“GDF-15和β-hCG在妊娠早期先兆流产中的临床和诊断价值以及激素支持的短期影响：一项前瞻性研究”

《Middle East Fertility Society Journal》：“Clinical and diagnostic value of GDF-15 and β-hCG in first trimester pregnancy with threatened miscarriage and the short-term impact of hormonal support: a prospective study”

　　摘要
背景
妊娠期间发生的先兆性流产影响着全球范围内的孕妇，因此需要可靠的诊断指标。生长分化因子15（GDF-15）与不良妊娠结局有关，但其诊断价值以及对孕酮治疗的反应仍不清楚。本研究旨在评估先兆性流产第一孕期母体血清中GDF-15水平的诊断意义，并评估基于孕酮的激素支持的效果。研究共纳入120名孕妇：60名被诊断为先兆性流产的孕妇和60名健康对照组孕妇。在患者组中，在接受为期两周的孕酮治疗前后测量了血清β-hCG和GDF-15的水平，而对照组仅进行了一次测量。

结果
与对照组相比，先兆性流产患者的平均血清β-hCG和GDF-15水平显著较低。在接受孕酮治疗后，患者组的GDF-15水平没有显著变化（p=0.179），而β-hCG水平显著下降（p<0.0001）。接收者操作特征（ROC）曲线分析显示GDF-15具有初步的诊断潜力，曲线下面积（AUC）为0.88。

结论
母体血清中的GDF-15显示出作为识别先兆性流产的潜在生物标志物的有效性。在标准的孕酮治疗后的短期内，其水平没有显著变化，这表明它可能反映了潜在的胎盘功能障碍而不是暂时的激素波动。GDF-15具有作为先兆性流产病例风险分层的早期、稳定生物标志物的潜力。

背景
妊娠期间发生的先兆性流产影响着全球范围内的孕妇，因此需要可靠的诊断指标。生长分化因子15（GDF-15）与不良妊娠结局有关，但其诊断价值以及对孕酮治疗的反应仍不清楚。本研究旨在评估先兆性流产第一孕期母体血清中GDF-15水平的诊断意义，并评估基于孕酮的激素支持的效果。研究共纳入120名孕妇：60名被诊断为先兆性流产的孕妇和60名健康对照组孕妇。在患者组中，在接受为期两周的孕酮治疗前后测量了血清β-hCG和GDF-15的水平，而对照组仅进行了一次测量。

结果
与对照组相比，先兆性流产患者的平均血清β-hCG和GDF-15水平显著较低。在接受孕酮治疗后，患者组的GDF-15水平没有显著变化（p=0.179），而β-hCG水平显著下降（p<0.0001）。接收者操作特征（ROC）曲线分析显示GDF-15具有初步的诊断潜力，曲线下面积（AUC）为0.88。

结论
母体血清中的GDF-15显示出作为识别先兆性流产的潜在生物标志物的有效性。在标准的孕酮治疗后的短期内，其水平没有显著变化，这表明它可能反映了潜在的胎盘功能障碍而不是暂时的激素波动。GDF-15具有作为先兆性流产病例风险分层的早期、稳定生物标志物的潜力。

背景
先兆性流产是早期妊娠最常见的并发症之一，影响高达五分之一的妊娠[1]。其特征是妊娠二十周之前的阴道出血，宫颈闭合，且胎儿未丢失[2]。妊娠期间出血的原因有很多，其中胚胎囊向子宫壁出血是早期妊娠中最常见的[3]。胎盘产生许多在妊娠期间发生的生理变化的激素。人绒毛膜促性腺激素（hCG），特别是其β亚单位（β-hCG），就是这些激素之一[4]。受精后，hCG是早期胎盘植入后最早分泌的分子之一[5]。植入后，母体血液中可检测到的第一个胎盘信号是hCG。β-hCG在刺激黄体产生孕酮方面起作用，孕酮对于维持妊娠至关重要[6]。β-hCG还刺激和维持黄体，防止进一步排卵。此外，β-hCG刺激卵巢产生高水平的雌激素和孕酮，直到妊娠第一孕期结束，大约10-12周时，胎盘成熟到足以接管雌激素和孕酮的生产[7]。高水平的β-hCG与胎盘增殖和侵袭有关，而低水平可能表明胎盘功能不全，妊娠并发症的风险增加，包括宫内生长受限[8, 9]。GDF-15于1997年首次被发现[10]。它也被称为巨噬细胞抑制细胞因子-1，是转化生长因子β家族的一个成员。虽然其在大多数人体组织中的生理表达几乎检测不到，但在胎盘中含量丰富[11]。GDF-15通过激活Smad1/5磷酸化并促进上皮向间充质转化来支持胎盘侵袭，从而促进胎盘的正常植入[12]。GDF-15具有很强的免疫抑制功能，可能参与保护半同种的胎儿免受母体免疫系统的排斥[12, 13]。血液中GDF-15水平低与妊娠并发症相关，包括早期妊娠丢失、先兆子痫和糖尿病[14]。

