B型脑钠肽BNP的临床应用探讨进展

B 型脑钠肽（BNP ）的临床应用研究进展钠尿肽(natriuretic peptide，NP)是一类具有利钠、利尿、扩张血管、拮抗肾素-血管紧张素-醛固酮系统(RAAS)等作用的激素。近几年来，其临床应用已被越来越多的人认可,这些颇具价值的生物学标记物,其中B型钠尿肽(Brain Natriuretic Peptide,BNP)是日本学者Sudoh等 1于1988年从猪脑中分离纯化的一种生物活性多肽，其功能与结构和心钠素(Atrial Natriuretic Peptide,ANP)类似，已超出了原先仅作为心力衰竭(HF)诊断检测指标的范畴，它还在临床诊断、预后判断和可能的治疗方面有着广泛的应用潜力，现综述如下。1 BNP的生物化学和分子生物学特性1.1 化学结构 BNP、心钠素(Atrial Natriuretic Peptide,ANP)、C-型钠尿肽(C-type Natriuretic Peptide,CNP)及其受体同属利钠肽系。成熟BNP的分子量为3464,2级结构由第10位的半胱天冬氨酸( Cys) 和第26位的Cys形成链内二硫键,从而形成具有生物活性的17元环结构2。BNP基因由两个外显子和一个内含子组成3,位于人类染色体1p36.2处4 ,在ANP前体肽基因(NPPA)上游约8000个碱基处。BNP前体肽基因(NPPB)编码前体BNP,它含有108个氨基酸,加工后释放出含32个氨基酸的成熟BNP分子和一个氨基端碎片,两者均存在于血浆, 并且在心室肥大或心力衰竭(HF)患者其浓度升高3。1.2 分布与合成 BNP广泛分布于大脑、脊髓、心、肺等组织中。以特异性的RIA法证明，其中以心脏的含量最高，人血浆、脑脊液和脑组织中也含有一定最的BNP。脑内以延髓的含量最高，其次为尾核与豆状核，海马与垂休的含量最低。此外在下丘脑外侧区、室旁核、视上核、三叉神经节等处亦含有较丰富的BNP，大脑皮层与脊髓也含有一定量的BNP。中枢神经系统的BNP含量多高于ANP，脑与脊髓内的BNP含量约较ANP高13倍5,6。体内、体外心肌研究均表明,大约60%80% BNP由心室肌细胞分泌,但在心室贮存很少,仅为心房的1%2%。心室BNP含量少是因为BNP前体并不储存在心室中,只有当室壁张力升高时才迅速刺激BNP基因表达,大量合成BNP分泌入血。因此,心脏内的BNP主要存在于左、右心房,其中右心房的含量为左心房的3倍多。BNP通过冠状窦进入血液循环。循环中的BNP主要有两种形式:低相对分子质量的BNP-32和高相对分子质量的BNP前体（pro-BNP）。正常人血浆中pro-BNP为其主要形式,而在心房肌中则为BNP-32。1.3 BNP的受体与降解 与BNP结合的受体主要有三种:NPR-A、NPR-B和NPR-C,均是跨膜蛋白,其中NPR-A和B可激活尿苷酸环化酶,引起胞内环磷鸟苷(cGMP)累积,通过cGMP作为第二信使,抑制钠离子的摄取而发挥作用。这三种受体广泛分布于肾、心、血管内皮、肾上腺及中枢神经系统中。大血管中主要为A型受体,B型受体主要存在于脑组织,C型受体主要在肾脏和血管。BNP可与A型和C型受体结合。血循环中的BNP清除途径一般认为有3种:(1)与清除受体结合:BNP与C型BNP结合后不产生环磷酸鸟苷，将BNP内吞入胞内，受体配体迅速内在化，随后BNP被溶酶体酶水解，生理效应消失，C型利钠肽清除受体(NRP-C)再循环到细胞膜上，使循环中的BNP不断被清除。