Plasma Periostin Levels Correlated with Myocardial Fibrosis in Patients with Heart Failure with Different Ejection Fraction

doi:10.12114/j.issn.1007-9572.2024.0341

Abstract

Abstract:

Background

Myocardial fibrosis plays a significant role in the process of myocardial remodeling in patients with heart failure. Periostin is a non-structural protein in the myocardial interstitium, which can bind to other proteins in the myocardial interstitium, promote their deposition in the myocardial interstitium, and cause myocardial fibrosis. However, whether it can serve as a biological marker for myocardial fibrosis remains unclear.

Objective

To investigate the correlation between plasma periostin levels and myocardial fibrosis, as well as the relationship with adverse prognosis in patients with chronic heart failure.

Methods

Patients with chronic heart failure admitted to the Department of Cardiology of the First Hospital of Lanzhou University from September 2021 to September 2022 were enrolled in this study. General information and laboratory test results of the patients were collected. Plasma periostin levels were measured using enzyme-linked immunosorbent assay. Echocardiography was used to collect cardiac function indicators, and cardiac magnetic resonance imaging and late gadolinium enhancement (LGE) quantitative analysis results were obtained. After discharge, patients were followed up through outpatient visits or telephone calls, with the endpoint events being re-hospitalization for heart failure, worsening of heart failure, and cardiovascular death. Pearson correlation analysis or Spearman rank correlation analysis was used to explore the correlation between plasma periostin levels and clinical parameters. Multiple linear stepwise regression analysis was conducted to identify the influencing factors of plasma periostin levels. Kaplan-Meier survival curves were plotted for patients with different plasma periostin levels, and the curves were compared using the log-rank test. Multivariate Cox regression analysis was performed to investigate the influencing factors of the occurrence of endpoint events.

Results

A total of 98 patients completed the follow-up, including 66 males and 32 females, with a mean age of 51.8±13.7 years and a mean plasma periostin level of 317.5±300.6 ng/mL. The patients were divided into three groups according to the tertiles of plasma periostin levels: Group Q1 (plasma periostin ≤174.1 ng/mL, n=32), Group Q2 (174.1 ng/mL<plasma periostin ≤265.1 ng/mL, n=34), and Group Q3 (plasma periostin >265.1 ng/mL, n=32). There were statistically significant differences among Groups Q1-Q3 in the proportion of atrial fibrillation, homocysteine (Hcy), plasma periostin, left atrial diameter (LAD), LGE%, worsening of heart failure, and composite endpoint events (P<0.05). The correlation analysis showed that LGE%, LAD, serum creatinine, N-terminal pro-B-type natriuretic peptide (NT-proBNP), left ventricular end-diastolic volume (LVEDV), left ventricular end-systolic volume (LVESV), type 2 diabetes mellitus, and New York Heart Association (NYHA) functional class were positively correlated with periostin levels (P<0.05), while left ventricular ejection fraction (LVEF) was negatively correlated with periostin levels (P<0.05). The results of multiple linear stepwise regression analysis indicated that LGE%, LAD, type 2 diabetes mellitus, and NT-proBNP were influencing factors of periostin levels (P<0.05) .

Conclusion

PIn patients with chronic heart failure, plasma periostin levels are positively correlated with the degree of myocardial fibrosis and are associated with the composite endpoint events of re-hospitalization for heart failure, worsening of heart failure, and cardiovascular death. Elevated levels of plasma periostin can lead to the occurrence of composite endpoint events.

Key words: Heart failure, Periostin, Myocardial fibrosis, Late gadolinium enhancement, Correlation analysis

摘要：

背景

心肌纤维化在心力衰竭患者的心肌重塑过程中发挥重要作用。骨膜蛋白是心肌间质中的一种非结构蛋白，可与心肌间质中的其他蛋白结合，促进其在心肌间质中的沉积，引起心肌纤维化。但其是否可作为心肌纤维化的生物学标志物尚不明确。

