慢性心力衰竭患者血清Ⅲ型前胶原氨基末端前肽、高迁移率族蛋白B1、NT-proBNP的表达及临床意义①

郭 丽,王 雪

(1.佳木斯大学附属第一医院心内三科,黑龙江 佳木斯 154003;2.佳木斯大学,黑龙江 佳木斯 154007)

慢性心力衰竭(chronic heart failure,CHF)是一组复杂的临床综合征,其预后往往不佳,随着我国高龄人口所占比重越来越大、心血管疾病诊疗技术不断发展等原因,CHF的总体发病率呈上升趋势[1]。尽早识别疾病、及时给予治疗在CHF患者的管理中具有重要意义。目前临床上经典生物标志物BNP、 NT-proBNP的使用比较成熟,但有研究表明[2],尽管HFrEF和HFpEF患者的BNP、 NT-proBNP浓度差异具有统计学意义,但由于其受多种因素影响,单独鉴别HFpEF的敏感性和特异性相对较低。因此,寻找可提高诊断敏感度和特异度的生物标志物,早期识别CHF患者是目前亟需解决的问题。故本文观察PⅢNP、HMGB1在CHF患者血清中的表达水平,分析PⅢNP、HMGB1与心脏功能指标的相关性,进而探讨PⅢNP、HMGB1单独检测以及与NT-proBNP联合检测诊断CHF的应用价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

1.1.1 病例选择与分组

根据纳入标准,连续收集2021年12月至2022年11月期间于佳木斯大学附属第一医院心内科住院治疗的纽约心脏协会心功能分级达到Ⅲ级或Ⅳ级的慢性心力衰竭患者132例,根据排除标准,最终纳入90例患者为实验组。根据2021年欧洲心力衰竭指南标准,按照左心室射血分数(left ventricular ejection fraction,LVEF)将其分为射血分数下降的心力衰竭(heart failure with reduced ejection fraction ,HFrEF)组(n=33)、射血分数中间值的心衰(heart failure with mid-range ejection fraction,HFmrEF)组(n=27)和射血分数保留的心衰(heart failure with preserved ejection fraction ,HFpEF)组(n=30)。此外选取无心衰的症状和体征,完善超声心动图、NT-proBNP等检查后经至少两名心内科专业医师排除心功能不全诊断的同期住院患者30例为对照组。编制所有入组者的信息采集表,详细记录基线资料、生化检验和超声心动图等资料。

方案已通过佳木斯大学附属第一医院伦理委员会批准。

1.1.2 纳入及排除标准

(1)CHF组纳入标准:①参考2023年欧洲心力衰竭指南的诊断标准[3]:具备心力衰竭的临床表现、LVEF正常或下降、NT-proBNP>125 ng/L;②按照纽约心脏协会分级评估标准心功能达到Ⅲ级或Ⅳ级者;③受试者(患者)本人或/及家属签署知情同意书、愿意参加此项研究,并对相关调查能够积极配合且治疗依从性良好者。(2)对照组纳入标准:①无心力衰竭的症状和体征;②NT-proBNP<125 ng/L;③超声心动图检查:LVEF>50%且不伴有左心室肥厚和(或)左心房扩大及心脏舒张功能异常;④生化常规检查未见明显异常者。

(3)排除标准:①需要机械循环支持患者;②合并活动性感染、免疫性疾病、恶性肿瘤、严重肝肾或脑血管疾病、慢性阻塞性肺疾病、中重度瓣膜心脏病、急性心肌梗死、无法控制的高血压、胃肠道手术史、器官移植者;③智力障碍、语言沟通障碍、精神障碍或既往有心理疾病病史的患者。

