射血分数中间值的心力衰竭患者血清Irisin、Metrnl、syndecan-1与超声心动图指标及预后的关系

宋云萍,周庆娜,吴丹,李彬,于翔

射血分数中间值心力衰竭(heart failure with mid-range ejection fraction,HFmrEF)是常见的心力衰竭类型,可进展为EF降低型心力衰竭(heart failure with reduced ejection fraction,HFrEF)。研究显示,虽然HFmrEF患者因HF死亡和住院的发生率低于HFrEF,但是因非心血管事件病死率高于HFrEF患者[1-4]。鸢尾素(Irisin)是骨骼肌和脂肪组织细胞产生的一种肌因子,研究显示Irisin可减弱氧化应激,改善心功能障碍和心肌肥厚,逆转心脏重构[5],血清Irisin水平可预测2型糖尿病患者HF风险[6]。流星样蛋白(Metrnl)是一种新型肌因子,具有心肌保护作用,已有研究表明血清Metrnl水平与老年慢性HF患者体质量减轻和心功能障碍严重程度相关[7]。多配体蛋白聚糖1(syndecan-1)是一种血管内皮损伤标志物,参与心脏重塑和HF病理过程,血清syndecan-1水平可预测HF患者无再入院生存期[8]。故本研究拟检测HFmrEF患者血清Irisin、Metrnl、syndecan-1水平,分析其与超声心动图指标以及预后的关系,旨在为临床治疗和预后分析提供参考,报道如下。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选择2019年10月—2022年3月在天津医科大学朱宪彝纪念医院心血管内科住院诊治的HFmrEF患者132例作为HFmrEF组,男75例,女57例,年龄53～75(68.12±6.02)岁,体质量指数(BMI)20～25(23.01±1.02)kg/m2。美国纽约心脏病协会(NYHA)心功能分级:Ⅱ级30例,Ⅲ级60例,Ⅳ级42例;基础疾病:高血压75例,糖尿病83例,高脂血症68例;既往病史:心肌梗死63例,心房颤动42例。另选择同期医院体检的健康志愿者102例为健康对照组,男62例,女40例,年龄50～73(67.98±5.37)岁,BMI 20～24(22.98±0.89)kg/m2。2组性别、年龄、体质量指数比较差异无统计学意义(P>0.05)。本研究获得医院伦理委员会批准(20181109-08),受试者或其监护人均知情同意并签署知情同意书。

1.2 病例选择标准 (1)纳入标准:符合《中国心力衰竭诊断和治疗指南2018》[9]中HFmrEF诊断标准:具备典型症状和/或体征,左心室射血分数(LVEF)40%～49%,利钠肽升高,并符合以下至少1条:①左心室肥厚和/或左心房扩大,②心脏舒张功能异常;NYHA心功能分级为Ⅱ～Ⅳ级;临床资料完整。(2)排除标准:①心包积液、缩窄性心包炎;②恶性肿瘤;③严重神经系统疾病;④精神疾病;⑤HFrEF和射血分数保留的心力衰竭。

1.3 观测指标与方法

1.3.1 临床资料收集:收集患者性别、年龄、BMI、NYHA心功能分级、基础疾病(高血压、糖尿病、高脂血症)、既往病史(心肌梗死、心房颤动)、入院24 h内实验室指标[N末端脑钠肽前体(NT-proBNP)、肌钙蛋白T(cTnT)、血红蛋白(Hb)、尿酸(UA)、血肌酐(SCr)、总胆固醇(TC)、三酰甘油(TG)、空腹血糖(FPG)] 。

1.3.2 血清Irisin、Metrnl、syndecan-1检测:HFmrEF患者入院后治疗前、健康对照组体检日采集受试者空腹肘静脉血3 ml,室温下静置2 h,待血液凝固后取上层液离心留取上清液-80℃保存待检。采用酶联免疫吸附试验检测血清Irisin、Metrnl、syndecan-1水平,syndecan-1试剂盒购自上海酶联生物科技有限公司,Irisin试剂盒购自武汉赛培生物科技有限公司,Metrnl试剂盒购自武汉菲恩生物科技有限公司。

1.3.3 超声心动图检查:应用心悦IE33心脏彩色超声(荷兰飞利浦公司),S5-1探头(频率5～10 mHz),于左心室胸骨旁长轴启动M模式扫描,测量左心室舒张末期内径(LVEDD)、左心室收缩末期内径(LVESD),左心室舒张末期后壁厚度(LVPWD)和舒张末期间隔壁厚度(IVSD);双平面Simpson法于根尖四室和两室中测量LVEF;脉冲波多普勒测量二尖瓣舒张早期充盈速度(E),组织多普勒测量舒张早期二尖瓣环速度(e'),并计算E/e'。

