脑钠肽在临床医学与法医学中研究进展
脑钠肽或B 型利钠肽( brain /B type of natriuretic pep tide,BNP) ,是1988年由Sudoh等首先从猪脑内分离出来的一种心血管肽类激素。它是利钠肽家族中的一员,BNP主要由心室分泌,是反映左心室功能的敏感指标。目前关于BNP的临床研究主要集中在BNP与心功能不全和急性冠状动脉综合征的诊断、治疗、预后等方面,而在法医病理学方面的研究主要是死因分析、死亡方式的推断以明确伤病关系等。现就目前的研究进展和应用作一综述。1 BNP生物学特性
人BNP基因位于人类染色体1p36. 2,基因全长1922碱基对,含有3个外显子和2个内含子,其mRNA由692碱基对组成,编码具有134个氨基酸的BNP前体蛋白原,然后进行细胞内修饰裂解产生108个氨基酸的BNP前体(p roBNP)和26氨基酸的信号肽, p roBNP再裂解为76 个氨基酸的N 末端BNP(NT - porBNP)和32个氨基酸的BNP并释放到细胞外。当心室肌细胞受到牵张或室壁张力增大时, BNP、NT - porBNP以1 ∶1的比例释放入血, NT - ProBNP的半衰期为60～120 min,无内分泌活性,主要由肾脏清除; BNP的半衰期为20 min,主要在肺和肾内降解。左心室是BNP合成分泌的主要场所,但右心室和心心房亦可合成分泌BNP。
BNP通过与其受体结合而发挥生物学作用。目前发现有A、B、C 3种受体[ 1 ] ,其广泛分布于人体心脏、血管内皮、血管平滑肌细胞、肾脏、肾上腺和中枢神经系统等组织。3种受体是各种BNP的共同受体,但其亲和力各不相同。BNP的生物学作用有: (1)增加肾小球滤过率,抑制Na+重吸收而利钠、利尿;(2)松弛血管平滑肌,扩张动、静脉而降低血压,及减轻心脏前后负荷; (3)抑制交感神经系统活性; (4)拮抗肾素、血管紧张素、醛固酮系统; (5)最近研究表明BNP尚可直接松驰心肌,抑制心肌纤维化及血管平滑肌增生,抗冠脉痉挛等作用。
2 影响血桨BNP浓度的因素和疾病
血浆BNP浓度受年龄、性别、心率、肾功能等因素影响[ 2 ]。健康人群女性BNP浓度较男性高25 % ,服用激素替代治疗的绝经期后妇女BNP浓度较高,表明雌激素对其有影响。BNP浓度与年龄呈正相关,但亦有不同的报告。健康人群心率每分钟增加10次,NT - p roBNP下降15 % , BNP下降9 % ,因此认为BNP合成、分泌主要在舒张期或依赖舒张期充盈压。在健康人,左室射血分数越高,BNP浓度越高,而左室收缩功能不全和心力衰竭(HF)患者恰恰相反。
尽管BNP主要由心脏分泌,但血浆BNP浓度可受其它系统疾病和药物的影响。能引起BNP浓度升高的疾病有:肺部疾病,如肺心病或合并有右室限制的肺部疾病,尤其是呼吸道疾病急性加重期及严重缺氧;高血压及肺动脉高压,尤其是高血压并左室肥厚;心脏结构异常,如主动脉瓣狭窄、二尖瓣狭窄、肥厚性心肌病;内分泌及代谢疾病,如甲亢、库欣综合征(或外源性糖皮质激素) 、原发性醛固酮增多症、Addison综合征、糖尿病;其它如肝硬化及腹水、急性肾衰、副肿瘤综合征、蛛网膜下腔出血、急性冠状动脉综合征。β受体阻滞剂可轻微升高BNP浓度,而ACEI类药物可降低BNP浓度。心功能衰竭患者经积极治疗(急性期静脉用扩血管药物和利尿剂,尽早及长期应用ACEI类药物和β受体阻滞剂) ,BNP浓度降低。
3 BNP检测方法
临床中BNP 浓度的检测方法主要有放射免疫法分析( radioimmunoassay, R IA)和免疫放射分析法( immunoradiometricassay, IRMA) 。此两种方法测得血浆BNP 的正常值范围为0. 5～30 pg/mL。新近应用的美国博适床旁快速定量心力衰竭/心肌梗死诊断仪使用全血标本, 15 min显示测量结果。推荐的心衰诊断界值为100 pg/mL。法医病理学中除R IA、IRMA之外还应用免疫萤光法、免疫组织化学方法、RT - qPCR等方法来测定心肌组织、体液中BNP及其基因。RT - qPCR是近年来应用最广泛的新兴分子生物学技术,是核酸定量、半定量检测中最准确、灵敏、简单和快捷的方法之一。
4 BNP在临床中的应用
4. 1 BNP与充血性心力衰竭
BNP在心力衰竭中的临床应用目前已经较为成熟,它包括了以下几个方面: (1)早期诊断:在充血性心力衰竭(CHF)患者中,在不考虑年龄、心力衰竭严重程度的评估分级(NYHA) 、心功能损伤原因、左心室射血分数等相关因素,高水平BNP /NT - p roBNP和心血管疾病引起的死亡率上升密切相关。国内小样本临床研究亦显示出BNP诊断心力衰竭具有较高的敏感性和特异性[ 2 ] 。在多因素分析中,使用BNP /NT - p roBNP水平对死亡率进行预测要比使用NYHA分级更为准确[ 3 ]。(2)对心衰治疗效果的评价:实验表明,在治疗有效的患者中, BNP /NT - p roBNP水平开始下降,在治疗无效或是心功能进行性衰退的患者中, BNP /NT - p roBNP水平没有下降,甚至继续升高。(3)评价急性心衰的预后:急性心肌梗死(AM I)是急性HF的主要病因,对AM I患者的追踪结果显示,BNP /NT - p roBNP浓度高于中位值的患者,其心脏病致死的比率相对低于中位值偏高的患者, 这表明心梗后高浓度BNP /NT - p roBNP测定值意味着有大面积心肌坏死,从而导致更加明显的左心室功能不全。应用肌钙蛋白T通过检测心肌坏死的程度来进行危险性分级,而应用BNP /NT - p roBNP则通过反应心脏功能不全来分级,二者结合将达到最佳的AM I危险性评估的效果。研究发现, BNP /NT - p roBNP浓度能独立地识别不良预后的心衰患者,是判断心衰患者预后和进行危险分级的有力指标。
