心力衰竭患者血清MMP-9、LPO、cathepsin S水平检测及其临床意义

张雯艳，华玮，居培红，李铮，黄侃

同济大学附属杨浦医院急诊科，上海 200090

心力衰竭(简称“心衰”)是临床上常见的心血管疾病，它是指人体心脏的功能及结构发生了异常改变，从而产生了咳嗽、呼吸困难、水肿、乏力等多种临床综合征，是多种心血管疾病的终末阶段[1]。心衰具有较高的再住院率与死亡率，被广泛认为是一种典型的全球性心脏疾病，对人类的健康与生命安全造成了严重威胁。据相关资料显示，我国的心衰患者约有450万，其发病率约为0.9%，在住院心衰患者中每年约有5.4%的死亡率[2]。心衰的发病机制是由多种因素共同作用的结果，明确其发病机制对诊断与治疗心衰具有重要意义。近年来随着医学的不断发展，对于心衰标志物的研究有了一定的新进展，其中基质金属蛋白酶9(MMP-9)、脂质过氧化物(LPO)、组织蛋白酶S (cathepsin S)备受关注。本研究通过检测对比分析心衰患者与健康人群血清中MMP-9、LPO、cathepsin S 水平，以探究MMP-9、LPO、cathepsin S对心衰患者的诊断价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2021年3月至2022年3月期间同济大学附属杨浦医院收治的50例心衰患者作为研究组。纳入标准：(l)研究组患者经临床诊断确诊为心衰患者，符合《中国心力衰竭诊断和治疗指南2018》[3]中的相关标准；(2)所有患者均签署知情同意告知书。排除标准：(1)伴有肝、肺方面疾病者；(2)伴有精神病者；(3)依从性差，不愿配合者。另选取本院同期体检健康者50 例作为对照组。对照组中男性24 例，女性26例；年龄28～56岁，平均(44.0±12.0)岁。研究组中男性26 例，女性24 例；年龄26～54 岁，平均(44.0±10.0)岁；NYHA 分级：Ⅰ级10 例、Ⅱ级13 例、Ⅲ级11 例、Ⅳ级16 例。两组受检者的年龄和性别比较差异均无统计学意义(P＞0.05)，具有可比性。本研究经我院伦理委员会批准。

1.2 观察指标与检测方法 (1)MMP-9、cathepsin S：所有受检者均于清晨空腹抽取静脉血5 mL，采用离心机以3 000 r/min进行离心，提取上层清液血清保存待测。采用酶联免疫吸附法检测MMP-9、cathepsin S 水平，试剂盒选用上海齐态生物科技有限公司提供。(2)LPO：采用硫代巴比妥酸(TBA)比色法测定LPO水平，试剂盒选用上海梵态生物科技有限公司提供，以上操作均由同一名经验丰富的医师进行检测。

1.3 统计学方法 应用SPSS25.0 统计软件进行数据分析。计量资料以均数±标准差(±s)表示，多组间比较采用单因素方差分析，两两比较采用t检验，计数资料比较采用χ2检验，采用受试者工作特征曲线(ROC)分析MMP-9、LPO、cathepsin S对心衰的诊断价值。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组受检者的血清MMP-9、LPO、cathepsin S水平比较 研究组患者的血清MMP-9、LPO、cathepsin S 水平明显高于对照组，差异均有统计学意义(P＜0.05)，见表1。

表1 两组受检者的血清MMP-9、LPO、cathepsin S水平比较(±s)Table 1 Comparison of serum levels of MMP-9,LPO,and cathepsin S between the two groups(±s)

表1 两组受检者的血清MMP-9、LPO、cathepsin S水平比较(±s)Table 1 Comparison of serum levels of MMP-9,LPO,and cathepsin S between the two groups(±s)

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2.2 不同NYHA分级患者的血清MMP-9、LPO、cathepsin S 水平比较 不同NYHA 分级患者血清中MMP-9、LPO、cathepsin S水平比较差异均有统计学意义(P＜0.05)，且NYHA 分级越高患者血清中MMP-9、LPO、cathepsin S水平越高，见表2。

表2 不同NYHA 分级患者的血清MMP-9、LPO、cathepsin S 水平比较(±s)Table 2 Comparison of serum levels of MMP-9,LPO,and cathepsin S among patients with different NYHA grades(±s)

表2 不同NYHA 分级患者的血清MMP-9、LPO、cathepsin S 水平比较(±s)Table 2 Comparison of serum levels of MMP-9,LPO,and cathepsin S among patients with different NYHA grades(±s)

注：与Ⅰ级比较，aP＜0.05；与Ⅱ级比较，bP＜0.05；与Ⅲ级比较，cP＜0.05。Note: Compared with grade Ⅰ,aP＜0.05; Compared with grade Ⅱ,bP＜0.05;Compared with grade Ⅲ,cP＜0.05.