本研究旨在评估妊娠第一孕期GDF-15的生理和诊断作用，并评估其与妊娠激素支持的关联。

材料与方法
本研究于2025年10月至12月在纳杰夫的Al-Manadhra综合医院进行。研究对象为120名孕妇，分为两组：60名被诊断为妊娠第一孕期先兆性流产风险的孕妇和60名健康对照组孕妇。参与者是在研究期间陆续入院且符合纳入标准的孕妇。鉴于本研究的观察性质（旨在评估标准临床治疗前后的生物标志物水平，无实验干预），因此不适用临床盲法。

纳入标准
患者组包括被临床诊断为先兆性流产的孕妇。所有诊断均由专业医生根据临床评估确认。具体而言，所有患者在纳入前均通过超声检查确认胎儿心脏活动。生化标志物（如基线孕酮或β-hCG水平）不属于初始诊断标准，诊断仅依赖于临床表现和超声检查结果。

排除标准
患有慢性系统性疾病（如糖尿病和高血压）或多胎妊娠（双胞胎或三胞胎）的孕妇被排除。BMI超过35 kg/m2、有复发性妊娠丢失史、已知子宫异常或有先天性或染色体异常的孕妇也被排除。此外，患有严重贫血等严重血液疾病的孕妇也被排除，因为这些情况可能对激素水平和生物标志物解释产生混淆效应。

孕酮治疗和生物标志物评估方案
被诊断为先兆性流产的孕妇在接受任何激素支持之前进行了基线血液样本采集，以评估血清生物标志物。首次评估后，所有病例组患者均严格按照医院批准的治疗方案（口服滴定型孕酮Duphaston?，每次10毫克，每日两次，持续两周）接受治疗。根据当地临床指南，这种口服制剂比阴道用孕酮更受欢迎。系统评价的证据表明，口服滴定型孕酮在预防妊娠丢失方面的效果与阴道用孕酮相当，且患者耐受性更好。它显著避免了阴道栓剂常见的不适、阴道刺激和分泌物问题，因此在阴道出血期间更为实用且易于患者依从[15, 16]。在所有患者的预定随访中通过口头确认了治疗依从性。孕酮治疗两周后，再次采集血液样本以评估激素支持后的血清生化标志物水平变化。这种治疗方法在治疗前后均使用，以评估有流产风险的妇女对孕酮治疗的短期生化反应。

样本采集
从每位参与者采集5毫升静脉血。血液分为两部分：2毫升用于全血细胞计数（Hb和WBC），3毫升用于其他参数的分析（置于无菌血清凝胶管中）。凝胶管离心后分离血清，随后分装并置于-20°C保存直至检测。

实验室分析
使用ELISA测试检测血清中的GDF-15（商品编号E0037Hu），并使用自动化免疫测定系统CL900检测β-hCG和孕酮水平。血红蛋白（Hb）和白细胞（WBC）计数使用Mindray自动化血液分析仪进行测量。