1.3.4 随访:所有HFmrEF患者出院后通过电话或门诊复查随访1年,统计随访期间预后不良事件:心血管事件、全因死亡、因心力衰竭再次住院,随访截至2023年3月。根据随访期间预后不良情况将患者分为预后不良亚组和预后良好亚组。

1.4 统计学方法 采用SPSS 25.0软件统计分析数据。正态分布的计量资料以均数±标准差表示,组间比较采用Student-t检验;计数资料以频数或率(%)表示,比较采用卡方检验;Pearson相关性分析HFmrEF患者血清Irisin、Metrnl、syndecan-1与超声心动图指标的相关性;多因素Cox比例风险回归分析影响HFmrEF患者预后不良的因素;受试者工作特征(ROC)曲线分析Irisin、Metrnl、syndecan-1预测HFmrEF患者预后不良的价值。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 2组血清Irisin、Metrnl、syndecan-1 水平比较 HFmrEF组血清Irisin、Metrnl水平低于健康对照组(P<0.01),syndecan-1水平高于健康对照组(P<0.01),见表1。

表1 健康对照组和HFmrEF组血清Irisin、Metrnl、syndecan-1水平比较

2.2 2组超声心动图参数比较 HFmrEF组 LVEF、E/e'低于健康对照组(P<0.01), LVEDD、LVESD、LVPWD、IVSD高于健康对照组(P<0.01),见表2。

表2 健康对照组和HFmrEF组超声心动图参数比较

2.3 血清Irisin、Metrnl、syndecan-1与超声心动图指标的相关性 HFmrEF患者血清Irisin、Metrnl水平与LVEF、E/e'呈正相关(P<0.01),与LVEDD、LVESD,LVPWD、IVSD呈负相关(P<0.05);syndecan-1水平与LVEF、E/e'呈负相关(P<0.01),与LVEDD、LVESD、LVPWD、IVSD呈正相关(P<0.05),见表3。

表3 血清Irisin、Metrnl、syndecan-1与超声心动图指标的相关系数

2.4 HFmrEF患者不同预后临床/病理特点比较 随访期间失访2例,余130例患者中发生心血管事件19例,全因死亡8例,因心力衰竭再次住院28例。预后不良亚组NYHA分级Ⅳ级比例,血清NT-proBNP、UA、SCr、syndecan-1水平高于预后良好亚组(P<0.05),血清Hb、Irisin、Metrnl水平低于预后良好亚组(P<0.05),见表4。

表4 HFmrEF患者不同预后临床/病理特点比较

2.5 影响HFmrEF患者预后不良的多因素Cox比例风险回归分析 以HFmrEF患者预后为因变量(赋值:0=预后良好,1=预后不良), 以上述结果中P<0.05项目为自变量进行多因素 Cox比例风险回归方程分析,结果显示,NYHA分级Ⅳ级、高水平NT-proBNP、高水平syndecan-1是HFmrEF患者预后不良的危险因素(P<0.01),高水平Irisin、高水平Metrnl是保护因素(P<0.01),见表5。

表5 影响HFmrEF患者预后不良的多因素Cox比例风险回归方程分析

2.6 血清Irisin、Metrnl、syndecan-1预测HFmrEF患者预后不良的价值 绘制Irisin、Metrnl、syndecan-1预测HFmrEF患者预后不良的ROC曲线,并计算曲线下面积(AUC),结果显示:Irisin、Metrnl、syndecan-1及三者联合预测HFmrEF患者预后不良的AUC分别为0.775、0.799、0.782、0.873, 三者联合预测HFmrEF患者预后不良的AUC高于单独指标预测(Z=3.025、2.532、2.834,P<0.001、0.012、0.006),见表6和图1。

图1 血清Irisin、Metrnl、syndecan-1预测HFmrEF患者预后不良的ROC曲线Fig.1 ROC curves of Irisin, Metrnl, and syndecan-1 predicting poor prognosis in HFmrEF patients

表6 血清Irisin、Metrnl、syndecan-1预测HFmrEF患者预后不良的价值

3 讨 论

HFmrEF作为一个新的独立HF类型,其预后生物学标志物相对较少,且HFmrEF患者是一种异质性群体,比如HFmrEF可能是先前心室功能下降后EF恢复的患者或者是EF持续轻度恶化的患者[10-11],传统HF标志物可能不适用于HFmrEF,因此需要探讨HFmrEF相关的新生物学标志物。

