谭令，付长庚,b，龙霖梓，邓秘

(中国中医科学院西苑医院a.心血管科，b.国家中医心血管病临床医学研究中心，北京 100091)

随着世界人口老龄化及城镇化的加速，心力衰竭(heart failure，HF)已成为全球重大公共卫生问题。据流行病学调查统计，我国成年人2015年HF的患病率约为1.3%，较2000年增长44%[1]。HF是继发于多种病因导致心功能损害的共同慢性阶段，是一种以心室充血或射血的结构或功能障碍为特征的复杂临床综合征[2]。其早期临床表现主要以交感神经系统(sympathetic nervous system，SNS)、肾素-血管紧张素-醛固酮系统(renin-angiotensin-aldosterone system，RAAS)等神经激素系统代偿性激活为特征[3]。因此，目前治疗HF主要以抑制SNS和RAAS为主，即以血管紧张素转换酶抑制剂[4](或血管紧张素Ⅱ受体阻滞剂[5])、β受体阻滞剂[6]及醛固酮受体拮抗剂[7]三联疗法为标准的治疗方法。但上述药物带来的干咳、肾功能损害、高钾血症、血管神经性水肿等一系列不良反应给HF患者造成很大困扰。此外，HF发生早期引起机体自身的反馈调节机制[激肽系统、利钠肽系统(natriuretic peptide system，NPs)等]代偿性激活对HF有利，但其中的激肽系统长期代偿性激活会导致组织重塑及咳嗽、低血压、皮疹、血管神经性水肿等不良反应[8]。因此，增强NPs的激活是治疗HF的一个更有前途的策略。现就利钠肽在HF的预防、诊断、治疗和预后等方面的临床应用予以综述。

1 利钠肽的合成与分泌机制及其受体的功能概述

NPs由3个家族成员组成，具有心血管保护作用。NPs通过环鸟苷酸(cyclic guanosine monophosphate，cGMP)偶联受体传递信号，这些受体以其利钠和利尿的能力而闻名，通过刺激肾内钠和水的排泄来降低血压。NPs包括心钠肽(atrial natriuretic peptide，ANP)、脑钠肽(brain natriuretic peptide，BNP)和C型利钠肽(C-type natriuretic peptide，CNP)，以及A型利钠肽受体(natriuretic peptide receptor-A，NPR-A)、B型利钠肽受体(natriuretic peptide receptor-B，NPR-B)和C型利钠肽受体(natriuretic peptide receptor-C，NPR-C)[9]。NPs的作用是通过膜结合受体调控，其中ANP和BNP对靶细胞和器官的生理作用相似，主要由NPR-A介导，CNP由NPR-B介导，而三者均可与NPR-C结合，介导NPs的清除[10]。

HF发生时，血流动力学超载、缺血相关功能障碍、心室重构、神经内分泌系统的过度激活、心肌细胞钙循环的异常、细胞外基质过度或不充分增殖、细胞凋亡加速和基因突变等病理改变引起心肌的机械拉伸和应力增强或心肌缺血缺氧[11]或血管紧张素、内皮素-1、甲状腺激素、糖皮质激素和性激素、炎症细胞因子(如白细胞介素-1、白细胞介素-6)等神经体液因子释放增加[12]均可增强利钠肽基因启动子活性，进而诱导珠蛋白转录因子与利钠肽基因启动子结合，启动利钠肽基因的转录与翻译。

1.1ANP的合成与分泌 编码ANP的基因——利钠肽前体(natriuretic peptide precursor，NPP)A基因在胚胎发育过程中的调控是最早的原位基因表达研究之一，也是推动现代研究进入心血管系统基因调控的关键心脏基因之一[13]。NPPA基因包含3个外显子，外显子1包括由25个氨基酸组成的5′非翻译区和由16个氨基酸组成的ANP前体序列，外显子2大部分为ANP前体序列，外显子3则是由末端酪氨酸和3′非翻译区构成[14]。NPPA基因的转录产物被翻译成含有151个氨基酸的前体，即初前体ANP，随后25个氨基酸的信号肽被移除，生成含126个氨基酸的前体ANP(γ-ANP)，前体ANP在其分泌过程中通过丝氨酸蛋白激酶的跨膜作用发生蛋白水解而转变成有生物活性的C端28氨基酸肽α-ANP和无生物活性的98氨基酸肽N端前体ANP[15]。β-ANP是α-ANP的反向二聚体，HF时，血浆中β-ANP和γ-ANP水平升高。ANP主要储存在心房肌细胞的胞质颗粒中，心室肌细胞仅分泌少量ANP[16]，但当HF发生时，其主要由心室肌细胞分泌进入血液循环，成为血浆ANP的组成部分[17]。

