S100B在ST段抬高型心肌梗死患者中的临床意义

苏旭，张效林，程茗慧，童方念，韩雅玲

急性心肌梗死(acute myocardial infarction，AMI)是临床最常见的冠心病类型之一，其发病突然、病死率高，是严重威胁人类健康的重要原因[1]。既往研究表明，炎症机制在冠状动脉不稳定斑块的发生、发展及破裂过程中起到关键的作用，机体的炎症反应及冠状动脉不稳定斑块破裂是STEMI发生的主要原因[2-5]。为提高患者的生活质量，降低STEMI患者的病死率及致残率，亟须寻找与STEMI发病密切相关的独立危险因子，为临床医生诊断STEMI患者病情的严重程度提供重要的辅助指标。

炎症介导蛋白S100B属于S100蛋白超家族25个成员之一，是晚期糖基化终末产物受体(receptor for advanced glycation end products，RAGE)的配体之一，在调节炎症反应、细胞增殖分化及细胞凋亡中发挥重要作用[6-7]，与动脉粥样硬化性疾病的发生发展密切相关[8-10]。既往研究表明，S100B在正常心肌组织通常不表达，而在缺血缺氧诱导以及心肌梗死后的梗死周围区表达上调，而缺血的心肌细胞也能表达并分泌S100B，提示S100B的表达水平与心肌梗死病变严重程度相关[11]。血清S100B一直被认为是神经系统疾病的生物标志物[12]，而关于它与STEMI关系的临床研究鲜有报道。本研究选取STEMI患者为研究对象，分析S100B水平与STEMI患者发病的相关性，旨在明确S100B是否能作为诊断STEMI发生和评估病情的生物标志物。

1 资料与方法

1.1 研究对象 入选2016年9月－2018年1月在原沈阳军区总医院心内科接受冠状动脉造影的546例研究对象，其中男386例，女160例。根据临床表现及实验室资料，将患者分为正常对照组105例、不稳定性心绞痛(UAP)组100例、非ST段抬高型心肌梗死(NSTEMI)组101例及STEMI组240例。根据患者受累的冠状动脉病变支数将STEMI组分为单支和多支病变亚组。纳入标准：①入选的研究对象年龄为35～80岁；②正常对照组：因胸痛就诊于胸痛中心，冠脉造影阴性，排除冠心病的患者；③UAP及NSTEMI的定义根据美国心脏病学学会(ACC)/美国心脏协会(AHA)指南进行诊断[13]，STEMI的诊断根据欧洲心脏病协会指南进行诊断[14]。排除标准：由于心力衰竭可能对血清中S100B蛋白水平有潜在影响，故排除陈旧性心肌梗死和(或)严重心力衰竭患者；同时排除近期患有外伤史、急慢性感染、结缔组织病、心脏瓣膜疾病、心肌病、肿瘤性疾病及严重肝肾疾病等。本研究经原沈阳军区总医院伦理委员会同意，所有研究对象均知情并签署知情同意书。

1.2 研究方法

1.2.1 临床资料 研究对象入选后需详细记录患者的发病时间、性别、年龄、冠心病病史、高血压病史、近期吸烟史及相关的实验室检查指标包括血常规、血糖、超敏C反应蛋白(hs-CRP)、甘油三酯、总胆固醇等项目，心肌酶谱包括超敏肌钙蛋白(hscTnT)、肌酸激酶(CK)、肌酸激酶同工酶(CK-MB)等，妥善记录并保存心电图等检查报告。

1.2.2 样本采集 所有研究对象采集清晨空腹血(STEMI患者采集其入院时的外周静脉血)3～5ml，置于无菌的无抗凝剂的分离胶促凝管中，室温放置30min，并以3000r/min离心分离出血清，置于-80℃保存。所有标本收集齐全后采用双抗体夹心酶联免疫吸附试验(ELISA)法对样本进行统一检测。

