Value of human cartilage glycoprotein-39 and N-terminal prohormone of brain natriuretic peptide in coronary artery injury in children with Kawasaki disease
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摘要:目的
探讨人软骨糖蛋白-39(YKL-40)、N端脑钠肽前体(NT-proBNP)在川崎病(KD)患儿冠状动脉损伤(CAL)中的临床应用价值。
方法选取125例KD患儿作为研究对象(KD组)，并根据是否合并冠状动脉病变分为CAL组(n=53)及无冠状动脉损伤(NCAL)组(n=72)。选取同期体检的健康儿童(HC组)和同期住院的仅消化道感染的发热患儿(FC组)作为对照。检测血浆YKL-40、NT-proBNP水平。绘制受试者工作特征(ROC)曲线评估YKL-40、NT-proBNP对KD患儿不同时期CAL的诊断价值。
结果KD患儿不同时期(急性期、亚急性期和恢复期)的血浆YKL-40、NT-proBNP水平高于HC组、FC组，差异有统计学意义(P < 0.05); CAL组YKL-40水平高于NCAL组，急性期NT-proBNP高于NCAL组，差异有统计学意义(P < 0.05)。YKL-40、NT-proBNP及两者联合诊断KD急性期CAL的曲线下面积(AUC)分别为0.813、0.832、0.886; YKL-40、NT-proBNP及两者联合诊断KD亚急性期CAL的AUC分别为0.699、0.522、0.701; YKL-40、NT-proBNP及两者联合诊断KD恢复期CAL的AUC分别为0.982、0.435、0.986。
结论血浆YKL-40和NT-proBNP水平可作为KD早期辅助诊断指标。血浆YKL-40可联合其他指标用于监测KD疾病活动及CAL并发症的发展。
Abstract:ObjectiveTo investigate the clinical application value of human cartilage glycoprotein-39 (YKL-40) and N-terminal prohormone of brain natriuretic peptide (NT-proBNP) in coronary artery injury (CAL) children with Kawasaki disease (KD).
MethodsA total of 125 children with KD were selected as study subjects (KD group), and divided into CAL group (n=53) and no coronary artery injury (NCAL) group (n=72) according to whether they were complicated with coronary artery disease. Healthy children who underwent physical examination during the same period (HC group) and only the digestive tract infection of children with fever in the same period (FC group) in the hospital were selected as control. Plasma levels of YKL-40 and NT-proBNP were measured. Receiver operating characteristic (ROC) curve was drawn to evaluate the diagnostic value of YKL-40 and NT-proBNP in CAL at different periods of KD children.
ResultsPlasma YKL-40 and NT-proBNP levels in KD children were significantly higher than those in the HC group and the FC group at different periods (acute stage, subacute stage and recovery stage) (P < 0.05). YKL-40 level in the CAL group was significantly higher than that in the NCAL group, and NT-proBNP in acute stage was significantly higher than that in the NCAL group (P < 0.05). The area under the curve (AUC) of YKL-40, NT-proBNP and their combination in diagnosing CAL in acute period of KD were 0.813, 0.832 and 0.886, respectively; the AUC of YKL-40, NT-proBNP and their combination in the diagnosis of KD subacute CAL were 0.699, 0.522 and 0.701, respectively; the AUC of YKL-40, NT-proBNP and their combination in diagnosing coronary artery injury during KD convalesce were 0.982, 0.435 and 0.986, respectively.
ConclusionPlasma YKL-40 and NT-proBNP levels can be used as early diagnostic indicators for KD. Plasma YKL-40 can be used in combination with other indicators to monitor KD disease activity and the development of complications from coronary artery injury.