研究方案已获得Al-Manadhra综合医院的批准，并从所有参与者处获得了书面同意。

统计分析
本研究的统计分析采用了综合方法。数据首先汇总并输入Excel电子表格，然后编码并转移到GraphPad Prism版本9进行分析。使用了描述性和推断性统计方法。为了评估分类变量之间的关系，采用了卡方检验或Fisher精确检验（p值≤0.05）。独立t检验用于比较患者组和对照组之间的均值，配对t检验用于比较治疗前后的组内差异。计算皮尔逊相关系数以检查连续变量之间的关系。此外，进行了接收者操作特征（ROC）曲线分析，以评估GDF-15标志物在先兆性流产病例中的诊断性能（以健康对照组为负对照），最佳切值使用Youden指数确定。每组60名参与者的样本量确保在5%的显著性水平（α=0.05）下达到80%的统计功效，以检测组间生物标志物水平的临床显著差异，这一结论基于先前文献中的预期效应大小。此外，还使用了逻辑回归模型来评估特定基线预测变量（即血清GDF-15和孕酮水平）与病情状态（先兆性流产与健康对照组）之间的独立诊断关联。在回归分析之前，评估了所包含预测变量之间的多重共线性，发现其处于可接受的统计范围内，确认了它们的独立诊断价值，并确认了模型的整体拟合优度。

结果
本研究共纳入120名孕妇，包括60名被诊断为先兆性流产的孕妇和60名健康对照组孕妇。表1展示了所有参与者的 demographic 特征（包括病例组和对照组）。这项前瞻性研究在研究期间进行（表2、3、4、5和6）。

表1 研究人群的基线 demographic 和临床特征

表2 各研究组之间的血液学参数（血红蛋白和白细胞）比较

表3 各研究组之间的激素参数比较

表4 GDF15的比较

表5 GDF-15作为生物标志物的诊断性能

表6 先兆性流产的预测因子逻辑回归分析

图1：各研究组之间的生长分化因子15（GDF-15）水平。数据以平均值±标准差（SD）表示。比较了治疗前后健康对照组（n=60）和患者组（n=60）的血清GDF-15水平（pg/mL）。使用独立t检验和配对t检验确定统计显著性。

图1：该图像的替代文本可能是使用AI生成的。

图2：治疗前的GDF-15接收者操作特征（ROC）曲线。该曲线显示了母体血清GDF-15在区分先兆性流产孕妇（n=60）和健康对照组孕妇（n=60）方面的基线诊断性能。显示了最佳切值（≤2460 pg/mL），以及相应的敏感性（76.7%）、特异性（93.3%）、曲线下面积（AUC=0.886）和统计显著性（P<0.001）。

图2：该图像的替代文本可能是使用AI生成的。

图3：治疗后的GDF-15接收者操作特征（ROC）曲线。该曲线显示了治疗两周后母体血清GDF-15在区分先兆性流产孕妇（n=60）和健康对照组孕妇（n=60）方面的诊断性能。显示了最佳切值（≤2480 pg/mL），以及相应的敏感性（73.3%）、特异性（90.0%）、曲线下面积（AUC=0.864）和统计显著性（P<0.001）。

