心功能不全患者血浆可溶性基质裂解素、基质金属蛋白酶、N末端B型利钠肽原水平的诊断价值

杨东慧，余鹏，蔡鹏威，陈俊明，余惠珍，

（1.福建医科大学省立临床医学院老年医学研究室，福建省临床老年病研究所，福州 350001；2.郑州人民医院心内科，郑州 450000；3.福建省立医院心内科，福州 350001；4.福建省立医院检验科，福州 350001 ）

心力衰竭（heart failure，HF）是大多数心血管疾病发展的终末阶段，病理生理过程呈现逐渐进展趋势，直至发展为需采取血液滤过、心脏同步化、左心室辅助装置及心脏移植等措施治疗的难治性HF［1］。流行病学研究［2］发现，西方发达国家HF人群总发病率为0.1%～0.5%，随着年龄增加HF发病率呈上升趋势。据美国有关家庭医师的就诊统计数据［1］表明，慢性心力衰竭（chronic heart failure，CHF）就诊人数仅次于高血压患者。因此，尽早发现并干预对延缓HF发生进展非常必要。

近年来研究发现，有关HF的生物学标志物大致可分为炎症标志物、氧化应激标志物、细胞外基质重塑标志物、神经内分泌激素标志物、心肌细胞损伤标志物、心肌细胞牵张相关的标志物和一些未归类的标志物7类。但能够临床广泛应用并理想的HF标志物不多。目前，B型脑钠肽（brain natriuretic peptide，BNP）和N末端B型利钠肽原（N-terminal pro-B-type natriuretic peptide，NT-proBNP）为临床上常用的HF标志物，对HF的诊断和预后评估意义重大［3］。但因易受年龄、性别、体质量指数及肾脏功能等因素影响［3］，对诊断早期HF、射血分数下降前的心功能不全状态等方面具有一定局限性。另外，HF从心功能Ⅰ级～Ⅳ级发展过程是不可逆的，心室已经发生结构性改变时，心脏超声等一般检查尚无表现。因此，探索新的敏感性和特异性较高的HF标志物尤为重要。目前与心肌重构有关的生物标志物［可溶性基质裂解素2（soluble suppression of tumorigenicity 2，sST2）、基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）-2和MMP-9］已用于HF患者的风险评估。其中，sST2生物变异率低，不受肾功能等影响，是在NT-proBNP之后具有临床价值的标志物之一，能为HF患者的危险分层提供信息［4-7］。它也被证明在心脏逆向重塑的预测价值上优于其他生物标志物，是唯一被论证的与心脏逆向重塑独立相关的标志物［8］。本研究检测心功能不全患者血浆sST2、MMP-2和MMP-9水平，探讨其对早期HF患者的临床诊断价值。

1 材料与方法

1.1 研究对象

选取2016年10月至2018年3月于福建省立医院心内科住院的心功能不全患者163例。按照纽约心脏病学会（New York heart association，NYHA）心功能分级标准［1］分组：NYHAⅠ级组（50例）、NYHA Ⅱ级组（24例）、NYHA Ⅲ级组（53例）、NYHA Ⅳ级组（36例）。男85例，女78例；年龄（69.19±13.69）岁；合并冠状动脉粥样硬化性心脏病、高血压、糖尿病、心房颤动患者分别占40.5%、72.4%、39.3%、35.6%。HF诊断标准参照2014年《中国HF诊断和治疗指南》［6］。肾功能按照《慢性肾脏病临床实践指南》中慢性肾脏病（chronic kidney disease，CKD）的定义及分期的诊断标准［9］来计算肾小球滤过率（estimated glomerular filtration rate，eGFR）水 平，将NYHAⅡ～Ⅳ级的113例HF患者分为：eGFR＜45 mL/（min·1.73 m2）组（46例）、eGFR≥45 mL/（min·1.73 m2）组（67例）。HF患者入院后均给予常规的药物治疗。同期收集福建省立医院门诊60例健康体检者作为对照（对照组）。所有研究对象均签署知情书。排除标准：（1）患有重度感染、肺栓塞、脑卒中、急性创伤、自身免疫性疾病、造血系统疾病、恶性肿瘤、风湿病、结缔组织疾病、妊娠等影响sST2、MMP-2、MMP-9水平的疾病；（2）有精神疾病或精神病史的患者；（3）资料不全影响判断者。

1.2 方法

1.2.1 一般检查指标：所有研究对象测量身高、体质量和血压，并计算体质量指数（body mass index，BMI）。采集患者入院次日清晨空腹肘正中静脉血（5 mL），检测血钠、血糖、血脂、肾功能等指标。