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急性心力衰竭(AHF)为临床较常见的心脏急症，心力衰竭急性发作或持续加重引发心脏负荷增大、收缩力下降、急性心排量骤降等临床综合征，严重者还可出现急性肺水肿、急性肾衰竭、心源性休克等情况。尽管AHF的药物和非药物治疗方法已取得较大进展，但患者预后仍较差[1], 这可能因为诱因存在多样性和病理机制尚未完全明确。研究[2-3]证实，心肌氧化应激时形成的过量氧自由基与心血管疾病尤其是AHF的发生发展密切相关。胰岛素样生长因子结合蛋白-7(IGFBP-7)可存在于血管内皮细胞的Weibel Palade小体上[4], 能促使血管内皮细胞产生活性氧(ROS), 加重心肌细胞氧化损伤和衰老，参与射血分数保留型心力衰竭的发生发展[5]。沉默信息调节因子4(SIRT4)是一种主要存在于线粒体中的NAD+依赖性蛋白质脱酰酶，除参与线粒体功能调节外，还参与机体炎症反应和氧化应激反应等过程[6]。LUO Y X等[7]发现, SIRT4可通过升高小鼠体内ROS水平，加速血管紧张素(AngⅡ)诱导的病理性心肌肥大，提示SIRT4可能与AHF的发生发展及预后有关。本研究探讨AHF患者血清IGFBP-7、SIRT4表达水平变化情况及其与预后的关系，以期改善AHF的治疗效果，现报告如下。
1. 资料与方法
1.1 一般资料
选取2021年4月—2023年1月廊坊市中医医院收治的151例AHF患者纳入AHF组。纳入标准: ①符合《中国急性心力衰竭急诊临床实践指南(2017)》[8]中AHF诊断标准者; ②首次发病，纽约心脏病协会(NYHA)分级≥2级者; ③发病后24 h内入院者; ④知晓研究内容，配合治疗，签署知情同意书者。排除标准: ①入院后24 h死亡者; ②合并严重肝、肾、肺疾病者; ③合并其他心血管疾病者; ④合并自身免疫系统疾病或恶性肿瘤者。按照1∶1比例另选取151例同期同年龄段健康体检者纳入对照组，体检者均身体健康。对照组男84例，女67例; 年龄53~80岁，平均(64.30±5.23)岁; 体质量指数(BMI)18~38 kg/m2, 平均(22.83±2.59) kg/m2; 舒张压66~98 mmHg, 平均(77.81±5.81) mmHg; 收缩压93~162 mmHg, 平均(119.46±13.15) mmHg; 低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)1.55~3.24 mmol/L, 平均(2.44±0.40) mmol/L; 有饮酒史37例，有吸烟史49例。AHF组男89例，女62例; 年龄53~79岁，平均(64.99±5.65)岁; BMI 18~38 kg/m2, 平均(23.13±3.17) kg/m2; 舒张压65~98 mmHg, 平均(78.12±7.20) mmHg; 收缩压93~165 mmHg, 平均(120.39±12.66) mmHg; LDL-C 1.49~3.66 mmol/L, 平均(2.46±0.44) mmol/L; 有饮酒史35例，有吸烟史52例; 病情严重程度分级[8]为Ⅱ级49例、Ⅲ级79例、Ⅳ级23例。2组研究对象的基线资料比较，差异无统计学意义(P>0.05)。本研究经医院医学伦理委员会审核批准(批号2022-1102-01)。
1.2 研究方法
采集对照组(体检当日)和AHF组(入院次日)研究对象晨起空腹肘静脉血样3 mL, 3 000转/min离心10 min后，分离血清, -80 ℃冷冻保存。采用酶联免疫吸附法检测2组血清IGFBP-7、SIRT4、N-末端钠尿肽前体(NT-proBNP)和ROS水平，检测试剂盒购自研生生物科技有限公司，所用仪器为BioTek Synergy H1多功能酶标仪。
1.3 观察指标
① 比较对照组和AHF组血清IGFBP-7、SIRT4、NT-proBNP、ROS水平。②比较AHF组不同病情患者的血清IGFBP-7、SIRT4、NT-proBNP和ROS水平。③对AHF组患者进行为期12个月的随访，记录患者不良心血管事件发生情况，包括复发性心绞痛、再发心力衰竭、心肌梗死、心源性死亡等，并据此将患者分为预后良好者和预后不良者。④比较不同预后患者的性别、年龄、BMI、血压、LDL-C、饮酒史、吸烟史、病情分级和血清IGFBP-7、SIRT4、NT-proBNP、ROS水平。
1.4 统计学分析
采用SPSS 25.0统计学软件分析数据。计数资料和等级资料均以[n(%)]表示，组间分析分别采用χ2检验和秩和检验。符合正态分布的计量资料以(x±s)描述, 2组间比较采用t检验，多组间比较采用单因素方差分析; 不符合正态分布的计量资料以[M(P25, P75)]描述，比较采用Mann-whitney U检验。相关性分析采用Pearson相关系数法; 影响因素分析采用多因素Logistic回归分析法; 预测效能采用受试者工作特征(ROC)曲线评估，效能比较行Z检验。P < 0.05为差异有统计学意义。
2. 结果