图3：该图像的替代文本可能是使用AI生成的。

讨论
人口统计结果显示，患者组和对照组之间的平均年龄没有统计学上的显著差异（P=0.902）。这一发现与Quenby（2021年）和Boxem（2025年）[17, 18]的研究结果一致，他们也报告指出，母亲年龄在20至34岁之间并不会独立增加流产的风险。较低的流产风险归因于卵子质量最佳、子宫内膜接受性高效、激素平衡适当、慢性疾病发病率较低以及胎盘功能正常[19,20,21]。关于BMI（身体质量指数），患者组的平均BMI（27.13 ± 2.07 kg/m2）略高于对照组（25.29 ± 2.39 kg/m2）。尽管这种差异没有达到传统的统计显著性（P = 0.063），但它代表了一个显著的临床趋势。鉴于较高的BMI与不良的早期妊娠结局相关，我们承认BMI可能会对我们的生物标志物结果产生残余的混杂影响，特别是因为我们的排除标准中并未指定BMI的下限。不过，这一总体发现与之前的观察结果一致[22, 23]。在农村和城市参与者之间的居住地方面没有观察到显著差异（P = 0.358），这表明居住地本身与先兆流产无关。这与Das（2024年）和Bozkurt（2024年）[24, 25]的报告结果相似。血液学参数，包括血红蛋白和白细胞计数，在患者和对照组之间没有显著差异。这与Díaz-López（2021年）和Humadi（2024年）[26, 27]的研究结果一致，表明流产风险更多地与异常的血液值相关，而不是正常的血液值。同样，TSH（促甲状腺激素）和FT4（游离甲状腺素）水平在两组之间也相当，没有统计学上的显著差异（P > 0.05），这与Li（2019年）[27]的研究结果一致。相比之下，患者在随访前后的β-hCG（人绒毛膜促性腺激素）水平显著降低（P ≤ 0.003），并且在患者组内部进一步显著下降（P < 0.0001）。这与Rodríguez-Zurita（2022年）、Chen（2024年）和Medina（2025年）[8, 9, 28]的研究结果一致。β-hCG水平的降低反映了胎盘功能不佳、黄体刺激不足、孕酮生成减少以及母胎界面受损，从而增加了流产的风险[5, 29, 30]。虽然这种下降可能反映了那些尽管接受了短期激素支持但仍不可避免地会流产的患者的早期妊娠丧失的自然过程，但这种解释仍具有推测性。在临床上，如果这种治疗后的β-hCG动态得到验证，可能会有助于早期风险分层——帮助更早地识别出无法继续发展的妊娠，从而避免患者长时间不必要的药物治疗和心理困扰。然而，我们明确指出，由于缺乏追踪最终妊娠结果的纵向数据（持续妊娠与完全流产），这些潜在的临床意义仍然仅仅是推测性的。因此，任何关于利用这些动态进行早期风险分层的建议都必须明确表示为未来可能的应用，并需要严格的纵向验证，而不是当前的临床工具。与对照组相比，患者的孕酮水平显著降低（P < 0.0001），尽管随访后水平有所上升，但仍低于对照组（P < 0.0001）。这一发现与Ahmed（2025年）、Gong（2024年）和Bataa（2024年）[30,31,32]的研究结果一致。孕酮对胚胎着床、早期胎盘发育、子宫静止状态以及母体免疫耐受至关重要；其缺乏主要由于黄体阶段不足或hCG刺激受损，会导致早期妊娠丧失[33,34,35,36]。基线时，有先兆流产风险的患者血清中的GDF-15（生长分化因子-15）水平显著较低（P < 0.0001），在激素支持后也没有显著变化（P = 0.179），这与Zeng（2023年）和Lyu（2023年）[12, 14]的研究结果一致。然而，这种缺乏显著变化的情况需要谨慎解读，因为有限的两周随访时间可能不足以捕捉到胎盘衍生标志物的有意义的生物学变化。这提示GDF-15水平可能主要反映了潜在的胎盘功能和滋养层完整性，而不是急性激素波动，尽管这仍然是一个需要进一步机制和纵向验证的推测性解释。低水平的母体GDF-15被假设表明滋养层功能受损和早期胎盘功能障碍，这可能导致妊娠丧失[37,38,39,40,41,42]。关键文献表明GDF-15与已建立的胎盘标志物之间存在强烈的生物学关联。具体来说，研究表明GDF-15（也称为MIC-1）在早期妊娠并发症期间的血清动力学与PAPP-A（妊娠相关蛋白A）和β-hCG密切相关；它们的同时下降被认为反映了更广泛的胎盘综合征，而不仅仅是孤立的生物标志物波动[40, 41]。因此，这种基于间接证据的说法支持了GDF-15可能作为评估滋养层完整性和整体胎盘功能的潜在替代标志物的假设。然而，鉴于我们研究的严格观察性质以及完全缺乏直接的机制或组织病理学关联，我们强烈重申任何关于滋养层功能、胎盘完整性或潜在病理生理学的解释都完全是推测性的，并且应仅被视为假设生成。ROC分析表明GDF-15是一个有前途的候选生物标志物，用于区分先兆流产，显示出高特异性和良好的敏感性。然而，考虑到这项研究的样本量相对较小，提出的诊断切点的临床适用性需要谨慎解读，并且在更大的人群中进行严格的外部验证[11, 43]。重要的是要强调，我们的1:1病例对照设计无法直接估计具有临床意义的预测值（阳性预测值（PPV）和阴性预测值（NPV），因为这些参数在现实世界的临床环境中高度依赖于先兆流产的发病率。此外，我们明确指出，由于没有对精确的妊娠年龄进行统计调整，这是解释这些ROC结果的一个主要限制。因为GDF-15高度依赖年龄，所以提出的诊断阈值必须极其谨慎地解读，因为它们可能部分反映了早期妊娠时间的生理变异，而不仅仅是病理过程。逻辑回归分析最初表明，GDF-15和孕酮都可以作为先兆流产的独立诊断标志物。负系数和小于1的比值比表明，这些标志物的高水平与较低的先兆流产可能性相关。这一发现强调了胎盘功能障碍和激素缺乏的互补作用，表明结合这些生物标志物可能有助于提高早期风险分层[11, 41]。然而，我们明确警告，在这种情况下使用“独立”诊断值这一术语可能是误导性的。因为我们的模型没有考虑关键的临床混杂因素——如确切的妊娠年龄、身体质量指数（BMI）和临床出血严重程度——这些未调整的变量可能会同时影响两种生物标志物的水平和组别分配。因此，这一限制直接关联到观察到的“独立”关联，这种关联可能是混杂的，必须极其谨慎地解读。这种缺乏精确匹配或统计调整是一个关键的限制。这使得很难完全区分观察到的独立关联是否真正由病理过程驱动，或者仅仅是妊娠时间的正常生理差异，这直接影响了我们研究的内部有效性。具体来说，由于β-hCG和GDF-15都高度依赖妊娠年龄，缺乏精确匹配或调整使得很难完全区分观察到的差异是由病理条件本身驱动的，还是由妊娠时间的生理差异驱动的。我们承认这直接影响了我们研究的结果的内部有效性，并进一步强调了谨慎的临床解释的必要性。

