急性心肌梗死患者心脏破裂与ECM蛋白、ECM辅助性分子及GDF-15的相关性研究

杨宇杰 陈大兴 潘华锋 陶立轩 郭宁 王杰

(武汉科技大学附属普仁医院心胸外科，湖北 武汉 430081)

随着我国人们生活水平的升高、人口老龄化的加重、生活方式及饮食习惯的改变，急性心肌梗死(acute myocardial infarction，AMI)的发病率逐年升高，住院治疗患者也相对增多[1]。近年来，由于医学技术的发展进步，多中心循证医学试验的大规模实施，外加AMI患者手术介入治疗及药物使用的规范，尤其是AMI临床治疗指南的制定，使得AMI的临床治疗更加统一科学有效[2]。目前临床上综合药物、静脉内溶栓、冠状动脉血运重建术及相关辅助性治疗的广泛推广使用，大大降低了AMI患者的病死率[3]。然而，临床上AMI病死率的控制，对其并发心脏破裂(cardiac rupture，CR)的预后及病死率并没有显著改善。CR是AMI临床上较为严重的常见并发症，常在AMI病发7 d内出现，病发急骤，先兆症状相对较少，好发于合并有梗死性高血压、初发、女性、高龄、心肌再灌注延迟及左心室透壁性梗死患者[4]。临床上按照CR的病死率及发生部位将其分为乳头肌断裂、室间隔穿孔、游离壁破裂三种类型。其中最常见的为心室游离壁破裂，一旦病发，往往会导致患者急性心包填塞的出现，可短时间内死亡，难以抢救，另外，临床资料[5]显示，并发CR的AMI患者在引起心源性猝死方面仅次于心源性休克，死亡率约占AMI患者病死率的30%。GDF-15是一种患者凝血状态及血管内皮损伤发生改变的敏感标志物，另外，研究[6]表明，AMI患者并发CR与其ECM蛋白、辅助性分子及GDF-15关系密切。故本文探讨AMI并发CR患者与ECM蛋白、ECM辅助性分子以及GDF-15的相关性分析，为AMI并发CR患者的临床诊治以及预防提供参考。

1 资料与方法

1.1一般资料 回顾性分析我院2016年2月至2018年3月收治的265例AMI患者的临床资料，根据患者是否并发CR将其分为对照组(AMI患者230例)和观察组(AMI并发CR患者35例)。对照组中男65例，女165例；年龄51～85岁，平均(63.21±5.67)岁； 体质量指数(BMI)平均(22.67±1.20) kg/m2；梗死部位：前壁147例，非前壁83例；吸烟史105例，高血压121例，糖尿病64例，高血脂43例。观察组中男10例，女25例；年龄50～85岁，平均(63.25±5.71)岁；BMI平均(22.62±1.24) kg/m2；梗死部位：前壁22例，非前壁13例；吸烟史15例，高血压18例，糖尿病10例，高血脂7例；患者心脏破裂类型乳头肌断裂2例，室间隔穿孔10例，游离壁破裂23例。AMI诊断标准：参考WHO制定的AMI诊断标准的相关规定[7]，具体如下：(1)病史：患者有出现≥0.5 h较为严重的典型胸痛病史。(2)心电图：常规心电图检测显示，患者出现诸如持久的QS波、Q波、对称性倒置的T波、演进性的损伤电流、静止性的损伤电流、电流传导性障碍等异常心电图。(3)血清酶：心肌酶、肌钙蛋白等相关血清酶出现先升高后降低的序列性变化。满足上述三个项目中的任何两项即可诊断为AMI。CR诊断标准[8]：(1)乳头肌断裂诊断标准：X线胸片肺水肿或肺淤血；二尖瓣区杂音加重或者有新的杂音出现，当患者升高左心房压力时，其杂音减轻，血液动力学出现突然转变；超声可以对二尖瓣反流进行定量或者诊断。(2)室间隔穿孔诊断标准：有心室水平分流及室间隔连续性中断出现，多普勒超声可对左向右分流严重程度及室间隔缺损进行评估定位。(3)游离壁破裂诊断标准：患者表现为伴有电机械分离(持续性电活动，但没有脉搏及心排血量出现)的“循环”崩溃，并有较为典型的心脏压塞体征，多普勒超声检查有心包腔血栓以及心包积液性超声致密性阴影出现。纳入标准：(1)对照组患者符合AMI诊断标准，观察组在符合上述诊断的基础上，满足CR诊断标准；(2)此研究经本院医学伦理委员会批准；(3)患者及家属同意并积极配合本次研究，签署知情协议书。排除标准：(1)合并有严重的心肝肾肺功能障碍者；(2)合并有阿尔茨海默病、自身免疫性疾病、肾病综合征以及恶性肿瘤等者；(3)近期接受外科手术以及急性创伤者；(4)近期严重感染者；(5)妊娠哺乳期患者；(6)依从性差，中途退出者。两组患者在年龄、性别、BMI指数、梗死部位以及合并症等一般资料方面比较，差异无统计学意义(P>0.05)，具有可比性。

