血清S100B水平升高与慢性心力衰竭患者临床严重程度、肾功能受损及心血管主要终点事件的关系

陈卫卫 吴曾繁 张远生 吴学正 陈跃武

(海南医学院第二附属医院心血管内科二区，海南 海口 570311)

S100蛋白是一组分子量在10～12 kD的低分子量钙结合蛋白，其氨基酸序列在脊椎动物中高度保守，与钙调蛋白及其他EF手型钙离子结合蛋白具有高度同源性，目前共发现有21个成员，除S100G之外，其他所有的S100蛋白均以二聚体的形式发挥作用，具有以下生物学效能：调节钙稳态、细胞生长和分化、细胞骨架的运动、能量代谢等〔1，2〕。一些体内和体外实验显示S100蛋白家族成员的表达水平在受损的心肌中受到不同程度的调控。S100B蛋白最初发现于星形胶质细胞、少突胶质细胞和施旺细胞中，被认为是中枢神经系统损伤的标志物〔3〕。相关研究提示血清S100B水平升高与心血管、肾脏及慢性肺疾病密切相关。最新研究发现，扩张型心肌病和缺血性心脏病患者血清S100B水平均升高，缺血性心脏病大鼠心肌S100B表达上调。心肌梗死(MI)后 S100B的诱导表达可调节左心室重构、抑制心肌细胞肥大、增加心肌细胞凋亡，从而导致心功能恶化〔4,5〕。S100B主要通过与晚期糖基化终产物受体(RAGE)相互作用而介导不同的生物学效应，两者在缺血性心肌中的表达均上调，提示S100B-RAGE相互作用及其所引起的病理机制在心功能恶化中发挥了重要的作用〔6,7〕，但关于S100B-RAGE 相互作用是否在肾脏疾病中发挥重要作用至今仍无相关研究支持。目前关于S100B与慢性心力衰竭(CHF)合并肾功能不全(RI)患者临床转归的相关研究也未见报道。本研究旨在CHF合并与不合并RI的患者中探索血清S100B水平的升高是否与 CHF 患者的临床严重程度、肾功能受损程度及心血管主要终点事件(MCE)相关。

1 资料和方法

1.1研究对象及分组 选取2015年12月至2018年12月海南医学院第二附属医院心内科收治的242例确诊为缺血性心肌病的住院患者(CHF组)，68例女性，174例男性患者均符合2005年美国心脏病学会基金会/美国心脏协会(ACC/AHA)指南中成人心力衰竭的诊断标准〔8〕，并具有CHF的症状和体征〔纽约心脏病协会(NYHA)心功能Ⅱ～Ⅳ级〕，且超声心动图证实左心室射血分数(LVEF)<45%。为了确定血清S100B蛋白水平与临床结果之间的关系，本研究纳入了具有高MCE发生率的严重CHF患者，如LVEF较低，年龄较大和心律失常的患者。排除标准为急性 MI 或3个月内曾发生MI、风湿性心脏病、免疫系统疾病、糖尿病、神经和精神疾病，以消除这些疾病对循环S100B水平的潜在影响。

根据患者是否与RI组合，将患者分为CHF-RI组(n=96)和CHF-非RI组(n=146)。 对照组由64例年龄匹配的正常人组成(正常对照组)，没有心血管和肾脏疾病的病史和证据。 为了更好地研究S100B与CHF患者肾功能不全之间的关系，本研究还招募了62例单纯RI患者作为对照组(RI组)，22例女性，40例男性，该组患者符合上述排除标准。 在正常对照组和RI组中通过超声心动图证实了缺乏CHF的证据。受试者均接受超声心动图测量，以测量收缩压，舒张压和体重指数(BMI)。通过由美国肾脏基金会〔9〕推荐的肾脏病膳食改良试验(MDRD)方程计算的估计肾小球滤过率(eGFR)评估肾功能，并且eGFR<60 ml/(min·1.73 m2)被认为是RI。研究方案经医院伦理委员会批准，入选者均签署知情同意书。