研究的局限性
尽管这项研究采用了前瞻性设计，但它存在一些显著的局限性。首先，样本量小且来自单一中心，这限制了我们的发现的一般性。其次，缺乏精确的妊娠年龄匹配（在入组时的确切周数），以及未测量的变量（如详细的既往产科史和出血严重程度）是一个关键的限制。由于血清β-hCG和GDF-15水平受到胎盘发育进展的显著影响，这种未调整的混杂因素使得难以完全区分观察到的组间差异是否严格反映了病理条件本身，或者仅仅是妊娠时间的正常生理变异。最后，为期两周的短期随访无法追踪最终的妊娠结局（例如，活产与流产）。因此，我们明确承认目前数据中β-hCG变化与临床结局之间缺乏直接相关性。此外，这个较短的时间框架可能不足以捕捉GDF-15的长期生物学变化。因此，这些结果应严格地在先兆流产的诊断背景下进行解读，而不能作为确定的预后预测因子。此外，统计分析没有进行多重检验的调整。我们明确承认这种缺乏校正可能是I型错误的潜在来源。另外，主要依赖p值而对效应大小或临床相关性缺乏讨论，进一步限制了我们结论的稳健性和可解释性，这强烈突出了我们发现的严格探索性质。此外，1:1的病例对照设计人为地夸大了疾病发病率，这意味着无法直接估计真实的具有临床意义的预测值（PPV/NPV）。因此，从这种探索性设计中得出的敏感性和特异性可能无法直接应用于具有不同发病率的现实世界临床环境，这强烈强调了在更广泛和异质性人群中进行外部验证的必要性。因此，我们强烈强调，我们目前的发现仅仅是探索性的，并且只能用于生成假设。目前，GDF-15作为先兆流产诊断或风险分层的工具的临床实用性尚未得到证实，不应过度解读用于常规实践。

结论
母体血清中的GDF-15作为一种有前途的候选生物标志物，显示出85%的准确率和93.3%的特异性，能够识别出先兆流产与健康妊娠之间的差异。在先兆流产病例中，β-hCG、GDF-15和孕酮的水平显著较低，这与滋养层活动减少和激素支持减弱一致。尽管治疗后孕酮水平有所上升，但仍低于正常妊娠的水平，这突显了它在支持早期妊娠中的关键作用。人口统计特征、血液参数和甲状腺健康等因素与流产风险没有独立关联。在标准孕酮治疗后的短期内没有显示出显著变化，这表明它可能主要反映了潜在的胎盘功能，而非暂时的激素变化；然而，由于缺乏直接的组织病理学关联，这仍然是一个需要进一步实验研究的假设。最终，我们强调我们的发现仅仅是探索性的。虽然GDF-15的诊断性能很有前景，但其在常规临床实践中的诊断或风险分层工具的作用至今尚未得到证实，在任何临床应用之前，都需要在更大和更多异质性的人群中进行严格的的外部验证。