《Scientific Reports》:8-OHdG and NT-proBNP as complementary biomarkers in the postmortem diagnosis of acute ischemic heart disease
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为了提升急性缺血性心脏病(AIHD)的死后诊断准确性,特别是对于形态学证据不明确的早期缺血或心律失常性死亡案例,研究人员开展了一项法医尸检研究。他们评估了氧化DNA损伤标志物8-OHdG与心脏室壁压力标志物NT-proBNP的诊断价值。结果显示,在AIHD组中,心肌细胞核内8-OHdG表达显著增强且更弥散,血液NT-proBNP水平也显著升高。两者无显著相关性,提示其反映独立的病理生理过程。它们的联合评估可提高诊断信心,为法医实践提供了互补的分子诊断策略。
急性缺血性心脏病(Acute Ischemic Heart Disease,简称AIHD)是全球范围内心源性猝死的主要原因。在法医实践中,确定死因至关重要,但有时却充满挑战。传统的诊断依赖心脏组织的形态学观察,例如寻找心肌缺血的特征性改变,如收缩带坏死(contraction band necrosis)。然而,这些变化在早期缺血损伤或尸体发生自溶、腐败时可能并不明显,导致诊断困难,甚至漏诊。这就像侦探面对一个缺乏直接证据的现场,亟需更灵敏、更客观的“分子指纹”来揭示真相。因此,寻找能够在死后稳定存在并指示心脏损伤的分子生物标志物,成为法医病理学领域一个重要的研究方向。
氧化应激在缺血性心脏损伤中扮演核心角色,会导致DNA损伤。8-羟基-2’-脱氧鸟苷(8-hydroxy-2′-deoxyguanosine, 简称8-OHdG)正是氧化性DNA损伤的一个标志物。另一方面,N末端B型脑钠肽前体(N-terminal pro-brain natriuretic peptide, 简称NT-proBNP)是心肌细胞在心室壁压力增加时释放的一种神经激素,是临床诊断心力衰竭和心肌梗死的常用生物标志物。那么,这两个分别代表细胞氧化损伤和心脏力学应激的分子,在死后是否依然稳定?它们能否作为互补的工具,帮助法医工作者更准确地诊断那些棘手的AIHD死亡案例呢?为此,日本和歌山医科大学的研究团队进行了一项研究,并将成果发表在了《Scientific Reports》期刊上。
为了回答上述问题,研究人员主要采用了以下几种关键技术方法:研究共纳入67例法医尸检案例(死后间隔均小于72小时),根据死因分为AIHD组(33例)和非AIHD对照组(34例)。在AIHD组中,许多案例处于“梗死前期”或“早期缺血阶段”,形态学诊断困难。研究的关键技术包括:使用单克隆抗体对心肌组织进行8-OHdG的免疫组织化学染色与半定量形态计量分析;利用电化学发光免疫分析法检测尸检血液样本中的NT-proBNP水平;对所有心肌样本进行常规苏木精-伊红染色以进行基础组织病理学评估;并采用适当的统计学方法(如Mann-Whitney U检验和Pearson相关系数)对数据进行比较分析。
研究结果
尸检样本的组织病理学分析
通过HE染色观察,无论是AIHD组还是非AIHD组,均未发现陈旧性或广泛性心肌梗死的证据。在AIHD组中观察到了局灶性中性粒细胞浸润、有限的心肌细胞凝固性坏死和收缩带坏死。而在非AIHD组中,未发现中性粒细胞浸润和凝固性坏死,仅个别案例零星可见收缩带坏死。重要的是,在非AIHD组中未发现明确的缺血性病变。
AIHD组心肌细胞核内8-OHdG表达增强
免疫组织化学分析显示,两组心肌细胞核内均有8-OHdG表达。但半定量分析表明,AIHD组心肌细胞核内的8-OHdG表达比非AIHD组更强烈、更弥散。实际上,AIHD组中8-OHdG阳性细胞数量显著高于非AIHD组。
AIHD组血液NT-proBNP水平升高
对两组血液NT-proBNP水平的测量显示,AIHD组的血液NT-proBNP水平显著高于非AIHD组。
8-OHdG阳性细胞数与收缩带、年龄、性别、死后间隔或NT-proBNP均无相关性
统计分析表明,8-OHdG蛋白表达与是否存在收缩带、年龄、性别、死后间隔或NT-proBNP水平之间均未发现显著相关性。即使在单独分析AIHD组或非AIHD组时,8-OHdG表达与收缩带或NT-proBNP水平之间也未发现显著相关性。
研究结论与讨论
本研究的核心结论是,8-OHdG和NT-proBNP可以作为互补的生物标志物,用于法医学上AIHD的死后诊断,尤其是在形态学证据不明确的案例中。
研究发现,AIHD组心肌细胞核内8-OHdG的表达显著增强且呈弥散分布,这支持了氧化损伤是AIHD发病机制中关键事件的假说。8-OHdG的核内定位表明,心肌细胞基因组遭受了氧化攻击。同时,AIHD组的血液NT-proBNP水平也显著升高,这与该标志物反映心室壁应变的特性一致,印证了其在指示急性心脏损伤方面的价值。
一个关键且有趣的发现是,尽管在AIHD组中8-OHdG和NT-proBNP的水平同时升高,但两者之间并无显著相关性。这表明它们可能反映了急性缺血性心脏损伤中两个 largely independent (很大程度上独立的)病理生理过程:8-OHdG代表细胞内的氧化性DNA损伤,而NT-proBNP则代表系统性的心脏应激反应。此外,8-OHdG的表达与收缩带坏死、性别、年龄、死后间隔等因素均无关联,这提示其表达主要由急性氧化应激驱动,而非继发性系统因素或死后变化的影响,从而凸显了其作为法医病理学中氧化性心肌损伤相对稳定标志物的潜力。
从法医应用角度,这项研究的意义在于提出了一种“双管齐下”的诊断策略。当传统的组织学检查无法给出明确结论时,联合检测心肌组织的8-OHdG(反映细胞损伤本质)和血液的NT-proBNP(反映心脏功能应激),可以相互印证,提高诊断的准确性和信心。这两种标志物在死后都表现出了一定的稳定性,使得这一策略具有可行性。
当然,研究也存在一些局限性。例如,未能纳入伴有严重冠状动脉粥样硬化但死于非心脏原因的对照组,因此不能完全排除慢性缺血改变对观察到的氧化DNA损伤有贡献的可能性。此外,缺乏死者生前的详细临床信息(如心功能、合并症、用药情况),以及濒死期事件可能独立影响氧化应激和神经激素水平,这些都可能对标志物水平的解读造成干扰。
尽管如此,这项研究为法医病理学工具箱增添了新的分子工具。它强调了结合分子生物标志物来理解猝死背后复杂机制的重要性。未来,在更大规模、临床特征更明确的队列中进行验证,将进一步明确8-OHdG和NT-proBNP联合诊断的准确性,推动其在法医实践中的常规应用,让更多“无声”的心脏得以在死后讲述其受损的真实故事。