B型钠尿肽的生物学特性及在心脏疾病中的应用

　　作者：赵昕 作者单位：卫生部北京医院检验科，北京 100730

　　【关键词】 B型钠尿肽,心力衰竭,标志物

　　1998年Richards〔1〕首先报道了用脑钠尿肽(brain natriuretic peptide，BNP)分解后的前体(proBNP)作为标志物，早期诊断和评价心力衰竭(HF)。2000年美国食品与药品监督管理局(FDA)批准了 Biosite Diagnostics 公司生产的BNP诊断试剂盒，成为第一个检测心衰的标志物。2001年欧洲心脏病协会(ESC)在其制定的准则中指出钠尿肽(natriuretic peptide，NP )在HF诊断中具有临床意义〔2〕。

　　1 B型钠尿肽的合成 、代谢和调控

　　在二十世纪中叶，很多科学家开始把心脏作为一个具有内分泌功能的器官来研究。1981年de Bold在鼠的心房中发现了具有利钠利尿作用的物质心房钠尿肽(atrial NP，ANP)，也称为A型钠尿肽(Atype NP )。1988年日本学者首先在猪脑中发现一种具有利钠利尿作用的复合物，命名为脑钠尿肽(BNP)，也叫B型钠尿肽(Btype NP)。后来证明BNP主要由心室分泌。1990年在猪脑中又发现了C型钠尿肽(Ctype NP)。它主要分布于中枢神经系统和血管内皮细胞。1992年又从树眼镜蛇的毒液中分离出D型钠尿肽(Dendroaspis natriuretic peptide，DNP)，它主要存在于血浆和心房中。

　　近来研究发现，NP家族上述4种肽类有着共同的氨基酸结构环及相类似的生物学特性，它们是具有利钠、利尿作用的内源性肽。

　　11 BNP的结构 BNP分子含有一个由分子内二硫键连接而成的环状结构，N端和C端尾端的氨基酸组成和肽链长度各不相同。这一环状结构和受体的特异性结合有关，分子内二硫键与BNP的生物活性密切相关〔3〕。人类的BNP基因片段位于1号染色体短臂远端，其上游与ANP基因片段相连。BNP的转录起始位点在ATG上游30 bp～60 bp处，有多个AGC重复序列。BNP信使核糖核酸(mRNA)由900～1000个核苷酸组成，它可表达BNP前体原(preproBNP)，preproBNP脱去N端的信号肽成为含108个氨基酸的BNP前体(proBNP)，proBNP在分泌过程中或进入血液后可被内肽酶切割为32个环状具有生物活性氨基酸的C端片段(BNP)和无生物活性的含76个氨基酸的N端片段(NTproBNP)。

　　12 BNP的分布和降解 BNP广泛分布于脑、脊髓、心脏等组织，以心脏含量最高。脑中BNP以延髓含量最高，中枢神经系统中表达依次为CNP> BNP> ANP。同时在血管内皮中亦有少量BNP的存在。

　　人体内存在3种利钠肽受体(NPRA、NPRB和NPRC)，并且均为跨膜受体。这3种受体广泛分布于肾、心、血管内皮、肾上腺和中枢神经系统，大血管中以NPRA为主，NPRB则主要存在于脑组织，NPRC主要分布在肾和血管。BNP通过和位于靶细胞表面的A、B受体相结合，作用于鸟苷酸环化酶，使鸟苷三磷酸(GTP)转化为环鸟苷酸(cGMP)，后者参与了大部分BNP生物效应的调节。ANP、BNP主要和NPRA相结合，而CNP主要与NPRB相结合，NPRC则作为ANP和BNP的清除受体。同ANP相比，人体内BNP与NPRC的亲和力比ANP与NPRC的亲和力要低，这是血清中BNP的半衰期要比ANP长的主要原因。

　　BNP的清除主要通过两条途径：(1)通过NPRC型受体介导将BNP吞入细胞，再由溶酶体酶将其降解。(2)BNP可以被一种中性肽链内切酶灭活，这是一种含锌(Zn)的金属肽激酶，它在内皮细胞、平滑肌细胞、心肌细胞、肾上皮细胞和成纤维细胞表面都有表达，在肺和肾中浓度较高。此外，BNP有一部分从肾脏排除。