1.2.3 冠状动脉造影检查 入选的研究对象在原沈阳军区总医院心内科导管室接受冠状动脉造影检查。采用Judkins法，选择多体位左右冠状动脉造影。根据冠心病诊断标准，心外膜下冠状动脉左主干、前降支、回旋支、右冠脉中任一支均无任何狭窄者视为完全正常，直径狭窄＜50%视为无意义病变，直径狭窄≥50%视为有意义的病变，左主干狭窄≥50%算作双支血管病变。由两位有经验的临床医师分别评估冠状狭窄程度及冠脉病变支数，分为单支病变及多支病变。多支病变：两支或两支以上心外膜下冠状动脉(左前降支/左回旋支/右冠状动脉或其主要分支，或左主干)狭窄程度＞50%。

1.2.4 ELISA检测血清S100B含量 S100B蛋白试剂盒由上海江莱生物科技有限公司提供，操作严格按照说明书进行。标准品浓度梯度为1600、800、400、200、100、50、0pg/ml，用酶标仪(设定在450nm波长下)测定各个样本孔及标准品孔的吸光度(OD)值，以标准品梯度浓度为横坐标，对应的OD值为纵坐标，作标准曲线，将每个样品的实际OD值代入标准曲线公式，求得各个样本浓度(pg/ml)。

1.3 统计学处理 采用SPSS 22.0软件进行统计分析。计量资料以±s表示，多组间比较采用单因素方差分析；计数资料以例数(%)表示，多组间比较采用χ2检验；变量间的相关分析采用Spearman相关，构建logistic多因素回归模型评估发生STEMI的独立因素。受试者工作特征(ROC)曲线分析血清S100B浓度诊断STEMI的最佳临界值、敏感性及特异性。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 一般临床资料比较 入选的4组研究对象间年龄、性别构成等方面差异无统计学意义(P＞0.05)，具有可比性。生化检测结果显示，高密度脂蛋白胆固醇、白细胞计数、中性粒细胞计数、单核细胞计数、hs-CRP值、hs-cTnT峰值、CK-MB峰值及血清S100B浓度在四组研究对象间差异有统计学意义(P＜0.05)；STEMI组较正常对照组多支病变更为常见(P＜0.01，表1)。

2.2 血清S100B水平比较 UAP组、NSTEMI组及STEMI组患者血清S100B的浓度(分别为248.1±76.6、321.3±84.4、528.3±315.5pg/ml)与正常对照组(111.8±24.8pg/ml)比较逐渐升高，差异均有统计学意义(P＜0.05)，其中STEMI组患者血清中的S100B浓度明显高于其他3组(P＜0.001)。进一步比较STEMI患者亚组间S100B的水平，单支病变组为517.7±303.5pg/ml(n=79)，多支病变组为533.5±322.0pg/ml(n=161)，两组间差异无统计学意义(P＞0.05)。

表1 STEMI患者临床特征比较Tab.1 Comparison of the clinical characteristics among the STEMI patients

2.3 Spearman相关性分析 为了探讨血清中S100B的水平是否能够反映心肌缺血损伤的严重程度，我们进一步分析了STEMI患者血清S100B浓度与心肌酶谱的关系。结果发现血清S100B水平与hs-cTnT的浓度呈正相关，差异有统计学意义(r=0.320，P=0.000)。

为了探讨血清中S100B的水平能否反映STEMI患者炎症反应的程度，我们进一步分析了S100B与炎症指标及炎症细胞的关系。结果发现血清S100B水平与hs-CRP浓度、白细胞计数、中性粒细胞计数呈正相关，差异均有统计学意义(r=0.272，P=0.000；r=0.154，P=0.017；r=0.172，P=0.008)。

2.4 Logistic多因素回归分析 本研究将STEMI作为因变量，将传统心血管危险因素和血清中S100B浓度作为协变量进行logistic回归分析，结果提示hscTnNT、CK-MB水平及STEMI患者血清中S100B浓度均与STEMI患者独立相关，是STEMI发病的独立危险因素(表2)。

表2 STEMI的多因素回归分析Tab.2 Multivariable regression analysis of the independent determinants of STEMI