1.2方法 (1)血清GDF-5、白细胞介素-1(IL-1)、白细胞介素-6(IL-6)、肿瘤坏死因子α(TNF-α)水平测定：对于所有受试者，隔夜空腹时间≥8 h，并于其次日清晨8点左右抽取肘部空腹静脉血，在室温条件下静置30 min，通过离心机(Ortho BioVue；强生(上海)医疗器材有限公司)在离心半径为10.5 cm、转速3 000 r/min条件下，离心10 min，取其上清液，冰箱-75℃保存，待测。采用酶联免疫吸附法(ELISA)对血清GDF-5、IL-1、IL-6及TNF-α水平进行测定，试剂盒购于上海瑶韵生物科技有限公司，操作方法严格按照说明书执行。(2)血清基质金属蛋白酶-2(MMP-2)、基质金属蛋白酶-9(MMP-9)水平测定：采用ELISA法进行测定，试剂盒购于上海江莱生物科技有限公司。操作方法严格按照说明书执行。(3)ECM蛋白(Ⅲ型胶原、Ⅳ型胶原)以及ECM辅助性分子(粘连蛋白)免疫组化法[9]：试剂盒采用购于武汉博士德生物有限公司的SP试剂盒，操作方法如下：将石腊片切成切片(4 μm)，在60℃条件下烘烤1 h，再采用二甲苯对上述切片进行浸泡5 min及脱蜡处理2次，将配置好的100%、95%、85%、75%的酒精依次加入其中，分别进行水化1 min，自来水冲洗2 min及蒸馏水冲洗2 min；3%双氧水环境下，孵育处理10 min，对内源性过氧化物酶的活性进行消除处理，之后用双蒸水冲洗，再用0.01MPBS进行漂洗处理5 min；把胃蛋白酶(0.4%)加入到Ⅳ型胶原染色的切片中，胰蛋白酶(0.1%)加入到粘连蛋白、Ⅲ型胶原切片中，37℃条件下，孵育20 min，再进行3次PBS(0.01M)的漂洗；每片切片再加入30 μL封闭用的山羊血清(10%)，37℃条件下，孵育25 min，30 μL层粘连蛋白和Ⅳ型胶原抗体加入胰蛋白酶处理的切片，30 μL Ⅳ型胶原抗体加入胃蛋白酶处理的切片，冰箱4℃条件下过夜；之后再进行3次PBS(0.01M)震荡漂洗5 min，将被通用型生物素标记的30 μL小鼠、大鼠、豚鼠、羊抗兔IgG抗体分别加入上述切片中，37℃条件下，孵育25 min；之后再进行3次PBS(0.01M)震荡漂洗5 min，再将30 μL的链霉卵白素(辣根过氧化物酶标记)，37℃条件下，孵育25 min；之后再进行3次PBS(0.01M)震荡漂洗5 min，DAB-H2O2(0.01%)显色，自来水冲洗，复染采用Harris苏木素，再采用1%盐酸酒精进行分化，自来水冲洗，将配置好的100%、95%、85%、75%的酒精依次加入其中，脱水处理，透明二甲苯中性树胶封片。最后通过医学图像分析系统扫描(北京科电创艺电子技术有限公司)进行分析，计算积分光密度值(IOD)。

2 结 果

2.1两组患者血清GDF-5水平及Ⅲ型胶原、Ⅳ型胶原、粘连蛋白IOD值比较 观察组患者的血清GDF-5水平以及Ⅲ型胶原、Ⅳ型胶原、粘连蛋白IOD值明显高于对照组(P<0.05)。见表1。

