组织蛋白酶S在急性冠脉综合征患者临床危险分层的价值

艾文 王磊 刘宗波 方红城 谢培益 陈延伟 陈菲 陈少源 黄于郎 苏又苏

·论著·

组织蛋白酶S在急性冠脉综合征患者临床危险分层的价值

艾文 王磊 刘宗波 方红城 谢培益 陈延伟 陈菲 陈少源 黄于郎 苏又苏

目的 通过检测ACS患者血清组织蛋白酶S(Cat S)水平, 分析其与不同临床表型、冠脉病变、GRACE评分的统计学意义, 探讨Cat S在ACS患者临床危险分层的价值。方法 纳入在本院住院并行冠脉造影确诊的冠心病患者共337例为研究对象, 另取30例健康体检且DSCT正常患者为对照组,所有入组病例均检测血清Cat S浓度。应用SPSS 18.0统计软件分析, 比较Cat S水平在ACS患者不同临床分型中的差异, 比较与ACS患者冠脉病变、Killip分级、GRACE评分的统计学意义。结果 ACS组患者血清Cat S水平较正常对照组及稳定型心绞痛组均明显升高, 差异有统计学意义(P＜0.05)； ACS各亚组间比较, Cys C浓度不同, 不稳定心绞痛(UAP)、非ST段抬高心肌梗死(NSTEMI)、ST段抬高心肌梗死(STEMI)各组Cat S水平依次升高, 差异具有统计学意义(P＜0.05)。血清Cat S水平与冠状动脉病变的支数、Killip分级、GRACE评分均呈正相关(P＜0.05)。结论 组织蛋白酶S与ACS患者临床危险分层密切相关, 监测其水平有利于为ACS患者的治疗策略提供参考。

组织蛋白酶S；急性冠脉综合征；危险分层

急性冠脉综合征(acute coronary syndrome, ACS)是冠心病患者住院和死亡的主要原因, 全球每年有超过7百万人被诊断为ACS［1］。ACS发病病理机制是冠状动脉粥样硬化(Atherosclerosis, AS)斑块不稳定, 发生溃疡、破裂、血小板粘附、聚集和释放, 凝血系统激活形成血栓, 引起血管腔明显狭窄, 甚至完全堵塞出现心肌缺血缺氧, 严重的发生心肌坏死［2］。目前研究提示, ACS的初始启动机制与炎症明显相关,炎症是易损斑块(vulnerable plaque, VP)的显著特征,在VP纤维帽和外膜中, 大量的炎症细胞浸润, 激活的巨噬细胞和平滑肌细胞释放活性蛋白酶(Cathepsin S, Cat S), 促斑块不稳定, 甚至导致斑块破裂, 引发ACS[3, 4]。Cat S是在人类AS处最先被发现的组织蛋白酶, Cat S能够降解弹力蛋白和胶原蛋白, 促进细胞外基质降解及血管壁重构, 与斑块的不稳定性有关［4］。CatS 能否预测ACS患者临床危险分层, 为患者的诊治提供参考, 目前尚未有相关报道。本研究通过观察 广东医学院附属南山医院2011年9月至2012年9月住院并行冠脉造影检查ACS患者, 比较血清Cat S水平与ACS患者临床表型、冠状动脉病变支数、Killip分级、GRACE评分的等指标的变化, 分别分析其统计学意义, 希望为ACS患者的临床危险分层及治疗策略提供指导。

1 资料与方法

1.1 一般资料 入选2011年9月至2012年9月在本院住院并行冠脉造影确诊冠心病患者337例为研究对象, 其中男279例, 女58例。按临床分为：稳定型心绞痛(stable Angina Pectoris, SAP)、不稳定型心绞痛(Unstable Angina Pectoris,UAP)、非ST段抬高心肌梗死(Non-ST- Elevation Myocardial Infarction,NSTEM I)和ST段抬高心肌梗死(ST-Elevation Myocardial Infarction, STEMI)。对照组为同期行健康体检且冠状动脉双源CT扫描(dual-source CT, DSCT)结果正常, 而性别、年龄与实验组相匹配者共30例。排除标准：年龄<18岁；处在妊娠、哺乳期或月经期妇女；对碘剂过敏者；患有血液系统疾病、急性感染、严重肝肾功能功能不全, GFR<30 ml/mim/1.73 m2), 恶性肿瘤、全身免疫性疾病者；4周以内有颅内出血或其他部位出血史(血红蛋白下降≥30g/L)或不能耐受双重抗血小板治疗。