2.5 血清S100B诊断STEMI的ROC曲线 以本研究入选的正常对照组、UAP组、NSTEMI组研究对象作为阴性参考群体，240例STEMI患者作为阳性参考群体，绘制STEMI患者血清S100B浓度的ROC曲线(图1)。结果显示血清中的S100B浓度为384.54pg/ml时可作为诊断STEMI的最佳临界值，血清中的S100B诊断STEMI发生的特异性为93.5%、敏感性为61.7%，AUC为0.825(95%CI：0.79～0.86，P＜0.05)。说明在以血清S100B的浓度为384.54pg/ml作为最佳临界值时，其诊断STEMI的诊断效能较高。

3 讨 论

急性心肌梗死(acute myocardial infarction，AMI)的发生机制与冠状动脉粥样硬化不稳定斑块破裂密切相关。在多种心血管致病危险因素的作用下，冠状动脉内皮细胞受损引起相应的功能紊乱，导致血管壁产生慢性炎症[15]，而活化的各种炎症细胞及炎症因子可进一步加速血管壁慢性炎症反应的进程，加快动脉粥样硬化的进展及不稳定粥样斑块的破裂。冠状动脉粥样硬化的斑块内释放出多种炎症介质及脂质成分，激活血液中的血小板及纤维蛋白原等，引起冠状动脉内血栓的形成，造成心肌细胞的缺血坏死，最终发生ST段抬高型心肌梗死(STEMI)[16-17]。既往研究表明，炎症机制是冠状动脉粥样硬化的核心机制，冠脉粥样硬化病变部位的炎症反应及不稳定斑块破裂在STEMI的发病过程中起到关键作用。

图1 S100B诊断STEMI发生的敏感性及特异性Fig.1 The sensitivity and specificity of S100B used for STEMI diagnosis

S100B属于S100蛋白超家族，一直被认为是中枢神经系统损伤的标志物，包括缺血性脑卒中、创伤性脑损伤、精神疾病等[18]。近年研究发现，血清S100B蛋白在调节炎症反应、细胞凋亡中发挥重要作用，与动脉粥样硬化性疾病的发生发展密切相关[19]。大量研究表明，S100B主要由神经组织细胞分泌，缺血的心肌细胞也能表达并分泌S100B蛋白，动物实验发现其mRNA和蛋白水平在缺血再灌注后的大鼠心肌中表达上调，与心肌缺血的严重程度相关，缺血心肌是血清S100B的来源之一[20-21]。细胞学实验证实，细胞外增加的S100B能活化RAGE调节性炎症通路[22]，提高内皮细胞黏附分子和炎症因子的表达；诱导炎症因子单核细胞趋化蛋白1(MCP-1)及白细胞介素6(IL-6)等的表达，促进血管平滑肌细胞的迁移[23]；也可导致外周血中肿瘤坏死因子-α(TNF-α)释放增加和趋化因子-10(IP-10)mRNA增多；还可通过NADPH氧化酶激活过氧化物氧自由基的释放从而加重内皮的损伤[24]。而炎性产物的表达黏附、平滑肌细胞的迁移及氧化应激都参与了动脉粥样硬化发生发展。提示S100B可能是通过上述炎症机制在动脉粥样硬化不稳定斑块的发生发展过程发挥着重要作用。临床研究报道，S100B在冠心病患者，尤其是ACS患者中表达明显升高，且S100B的表达变化与冠心病的病变程度存在相关关系，冠心病患者血清中S100B的表达水平明显高于正常对照组，并且S100B表达水平的高低与动脉粥样硬化斑块的不稳定性密切相关[25-27]。

