范光德(综述)，揭志军(审校)

(复旦大学附属上海市第五人民医院呼吸内科，上海 200240)

生物标志物在肺动脉高压中的应用

范光德△(综述)，揭志军※(审校)

(复旦大学附属上海市第五人民医院呼吸内科，上海 200240)

摘要：随着免疫学和分子生物学技术的发展，生物标志物在疾病的预防、早期诊断及治疗过程中起到越来越重要的作用。寻求无创、便捷、准确的检查以反映肺动脉高压(PAH)的疾病进程是近年来的研究热点之一。现已有许多关于PAH的生物标志物得到研究，涉及诊断、疗效及预后评估等方面，它们在临床应用中各有利弊。认识各生物标志物在PAH中的应用，将有助于更便捷、安全、准确地诊断和评估PAH。

关键词：肺动脉高压；生物标志物；肺血管重构

肺高血压是指肺内循环系统发生的高血压，包括肺动脉高压(pulmonary arterial hypertension，PAH)、肺静脉高压和混合性肺高血压，已成为严重威胁人类身心健康的常见疾病。超声心动图对PAH早期诊断的特异性较低，确诊仍需右心导管检查，但右心导管检查为有创性检查，且对经济条件及医师水平要求较高，因而不能广泛应用。分子生物学的发展，使许多检测上相对无创的循环血生物标志物在临床上得到应用。目前对特发性PAH、结缔组织病相关PAH、先天性心脏病相关PAH中的生物标志研究较多，它们在临床应用中各有利弊。现就生物标志物在PAH中的应用进行综述，为寻找更准确、便捷的生物标志物提供新的思路。

1与并发症相关的生物标志物

1.1N端脑钠肽前体(N-terminal pro-brain natriuretic peptide,NT-proBNP)脑钠肽是心室壁张力增加时，心肌细胞分泌的具有扩血管和利尿作用的生物活性肽。NT-proBNP是脑钠肽前体蛋白裂解后的无活性产物，其半衰期长，稳定性高，更易于监测。Soon等[1]对36例PAH患者随访研究显示，对NT-proBNP数值进行对数转换[log(当前的NT-proBNP)-log(先前的NT-proBNP)=x]后，其连续性变化可用来对稳定的PAH患者进行危险分层；通过对NT-proBNP数值、NT-proBNP对数转换值和6 min步行距离下降情况三者特异度、灵敏度、阳性预测值及阴性预测值分析发现，NT-proBNP数值进行对数转换后优于其他两者。继发性PAH和右心室超负荷的慢性肺疾病患者NT-proBNP水平增高，Chi等[2]对慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)患者研究发现，NT-proBNP水平随着疾病的严重程度、慢性呼吸衰竭的进展和稳定性COPD患者继发PAH的进展而增加，血浆NT-proBNP可作为监测COPD进展和识别继发性PAH的生物标志。PAH可导致右心室的后负荷增高，右心房压和右心室舒张末压升高，并最终导致右心衰竭。此生物标志物为心脏所产生，PAH患者均可对右心室产生影响，从而影响其水平，虽两者具有很好的相关性，但特异性不高，对左心有影响的因素亦可导致其水平发生变化，故使用时需排除其他病因的影响，才能用来判断PAH病变。

1.2肌钙蛋白心肌肌钙蛋白T在急性心肌梗死诊断中已得到广泛应用。在急性心肌梗死中，高敏肌钙蛋白T较心肌肌钙蛋白T 更敏感,且具有与心肌肌钙蛋白T 相同的特异性,在急性心肌梗死中具有更好的鉴别诊断作用。Heresi等[3]研究表明，血浆心肌肌钙蛋白T的升高，即使在亚临床检测水平，也与PAH患者的不良预后相关。Filusch等[4]通过对55例PAH患者高敏肌钙蛋白T水平的研究，发现高敏肌钙蛋白T对PAH患者死亡的预测与NT-proBNP一样有效。与脑钠肽相比，两者均是心脏受损后产生，故与脑钠肽类似，均可用于各类PAH患者病情评估，也受左心室病变的影响，但肌钙蛋白的升高提示心肌受损程度更重，PAH可能更严重，同时敏感性可能较脑钠肽低。