(2)酶降解失活:由中性肽链内切酶(NEP)降解灭活，此酶在肺脏及肾脏中浓度较高。ANP较BNP对该酶的亲和力要大得多,但此途径仍为BNP代谢的主要途径。由于C受体对ANP的亲和力亦高于BNP,这样造成BNP的生物半衰期(20 min)长于ANP(约3 min)。(3)肾脏排泄:NT-proBNP主要经肾脏被清除。1.4 BNP的主要作用机制 BNP生理活性是通过和NPR-A联结的鸟苷酸环化酶介导起作用的。NPR-A存在于各种组织中，由细胞外连接部位和细胞内尾部组成，它能催化三磷酸鸟苷（GTP）转化为cGMP。后者具有强有力的血管舒张作用，是BNP的第二信使。BNP主要作用于内皮细胞和血管平滑肌细胞特异性受体,激活腺昔酸环化酶, 增加细胞内cGMP浓度, 后者促进肾小球滤过率、排钠、扩张外周血管、减少肾素-血管紧张素-醛固酮系统及肾上腺素和内皮系统的活性, 减少容量负荷。另有研究表明BNP调节植物神经系统, 阻止心肌纤维化和血管平滑肌细胞增殖, 抑制血管内皮细胞组织因子和纤维蛋白溶酶原激活物抑制剂的表达, 阻止充血状态下的血栓形成。2 BNP 的生理作用 BNP主要由心室合成和分泌，心室容量负荷和室壁张力的改变是刺激BNP分泌的主要条件。正常成人外周血中BNP水平很低、其半衰期约为20分钟。当释放进入循环后，BNP作用于靶器官和肾脏细胞膜的三个利钠肽受体。与利钠肽结合后，NPR-A和NPR-B都通过鸟苷酸环化酶穿过细胞膜在多种组织表现生理调节作用，包括大动脉内皮，NPR-B则作用于大脑。当与细胞外的NPR位点结合后，跨膜转运将催化GTP生成cGMP，后者具有强大的血管扩张作用。2.1 BNP对肾脏的作用 BNP在肾脏具有利钠利尿作用。其可能机制为 BNP扩张肾小球入球小动脉，收缩出球小动脉，增加肾小球毛细血管内压，使肾小球滤过率增加；增加肾小球细胞内 cGMP，促使细胞肿大而扩大有效滤过面积；减少集合管对钠的重吸收和转运从而增加钠的排泄；抑制肾素、血管紧张素、醛固酮的分泌。2.2 BNP对心血管的作用 BNP在外周和中枢神经系统都具有拮抗肾素-血管紧张素-醛固酮系统（RASS）和交感神经系统（SNS）的作用，维持体液和电解质平衡；可以调节血压，抵御盐皮质激素和盐过多引起的高血压和血容量扩张；可以减小体循环和肺循环血管阻力，降低全身动脉血压（后负荷）、静脉回流（前负荷）和心房心室舒张末压，其结果是心输出量增加、舒张功能提高；还可以降低外周血管交感神经的兴奋性，降低迷走传入神经的激活阈值，从而抑制因前负荷降低引起的反射性心动过速和血管收缩，维持正常平均动脉压7 。此外，BNP 对血管平滑肌细胞、系膜细胞、纤维母细胞的增生有抑制作用8, 在血管再重塑中起重要作用。2.3 BNP对中枢神经系统的作用 BNP不能通过血脑屏障, 但三种利钠肽特别是 CNP可以产生于大脑。加压素或胺类如：内皮素、抗利尿激素、去甲肾上腺素刺激 ANP从下丘脑神经元释放。中枢 BNP的作用是增强其外周作用。BNP 可降低脑干交感神经的兴奋性，减少丘脑下部抗利尿激素和促肾上腺皮质激素的分泌，抑制第三脑室附近引起的摄盐饮水欲望，可增强其外周排钠利尿作用，这可以代偿 BNP的肾利尿功能。3 BNP的检测最初的 BNP检测是采用必需有萃取步骤的放射性免疫测定，这种方法有着很多的限制，包括：结果报告延迟，较高的精确度等。目前主要有四种 BNP检测方法：放射免疫法(RIA):因提取样本或125I标记不稳定常出现较大误差，灵敏度和特异性相对较低，测定方法复杂、耗时，并且所需样本量也较大，虽然费用较低，但不是理想的测定方法。