关于血清中S100B水平与STEMI患者的关系及S100B是否可以用于STEMI患者的诊断方面，目前国内外相关报道较少。因此，为了明确S100B在STEMI患者中的临床意义，本研究结果表明，STEMI患者血清S100B水平明显升高，并且明确了S100B对STEMI的诊断有一定的敏感性及特异度，与STEMI患者发病时的病情严重程度密切相关。本研究结果发现，血清S100B的浓度在正常对照组、UAP组、NSTEMI组及STEMI组中依次增高，其中STEMI患者中S100B的浓度明显高于NSTEMI组及UAP组，提示随着病情严重程度，S100B浓度相应增高，依据S100B浓度水平高低可以诊断冠心病和预测冠心病的病变程度。上述结果说明S100B浓度变化与STEMI的发生存在密切的相关关系，血清S100B水平越高，心肌梗死损伤程度越严重，与以往研究结果一致[25-26]。本研究的临床资料表明STEMI组有明显的炎症改变，其中白细胞水平明显升高，中性粒细胞及单核细胞的变化最明显，且均有统计学意义(P＜0.05)；而hs-CRP的水平在STEMI患者中也较其他3组明显上调。Spearman分析结果显示，S100B水平不仅与炎症标志物hs-CRP和白细胞、中性粒细胞呈明显正相关，还与心肌损伤标记物hs-cTnT呈正相关(P＜0.05)，提示血清S100B水平不仅与心肌缺血的损伤程度相关，可以预测心肌梗死区域的面积大小，而且与患者炎症反应的水平密切相关，可能在STEMI中激活炎症通路，介导STEMI的病变血管免疫炎性反应过程，在STEMI的病理生理过程中发挥重要作用。Logistic回归分析结果显示，血清中S100B浓度是STEMI发病的独立危险因素，提示S100B可能与STEMI发病存在相关关系。ROC曲线证实，S100B蛋白对STEMI的诊断有一定的敏感度及特异度。以上结果表明血清S100B水平与STEMI的心肌损伤程度呈正相关关系，反映了心肌梗死的范围和程度，并提示S100B可能在STEMI中激活炎症通路，介导了病变血管免疫炎性反应过程从而在STEMI的病理生理过程中发挥重要作用。

近年研究发现，S100B蛋白在正常心肌组织通常不表达，而在人类心肌梗死后的心脏、梗死周边区域心肌中表达上调，缺血心肌是血清S100B的来源之一[19-21]。血清S100B水平与ACS相关，与心肌缺血的损伤程度相关，检测血清S100B可用于冠状动脉粥样硬化斑块的稳定性及病情严重程度的预测，这与我们的研究结果相一致。推测其原因可能是心肌缺血或坏死促进了梗死区及梗死周围区域S100B等炎症因子的产生，进而激活S100B-RAGE调节性炎症通路，诱发黏附分子和炎症因子的表达进一步增加。引起冠状动脉粥样硬化斑块病变部位更大的炎症反应，加重心肌损伤，促进心肌细胞凋亡和心梗后的重构，从而形成恶性循环，导致心功能不全。

本研究的局限性在于纳入的总体样本量相对较小，且为单中心研究，尽管校正了一些潜在的混杂因素，仍不能排除一些未知混杂因素的干扰。由于受到实验室及临床等实际条件的限制，我们仅测定了STEMI患者入院即刻血清S100B浓度，未连续监测S100B浓度的动态变化。虽然本研究结果显示血清S100B水平可能是通过激活炎性通路而参与STEMI发生的病理生理过程，证实了S100B在诊断及评价心肌梗死病情严重程度的临床价值。但仍需大样本、多中心的临床研究来进一步明确血清S100B能提供最大诊断价值的最佳临床检测时间点。我们下一步将会重点研究STEMI患者血清中S100B升高的机制，并检测相关炎性因子如TNF-α、IL-6等水平的变化，探讨能否通过控制S100B表达水平来降低STEMI患者的发生率，改善患者病情的严重程度。Tsoporis等[8]发现在心肌梗死的大鼠模型中，敲除S100B基因可减少心肌细胞的凋亡，保护心脏功能，提示S100B蛋白可能作为心血管疾病的治疗靶点。因此，我们还将进一步明确血清S100B水平对STEMI患者预后是否有一定的预测价值，能否通过调节S100B改善患者预后，提高其生活质量。

综上所述，本研究初步证明血清S100B的表达水平在STEMI患者中明显升高，与心肌缺血的损伤程度呈正相关，可能是通过激活炎性通路而参与STEMI发生的病理生理过程，是STEMI发病的独立危险因素，对于STEMI患者的诊断及评估患者心肌缺血的损伤程度有一定的临床价值。检测S100B可为临床上诊断STEMI发病及评估患者病情的严重程度提供一种重要的辅助指标。