1.2BNP的合成与分泌 编码BNP的基因——NPPB基因的组成形式与NPPA相似，其亦包含3个外显子，其中外显子1包括由26个氨基酸组成的5′非翻译区和由15个氨基酸组成的BNP前体序列，外显子2大部分为BNP前体序列，外显子3由末端酪氨酸和3′非翻译区构成[18]。在HF病理条件作用下，NPPB基因在胞核内发生转录，其转录产物随即转移至内质网被翻译成含有134个氨基酸的前体，即初前体BNP。随后26个氨基酸的信号肽被移除,生成含108个氨基酸的BNP前体(precursor brain natriuretic peptide，proBNP)，进而依次被成对碱性氨基酸蛋白酶剪切为由32个氨基酸组成的活性BNP和由76个氨基酸组成的无活性N端proBNP(N-terminal precursor brain natriuretic peptide，NT-proBNP)，两者均由心室肌细胞分泌，通过组成性途径进入外周循环[19]。参与proBNP转化为BNP过程的成对碱性氨基酸蛋白酶是一种主要定位于反式高尔基体网络的蛋白质转化酶。成对碱性氨基酸蛋白酶典型的裂解位点为Arg-Xaa-(Lys/Arg)-Arg序列，该序列存在于proBNP的氨基酸序列中[20]。研究表明，成熟的活性BNP、无活性的NT-proBNP与未裂解的proBNP均可从心脏分泌进入外周血液循环，存在于人血浆中[21]。

1.3CNP的合成与分泌 编码CNP的基因——NPPC由3个外显子组成，其中外显子1包括由23个氨基酸组成的5′非翻译区和由7个氨基酸组成的CNP前体序列，外显子2大部分为CNP前体序列，外显子3由3′非翻译区构成[22]。NPPC基因的转录产物被翻译成含126个氨基酸的前体，即初前体CNP，随后23个氨基酸的信号肽被移除，生成含103个氨基酸的前体CNP(γ-CNP)，前体CNP在其分泌过程中通过胞内丝氨酸蛋白激酶的跨膜作用发生蛋白水解，生成由55个氨基酸构成的活性CNP(CNP-53)[15]。当发生HF时，在心脏壁的剪切应力作用下，CNP-53可继续被裂解为与其活性和功能均相似的CNP-22[23]，但CNP-53在心脏、内皮细胞和脑组织中表达较多，而CNP-22主要表达于脑脊液和血浆中[24]。

1.4NPR的结构和功能 利钠肽被分泌进入血液循环后，通过激活NPR而发挥其生物学功能。NPR主要分为NPR-A、NPR-B和NPR-C三种类型。NPR-A和NPR-B由1个能结合钠尿肽的胞外配体结合区域、1个短的跨膜区域和胞内区域组成。其中，胞内区域包含1个蛋白激酶同源区域、1个参与寡聚的螺旋铰链区域和1个C端鸟苷酸环化酶催化区域[25]。因此，NPR-A和NPR-B是由鸟苷酸环化酶连接，它们利用cGMP作为胞内信使，进而激活胞内信号级联反应[26]。NPR-C具有与NPR-A和NPR-B的细胞外区域同源的二硫键二聚体和含37个氨基酸组成的胞内区域，但其缺乏鸟苷酸环化酶活性，被认为是一种清除受体，能与ANP、BNP、CNP结合，介导其清除[27]。ANP和BNP优先结合并激活NPR-A，通过刺激NPR-A的鸟苷酸环化酶活动，提高细胞内cGMP水平，进而通过cGMP调节的离子通道、cGMP依赖的蛋白激酶和环核苷酸磷酸二酯酶等引发生理反应[28]。而CNP优先激活NPR-B，当发生HF时，心室成纤维细胞显著增加，且NPR-B在成纤维细胞膜表面大量表达，CNP通过激活NPR-B，直接抑制了心脏成纤维细胞的DNA和胶原纤维的合成，从而减轻心肌纤维化[29]。NPR-C受体定位于心脏的心肌细胞和成纤维细胞，并在人类衰竭的心脏中上调[10]。此外，CNP亦可通过NPR-C介导对心脏的保护功能，如维持心脏形态、心室收缩力和冠状动脉微血管反应的生理能力等。研究证明，靶向NPR-C是治疗HF和缺血性心血管疾病的有效手段[30]。