1.2.2 心脏超声：由心脏超声专业医师对入选者进行常规心脏超声检查。患者取左侧卧位，探头置于心尖搏动处，采用改良的Simpson法测量收缩末期容积和左室射血分数。于心尖四腔心切面观察各房室内径，左心室舒张末期容积，室间隔和左、右心室室壁的厚度及运动情况，观察各瓣膜的结构及详细记录患者舒张期的血流频谱，E波与A/E的加减速度，E峰与A峰的最大速度等。测量结果为3个心动周期测量的平均值。

1.2.3 sST2、MMP-2和MMP-9、NT-proBNP检测：采集患者入院次日空腹肘静脉血（5 mL）置于EDTA-K2抗凝管中，以3 000 r/min离心15 min后提取血浆，并移至2个单独的EP管分装好后编号，放置-70 ℃超低温冰箱保存，统一采用酶联免疫吸附剂法（enzyme linked immunosorbent assay，ELISA）检测，避免反复冻融样品。人可溶性ST2酶联免疫分析试剂盒由武汉博士德生物公司提供（批号EK1116，批内变异系数＜10%，批间变异系数＜15%）。人MMP-2试剂盒由海联生物公司提供（批号m19027652，批内变异系数＜10%，批间变异系数＜15%）。人MMP-9试剂盒由海联生物公司提供（批号m19026201，批内变异系数＜10%，批间变异系数＜15%）。采用电化学发光免疫法在全自动免疫分析仪上测定血浆NT-proBNP浓度。检测均由福建省立医院检验科完成，操作步骤严格按照试剂盒说明书进行。

1.3 统计学分析

采用SPSS22.0统计软件进行数据处理。正态分布的计量资料以±s表示，多组间比较采用方差分析。非正态分布的计量资料以中位数（四分位间距）表示，多组间比较采用Kruskal-WallisH检验，进一步两两比较采用Nemenyi法。计数资料以率（%）表示，多组计数资料比较采用列联表χ2检验。采用logistic回归分析HF的危险因素。P＜ 0.05（双侧）认为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 2组一般临床资料比较

结果显示，2组收缩压、血清钠、血清肌酐、eGFR比较有统计学差异（均P＜ 0.05），其他指标比较差异均无统计学意义（均P＞ 0.05），见表1。

2.2 各组sST2、MMP-2和MMP-9、NT-proBNP水平比较

表1 2组一般临床资料比较Tab.1 General clinical data of the enrolled subjects in both the groups

结果显示，心功能不全患者NYHA Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级 组 血浆sST2、MMP-2、MMP-9和NT-proBNP水 平 逐渐升高。NYHAⅠ、Ⅱ级组血浆sST2和MMP-2水平均高于对照组（P＜ 0.05），而NYHAⅠ、Ⅱ级组血浆MMP-9水平与对照组比较无统计学差异（P＞0.05）。NYHAⅡ、Ⅲ、Ⅳ级组血浆NT-proBNP浓度高于NYHAⅠ级组（P＜ 0.05），但NYHAⅠ级组与对照组比较无统计学差异（P＞ 0.05）。见表2。

表2 各组sST2、MMP-2、MMP-9和NT-proBNP水平比较Tab.2 Comparison of sST2，MMP-2，MMP-9，and NT-proBNP levels in each group

2.3 血浆NT-proBNP与sST2联合MMP-2、MMP-9诊断的结果比较

结果显示，单用血浆NT-proBNP诊断为HF的患者101例，未诊断为HF的患者122例；血浆sST2联合MMP-2、MMP-9水平诊断为HF患者127例，未诊断为HF患者96例。血浆sST2联合MMP-2、MMP-9的诊断阳性率为57.0%，单用血浆NT-proBNP的诊断阳性率为45.3%，二者比较有统计学差异（χ2=46.061，P＜0.05）。

2.4 NYHAⅡ～Ⅳ级伴肾功能不全患者的sST2、MMP-2、MMP-9和NT-proBNP水平比较

结果显示，eGFR＜45 mL/（min·1.73 m2）组患者的血浆NT-proBNP水平显著高于eGFR≥45 mL/（min·1.73 m2）组（P＜ 0.01）；2组血浆sST2、MMP-2和MMP-9水平比较均无统计学差异（均P＞ 0.05），见表3。

2.5 HF影响因素的logistic回归分析

表3 NYHAⅡ～Ⅳ级伴肾功能不全患者的sST2、MMP-2、MMP-9和NT-proBNP水平比较Tab.3 Comparison of sST2，MMP-2，MMP-9，and NT-proBNP levels in NYHAⅡ-Ⅳpatients with renal insufficiency