1.3骨桥蛋白(osteopontin,OPN)OPN在心血管特别是血管重构过程中起重要调节作用，参与动脉粥样硬化和血管成形术后再狭窄的细胞因子均能刺激血管内皮细胞和平滑肌细胞过度表达OPN。正常情况下其表达甚微的细胞(如巨噬细胞、T淋巴细胞、成纤维细胞等)，在一些诱导因素下(包括高血压、高血糖、低氧等)，可大量表达OPN。Anwar等[5]的研究显示，OPN是在低氧血症相关性PAH中活化肺外膜成纤维细胞表型必不可少的因素。Rosenberg等[6]分层研究了71例不同原因的PAH，结果显示，OPN的血浆水平与右心室舒张末期直径、三尖瓣环收缩期位移及三尖瓣环收缩速度显著相关；此外，按右心室舒张末期直径及右心室功能失调将研究人群分层，结果显示，右心室扩张及功能受损的患者其OPN水平更高，OPN可预测PAH患者不良的右心室重构及功能紊乱。并且，OPN可用来预测PAH病死率[7]。

1.4脂联素脂联素为脂肪组织分泌的脂肪因子，是一种脂肪组织特异性糖蛋白，具有增加脂肪酸氧化、提高葡萄糖摄取量、改善胰岛素抵抗、抗动脉粥样硬化及抗炎作用[8]。Santos等[9]对PAH患者进行病例对照研究发现，与对照组相比，PAH患者血浆脂联素水平明显增高，且高敏C反应蛋白亦较对照组高。由于脂联素在右心衰竭和PAH研究较少，其是否适合作为PAH的生物标志物仍需进一步研究。

1.5胱抑素C胱抑素C作为一个新颖的肾功能的标志可预测左心衰竭和心血管病病死率。Fenster等[10]进行了前瞻性研究，结果显示，在一个小样本中，胱抑素C水平与右心室的压力、功能和形态密切相关，胱抑素C可能成为一个新的PAH生物指标。此结论由小样本试验得出，还需大样本研究来明确其在PAH中的作用。

1.6胆红素肝脏功能障碍反映心力衰竭的状态，心功能不全通过肝脏回流拥堵和低灌注作为肝功能障碍的诱发机制。已有试验证明了心力衰竭的预后与肝功能指标的关系，Takeda等[11]对37例PAH患者随访发现，高胆红素血症的患者心功能分级更糟糕、右心房压力更高、血浆脑钠肽水平更高、多普勒右心室的指数更大，表明血清胆红素增高是PAH患者死亡相关危险因素。已经证实心力衰竭对肝功能的影响，PAH对右心室的影响也已明确，故可通过胆红素反映PAH情况。但胆红素的升高可由肝内外各种因素引起，当心力衰竭引起胆红素升高时，PAH将极其严重，故其特异性及敏感性较脑钠肽、肌钙蛋白可能更低，可用来预测预后，但对PAH的诊断价值并不高。

2与发病机制相关的生物标志物

2.1循环成纤维细胞慢性炎症是纤维增生改变的一个重要组成部分，PAH血管病变以纤维增生改变为特征。Yeager等[12]报道，纤维细胞通过慢性炎症对组织重构起作用，这在PAH的动物模型得到证实；在PAH患者中，纤维细胞富集；纤维细胞数量在特发性PAH和继发性PAH无明显差异，且纤维细胞数量的增多与平均肺动脉压力和年龄的增加有关，与治疗的时间及方式无关；与对照组比较，循环成纤维细胞的数量在PAH患者明显增加。慢性炎症的重要特点是炎症灶内浸润细胞(主要是淋巴细胞、浆细胞和单核细胞)，反映了机体对损伤的持续反应，主要由炎性细胞引起组织破坏，常出现较明显的纤维结缔组织、血管以及上皮细胞、腺体和实质细胞的增生，以替代和修复损伤的组织。循环成纤维细胞参与了PAH的形成过程，故对PAH的诊断具有优势，可进一步研究。