1.2 研究方法

1.2.1 一般资料采集 入院时对患者的全身状态进行评价,记录患者一般情况, 入院后24 h内, 取肘静脉血标本送医院检验科检测和计算相关血清学指标, 包括肌酐, 尿酸、尿素氮、低密度脂蛋白等指标, 计算肾小球滤过率(Ccr=[(140-年龄)×体重(kg)]/[0.818×Scr(μmol/L)], 女性按计算结果×0.85)。ACS患者心功能进行Killip分级, 计算全球急性冠脉事件注册(Global Registry of Acute Coronary Events, GRACE)评分。

1.2.2 冠状动脉造影及冠脉病变支数计算 应用德国西门子数字血管造影机(型号AXZOM ARTIS FA-BA), 按Judkins法依次完成选择性左冠和右冠状动脉造影。CAG诊断CHD标准：CAG显示冠状动脉主要分支至少一处直径狭窄≥50%。根据冠状动脉病变的支数分为单支血管病变、两支血管病变和多支血管病变(三支病变及以上), 其中左主干病变被标记为两支血管病变。

1.2.3 ELISA法测血清Cat S浓度血清Cat S水平的检测所有行冠脉造影患者在穿刺成功后于穿刺动脉采集血液5 ml,对照组则采集体检时静脉血5 ml, 血标本经3000r离心10分钟后, 留取血清置于-80℃低温冰箱中。采用ELISA法测血清Cat S浓度(试剂盒购自美国CUSABIO公司, 批号：H 11019490)。

1.3 统计学方法 计量资料：正态性检验使用Shapiro-Wilk法, 方差齐性检验使用Levene法。两两比较用t检验, 多组比较采用方差分析。相关性分析：Pearson法行相关性分析。所有数据均应用SPSS18.0统计软件分析。双侧P＜0.05有统计学差异, 双侧P＜0.01有显著统计学差异。

2 结果

2.1 各组患者基本临床情况比较 比较各组患者间年龄(岁)、性别(男性 %)、吸烟(%)、高血压(%)、糖尿病(%)、尿酸(UA, μmol/L)、尿素氮(BUN, mmol/L)、肌酐(Cre, μmol/L)、肌酐清除率(GFR, ml/mim/1.73 m2)、低密度脂蛋白(LDL,mmol/L)差异均无统计学(P＞0.05)。(见表 1)。

表1 对照组与各型冠心病患者基本临床资料比较

2.2 各组患者血清Cat S水平(mg/L)比较 SAP组与对照组患者血清Cat S水平差异无统计学意义(P>0.05), ACS各组患者血清Cat S水平均明显高于对照组及SAP组, 差异有统计学意义(P＜0.05)；ACS各亚组间比较, Cat S水平不同, STEMI高于UAP及USTEMI组, USTEMI组高于UAP组, 差异有统计学意义(P＜0.05)；具体结果见表2。

表2 各组患者血清Cat S水平比较（x-±s）

2.3 患者血清 Cat S水平与不同冠状动脉病变的支数的比较

2.3.1 对照组与不同冠状动脉病变支数各组间基本临床资料比较 冠状动脉单支病变、二支病变、三支病变组各组患者年龄 (岁 )、性别 (男性 %)、吸烟 (%)、高血压 (%)、糖尿病 (%)、尿酸 (μmol/L)、尿素氮 (mmol/L)、肌酐 (μmol/L)、肌酐清除率 (ml/mim/1.73m2)、低密度脂蛋白(mmol/l)比较差异均无统计学意义 (P＞0.05)。(见表 3)。

2.3.2 患者血清Cat S水平与冠状动脉病变支数的比较 分别以单因素分析结果：随着冠心病患者血清Cat S水平升高,冠状动脉病变支数增加。多支病变组与对照组及单支病变比较, 差异均有统计学(P＜0.01)；三支病变组比较二支病变组更高, 差异有统计学意义(P＜0.05)。