2 利钠肽在HF中介导的生理功能

HF发生时，利钠肽通过激活相应的NPR介导抑制RAAS和SNS的激活、心肌肥大和纤维化、肺动脉高压形成以及血栓形成等生理过程，从而实现对心脏的保护作用。

2.1抑制RAAS和SNS的激活 RAAS[31]、SNS[32]等神经激素系统在HF早期出现代偿性激活，同时伴有体内盐和液体的超载以及心房或心室壁张力增加，而ANP和BNP是RAAS和SNS的天然拮抗剂[33]。因此，NPs主要通过协调中枢和外周神经系统的活动，抑制RAAS和SNS来控制液体和电解质稳态。其中，ANP以一种cGMP依赖的方式抑制肾小球球旁细胞分泌肾素，从而通过减少血管紧张素Ⅱ诱导的肾近端小管钠和水转运，进而抑制RAAS[34]。且ANP可通过抑制交感神经活动，减少神经末梢儿茶酚胺的释放[35]，并增强迷走神经传入，从而抑制反射性心动过速和血管收缩，增加HF发生时的冠状动脉血流量[36]。

2.2抑制心肌肥大和纤维化 HF与心肌纤维化显著相关。NPs在心血管系统中表现出抗细胞原性和抗增殖活性，并调节细胞的生长和增殖以及心肌细胞肥大[37]。因此，ANP、BNP和CNP均可抑制心肌肥厚和纤维化，延缓HF的进展。破坏ANP基因或敲除ANP受体可导致高血压和心室肥厚[38]，进一步研究发现ANP通过抑制血管紧张素Ⅱ、醛固酮和内皮素-1的产生，抑制促炎因子和巨噬细胞浸润等炎症反应[39]，从而抑制心肌细胞的生长和肥大以及成纤维细胞的生长、迁移和增殖，进而抑制心肌肥大和纤维化。BNP可通过减少心肌肥厚和纤维化，直接为心脏提供代偿性保护[40]。CNP通过调节蛋白激酶G诱导的Smad3磷酸化和转化生长因子-β诱导的核转位而具有抗纤维化作用，且相较ANP和BNP，CNP的抗心肌纤维化效应最强[41]。研究表明，HF的严重程度与CNP表达量呈显著正相关，HF发生时CNP通过自分泌和旁分泌方式抑制心肌肥厚和纤维化[42]。

2.3抑制肺动脉高压形成 肺部疾病反复发生，持续进展可导致肺动脉压力升高[43]，最终导致左心衰竭。ANP及其受体NPR-A通过其对血管松弛和血管内容量的综合作用降低系统血压水平。同时也可松弛肺部的气道和血管，降低肺动脉高压[44]。血浆BNP能密切反映肺动脉血压水平，是肺动脉高压和HF的敏感指标。有研究表明，BNP与肺动脉收缩压呈正相关，与动脉血氧分压呈负相关[45]。随着肺动脉高压严重程度的增加，动脉血氧分压降低，BNP水平明显升高，因此ANP和BNP均对慢性缺氧引起的肺动脉高压有抑制作用[46]。HF发生时，心室中CNP通过激活NPR-B，使得NPR-B活性升高，从而对HF患者的肺动脉高压和心肌纤维化产生抑制作用[47]。

3 利钠肽在HF中的临床应用

利钠肽作为HF的特异性生物标志物已广泛应用于临床。对于尚未出现典型症状的前HF阶段患者，监测利钠肽能有效预防心血管不良事件发生；对于已有HF症状的患者，尤其在出现急性呼吸困难或心前区疼痛等紧急情况下，通常很难鉴别HF和其他与这些非特异性症状相关的疾病，而立即检测利钠肽可排除或诊断HF；且基于利钠肽在HF发生时对机体的保护机制，临床已通过监测利钠肽水平指导HF的治疗用药剂量，并已开发出利钠肽激动剂和抑制利钠肽降解的药物来治疗HF；此外，对于已采取过系统治疗的HF患者，则可通过监测利钠肽来评估其风险增加率、复发率和死亡率等预后信息。

