血清FGF21联合NT-proBNP预测第二代药物洗脱支架植入术后支架内再狭窄的临床研究

杨桂旧,陈红蕾,邹立娇,钟艳珠,陈跃武

经皮冠状动脉介入(percutaneous coronary intervention,PCI)是冠心病(coronary heart disease,CAD)患者血运重建的常规临床治疗方法[1-5]。除糖尿病和/或3支血管病变患者外,使用第二代药物洗脱支架(drug eluting stent,DES)的中期死亡风险与冠状动脉搭桥术(coronary artery bypass grafting,CABG)的中期死亡危险接近,这可能与支架内再狭窄(in-stent restenosis,ISR)有关[6-8]。研究表明,N-末端脑钠肽前体(N-terminal pro-brain natriuretic peptide,NT-proBNP)是CAD有力的预后因素[4],然而,单一生物标志物对疾病的预测价值往往是有限的。成纤维细胞生长因子(fibroblast growth factors,FGF)-21是一种与磷酸钙稳态相关的内分泌激素,主要由骨细胞表达和分泌[9]。最近越来越多的临床证据表明,FGF21在心血管疾病的各种病理过程(如冠状动脉狭窄、心肌纤维化、心脏损伤、动脉粥样硬化、血管钙化)中都有一定的调节作用[9-13]。因此,本研究旨在检测血清FGF21表达与临床特征的相关性,并探讨血清FGF21联合NT-proBNP预测CAD患者行第二代DES PCI治疗术后2年发生ISR风险的价值,报道如下。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选取2019年1月—2021年6月海南医学院第二附属医院心血管内科一区应用DES PCI治疗CAD患者175例,根据研究随访期间是否发生ISR分为ISR组(n=32)和非ISR组(n=143)。 ISR组患者吸烟史、高血压、急性冠状动脉综合征(ACS)患病率、血清尿酸(SUA)、NT-proBNP水平显著高于非ISR组,eGFR低于非ISR组(P<0.05),见表1。本研究已经获得医院伦理委员会批准(LW2019113),患者或家属知情同意并签署知情同意书。

表1 非ISR组和ISR组CAD患者临床资料比较

1.2 病例选择标准 (1)诊断标准:所有患者在PCI术后9～24个月内通过冠状动脉造影定量分析(quantitative coronary angiography,QCA)重新评估冠状动脉尺寸,ISR被定义为在先前支架段内或邻近5 mm处超过50%的狭窄。(2) 纳入标准:①诊断为冠心病;②年龄≥45岁;③适用于第二代DES PCI;④自愿提供血液样本进行研究;⑤能够定期随访。(3)排除标准:①PCI、CABG或其他心血管手术史;②心脏移植史;③并发其他心脏病;④活动性感染或炎性反应;⑤糖尿病,严重的肝、肾功能障碍;⑥血液系统疾病或恶性肿瘤病史。

1.3 治疗方法 患者PCI术前至少2～3 d开始服用阿司匹林100 mg/d和氯吡格雷75 mg/d预给药,若患者未进行预给药步骤,则术前服用阿司匹林300 mg和氯吡格雷450～600 mg的负荷剂量。PCI手术和第二代DES植入采用常规技术。出院时,建议每天服用阿司匹林100 mg和氯吡格雷75 mg,疗程至少12个月。

1.4 观测指标与方法

1.4.1 临床数据收集:(1)收集患者的性别、年龄和体质量指数(body mass index,BMI)、吸烟史、ACS、高血压等资料。(2)用超声心动图评价左心室射血分数(LVEF)。(3)生化指标: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)、血清肌酐(SCr)和血清尿酸(SUA)、心肌肌钙蛋白I(cTnI)等,使用Elecsys 2010分析仪(德国Roche Diagnostics)通过免疫荧光双抗体夹心法检测血清NT-proBNP。(4)根据MDRD公式计算肾小球滤过率(eGFR)。(5)药物使用情况:阿司匹林、硝酸盐、他汀类药物、β受体阻滞剂、血管紧张素转换酶抑制剂(ACEI)、血管紧张素Ⅱ受体阻滞剂(ARB)和钙通道阻滞剂。

1.4.2 血清FGF21水平检测:在PCI术前使用促凝管采集受试者肘前静脉血4 ml,在4℃下进行凝血反应30 min,离心留取上层血清,使用定量人ELISA试剂盒(DF2100,美国R&D Systems)测量血清FGF21浓度。

