射血分数保留的心力衰竭患者MMP-2、MMP-9、Gal-3的浓度变化及其临床意义

徐洁,郭衍楷,曹桂秋，王贵鹏,薄雅坤，张鹏珂,周莉莉

心力衰竭(HF)是多种心血管疾病晚期的终末表现，具有很高的病死率，目前全世界有2 300万人受其影响，并且随着年龄的增长，其患病人数仍会进一步升高[1-2]。射血分数保留的心力衰竭(HF-PEF)作为心力衰竭的一种亚型，其具有心力衰竭的所有特征，因为其射血分数保持在正常水平而被命名[3]。流行病学研究表明，HF-PEF已逐渐成为全球各个地区心力衰竭的最主要表现形式,其占比高达52%～71%[4-6]。因其机制不明，表型尚不完全清楚，目前缺乏特异且有效的治疗措施能够显著降低其发病率和病死率[7], 已逐渐成为当今心脏病学领域最大难题之一[8]，因此对HF-PEF的早期诊治以期获得更好的预后是现阶段迫切需要解决的问题。目前研究表明，在HF-PEF发生发展过程中，存在左心室舒张期主动舒张能力下降，心肌顺应性减低，僵硬度增强等一系列表现[9]，表明心肌纤维化可能同样参与了HF-PEF的发生发展。既往研究表明，炎性因子如基质金属蛋白酶-2(MMP-2)、MMP-9及半乳糖凝集素-3(Gal-3)在射血分数减少型心力衰竭(HF-REF)的起病过程中发挥着重要作用，在心肌纤维化方面表现尤为明显[10-11]。但是，这些炎性因子是否在HF-PEF发病过程中同样发挥着类似的作用，目前相关报道较少。因此，现观察HF-PEF患者血清MMP-2、MMP-9及Gal-3浓度变化及其与左心功能相关参数的关联性，并分析血清炎性因子浓度变化在HF-PEF诊断及疾病严重程度判断中的临床价值，报道如下。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选取2016年7月—2017年6月新疆医科大学第五附属医院心血管内科诊治的HF-PEF患者88例作为HF-PEF组，其中男39例，女49例，平均年龄(60.67±11.41)岁。按纽约心脏病学会(NYHA)心功能分级进行分组，其中Ⅱ级35例，Ⅲ级31例，Ⅳ级22例；病程5～16(10.45±3.44)年；合并症：高血压42例， 糖尿病35例，稳定型心绞痛72例，心律失常35例；吸烟史24例。同期另选取无心功能不全的患者35例作为对照组(NHF组)，男15例，女20例，平均年龄(59.26±10.25)岁；病程5～15(10.23±3.32)年，合并症：高血压16例， 糖尿病12例，稳定型心绞痛26例，心律失常14例；吸烟史11例，既往均无心脏疾病病史。2 组基线资料比较差异均无统计学意义(P>0.05),具有可比性。本研究经医院伦理委员会批准，患者及家属知情同意并签署同意书。

1.2 选择标准 (1)纳入标准：HF-PEF组入选患者均满足2016年欧洲心脏病协会心力衰竭指南诊断标准[3]。①具备典型HF症状和/或体征；②左心室射血分数(LVEF)≥50%；③利钠肽水平升高，即氨基末端脑钠肽前体(NT-pro BNP)≥125 pg/ml、B型利钠肽(BNP)≥35 pg/ml；④超声心动图结果符合以下至少1条标准： 相关的结构性心脏病(左室增厚或左房变大)， 舒张功能不全[舒张早期二尖瓣血流速度与舒张早期二尖瓣环心肌运动速度之比(E/e’) ≥13或平均e’<9 cm/s等]。(2)排除标准：①LVEF<50%；②急性或慢性感染；③肿瘤性疾病；④自身免疫系统性疾病；⑤先天性心脏病、心瓣膜病、心包疾病、心肌病；⑥肝、肾功能不全；⑦血液系统性疾病。

1.3 观测指标与方法

1.3.1 血脂检测：2组于入院第2天清晨(空腹8 h以上)留取肘静脉血4 ml，离心取上清液置于-80℃的冰箱中保存待测。采用美国BECKMAN AU5800 LX-20型全自动生化分析仪检测总胆固醇(TC)、三酰甘油(TG)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)、载脂蛋白-A1(Apo-A1)、载脂蛋白-B(Apo-B)水平。

1.3.2 炎性因子检测：上述血清采用酶联免疫吸附法(ELISA)定量测定MMP-2、MMP-9、Gal-3水平，试剂盒购自武汉优尔生商贸有限公司，严格按照说明书操作。