3.1利钠肽对HF的预防作用 对于无明显症状的前HF阶段患者，BNP和NT-proBNP可以预测患者的心血管事件和死亡率[48]。因此，监测BNP和NT-proBNP能有效预防前HF阶段患者进入临床HF阶段，从而降低HF的发生率和死亡率。McDonagh等[49]随机选取了1 640名年龄为25～74岁的男性和女性，并研究了他们4年的全因死亡率。结果表明，BNP水平是4年全因死亡率的独立预测因子，且死亡患者的BNP水平显著高于存活患者。另一项大型前瞻性临床研究发现，在3 346名没有HF的随访人群中(平均随访5.2年)，对于BNP水平超过正常80%(男性>20.0 pg/mL，女性>23.3 pg/mL)的患者，HF的发生率较正常人增加3.07倍[50]。此外，Dao等[51]研究显示BNP具有较高的HF阴性预测值，对于没有心脏衰竭病史或无证据的80岁及80岁以上的受试者，BNP是未来心脏事件的良好预测指标。

3.2利钠肽对HF的诊断作用 根据美国纽约心脏病协会分级，所有类型的利钠肽水平均随着HF临床严重程度的增加而代偿性升高[52]。因此，利钠肽水平可作为诊断HF的标志物，但测量血浆中ANP或BNP的C端水平作为HF诊断标志物的可行性受到其循环半衰期短的阻碍：ANP的半衰期为2～4 min，BNP约为20 min。而裂解利钠肽蛋白水解产物N端，得到的NT-proBNP和ANP前体中肽段(midregional pro-atrial natriuretic peptide，MR-proANP)的半衰期较长(约为90 min)，因此血浆NT-proBNP和MR-proANP水平常用于替代血浆BNP和ANP水平作为HF诊断的标志物[53]。目前临床指南既将BNP和NT-proBNP作为HF诊断的金标准，还根据其建立了HF的排除标准[54]。若HF非急性期BNP≤35 pg/mL或NT-proBNP≤125 pg/mL，以及HF急性期BNP<100 pg/mL或NT-proBNP<300 pg/mL，则可排除疑似HF，且BNP和NT-proBNP的阴性预测值分别为94%和98%[55]。HF的模式和潜在的病因可能在某些情况下改变血浆BNP水平和HF严重程度之间的关系，但在一定程度上不会影响临床判断。在收缩期和舒张期HF时，血浆BNP水平均升高[56]。BACH研究表明，MR-proANP测量是诊断急性HF患者呼吸困难的有用工具[57]。另一项研究显示，HF患者的血浆MR-proANP水平远高于非HF患者，且是一种较血浆NT-proBNP水平更敏感和特异的射血分数保留的HF的生物标志物[58]。

3.3利钠肽指导HF的治疗 BNP的生理作用有助于弥补心肌功能的降低，病理紊乱反应中BNP水平升高是一种保护性的稳态反应。因此，通过对BNP相关肽的管理和药物干预补充内源性钠尿肽，为HF等心血管疾病的治疗提供了一个全新而有效的思路。如在HF治疗的用药剂量方面，HF患者可根据BNP和NT-proBNP水平调整血管紧张素转换酶抑制剂或血管紧张素受体阻滞剂的剂量而受益[59]。在用药种类方面，通过人工合成利钠肽激动剂或利钠肽降解抑制剂能有效提高利钠肽的生物利用度[60]。

3.3.1人工合成利钠肽 人工合成的利钠肽的功效和安全性优于天然利钠肽，包括与NPR-A的正常结合能力，增强对蛋白降解的耐药性，以及减少不良事件的发生[55]。如重组人BNP(奈西立肽)已成为急性和慢性HF患者常规应用的药物，在急性充血性HF的血管扩张治疗试验和其他试验中表现出良好的血流动力学和神经激素作用[61]。突变型ANP是一种含40个氨基酸的肽段，由天然ANP的28个氨基酸组成，且C端延伸含12个氨基酸，较天然ANP更能抵抗蛋白酶的降解[62]。研究发现，与ANP相比，突变型ANP更具有促进利钠利尿、抑制RAAS和SNS、调节血压、抗心肌纤维化等心脏保护作用，这可能与突变型ANP因C端延长而增强了对中性内啡肽酶降解的抵抗作用有关[63]。一项Ⅰ期临床试验表明，突变型ANP可有效降低顽固性高血压患者的收缩压和舒张压，为难治性高血压继发HF患者提供治疗机会，从而降低HF的发生风险[64]。