免疫放射测量法(IRMA):放射性标记抗体提高了测定的敏感度和减少了所需样本量，比 RIA的检测范围宽，但因其费用昂贵及耗时，因此也不适用于临床常规检测。荧光免疫法:目前常用的是 TriageBNP(Biosite)的自动分析系统，2000年底美国国家药品管理局批准由美国博适公司生产的Triage诊断仪应用免疫荧光测定法，是一种快速床边测定方法，该法用全血或血浆进入反应区与鼠抗人荧光抗体结合，标本用量少，只需250L；测定速度快， 1530 min显示实验结果；检测范围可达51300 ngL。电化学发光免疫法(ECLIA):目前常用的是Elecsys NT-pro-BNP(Roche)的自动分析系统。这两种自动分析系统的检测速度快，仅需15-20分钟就可完成，检测费用尚可被临床接受，因此，是目前最实用的临床检测BNP方法。4 BNP的临床应用近年来研究发现血浆BNP的浓度变化，能够用于某些疾病的鉴别诊断、疾病发展监控、治疗效果判断和预后推测，有很高的临床应用价值。4.1BNP在充血性心力衰竭(congestive heart failure,CHF)中的应用大量研究证实,BNP是评估左心室功能及其预后最有力的神经激素指标。在充血性心力衰竭(CHF)的诊断中,BNP的重要性也得到肯定。Mukoyama等9最早利用单克隆技术和特异性放免测定正常人群和CHF患者血浆BNP浓度,结果提示,血浆BNP浓度急剧升高,严重病例BNP浓度甚至较正常增加200300倍,显示BNP是诊断心功能障碍的特异性较好的敏感指标。Ogawa 等10 实验表明,心力衰竭时病人BNP的基因表达显著增加。由于BNP分泌主要来自心室肌心内膜下区域,而且血浆半衰期较长,所以BNP比ANP更能作为预测心室功能障碍的敏感特异指标。心力衰竭时,和ANP一样,血浆BNP浓度也升高且与左心室衰竭的严重程度密切相关。Selvais等11认为,BNP作为HF发展标记物同样灵敏。有研究发现,在不同程度的HF患者纽约心脏协会(NYHA)分级级BNP浓度不同,NYHA 级组NYHA 级组对照组(r75ng/ L时,诊断敏感性为91%,特异性为94%。可见BNP是诊断无症状性HF的较好指标12。但要注意的是BNP并不是特异性的诊断工具,因为升高的血浆BNP浓度并不一定由HF引起,某些心脏病、肾功能衰竭、肝硬化等也可使血浆BNP浓度升高。因此,BNP需要与超声心动图、临床评估等方法联合运用,才能作出准确诊断。意大利米兰学者Latini等应用多变量分析研究神经激素对心力衰竭病人的预测价值,结果显示BNP与预后的关系最密切,其次为去甲肾上腺素和肾素活性13。与根据临床症状和体征指导心力衰竭的治疗相比,用BNP 指导心力衰竭的治疗可以减少总的心血管事件,推迟发生第一次心血管事件的时间14。应用外源性BNP或通过抑制内肽酶降解使内源性BNP增高来治疗心力衰竭,目前尚处于试验阶段。随着对其研究的进一步深入,BNP 的增高会在心力衰竭的防治上起到积极的作用。4.2 BNP在急性冠脉综合征(ACS)中的应用。4.2.1 BNP和ST段抬高心肌梗死BNP是评价急性心肌梗死（AMI）患者心功能状态的一个敏感指标，AMI患者早期测定血浆BNP水平有助于判断患者心功能情况及梗死范围，指导进一步治疗及对预后的判断15。研究证明，BNP的分泌增加主要集中在梗死与非梗死区域交界的边缘地带，此处室壁机械张力最大，因此BNP可准确反映梗死局部室壁张力的变化，而张力又受到梗死面积、左室形态改变、心肌机械应力等因素影响，因此对心肌梗死后病人测量血浆BNP可以同时预测梗死区大小、左室功能。