脑利钠肽( brain natriuretic peptide, BNP) 是利钠肽家族成员之一。利钠肽家族是由心房利钠肽( atrial natriureticpeptide, ANP)、BNP、C 型利钠肽(C- type natriuretic peptide, CNP)、D 型利钠肽(D- type natriuretic peptide, DNP) 和尿利钠肽( uro natriuretic peptide, UNP) 等组成, 其中ANP 和BNP 来源于心脏,为心脏激素, 它们都有类似的环状结构, 但氨基端和羧基端结构不相同, 因此具有不同的生理功能。BNP 于1988 年首先在猪脑中发现, 后来又在人的心脏中分离纯化出且发现其分泌量高于脑。近年来,BNP 的临床应用发展迅速, 尤其在心血管疾病的诊断、治疗和预后等方面成为研究热点。

1、BNP 的生物学性质

1.1 BNP 的分子结构

BNP 广泛分布于脑、脊髓、心肺等组织, 主要来源于心室, 人体血浆中BNP 的主要形式是含有特异性环状结构的32 肽, 具有一个由二硫键连接两个半胱氨酸组成的含17- 氨基酸残基的环状中心结构, 一个9- 残基和一个6- 残基的N-端、C- 端的延长。与ANP、CNP 相似, 但末端长度和氨基酸组成不同。

BNP 的基因定位于1 号染色体的短臂末端,紧接着ANP 基因的下游, 包括3 个外显子和2个内含子, BNP 的mRNA 3端非翻译区包括4 个AUUUAA重复序列, 此序列能提高mRNA 的转化合成效率, 从而快速大量合成表达产物。通过mRNA 转录为由108 个氨基酸组成的BNP前体(pro BNP)或称BNP 原。pro BNP 与ANP 共存于心室肌细胞的分泌颗粒中。BNP 前体不具有生物活性, 其C 末端为BNP(77- 108) 具有生物活性, 而N末端( 1- 76)(NTpro-BNP简称N- BNP)分子量明显高于BNP。在定量分析时, 其测定值比BNP 高10 倍以上, 健康人血浆中的BNP/ N- TproBNP 比值为1, 在心功能受损时, 两者释放都增加, 但N- proBNP 的增加更明显。因而有学者认为, N- proBNP 比BNP 更能准确地反映心脏情况。

1.2 BNP 的合成与分泌

心肌缺血、坏死、损伤、心室壁张力和压力过重等刺激BNP 的合成和分泌, 其调节主要在基因表达水平上进行。由于BNP 的核酸序列中包含不稳定的TATTTAT 序列, 且其信使RNA的转换较快, 使BNP 可以瞬间合成, 呈爆发式, 能够成比例地反映心室的容量和压力负荷, 所以能够敏感且特异的反映心室功能紊乱的程度。BNP 生物半衰期期约23min, 是ANP(约3min)的7～8 倍。NProBNP生物半衰期大约为1～2h, 这也解释了心力衰竭(HF) 患者血液中N- ProBNP 浓度高于BNP 的原因。BNP 的清除主要通过两条途径: 一条是通过C受体介导将BNP 吞入胞内, 再由溶酶体酶降解; 还可以通过酶促反应被降解清除。体内有一种中性肽链内切酶(NEP), 是一种含锌(Zn) 的金属肽激酶, 对ANP 和BNP 均有高亲和力, 可促进BNP 从循环中被清除。

1.3 BNP 的生理功能

BNP 合成后分泌到血循环中和靶器官特异受体A 结合发挥作用, 具有强大的扩张血管、促进利钠、利尿作用,以调节体内水、电解质平衡和血压,维持内环境的稳定。BNP 可通过不同机制来影响循环系统血压, 拮抗肾素- 血管紧张素- 醛固酮系统的作用以及反馈调节脑部心血管中枢的活动, 降低迷走神经传出冲动阈值从而抑制心搏过速反射和血管收缩, 并能增加冠状动脉和肾血流量。有研究表明, 外源性BNP 可显著抑制血浆醛固酮,有利钠作用。BNP 同ANP一起参与了血压、血容量及水盐平衡的调节, 提高肾小球滤过率, 利钠利尿, 扩张血管, 降低体循环血管阻力及血浆容量, 这些均起到保护心脏的作用。阻断ANP、BNP 基因表达或ANP、BNP 与受体结合则导致血压增高和心肌肥大并继发肾对容量负荷的反应性受损。BNP 还被认为是来源于心肌细胞的抗纤维化因子。

2、 BNP 的检测方法

目前对BNP 的检测通常运用抗BNP 单克隆或多克隆抗体建立起来的免疫学测定方法。BNP 的免疫学测定方法有放射免疫法(RIA)、高灵敏度的免疫放射法(IRMA)、酶免疫法(EIA)、微粒子酶免疫法(MEIA)、免疫荧光法(FIA)等。EIA 及RIA 法测定BNP 时, 所需标本量较大, 且反应时间长达18～24h,不适于常规操作。且RIA 法有放射性污染问题, 有一定局限性。IRMA 法准确敏感,但亦较为费时费力,自动化程度不高, 也存在放射性I125 对环境及操作人员的损害等问题。

2001 年11 月美国FDA 批准了第一个BNP 检测试剂盒(Biosite Dignostics) 在美国上市,从而使BNP 检测有可能成为临床实验室常规测定项目, 该方法目前主要用于对HF 的诊断和分期。随着市场不断的研发, 各种市售BNP 测定试剂盒日益增多,但由于使用的抗原标准品、单抗来源以及抗体所针对的BNP、ProBNP 抗原决定簇不同, 这些检测方法在灵敏度、特异性等方面存在差异; 由于不同实验室对同一份样品的测定值不一致, 对判断测定值的临床意义造成了困难。因此, 首先应针对各种测定方法建立相应的正常人及各种病理状态下的测定参考值范围。总之, BNP 检测方法的标准化还有待进一步解决。