Irisin通过与其受体整合素αV/β5结合抑制全身性炎性反应,可减轻脂肪组织和血管炎性反应,改善胰岛素抵抗,保护内皮功能[12]。莫显刚等[13]发现HF患者血清Irisin水平与糖脂代谢紊乱、心功能障碍有关。Silvestrin等[14]评估了HFpEF和HFrEF的HF患者循环Irisin水平,发现HFpEF患者Irisin水平明显高于HFrEF患者。目前Irisin在HFmrEF的研究尚不多见,本研究发现HFmrEF患者血清Irisin水平较健康对照组降低,分析原因为HFmrEF患者运动功能受到极大程度限制,导致肌肉源性Irisin合成减少。进一步分析发现低水平Irisin与HFmrEF心功能障碍以及不良预后有关,分析原因为Irisin可抑制氧化应激和心肌细胞凋亡,促进血管舒张和新生血管生成,抵抗心肌纤维化,减轻心肌肥厚[15],继而延缓HF进程,保护心功能。Yu等[16]在心肌肥厚小鼠模型中给药Irisin通过激活腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)活化蛋白激酶,抑制雷帕霉素机械靶蛋白,减轻血管紧张素Ⅱ诱导的心肌细胞肥厚和纤维化,改善心功能。可见Irisin可能发挥心肌保护作用,因此血清Irisin水平升高提示HFmrEF患者不良预后风险小。

Metrnl是骨骼肌和脂肪组织分泌的新肌肉因子,通过刺激棕色/米色脂肪细胞产热,诱导骨骼肌中抗炎细胞因子产生来增强胰岛素敏感性[17]。Metrnl在心脏中大量表达,研究表明Metrnl通过激活AMP活化蛋白激酶/p21活化激酶2、环AMP/蛋白激酶A信号通路,减轻缺血/再灌注和阿霉素诱导的心肌细胞凋亡[18]。缺乏Metrnl的小鼠容易发生心肌肥厚[19]。本研究发现HFmrEF患者血清Metrnl水平较健康对照组降低,这可能与肌源性Metrnl合成减少有关。相关性分析显示低水平Metrnl与心功能下降相关,多因素Cox回归分析显示高水平Metrnl是患者预后不良的保护因素,分析可能为Metrnl直接作用于心肌细胞,防止心肌肥厚,另外Metrnl还可通过促进脂肪酸氧化,抑制心脏M2型巨噬细胞活化,降低成纤维细胞活性,从而阻止心脏肥大和纤维化的发展[19],因此Metrnl水平升高可能减轻心脏纤维化和心力衰竭进展。

syndecan-1是硫酸肝素蛋白聚糖的核心蛋白,存在于内皮糖萼中,可在内皮糖萼损伤后从内皮细胞脱落进入外周血循环中,因此血清syndecan-1水平增高提示血管内皮损伤。研究显示慢性HF患者血浆syndecan-1水平显著增高,高水平syndecan-1与心肌纤维化、心室重塑和不良结局有关[20]。本研究结果发现HFmrEF患者血清syndecan-1水平高于健康对照组,分析原因为HF发生时血浆容量的快速扩张导致内皮糖萼损伤,内皮糖萼核心蛋白syndecan-1被释放到血浆中,从而增加其在外周循环中的水平。Mitic等[21]比较了HFrEF、HFmrEF、HFpEF患者血清syndecan-1水平,发现syndecan-1在HFrEF中最高,HFmrEF患者次之,HFpEF中最低,可见syndecan-1增高与左心室射血功能损伤有关。本研究相关性分析也显示syndecan-1水平与心功能障碍、心室重构有关。研究显示syndecan-1是心肌纤维化的关键介质,其过表达可抑制血管紧张素Ⅱ诱导心肌肥厚和纤维化进程[22]。多因素Cox回归方程中显示,高syndecan-1水平是HFmrEF患者预后不良的危险因素,表明syndecan-1可作为HFmrEF的潜在标志物,这与syndecan-1促使心功能障碍以及心室纤维化和重塑有关。本研究经ROC分析显示Irisin、Metrnl、syndecan-1预测HFmrEF患者预后的AUC分别为0.775、0.799、0.782,联合三项指标后预测效能显著高于单独预测,表明联合检测有助于评估HFmrEF患者不良结局风险,对临床危险分层以及临床治疗指导有着一定意义。

综上,HFmrEF患者血清Irisin、Metrnl水平降低,syndecan-1水平增高,低水平Irisin、Metrnl和高水平syndecan-1与HFmrEF患者心功能减退以及预后不良有关。联合血清Irisin、Metrnl、syndecan-1可有效预测HFmrEF患者预后不良风险。

利益冲突：所有作者声明无利益冲突

作者贡献声明

宋云萍:设计研究方案,实施研究过程,论文撰写,论文修改;周庆娜:实施研究过程,资料搜集整理;吴丹、李彬:进行数据处理,统计学分析;于翔:提出研究思路,分析试验数据,论文审核