1.3.3 心功能测定：由2名专门的经验丰富的心脏病专业超声医师完成彩色多普勒超声心动图(Phillips IE33, Seattle, WA, USA)检测，具体方法详见文献[12]，检测左心房前后径(LAD)、左心室舒张末期内径(LVEDD)及LVEF；所有数据均连续测量3次，取其平均值。

2 结 果

2.1 2组血脂比较 2组患者TC、TG、HDL-C、LDL-C、Apo-A1及Apo-B比较差异均无统计学意义(P>0.05)，见表1。

表1 2组患者血脂水平比较

2.2 2组血清炎性因子比较 HF-PEF组血清MMP-2、MMP-9和Gal-3水平均高于NHF组，差异均有统计学意义(P<0.01)，见表2。

表2 2组患者血清MMP-2、MMP-9及Gal-3水平比较

2.3 2组心功能比较 HF-PEF组LAD水平高于NHF组，而LVEF水平低于NHF组，差异均有统计学意义(P均<0.01)，2组LVEDD比较差异无统计学意义(P>0.05)，见表3。

表3 2组患者LAD、LVEDD、LVEF水平比较

2.4 HF-PEF组不同心功能分级患者血清炎性因子比较 随着心功能分级的增加，HF-PEF组患者血清MMP-2、MMP-9和Gal-3水平逐渐升高，差异均有统计学意义(P<0.01)，见表4。

表4 HF-PEF组不同NYHA分级患者血清炎性因子水平比较

2.5 HF-PEF患者炎性因子水平与左心功能相关性分析 HF-PEF患者血清MMP-2、MMP-9和Gal-3水平与LAD呈显著正相关(P<0.01),与LVEDD 指数呈弱正相关(P<0.05),与LVEF水平呈负相关(P<0.01)，见表5。

表5 HF-PEF患者血清炎性因子水平与左心功能相关分析

3 讨 论

目前研究表明，心肌纤维化不仅是心力衰竭的始动因素之一，同时也参与心力衰竭的发病过程中。另外，也有许多对HF-REF的研究报道表明，在心肌纤维化过程中，存在着炎性因子的高表达，这对预测心力衰竭的发生及评估其预后方面也发挥着重要的作用[13-16]。HF-PEF作为心力衰竭的一种亚型，对其机制的研究并不透彻，因其发病机制不明，临床预后欠佳，仍需大量的研究对其发病机制作进一步阐述。因此，本研究对在HF-REF中发挥着重要作用的相关炎性因子(MMP-2、MMP-9和Gal-3)是否在HF-PEF患者中也发挥着重要的作用进行深入探讨。

基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)是在细胞外基质分解过程中起关键作用的一种内肽酶，其功能障碍能够导致心脏舒张或收缩功能障碍，进而出现心力衰竭[17-19]。既往研究表明，检测血浆中MMP水平可能是定量胶原蛋白在HF-PEF疾病进程中降解的一种方法，对评估疾病严重程度、预后及炎性反应等方面均具有重要的影响。MMP-2和MMP-9是发生心脏重构和参与慢性心力衰竭进展的2种重要的酶[20-21]。MMP-2在HF-PEF患者中普遍存在，并与心脏纤维化程度密切相关[22]。Sanchis 等[23]对HF-PEF患者中BNP与MMP-2的研究表明，在预测HF-PEF发生方面，MMP-2有更高的敏感度和特异度，并且对其病死率、心血管病住院或因心血管原因到急诊室就诊终点的综合预后评分贡献更大。同样，MMP-9能够调控心肌间质纤维化及炎性反应过程，主要是因为其能够影响心肌细胞基质降解及重塑的平衡，进而最终出现心肌胶原的重构[24-25]。研究表明[26]，血浆MMP-9水平可识别有舒张功能不全和HF-PEF风险的无症状高血压患者，表明MMP-9参与高血压诱导的HF-PEF早期发展。进一步对高血压人群合并心力衰竭症状的研究表明，MMP-9是无症状性左心室舒张功能障碍严重程度的重要指标。而MMP-9主要是通过激活TGF-1和允许心肌肌成纤维细胞迁移而导致左心室僵硬，进而介导出现舒张功能障碍[27]。在此次研究中，HF-PEF组患者血清中MMP-2和MMP-9浓度显著升高，并且随着心功能程度的加重而逐渐升高，表明MMP-2和MMP-9同样也参与了HF-PEF的发生发展，进一步也证实了HF-PEF的发病过程中存在着心肌纤维化及心肌的重构，这与以往研究结果相似。MMP-2和MMP-9水平可能是一种有用的标志物，可用于识别有HF发展风险和预后不良的患者，或可作为多标记方法的组成部分[28]。Gal-3属于可溶性β-半乳糖苷结合蛋白的一种，在组织炎性反应、修复及纤维化中发挥着重要的作用, 被认为是HF心脏纤维化发展的重要蛋白，具有潜在的临床意义[11]。Beltrami等[29]对急性HF-PEF的研究中表明，Gal-3与HF-PEF舒张功能障碍的严重程度和左心室僵硬有关，在HF-PEF患者中具有独立于肾功能障碍的预后作用。Ansari等[30]研究同样表明, Gal-3在严重舒张功能障碍患者的诊断中具有显著的疗效。根据超声心动图对舒张功能障碍的分级，Gal-3水平的升高可能反映了HF-PEF的进展过程。本研究发现Gal-3在HF-PEF患者中高表达，并且随着心功能的恶化而表达进一步增加，这与相关研究一致，即Gal-3水平与心肌纤维化密切相关,并参与病程进展[28]。