2.1 2组血清IGFBP-7、SIRT4、NT-proBNP和ROS水平比较
AHF组血清IGFBP-7、SIRT4、NT-proBNP和ROS表达水平均高于对照组，差异有统计学意义(P < 0.05), 见表 1。
表 1 2组血清IGFBP-7、SIRT4、NT-proBNP和ROS水平比较(x±s)[M(P25, P75)]组别 n IGFBP-7/(μg/L) SIRT4/(nU/mL) NT-proBNP/(ng/L) ROS/(ng/mL) 对照组 151 50.11±12.86 30.93±9.27 206.01(157.69, 239.64) 13.83±3.10 AHF组 151 135.60±35.23* 75.23±20.92* 2 698.91(1 487.28, 4 192.45)* 30.86±9.02* IGFBP-7: 胰岛素样生长因子结合蛋白-7; SIRT4: 沉默信息调节因子4; NT-proBNP: N-末端钠尿肽前体; ROS: 活性氧。
与对照组比较, *P < 0.05。2.2 不同病情分级AHF患者血清IGFBP-7、SIRT4、NT-proBNP和ROS水平比较
AHF组患者中，病情分级Ⅳ级者血清IGFBP-7、SIRT4、NT-proBNP和ROS水平高于Ⅲ级者和Ⅱ级者，Ⅲ级者血清IGFBP-7、SIRT4、NT-proBNP和ROS水平高于Ⅱ级者，差异有统计学意义(P < 0.05), 见表 2。
表 2 不同病情分级患者血清IGFBP-7、SIRT4、NT-proBNP和ROS水平比较(x±s)[M(P25, P75)]病情分级 n IGFBP-7/(μg/L) SIRT4/(nU/mL) NT-proBNP/(ng/L) ROS/(ng/mL) Ⅱ级 49 107.80±35.44 57.66±12.53 1 266.79(772.82, 2 027.66) 23.13±6.50 Ⅲ级 79 141.18±22.74* 77.50±16.05* 3 047.13(1 896.74, 4 131.54)* 31.88±5.92* Ⅳ级 23 175.71±14.67*# 104.34±12.05*# 5 535.59(4 578.72, 6 461.09)*# 43.79±5.09*# 与Ⅱ级比较, *P < 0.05; 与Ⅲ级比较, #P < 0.05。 2.3 不同预后AHF患者基本资料、血清指标表达水平比较
截至随访结束, 48例AHF患者预后不良(31.79%), 其中复发性心绞痛18例(37.50%)、心力衰竭14例(29.17%)、心肌梗死12例(25.00%)、心源性死亡4例(8.33%)。预后不良者在性别、年龄、BMI、舒张压、收缩压、LDL-C、饮酒史、吸烟史方面与预后良好者比较，差异均无统计学意义(P>0.05), 但预后不良者病情分级和血清IGFBP-7、SIRT4、NT-proBNP、ROS表达水平均高于预后良好者，差异有统计学意义(P < 0.05), 见表 3。
表 3 不同预后AHF患者基本资料、血清指标表达水平比较[n(%)](x±s)[M(P25, P75)]指标 预后良好者(n=103) 预后不良者(n=48) χ2/t/Z P 性别 男 57(55.34) 32(66.67) 1.736 0.188 女 46(44.66) 16(33.33) 年龄/岁 64.44±5.40 66.17±6.02 1.765 0.080 体质量指数/(kg/m2) 23.23±2.65 22.92±4.10 0.570 0.570 舒张压/mmHg 77.50±6.83 79.46±7.84 1.569 0.119 收缩压/mmHg 119.30±13.56 122.73±10.20 1.569 0.119 低密度脂蛋白胆固醇/(mmol/L) 2.42±0.44 2.55±0.44 1.726 0.086 饮酒史 22(21.36) 13(27.08) 0.602 0.438 吸烟史 31(30.10) 21(43.75) 2.703 0.100 病情分级 Ⅱ级 41(39.81) 8(16.67) 18.961 < 0.001 Ⅲ级 54(52.43) 25(52.08) Ⅳ级 8(7.77) 15(31.25) 胰岛素样生长因子结合蛋白-7/(μg/L) 124.63±34.91 159.16±22.01 6.288 < 0.001 沉默信息调节因子4/(nU/mL) 68.28±17.78 89.87±19.57 6.727 < 0.001 N-末端钠尿肽前体/(ng/L) 2 106.30(1 207.98, 3 178.20) 4 474.21(2 810.11, 5 476.59) 5.918 < 0.001 活性氧/(ng/mL) 27.95±7.41 37.09±9.06 6.567 < 0.001 2.4 AHF患者血清IGFBP-7、SIRT4与NT-proBNP、ROS的相关性分析
