基质金属蛋白酶-9和白介素-18在冠心病及糖尿病大血管并发症中的作用

丁法明，王聪霞，张春艳，张 岩，吴小三，阎娇娟，贾 珊，张 琳

(1.滨州医学院附属医院心血管内科，山东滨州 256600；

2.西安交通大学医学院第二附属医院心血管内科，陕西西安 710004)

基质金属蛋白酶-9和白介素-18在冠心病及糖尿病大血管并发症中的作用

丁法明1，王聪霞2，张春艳2，张 岩2，吴小三2，阎娇娟2，贾 珊2，张 琳2

(1.滨州医学院附属医院心血管内科，山东滨州 256600；

2.西安交通大学医学院第二附属医院心血管内科，陕西西安 710004)

目的探讨基质金属蛋白酶-9(MMP-9)和白介素-18(IL-18)在冠心病及糖尿病大血管并发症中所起的作用。方法选择住院患者181例，分为冠心病组(n=50)、冠心病+糖尿病组(n=50)、糖尿病组(n=50)，并设对照组(n= 31)。冠心病组、冠心病+糖尿病组随访急性冠脉综合征(ACS)的发生情况，并检测IL-18、MMP-9含量；糖尿病组随访颈部血管内-中膜厚度(IMT)，分别于6个月、12个月采血检测IL-18、MMP-9含量。结果ACS发生后血清IL-18、MMP-9水平显著升高；MMP-9是ACS的独立危险因素(OR=5.19，P=0.014，95%CI 1.396～19.298)，IL-18与ACS的发生关系不明显；MMP-9浓度变化与IMT增量呈正相关(r=0.472，P=0.011，95%CI 0.008～0.095)。结论MMP-9参与ACS及糖尿病大血管并发症的发病过程，其含量变化对ACS、糖尿病大血管并发症有一定的预测价值。

白介素-18；基质金属蛋白酶-9；颈动脉内-中膜厚度；急性冠脉综合征；冠心病；糖尿病；血管并发症

冠心病(coronary heart disease，CHD)是多种危险因素作用于不同致病环节所致的疾病，其中糖尿病(diabetes mellitus，DM)是最重要的危险因素之一。众多研究表明，CHD合并DM不仅加重冠状动脉病变程度［1-2］，而且可阻碍冠脉侧支循环的形成［3］，增加患者死亡率。白介素-18(interleukin-18，IL-18)为一强大的炎性细胞因子，在炎症反应中居中心地位，不仅参与CHD的发病过程［4］，而且与DM［5］及DM大血管并发症［6］的发生、发展密切相关。基质金属蛋白酶-9(matrix metalloproteinase-9，MMP-9)是降解细胞外基质的主要酶类，不仅参与动脉粥样硬化的发生，而且可破坏斑块稳定性，诱发急性冠脉综合征［7-8］(acute coronary syndrome，ACS)。另外，有研究表明，MMP-9在DM血管并发症中起重要作用［9］。本研究通过酶联免疫吸附法测定CHD和DM患者血清MMP-9和IL-18水平，以研究两者在CHD及DM大血管并发症中所起的作用。

1 资料与方法

1.1 研究对象选择2010年11月至2012年2月西安交通大学医学院第二附属医院住院患者181例。排除心功能Ⅲ～Ⅳ级、周围血管性疾病、脑卒中、恶性肿瘤、肝肾功能不全、各种感染性疾病、全身免疫反应性疾病、继发性高血糖症。根据冠状动脉造影检查结果及DM诊断标准分为以4组：单纯CHD组(经冠状动脉造影证实至少有1支主要血管内径狭窄≥50%) 50例；CHD+DM组(CHD符合上述诊断标准；DM诊断符合中国DM防治指南)50例；单纯DM组(经冠状动脉造影证实所有冠脉血管内径狭窄程度均＜50%；DM诊断符合上述标准)50例；对照组选择同期住院且经上述标准排除DM及CHD者31例。

1.2 标本收集所有入选者均常规记录性别、年龄、体重指数(body mass index，BMI)、肝肾功、吸烟史、血压、血脂等指标。并于冠状动脉造影前清晨空腹抽取外周静脉血3 m L，室温放置1 h，2 500 r/min离心10 min，取血清，置于-80℃冰箱内冷冻保存备用。肝肾功，血脂等生化指标采用全自动生化分析仪检测，符合实验室质控标准，由西安交通大学医学院第二附属医院检验科完成。

