血清GDF-15、HIF-1α、MMP-1水平与PCI术后心肌损伤的关系探讨

张 净，易 蔚，贺 清，倪 迎，程 洁

经皮冠状动脉介入治疗(percutaneous coronary intervention，PCI)是临床上治疗心血管疾病，尤其是冠心病的常用且较有效的手段之一[1]。但由于PCI术中为改善心肌血流灌注，需进行反复球囊扩张，可造成病人内皮损伤、冠状动脉痉挛、微血栓形成、斑块破裂等，导致PCI术后24 h心肌肌钙蛋白I(cardiac troponini，cTnI)水平超过99%参考值上限5倍以上出现心肌损伤，严重影响病人预后[2-3]。生长分化因子15(growth differentiation factor-15，GDF-15)是机体内存在的一种心脏保护因子，正常情况下呈低表达，当心脏功能发生异常时，其表达水平异常升高。有研究显示，GDF-15水平可用于重症肺炎合并心肌损伤的诊断[4]。缺氧诱导因子1α(hypoxia inducible factor-1，HIF-1α)是一种转录因子，在缺血-再灌注、改善心脏功能等方面具有重要作用[5]。基质金属蛋白酶-1(matrix metalloproteinase，MMP-1)是基质金属蛋白酶家族的成员之一，研究显示，MMP-1可通过降解胞外基质，进而促进斑块破裂，在心血管疾病中发挥重要作用[6]。然而，有关GDF-15、HIF-1α、MMP-1对PCI术后心肌损伤的影响尚不完全清楚。基于此，本研究拟通过检测PCI术后病人血清GDF-15、HIF-1α、MMP-1的表达情况，探究其表达水平与PCI术后心肌损伤的关系，以期为临床诊断及治疗PCI术后心肌损伤提供有价值的参考依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2017年4月—2020年6月在本院行PCI术的病人80例，其中男45例，女35例，年龄36～65岁，并根据PCI术后是否出现心肌损伤(诊断标准：术后24 h cTnI水平高于99%参考值上限5倍以上[7])将其分为心肌损伤组和无心肌损伤组。

纳入标准：①符合急性冠脉综合征的诊断标准[8]，并行PCI手术者；②依从性较高者；③临床资料完整者。排除标准：①有PCI术史者；②术前cTnI水平大于正常水平上限者；③同时患有缺氧相关疾病者；④临床资料不全者。本研究获得我院伦理委员会批准，病人及家属知情并签署知情同意书。

1.2 主要试剂与仪器 离心机(货号：4-5N)，购自湖南恒诺仪器设备有限公司；血清GDF-15、HIF-1α酶联免疫吸附试剂盒(货号：TWp024335，TWp008209)，购自上海通蔚实业有限公司；血清MMP-1酶联免疫吸附试剂盒(货号：ml026261)，购自上海酶联生物科技有限公司；cTnI酶联免疫吸附试剂盒(货号：AD21138)，购自武汉艾迪抗生物科技有限公司。酶标仪(货号：JM1116-021200)，购自上海聚慕医疗器械有限公司。本研究中其他化学药品均购自上海吉玛制药技术有限公司。

1.3 研究方法

1.3.1 样品采集及保存 血清样品：于术后第1天清晨采集所有受试者空腹状况下的静脉血5 mL，离心15 min后收集上层血清，置于-70 ℃冰箱中保存待测。

1.3.2 血清GDF-15、HIF-1α、MMP-1表达水平检测 采用酶联免疫吸附试验(ELISA)法检测病人血清GDF-15、HIF-1α、MMP-1、cTnI表达水平。具体操作步骤严格按照各试剂盒使用说明书进行测定。

2 结 果

2.1 两组一般资料比较 心肌损伤组和无心肌损伤组性别、年龄、吸烟、高血压、植入支架例数及三酰甘油(triglyceride，TG)、总胆固醇(total cholesterol，TC)水平和急性冠脉综合征类型比较，差异均无统计学意义(P>0.05)。详见表1。

2.2 两组血清GDF-15、HIF-1α、MMP-1、cTnI水平比较 心肌损伤组血清GDF-15、MMP-1、cTnI水平高于无心肌损伤组(P<0.05)，血清HIF-1α水平低于无心肌损伤组(P<0.05)。详见表2。

表2 两组GDF-15、HIF-1α、MMP-1、cTnI水平比较

2.3 心肌损伤病人血清GDF-15、HIF-1α、MMP-1表达水平与cTnI的关系 Pearson相关分析结果显示，心肌损伤病人血清GDF-15、MMP-1表达水平与cTnI均呈正相关(r=0.506，P<0.05；r=0.463，P<0.05)，HIF-1α表达水平与cTnI呈负相关(r=-0.417，P<0.05)。

2.4 血清GDF-15、HIF-1α、MMP-1对PCI术后心肌损伤的诊断价值 ROC曲线分析显示，血清GDF-15、HIF-1α、MMP-1诊断PCI术后心肌损伤的曲线下面积(AUC)分别为0.858，0.862，0.899，最佳截断值分别为1.71 g/L、34.11 pg/mL、2 156.65 ng/mL，灵敏度分别为79.5%、89.7%、89.7%，特异性分别为85.4%、70.7%、80.5%。血清GDF-15、HIF-1α、MMP-1联合检测PCI术后心肌损伤的AUC为0.981，灵敏度和特异性分别为94.9%、92.7%。血清cTnI检测PCI术后心肌损伤的AUC为0.956，灵敏度和特异性分别为89.7%、95.1%。详见表3和图1、图2。