1.2血清指标的检测 在出院前1 d从患有CHF的患者中采集血液样品，对照组的血液样品来自年度常规健康检查。所有受试者禁食超过8 h收集5 ml空腹血液，并在4℃下以3 000 r/min离心10 min。将上部血清分离并储存在-70℃冰箱。受试者均接受全面的临床实验室检查，包括总胆固醇，三酰甘油，高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)，低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)，糖化血红蛋白(HbA1c)，血尿素氮，肌酐和尿酸。使用市售的酶联免疫吸附试验(ELISA)试剂盒测定血清S100B水平(BioVendor，捷克共和国)，超敏C反应蛋白(hs-CRP；Biocheck Laboratories，Toledo，OH)和肿瘤坏死因子(TNF)-α；通过电化学发光免疫测定(ECLIA)试剂盒(Roche Diagnostics)测定血清NT-proBNP的表达水平。

1.3超声心动图评估 采用GE心超仪以2.5 MHz探头采集患者静息，左侧和呼气末的经胸二维超声心动图图像。测量左心室收缩末期和舒张末期容积，并根据AHA指南推荐的双平面Simpson方法计算LVEF。计算3个连续心动周期的平均值。

1.4患者随访 患者均接受正规抗 CHF 药物治疗，并在出院后进行每3个月1次、为期1年的专病门诊或电话随访，同时记录MCE(包括全因死亡、难治性 CHF 多次再入院、心脏移植) 。

1.5统计学处理 使用SPSS22.0软件进行分析。使用柯-斯二氏检验对连续性检验进行正态性检验，对不服从正态分布的连续变量进行对数变换；两个独立样本用于t检验或方差分析；使用Pearson或Spearman相关分析进行相关分析；线性回归分析和逻辑回归分析用于确定CHF的危险因素；Cox比例风险回归模型用于确定血清S100B水平与MCE之间的关系。

2 结 果

2.1基线临床资料的比较 任何两组之间没有年龄或性别差异。 与正常对照组相比，CHF组心功能不良(NYHA心功能分级Ⅱ，Ⅲ和Ⅳ分别占47.1%，42.9%和10.1%)，肾功能差(血清尿素氮，肌酐和尿酸水平显著更高)。超声心动图显示左心房直径(LAD)、左心室舒张末期直径(LVEDD)、左心室收缩末期直径(LVESD)、左心室舒张末期容积(LVEDV)和左心室收缩末期容积(LVESV)显著增加，而LVEF显著下降(P<0.05)。见表1、表2。

表1 各组实验室指标比较

与正常对照组比较：1)P<0.05；与RI组比较：2)P<0.05；下表同

表2 各组超声心动图指标的比较

2.2各组患者血清 NT-proBNP、S100B、hs-CRP 和 TNF-α 水平 与正常对照组相比，CHF组血清NT-proBNP，S100B，hs-CRP和TNF-α水平显著升高(P<0.05)。 根据是否合并RI对CHF患者进行分组后，两个亚组患者的血清上述指标仍显著高于正常对照组(P<0.05)，见表3。

表3 各组血清S100B水平与其他生化指标的比较

2.3血清 S100B 水平与心功能、肾功能的关系 在对非正态分布连续变量进行对数变换后，对S100B水平和其他指标进行Pearson相关分析。结果显示，CHF患者血清S100B水平与LVEF呈负相关(r=-0.248，P=0.016)，与LVEDV(r=0.213，P=0.047)和NT-proBNP(r=0.233，P= 0.039)呈正相关。提示血清S100B水平升高与心脏功能恶化有关。肾功能不全患者的血清S100B水平与eGFR呈负相关(r=-0.282，P=0.037)，但无肾功能不全的患者之间无相关性(r=-0.113，P=0.286)。

2.4血清S100B水平与MCE 的关系 在随访期间〔平均随访期(12.9±2.7)个月〕，MCE发生在68例CHF患者中，包括20例全因死亡和48例再次入院治疗顽固性心力衰竭。与再次入院组及无MCE生存组相比，全因死亡组血清S100B和NT-proBNP水平显著升高(P<0.05)。见表4。