1.3 IL-18和MMP-9的测定IL-18和MMP-9均采用酶联免疫吸附法检测。测定过程严格按照试剂盒说明进行。

1.4 随访

1.4.1 颈动脉内-中膜厚度(intima-media thickness，IMT） 动脉粥样硬化为一全身性疾病，大、中、小动脉均可累及。在颈动脉粥样硬化发生过程中，动脉内膜最早受累，表现为IMT增加。国内外众多学者均认为，颈动脉粥样硬化程度可反映冠状动脉病变程度［10-11］。

1.4.2 随访方法及指标 采用门诊与电话随访相结合的方式，分别于6、12个月随访。所有随访者均于清晨空腹抽取外周静脉血3 m L，遵循上述过程测定IL-18、MMP-9。同时记录血糖、血脂、血压、IMT、用药情况，并常规行心电图、心脏超声检查。

ACS的随访无严格时间定位限制。只要受试者发生ACS，则纳入随访，排除院外诊断ACS者。ACS诊断：至少3位拥有主治医师资格以上的医师(其中至少1名为副主任医师以上资格)严格按照美国心脏病协会(ACC/AHA)制定的ACS诊断标准进行诊断。本研究仅对DM组行IMT随访，对CHD组、CHD+DM组行ACS随访。

1.4.3 随访质控 严格执行操作规程，纳入连续随访患者。准确记录受试者电话号码。按方案规定记录所有要求的项目，在规定时间内完成随访。所有纳入随访的DM患者均随访12个月。IMT测定采用统一标准，发生ACS的患者均于入院后清晨空腹抽血。

1.5 统计学处理采用SPSS软件进行统计学分析。计量资料用表示，配对样本均数比较采用t检验，多组间比较采用单因素方差分析，两两比较采用SNK-q检验。计数资料用百分率表示，组间比较采用χ2检验。重复测量资料采用重复测量数据的方差分析。线性回归分析IMT增量与IL-18和MMP-9浓度变化间的关系；多元逐步Logistic回归分析IL-18和MMP-9与ACS发生间的关系。

2 结 果

2.1 一般临床资料的比较与NS组相比，CHD危险因素，如吸烟、高血压病史、高甘油三酯血症、高胆固醇血症、高低密度脂蛋白及低高密度脂蛋白血症流行率在CHD、DM、CHD+DM组明显升高，差异有统计学意义(P＜0.05)；DM组、CHD+DM组与CHD及NS组相比，血糖水平升高，糖化血红蛋白含量增加，但两者之间差异无统计学意义；年龄比较发现，CHD组、CHD+DM组比DM组及NS组年长，但两者之间比较差异无统计学意义；性别构成、体质量指数、尿酸比较差异均无统计学意义(P均＞0.05，表1)。

表1 各组临床资料及指标的比较Tab.1 Comparison of clinical indexes in all the groups

2.2 各组间主要观察指标的比较与NS组比较，血清MMP-9在CHD、DM、CHD+DM组内含量明显增加(P均＜0.001)；CHD+DM组血清MMP-9质量浓度高于CHD组及DM组(P均＜0.001)；但后两组之间差异无统计学意义(P=0.474，图1)。IL-18含量比较发现，CHD组、DM组、CHD+DM组水平均明显高于NS组(P均＜0.05)；CHD+DM组血清IL-18质量浓度高于CHD组及DM组(P均＜0.001)；但后两组之间差异无统计学意义(P= 0.238，图2)。

图1 各组间血清MMP-9含量的比较Fig.1 Comparison of serum concentration of MMP-9 in all the subgroups

2.3 ACS发生前后IL-18、MMP-9水平的比较在随访过程中CHD组、CHD+DM组共24例患者发生明确的ACS，其中不稳定型冠心病者11人，急性心肌梗死者13人。统计分析发现，ACS发生后IL-18和MMP-9水平显著升高，差别有统计学意义(图3)。

图2 各组间血清IL-18含量的比较Fig.2 Comparison of serum concentration of IL-18 in all the subgroups

图3 ACS发病前后MMP-9、IL-18水平的比较Fig.3 Comparison of MMP-9 and IL-18 levels after ACS

2.4 多因素Logistic回归分析以ACS作为反应变量，性别、年龄、吸烟、超重(BMI＞24 kg/m2)、高血压、高甘油三酯、高胆固醇、高低密度脂蛋白、低高密度脂蛋白、尿酸、IL-18、MMP-9作为因变量，行多因素Logistic回归分析。结果显示，吸烟及MMP-9水平升高为ACS的独立危险因素，而IL-18未发现关联性(表2)。

表2 ACS危险因素的Logistic回归分析Tab.2 Multiple Logistic regression analysis of related risk factors for ACS