4. 2 BNP与心肌梗死
(1)BNP对心肌梗塞范围、梗塞后左心室功能监测:血浆BNP水平与AM I的梗死面积呈正相关,而与左室射血分数、心脏指数呈负相关。急性心肌梗死发生后,血浆BNP 24 h快速升高,然后趋于稳定, 4 d内血浆BNP浓度与透壁性急性心肌梗死患者左室射血分数密切相关[ 3 ] 。(2) BNP对AM I预后的评估:在AM I后测定BNP,不仅可识别有无左心室收缩功能不全,而且在判断左室重构和死亡危险方面优于超声诊断。新近有资料认为, BNP是预测急性冠脉综合症患者30 d内死亡率最好的标志物,其他的研究者证明NT - p roBNP水平的中值能够预言ACS患者4年内的死亡率。
5 BNP在法医学中的应用及前景
Bao - L i Zhu等[ 5 ]对法医尸检案263例(男性195例,女性68例,年龄24～94岁)在死后72 h内通过放射免疫法,免疫荧光分析检测心包液中ANP、BNP、cTnT浓度。结果显示,在死后72 h内,ANP、BNP与cTnT浓度测定值之间差异无统计学意义。在心源性死亡中,心包液BNP浓度与BNP /ANP比值远远高于非心源性死亡病例。
Jens Peter Goetze[ 6 ] 等通过动物实验证实, 在缺血2. 2 ±0. 2 h,左心室缺血区心肌BNP mRNA含量高出正常对照组3. 5倍;而在心肌缺血区和正常心肌区,通过放射免疫分析及免疫组化方法均未能检测到BNP、p roBNP存在;在缺血2 h后,心肌缺血组BNP血浓度升高( P = 0. 028) ,而正常对照组BNP水仍平处于基础值(95 % ±10. 2 % , P = 0. 62) 。考虑在急性缺血时,合成的BNP快速释放入血,导致染色缺失。为证实这个理论,将缺血心肌放入营养液培养3 h,虽未能从细胞中测得BNP、p roBNP,但在培养液中测得其存在,因而证实了左心室肌在缺血时BNP基因表达增强, BNP合成增多,且迅速释放入血。徐永城[ 7 ]等结扎大鼠心脏左前降支,用RT - qPCR法、普通PCR法检测在急性心肌缺血后,目的基因BNP的mRNA表达变化与急性心肌梗死发生后所经历时间的关系。结果表明BNP基因在急性心肌梗死发生3 h后在心肌中的表达量明显增加,而在1 h组心肌中表达的量与10 min、30 min组之间差异无统计学意义,提示BNP基因并非是能反映心肌缺血极早期变化的最佳基因。
总之,BNP在临床医学中的研究相对较多,目前血BNP浓度检测主要应用于心功能、急性冠脉综合征的诊断、治疗与预后。虽BNP在法医学中的应用国内外报道不多,但BNP在法医病理学尸体解剖中的死因分析、死亡方式的推断以明确伤病关系等方面都将发挥越来越重要的作用。随着研究的深入,其检测和诊断标准将更加标化和量化,在法医中的应用也将更加广泛与深入。
参考文献
[ 1 ] Tremblay J, Desjardins R, Hum D, et al. Biochemistry and physiologyof natriuretic pep tide recep tor guanylyl cyclases [ J ]. Mol Cell Bio2chem, 2002, 230 (1 - 2) : 31 - 47.
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[ 3 ] 陈协兴,洪华山,王一波,等. 脑利钠肽对急性呼吸困难的鉴别诊断意义[ J ]. 中华急诊医学杂志, 2004, 13 (4) : 254 - 256.
[ 4 ] 吴士礼,包宗明,史晓俊,等. 急性冠脉综合征患者血浆脑钠素检测及其意义[ J ]. 中国心血管病研究杂志, 2006, 4 (4) : 278 - 280.
[ 5 ] Bao - Li Zhu, Takaki Ishikawa, Tomomi Michiue, et al. Postmortempericardial natriuretic pep tides asmarkers of cardiac function in medi2co - legal autop sies [ J ]. Int J LegalMed, 2007, 121: 28 - 35.
[ 6 ] Goetze JP, Gore A, Moller CH, et al. Acute myocardial hypoxia in2creases BNP gene exp ression [ J ]. FASEB J, 2004, 18 ( 15 ) : 1928 -1930.
[ 7 ] 徐永城,荆小莉,柯咏,等. 大鼠急性心肌缺血后脑钠肽、C - fos基因的表达及法医学意义[ J ]. 法医学杂志, 2008, 24 (1) : 1 - 4.