表3 对照组与不同冠脉病变支数各组患者基本临床资料比较

表4 患者血清Cat S水平与冠脉病变的支数的比较

2.4 ACS患者血清Cat S水平与临床危险评估

2.4.1 STEMI组中患者血清Cat S水平与Killip分级关系比较 STEMI组中, 分别以单因素分析结果 随着冠心病患者血清Cat S水平升高, Killip分级增加, 各组间差异有统计学(P＜0.05)(见表 5)。

表5 Killip分级与患者血清Cat S水平的比较x-±s

2.4.2 ACS患者血清Cat S水平与GRACE评分的比较ACS各亚组中, 与GRACE评分低危组比较, 中危组及高危组患者血清Cys C及Cat S水平显著升高, 差异有统计学(P＜0.05), GRACE评分高危组较中危组升高, 差异有统计学意义 (P＜0.05)。

表5 GRACE评分与患者血清Cat S水平的比较

2.4.3 Cat S水平与GRACE评分相关性分析 双变量Pearson相关分析, 检验Cat S水平与GRACE评分之间为正相关, 相关系数(r=0.15, P＜0.05), 差异有统计学意义(见图1)。

图1 GRACE评分与患者血清Cat S水平的散点图

3 讨论

ACS是一组由急性冠脉病变心肌细胞缺血缺氧而引发的临床综合征, 我国每年约有30万人死于ACS［5］。AS是ACS的病理基础, 传统观点认为, AS 是一个进行性线性发展过程,由于脂质的沉积, 动脉内膜下斑块逐渐增大, 堵塞管腔, 造成组织缺血缺氧, 引发临床事件。而目前许多研究提示AS是一个稳定期和不稳定期相互交替的非线性过程, 这一过程取决于斑块的易损性［6］。在发生AMI的患者, 只有不到20%的人群其罪犯病变狭窄大于70%；相反, 70% AMI罪犯病变狭窄程度小于50%。依据AS斑块的特点可将其分为稳定性斑块和不稳定斑块, 不稳定斑块由大的脂核和薄的纤维帽组成, 纤维帽主要成分是细胞外基质(extracellular matrix, ECM),其重塑与斑块稳定性密切相关。ECM位于细胞之间, 主要是由胶原蛋白等大分子物质组成的一个动态网状结构, 维持斑块的完整性。正常情况下ECM 处于不断合成和降解的动态平衡中。ECM 主要来源于平滑肌细胞, 半胱氨酸蛋白酶等是促进ECM降解的主要酶系。Cat S属于半胱氨酸蛋白酶,近年来研究表明, Cat S是一类重要的细胞外蛋白酶, 可降解ECM, 溶解弹性蛋白, 并消化层粘连蛋白, 加快泡沫细胞聚集,使VSMC迁移加快, 与斑块的易损性密切相关, 并促进斑块破裂 , 引发 ACS［7］。

王群等［8］也发现Cat S在正常血管中几乎没有表达, 而在动脉损伤局部Cat S表达增加, 在斑块纤维帽处尤其是肩部可见Cat S表达。Sofia也有类似的研究结果［9］。通常情况下, Cat S活性受Cys C调控, 并与其他细胞外蛋白酶一起参与ECM代谢过程。Cat S激活, 并与Cys C平衡失调,可导致ECM代谢紊乱, 进而参与动脉粥样硬化、斑块破裂等多种病理过程［10］。同时近年来也有大量的临床证据表明, Cat S不仅与心肌缺血事件密切相关, 还与患者的危险分层及预后有关。以上研究表明, Cat S可能影响冠心病的病理过程及临床表现。但没有针对临床危险分层的相关研究。本文通过检测不同临床表型ACS患者血清Cat S的水平, 分析其与冠脉病变、Killip分级、GRACE评分的关系, 探讨血清Cat S水平对ACS危险分层的临床价值。

3.1 血清Cat S水平与ACS的相关性 比较不同临床表型CHD患者血清Cat S水平, 结果显示SAP组与对照组比较无明显统计学差异；ACS组血清Cat S水平明显升高, 差异有统计学意义(P＜0.05)；ACS各亚组比较Cat S水平不同, 其中UAP高于SAP, STEMI高于UAP及NSTEMI, 这与之前刘玉胜［11］等研究结果一致。随着临床表型的加重, 血清Cat S升高是可以肯定的。

