脓毒症心肌病潜在生物标志物的研究进展

李兴鸿 谢兴宇

脓毒症心肌病(SCM)是脓毒症时并发的急性可逆性心功能障碍，其发病机制可能涉及细胞凋亡、线粒体功能障碍、细胞内钙转运蛋白调节异常、Toll样受体(TLR)介导的炎症反应等[1-3]。由于SCM目前缺乏统一的诊断标准，临床医师通常根据一些生物标志物作出经验性诊断。传统生物标志物肌红蛋白(Mb)、肌酸激酶同工酶(CK-MB)、超敏肌钙蛋白T(hs-cTnT)、脑钠肽(BNP)、氨基末端脑钠肽前体(NT-proBNP)等对诊断及预测SCM具有一定意义[4-5]，但其敏感度及特异度均不高，临床价值有限。因此，各种新型生物标志物不断涌现。本文旨在探讨SCM潜在生物标志物的研究进展。

一、脂肪酸结合蛋白(FABP)

FABP是一系列脂质伴侣蛋白，其中心型FABP(H-FABP)特异性表达于心肌细胞内，主要作用是结合脂肪酸并调节其细胞内的新陈代谢[6]。正常情况下H-FABP几乎不存在于外周血液中，当心肌细胞处于缺血、缺氧状态，需动员脂肪酸供能时，心肌细胞内H-FABP水平升高，H-FABP在心肌损伤早期释放入血液，因此可作为心肌损伤的一种新型标志物[7]。

Karthik等[8]的研究结果显示，H-FABP在心肌梗死早期(心肌梗死发生时间<6 h)的敏感度优于肌钙蛋白(cTn)、Mb及CK-MB，且预后价值较cTn更高，被证实是早期诊断急性心肌梗死的良好生物标志物。齐洪娜等[9]的临床研究进一步证实H-FABP水平与心肌损伤密切相关，H-FABP对脓毒症患者28天病死率的预测能力优于NT-proBNP及急性生理与慢性健康状况评分(APACHEⅡ评分)；同时H-FABP还可评估脓毒症心肌损伤患者的药物治疗效果，对早期指导临床用药具有一定价值。有研究报道血清H-FABP水平测量可被用于间接评估心脏微小RNA(miRNA,miR)-1活性，miR-1是心脏中表达丰度最高的miRNA，特异表达于心肌细胞，与心肌肥厚密切相关，且miRNA可抑制miR-92a-3p的靶点如脂肪酸结合蛋白3(FABP3)和脂肪酸结合蛋白4(FABP4)，进一步增强心肌细胞对脂肪酸的摄取及其线粒体功能，减轻心脏损伤[10-11]。国内有研究结果表明，入院6 h内H-FABP诊断SCM的受试者工作特征曲线下面积(AUC)为0.950，cTnI为0.817，CK-MB为0.750，证实H-FABP诊断SCM的敏感度优于传统的CK-MB和cTnI[12]。

二、乳铁蛋白(LF)

LF为嗜酸性粒细胞、巨噬细胞及中性粒细胞对感染产生的球形糖蛋白。LF具有广谱抗微生物活性、免疫调节、维持体内铁平衡、抗癌、抗氧化活性、防止促炎途径激活脓毒症的发生和组织损伤、延缓中性粒细胞凋亡及有助于组织再生的作用[13]。脓毒症时病原微生物侵袭宿主引起炎症反应失调，进一步引起心肌功能障碍，心脏LF在维持心脏铁稳态和防止氧化应激中起关键作用[14]。炎症时由于乳酸和其他有机酸的积累常造成组织的pH值降低，使LF的亲和力增加，有利于铁转移至LF中，LF通过结合和去除铁以减轻氧化应激反应，防止心肌细胞损伤或死亡；还可通过螯合Fe3+，限制必需营养物质在感染部位的使用，起到抑菌作用。LF与TLR4在脓毒症心肌损伤过程中发挥重要作用，在炎症反应期间，患者体内的天然LF水平升高，其通过与细菌细胞壁中的脂多糖(LPS)相互作用，抑制TLR4和可溶性分化抗原(CD)14受体，进而抑制中性粒细胞的活化和促炎细胞因子的释放；LF还通过破坏细菌结构，增加细胞膜的通透性，最终导致细菌死亡[15]，从而阻止或缓解炎症引起的心肌损伤。

国内外不少研究报道血浆LF水平与早产儿脓毒症感染程度存在相关性，并提出肠内补充LF可预防早产儿感染。但Tarnow-Mordi等[16]对5 000多例婴儿进行Meta分析发现,补充LF不能改善早产儿脓毒症的死亡率或发病率，但可减少迟发性脓毒症的发生(RR=0.79，95%CI0.71～0.88，P<0.000 1，I2=58%)。LF作为一种多功能糖蛋白，是诊断多种疾病的敏感生物标志物。Galassi等[17]的回顾性研究结果显示，在SCM死亡患者中性粒细胞的次级颗粒中可检测到LF，且其在心肌损伤方面具有较高的敏感度和特异度。

三、高迁移率族蛋白B1(HMGB1)