另一方面，尽管HF-PEF组患者LVEF水平仍然大于50%，但与NHF组比较差异有统计学意义，表明在HF-PEF发生发展中，存在着LVEF下降的趋势，最终可能逐渐进展为HF-PEF，因此仅仅通过监测LVEF水平并不能早期反映HF-PEF的疾病进展，如果不采用及时有效的预防策略，可能延误此类患者的早期诊治。同时，HF-PEF组LA水平大于NHF组，且随着心功能的恶化，LA逐步增加，提示HF-PEF组患者心房结构的改变与病情的进展密切相关，即心脏发生纤维化且逐渐加重后，左室顺应性降低，心室舒张末压增加，心室充盈压随之增大，最终呈现出左心房后负荷增大，左心房重构发生，这与曹省等[31]的研究一致，左心室舒张功能水平与左心房扩大的程度明显相关。而相关性分析显示，MMP-2、MMP-9及Gal-3水平与LA水平呈显著的正相关，与LVEDD水平呈弱正相关，与LVEF呈负相关。反映心脏纤维化的炎性因子与LVEDD和LVEF存在着较弱的关联性，表明随着心功能不全的加重，也同样出现了心室重构，只是异构程度较小，暂未呈显著性变化，这与之前的研究报道相符[12]。因而，可以推测监测炎性因子水平联合心功能相关指标参数变化可以更有效地评估患者的心功能水平，更早地反映患者心脏重构的变化，从而为临床早预防、早诊断及早治疗提供更多的理论支持依据，为临床此类患者提供更多的获益。

目前而言，HF-PEF患者的临床治疗效果差，一方面与其机制复杂且不明有关，另一方面，与临床医疗人员对其缺乏充分的认识也有很大的关系，继而对其诊疗、预后判断及院外管理方面存在缺陷。本研究初步结果表明，在HF-PEF的发生发展过程中，心肌纤维化也发挥着重要的作用，这与HF-REF的发病机制方面存在着某种相通之处，结合研究结果，尽管HF-PEF患者的射血分数及左室舒张末期内径仍处于正常范围，但其朝着恶化的方向进展，因而估测，HF-PEF是HF-REF较早的疾病呈现状态，随着病情的发生发展，HF-PEF终究会发展成为HF-REF，但是相比于HF-PEF，HF-REF的药物治疗和器械治疗均取得了长足的进步，患者的生活质量以及预后均得到了很大的提高，然而HF-PEF患者的治疗情况及预后并不容乐观，因而推测，HF-PEF在其发病过程中，应该还存在着一些尚不明确的机制，且发挥着重要的作用，需要进一步的研究来进行探讨。

综上所述，本研究结果证明MMP-2、MMP-3、Gal-3等在HF-PEF起病及疾病进程中发挥了一定的作用，在HF-PEF诊断及预后判断等方面具有较高的临床应用价值，后期可以通过改变相关通路来进行特定的干预治疗从而使临床患者获益[22]，但这仍待进一步的研究证实。

利益冲突：所有作者声明无利益冲突

作者贡献声明

徐洁、王贵鹏：设计研究方案，论文修改；郭衍楷：分析整理数据，进行统计学分析，论文撰写；曹桂秋：提出研究思路，课题设计，论文审核；薄雅坤、张鹏珂：实施研究过程，资料搜集整理；周莉莉：实施研究过程，资料收集整理，分析数据