生长分化因子-15 与肥厚型梗阻性心肌病血流动力学的相关性分析

吴超，赵雪燕，袁晋青，李建军，乔树宾，杨跃进

生长分化因子-15（GDF-15）是转化生长因子-β（TGF-β）超家族的一员。TGF-β 超家族相关蛋白主要包括TGF-β、活化素、骨形态发生蛋白和GDF 等[1]。生理状态下，GDF-15 多在上皮组织和脑中表达，在心脏中几乎不表达[2-3]。在病理情况下，如心肌缺血[4]，炎症[5]，或损伤[6]时，GDF-15 的表达水平会明显上调。GDF-15 作为一种新型血浆标记物，近些年是持续的研究热点，在心血管各领域有广泛研究报道[7-8]。既往研究中被证实与心肌保护、抗心肌肥厚有关，并且多项研究中都显示GDF-15 是慢性心力衰竭和急性心肌梗死的重要风险因子[9-11]，有助于判断这些疾病的严重程度。也有研究显示GDF-15 在肥厚型心肌病中有升高[12]。

肥厚型梗阻性心肌病（HOCM）是一种原因不明的心肌疾病，有较高的晕厥和死亡风险[13-14]。特征为心室壁呈不对称性肥厚，常侵及室间隔，心室内腔变小，左心室血液充盈受阻，左心室舒张期顺应性下降。目前国外有一项入选28 例肥厚型心肌病患者的研究表明，GDF-15 可用于区分肥厚型心肌病和其他原因所致左心室肥厚。但目前GDF-15 与HOCM 心功能及左心室流出道压差（LVOTG）的相关性尚不明确。本研究旨在评价GDF-15 与HOCM患者NYHA 心功能分级以及LVOTG 的相关性。

1 资料与方法

研究人群：本研究为回顾性研究，连续入选2007 年7 月至2008 年7 月在阜外医院住院的HOCM 患者（超声心动图示LVOTG≥30 mmHg，1 mmHg=0.133 kPa）29 例，要求所有入选患者同时进行了超声心动图、心脏MRI 以及左心室造影检查。根据2007 年《心肌病诊断与治疗建议》，根据超声心动图检查时测定的LVOTG，安静时LVOTG超过30 mmHg 为HOCM。通过2 名心血管专科医师根据指南，结合患者病史、体征及实验室检查，除外糖原贮积病、Anderson-Fabry 病、Friedreich 共济失调、线粒体疾病、畸形综合征、系统性淀粉样变等其他引起心肌肥厚性疾病。所有患者都完整的采集了病史及实验室化验检查，包括心电图，超声心动图，X 线胸片，心脏MRI 检查，冠状动脉及左心室造影检查。患者均进行了NYHA 心功能分级的评估，NYHA 心功能Ⅰ级是日常活动不受限，NYHA心功能Ⅱ级是日常活动轻度受限，NYHA 心功能Ⅲ级是日常活动明显受限，NYHA 心功能Ⅳ级是患者静息时也出现心力衰竭的症状。排除标准为急性心肌梗死，瓣膜性心脏病，限制性心肌病，先天性心脏病，安装了起搏器的患者，感染或系统性炎症性疾病，严重血液系统异常，甲状腺功能障碍，严重肝、肾功能不全和恶性肿瘤，并除外了单纯累及右心系统的肺心病、肺栓塞。本研究通过阜外医院伦理委员会审查；入选的所有患者均签署知情同意书。

影像和实验室检查：患者入院后，采集清晨空腹静脉GDF-15 血样。所有患者的静脉全血血样被收集在含有乙二胺四乙酸（EDTA）钾的试管内，离心后快速分装并存于-80°C 深低温冰箱。测定时室温解冻，采用R&D 公司的酶免试剂盒测定GDF-15 的血浆浓度。超声心动图采用Philips iE33 超声诊断仪，选取S5-1 探头，频率为2～4 MHz。所有受检者取左侧卧位，平静呼吸，检测切面有胸骨旁左心室长轴、左心室短轴、心尖四腔心、心尖二腔心、心尖左心室长轴切面，测量左心房前后径，左心室舒张末径（LVEDD），左心室射血分数（LVEF），室间隔厚度，左心室后壁厚度，通过直接法测量LVOTG。心脏MRI 检查：采用1.5T 超导磁共振成像仪（Avanto，德国西门子公司），最大梯度场45 mT/m，最大梯度切换率200 mT/（m·ms）。静脉注射Gd-DTPA 0.2 mmol/kg，10～15 min 后，采用相位敏感反转恢复快速小角度激发序列获取相同长轴和短轴的钆对比剂延迟强化图像。在左心室8 层短轴电影上，软件自动描记结合人工调整，分别描记左心室舒张末及收缩末心内膜与心外膜边界，软件将自动生成各类心功能参数，包括LVEF 值、左心室舒张/收缩末期容积指数、心功能指数、每博输出量指数等。我们采用MRI 相位对比流速编码电影序列可测量左心室流出道狭窄处的最大流速，并根据流速计算出LVOTG。左心室造影检查：局部麻醉下，穿刺右侧股动脉或桡动脉，行左心室造影，左、右冠状动脉造影检查。详细记录左心室心尖部—左心室基底部—左心室流出道—升主动脉连续压力。

