半乳糖凝集素-3在先天性心脏病患儿继发心力衰竭的诊断价值

魏 谋，苏 衡，刘宇轩，郑增鑫

（1广州市妇女儿童医疗中心新生儿科，广州 510120;2佛山市南海区第六人民医院新生儿科，广东 佛山 528248）

先天性心脏病（congenital heart diseases，CHD）是指在胚胎发育时期由于心脏及大血管的形成障碍或发育异常而引起的解剖结构异常，是最常见的出生缺陷，约占活产婴儿的1%[1]。过去数十年先天性心脏病生存率的明显提高，随之而来的是先天性心脏病所致慢性心力衰竭（chronic heart failure, CHF）的发病率逐年增加[2]。虽然心脏超声检查、血流动力学等的测定能够评估心力衰竭的严重程度，但是这些结果的判断易受到检查者的主观影响，不能从微观领域反映心力衰竭（HF）时心肌损伤的情况，缺乏评估心肌损伤程度的客观指标。近年来临床研究发现，严重心力衰竭患者即使在没有急性心肌缺血的情况下，心肌标志物水平也会增高，且与血流动力学受损，左室功能进行性下降、短期生存率下降有关。因此心肌标志物的测定可以为HF 患者提供一个客观的评估方法。半乳糖凝集素-3（Galectin-3，Gal-3）是一种可溶性的β-半乳糖苷结合凝集素，在心肌细胞中含量极低。在心肌损伤时，被心肌巨噬细胞释放，通过诱导生长因子β（transforming growth factor- β,TGF-β）和刺激基质生成，诱导心肌成纤维细胞增加和胶原沉积。越来越多的证据表明，Gal-3 主要与心脏损伤和HF 的发生相关，使其可能成为早期诊断、预测和治疗的标志物。尽管Gal-3 作为心衰新的血清标记物，已成为近些年心衰治疗的热门话题，但对于Gal-3 在儿科HF 领域的研究仍较匮乏。本研究旨在评估Gal-3 测定在CHD 继发心力衰竭儿童诊断中的价值。

1 资料与方法

1.1 研究对象2018年3月-2019年11月，选择在广州市妇女儿童医疗中心和佛山市南海区第六人民医院新生儿科诊疗的CHD 患儿75例。其中男性41例，女性34 例，年龄10 个月～7 岁。将患儿分为两组：A组（n=45）有HF 和左室射血分数<50%；B 组（n=30）无HF 且左室射血分数≥50%。HF 诊断参照中华医学会儿科学分会心血管学组制定的《小儿心力衰竭诊断与治疗建议》[3]中改良Ross 心力衰竭分级评分（改良Ross评分）法对CHD患儿进行心衰评分，以≥3分作为诊断心衰的参考标准。另外，选择同期年龄和性别相匹配的健康儿童作为对照组（C 组，n=40）。排除年龄≥18 岁、肾功能受损、原发性肝脏和肺部疾病等患者。所有受试者监护人签署了知情同意书，本院伦理委员会批准了本研究方案（伦理审批号：20200618232）。

1.2 心脏超声检查采用GE ViVid 7-Dimemion 数字化彩色多普勒超声诊断系统，3V 矩阵探头频率1.5~4.0 MHz；M3S 探头频率1.5~3.6 MHz。 M3S 探头获取心尖四腔观图像，采用2DE-Simpson法测量左室舒张末期容积(LVEDD ) 和左室收缩末期容积(LVESD)。在胸骨旁左室长轴切面测量各腔室径线，根据STeich 法计算左心室射血分数(EF%)及缩短分数(FS%)。