2.2莫洛尼氏鼠白血病病毒的前病毒整合位点(provirus integration site for moloney murine leukemia virus,Pim-1)Pim-1是一种肿瘤蛋白，其在PAH患者肺组织中过度表达，它通过激活活化T细胞核因子/信号转导和转录激活因子3信号通路影响细胞增殖。Renard等[13]对49例PAH患者经导管测Pim-1血浆浓度，发现Pim-1血浆浓度比对照组要高；调整血流动力学及生化变量后，结果显示，Pim-1是PAH患者病死率的独立预测因素。上述结果主要是在结缔组织疾病所致PAH中研究所得，Pim-1是否在其他类型PAH中有类似变化仍需进一步研究。

2.3穿透素3(pentraxin 3，PTX-3)PTX-3作为一种可溶性模式识别受体在先天性免疫反应中具有重要作用。PTX-3亦属于炎症急性期反应蛋白，与机体免疫功能、感染性疾病和冠状动脉粥样硬化性心脏病等疾病的发生、发展密切相关。尽管炎症是PAH的重要特点之一，但局部炎性标志物作为PAH生物标志的作用尚不清楚。Tamura等[14]进行的研究中，测定50例PAH患者血浆PTX-3水平、脑钠肽及C反应蛋白水平，结果显示，PAH患者平均PTX-3水平均显著高于健康对照组，且结缔组织病所致PAH患者平均PTX-3水平显著高于无PAH的结缔组织病患者，而血浆中PTX-3 水平与脑钠肽或C反应蛋白无明显相关性；对于PAH患者，PTX-3可能是一个比脑钠肽更敏感的生物标志物，检测PTX-3水平可能比检测脑钠肽更有用，尤其是对于结缔组织病患者，PTX-3并不反映心脏负荷，而是反映肺血管变性的活动情况。上述研究是第一次关于PTX-3用于筛查PAH的报道，为单中心的横断面病例对照研究，未证明PTX-3和PAH的因果关系，需要进一步大规模多中心前瞻性研究。PTX-3作为一种局部炎症反应标志物，在筛查PAH患者中有潜在的价值。

2.4s-纤维连接蛋白(fibronectin，FN)(serotonylated FN)5-羟色胺和FN已经被证实与PAH有关。FN由组织型转谷氨酰胺酶经翻译后修饰在肺动脉平滑肌细胞中形成s-FN，其刺激肺动脉平滑肌细胞的增殖和迁移[15]。Wei等[16]发现，与对照组相比，PAH患者的s-FN/FN平均值提高，而低氧或野百合碱诱导的PAH大鼠的s-FN/FN值亦增加，表明在人PAH患者及PAH实验模型中s-FN水平均增加，其可能作为PAH的生物标志。此标志物在一定程度上反映了肺血管重构，对PAH的诊断可能有价值。

2.5基质金属蛋白酶2和基质金属蛋白酶抑制剂4及细胞黏合素C慢性缺氧使肺血管收缩，肺血管解剖结构变化、肺血管重构，形成肺循环血流动力学障碍，促进及加重PAH，细胞外基质维护在这种情况下扮演着中心角色。Schumann等[17]对基质金属蛋白酶2、基质金属蛋白酶抑制剂4、细胞黏合素C的研究表明，检测它们的水平有助于评估PAH患者药物治疗对组织重构的有利效果。它们对组织重构程度的评估间接反映了PAH的严重程度，值得进一步研究。

3其他

3.1呼出气冷凝液中的生物标志物呼出气冷凝液中的生物标志物具有快速、可重复和容易取样的特点，可用于对重症患者的检测。Warwick等[18]对动脉性PAH组、COPD相关性PAH组、有COPD但无PAH组和健康对照组共89例样本进行研究，分别检测呼出气冷凝液中的NT-proBNP、内皮素1、6-酮-前列腺素1α、过氧化氢、总氮氧化物量、蛋白质总量和氢离子浓度指数，发现NT-proBNP在PAH组中最高，明显高于COPD相关性PAH组；与对照组及COPD相关性PAH组相比，PAH组呼出气冷凝液中的内皮素1亦显著增高，而6-酮-前列腺素1α则较低，研究表明，呼出气冷凝液中生物标志物在PAH中是可测的，对PAH的发现及监测有用。上述实验直接从呼出气冷凝液中检测生物标志物的变化，PAH的发生为肺部血管病变，直接从病灶处取样化验该部位的变化，理论上比脑钠肽、肌钙蛋白等PAH出现后才改变的间接指标更具有特异性及敏感性，已用于对肺炎、哮喘和COPD的诊断，对于PAH的诊断亦具有应用前景。

