生长分化因子15与心血管疾病出血事件相关性的研究进展

王昱冕 陈涵 王红

(1.云南省阜外心血管病医院心内科 昆明医科大学附属心血管病医院，云南 昆明650102；2.昆明医科大学研究生院，云南 昆明 650000)

生长分化因子15(growth differentiation factor-15，GDF-15)是转化生长因子β(transforming growth factor-β，TGF-β)超家族蛋白的成员，在缺氧或受到刺激损伤时由多种细胞分泌到细胞外液中，血清中GDF-15的水平也被认为是衡量全身炎症和氧化应激的指标。在肥胖、肾病、肿瘤和糖尿病患者血清中GDF-15高表达，已经成为多种疾病的危险因子。在心血管疾病中，GDF-15可作为其危险分层及预后的血清标志物。GDF-15还与口服抗凝剂的心房颤动(atrial fibrillation，Af)患者和双联抗血小板治疗的急性冠脉综合征(acute coronary syndrome，ACS)患者发生严重出血的风险有关，如果探明GDF-15与出血相关的通路及靶点或者以其循环浓度纳入临床风险评估，将会更准确地对患者提供抗栓治疗方案。

1 GDF-15的生物学特性

GDF-15是一种应激反应细胞因子，属于TGF-β超家族蛋白，首次在激活的巨噬细胞中发现，因而也称巨噬细胞抑制因子-1[1]，GDF-15的基因位于染色体19p12-13.1，包含一个内含子和两个外显子[2-3]，GDF-15的前体蛋白被一种furin样蛋白酶切割，在N-末端水解后以相对分子质量2.5×104的二硫键连接的二聚体活性形式分泌到血清，由GDF-15的前体蛋白与二硫化物聚合形成。

既往研究显示GDF-15作为TGF-β超家族蛋白的一员，其信号通路同样也是通过SMAD转录因子的磷酸化作用。GDF-15可能是内分泌信号，因综合压力反应的激活而产生，并依赖激活转录因子4和C/EBP同源蛋白质进行调控[4]。在治疗2型糖尿病的药物中，二甲双胍可调控激活转录因子4和C/EBP同源蛋白质的表达来刺激GDF-15的分泌，而卡格列净则可降低GDF-15的水平[5-6]。GDF-15与出血风险相关的原因可能是由于其抑制血小板的活化作用，这种反应与糖蛋白Ⅱb/Ⅲa抑制作用相似，导致形成血栓的能力降低[7]，进而引起出血事件的发生。

由于GDF-15受氧化应激、炎症、细胞损伤等多种因素的影响，GDF-15对出血的预测并不是特异性的，其还可预测卒中、自发性心肌梗死、心力衰竭以及其他非心血管疾病，所以GDF-15水平的高低并不单单反映出血这一临床结果，在其他疾病中也颇有研究价值，而GDF-15与疾病发展的具体机制仍需进行大量的基础和临床研究探索。

2 GDF-15与抗栓治疗患者的出血风险

2.1 GDF-15与Af抗栓治疗的出血风险

口服抗凝剂的Af患者可以预防血栓栓塞事件的发生，但也增加出血风险，尤其是高龄、既往出血、严重肾病及贫血等患者[8]。Siegbahn等[9]在两个特征明确的口服抗凝剂的Af患者临床试验队列中，确定了GDF-15和高敏肌钙蛋白T是大出血的重要危险因素，并确定了7个新的与出血风险显著相关的生物标志物，即OPN、OPG、TNF-R1、TNF-R2、TRAIL-R2、EphB4和suPAR，这些生物标志物与炎症发展过程、血管重塑和钙化有关，它们在评估出血风险和确定新治疗靶点方面的作用是当下研究热点。

