血清Galectin-3和sST2水平检测用于保留射血分数心力衰竭的生物标记物的研究

高婉琴，李小丹，杨朋康，苏 虹（.西安大兴医院心内一科，西安 7006；

2.西安市第一医院心内科，西安 710002；3.西安市第三医院心血管内科，西安 710018）

根据2016年欧洲心脏病学会（ESC）指南[1]，心力衰竭（heart failure，HF）包括保留射血分数的心力衰竭（heart failure with preserved ejection fraction, HFpEF）、中间值射血分数的心力衰竭（heart failure with mid-range ejection fraction, HFmrEF）以及射血分数降低的心力衰竭（heart failure with reduced ejection fraction, HFrEF）。目前，HFpEF占心力衰竭患病人群的40%～70%，与之前31%～47%相比已有明显的增加[2]。HFpEF发病机制尚未明确，现在认为受损的左室收缩功能及心肌顺应性的下降导致舒张期充盈障碍以及舒张末压的增加[3-5]。年龄、性别、糖尿病、肥胖、高血压、心肌病均与HFpEF之间存在一定的关系[6]。虽然目前具有许多研究对该病的治疗进行研究，但相应的进展仍然有限[7-9]。因此，早期对HFpEF进行危险分层对于减缓心力衰竭的进展，提升患者的预后具有潜在的重要意义。

生物标记物可用作HF危险分层的良好工具。人半乳糖凝集素-3（Galectin-3）以及可溶性肿瘤发生抑制蛋白-2（soluble suppression of tumorgenicity, sST-2）是两种评估纤维化的生物标记物，被认为对于预测HF具有良好的价值[10]。Galectin-3是一种可溶性半乳糖结合蛋白，与细胞黏附、增殖、迁移、凋亡、血管新生、免疫反应以及炎症等多种生理反应之间存在关系。Galectin-3在心肌应激及成纤维细胞的激活过程中通过巨噬细胞进行转运。激活的成纤维细胞可导致胶原沉积与细胞外基质并且启动前纤维化过程。在心肌层中，该过程促进心室重构从而导致心力衰竭的发生[11]。目前研究显示galectin-3在HF发生的病理生理学过程中发挥了重要作用，如新生成纤维细胞增殖，炎症发生，纤维化，心室重构等[12]。此外，循环性galectin-3水平可很好地预测HF患者再入院及死亡的发生风险[13]。sST-2属于白介素-1（interleukin-1，IL-1）受体家族，由两个异构体及跨膜配体（suppression of Tumorigenicity 2，ST2L）组成，可分为循环性ST-2及可溶性sST-2两种类型。白细胞介素33（interleukin-33，IL-33）与ST2L的结合可通过减少形式重构、纤维化以及保留左室功能来发挥保护心脏功能的作用[10]。目前有研究表明sST-2有助于慢性心力衰竭（chronic heart failure, CHF）患者及急性心力衰竭（acute chronic failure, AHF）患者体内N-末端前B性钠尿肽（N-terminale pro-B type natriuretic peptide）的增加[14-15]。之前也有研究证明了sST-2在不同类型心力衰竭中的预测价值[16]。

在HFpEF中，潜在的不同类型间的异质性是导致HFpEF相关临床试验结果不佳的原因。虽然目前美国心脏协会（American Heart Association, AHA）推荐Galectin-3以及sST-2与NT-proBNP共同用于HF的危险分层[17,27]，但对于其预测价值目前数据仍然较少。因此我们通过比较sST-2，galectin-3以及NT-proBNP在HFrEF，HFpEF及对照组中的水平差异，评估它们在HFpEF患者中预测心血管不良事件的能力。