目的

研究慢性心力衰竭患者血浆中骨膜蛋白水平与心肌纤维化的相关性以及与不良预后的关系。

方法

选取2021年9月—2022年9月于兰州大学第一医院心内科住院的慢性心力衰竭患者为研究对象，收集患者一般资料和实验室检查结果，应用酶联免疫吸附法检测血浆骨膜蛋白水平，采用超声心动图收集患者心功能指标，收集患者心脏核磁共振和钆剂延迟强化（LGE）定量分析结果。出院后采用门诊或电话随访方式对患者进行随访，终点事件为心力衰竭再住院、心力衰竭恶化和心血管死亡。采用Pearson相关性分析或Spearman秩相关分析探究血浆骨膜蛋白水平和临床参数的相关性。采用多元线性逐步回归分析探讨血浆骨膜蛋白水平的影响因素。绘制不同血浆骨膜蛋白水平患者的Kaplan-Meier生存曲线，生存曲线的比较采用Log-rank检验。采用多因素Cox回归分析探究患者出现终点事件的影响因素。

结果

最终98例患者完成了随访，其中男66例，女32例，患者平均年龄（51.8±13.7）岁，平均血浆骨膜蛋白水平（317.5±300.6）ng/mL。按照血浆骨膜蛋白水平三分位数将患者分为3组：Q1组（血浆骨膜蛋白≤174.1 ng/mL，n=32）、Q2组（174.1 ng/mL<血浆骨膜蛋白≤265.1 ng/mL，n=34）、Q3组（血浆骨膜蛋白>265.1 ng/mL，n=32）。Q1~Q3组患者心房颤动比例、同型半胱氨酸（Hcy）、血浆骨膜蛋白、左心房内径（LAD）、LGE%、心力衰竭恶化、复合终点事件比例比较，差异有统计学意义（P<0.05）。相关性分析结果显示，LGE%、LAD、血清肌酐、N末端B型利钠肽原（NT-proBNP）、左心室舒张末期容积（LVEDV）、左心室收缩末期容积（LVESV）、2型糖尿病、美国纽约心脏病学会（NYHA）心功能分级与骨膜蛋白水平呈正相关（P<0.05），左心室射血分数（LVEF）与骨膜蛋白水平呈负相关（P<0.05）。多元线性逐步回归分析结果显示，LGE%、LAD、2型糖尿病及NT-proBNP为骨膜蛋白的影响因素（P<0.05）。

