盘及神经系统组织、肾脏、结肠及前列腺中少量表达［4］，在器官损伤时，如心脏、肝脏、肺、肾中，GDF⁃15表达显著增加［5-7］。而在心血管疾病中，GDF⁃15被认为具有抗细胞凋亡、抗心肌肥厚及抗炎作用，是心肌保护性因子。KEMPF等［5］研究显示，在缺血再灌注小鼠模型中，小鼠心肌细胞GDF⁃15mRNA和GDF⁃15蛋白水平显著增加，血清GDF⁃15水平与心肌梗死面积相关，GDF⁃15小鼠心肌梗死面积增加，梗死周围心肌细胞凋亡增加，提示GDF⁃15具有抗心肌细胞凋亡作用，且其作用机制可能通过PI3K/Akt1通路。研究显示［3］，在心脏GDF⁃15特异性表达增加的转基因小鼠中，可以抵抗压力诱导而引起的心肌肥厚，而在GDF⁃15基因敲除小鼠，在压力诱导心肌肥厚模型中心肌肥厚显著增加，提示GDF⁃15具有抗心肌肥厚作用，其机制可能与SMAD蛋白相关。

本研究发现，在慢性心力衰竭患者中血清GDF⁃15水平显著升高，并且随着NYHA心功能分级的升高，对中重度心力衰竭有良好的评估作用，与血清BNP、LVEDD、LAD呈正相关，与EF、FS呈负相关。本研究结果与既往研究结果一致，KHAN等［8］以急性心肌梗死后人群为研究对象，平均随访观察 505 d，发现GDF⁃15随Killip′s分级增加而增加，并且与NT⁃proBNP显著相关，提示GDF⁃15是急性心肌梗死后患者预测死亡和心力衰竭的新型生物标记物。在GDF⁃15与慢性心力衰竭的研究中，KEMPF等［9］以平均左心室射血分数（LVEF）为32%的慢性心力衰竭患者为研究对象，研究显示，慢性心力衰竭患者血清GDF⁃15水平显著升高，且与NYHA心功能分级及血清NT⁃pro BNP水平的升高而升高，与LVEF减少显著相关，提示GDF⁃15可预测慢性心力衰竭患者的死亡风险及预后。一项对48例慢性心力衰竭患者的研究显示［10］，血清GDF⁃15、BNP水平在心力衰竭患者中显著升高，并随着NYHA心功能分级的增高而逐渐升高；血清GDF⁃15、BNP水平均与LVEF呈负相关，GDF⁃15 与BNP呈正相关，提示GDF⁃15与BNP均能反映心力衰竭严重程度，并且两者可能在心力衰竭的病理生理过程中存在相互影响的关系。既往研究显示［11］，在老年人群中，升高的GDF⁃15与左心室质量、左心室向心性肥厚、左心室舒张末内径（LVEDD）、及LVEF减低及心力衰竭病史相关，并且在校正多种心血管危险因素后，上述指标仍与GDF⁃15存在独立相关性。张芃等［12］以瓣膜性心脏病及冠心病为研究对象，发现血清GDF⁃15与左心房前后径、左心室舒张末径、左心室重量指数等心脏结构重构程度的指标呈显著正相关；与左心室射血分数呈显著负相关。李晓涛等［13］研究显示血浆BNP随NYHA心功能的增加而增加。但是NYHA分级与BNP浓度尚无统一标准。既往研究显示［10］GDF⁃15随NYHA分级升高而升高。本研究中虽然GDF⁃15与BNP随着NYHA心功能分级的增高而升高，但是BNP在NNYHAⅡ、Ⅲ级组间差异无显著性。GDF⁃15表达在NYHAⅢ、Ⅳ级组间无显著差异，可能提示在不同程度的心力衰竭中，BNP及GDF⁃15的敏感性不同，但本研究病例数量仍小，需要大规模的临床实验以便进一步评估GDF⁃15的评估价值。此外，GDF⁃15与LVEDD及LAD有显著正相关，与EF、FS呈负相关，可反应慢性心力衰竭患者心脏功能及重构情况，并且GDF⁃15随NYHA心功能分级的增高而升高，与BNP有良好的相关性。结合传统评估指标，有利于对慢性心力衰竭患者病情的全面评估。近期研究显示［14］，在陈旧性心肌梗死伴慢性心力衰竭患者中，血清胶原蛋白代谢标记物与升高的血清GDF⁃15水平呈正相关，由此说明GDF⁃15可能参与了细胞外基质胶原代谢过程，可能主要与Ⅰ型和Ⅲ型胶原降解代谢有关。由此说明，GDF⁃15与慢性心力衰竭心肌重构相关。

总之，通过上述研究发现，GDF⁃15结合传统评估指标可用于评估慢性心力衰竭患者的病情，反映心力衰竭患者心脏重构情况，为心力衰竭的治疗及预后判断提供更多的参考信息。