1 材料与方法

1.1 研究对象 2015年12月～2016年12月于我院就诊的心力衰竭患者，收集其基线特征、伴随疾病、心衰体征、药物治疗史和在院期间生化检查指标。对照组则从西安市第一医院体检中心随机抽取。所有患者HF的阶段依据欧洲心血管协会（European Society of Cardiology, ESC）指南[18]进行判定。患者左室射血分数（left ventricular ejection fraction, LVEF）通过超声心动图进行测量，LVEF≤40%定 义 为HFrEF，LVEF≥50%定 义 为HFpEF，LVEF在40%～49%之间定义为HFmrEF。排除标准包括继发于先天性心脏病或瓣膜病的心力衰竭、肝肾功衰竭、恶病质、自身免疫病或其他可能导致患者预期寿命小于1年的疾病。根据以上标准，本次试验共纳入HFpEF患者79例，HFrEF患者33例，对照组40例，随访期丢失患者12例，排除本次试验的患者25例。纳入本次研究的患者进行为期1年的随访。所收集心血管不良事件包括心血管死亡，由于HF加重导致的再次入院。随访时间的评估通过专科医师根据患者家属的描述及其再次医疗记录进行判定。

1.2 试剂和仪器 一次性抗凝真空采血管由江苏康健医疗用品有限公司提供；一次性静脉取血针由广州市乐邦医疗器械有限公司提供；高速离心机由广州吉迪仪器有限公司提供；Galectin-3试剂盒由上海酶联生物科技有限公司提供；sST-2试剂盒由上海北沪生物科技有限公司提供；电化学发光分析仪由美国贝克曼库尔特公司提供。

1.3 方法 收集患者入院后全血，离心后分离血浆血清。Galectin-3及sST-2通过其相应的ELISA试剂盒进行测定。NT-proBNP通过Roche电化学荧光免疫法进行测定。

1.4 统计学分析 所有统计学过程采用SPSS 21.0进行。分离变量以百分数及具体数值进行记录，连续性变量采用均数±标准差（±s）的形式记录。方差齐性采用方差分析，不同组患者生物标记物水平的比较采用两组间/多组间方差分析或Mann-Whitney U或Kruskal Wallis检验。相关性分析采用Spearman相关性检验。受试者工作特征（receiver operating characteristic, ROC）曲线评估生物标记物用于诊断时的特异度和敏感度。P ＜0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 纳入患者的基线资料 见表1，表2。本次研究共纳入研究者164例，其中完成随访患者112例（HFpEF患者79例，HFrEF患者33例），对照组40例。其中HFpEF组收缩压、肌酐相对更高，高血压患者更多（F=35.43，39.78， χ2=12.66, 均P＜0.05）；HFrEF组糖尿病、服用地高辛和醛固酮受体拮抗剂的患者相对更多（χ2=5.09～18.18, 均P＜0.05），超敏C-反应蛋白（hs-CRP）,sST-2, Galectin-3, NT-proBNP水 平 更 高（F=38.74～45.79, Z=-7.694, 均P＜0.05），LEVF水平更低（F=41.15, P＜0.01）；HFpEF及HFrEF组患者eGFR水平低于对照组（F=40.43, p＜0.01）；对三组间比较有意义的参数进行两两比较差异均具有统计学意义（F=-48.800～41.718, Z=-9.892～-6.487, 均P＜0.01）。

表1 纳入患者的基线资料

表2 患者基线资料比较

2.2 生物标记物与临床参数的Spearman相关性分析 见表3。对HFpEF患者与其他组患者具有统计学差异的临床参数进行相关性分析（r = -0.421～0.324，均P＜0.01），差异均具有统计学意义。

表3 临床参数Spearman相关性分析

2.3 不同生物标记物区别HFpEF的ROC曲线 见图1。相比于对照组患者，Galectin-3用于诊断HFpEF是其ROC曲线下面积较大（0.799），诊断界值为9.43ng/ml（灵敏度68%，特异度85%），而此时NT-proBNP用于区别对照组及HFpEF组，其ROC曲线下面积为0.732，诊断界值为254.63ng/ml（灵 敏 度 61.3%，特 异 度78%），sST-2的ROC曲线下面积为0.561，诊断界值为69.4ng/ml（灵敏度 49%，特异度59%）；将NT-proBNP，Galectin-3和sST-2用于区别不同类型的HF患者时（HFrEF vs HFpEF），曲线下面积分别为0.910（灵敏度 93%, 特异度 59%），0.874（灵敏度 91%, 特异度 61%），0.822（灵敏度 81%, 特异度 57%）。以上结果说明Galectin-3相比于sST-2更有利于对HFpEF的诊断。