相关性分析结果显示, AHF患者血清IGFBP-7、SIRT4水平均分别与血清NT-proBNP、ROS水平呈正相关(r=0.523、0.498、0.578、0.557, P < 0.05), 见图 1。
2.5 AHF患者预后的影响因素分析
以患者预后为因变量(预后良好=0，预后不良=1), 以病情分级和血清IGFBP-7、SIRT4、NT-proBNP、ROS水平为自变量(病情分级赋值: Ⅱ级=0, Ⅲ级=1, Ⅳ级=2; IGFBP-7、SIRT4、NT-proBNP、ROS分别原值代入)，进行多因素Logistic回归分析。分析结果显示，病情分级和血清IGFBP-7、SIRT4、NT-proBNP、ROS水平均为AHF患者预后的独立影响因素(P < 0.05), 见表 4。
表 4 AHF患者预后影响因素的多因素Logistic回归分析结果因素 β SE Wald χ2 P OR(95%CI) 病情分级 0.371 0.166 4.995 0.026 1.449(1.174~3.692) 胰岛素样生长因子结合蛋白-7 0.285 0.121 5.548 0.019 1.328(1.136~5.041) 沉默信息调节因子4 0.329 0.159 4.282 0.038 1.390(1.215~5.732) N-末端钠尿肽前体 0.221 0.110 4.036 0.041 1.247(1.086~3.119) 活性氧 0.432 0.183 5.573 0.019 1.540(1.352~7.415) 2.6 血清IGFBP-7、SIRT4对AHF患者预后不良的预测效能
ROC曲线分析结果显示，血清IGFBP-7、SIRT4、ROS对AHF患者预后不良均具有一定预测价值，曲线下面积(AUC)分别为0.794、0.795、0.778, 且血清IGFBP-7、SIRT4、ROS联合预测AHF患者预后不良的AUC大于单独检测(Z=2.590、2.432、2.563, P < 0.05), 见表 5、图 2。
表 5 血清IGFBP-7、SIRT4、ROS对AHF患者预后不良的预测效能指标 敏感度 特异度 最佳截断值 P AUC(95%CI) 胰岛素样生长因子结合蛋白-7/(μg/L) 0.688 0.786 149.09 < 0.001 0.794(0.722~0.864) 沉默信息调节因子4/(nU/mL) 0.792 0.641 73.94 < 0.001 0.795(0.720~0.871) 活性氧/(ng/mL) 0.667 0.816 35.77 < 0.001 0.778(0.692~0.865) 三者联合 0.917 0.864 — < 0.001 0.909(0.858~0.959) 3. 讨论
研究[9-10]证实，心肌组织氧化应激与心力衰竭的发生发展密切相关，但具体作用机制目前尚未明确。氧自由基可通过直接损伤心肌细胞及其超微结构造成心肌损伤，或通过调控细胞信号转导通路，启动心肌细胞凋亡，减少心肌细胞数目，导致心肌纤维化和心室重构，进而引发心力衰竭[2]。
IGFBP-7属于胰岛素样生长因子结合蛋白家族成员，可与胰岛素样生长因子(IGF)结合，拮抗其与相应受体结合，从而参与细胞增殖、衰老、凋亡等生理过程[11]。人类心肌细胞转录组和血浆蛋白质组综合分析[12]表明, IGFBP-7属于降解转化生长因子-β(TGF-β)下游细胞因子，可由衰竭的心肌细胞分泌，通过HtrA丝氨酸肽酶3(Htra3)-TGF-β-IGFBP-7途径调节心肌细胞稳态和心脏纤维化。BARROSO M C等[13]研究发现, IGFBP-7在健康体检者、无症状左室舒张功能不全者、射血分数保留型心力衰竭(HFpEF)患者体内的表达水平呈显著升高趋势，且IGFBP-7表达水平升高可能反映舒张功能恶化、心脏代谢紊乱和结构不良等。HAGE C等[5]研究显示, IGFBP-7可能通过炎症和氧化应激反应促进心力衰竭的发生发展, HFpEF者体内IGFBP-7轻微上调表达，且其表达水平与心脏舒张功能障碍、心力衰竭病情严重程度和预后均显著相关; IGFBP-7在射血分数降低的心力衰竭患者体内显著升高，且其表达水平与病情严重程度有关，但与患者预后无关。SIRT4属于Ⅱ型Sirtuins家族成员之一，主要分布于线粒体中，可通过乙酰辅酶A广泛参与机体代谢调控。研究[14]证实，沉默信息调节因子(SIRT)3和SIRT7可调节心肌细胞凋亡和氧化应激反应，抑制心肌肥大, SIRT6可减轻心脏肥厚，但SIRT4在心脏中的作用尚未明确。ZHANG S J等[15]研究显示, SIRT4敲除能显著逆转参附强心饮对新生大鼠心肌细胞氧化应激、炎症和凋亡的影响。KOENTGES C等[16]研究显示, SIRT4表达增加会加速小鼠心力衰竭发展，这可能与其加重细胞线粒体氧化应激有关。