3.2 血清Cat S水平与冠脉病变的关系 冠脉病变的支数反映了冠状动脉粥样硬化的严重程度, 本研究观察血清Cat S水平与冠脉病变支数的关系, 结果提示单支冠脉病变组患者血清Cat S水平与对照组比较差异无统计学意义, 但多支病变组(两支或三支冠脉病变)Cat S水平较对照组和单支病变组, 差异具有统计学意义(P＜0.05)。随着冠状动脉病变支数增加, 冠心病患者血清Cat S水平升高。提示血清Cat S水平对冠心病的冠状动脉病变严重程度有一定预测作用。

3.3 血清Cat S水平与AMI患者心功能的关系 心功能Killip分级是对急性心衰进行的分级, 它是根据患者临床情况和胸部X线进行分类, 在临床中常用, 对判断心肌梗死的面积和病人的预后有帮助, 与患者的病死率密切相关。Killip I级患者无心力衰竭表现, 病死率0～5%；Killip II级患者有轻-中度心力衰竭, 有肺淤血的X线表现, 病死率10-20%；Killip III级患者为重度心力衰竭, 出现肺水肿, 肺部啰音范围大于两肺的50%, 病死率35%～40%；Killip IV级患者即心源性休克, 病死率高达85%～95%。本研究发现, AMI患者血清Cat S水平与心功能相关, 随着血清Cat S水平升高, 心功能Killip分级增加, 各组间差异有统计学意义(P＜0.05)。提示Cat S可作为ACS患者病情评估及预后预测的参考。

3.4 血清Cat S水平与ACS危险分层的相关性 随着早期诊断和治疗技术的进步, ACS患者的死亡率已明显下降, 但死亡风险仍很高, 尤其对那些发生心源性休克和心脏骤停的患者。因此, 通过特异性的指标对患者进行危险分层, 以决定患者是否需要积极的血运重建和严密监测更为重要。GRACE评分是目前国内外应用最广泛的预测ACS预后的评分系统之一, 与其他评分相比, GRACE评分对患者病死率和再梗率的预测最强［12］, 但因涉及的临床及实验室检查指标较多, 且计算较为繁琐, 限制了其在临床中的实际应用。

本文是首次探讨血清Cat S水平与ACS患者GRACE评分的研究, 参考2011年美国心脏病协会［13］对ACS患者进行危险分层, GRACE评分小于96分为低危组, 96-133分为中危组, 大于133分为高危组。本研究结果发现Cat S水平与GRACE评分有良好的正相关关系, 随着GRACE评分的升高, 患者Cat S水平也升高, 相关系数分别为(r=0.68, P=0.03),差异有统计学意义。Cat S在预测ACS患者风险上与GRACE评分有一致性, 推测其可能的原因是：GRACE危险分层是依据患者入院时的心率、血压、心功能等综合评估计算出的危险积分, 是从真实的临床病例中总结而来, Cat S水平从病理机制判断病情。GRACE评分Cat S的一致性在一定程度上可为冠心病患者病情评估提供参考。

综述所述, ACS患者血清Cat S水平与临床分型、冠脉病变支数、心功能killip分级、GRACE评分等明显相关, 有望成为ACS患者危险分层的参考指标。

但是, 本研究为单中心研究, 样本数相对较小；还需在今后的临床工作中继续完善。

［1］ White HD, Chew DP.Acute myocardial infarction.Lancet,2008,372( 9638) : 570-584.

［2］ Libby P.Current Concepts of the Pathogenes is of the Acute Coronary Syndromes.Circulation, 2001, 104: 365-372.

［3］ Wang,K.Y, Tanimoto,A, Sasaguri,Y.etal.Extracellular matrix and atherosclerosis .JUOEH, 2010, 32(2):195-203.

［4］ Nakashima, Y., Wight, T.N., Sueishi, K.et al Early atherosclerosis in humans: role of diffuse intimal thickening and extracellular matrix proteoglycans.Cardiovasc Res, 2008, 79(1):14-23.