以是否发生HF作为因变量，年龄、性别、LVEF、血脂、血压、BMI、肌酐、sST2、MMP-2、MMP-9和NT-proBNP作为自变量逐步进入模型，进入模型的显著性水平为0.05，在排除混杂和交互作用后，发现年龄、sST2、MMP-2和NT-proBNP是HF的独立危险因素，见表4。

3 讨论

ST2是白细胞介素-1（interleukin-1，IL-1）受体家族成员，sST2、ST2L是最主要两种，IL-33为ST2的功能配体［10］。心功能不全时成纤维细胞与心肌细胞释放大量的IL-33和ST2（sST2水平明显高于ST2L），sST2作为诱骗受体，与ST2L竞争性结合IL-33，阻断ST2L/IL-33通路的心脏保护作用，从而导致心肌纤维化、心肌细胞凋亡和心室重构［10］。sST2不仅能反映心肌损伤、炎症反应及HF后心肌重塑的病理生理过程，而且不受肾功能等影响［3］。近年来研究［8］结果表明HF患者sST2水平与HF分级、严重程度呈明显相关。无论是急性HF患者还是CHF患者，血sST2水平都随着心功能分级的增加而明显升高，急性HF患者更显著。本研究结果显示随着心功能分级程度增高，血浆sST2水平显著增加，且逐渐递增，与既往研究结果一致。其机制可能为随着心功能恶化，心肌细胞和成纤维细胞受到机械压力刺激，从而分泌更多的sST2。临床研究［11］证明血浆sST2水平在高血压患者中升高，且与左心室肥厚及HF等不良结局呈正相关。国内亦有研究［12］证实单纯高血压患者血浆sST2水平较正常人高，而伴有左心室肥厚的患者血浆sST2水平更高，且血浆sST2水平升高显著增加冠状动脉粥样硬化性心脏病的发病风险。本研究亦发现NYHAⅠ级患者血浆sST2水平明显高于对照组，而NT-proBNP在两组中均有上升趋势，但无统计学意义（P＞ 0.05），表明血浆sST2水平可能比血浆NT-proBNP水平更能反映无症状的早期心功能不全。

表4 HF影响因素的logistic回归分析结果Tab.4 Logistic regression analysis of HF risk factors

MMP是能降解细胞外基质成分的锌依赖的酶家族。MMP-2和MMP-9是MMP家族的重要成员。它们参与细胞外基质的合成、降解及炎症介质的调控，从而导致心肌重构，促进CHF的发生和发展。机械应力和室壁张力对MMP具有调节作用，透壁压力刺激引起室壁张力增加可使MMP-2和MMP-9的表达增高。国内外研究［13］发现在HF小鼠模型和患者的心肌中均发现MMP-2、MMP-9的活性增高。有研究［14］以心功能NYHA分级进行分组，发现HF程度越重，MMP-2、MMP-9水平越高。本研究观察到随着心功能NYHA分级升高，血浆MMP-2、MMP-9水平均有逐步升高的趋势，与之前研究结果一致。此外，本研究还发现NYHAⅠ级的患者血浆MMP-2水平较健康人群明显升高，表明检测血浆MMP-2水平能更及时发现早期HF患者。

HF指南［4-5］指出，未来以BNP、NT-proBNP为主的各种标志物联合检测将会是HF风险评估的主要趋势。联合应用HF标志物可尽早发现及干预，延缓HF进展，改进HF的预测及诊断措施，弥补利钠肽对HF伴肾功能不全患者诊断的不足。HOMSAK等［15］证实sST2不受肾功能的影响，且对血液透析患者测量也可随时进行。本研究同样证实了血浆sST2水平不受肾功能影响，与既往研究一致。本研究发现MMP-2和MMP-9水平也不受肾功能影响，这与KOBUSIAK等［16］研究不一致，后续将增加样本量来进一步证实。

本研究发现联合检测血浆sST2、MMP-2和MMP-9标志物可提高心功能不全的检出率，比单独使用NT-proBNP有更好的诊断价值。本研究未能连续监测血浆sST2、MMP-2、MMP-9和NT-proBNP在不同心功能分级患者中的动态演变过程，因此有待于继续增加样本量来进一步论证。

综上所述，血浆标志物sST2水平在心功能不全早期明显升高，有助于临床筛选早期HF患者。sST2联合MMP-2、MMP-9可提高HF的阳性检出率；对伴肾功能不全的HF患者来说，血浆sST2水平更具临床诊断价值。