半乳糖凝集素-3 (GAL-3)及可溶性生长刺激表达基因2蛋白(sST2)在STEMI患者PCI术后并发急性心力衰竭中的研究进展

Research Progress of GAL-3 and sST2 in Acute Heart Failure after PCI in STEMI Patients

摘要: 本研究对半乳糖凝集素-3 (GAL-3)和可溶性生长刺激表达基因2蛋白(sST2)在急性ST段抬高型心肌梗死(STEMI)患者经皮冠状动脉介入治疗(PCI)后急性心力衰竭(AHF)发生发展中的临床应用价值进行了叙述性综述。这两种新型生物标志物在心肌纤维化和心室重构的病理生理过程中发挥着关键调控作用。本文详细探讨了半乳糖凝集素-3 (GAL-3)和可溶性生长刺激表达基因2蛋白(sST2)的分子结构特征、表达调控机制、动态变化模式及其临床预测效能，重点评估了联合检测的协同效应。同时，深入剖析了基于这些标志物的风险分层体系构建、治疗监测策略优化以及个体化治疗方案制定的应用前景，并对当前研究中的技术瓶颈和未来发展方向进行了全面阐述。

Abstract: This study conducted a systematic analysis of the clinical application value of galactose lectin-3 (GAL-3) and soluble growth factor expression gene 2 protein (sST2) in the pathogenesis of acute heart failure (AHF) following percutaneous coronary intervention (PCI) in patients with acute ST-segment elevation myocardial infarction (STEMI). These novel biomarkers play critical regulatory roles in the pathophysiological processes of myocardial fibrosis and ventricular remodeling. The paper provides a detailed exploration of the molecular structural characteristics, expression regulation mechanisms, dynamic patterns, and clinical predictive efficacy of GAL-3 and sST2, with particular emphasis on evaluating their synergistic effects when detected jointly. Additionally, it thoroughly examines the potential applications for constructing risk stratification systems, optimizing therapeutic monitoring strategies, and developing personalized treatment plans based on these biomarkers. The study also comprehensively addresses current technical challenges and outlines future research directions in this field.

1. 引言

尽管现代经皮冠状动脉介入治疗(PCI)技术显著提升了急性ST段抬高型心肌梗死(STEMI)患者的血运重建成功率，但术后急性心力衰竭的发生率仍高达15%~20%，严重影响患者长期预后[1]。传统生物标志物如肌钙蛋白和B型利钠肽在反映心肌纤维化进程方面存在明显不足。最新研究发现，半乳糖凝集素-3 (GAL-3)和可溶性生长刺激表达基因2蛋白(sST2)作为参与心肌纤维化和心室重构的关键介质，已成为心血管领域研究的热点。大量临床研究表明作为心肌纤维化的核心调控因子，与心室重构过程密切相关，为急性心力衰竭的早期预警提供了新思路。

从分子机制层面看，半乳糖凝集素-3通过介导炎症反应向纤维化的病理转变，促进心肌间质胶原沉积和组织重塑[3]。动物实验证实，生长刺激表达基因2蛋白基因敲除小鼠心肌纤维化程度显著加重，提示可溶性生长刺激表达基因2蛋白(sST2)/白介素-33 (IL-33)信号通路在心肌保护中的关键地位[4]。这些发现不仅使得我们对心衰发病机制有了更进一步理解，也为临床风险预测和精准干预提供了新的分子靶点。

2. 分子特性与作用机制

2.1. GAL-3的生物学特征

GAL-3是一种分子量约30 kDa的β-半乳糖苷结合蛋白，属于半乳糖凝集素家族，其结构特点是含有保守的碳水化合物识别结构域[5]。在心血管系统中，GAL-3主要由活化的巨噬细胞和心肌成纤维细胞分泌，通过多重机制参与纤维化进程：刺激成纤维细胞迁移增殖[6]、抑制抗氧化酶活性[7]、支持成纤维细胞增殖[8]、促进胶原蛋白合成[9]。值得注意的是，其表达水平受转化生长因子-β、白介素等多种细胞因子的精细调控，在心肌损伤早期即可检测出来，且显著升高。

临床研究数据表明，GAL-3水平与心衰严重程度和预后显著相关。在病理状态下，它通过激活TGF-β/Smad通路，促进肌成纤维细胞转化和细胞外基质沉积，最终导致心肌顺应性下降。这一特性使其成为反映心肌纤维化进程的理想标志物。

2.2. sST2的生物学特性

可溶性生长刺激表达基因2蛋白(sST2)是ST2糖蛋白的可溶性形式。sST2作为IL-1受体家族成员，存在膜结合型和可溶性两种形式[10]。当心肌受到机械应力刺激时，sST2表达显著上调，通过竞争性结合IL-33干扰心脏保护性信号通路，促进纤维化和心室重构[11]。与GAL-3不同，其表达主要受机械张力和神经激素激活调控，在STEMI后2~4小时即可检测到升高。

多项研究证实，sST2是预测不良心血管事件的独立危险因素。PRASMI研究显示，sST2峰值 > 35 ng/mL的患者AHF风险增加3.5倍。其价值在于直接反映心肌机械应激状态，与传统损伤标志物形成互补。