表1 两组患者血清GDF-5水平及Ⅲ型胶原、Ⅳ型胶原、粘连蛋白IOD值比较

2.2AMI并发CR与血清GDF-5水平及Ⅲ型胶原、Ⅳ型胶原、粘连蛋白的相关性分析 AMI并发CR与血清GDF-5水平及Ⅲ型胶原、Ⅳ型胶原、粘连蛋白均呈正相关(P<0.05)。见表2。

表2 AMI并发CR与血清GDF-5水平及Ⅲ型胶原、Ⅳ型胶原、粘连蛋白的相关性分析

2.3两组患者血清基质金属蛋白酶水平比较 观察组患者的血清MMP-2和MMP-3水平明显高于对照组(P<0.05)。见表3。

表3 两组患者血清基质金属蛋白酶水平比较

2.4两组患者血清炎症因子水平比较 观察组患者的血清IL-1、IL-6以及TNF-α水平明显高于对照组(P<0.05)。见表4。

表4 两组患者血清炎症因子水平比较

3 讨 论

近年来AMI的病发率和死亡率居高不下，给患者及家属带来了严重的生活及经济负担，主要是由于AMI并发症较多，治疗生存率及预后改善情况较差，介入手术的相关治疗费用较为昂贵。另外，目前临床上急诊内科评分、慢性健康与急性生理学评分及急性冠状动脉事件注册等相关评分系统虽然可以综合评估其近期的死亡风险，但并不能有效评估AMI患者并发恶性心律失常及CR等情况[10]。而目前临床上AMI患者大部分的致死因素为CR、恶性心律失常及急性心衰等，其中恶性心律失常以及急性心衰患者如果能够给予及时的治疗措施，可以一定程度降低AMI患者的死亡率[11]。对于AMI并发CR患者，其发病机制与基质金属蛋白酶致心肌重塑缺陷、神经内分泌激活、肾素-血管紧张素系统激活、细胞调亡、基因易感性有关[12]。临床上及时给予外科手术或者内科相关保守治疗，虽然具有一定的效果，但是并不能有效的改变疾病最终结局，故对于AMI并发CR的提前预防诊断显得尤为重要。

GDF-15作为转化生长因子-β家族的重要成员之一，其表达具有一定的组织特异性，正常情况下，在胰脏、肾脏中可被检测到表达，在前列腺及胎盘中呈现高表达，在心脏等其他器官组织中几乎难以检测到表达量[13]。心肌细胞在心力衰竭、心脏高压力负荷、动脉粥样硬化及缺血再灌注损伤等相关心血管疾病的诱导下，可对GDF-15一定程度高表达。另外，其可通过脂多糖对体内的巨噬细胞及心肌细胞产生刺激，诱导TNF-α的合成分泌[14]。TNF-α基因敲除试验[15]显示，小鼠CR的发生率和病死率明显降低，同时其白细胞的浸润程度相对降低，造成体内白细胞介素相关分子及基质金属蛋白酶含量降低，TNF-α可通过GDF-15参与AMI合并CR的发生，提高患者的病死率，与文中TNF-α研究结果一致。而GDF-15可以对整合素及趋势因子信号进行直接干扰，阻止白细胞聚集的发生，引发AMI后出现CR。Ⅲ型胶原、Ⅳ型胶原可以与二聚糖进行特异性结合，并对相应胶原纤维、二重螺旋胶原分子组装进行控制，其对于在ECM胶原网中作用重大。小鼠Ⅲ、Ⅳ型胶原基因敲除试验后21 d，其CR的病死率和发病率倍数增加，其主要是通过MMP-2和MMP-3等相关基质金属蛋白酶的血清含量升高，增强对心肌细胞基质的降解能力，进而降低胶原含量和左心室的抗张强度，ECM胶原网结构破坏变薄，最终导致AMI患者左心室扩大，并发严重功能性障碍[16]。粘连蛋白是一种重要的ECM辅助性分子，其对于ECM胶原网组织结构的完整性没有直接性的影响，但是可以通过对AMI患者心肌细胞胶原合成、生长因子、细胞外蛋白酶及ECM的相互作用进行调节，进而对ECM的相关代谢进行控制[17]。研究显示，AMI合并CR患者出现混乱的红细胞浸润，小而不规则胶原以及胶原纤维含量较少，粘连蛋白含量较高。与文中相关性研究结果一致。

综上所述，AMI合并CR患者ECM蛋白、ECM辅助性分子及GDF-15均明显升高，可以为AMI患者并发CR的提前预防诊断提供参考。