图1 GDF-15、HIF-1α、MMP-1水平对PCI术后心肌损伤的诊断价值

图2 cTnI水平对PCI术后心肌损伤的诊断价值

表3 GDF-15、HIF-1α、MMP-1、cTnI表达水平对PCI术后心肌损伤的诊断价值比较

2.5 PCI术后心肌损伤的影响因素分析 以PCI术后是否发生心肌损伤为因变量(否=0，是=1)，血清 GDF-15、HIF-1α、MMP-1表达水平为自变量，采用Logistic回归分析，结果显示，血清HIF-1α高表达是PCI术后心肌损伤发生的保护因素(P<0.05)；血清GDF-15、MMP-1高表达是PCI术后心肌损伤发生的独立危险因素(P<0.05)。详见表4。

表4 PCI术后心肌损伤影响因素的Logistic回归分析

3 讨 论

PCI术是冠心病病人血运得以重建的重要手术，但在疏通闭塞或狭窄的动脉管腔以提高血流灌注时，易产生无复流、穿孔等现象，从而造成心肌损伤[9]。相关数据显示，近年来我国行PCI术人数呈逐年升高趋势，而PCI术后心肌损伤的发生率约为30%，严重影响病人预后[7]。因此，对PCI术后心肌损伤进行深入研究，对改善病人预后具有积极作用。

GDF-15是转化生长因子-β超家族的成员之一，主要在内皮细胞、心肌细胞、巨噬细胞中表达，不仅参与调控炎症反应、细胞凋亡，还可作为应激反应蛋白，在心肌缺血等过程中发挥重要作用[10]。吴超等[11]研究发现，肥厚型梗阻性心肌病病人血浆GDF-15水平与NYNA心功能分级呈正相关，其水平变化可反映肥厚型梗阻性心肌病病人心功能的严重程度。蒋真等[4]研究发现，重症肺炎合并心肌损伤患儿血清中GDF-15表达水平升高，且其表达水平可作为早期诊断重症肺炎合并心肌损伤患儿的潜在指标。本研究结果显示，心肌损伤组血清GDF-15表达水平高于无心肌损伤组，提示血清GDF-15可能与PCI术后心肌损伤的发生发展密切相关。HIF-1α是一种核蛋白，主要在机体缺氧条件下所产生，也是机体内源性保护机制的启动因子，可调节机体内炎症信号通路、促进微血管形成、改善心脏功能等[12-13]。宋海岩等[14]研究发现，HIF-1α具有正向调控机体内缺血缺氧诱导的自噬，进而保护心肌细胞的作用。本研究结果显示，心肌损伤组血清HIF-1α表达水平明显低于无心肌损伤组，提示血清HIF-1α可能与PCI术后心肌损伤的发生发展密切相关。MMP-1是一种中性蛋白酶，其活性增加可改变细胞外胶原基质降解情况，对心室扩张、心室重构等心功能产生重要影响，并可导致病人心力衰竭，严重影响病人预后及生命健康安全[15]。王凯等[16]研究发现，急性心肌梗死预后不良病人围术期血清MMP-1水平升高，且其水平变化与病人预后密切相关。本研究结果显示，心肌损伤组血清MMP-1表达水平明显高于无心肌损伤组，提示血清MMP-1水平异常可能与行PCI术后心肌损伤有关。进一步研究发现，心肌损伤病人血清GDF-15、MMP-1表达水平与cTnI均呈正相关，HIF-1α表达水平与cTnI呈负相关，提示PCI术病人血清GDF-15、HIF-1α、MMP-1表达水平异常可能通过某种作用机制参与心肌损伤相关指标cTnI变化。本研究中ROC曲线分析表明，血清GDF-15、HIF-1α、MMP-1诊断PCI术后心肌损伤的AUC分别为0.858，0.862，0.899，提示血清GDF-15、HIF-1α、MMP-1可作为评估行PCI术病人术后心肌损伤的重要指标，且三者联合检测PCI术病人术后心肌损伤的AUC及灵敏度均高于cTnI。Logistic回归分析结果显示，血清HIF-1α高表达是PCI术后心肌损伤发生的保护因素，血清GDF-15、MMP-1高表达是PCI术后心肌损伤发生的独立危险因素，提示检测GDF-15、HIF-1α、MMP-1表达水平可为预测PCI术后心肌损伤提供一定临床依据。

综上所述，PCI术后心肌损伤病人血清中GDF-15、MMP-1表达水平升高，HIF-1α表达水平明显降低，血清GDF-15、HIF-1α、MMP-1表达情况与PCI术后心肌损伤密切相关，具有一定的诊断价值，提示GDF-15、HIF-1α、MMP-1可作为评估PCI术后心肌损伤的潜在生物学指标，但具体的作用机制还有待深入研究。