图1 ROC曲线[（左）HFpEF vs 对照组；（右）HFrEF vs HFpEF]

2.4 不同类型患者生物标记物与心血管不良事件的多变量Cox回归分析 见表4。多变量Cox回归分析显示Galectin-3及sST-2均可以预测HF患者随访期内心血管不良事件的发生［HR1Galectin-3 2.35（2.11～2.59）, sST-2 2.16（1.91～2.41），HR2Galectin-3 2.07（1.87～2.27），sST-2 1.98（1.80～2.16）］，对于HFpEF患者，sST-2可以作为预测心血管不良事件的因子［HR12.25（1.97～2.52），HR22.09（1.83～2.34）］；对 于HFpEF患 者，Galectin-3可以作为预测新心血管不良事件的因子[HR12.61（2.36～2.86），HR22.47（2.18～2.76）]。

表4 多变量Cox回归分析

3 讨论

HFpEF是一种特殊类型的心力衰竭。但目前对于采用生物标记物诊断HFpEF的研究有限，而仅采用BNP评定HF患者缺乏对于舒张功能障碍的敏感性。研究显示可以反映胶原平衡的生物标记物与HFpEF患者的表现及严重性有关[18]。我们通过研究发现，sST-2和Galectin-3两种生物标记物都与HF患者心血管不良事件的发生有关，但仅Galectin-3可以作为HFpEF患者心血管不良事件的预测因子。

Galectin-3是一种心力衰竭的生物标记物，但由于其作为生物标记物的价值受到多种因素如氨基末端脑钠尿肽（NT-proBNP）及肾功能的影响仍然具有争议[19-20]。最近的研究显示Galectin-3直接与HFpEF患者左室末期舒张压以及心脏功能相关[21-22]。COACH研究纳入了592例HF患者进行研究，结果显示galectin-3水平的升高与HFpEF患者心血管不良事件的发生具有显著的负相关[23]。我们的研究结果表明Galectin-3水平的升高则会伴随着左心室收缩功能的异常（更低的LVEF），因此会导致患者再次入院及死亡的风险增加[24]。Galectin-3对于患者预后的判断容易受到诸如NT-proBNP等因素的影响。ZHANG等[20]研究发现sST-2及Galectin-3均与eGFR≥60ml/min/1.73m2的HF患者出现死亡存在很强的相关性，但对于eGFR＜60ml/min/1.73m2的患者则无明显相关性。在我们本次研究中，Cox回归分析显示Galectin-3可以作为在引入NT-proBNP作为参数后同样可以预测HFpEF患者在一年随访期内发生心血管不良事件的因子。本次研究与前述研究结果出现不同的原因可能是因为本次研究所纳入的患者肾功能相对较好（纳入患者平均eGFR为81.43 ml/min/1.73m2）。

sST-2相对于Galectin-3更少受到钠尿肽、肾功能、左室功能的影响，因此可以作为HF患者预后的判断因子[25]。我们研究显示sST-2与HFrEF有关，但与HFpEF无关。此外，血清sST-2与患者LVEF之间存在负相关，提示sST-2可以作为判断心肌纤维化及收缩功能异常的因子。

本次研究存在一定的局限性。首先，我们所得出的Galectin-3及sST-2的诊断界值相对于ALDODHF研究[23]存在差异，这可能是由于本次研究所纳入样本较小的原因。其次，我们缺乏在HF患者病情发展过程中动态性的Galectin-3的观察。

综上所述，寻找对于特殊类型的心力衰竭HFpEF的诊断生物标记物是非常重要的，可以更好地了解HFpEF的发病机制。从本研究结果可以看出，相比于sST-2，Galectin-3可以更好的作为HFpEF患者心血管不良事件的预测因子。为HFpEF未来的诊断生物标记物研究奠定了基础。