心力衰竭新型生物学标志物的研究进展

黄信顺，卢建勇，林英忠，刘伶，施莹

(1广西医科大学研究生学院，南宁 530021；2广西壮族自治区人民医院)

心力衰竭是各种心脏疾病的终末阶段，主要包括心室重构、神经内分泌因子激活、氧化应激及炎症反应等，病因很多，主要为冠心病,其次为扩张型心肌病、高血压性心脏病、风湿性心脏瓣膜病、先天性心脏病及其他[1]。研究提示最近的生物学标志物如穿透素3(PTX3)、中性粒细胞与淋巴细胞比值(NLR)，小分子核糖核酸(microRNA)、脂联素(ANP)、P2X7嘌呤受体，生长分化因子-15、可溶性ST2、半乳糖凝集素3(Galectin-3)等均与心力衰竭的发生发展、预后密切相关，对心力衰竭的早期诊断、治疗及预后评估有重要意义。现就近年来心力衰竭的新型生物学标志物研究进展综述如下。

1 PTX3

PTX3主要由血管细胞产生，如内皮细胞和平滑肌细胞，或像单核细胞、巨噬细胞这样的血管炎症细胞。研究发现,在慢性心力衰竭患者中，PTX3高度表达，PTX3是在局部合成并释放到循环中，能反映心血管系统的局部炎症。在扩张型心肌病所致心力衰竭中，血清中的PTX3比健康对照组高,可作为预测预后的有用生物标记。Paeschke等[2]研究表明,PTX3在心肌炎中起保护作用。其参与心肌细胞保护的可能机制：①可直接对抗病毒感染：通过抑制心肌细胞中的病毒转录，直接对抗病毒感染，并防止炎症反应持续进展；②通过清除死亡坏死组织或凋亡细胞，消除继发性病原体相关分子模式和伴随损伤分子模式引起的心脏损伤[3]；③防止由受感染的细胞释放病毒RNA和由死亡细胞释放内源性物质，防止二次心肌损伤[2]；④与经典补体途径中识别亚单位的组成部分协同作用，促进凋亡细胞的清除，抑制自身免疫机制。因此，血浆PTX3是一种保护性炎症因子，是慢性心力衰竭患者心脏事件的独立预测因子[4]，可作为扩张型心肌病导致的慢性心力衰竭患者严重程度分层和预后的指标。PTX3在决定预后方面可能超过传统的利钠肽，两项大型独立临床试验(CORONA和GISSI-HF)发现，PTX3的增高与全因心血管病死率或住院期间心力衰竭恶化有关，而在调整了CRP或NT-proBNP后，PTX3 3个月内的变化均与死亡事件有关。Matsubara等[5]研究表明，在射血分数正常的心力衰竭患者中，PXT3 仍可作为心力衰竭的独立预测指标，但这些患者血液中的BNP浓度在正常范围内。Suzuki等[6]研究表明PTX3在压力超负荷状态下能促使左室功能恶化和舒张功能改变，可能成为压力负荷过重下预防心脏重构的治疗靶点。

2 NLR

NLR结合了两种白细胞细胞类型，是复合炎症因子标志物，Avci等[7]研究表明，NLR与扩张型心肌病患者的严重程度及预后有关，预测严重慢性心力衰竭的NLR截断值为2.25，有82%的灵敏度和65%的特异度(P<0.001)。NLR可作为心力衰竭的预后标志，其可能机制：①白细胞释放促炎细胞因子，对心肌产生直接有害的影响，导致心室功能降低；②活化的中性粒细胞释放多种蛋白水解酶，促进组织破坏；③ 间接增强交感神经和肾素血管紧张素系统激活，导致心肌损伤[7]。NLR参与了炎症、细胞外基质重建和修缮过程。同时NLR还是预测房性和室性心律失常的良好指标[8]。因此，NLR可作为扩张型心肌病所致休克患者ICD植入的预后指标[9]。杨利娟等[10]研究表明，NLR随患者NT-proBNP水平升高而升高，提示患者心功能较差，可作为心力衰竭患者心功能严重程度的评估指标，对DCM所致心力衰竭筛选及诊断有重要意义。