本研究结果显示, AHF组血清IGFBP-7、SIRT4水平显著高于对照组, IGFBP-7、SIRT4表达水平随着AHF患者病情分级的增加而显著升高，且与NT-proBNP、ROS表达水平呈正相关，提示血清IGFBP-7、SIRT4在AHF患者体内呈高表达，与既往研究[5, 16]结论相似。本研究还发现, AHF组预后不良者血清IGFBP-7、SIRT4水平显著高于预后良好者，且血清IGFBP-7、SIRT4高表达是AHF患者预后不良的危险因素，提示血清IGFBP-7、SIRT4水平对AHF患者预后具有一定预测作用。此外，本研究通过ROC曲线评估血清IGFBP-7、SIRT4、ROS水平对AHF患者预后的预测效能，发现血清IGFBP-7、SIRT4、ROS联合预测AHF预后不良的AUC为0.909, 预测效能较高。因此，临床应重视血清IGFBP-7、SIRT4高表达的AHF患者的长期管理工作，积极预防不良心血管事件的发生，从而降低患者再入院率和病死率。
综上所述, IGFBP-7、SIRT4在AHF患者血清中呈高表达，且其表达水平与病情分级和预后显著相关，两者联合检测对患者预后具有较高的预测价值，或可为AHF发生发展机制、靶向治疗方法研究等提供新的思路。然而本研究未纳入治疗因素、生活条件、心理健康状况、自我管理能力等因素对预后进行预测，导致结果可能存在一定偏倚性，后续应扩大样本量开展更深入的研究加以验证。
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表 1 KD组与FC组、HC组血浆YKL-40、NT-proBNP水平(x±s)
组别 时期 YKL-40/(ng/mL) NT-proBNP/(pg/mL) KD组(n=125) 急性期 55.04±13.11*# 1 238.30±587.29*# 亚急性期 44.91±13.12*# 850.45±224.54*# 恢复期 33.52±10.74*# 65.66±27.48*# FC组(n=125) 22.98±9.69 223.91±105.21 HC组(n=125) 8.43±2.55 43.76±15.02 YKL-40: 人软骨糖蛋白39; NT-proBNP: N端脑钠肽前体。
与FC组比较, *P < 0.05; 与HC组比较, #P < 0.05。
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表 2 CAL组与NCAL组不同时期YKL-40、NT-proBNP水平比较(x±s)
组别 时期 YKL-40/(ng/mL) NT-proBNP/(pg/mL) CAL组(n=53) 急性期 63.01±7.15* 1 642.83±648.30* 亚急性期 50.50±12.93* 855.25±247.09 恢复期 43.73±6.43* 61.47±23.87 NCAL组(n=72) 急性期 49.17±13.42 940.51±287.19 亚急性期 40.79±11.73 846.92±208.11 恢复期 26.00±5.99 68.75±29.65 YKL-40: 人软骨糖蛋白39; NT-proBNP: N端脑钠肽前体。
与NCAL组比较, *P < 0.05。
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表 3 血浆YKL-40、NT-proBNP及联合诊断KD急性期CAL的ROC曲线参数
指标 AUC 95%CI 最佳临界值 约登指数 敏感度 特异度 YKL-40 0.813 0.738~0.889 53.12 ng/mL 0.564 0.93 0.64 NT-proBNP 0.832 0.750~0.914 1 287.00 pg/mL 0.616 0.72 0.90 联合预测因子 0.886 0.827~0.944 0.34 0.646 0.83 0.82 YKL-40: 人软骨糖蛋白39; NT-proBNP: N端脑钠肽前体。
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表 4 血浆YKL-40、NT-proBNP及联合诊断KD亚急性期CAL的ROC曲线参数
指标 AUC 95%CI 最佳临界值 约登指数 敏感度 特异度 YKL-40 0.699 0.607~0.791 43.71 ng/mL 0.35 0.74 0.61 NT-proBNP 0.522 0.417~0.628 947.50 pg/mL 0.14 0.42 0.72 联合预测因子 0.701 0.609~0.793 0.39 0.33 0.72 0.61
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表 5 血浆YKL-40、NT-proBNP及联合诊断KD恢复期CAL的ROC曲线参数
指标 AUC 95%CI 最佳临界值 约登指数 敏感度 特异度 YKL-40 0.982 0.965~0.998 32.95 ng/mL 0.88 0.98 0.90 NT-proBNP 0.435 0.335~0.536 56.50 pg/mL 0.04 0.62 0.42 联合预测因子 0.986 0.971~1.000 0.49 0.88 0.93 0.96
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