1.2 检测方法

记录所有受试者临床资料,包括:年龄、性别、身体质量指数(body mass index,BMI)、入院时的症状和体征、吸烟史等。采集入院第二日清晨空腹肘正中静脉血,部分送至佳木斯大学附属第一医院检验科测定肝功、肾功、血脂等常规生化及NT-proBNP指标;部分置于干燥管中,室温静置30min后,按3000r/min的速度离心15min,将分离出的上清液置于-80℃冰箱冻存,待所有标本收集完成后采用ELISA方法统一测定PⅢNP、HMGB1,试剂盒来自上海劲马实验设备有限公司。应用飞利浦彩色多普勒超声诊断系统,根据美国超声心动图协会心腔定量分析指南,由物理诊断科专业医师进行操作,测量LVEF、左室舒张末内径(left ventricular end-diastolic diameter ,LVEDD)和左房内径(left atrium diameter,LAD)。

1.3 统计学方法

2 结果

2.1 对照组与CHF各组一般资料比较

根据纳入及排除标准,最终确定对照组30例,CHF组90例(HFrEF 33例,HFmrEF组27例,HFpEF 30例),将对照组与CHF组各组一般资料进行比较:两组之间在年龄、性别、BMI、心率、吸烟史、肝功、肾功、血脂等方面无统计学差异(P>0.05);在呼吸困难、肺部啰音、下肢水肿等方面有统计学差异(P<0.05)。

2.2 对照组与CHF各组NT-proBNP、PⅢNP以及HMGB1水平比较

HFrEF组PⅢNP、HMGB1及NT-proBNP水平均高于HFpEF组和对照组,差异有统计学意义(P<0.05),见表1。

表1 对照组与CHF各组NT-proBNP、PⅢNP以及HMGB1水平比较

2.3 CHF组患者血清PⅢNP、HMGB1表达水平的相关性及其与NT-proBNP和心脏超声指标的相关性

应用Pearson相关分析对CHF患者血清PⅢNP和HMGB1的相关性,以及PⅢNP和HMGB1分别与 NT-proBNP、LVEDD、LVEF、LAD 的相关性进行分析,结果提示,PⅢNP与HMGB1呈正相关(r=0.415,P<0.05);PⅢNP与 NT-proBNP、LVEDD 呈正相关,与LVEF呈明显负相关,r值分别是0.420、0.380、-0.610(P<0.05),与LAD无明显相关性,r值为0.097(P>0.05);HMGB1与NT-proBNP、LVEDD、LAD 呈正相关,与LVEF呈负相关,r值分别是0.419、0.336、0.234、-0.456(P<0.05)。

2.4 血清 NT-proBNP、PⅢNP、HMGB1水平对CHF患者的诊断价值

以各表型CHF组为阳性样本,以对照组为阴性样本,绘制ROC曲线,结果显示血清NT-proBNP、HMGB1、PⅢNP水平诊断HFrEF患者的AUC分别为0.867、0.871、0.779;诊断HFmrEF患者的AUC分别为0.840、0.804、0.760;诊断HFpEF患者的AUC分别为0.851、0.728、0.769。将NT-proBNP、PⅢNP、HMGB1经Logistic回归模型拟合生成联合预测因子,结果发现,NT-proBNP+PⅢNP、NT-proBNP+HMGB1、NT-proBNP+PⅢNP+HMGB1诊断HFrEF患者的AUC分别为0.887、0.954、0.954;诊断HFmrEF患者的AUC分别为0.942、0.937、0.951;诊断HFpEF患者的AUC分别为0.904、0.910、0.914,见表2,3。

表2 单生物标志物对HFrEF、HFmrEF、HFpEF患者诊断的价值

表3 多生物标志物对HFrEF、HFmrEF、HFpEF患者诊断的价值

3 讨论

心力衰竭(heart failure,HF)始于心肌损伤,病理生理机制复杂,目前认为主要包括Frank-Staring机制、神经体液机制和心室重塑等。心室重塑是指心肌细胞、胞外基质以及胶原纤维网络的变化,是HF发生发展的基础,与炎性反应和心肌纤维化密切相关[4]。在HF发展过程中产生的大量代谢物被认为可在不同程度上反映疾病的病理生理进程和严重程度,新型生物标志物的作用逐渐凸显。多生物标志物联合应用或能更全面地评估患者的病情,提高判断的敏感性和特异性。