1.3 Gal-3 的测定于上午8-10 时，空腹状态用肝素真空抗凝管采集血样，4℃下1 200 r/min离心20 min分离血清，并在-80 °C下储存。检测前在室温下解冻并确保样品均匀地充分解冻。使用人Gal-3 ELISA试剂盒（上海酶联生物科技有限公司，货号：ml058116）测定。使用前，将所有试剂充分混匀。标本用标本稀释液1∶1 稀释后加入50 µL 于反应孔内。加入稀释好后的标准品50 µL 于反应孔、加入待测样品50 µL 于反应孔内。立即加入50 µL 的生物素标记的抗体。盖上膜板，轻轻振荡混匀，37℃温育1 h。甩去孔内液体，每孔加满洗涤液，振荡30 s，甩去洗涤液，用吸水纸拍干。重复此操作3 次。每孔加入80µL 的亲和链酶素-HRP，轻轻振荡混匀，37℃温育30 min。甩去孔内液体，每孔加满洗涤液，振荡30 s，甩去洗涤液，用吸水纸拍干。重复此操作3次。每孔加入底物A、B 各50 µL，轻轻振荡混匀，37℃温育10 min。避免光照。取出酶标板，迅速加入50 µL 终止液，加入终止液后应立即测定结果。在450 nm 波长处测定各孔的OD值。

1.4 统计学分析使用SPSS 23.0 进行统计学分析。符合正态分布的连续变量采用（±s）描述，计数资料采用频数（百分比）[n(%)]描述。组间比较采用χ2检验或单因素方差分析。采用Pearson相关性分析考察血清Gal-3 水平与心脏超声和改良Ross 评分间的相关性。采用进行受试者工作特性（receiver operator char‑acteristic，ROC）曲线分析Gal-3 诊断HF 的曲线下面积，以改良Ross评分≥3分作为诊断HF的标准并找到诊断的临界值，计算敏感性、特异性、准确度、阳性预测值、阴性预测值。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 3 组受试者一般资料的比较3 组受试者的性别、年龄、体重、身高和体质指数（BMI）组间比较差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。见表1。

表1 3组受试者一般资料的比较

2.2 3 组患儿心脏超声和血清Gal-3 检查结果的比较A 组和B 组CHD 患儿超声心动图测量显示，EF%、FS%和LVESD 组间差异均有统计学意义（P≤0.001）。A 组和B组CHD 患儿血清Gal-3水平较健康儿童（C 组）升高，且A 组患儿升高最为显著，差异有统计学意义（P≤0.001或P≤0.01），见表2。

表2 3组患儿心脏超声和血清Gal-3检查结果的比较（±s）

表2 3组患儿心脏超声和血清Gal-3检查结果的比较（±s）

注：与B组比较，*P<0.001，△P<0.01；与C组比较，# P<0.001，检验方法为Bonferrnoi检验。

特征EF/ %FS/ %LVEDD LVESD Gal-3/ (ng/dL)A组（n=45）36.9±3.9 23.3±4.1 32.6±11.1 23.7± 6.7 20.3±5.3*#B组（n=30）61.1±5.2 42.4±3.2 29.1±3.1 13.7±2.3 6.3±4.4 C组（n=40）——3.08±1.5△t/F 36.8 20.1 1.68 7.85 50.7 P≤0.001≤0.001 0.097 1≤0.001≤0.001

2.3 血清Gal-3 水平与心脏超声参数的相关性 血清Gal-3 水平与EF%（r=－0.61，P≤0.001）和FS%（r=－0.66，P≤0.001）之间呈负相关，与LVESD 呈正相关（r=0.69，P≤0.003），但与LVEDD 无相关性（r=－0.04，P= 0.821）。血清Gal-3 水平与EF%相关性如图1所示。

图1 血清Galectin-3水平与EF%的相关性

2.4 Gal-3 血清水平与改良Ross 评分的相关性Gal-3血清水平与改良Ross评分呈正相关（r= 0.68，P≤0.001）。见图2。

图2 血清Galectin-3水平与改良Ross评分的相关性

2.5 血清Gal-3 水平对CHD 儿童HF 早期诊断的有效性血清Galectin- 3 水平在临界值10.4 的敏感性为96.7%（P=0.028），特异性为90%，阳性预测值为91%，阴性预测值为93.2%，曲线下面积(AUC=0.96)、准确性为93%。血清Gal-3 水平诊断CHD 儿童发生HF的ROC曲线见图3。