3.2可溶性肿瘤坏死因子样弱凋亡诱导物(soluble TNF-like weak inducer of apoptosis,sTWEAK)sTWEAK是肿瘤坏死因子α家族中的一员，已被证实可用来预测心力衰竭患者的病死率。在Filusch等[19]的研究中，与对照组相比，PAH患者的sTWEAK水平大幅度减少，sTWEAK水平与心功能分级、肺动脉压、肺血管阻力、NT-proBNP、肌钙蛋白T水平呈负相关；与心脏指数、峰值氧耗量等呈正相关；sTWEAK与PAH患者血流动力学、运动耐量以及血清学指标的结果密切相关。但sTWEAK作为PAH生物标志物的应用还需进一步研究。

3.3微RNA(mircoRNAs，miRNAs)miRNAs是非编码小RNA，用来控制基因表达，在心力衰竭的发病机制中发挥重要作用，与各种心血管疾病的发病机制有关，包括PAH。Rhodes等[20]的研究表明，血循环中miR-150的减少水平与PAH患者的不良预后有关。Wei等[21]对40例PAH患者肺动脉血检测，经对比分析显示，PAH患者血循环中miR-451、miR-1246的水平下调，miR-23b、miR-130a和miR-191的水平上调，且这组miRNAs的失调与PAH的程度成比例。miRNAs种类复杂，参与众多病理生理过程，其变化机制不明确，需结合PAH发生机制进一步研究。

3.4糖化血红蛋白PAH患者显示有葡萄糖代谢受损及胰岛素抵抗增加。Belly等[22]评估了115例新诊断的PAH患者(均没有糖尿病或接受抗糖尿病药物或全身性类固醇激素)的糖化血红蛋白水平，发现在诊断PAH时的糖化血红蛋白水平是一个有关长期预后的独立的预测指标。PAH患者一般有血管的病变，而葡萄糖代谢受损及胰岛素抵抗增加加重了对血管的损伤，上述发现亦证实了其对预后的影响，但其在PAH诊断方面可能无意义。

4小结

目前仍然缺乏理想的用于评估PAH严重程度和治疗效果的非侵入性诊断方法，最终的诊断仍依赖右心导管。在过去的十年里,很多新的治疗方法已开发和正在开发中,且越来越多地针对血管重构的过程，但肺血管重构的具体机制尚不清楚。肺血管重构的研究对于发现及解释新的能够良好反映PAH严重程度的生物指标有重要意义，应围绕肺血管重构机制进行下一步研究。

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The Application of Biomarkers in Pulmonary HypertensionFANGuang-de,JIEZhi-jun.(DepartmentofRespiratoryMedicine,ShanghaiFifthPeople′sHospitalAffiliatedtoFudanUniversity,Shanghai200240,China)

Abstract:With the development of immunology and molecular biological technology,biomarkers are playing important roles in the prevention,early diagnosis and treatment monitoring of diseases.In recent years,many researches have been done to find noninvasive,convenient,accurate methods for reflecting the process of pulmonary artery hypertension(PAH).Now a lot of PAH biomarkers have been studied,which are involved in the diagnosis,curative effect and prognosis evaluation.These biomarkers have their pros and cons in the clinical application.Understanding the application of different biomarkers in PAH will help with the more convenient,safe and accurate diagnosis,and evaluation of PAH.

Key words:Pulmonary artery hypertension； Biomarker； Pulmonary vascular remodeling

收稿日期：2015-01-30修回日期：2015-03-31编辑：郑雪

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.22.014

中图分类号:R543.2

文献标识码：A

文章编号：1006-2084(2015)22-4069-04