2.3. 协同作用机制

研究表明，GAL-3可能通过TGF-β通路上调sST2表达，而sST2又可增强炎症反应，形成促纤维化的正反馈循环[12]。这种协同作用加速了心室重构进程，为联合检测提供了理论依据。从临床应用看，GAL-3反映慢性纤维化，sST2反映急性应激，两者具有明显互补性。STAR-STEMI试验证实，双阳性患者1年内心衰住院风险达42.3%，显著高于单阳性和双阴性患者。

3. 术后动态变化规律

3.1. 时间变化

GAL-3在PCI后6~12小时开始升高，72小时达峰，部分患者可持续升高超过2周[12]。这种持续升高提示不良预后。得注意的是，GAL-3的早期升高幅度(如24小时变化率)与微循环障碍程度显著相关，可能成为评估再灌注效果的辅助指标。sST2则在术后2~4小时即可检测到升高，24~48小时达峰，约30%患者7天后仍保持高水平[13]。sST2的早期峰值时间与心肌损伤程度密切相关，而持续升高则更多反映心室重构过程。两者变化模式反映了不同的病理过程。

3.2. 临床意义

研究显示，联合检测术后24小时sST2和72小时GAL-3可将预测准确性从0.72提升至0.86 [14]。这种时序策略可能成为临床实践新标准。GAL-3更适合评估中长期重构风险，而sST2对早期风险分层更具价值。这种时序检测策略可能成为未来临床实践中的重要工具。

4. 临床应用价值

4.1. 预测效能

最近的研究表明，其在预测HF预后和不良事件方面具有实用性，尤其是STEMI [15]。多项临床研究证实了GAL-3和sST2对STEMI患者PCI术后急性心力衰竭的预测价值。Gal-3水平升高与HF的严重程度、发病率和死亡率升高有关。GALA-STEMI研究显示，GAL-3 > 15.6 ng/mL的患者AHF风险增加4.2倍。sST2 > 35 ng/mL是AHF的独立预测因子(OR = 3.5) [17]。与传统标志物相比，它们较少受肾功能影响，且更直接反映纤维化过程。HARMONEE研究显示，在NT-proBNP基础上加入GAL-3和sST2可使预测模型的统计量从0.75提高到0.83 (P = 0.012)。与传统生物标志物如NT-proBNP和肌钙蛋白相比，GAL-3和sST2具有独特的优势。它们较少受肾功能和急性期反应影响，且与心室重构过程直接相关。这表明新型纤维化标志物能够提供传统标志物无法反映的病理生理信息[18]。

4.2. 治疗指导

GAL-3和sST2水平可能指导个体化治疗策略的选择。PARADIGM-HF研究亚组分析显示，血管紧张素受体–脑啡肽酶抑制剂(ARNI)对sST2高水平患者获益更显著。同样，SGLT2抑制剂被证实可降低GAL-3水平，这可能部分解释其抗纤维化作用[19]。未来，基于生物标志物的精准治疗策略有望改善STEMI患者预后。动态监测显示，sST2下降 ≥ 15%的患者心室重构逆转率显著提高(68.2% vs 32.1%) [20]。

5. 讨论与展望

5.1. 当前临床转化的核心挑战

① 检测标准化困境：不同检测系统间的差异显著影响结果可比性，主要表现于：

i.方法学变异：各厂商抗体选择(如GAL-3的C端单抗vs多抗)导致15%~20%的检测偏差。

ii.临界值争议：肾功能不全者需上调sST2阈值20% (基于PRASMI亚组分析)。

iii.动态监测缺陷：仅5项研究建立时序检测方案。

② 临床应用瓶颈：

i.证据等级局限：78%研究为观察性设计，仅PARADIGM-HF亚组提供II级证据。

ii.特殊人群缺口：亚洲数据占比不足30%，高龄(>80岁)研究仅2项。

5.2. 未来突破方向

① 技术创新重点：

i.标准化进程：IFCC主导的多中心比对研究；第三代重组校准品开发(全长糖基化蛋白)。

ii.检测优化：床旁检测(POCT)灵敏度提升至0.5 ng/mL；人工智能辅助的动态阈值调整系统。

② 临床研究路径：

i.干预试验：生物标志物指导的阶梯治疗RCT (如BIO-GUIDE研究)；SGLT2i对纤维化标志物的调控机制研究。

ii.模型开发：整合超声应变参数(GLS)的预测模型；多中心验证FIBRO-REMODEL评分。

6. 结论

GAL-3和sST2作为反映心肌纤维化和心室重构的关键生物标志物，在STEMI患者PCI术后急性心力衰竭的预测中展现出重要价值。两种标志物具有不同的动态变化特征和病理生理意义，联合应用可显著提高预测准确性(AUC 0.86)。基于GAL-3和sST2的风险分层模型和治疗监测策略为临床决策提供了新工具。然而，要实现全面临床应用仍需解决标准化、临界值确定等问题。未来研究应着重探索靶向干预策略和精准医疗方案，以进一步改善STEMI患者预后。

NOTES

^*通讯作者。