　　13 BNP/NTproBNP合成的调控 心肌细胞受牵拉后和血管透壁压超负荷共同参与了BNP/NTproBNP合成释放的调节，但前者对BNP/NTproBNP的影响更为突出。一般认为ANP的分泌是由心房储藏颗粒的释放水平调控的，然而BNP/NTproBNP浓度的调控却发生在基因表达的过程中，BNP/NTproBNP在心房和心室储备很少，当受到刺激时只有少量从心肌细胞中被动释放出来，大部分是通过爆发合成。在同ANP的比较中发现， BNP/NTproBNP的基因表达在受到一个适宜刺激时会迅速增高。

　　131 内源性调控 心肌细胞的牵拉是调控BNP/NTproBNP合成、释放的最重要因素。此外，心动过速、肾上腺糖皮质激素、甲状腺激素和作用于血管的多肽(内皮素Ⅰ、血管紧张素Ⅱ)都可以成为独立于血液动力学效应外的因素参与BNP/NTproBNP合成的调控。

　　132 外源性调控 主要是药物治疗对BNP/NTproBNP浓度的影响。在对处于心衰失代偿期的病人进行排钠利尿的治疗时，BNP/NTproBNP浓度在血压下降的同时也急剧下降。血管紧张素转换酶(ACE)抑制剂、β受体阻断剂、血管紧张素受体拮抗剂 、醛固酮拮抗剂等药物的使用也会导致BNP/NTproBNP浓度下降。

　　虽然ANP浓度和左心房压力密切相关，而BNP/NTproBNP浓度和左心室压力及射血分数关系密切，但是在激素释放过程中依然存在一些部位的重叠现象，比如，心房组织可以释放少量BNP/NTproBNP，并且同ANP一起储藏在心房的储藏颗粒中。在心肌损伤和左心室功能衰竭的患者中，在心房组织大量分泌ANP的同时，心室也可分泌少量ANP。

　　2 BNP的主要生理作用

　　21 肾脏作用 BNP通过增加肾小球滤过率和抑制肾小管对钠的重吸收，产生排钠利尿的效应，同时扩张血管、降低体循环血管阻力和血浆容量，并参与水盐代谢的调节。

　　22 心血管作用 BNP通过舒张血管平滑肌、扩张心腔和静脉，使血压下降、减轻心室的前负荷。BNP减少体循环和肺循环血管阻力，使心输出量增加。BNP还对心肌细胞有直接的脂肪分解作用，可以拮抗血管组织的增生和纤维化〔4〕。BNP在抑制心肌细胞肥大、防止左心室重构中也发挥一定的作用〔5〕。

　　23 神经系统作用 BNP具有重要的中枢和外周交感神经抑制效应，即使是在心脏充盈期血压下降的时候，BNP依然有抑制心肌交感神经活性的效应〔4〕。

　　24 内分泌系统作用 BNP可以抑制肾素血管紧张素醛固酮系统(RAAS)，保持体液和电解质平衡。

　　3 BNP的临床应用

　　31 评价心功能的客观指标 目前，临床医生是用NYHA制定的心功能分级方案对HF患者进行心功能评价，这种评价方法带有一定的主观性。ESC推荐使用BNP检测，同时结合心电图、X线胸透检查、超声心动和放射性核素显影等检查结果，能提高根据NYHA标准判定心功能分级的客观性〔4〕，心舒张功能损伤相关的疾病中BNP水平也会持续上升，例如大动脉狭窄、肥厚性心肌炎、限制性心肌病等。通过排除心收缩功能对BNP水平的影响，在左心室功能受保护的患者中，BNP水平变化和心舒张功能障碍多普勒指数相关，在心舒张功能损伤的人群中BNP上升，尤其是在形成限制性充盈模式的病例中BNP水平最高〔6，7〕。