HMGB1是一种高保守性的DNA结合蛋白，生理条件下，细胞内的HMGB1通过作用于DNA染色质结构，参与DNA的复制、转录及修复等相关活动，进而发挥调节细胞凋亡或自噬等平衡作用[18]。在机体受到炎症刺激时，HMGB1从细胞核转移到胞浆，甚至释放到细胞外[19]。在细胞外，HMGB1作为一种损伤的分子模式，通过与应答细胞表面的各种受体结合，参与炎症、增殖、分化、侵袭及组织再生等多种病理过程[20]。

胞外的HMGB1可与晚期糖基化终产物受体(RAGE)、TLR2和TLR4结合，诱导细胞因子的产生、细胞迁移和(或)组织损伤[20]。TLR4通过对Bcl-2/Bax、Fas/Fas配体等凋亡基因进行调控从而促进心肌细胞凋亡，加重心肌损伤。TLR4还可介导信号通路激活核因子(NF)-κB，增加IL-1和肿瘤坏死因子(TNF)-α等炎症介质的产生及释放从而导致脓毒症心肌损伤[21]。HMGB1被部分氧化时可作为一种促炎症细胞因子，进而导致心肌损伤[22]。Bruton等[20]的研究报道，在18例老年冠心病患者[其中10例为炎症性风湿病(IRD)患者，8例为非炎症性风湿病患者]的心肌活检标本中，IRD患者心肌细胞胞浆HMGB1表达水平增加，而心肌组织中的HMGB1水平低且与非IRD患者几乎一致，表明HMGB1参与炎症反应时HMGB1水平明显升高并释放出胞外。有文献报道，心肌炎患者血浆HMGB1水平升高，稳定细胞内HMGB1水平、抑制HMGB1释放、降低细胞外HMGB1水平可显著降低脓毒症患者的死亡率[23-24]。Honda等[25]通过LPS诱导脓毒症小鼠模型证实，在体外阻断HMGB1信号可减轻动物模型中的心脏炎症反应。Wang等[26]研究表明，多巴酚丁胺通过选择性地刺激肾上腺素能β1受体介导的诱导氧酶1(HO-1)，抑制HMGB1释放，从而减轻小鼠心肌损伤，提高其存活率。汪德坤等[27]的临床研究结果也表明，丹参酮ⅡA可降低脓毒症大鼠心肌组织TNF-α及HMGB1的表达水平，进一步证明HMGB1可通过促进大鼠心肌细胞凋亡和炎症反应而参与心肌损伤。HMGB1作为信号通路的关键蛋白，有望成为具有潜力的治疗SCM分子靶标。

四、CD15

CD15是成熟的中性粒细胞表面标记，在正常淋巴细胞中不存在[28]。中性粒细胞是先天免疫系统中最关键的免疫细胞，在病原微生物侵袭机体时，是人体中至关重要的第一道防御线，因此在炎症反应时其表面的黏附分子CD15水平相应增多。

既往已有相关研究报道，脓毒症患者外周血中性粒细胞表面CD15表达水平增加[29]，如Uhel等[30]为了阐明在癌症和炎症过程中髓源性抑制细胞(MDSC)可能参与脓毒症诱导的免疫抑制进行临床研究，结果表明，参与MDSC抑制功能的基因S100钙结合蛋白A12(S100A12)、S100钙结合蛋白A9(S100A9)、基质金属肽酶8(MMP8)及精氨酸酶1(ARG1)的表达上调，CD14+细胞和CD15+细胞缺失可导致脓毒症患者的T淋巴细胞增殖，而MDSC中的CD14-CD15+低密度粒细胞/粒细胞在脓毒症患者中扩增，可导致患者免疫功能障碍。另外Xini等[31]通过对65例确诊或疑似革兰阴性菌感染的脓毒症合并器官功能不全患者CD64/CD15/CD45绝对计数进行流式细胞术测定分析发现，早期(前24小时)CD64/CD15/CD45绝对计数<0.002 5/L患者死亡的相对危险度为7.44，可作为预测脓毒症预后的有用指标。有研究证明CD15水平与心血管损伤有关。张晗等[32]的研究纳入川崎病(KD)患儿100例，其中20例合并冠状动脉损害，冠状动脉损害组外周血CD15+淋巴细胞百分比较无冠状动脉损害组明显升高(P<0.000 1)，是早期预测KD发生冠状动脉损伤的有效指标。不仅如此，Galassi等[17]回顾2007～2015年以脓毒症为主要死亡原因患者进行尸检的研究结果表明，LF和CD15可作为脓毒症心肌损伤的特异性标志，且CD15的特异度较LF更高。未来希望能通过监测CD15的变化了解SCM患者是否处于免疫抑制状态，从而进行早期识别、干预。

五、总结

近年来，除上述生物标志物被证明与SCM有关，还有研究报道其他生物标志物如淀粉样蛋白、肝素结合蛋白、髓过氧物酶、微小RNA、中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白等与脓毒症心肌损伤的发展密切相关。动态监测脓毒症状态下多种心肌标志物的变化，并结合心电图、心脏超声等其他相关检查更有利于诊断及治疗SCM。然而目前尚无SCM特异度及敏感度均较好的单一生物标志物，而各种潜在生物标志物的临床价值还需进一步证实。联合多种生物标志物对SCM进行诊断、治疗及预后评估是未来的趋势。