结论

慢性心力衰竭患者血浆骨膜蛋白水平与心肌纤维化程度呈正相关，并与心力衰竭再住院、恶化及心血管死亡的复合终点事件相关，其水平升高可导致复合终点事件的发生。

关键词: 心力衰竭, 骨膜蛋白, 心肌纤维化, 钆剂延迟强化, 相关性分析

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Figures/Tables 5

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指标	Q1组（n=32）	Q2组（n=34）	Q3组（n=32）	检验统计量值	P值
一般资料
年龄（岁）	51.3±13.7	53.3±9.5	50.6±17.8	0.170	0.844
男/女	20/12	26/8	20/12	1.971^a	0.373
BMI（kg/m²）	23.6±3.2	24.6±3.6	24.9±4.2	0.541	0.586
SBP（mmHg）	123±23	118±14	115±20	0.703	0.500
DBP（mmHg）	76±17	74±12	73±15	0.257	0.774
心率（次/min）	81.0±13.6	78.8±14.5	82.3±15.8	0.248	0.781
NYHA Ⅲ~Ⅳ级[例（%）]	20（62.5）	24（70.6）	24（75.0）	1.212^a	0.545
高血压[例（%）]	4（12.5）	6（17.6）	8（25.0）	1.685^a	0.431
心房颤动[例（%）]	6（18.8）	10（29.4）	16（50.0）	7.345^a	0.025
2型糖尿病[例（%）]	6（18.8）	6（17.6）	16（50.0）	3.454^a	0.178
吸烟史[例（%）]	6（18.7）	12（35.3）	6（18.7）	3.286^a	0.193
饮酒史[例（%）]	6（18.7）	10（29.4）	6（18.7）	1.450^a	0.484
RASI[例（%）]	28（87.5）	28（82.4）	24（75.0）	1.685^a	0.431
β受体阻滞剂[例（%）]	28（87.5）	32（94.1）	24（75.0）	4.722^a	0.093
SGLT2i[例（%）]	12（37.5）	12（35.2）	10（31.3）	0.284^a	0.868
利尿剂[例（%）]	28（87.5）	32（94.1）	32（100.0）	4.073^a	0.117
扩张型心肌病[例（%）]	14（43.8）	16（47.1）	15（46.9）	0.090^a	0.956
缺血性心肌病[例（%）]	18（56.2）	18（52.9）	17（53.1）	0.090^a	0.956
实验室检查
NT-proBNP[M（P₂₅，P₇₅），ng/L]	2 963.7（1 410.0，5 635.0）	5 468.0（2 630.0，7 335.0）	2 561.0（877.5，15 642.8）	4.088^b	0.055
RBC（×10⁹/L）	4.7±1.1	4.8±0.5	4.5±0.8	0.822	0.446
Hb（g/L）	141.9±25.6	147.3±18.9	152.8±91.1	0.155	0.857
WBC（×10⁹/L）	7.3±3.5	6.2±1.8	5.6±2.0	1.870	0166
PLT（×10⁹/L）	146.4±52.9	173.5±44.8	157.9±67.0	0.991	0.379
AST（U/L）	36.1±15.5	38.0±18.7	39.6±13.1	0.192	0.826
ALT（U/L）	38.6±26.4	40.5±29.2	37.1±16.5	0.078	0.925
TBil（μmol/L）	20.3±12.7	23.1±11.8	33.3±37.0	1.371	0.264
Scr（μmol/L）	83.2±17.1	88.2±20.5	111.5±70.6	1.960	0.152
UA（μmol/L）	462.5±209.4	450.9±134.6	499.3±126.4	0.403	0.671
BUN（mmol/L）	7.3±1.9	10.8±14.6	11.8±10.7	0.796	0.457
Hcy（μmol/L）	16.1±6.0	17.8±5.4	26.2±11.6	7.005	0.002
FBS（mmol/L）	6.5±2.3	6.2±2.4	5.6±1.7	0.743	0.481
骨膜蛋白（ng/mL）	112.3±39.0	216.1±32.9	630.5±300.6	199.535	<0.001
超声心动图
LAD（mm）	35.8±10.2	42.8±8.5	43.1±7.5	3.616	0.035
LVEF（%）	36.9±16.4	10.0±13.7	25.5±13.8	1.151	0.059
LVEDV（mm³）	232.7±109.6	247.4±110.4	262.2±104.8	3.501	0.744
LVESV（mm³）	157.2±93.6	175.6±88.4	194.9±95.5	2.260	0.521
CMR参数
LGE%	17.4±10.4	19.7±10.5	31.8±8.3	10.935	<0.001
心血管终点事件[例（%）]
心血管死亡	0	0	3（9.4）	4.332^a	0.065
心力衰竭恶化	4（12.5）	12（35.3）	20（62.5）	17.258^a	<0.001
心力衰竭再住院	2（6.3）	4（11.8）	8（25.0）	4.460^a	0.108
复合终点事件	6（18.8）	16（47.1）	28（87.5）	30.590^a	<0.001