Hijazi等[10]研究者随机抽取8 474例患者检测GDF-15水平并随访1.9年，发现GDF-15水平越高，卒中、大出血和死亡率越高，结合GDF-15的HAS-BLED出血评分其对出血的预测价值显著提高，且GDF-15水平>1 800 ng/L是识别高风险个体的临界值(表1[10-15])。而后Hijazi等[11]提出了基于五个变量的新ABC出血风险评分(GDF-15、年龄、既往出血、血红蛋白和高敏肌钙蛋白T)，其对大出血和颅内出血预测的准确性高于HAS-BLED出血评分[收缩压>160 mm Hg(1 mm Hg=0.133 3 kPa)、肝肾功能异常、脑卒中、出血、INR值易波动、年龄>65岁、药物或酗酒]和ORBIT出血评分(年龄≥75岁、血红蛋白下降/红细胞比容降低/既往贫血、既往出血史、肾功能不全和抗血小板治疗)。在另一项RE-LY研究[10]中也发现在Af抗凝治疗中，GDF-15与出血风险独立相关，这也说明GDF-15可以作为预测Af患者口服抗凝剂大出血的特异性标志物。Berg等[12]通过ENGAGE AF-TIMI 48试验测试了ABC出血评分，肯定了GDF-15水平的升高与大出血发生率独立相关(P<0.001)，ABC出血评分经过校准后产生比大出血HAS-BLED评分更高的C指数[AUC=0.69(95%CI0.66～0.71)vs AUC=0.62(95%CI0.60～0.64)，P<0.001]；而后又进一步验证了在接受口服抗凝治疗的Af患者中，ABC出血评分优于传统的大出血风险评分C指数[AUC=0.73(95%CI0.69～0.77)][13]。此外，Hijazi等[16]又根据ABC出血风险评分对接受阿司匹林和口服抗凝剂联合治疗的Af患者进行了分层，出血评分较低的患者，即使服用阿司匹林，出血的风险也是较低的，而高的出血评分与较高的出血风险有关。柯于梵等[14]对服用非维生素K拮抗剂口服抗凝药物的老年非瓣膜病Af患者进行了1年的随访，发现GDF-15对全部出血事件预测的C指数为AUC=0.67(95%CI0.69～0.73)，P<0.001，并且ABC出血评分对脑出血的预测能力要高于HAS-BLED评分[AUC=0.87(95%CI0.75～0.99)vs AUC=0.75(95%CI0.56～0.93)]。

有研究表明，GDF-15、ABC出血评分与严重出血和死亡之间的相关性在不同地区也是一致的，在纳入研究的不同地理区域的Af患者ABC出血评分的C指数范围为0.649～0.760[17]，并且GDF-15与出血性死亡也有密切的相关性(HR=1.72，P=0.028)[18]。这些研究证实GDF-15是Af患者大出血独立相关的血清标志物，且纳入血清GDF-15水平的ABC出血评分能提高Af患者出血风险的预测价值，可为Af患者预防出血及抗凝治疗方案提供参考价值。

2.2 GDF-15与ACS抗栓治疗的出血风险

GDF-15水平的增高与非冠状动脉旁路移植术(non-coronary artery bypass grafting，non-CABG)、心肌梗死和卒中的风险增加相关。在血小板抑制与患者预后(PLATO)研究[19]中，由于抗栓的治疗，ACS患者的出血风险会增高，而且较高水平的GDF-15与non-CABG的出血风险升高有关，在GDF-15纳入已确定的危险因素后，可改善对non-CABG出血的预测；Lindholm等[20]研究纳入4 049例ACS患者，在入院和1个月时检测GDF-15水平，1个月时GDF-15水平升高(>1 800 ng/L)与non-CABG相关大出血风险增加相关，这与Hijazi等[10]研究结果相符。而后Lindholm等[21]又将18 624例ACS患者纳入PLATO研究，发现N末端脑钠肽前体和GDF-15水平是死亡相关的强标志物，并且GDF-15可能与大出血致死相关(HR=4.91，95%CI1.39～17.43)。因此，GDF-15在完善ACS危险分层并为患者制定个体化抗栓治疗方案方面具有临床应用价值。