　　32 临床诊断

　　321 诊断早期HF和健康筛查 临床医生对症状明显的HF患者的诊断无困难，但对无症状或HF症状很轻的患者诊断困难。研究发现BNP对无症状和有症状的心衰患者均升高，升高的大小与NYHA心功能分级呈正相关，并且无症状的心功能Ⅰ级的患者与非HF患者间存在显著性差异。研究还发现血浆中的BNP水平与左心室射血分数(LVEF)和心输出量呈负相关关系。所以，BNP可以直接反映HF患者的心功能水平。

　　这样利用NTproBNP也可对心血管病高危人群进行筛查。在对高危险人群筛查中发现，当NTproBNP阈值设为50 ng/L时，诊断HF的灵敏度达到96%〔8，9〕。

　　322 对呼吸困难鉴别诊断 国外学者研究发现，依据BNP升高来鉴别HF衰竭和其他原因引起的呼吸困难比用LVEF诊断更具精确性。选用受试者工作操作曲线(ROC)进行评价，NTproBNP以100 ng/L为诊断界限的灵敏度是90%，特异性为80%～90%，鉴别准确率为83%〔10〕。选择多个研究参数对1586名呼吸困难患者进行实验，证实了BNP在鉴别诊断心源性呼吸困难和肺源性呼吸困难中的临床价值〔11〕。BNP还有很高的阴性预测价值，即BNP阴性可以排除HF，有助于对非HF原因造成的呼吸困难等情况进行鉴别诊断。虽然超声心动检查也可对患者的心功能进行评估，但超声心动很难在急诊室进行，并且费用贵、需专业人员操作，因而使其应用受到一定的限制。

　　323 其他疾病诊断作用 研究发现，自发性高血压大鼠(SHR)的血浆BNP水平明显升高，另外SHR的心房、心室和肺内BNP亦明显增加，说明其BNP合成和释放均增加。在原发性高血压患者中，血浆BNP水平也明显升高，且较ANP水平的变化出现得早，升高幅度大，与心肌肥厚的程度呈正相关。因此，血浆BNP水平的升高可作为高血压性心肌肥厚一项早期诊断指标〔12〕。

　　33 观察评价治疗效果

　　331 BNP和药物疗效的观察 在治疗高血压、肾衰和糖尿病等过程中，通过检测BNP可以监测、评价药物疗效，为临床医生的治疗提供有用的信息。例如，用ACE抑制剂和β受体阻断剂进行治疗的患者中可能会出现心衰倾向，通过检测BNP可以提示临床调整药物剂量〔13〕。在使用细胞毒性药物治疗的患者中，使用柔红霉素(DNR)治疗急性白血病，药物对心肌的毒性作用和药物剂量正相关。因此，通过检测BNP临床上可以控制药物剂量，选择最小毒性的有效剂量进行治疗。

　　332 评价心衰的治疗效果 通过检测BNP可监测评价心衰患者治疗的效果。实验表明，心衰患者进行治疗后体内BNP水平的变化和治疗效果、心功能改善情况有相关性。在治疗有效的患者中，BNP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水平没有下降，甚至继续升高。国外学者做了一项研究，一种是以BNP的变化来调整心衰患者的治疗效果，另一种是以临床症状来调整治疗效果，结果发现根据BNP的变化来调整心衰患者的治疗比根据临床症状来调整治疗患者发生心血管事件、心衰及死亡率要低得多〔14〕。因为临床医生根据患者临床症状调整治疗效果带有一定的主观性，即使使用超声心动检查也需要1～2 w后才可观察到变化，而根据BNP的变化调整治疗是客观的，并且它在用药后的24 h就可有变化。因此，BNP是指导和反映心衰治疗有效的客观和灵敏的检测指标。