指标	Q1组（n=32）	Q2组（n=34）	Q3组（n=32）	检验统计量值	P值
一般资料
年龄（岁）	51.3±13.7	53.3±9.5	50.6±17.8	0.170	0.844
男/女	20/12	26/8	20/12	1.971^a	0.373
BMI（kg/m²）	23.6±3.2	24.6±3.6	24.9±4.2	0.541	0.586
SBP（mmHg）	123±23	118±14	115±20	0.703	0.500
DBP（mmHg）	76±17	74±12	73±15	0.257	0.774
心率（次/min）	81.0±13.6	78.8±14.5	82.3±15.8	0.248	0.781
NYHA Ⅲ~Ⅳ级[例（%）]	20（62.5）	24（70.6）	24（75.0）	1.212^a	0.545
高血压[例（%）]	4（12.5）	6（17.6）	8（25.0）	1.685^a	0.431
心房颤动[例（%）]	6（18.8）	10（29.4）	16（50.0）	7.345^a	0.025
2型糖尿病[例（%）]	6（18.8）	6（17.6）	16（50.0）	3.454^a	0.178
吸烟史[例（%）]	6（18.7）	12（35.3）	6（18.7）	3.286^a	0.193
饮酒史[例（%）]	6（18.7）	10（29.4）	6（18.7）	1.450^a	0.484
RASI[例（%）]	28（87.5）	28（82.4）	24（75.0）	1.685^a	0.431
β受体阻滞剂[例（%）]	28（87.5）	32（94.1）	24（75.0）	4.722^a	0.093
SGLT2i[例（%）]	12（37.5）	12（35.2）	10（31.3）	0.284^a	0.868
利尿剂[例（%）]	28（87.5）	32（94.1）	32（100.0）	4.073^a	0.117
扩张型心肌病[例（%）]	14（43.8）	16（47.1）	15（46.9）	0.090^a	0.956
缺血性心肌病[例（%）]	18（56.2）	18（52.9）	17（53.1）	0.090^a	0.956
实验室检查
NT-proBNP[M（P₂₅，P₇₅），ng/L]	2 963.7（1 410.0，5 635.0）	5 468.0（2 630.0，7 335.0）	2 561.0（877.5，15 642.8）	4.088^b	0.055
RBC（×10⁹/L）	4.7±1.1	4.8±0.5	4.5±0.8	0.822	0.446
Hb（g/L）	141.9±25.6	147.3±18.9	152.8±91.1	0.155	0.857
WBC（×10⁹/L）	7.3±3.5	6.2±1.8	5.6±2.0	1.870	0166
PLT（×10⁹/L）	146.4±52.9	173.5±44.8	157.9±67.0	0.991	0.379
AST（U/L）	36.1±15.5	38.0±18.7	39.6±13.1	0.192	0.826
ALT（U/L）	38.6±26.4	40.5±29.2	37.1±16.5	0.078	0.925
TBil（μmol/L）	20.3±12.7	23.1±11.8	33.3±37.0	1.371	0.264
Scr（μmol/L）	83.2±17.1	88.2±20.5	111.5±70.6	1.960	0.152
UA（μmol/L）	462.5±209.4	450.9±134.6	499.3±126.4	0.403	0.671
BUN（mmol/L）	7.3±1.9	10.8±14.6	11.8±10.7	0.796	0.457
Hcy（μmol/L）	16.1±6.0	17.8±5.4	26.2±11.6	7.005	0.002
FBS（mmol/L）	6.5±2.3	6.2±2.4	5.6±1.7	0.743	0.481
骨膜蛋白（ng/mL）	112.3±39.0	216.1±32.9	630.5±300.6	199.535	<0.001
超声心动图
LAD（mm）	35.8±10.2	42.8±8.5	43.1±7.5	3.616	0.035
LVEF（%）	36.9±16.4	10.0±13.7	25.5±13.8	1.151	0.059
LVEDV（mm³）	232.7±109.6	247.4±110.4	262.2±104.8	3.501	0.744
LVESV（mm³）	157.2±93.6	175.6±88.4	194.9±95.5	2.260	0.521
CMR参数
LGE%	17.4±10.4	19.7±10.5	31.8±8.3	10.935	<0.001
心血管终点事件[例（%）]
心血管死亡	0	0	3（9.4）	4.332^a	0.065
心力衰竭恶化	4（12.5）	12（35.3）	20（62.5）	17.258^a	<0.001
心力衰竭再住院	2（6.3）	4（11.8）	8（25.0）	4.460^a	0.108
复合终点事件	6（18.8）	16（47.1）	28（87.5）	30.590^a	<0.001

变量	r（r_s）值	P值	变量	r（r_s）值	P值
LGE%	0.599	<0.001	LVEDV	0.386	<0.001
LAD	0.337	0.001	LVESV	0.347	<0.001
LVEF	-0.254	0.012	2型糖尿病	0.418^a	<0.001
Scr	0.329	0.001	NYHA心功能分级	0.241^a	0.017
NT-proBNP	0.462^a	<0.001

变量	r（r_s）值	P值	变量	r（r_s）值	P值
LGE%	0.599	<0.001	LVEDV	0.386	<0.001
LAD	0.337	0.001	LVESV	0.347	<0.001
LVEF	-0.254	0.012	2型糖尿病	0.418^a	<0.001
Scr	0.329	0.001	NYHA心功能分级	0.241^a	0.017
NT-proBNP	0.462^a	<0.001

自变量	β	SE	P值	t值	95%CI
LGE%	3.116	0.895	<0.001	3.482	1.338~4.893
LAD	2.282	0.911	0.014	2.506	0.472~4.091
NYHA心功能分级	5.061	11.667	0.665	0.434	-0.181~28.244
LVEDV	0.224	0.138	0.108	1.625	-0.050~0.497
心房颤动	19.638	18.476	0.291	1.063	-0.171~56.349
2型糖尿病	51.328	21.884	0.021	2.345	7.845~94.810
LVEF	1.242	0.978	0.207	1.270	-0.702~3.186
NT-proBNP	0.004	0.002	0.015	2.487	0.001~0.007