统计学方法：所有统计学分析均采用SPSS 20.0软件计算。GDF-15 不服从正态分布，取对数后服从正态分布，因此本研究采用log（GDF-15）进行统计分析。正态性计量数据用均数±标准差描述，组间比较采用方差分析。非正态分布资料采用中位数（M）及四分位数据间距（P25，P75）表示。组间比较采用非参数检验。计数资料采用频数（率）描述，组间比较采用卡方检验。两组变量的相关性采用Spearman 或Pearson 相关系数进行分析。以P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

29 例HOCM 患者基线资料（表1）：29 例患者均为HOCM。平均年龄为（45.3±12.6）岁，女性9 例（31.0%）。超声心动图的平均LVOTG 为（80.6±31.2）mmHg，平均左心室后壁厚度为11（10，12）mm。29 例患者中5 例无二尖瓣反流，4 例微量二尖瓣反流，16 例少量二尖瓣反流，4 例中量二尖瓣反流。其中，NYHA 心功能Ⅰ级患者18 例（62.1%），NYHA 心功能Ⅱ级患者8 例（27.6%），NYHA 心功能Ⅲ级患者3 例（10.3%）。三者间性别及合并疾病情况，如冠心病，糖尿病，高血压病，HOCM 家族史，晕厥差异均无统计学意义（P均＞0.05）。随着NYHA分级升高，患者年龄逐级增加[（40.7±12.9）岁 vs（51.8±8.5）岁vs（56.0±4.4）岁，P=0.028]，差异有统计学意义（表1）。

表1 HOCM 患者以NYHA 心功能分级的基线特征（）

表1 HOCM 患者以NYHA 心功能分级的基线特征（）

注：HOCM：肥厚型梗阻性心肌病；GDF-15：生长分化因子-15；LVEDD：左心室舒张末内径；LVEF：左心室射血分数；LVOTG：左心室流出道压力阶差。1 mmHg=0.133 kPa

log（GDF-15）水平与NYHA 心功能的关系（图1）：对比NYHA 心功能Ⅰ级、NYHA 心功能Ⅱ级、NYHA 心功能Ⅲ级的GDF-15 水平，NYHA 心功能I 级患者为（659.2±305.6）ng/L，NYHA 心功能Ⅱ级患者为（1 258.3±683.0）ng/L，NYHA 心功能Ⅲ级患者为（1 344.2±343.9）ng/L。GDF-15 水平随NYHA 心功能分级程度的加重而升高（P=0.008，表1）。Pearson 相关性分析提示log（GDF-15）水平与NYHA 分级呈显著正相关（r=0.578，P＜0.001）。

log（GDF-15）水平与HOCM LVOTG 的关系（表2）：将所有患者依据log（GDF-15）水平从低至高进行三分位分析[log（GDF-15）＜2.80，log（GDF-15）2.80～3.02，log（GDF-15）＞3.02]。分析log（GDF-15）水平与不同影像学方法（超声心动图、心脏MRI 以及左心室造影）所测LVOTG 的相关性，结果显示差异均无统计学意义（P均＞0.05）。进一步将log（GDF-15）按连续变量与上述不同影像学方法所测LVOTG进行相关性分析（表3），结果仍无显著相关性（P均＞0.05）。校正年龄后，仍无相关性（P均＞0.05）。