几篇报告都提出对于预测心肌梗死后左室重构的进程来说，血浆BNP测定是一种简便、准确、有用的生化指标，由于左室重构在临床表现及超声心动图不易发现，BNP的测定对于心肌梗死后危险度分级该是价优质好的筛选方法。4.2.2 BNP和不稳定心绞痛和(或)非ST段抬高心肌梗死多项研究表明不稳定心绞痛(UAP)患者的血浆BNP水平较稳定心绞痛和健康人明显升高。PTCA术后短暂的心肌缺血亦可引起BNP水平升高。Yamamoto等16对218例非ST段抬高急性冠脉综合症病人进行回顾性研 究，发现BNP水平的增高与心肌缺血的进展、年龄、肾功能不全及左室功能不全有关，它是非ST段抬高急性冠脉综合症病人危险分层的一个有用生物标记物。心肌缺血诱发BNP合成和分泌的确切机制尚不清楚，可能与心肌缺血时一些细胞因子(如白介素6、心肌调理素1)的表达增加在体内直接刺激心肌细胞而诱导BNP基因的表达有关，这有待基础和临床研究的进一步证实。4.2.3 BNP和急性冠脉综合征的预后BNP可独立预测急性冠脉综合征死亡率及预后，已有数个临床试验表明BNP和NT-proBNP可用于ACS预后评估。根据一项最新的研究NT- proBNP可以作为不稳定性冠心病的预测因子，且不受其它危险因子或治疗手段的影响。近年来一些大型观测性研究令人信服地表明，在非ST段升高的ACS的急性或亚急性阶段获得的BNP和NT-proBNP浓度与短期和长期的心血管死亡和总死亡率紧密相关，独立于包括肌钙蛋白在内的常规的危险因素；BNP和NT-proBNP浓度和ACS危险度成正比，也就是说，其浓度越高，观察到的死亡率风险越高。事实上，与标准危险分层变量相比，NT-proBNP和BNP已被认为如果不是最强的也是最强的预测死亡率的因素之一。这些发现已被最近公布数据的Global Ut- ilization of Strategies to Open Occluded ArteriesIV(GUSTOIV)17试验证实并有扩展，该试验表明具有较高NT-proBNP浓度的患者可从冠状动脉血运重建治疗中获益。4.3 BNP与高血压有研究表明,高血压病人血浆BNP水平显著高于临界高血压和血压正常者,有左心室肥厚者较无左心室肥厚者要高得多,并与左心室质量指数呈密切正相关。用ACEI类药物治疗伴有左心室肥厚的高血压病人,治疗前BNP显著升高,6个月后BNP水平降低,且与左心室质量指数降低密切相关。因此,在原发性高血压抗高血压治疗中,测定血浆BNP 水平可能对判断左心室肥厚及其逆转,是一个有用的指标。给高血压病人输注病理生理浓度下的BNP,可使左心室舒张末期容积(LVEDV) 、左心室收缩末期容积(LVESV)进行性下降,血浆环磷酸鸟苷(cGMP)升高,排钠增加2.5倍,血醛固酮下降50% ,而血压、心率、外周血管阻力无明显改变,提示外源性BNP可显著抑制血浆醛固酮,有利钠作用,降低心脏前负荷18。4.4 BNP在先天性心脏病、左室肥厚和心肌病中的研究。Nagaya等将房间隔缺损(ASD)患者分成两组,1组:非肺动脉高压(n=21),2组: 肺动脉高压(n=10),测定患者肺动脉血浆ANP和BNP。两组ANP明显高于对照组,2组BNP及BNP/ANP 明显高于对照组,ANP与肺 血液流量程度正相关(r=0.54,P1是存在肺动脉高压的一个重要标记,其灵敏度90%,特异性90%19。左室肥厚可分为代偿