3 miRNA

miRNA是一种高度保守的非编码小RNA，主要参与调控基因的表达及蛋白转录后的调控，参与心肌炎的生理和病理过程，包括心脏发育、细胞凋亡及心肌肥大、纤维化和心力衰竭。研究表明，在心力衰竭发生发展进程中，miRNAs表达发生相应变化，可作为靶点，诊断或评估扩张性心肌病所致心力衰竭患者的预后[11]。近年研究表明，miRNA-21、miRNA-146a、miRNA-1、miRNA-133、miRNA-208、miRNA-499等参与了心力衰竭的心脏细胞外基质纤维化，病理性心肌细胞肥大及心肌细胞凋亡等过程。miRNA具有多种作用：①调节脂蛋白代谢及动脉粥样硬化；②通过靶基因调节丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)等多种信号通路,导致严重的心肌肥大，甚至心力衰竭；③ miR-451可通过miR-451-Myc通道的作用，使CD4+T细胞异常，进而导致调节细胞的激活和增殖[12]；④ miRNA-7可通过表皮生长因子受体2和胶原蛋白1受体结合，对心脏重塑起关键作用[13]。

miRNA-21可在成纤维细胞中高度表达，能通过ERK-MAP激酶活性增加，从而调节成纤维细胞的生长和生长因子的分泌，促进心肌纤维化和肥大，miRNA-21可通过蛋白激酶B(AKT)/mTOR通路激活并介导的路径显著抑制细胞自噬活性并减少细胞凋亡[14]；亦可通过调控抗凋亡基因B淋巴细胞瘤-2(Bcl-2)表达抑制心肌细胞凋亡。miRNA-133a可由心肌细胞分泌，与心内膜炎症和纤维化有关，是一种保护机制，限制了不良的心脏重建和保留心室功能，其可能机制：通过抑制转化生长因子(TGF)-1和TGF-β Ⅱ型受体诱导心房重塑及在心肌细胞和成纤维细胞体外诱导结缔组织生长因子(CTGF)生成,可作为预测炎性扩张型心肌病(DCM)所致心力衰竭患者预后的独立预测因子[15]。与NT-proBNP相比，虽然单个miRNA心力衰竭诊断的灵敏度和特异度较低，但与NT-proBNP联用可增加心力衰竭诊断的准确性。可能是心力衰竭患者临床诊断、治疗干预甚至预后评估的一种新工具和手段[16]。

4 APN

APN是一种脂肪细胞衍生的细胞因子(脂肪因子)，在心脏的心肌细胞和结缔组织细胞中合成，具有抗细胞凋亡、抗纤维化特性。研究表明，APN的循环水平较高与心力衰竭患者疾病的严重程度及病死率相[17]。研究表明，患者血清APN水平升高与心力衰竭严重程度、BNP呈显著相关，从而升高的血清APN可作为潜在的心力衰竭患者临床预后标记。Baltruniene等[18]研究表明，APN水平作为DCM和晚期心力衰竭患者的预后标记。APN具有多种效能：①通过脂肪组织合成并通过循环作用发挥心脏保护作用；②能抑制心肌细胞凋亡和TNF-α产生，调节心脏肥大信号；③能抑制CYR61诱导的内皮细胞产生炎性细胞因子;④抑制内皮细胞合成IL-8，抑制动脉粥样硬化。

临床研究证实，APN是具有促炎和抗炎双重作用的免疫调节细胞因子，在DCM中有重要调节作用，其参与DCM的作用机制：①能抑制导致疾病进展关键的趋化因子/趋化因子受体和促炎细胞因子的上调；②可抑制心肌细胞中的NF-κB信号传导及抗原特异性人类T细胞的扩增[19]；③与促炎性细胞因子TNF-α相关，能促进全身性炎症。Baltruniene等[18]研究结果提示血清中的APN可能是心肌功能障碍的替代指标，与BNP和超声心动图联用可提高DCM患者预后的预测能力。