图1 log(GDF-15)与肥厚型梗阻性心肌病患者NYHA心功能分级的相关性

表2 HOCM 患者不同影像学方法检测LVOTG 的三分位间log（GDF-15）比较（mmHg）

表3 HOCM 患者不同影像学方法检测LVOTG 与log(GDF-15)水平的相关性

3 讨论

虽然目前研究显示GDF-15 水平与心肌肥厚有相关性。但GDF-15 水平与HOCM 患者的NYHA 分级及LVOTG 的相关性并不清楚，且HOCM 患者同时进行超声心动图、心脏MRI 及左心室造影测定LVOTG 的患者较少。本研究发现GDF-15 水平随HOCM 患者NYHA 心功能分级的增加而升高，并报道GDF-15 水平未见与不同影像学测得HOCM 患者的LVOTG 相关。

GDF-15 是心力衰竭领域中的新型血浆标记物[10]。Kempf 等[10]对455 例平均左心室射血分数为32%的慢性心力衰竭患者进行研究，发现其GDF-15 水平明显增高，且与心力衰竭的严重程度呈正相关。GDF-15 水平与心力衰竭的研究，大多集中在扩张型心肌病的患者，对HOCM 的研究较少。Montoro-García 等[12]研究的GDF-15 水平与HOCM 的相关性，发现GDF-15 水平与增加的年龄，恶化的心功能（NYHA 心功能分级≥Ⅱ级）及非持续性室性心动过速相关。本研究显示GDF-15 水平与NYHA 心功能分级相关性的结果与其研究结果一致。在本研究中，GDF-15 水平的升高与HOCM 患者的严重性相关，随NYHA 心功能分级增高，GDF-15 水平呈逐级显著增高。本研究结果说明对于HOCM 出现心力衰竭的患者，GDF-15 水平随心功能恶化而升高。在NYHA 心功能Ⅰ级的患者，GDF-15 水平较低；而随着NYHA 心功能分级升高，患者症状恶化，GDF-15 水平也逐渐增加。本研究结果显示GDF-15 水平能够反映HOCM 心力衰竭患者症状的严重程度，是评估NYHA 心功能分级的新型血浆标记物，可有助于临床医师判断HOCM 患者心力衰竭的严重程度，并可以通过GDF-15 水平监测这类患者心功能的进展程度。

目前在国内外尚少见关于GDF-15 水平与HOCM 的LVOTG 相关性的研究。本研究显示，无论采用哪种检查方法（超声心动图，心脏MRI，左心室造影）评估HOCM 患者的LVOTG，均显示LVOTG 在log（GDF-15）三分位间差异无统计学意义。且进一步采用连续变量，也未见log（GDF-15）水平与LVOTG 呈现出相关性（P均＞0.05）。一些文献已报道，GDF-15 在多种病理状态下，如心肌肥厚、缺血、压力负荷的增加时，水平明显增加。既往研究显示，在心肌肥厚重塑中，GDF-15 是HOCM 的心肌保护因子。在受牵拉的心肌细胞，GDF-15 基因表达上调[15]。也有动物研究表明当小鼠心脏暴露在病理压力下，如一过性和持续性缺血时，压力负荷增加时，会引起GDF-15 水平升高[16]。Xu 等[17]的研究显示GDF-15 的表达在左心室肥厚中增加，反应压力负荷增加。Xu 等[17]还发现，高血压并发左心室肥厚患者血GDF-15 水平明显高于无左心室肥厚高血压患者。引起GDF-15 水平升高的原因多种多样，但本研究结果表明GDF-15 水平在不同影像学测得的LVOTG 间均异性差异无统计学意义，且GDF-15 水平并未表现出与LVOTG 呈相关性。考虑虽然HOCM 患者的GDF-15 水平明显升高，但GDF-15 的数值并不能很好的反应LVOTG 的水平，其与心功能分级的相关性更大。

本研究为单中心，入选的患者样本量较小，可能会有选择偏倚，未来我们将期待进一步扩大样本量，观察GDF-15 水平与HOCM 患者LVOTG 的相关性；有些HOCM 患者进行内科化学消融或外科手术后，LVOTG 可进一步下降，今后的研究中我们可进一步观察GDF-15 水平对于HOCM 内科化学消融或外科手术后患者死亡的预测价值。

本研究显示在HOCM 患者中，GDF-15 水平随着NYHA 心功能分级的升高而升高，可作为反映HOCM 患者心功能严重程度的血浆标记物。而GDF-15 水平与HOCM 患者不同影像学测得的LVOTG 无相关性。