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2.3 血清中各指标单独及联合检测对心衰的诊断效能 MMP-9、LPO、cathepsin S各指标对心衰均具有一定的诊断价值，联合诊断的准确度最高，为93.48%，三个指标中MMP-9 的特异性与灵敏度均最高，分别为81.62%、84.28%，但cathepsin S的准确度最高，为86.24%，见表3、图1。

图1 血清中各指标单独及联合检测诊断心衰的ROCFigure 1 ROC for diagnosing heart failure using single and combined detection of the three indicators in serum

3 讨论

心力衰竭是临床上常见的慢性疾病，其发病率与病死率逐年呈上升趋势，是各种心脏疾病发展的终末结局。心力衰竭的病理生理机制为心肌重塑，心肌重塑是指患者的心肌结构、功能及其表型在神经内分泌系统的作用下发生了一系列变化，从而使患者心肌的舒张、收缩功能发生了一定的障碍，严重时引发了心功能衰竭[4]。目前，在临床上用于诊断心力衰竭的血清指标多为氨基末端-B型利钠肽前体与B型利钠肽，该两种血清指标具有较高的阴性预测率，但其对冠脉病变所引发的心衰其特异性较低，且检测价格昂贵，从而限制了其在临床上的广泛应用[5]。为了寻求更为经济方便的血清诊断指标，本研究通过检测心衰患者血清中的MMP-9、LPO、cathepsin S水平以探究其临床价值。

基质金属蛋白酶在组织重构中具有重要的作用，它能对细胞外基质成分中的蛋白水解酶进行特异降解，参与了心室重构的Zn2+的依赖性。其中MMP-9是基质金属蛋白酶家族中的一员，是一种活性蛋白水解酶，具有特异性，能直接对心肌细胞外基质蛋白成分发挥降解作用，并通过参与趋化因子、细胞因子的激活来调节心室重构，从而参与了心肌重塑[6-7]。氧自由基介导脂质的过氧化与抗氧化能力降低是引起心衰的重要原因，心衰患者的心脏及其周围的器官均会出现不同程度的缺氧、缺血，当心衰患者心脏缺血时会造成细胞内酸中毒激活磷脂酶并通过花生四烯酸的代谢作用产生较多的氧自由基，LPO是氧自由基介导的脂质过氧化反应产物，故心衰时患者血清中的LPO水平会急剧上升[8-9]。cathepsin S 是一类溶酶体蛋白酶，其在酸性环境中易被活化，具有一定的特异性，能对正常的弹力蛋白、胶原蛋白发挥一定的降解作用。另有，其在心肌损伤修复、血管壁重建、细胞增殖、细胞外基质等病理过程中均发挥着重要作用[10-11]。

本研究结果表明，心衰患者血清中MMP-9、LPO、cathepsin S 水平均明显高于健康人群，提示MMP-9、LPO、cathepsin S 均参与了心衰的发生与发展。另有，不同NYHA分级的心衰患者血清中MMP-9、LPO、cathepsin S 水平比较差异有统计学意义(P＜0.05)，且NYHA分级越高患者血清中MMP-9、LPO、cathepsin S水平越高；MMP-9、LPO、cathepsin S 各指标对心衰均具有一定的诊断价值，联合诊断的准确度最高，为93.48%，三个指标中MMP-9 的特异性与灵敏度均最高，分别为81.62%、84.28%，但cathepsin S 的准确度最高，为86.24%。以上结果均提示血清MMP-9、LPO、cathepsin S 水平与心衰程度有一定的相关性，且对心衰患者具有一定的诊断价值。这与李镇等[12]、严婷等[13]的研究结果基本一致。分析其原因在于：(1)心衰患者发生心衰时会激活MMP-9，基质中的胶原成分被降解，改变了胶原网的量与组成结构，疏散了心肌细胞间的连接，在受到持续室壁压力的作用下，患者心室的构型发生了改变，从而导致了心室重构；(2)心衰患者因心肌缺血、缺氧造成了黄嘌呤及其氧化酶的聚集，增加了氧自由基，增强了脂质的过氧化作用，使氧自由基的产生与清除失去平衡，从而使患者的LPO水平升高；(3)心衰患者随着病情的日益严重使机体内的抗氧化酶对氧自由基的清除功能下降，也会增强患者血清中LPO的含量；(4)cathepsin S能对人体中正常的胶原蛋白与弹力蛋白进行有效的降解，从而加快了心室重构，故心衰患者在发生心衰时易引起心室重塑，从而导致cathepsin S水平升高[14-15]。

综上所述，心衰患者血清MMP-9、LPO、cathepsin S水平较高，且与患者的心衰程度呈正相关，在临床上可作为评估心衰严重程度的重要指标，临床意义大，值得推广应用。