图3 血清Galectin-3水平诊断CHD儿童发生HF的ROC曲线

3 讨论

充血性心力衰竭是由于心脏无法泵出有效的血液以提供代谢需求，随着时间的推移，低效的心输出量触发了一系列代偿机制以维持重要器官和组织的正常灌注。约5%～25% 的结构性心脏病患儿发生HF[4]。CHF以心脏重构为主要机制，同时也伴随着慢性、持续性的炎症反应，且CHF 发展过程中，可能出现心肌细胞膜通透性和完整性破坏，可通过血清检测到高敏感性的心肌损伤标志物升高。Gal-3 作为HF 新的血清标记物近年来受到较为广泛的重视，但在儿科HF 领域的研究仍较少。本研究发现，CHD 患儿血清Gal-3 水平高于健康儿童，且在有HF 和左室射血分数<50% 的CHD 患儿血清中的水平高于无HF且左室射血分数≥50% 的CHD 患儿。同时与CHD 患儿心功能参数具有相关性。对CHD 患儿早期发现继发性HF具有较高的敏感性和特异性。

Gal-3 是半乳糖凝集索家族的重要成员之一，由巨噬细胞、中性粒细胞、嗜酸性细胞及肥大细胞等炎性细胞表达并分泌，参与细胞黏附、炎症反应、细胞凋亡、肿瘤转移等过程。本研究中，CHD 患者Gal-3水平在不同心功能组别的患儿中水平不同，相关性分析显示Gal-3 与LVESD 呈正相关，说明Galectin-3水平与左室结构和功能的变化有关，提示其可能参与了CHD 患者左心室重构过程，与Numano 等[5]的研究结果一致。相关性分析还显示Gal-3 与Ross 评分呈正相关，说明Gal-3 水平随着心功能的变化发生变化。因此，本研究中血清Gal-3 水平对CHD 患儿HF 早期诊断的ROC 曲线显示出了较高的特异性和敏感性。

随着分子生物学的发展，越来越多的证据表明，血管神经内分泌系统的过度激活和血流动力学紊乱相互作用是导致心力衰竭进展并恶化的根源。组织纤维化是心力衰竭发生的主要因素。心肌重构时，心肌间质增殖，产生大量的胶原，使心肌结构紊乱，加重心功能不全。心肌间质(ECM)纤维化是心室舒张功能不全的重要原因[6]。研究表明，Gal-3 在心肌成纤维细胞内高表达，在组织纤维化和心室重构中起着重要作用[7]。Mohammed 等[8]发现，Gal-3 水平与LVESD 和LVEDD 呈显著正相关，与FS%和EF%呈负相关。除LVEDD 外，该作者的研究结果与本研究结果一致，本研究未发现LVEDD 与Gal-3 水平具有相关性。杨进军等[9]研究表明，心脏病患儿心脏结构变化（炎症和纤维化形式）与Gal-3 水平具有相关性，作者认为这间接支持了Gal-3 在心肌重构中发挥重要作用。本研究中CHD 合并HF 患儿（A 组）血清Gal-3水平显著升高，这可能是心肌细胞损伤诱导多种炎症介质，如骨桥蛋白，这些介质刺激活化的巨噬细胞分泌Gal-3[5]。Meeusen 等[10]研究发现，与未发生HF的对照组CHD 患儿比较，HF 儿童的Gal-3 血清水平显著升高。血清Gal-3 水平与改良Ross 评分呈正相关，这说明Gal-3 水平的升高可能促使HF 失代偿引起左室功能下降。

由于Gal-3 的浓度与细胞外基质代谢标志物有关，包括巨噬细胞活化和胶原蛋白代谢之间的相关性。此外，心力衰竭的临床表现可能在多年前出现活动性纤维化，因此在显性HF 之前可能出现高Gal-3 水平的表现，从而可能对疾病后遗症的预防和预测更有效。心肌纤维化的出现早于患者出现心衰的临床症状，因此Gal-3水平可以早期预测CHD患儿心衰的发生。本研究提示Gal-3 可能成为CHF 患儿发生HF 重要的分子标志物，对于早期判断CHF 患儿发生HF 具有重要意义。临床可将Gal-3 水平变化作为CHD 患儿心功能变化的观察指标，同时也可作为临床治疗效果的评价指标。

综上，血清Gal-3 水平对CHD 患儿发生HF 具有较好的预测价值。但本研究的局限性在于，本次为横断面研究，无法了解Gal-3 水平在HF 发生和发展过程中的动态变化。另本研究的样本量相对较少，未来应开展大样本多中心的试验，延长随访期，在更大的CHD患儿人群中观察Gal-3与HF的相关性。