HMGB1是一种由215个氨基酸组成的染色质结合因子[5]。生理情况下,HMGB1核浓度高于细胞质[6]。在HF患者中,心脏细胞受到刺激可分泌HMGB1,同时,核HMGB1降低。目前研究表明[7],HMGB1主要通过与晚期糖基化终末产物受体(RAGE)、Toll样受体家族成员(TLRs)受体通路结合发挥促炎作用,进而促进心室重构以及HF的进展。谢美丽等[8]研究发现在心力衰竭A期患者中,血清HMGB1水平明显高于正常对照组(P<0.01),而NT-pro-BNP水平较正常对照组无明显差异(P>0.05)。由此可见,在HF患者心脏结构出现明显改变前,其病理生理进程已经开始,HMGB1可以从人群中早期识别出此类患者,对提升HF的早期诊断具有一定价值。我们的实验结果发现,CHF患者血清HMGB1水平均显著高于对照组,并且随着LVEF恶化程度加重、NTproBNP水平升高、LVEDD增大,HMGB1浓度越高。这与金自慧[9]的研究结果相符。我们进一步应用ROC曲线评估HMGB1对各表型CHF患者的诊断价值,结果显示HMGB1诊断HFrEF、HFmrEF、HFpEF的AUC分别为0.871、0.804、0.728,这说明HMGB1对CHF患者普遍具有诊断效能,可反映疾病的严重程度。

PⅢNP是Ⅲ型前胶原的代谢产物,在胶原降解后期进入到血液中。PⅢNP是Ⅲ型胶原合成的间接指标,被看作是一种非侵入性的心肌纤维化检测方法[10]。目前,胶原沉积在心肌纤维以及心室重构中发挥的作用已被公认,主要与PⅢNP沉积在心肌细胞外基质中导致心室顺应性变差以及动脉硬度变大有关[11,12]。既往研究表明[13],PⅢNP水平与心血管事件的发生呈独立相关。PⅢNP在HF患者诊断和预后中发挥着重要作用。在2017年,美国心脏协会将PⅢNP列为诊断和评估HFpEF预后的候选生物标志物[14]。在我们的研究中发现,CHF患者血清PⅢNP水平显著高于对照组,并且,PⅢNP与NT-proBNP、LVEDD呈正相关,与LVEF呈明显负相关。这与徐鸣悦等[15]的研究发现相符。PⅢNP与NT-proBNP良好的正相关性说明其可以反映心力衰竭的严重程度。PⅢNP与超声LVEF、LVEDD的相关性,佐证了其可用于评估心脏重塑。我们进一步分析了PⅢNP对CHF患者的诊断价值,ROC曲线显示,PⅢNP诊断HFrEF、HFmrEF、HFpEF的AUC分别为0.779、0.760、0.769,这说明PⅢNP对CHF患者的诊断具有一定价值,或可成为HF诊断的潜在靶点。

我们还进一步分析了多生物标志物联合对各表型CHF的诊断价值,结果显示模型1、模型2、模型3诊断HFrEF患者的AUC分别为0.887、0.954、0.954;诊断HFmrEF患者的AUC分别为0.942、0.937、0.951;诊断HFpEF患者的AUC分别为0.904、0.910、0.914。三者联合诊断CHF的灵敏度较其单独应用显著提升,这说明多生物标志物联合应用在诊断CHF尤其是HFmrEF、HFpEF患者中更具有应用前景。

综上所述,PⅢNP、 HMGB1在CHF患者中明显升高,并与LVEF呈较强的负相关。PⅢNP、 HMGB1联合NT-proBNP检测时,对CHF组的诊断价值明显优于三者单独应用,这表明PⅢNP、 HMGB1有助于提高对CHF患者诊断的敏感性和特异性,可为判断疾病严重程度提供参考依据。但由于本研究临床样本较少,未对受试者进行长期随访,未能获得PⅢNP、 HMGB1在判断预后以及评价疗效等方面的数据。临床上,PⅢNP、 HMGB1和NT-proBNP联合用于CHF患者的诊断及其评价预后、指导CHF危险分层仍需要大样本量、长期的研究来佐证其可靠性。