表4 发生及未发生MCE的CHF患者血清S100B和其他测定指标的比较

与无MCE生存组比较：1)P<0.05;与再次入院组比较：2)P<0.05

2.5多因素Logistic回归分析 所有入选的人群都纳入多变量Logistic逐步回归分析中。 分为两个模型：模型Ⅰ校准传统的心力衰竭危险因素，显示肌酐、尿酸升高和BMI与CHF风险相关(P<0.05)；模型Ⅱ在模型Ⅰ中具有显著风险基于因子引入血清NT-proBNP，S100B，hs-CRP和TNF-α的水平，表明S100B(OR=1.743，P=0.026)，NT-proBNP(OR=3.418,P=0.026)，TNF-α(OR=3.362,P=0.009)和尿酸(OR=1.995,P=0.030)与CHF风险独立相关(P<0.05)。

2.6Cox比例风险分析 在Cox比例风险回归模型中，校正因子包括年龄，性别，BMI，LVEF，NYHA心功能分级，RI和血清S100B水平。调整其他因素后，血清S100B水平与MCE发生率显著相关(RR=1.738；95%CI：1.054～2.865；P=0.030)，与MCE发病率相关的其他因素为RI(RR=2.316；95%CI：1.094～4.903；P=0.028)。

3 讨 论

本研究结果显示，CHF患者血清S100B水平升高，而CHF合并RI的患者更高；血清S100B水平与炎症因子hs-CRP、TNF-α有关，并与CHF患者的超声心动图改变及NT-proBNP水平有关，同时与CHF合并RI患者的eGFR相关；Logistic回归分析证实血清S100B水平是CHF发生的独立危险因子。故本研究提示S100B蛋白可能在CHF合并RI的发病机制中发挥重要作用。此结果证明了血清S100B水平升高与CHF合并RI患者的病程进展有关。

S100B是S100蛋白家族的成员，S100B从细胞中释放并通过旁分泌和自分泌途径触发细胞反应〔10，11〕。既往研究证实，S100B可以调节心肌梗死后心室重构，抑制心肌细胞肥大，诱导心肌细胞凋亡，导致心功能下降，抑制S100B可阻断上述反应〔12，13〕。体外研究表明，S100B通过细胞外调节蛋白激酶(ERK)1/2和p53的RAGE依赖性磷酸化诱导心肌，同时增加促凋亡的含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶(caspase)-3表达和活性，促进活性氧形成，并减少抗凋亡Bcl-2表达〔14〕。作为S100B的重要受体，RAGE在多种细胞中表达，包括神经细胞，血管细胞，炎性细胞，肾小球上皮细胞，足细胞和心肌细胞，并介导多种病理生理作用。RAGE在压力或损伤期间上调，并且使用药物阻断RAGE可保护分离的灌注心脏免受损伤并防止心肌功能障碍〔15〕。

血清S100B水平与肾功能受损有关。 肾脏可以在病理条件下诱导S100B的表达增加，而S100B也可以由于肾功能障碍的排出减少而在肾组织中累积。 然后，累积的S100B蛋白通过RAGE依赖性和非RAGE依赖性途径诱导炎症反应，肾小球上皮细胞凋亡和细胞外基质增加，导致肾功能进一步恶化。

血清S100B水平升高与CHF患者的预后不良有关，并且是CHF发展的独立危险因素。 推测S100B与CHF患者的临床恶化密切相关。 本研究还存在一些局限性和不足之处。 如样本量相对较小，随访时间仅为1年。 此外，为了排除糖尿病对S100B水平的影响，更好地反映了由于CHF的病理生理结果导致的S100B的上升，本研究排除了糖尿病患者，而糖尿病是心血管疾病的重要危险因素，而S100B对糖尿病并发症也起着决定性的作用。 在这方面，仍需要更多的大规模前瞻性研究来证实S100B在CHF发病机制中的作用。

综上，血清S100B水平升高与CHF患者的心功能不全，RI严重程度和MCE相关，并且是CHF发展的独立预测因子和MCE的危险因素。 然而，关于S100B与CHF之间关系的研究很少，仍需要更深入的研究和循证医学证据支持。