［5］ 卫生部心血管病防治研究中心.中国心血管病报告2011.北京:中国大百科全书, 2011.

［6］ Fuster V, Moreno PR, Fayad ZA, et al.Athero thrombosis and highrisk plaque: Part I: evolving concepts.J Am Coll Cardiol, 2005,46(6):937-54

［7］ Burns-Kurtis C L, Olzinski A R, Needle S, et al.Cathepsin S expression is up- regulated following balloon angioplasty in the hypercholesterolemic rabbit .Cardiovasc Res, 2004, 62 (3) : 610-620.

［8］ 王群, 鹿庆华, 蒋卫东 葛根素对球囊损伤后再狭窄过程中组织蛋白酶S 及胱蛋白C.表达的影响.山东大学学报(医学版),2007,45(11):1122-1126.

［9］ Sofia Jormsj&o, Wuttge DM, Sirsjo A, et al.Differential expression of cysteine and aspartic proteases during progression of atherosclerosis in apolipoprotein E- deficient mice .Am J Pathol, 2002, 161(3) :939-945.

［10］ Doroteia Silva, Nuno Cortez-Dias et al.Cystatin C as Prognostic Biomarker in ST-Segment Elevation Acute Myocardial Infarction.The American Journal of Cardiology 2012;109:1431-1438.

［11］ 刘玉胜,鹿庆华, 等.血清组织蛋白酶S、胱抑素C水平与冠状动脉粥样硬化病变严重程度相关性的研究.新医学, 2008,39(4):219-221.

［12］ De Araújo Goncalves P,Ferreira J,Aquiar C, et al.TIMI,PURSUIT, and GRACE risk scores: sustained prognostic value and interaction with revascularization in NSTE-ACS.Eur Heart, 2005;26(9):865-72.

［13］ Wright RS,Anderson JL,Adams CD,e tal.2011 ACCF /AHA focused update of the guidelines for the management of patients with unstable angina/non-ST-elevation myocardial infarction(Updating the 2007 Guideline): a report of the American College of Cardiology Foundation /American Heart Association Task Force on Practice Guidelines.Circulation, 2011; 123(18):2022-60.

The study of serum level of cathepsin S in ACS patients’risk stratification

AI Wen, Wang Lei, et al.
Department of Cardiology, Nanshan Hospital of Guangdong Medical college, Shenzhen 518052, China)

Objective To explore the serum level of cathepsin S( Cat S), analyze the relationship with risk stratification in patients with Acute Coronary Syndrome(ACS).Method 337 consecutive patients with coronary heart disease (CHD) diagnosed by coronary angiography were enrolled in this study, including stable angina (SAP,n=42), unstable angina pectoris (UAP, n=117), acute non-ST elevation myocardial infarction (NSTEMI, n=29),acute ST-elevation myocardial infarction (STEMI, n=177) , 30 healthy subjects with normal DSCT result were selected as controls group, (CG).Artery blood samples were drawn from femoralis artery after puncture successful in CHD patients.At the same time, venous blood samples were drawn from the antecubital vein after an overnight fast in GC.Serum concentration of Cat S was tested by ELISA method.The difference levels of Cat S were compared among types of ACS patients.The correlation between the serum level of Cat S and the count number of diseased coronary artery and GRACE score was analysed.Statistical analysis was performed by the SPSS 18.0 for Windows software.Results There were no difference of clinical basic characteristics among all groups(P＞0.05).There was no difference of serum concentration of Cat S between SAP and CG groups.But in the ACS group, and Cat S concentrations were higher than those in the CG and SAP groups (P＜0.05); Cat S concentrations in STEMI group were significantly higher than those in NSTEMI and UAP (P＜0.05).Serum level of Cat S was positively correlated with the count of diseased coronary artery.Cat S were positively correlated with GRACE score (r=0.15,P＜0.05).The higher GRACE score, the higher Cat S level.Conclusion Cat S play important roles in the risk stratification in patients with ACS, and it may be a kind of predictors for risk of cardiovascular events.

Cathepsin S; Acute Coronary Syndrome ; Risk stratification;

518052 深圳, 广东医学院附属南山医院心内科