3、 BNP 的临床应用

3.1 BNP 与心血管疾病

3.1.1 BNP 与HF

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。HF 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。慢性HF 病人血浆BNP 浓度较正常升高, 且与HF 严重程度成正比。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。与根据临床症状和体征指导HF的治疗相比, 用BNP 指导HF 的治疗可以减少总的心血管事件, 推迟第一次心血管事件发生的时间。近来有研究表明N- BNP 诊断和治疗HF 患者明显大于临床判断标准。

HF 时, BNP 水平升高本质上是机体的一种代偿机制。BNP 具有利钠排水和舒张血管作用, 静脉输注外源性BNP 可减轻HF 症状。人重组BNP nesiritide可改善充血性心力衰竭(CHF) 患者的血流动力学, 同时对心肌收缩力、心房或心室的有效不应期及房室结传导没有作用。另有研究报道, 注射nesiritide30min后即可使右房压、肺毛细血管楔压合平均动脉压降低, 血管造影显示冠状动脉直径扩大, 血流速度增加, 冠脉阻力降低合并有心肌耗氧量减少。目前也有通过抑制利钠肽降解酶活性, 使内源性BNP 增高来治疗HF, 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HF 的防治上起到积极的作用。

3.1.2 BNP 与急性心肌梗死(AMI)

检测AMI 患者血浆BNP 可以同时预测梗死区大小、左心室功能。心梗患者BNP 分泌的程度和时相取决于左心室机能障碍的程度, AMI 急性时相ANP 和BNP 水平显著升高, ANP 于早期即达峰值, 随即下降, 之后又上升。BNP、N- proBNP 约在入院16h 后升高达峰值,随后开始下降。而BNP 持续增高则说明出现明显HF, 且死亡危险度高。AMI 后90d BNP 仍维持高浓度则说明心室重构在持续进行。通过血浆BNP 或N- ProBNP 的检测可以将患者分为低危或高危群,因此心梗发作后BNP 或N- proANP 检测应作为常规检查内容。

3.1.3 BNP 与急性冠脉综合征(ACS)

ACS 包括AMI、不稳定型心绞痛(UA), 是心血管常见急症。研究发现, 不同临床类型间BNP 水平存在差异, 心肌梗死组高于不稳定型心绞痛组和正常对照组, 不稳定性心绞痛组亦高于正常对照组, 表明ACS 患者入院早期血浆BNP 水平即明显升高。BNP 对心肌缺血的保护机制可能与第二信使(cGMP)和ATP 敏感的K+通道( K+- ATP) 开放有关。Omland 等的研究证实了在ACS 病人, N- proBNP 水平与短期及长期病死率显著相关。Jernberg 等发现在无ST段抬高的胸痛患者中, BNP 水平与远期病死率强烈相关, 更重要的是BNP 水平可以预测肌钙蛋白I(TnI) 阴性患者的病死率及心肌梗死事件。

总之, 目前研究证明血浆BNP 或N- proBNP 水平与ACS 患者的短期、中期及长期病死率显著相关, 而且可以预测心肌梗死后的心室扩张及左室重塑。

3.1.4 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。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。

3.2 BNP 与糖尿病

在糖尿病人群中动脉粥样硬化(AS) 性患病率明显高于非糖尿病人群, 对其进行早期干预可以有效减少心血管事件的发生率。BNP 作为潜在的标记物可以帮助筛选糖尿病患者中早期存在的心脏功能不全的患者。有研究发现有微量蛋白尿的糖尿病BNP 的浓度明显高于无微量蛋白尿者。血糖的急剧升高可以使ANP 相应升高, 故不能用于心功能的监测, 而BNP 则不受这种变化的影响。BNP 对有微量蛋白尿的糖尿病患者进一步的心脏功能评估有潜在价值。

3.3 BNP 与中枢神经系统疾病

BNP 不能通过血- 脑脊液屏障进入脑内。外周BNP 具有抑制肾素- 血管紧张素- 醛固酮系统、提高肾小球滤过率及抑制肾集合管对Na+和Cl-重吸收的作用。中枢BNP 的中枢性作用有抑制抗利尿激素(ADH) 的释放, 参与中枢性血压调节等作用, 中枢BNP 对外周BNP 具有调节作用。许多病理因素如蛛网膜下隙出血( SAH) 和急性颅脑外伤(ACI) 等导致严重脑功能障碍,特别是当下丘脑、垂体功能受累时, 体内存在一系列神经内分泌异常, 包括BNP 分泌异常,从而出现水盐失衡。如其不被正确认识与处理, 会加重脑的继发性损害, 甚至成为病人的直接死因。

BNP 作为一个对心脑血管疾病的诊断、治疗和预后判断极有价值的实验室检查项目, 正日益引起许多学者的关注, 升高的血浆BNP 浓度并不一定由HF 引起, 缺乏特异性, 某些心肺疾病、肾衰竭、肝硬化等也可使血浆BNP 浓度升高, 应结合临床资料进行鉴别。在我国还处于起步阶段。由于缺乏符合我国实际的BNP 检测的标准化使其临床应用受到很大限制, 研究可靠实用的标准化检及建立一个适合我国人群的参考范围尤为关键。相信随着我国学者研究的深入, BNP 的临床应用会更加广阔。