3.3.2抑制利钠肽降解 介导循环中利钠肽降解的途径有以下两种：①NPR-C介导的降解，NPR-C具有结合、内化和降解各种NPs的能力；②细胞外蛋白降解，NPs可被中性内肽酶(neutral endopeptidase，NEP)、二肽基肽酶4和胰岛素降解酶等细胞外蛋白酶分解[65]。其中NEP是一种锌依赖的膜金属肽酶，是NPs特别是ANP的关键降解酶，属于NEP M13亚家族[66]。ANP和CNP是NEP的首选底物，而BNP是NEP的较差底物[67]，因此NEP介导ANP和CNP的清除能力较BNP强。虽然抑制NEP则可阻断利钠肽降解，提高利钠肽生物利用度，保护心血管系统[68]。但临床研究发现，NEP抑制剂在抑制利钠肽降解的同时，还可激活RAAS，导致血管紧张素Ⅰ、血管紧张素Ⅱ、肾上腺髓质素等表达水平升高[69]。因此，NEP抑制剂单独使用时对HF无治疗作用，若将NEP与RAAS抑制剂联合应用，实现NPs和RAAS的双重抑制，则NEP可以作为一种辅助制剂，与RAAS抑制剂结合发挥其最大作用，如抑制心脏重构、纤维化、心肌肥厚，改善心功能，降低HF死亡率等。

3.4利钠肽对HF预后的预测作用 利钠肽水平的变化是HF患者临床预后的一个重要独立预测因子。其中，BNP是唯一独立于血流动力学指标(如左心室射血分数、左心室舒张末期容积指数和压力、肺毛细血管楔压)的神经激素指标，可提供关于HF的风险增加率、复发率和死亡率等预后信息[70]。对于稳定的慢性HF患者，当BNP水平为100 pg/mL时，其死亡风险明显增加，每增加100 pg/mL，风险增加35%[71]。对于NT-proBNP，死亡风险从200 pg/mL开始明显增加，并随NT-proBNP水平升高呈指数增长，特别是升至1 000 pg/mL以上时[72]。相反，若患者的BNP水平下降至100 pg/mL或NT-proBNP下降至1 000 pg/mL以下时，则死亡风险显著降低[73]。若HF患者经治疗后症状改善，但利钠肽水平仍未能下降，表明其死亡风险并未降低。因此，连续监测利钠肽水平可以提供有关治疗反应和剩余风险的强有力的客观信息。此外，BNP是评估晚期HF患者死亡率的最佳标志物，高BNP水平与高死亡率相关。Isnard等[74]研究证实，BNP是任何病因导致的HF患者猝死的唯一独立预测因子。在随访3年的452例射血分数降低35%的HF患者中，BNP水平为130 pg/mL的患者心源性猝死发生率较高[24]。一项多中心的快速急诊HF门诊试验研究发现，对于呼吸急促的患者，BNP>200 pg/mL是其合并严重心血管事件的强预测因子[48]。Maeda等[75]在对102例重度HF(美国纽约心脏病协会心功能分级为Ⅲ级和Ⅳ级)患者的临床研究中发现，尽管左心室射血分数和症状有所改善，但优化治疗后的3个月持续高血浆BNP水平是预测患者死亡的独立危险因素。此外，BNP对近期出现HF的患者也有预后价值，持续低血浆BNP水平的HF患者预后良好，与是否治疗无关。

4 小 结

利钠肽表达水平升高是在HF导致的病理紊乱条件下产生的稳态反应，其通过抑制RAAS和SNS的激活、抑制心肌肥大和纤维化、抑制肺动脉高压及血栓形成等，从而维持体内水及电解质代谢平衡，并显著改善心脏的结构和功能，逆转心脏重构。此外，利钠肽能有效指导HF的预防、诊断、治疗和预后，目前2018英国国家卫生与临床优化研究所成人慢性心力衰竭诊断与管理指南[76]已将BNP和NT-proBNP作为HF诊断的金标准。监测BNP和NT-proBNP的表达水平，能有效降低HF的发病率、住院率和死亡率。今后还应以利钠肽为中心，开发利钠肽类似物或激动剂等药物，以为HF的治疗提供更有效的临床用药。