表1 血清GDF-15水平和不同出血风险评分对出血事件预测价值的相关研究

3 GDF-15与心脏术后的出血风险

GDF-15不仅在抗栓治疗出血风险识别中有临床应用价值，而且对心脏手术术后出血风险预测同样具有重要作用。在接受经皮冠状动脉介入治疗(percutaneous coronary intervention，PCI)的冠心病患者中高龄、高血糖、炎症和慢性肾脏病是GDF-15水平升高的独立预测因子(P<0.05)[22]。Kazem等[23]对504例接受心脏瓣膜和/或冠状动脉旁路移植术的患者进行术前GDF-15水平检测并对其随访一年，发现其与出血事件相关(OR=1.33，95%CI1.01～1.76，P=0.043)，其中与严重或临床相关的轻微出血具有强相关性(OR=1.69，95%CI1.08～4.46，P=0.031)。此外，GDF-15对经导管主动脉瓣植入术的严重主动脉瓣狭窄患者的出血也相关(P=0.041 6)[24]。因此，术前GDF-15水平是心脏手术后出血的独立预测因子，并且发生出血事件人群的GDF-15水平更高，这为GDF-15可作为出血事件的独立预测因子提供了依据。

4 GDF-15与其他疾病的出血风险

虽然目前GDF-15与出血相关的研究较多集中在心脏术后及心血管疾病抗栓治疗中，但其对其他疾病的出血风险也有一定的相关性：Malmö饮食与癌症研究[25]中发现较高的GDF-15水平与脑出血(OR=2.27，95%CI1.52～3.41，P<0.001)及蛛网膜下腔出血均相关(OR=2.16，95%CI1.29～3.59，P=0.003 2)；Skowrońska 等[15]对急性肺栓塞患者进行前瞻性研究得出GDF-15对出血事件预测AUC=0.78(95 %CI0.62～0.95，P=0.001)，并且与未发生出血事件的肺栓塞患者相比GDF-15水平更高；而且GDF-15也是人工瓣膜心内膜炎减少试验中癌症患者接受抗栓治疗后预测出血的生物标志物[26]。

5 GDF-15在心血管疾病中的应用前景及局限性

GDF-15是一种与炎症、缺氧、心血管疾病有关的非特异应激因子，血清 GDF-15水平除了与心血管疾病出血事件密切相关外，GDF-15水平升高还与Af、非ST段抬高心肌梗死、心力衰竭等疾病严重程度呈正相关[27]，因此，该指标对这些疾病的预后有广泛的应用前景。外周血GDF-15水平在病理状态下快速上升，可通过检测其水平提高对相关疾病的早期诊断，GDF-15的检测条件和效果与N末端脑钠肽前体、肌钙蛋白T相当，且GDF-15能提高肌钙蛋白的预后价值[28-29]，这表明GDF-15也可作为辅助诊断指标或协助心脏特异性标志物，如肌红蛋白、脑钠肽等，为患者制定更加可靠的预测模型，从而指导临床诊断和治疗。

目前，GDF-15的检测主要是用ELISA法，该检测方法的条件繁琐、实用性较低、误差较大且成本高昂，这些因素妨碍了GDF-15的临床应用，并且在抗栓治疗指导方针中，应该强调简单性和实用性，这也可能会阻碍GDF-15被列入有关的抗栓指南。因此，GDF-15检测方法需要进一步的简练，比如用试纸检测或者床旁检测，这将有助于对GDF-15的广泛研究，更好地确定其相关作用机制，为临床诊断和治疗提供依据。

6 小结

综上所述，GDF-15是出血事件的独立预测因子，并且在结合出血评分后其预测价值可显著提高，纳入GDF-15水平的ABC出血评分对Af抗凝治疗的出血风险有更高的预测价值，可纳入临床为患者提供治疗上的决策支持，需要注意的是，该评分是在Af抗凝治疗的基础上产生的，若用于其他疾病可能会影响风险评估的准确性。另外，由于GDF-15水平在老年患者血清中更高，且易受炎症、糖尿病等基础疾病的影响，这也可能影响对患者制定个体化的抗栓治疗。因此，在应用GDF-15对患者进行风险评估时需要把其他导致出血或非出血的因素考虑在内。总之，GDF-15作为一种具有广阔前景的生物标志物，目前还未得到广泛的应用，还存在着许多不足，相信随着研究的不断深入，GDF-15在心血管疾病中对于出血风险的评估将会有更多的证据，为临床提供有力的指导。