　　333 心血管疾病的治疗 BNP的生物学特性包括利钠利尿、扩张动静脉、抑制交感神经系统和拮抗RAAS，它满足了作为治疗HF药物的多项要求。目前有两种方案接近临床试验阶段：(1)服用外源性NP：人重组BNP(Nesiritide)〔15〕。在HF代偿期患者的治疗中使用人重组BNP发现，一日一次BNP注射可以降低肺毛细血管楔压(PCWP)，改善心脏射血分数和尿量，但是心充盈压的下降则不依赖于药物的利尿作用。而且，NP还具有神经激素效应，可以使去甲肾上腺素和醛固酮浓度降低〔16〕。(2)使用选择性中性肽链内切酶抑制剂(血管舒缩剂抑制剂)：临床使用选择性中性肽链内切酶抑制剂，通过抑制体内中性肽链内切酶活性，保护内源性NP生物效应达到治疗目的。选择中性肽链内切酶抑制剂会造成血管收缩和血管扩张两种可能，其结果仅取决于与血管收缩或扩张有关的底物谁最先产生效应。

　　34 BNP和心血管疾病的预后评估

　　341 对慢性心力衰竭(CHF)的预后评价 在CHF患者中，高水平BNP和心血管疾病引起的死亡率上升密切相关，它不依赖年龄、NYHA心功能分级、LVEF等相关因素。在多因素分析中，使用BNP水平对死亡率进行预测要比使用NYHA心功能分级更为准确。在对慢性心衰的门诊患者研究发现，使用血浆BNP水平预测死亡率或判断进行心脏移植手术的必要性比选用心肺实验检测O2峰值有效得多〔17〕，CHF患者BNP水平升高与患者的突然死亡率独立相关。

　　BNP值的变化除了与心血管疾病死亡率有关外，也可用于预测CHF患者再次入院和评价急诊室治疗CHF的效果，相比之下一些传统的危险因素却没有同样的预后评价作用。在由心舒张功能障碍导致的CHF患者中，依据BNP水平同样能够提供预后信息〔18，19〕。进一步实验显示，在一些持续高水平BNP的CHF患者中，即使采取了有效治疗，获得预期治疗效果的可能性依然很小〔20〕。

　　342 BNP和急性冠状动脉综合征(ACS)的危险分级 在ACS患者中，心肌细胞会受到缺氧、心肌缺血、左心室透壁压升高和血管扩张等因素刺激，诱导BNP大量合成分泌，血浆中BNP水平明显升高，一般认为是由以下两种机制引起的〔21〕：BNP水平升高是急性或者陈旧性心肌坏死呈所致左心室功能障碍的结果。BNP水平和ACS的危险系数成正相关，可以预测左心室损伤所致的死亡率和发生心力衰竭的可能性。

　　BNP水平升高是心肌细胞局部缺血导致心肌细胞牵拉的结果。BNP水平和心肌缺血的范围呈正相关〔22〕。而且，BNP水平升高程度与继发心肌梗死(MI)和心律不齐的可能性密切相关〔23〕。MI时血浆中BNP水平迅速升高，甚至可超过正常水平的60倍。心肌坏死和局部张力的变化可能是促进BNP合成和释放增加的主要原因。一般在梗死后20 h，血浆中的BNP水平达到高峰。此后，血浆中的BNP以两种方式发生变化〔24〕：(1)单峰，升高的BNP逐渐恢复至正常水平;(2)双峰，梗死后5 d血浆中的BNP水平形成第二次高峰。左心室功能异常可能是形成第二次峰值的原因。因此，通过改善心功能，如减少前后负荷和舒张冠脉血管以及增加冠脉血流量就有可能缩小梗死面积，降低心肌的损伤程度。越来越多的文献支持在MI后，测定血浆中BNP水平〔25〕，这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可能优于超声心动诊断，它的变化比超声心动要灵敏。因此，检测BNP水平可作为早期MI和心肌缺血损伤后心功能障碍的一项实验室检测指标。

　　4 展望

　　BNP在早期发现和筛查无症状的HF患者、鉴别诊断呼吸困难、ACS的危险分级和HF患者的预后和治疗方面显示了明显的优越性，因而它将会越来越广泛地应用于临床。目前试剂盒商品，提供的都是外国人的参考值。我们应建立中国人的参考体系，以便BNP尽快成为我国临床实验室应用的常规检测指标。

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