1.4.3 冠状动脉病变及支架特点:术前采用INNOVA 2000/2000S数字减影血管造影机采用Judkins穿刺法经股动脉进行冠状动脉造影,根据造影结果采用定量计算机分析系统测定冠状动脉狭窄程度。2位经验丰富的介入心脏病专家根据ACC/AHA标准对复杂病变进行分类。狭窄血管数量(QCA显示管腔狭窄>50%)、支架血管数量、最小支架直径、支架总长度,左主干动脉支架术、Y型支架术和复杂病变支架术(B2和C型)。术后记录PCI参数,包括支架长度、支架直径、支架扩张时间和支架前球囊扩张时间等。

2 结 果

2.1 2组血清FGF21水平比较 ISR组患者血清FGF21水平为209.05(163.86,313.59)ng/L,显著高于非ISR组患者的100.65(75.83,132.98)ng/L(Z=7.081,P<0.001)。

2.2 2组冠状动脉病变及支架特点比较 ISR患者支架总长度及多支狭窄血管数、多支支架血管数的比例高于非ISR组(P<0.05),见表2。

表2 非ISR组和ISR组患者冠状动脉病变及支架特点比较

2.3 血清FGF21与CAD患者临床特征、冠状动脉病变及支架特点的相关性 Spearman分析显示,血清FGF21水平与HDL-C、LVEF均呈负相关(r/P=-0.151/0.009、-0.310/<0.001),与年龄、LDL-C、SUA均呈正相关(r/P=0.237/<0.001、0.219/<0.001、0.192/0.011)。血清FGF21水平与性别、AHA/ACC病变分型、罪犯血管、支架扩张时间、支架直径、支架总长度、狭窄血管数、Y型支架均无相关性(r/P=-0.025/0.677、-0.050/0.512、-0.070/0.359、-0.024/0.750、-0.098/0.199、-0.061/0.424、0.072/0.344、0.093/0.223)。

2.4 影响CAD患者PCI术后2年ISR的多因素分析 以CAD患者PCI术后2年是否发生ISR为因变量(赋值:是为1,否为0),以上述结果中P<0.05项目为自变量进行多因素Logistic回归分析,结果显示:支架总长度≥38 mm、高NT-proBNP和高FGF21是CAD患者PCI术后2年发生ISR风险增加的独立危险因素(P<0.01),见表3。

表3 多因素Logistic回归分析影响CAD患者PCI术后2年发生ISR风险的危险因素

2.5 血清FGF21与CAD患者PCI术后2年发生ISR风险的关系 应用GAM分析发现,血清FGF21水平和2年ISR发生率的拟合曲线结果显示,无论是否调整混杂变量,两者均呈正相关(r=0.508,P<0.001),见图1。

注:A.调整模型;B.调整性别、年龄、血脂异常和LVEF后的拟合曲线

2.6 血清FGF21联合NT-proBNP预测CAD患者PCI术后2年ISR风险的价值 绘制血清FGF21单独及联合NT-proBNP预测CAD患者PCI术后2年ISR风险的价值ROC曲线,并计算曲线下面积(AUC)。FGF21预测2年ISR风险的AUC(95%CI)= 0.891(0.837～0.931),最佳临界值 154.08 ng/L,敏感度0.813,特异度0.860,约登指数0.673。而且FGF21联合NT-proBNP(最佳临界值234.0 ng/L)可进一步提高NT-proBNP(AUC=0.739)单独对ISR风险的预测价值,二者联合模型AUC(95%CI)为0.966(0.928～0.988),敏感度0.872,特异度0.978,约登指数0.850,二者联合预测的AUC高于FGF21、NT-proBNP单项检测(Z=3.450、4.984,P=0.001、<0.001),见图2。

图2 FGF21和NT-proBNP对PCI术后2年ISR风险的预测价值Fig.2 Predictive value of FGF21 and NT-proBNP for 2-year ISR risk after PCI

3 讨 论

在本研究中,对于接受二代DES PCI的CAD患者,随访2年发生ISR的患者血清FGF21水平普遍高于非ISR组患者,并且在预测接受二代DES PCI后2年ISR风险方面具有良好价值。高FGF21水平普遍与血脂代谢失调、心肾功能下降有关。在对混杂因素进行调整后,FGF21仍然是DES植入后2年ISR发展的独立风险因素。联合NT-proBNP和FGF21可以增强预测ISR发生的能力。这些发现为FGF21在临床实践中的应用提供了新的视角,特别是关于CAD患者DES植入后ISR的早期风险分层。