5 P2X7嘌呤受体拮抗剂

P2X7受体是由几乎所有免疫细胞类型(先天性和获得性免疫包括淋巴细胞、巨噬细胞、单核细胞、嗜中性粒细胞、嗜碱性粒细胞、树突细胞、嗜酸性粒细胞和肥大细胞)表达，亦存在于心肌细胞、血管内皮细胞中，P2X7受体的激活触发了炎症、自身免疫反应及代谢反应的发生，其激活与免疫反应有关[20]，参与了免疫调节过程，增加了心血管事件的风险，可能与心功能不全有关。

扩张性心肌病的发生机制主要包括病毒感染、自身免疫及遗传代谢等。P2X7受体在扩张性心肌病中发挥重要作用：①P2X7受体的复制可减少扩张型心肌病的肌肉乙酰胆碱受体亚型M2(M2AChR)，通过调节IL-1β和IL-17来调节自身的免疫应答，加剧自身免疫反应的发生发展[21]；②P2X7受体的激活通过增加诱导自身免疫反应NLRP3炎症小体组装和IL-1β的释放,抑制P2X7受体是自身免疫性心肌炎免疫抑制的有效步骤[22]。P2X7受体的产生受阻可缓解扩张型心肌病的发展。P2X7受体拮抗剂通过抑制心肌收缩而抑制自身免疫性心肌炎的CD4+T和巨噬细胞浸润[23]；降低IL-1β的mRNA表达，导致其抑制炎症反应[21]。

6 GDF-15

GDF-15是一种应激反应细胞因子，是转化生长因子(TGF)-β超家族的分泌成员，可在各种细胞类型及组织中表达，有望成为心脏重塑的生物标志物。Baggen等[24]研究表明，血浆中GDF-15可作为心脏疾病独立的生物学标志物。

已有研究表明，在扩张性心肌病所致心力衰竭患者中，GDF-15与NYHA分级、NT-proBNP和运动能力有关，提示该标志物对心力衰竭有诊断价值和潜在预后价值，其可能作用:①引起心室的纤维化及重塑；②心脏的GDF-15过度诱发，可通过SMAD途径，导致心脏肥大和心肌衰竭[25]；③可直接干扰白细胞整合素活化从而抑制白细胞停滞和外渗，从而控制炎症细胞聚集[26]。李三喜等[27]研究结果提示，GDF-15可用于心力衰竭的辅助诊断，可作为病情严重程度及危险分层的预测指标。

7 可溶性ST2

ST2基因广泛表达于心肌细胞、肥大细胞、巨噬细胞及激活的辅助性T细胞2，可溶性ST2在心肌细胞受到机械应力时产生，ST2和IL-33以配体-受体结合的形式发挥作用，其通过激活核因子κB通路，起到抗心肌纤维化、阻止心肌细胞肥大、减少心肌细胞凋亡、改善心功能的作用[28]。Luo等[29]研究结果显示ST2可用于心力衰竭的辅助诊断，可作为心力衰竭危险分层和判断预后的依据。

8 Galectin-3

Galectin-3在人体多种细胞及组织中均有分布，如上皮细胞、纤维母细胞、软骨细胞、内皮细胞及巨噬细胞、中性粒细胞、肥大细胞等,其通过糖识别结构域(CRD)与细胞外基质、细胞膜分子和细胞内糖蛋白相互作用，发挥重要的生物学效应，McCullough 等发现无论临床症状、体征及实验室检查结果如何，Galectin-3 血浆浓度>25.9 ng/mL 能预测患者心力衰竭进展更快，对急性心力衰竭的预后评估及治疗方案有重要作用。其作用机制：① Galectin-3 是一种强大的促炎症因子，在急性炎症反应中可刺激中性粒细胞的激活和黏附，在慢性炎症反应中可刺激单核-巨噬细胞及纤维细胞的活化；②诱导细胞外基质的成纤维细胞增殖和Ⅰ型胶原蛋白沉积，导致细胞外基质胶原蛋白的产生、心肌纤维化致心室重构[29]；③ Galectin-3可通过减少心脏中的过氧化物还原酶-4，调节机体抗氧化能力，导致氧化应激介质增加，导致心肌损伤。

综上所述，各种常见的心力衰竭标志物主要涉及心力衰竭的不同病理生理过程，各种生物学标志物的定量测定，对于心力衰竭的诊断、病情评估、治疗及预后能提供更全面的信息，进而指导下一步治疗。