最近的研究发现,心肌细胞是FGF21来源的主要靶细胞[14]。FGF21高表达与炎性反应、氧化应激、脂质毒性和内质网(ER)应激的刺激增加有关,而这些恰是心血管疾病的部分主要机制[15]。例如,在靶细胞中,FGF21与FGF受体和β-Klotho结合,后者在心肌细胞中广泛表达[16]。心脏FGF21表达增加可保护心肌细胞免受心肌缺血再灌注损伤后的炎性反应、氧化应激和功能障碍的影响[14]。最近,几项临床研究表明,FGF21作为一种抗炎因子,与心血管疾病的几个方面有关[11-13]。据报道,FGF21是外周血管钙化、动脉粥样硬化斑块和颈动脉内膜—中膜厚度增加的独立因素,并对动脉粥样硬化的发展和进展发挥作用[12-13]。Ouyang等[17]证实FGF21可能通过激活sirtuins1来减轻尿酸诱导的ER应激、炎性反应和血管内皮细胞功能障碍。巨噬细胞是FGF21发挥抗炎作用的主要靶细胞。FGF21治疗后,动脉粥样硬化斑块中巨噬细胞的数量显著减少[12-13]。因此,FGF21可能是未来治疗血管内皮细胞功能障碍的潜在有效靶点[11-16]。根据现有证据,ISR是一种复杂的炎性反应和修复反应,其主要生物学机制是新生内膜增生和动脉粥样硬化形成。有证据表明,在动脉粥样硬化斑块形成过程中,起到促炎性反应作用的调节因子(如sirtuins)参与其中,导致更高的ISR风险[18]。根据上述证据,推测FGF21可能对预测CAD患者ISR风险有价值。然而,相关证据仍然缺乏。

本研究纳入了175例经二代DES PCI的CAD患者,观察到ISR组患者血清FGF21水平普遍高于非ISR组患者,而且FGF21与脂质代谢异常和心肾功能下降(反映为SUA水平升高,LVEF降低)相关,结果表明具有心脏损伤作用的FGF21水平补偿性增高可能与ISR有关。以往的研究表明,病理条件下FGF21水平的升高可能是对潜在代谢应激的补偿反应的一部分,也可能是由FGF21信号受损导致的FGF21抵抗引起的[19]。因此,分泌更多的FGF21以补偿其由FGF21抗性引起的代谢调节降低。此外,在体外试验中,额外补充FGF21已被证明具有治疗效果,并且一些FGF21类似物已在治疗代谢性疾病的临床试验中证明了其治疗潜力[20]。

本研究随访结果表明,FGF21在预测2年ISR风险方面具有良好的价值,并且是采用二代DES PCI治疗的CAD患者增加2年ISR危险的独立预测因素。可能的原因包括:(1)FGF21与脂质代谢失调、心肾功能差有关,这些都是ISR的危险因素。因此,FGF21可能通过与这些因素的相互作用导致更高的ISR风险。(2)考虑到PCI后血管损伤造成的应激刺激,如缺血和缺氧、炎性反应、氧化应激、脂毒性和ER应激,导致FGF21的分泌显著增加,从而充分发挥心脏保护作用,推测这可能是一种对潜在压力的补偿反应,也可能是由FGF21信号受损引起的FGF21抵抗引起的。FGF21对于传统指标NT-proBNP的预测效能有一定的增益作用,表明FGF21可以提高DES PCI患者ISR预测的准确性。

然而,本研究也具有其局限性:(1)入选患者的样本量相对较小。(2)未探讨FGF21在ISR病理生理机制中的作用,这有待进一步的实验研究。(3)ISR是一种复杂的疾病,可能与诸多因素都有关,但未在研究中考虑所有潜在的混杂因素,如生活方式和饮食因素。

总之,FGF21与脂质代谢失调、心肾功能恶化相关,是接受二代DES PCI治疗的CAD患者2年ISR风险的独立危险因素。联合FGF21和NT-proBNP对DES植入后ISR的预测潜力具有更高价值。这一结论需要大规模、随机、多中心研究来进一步证实。

利益冲突：所有作者声明无利益冲突

作者贡献声明

杨桂旧:提出研究思路,设计研究方案,论文撰写;陈红蕾:实施研究过程,分析试验数据,论文审核;邹立娇:实施研究过程,资料搜集整理,论文修改;钟艳珠:进行统计学分析,课题设计;陈跃武:进行统计学分析,论文撰写