2.5 IMT增加与IL-18、MMP-9水平变化的关联性分析DM组患者共23人完成连续随访。统计分析显示，12个月时MMP-9水平明显高于0个月，差异有统计学意义(P＜0.05)；12个月IMT与0个月相比，差异有统计学意义(P＜0.05)；IL-18在不同的时间段未发现有统计学差异(P＞0.05，表3)。为进一步观察MMP-9与IMT的相关性，以IMT在12月时增量为横坐标，MMP-9水平变化为纵坐标，绘制散点图，如图4所示。线性回归分析发现，MMP-9含量增加与IMT变化呈正相关(r=0.472，P=0.011，95%CI 0.008～0.095)。

表3 随访期内IMT、IL-18、MMP-9水平的比较Tab.3 Comparison of IL-18，MMP-9 andIMT during follow-up

图4 12个月时IMT增量与MMP-9水平变化的散点图Fig.4 Scatter diagram for increased IMT and changed MMP-9 level in month 12

3 讨 论

CHD发病机制复杂，学说众多，其中炎症免疫学说一直备受关注。该学说认为，CHD为一慢性炎症性过程，是由诸多细胞因子介导的血管内皮细胞的免疫防御反应。2型DM发病机制亦由胰岛素抵抗过渡到“炎症学说”，将2型DM看作细胞因子介导的慢性低度炎症性疾病。IL-18为一强大的促炎性细胞因子，在炎症及级联放大反应中居于中心地位。本研究发现，CHD和DM患者血清IL-18水平明显升高，这与既往大多数研究结果相似［12-13］。同时本研究发现，DM合并CHD患者血清IL-18质量浓度明显高于单纯DM患者，这提示IL-18在DM冠脉并发症中起一定的作用。然线性回归分析并未发现IL-18与IMT增量间有明显的相关性，不排除样本量和其他混杂因素的影响，这亦暗示IL-18对DM患者血管动脉粥样硬化为间接作用。

MMPs是Zn2+依赖性的内肽酶家族，主要通过降解细胞外基质而行使其生物学活性。MMP-9又称明胶酶B，是破坏血管内弹力膜的主要酶类，不仅参与动脉粥样硬化的始动、发展阶段，而且与ACS的发生密切相关。本研究发现，CHD患者血清MMP-9水平显著高于NS组(P＜0.001)，这与既往多数研究结果相似［14-15］，提示MMP-9在冠状动脉粥硬化过程中起到重要的作用。此外统计分析显示，DM患者血清MMP-9水平明显高于对照组，且DM合并CHD患者血清MMP-9浓度高于单纯DM组，这提示MMP-9不但在DM发病机制中起到一定的作用，而且参与DM大血管并发症。多因素Logistic回归分析显示MMP-9、吸烟均为ACS的危险因素，但未发现IL-18与ACS之间有明显的相关性。可能原因如下：①IL-18与动脉粥样硬化的发生相关，而与斑块的稳定性关系不明显［16］；②吸烟、MMP-9等均可促进IL-18的分泌［17］。

冠状动脉造影是CHD诊断的金标准，但有创的冠状动脉造影检查普及有诸多困难。颈动脉与冠状动脉同属平滑肌动脉，二者在动脉粥样硬化发病机制上有诸多共同点。同时颈动脉位置表浅、固定，血管内径易于测量，因而可作为反映动脉粥样硬化的“窗口”［18-20］。故本研究选择颈动脉IMT作为DM患者出现冠脉狭窄的间接指标。通过长达12个月的随访发现，DM患者IMT在6个月虽有增厚趋势，但差异无统计学意义(与0个月比较，P＞0.05)；12个月IMT与0个月相比差异有统计学意义(P＜0.05)。本研究还发现，DM患者12个月时MMP-9水平与0个月相比，差异有统计学意义(P＜0.05)。经相关性分析显示，IMT增加值与MMP-9增值之间存在相关性，提示MMP-9可能参与DM大血管并发症的发生。

总之，本研究发现，MMP-9参与ACS及DM大血管并发症的发病机制，其含量变化对两者有一定的预测价值。但本研究仍有诸多不足：①样本量较少；②真正完成连续性随访的患者较少，失访率高(24%)；③本研究未能排除不同药物对随访观察指标的影响。

［1］UDDIN SN，MALIK F，BARI MA，et al.Angiographic severity and extent of coronary artery disease in patients with type 2 diabetes mellitus［J］.Mymensingh Med J，2005，14(1)：32-37.

［2］KATAOKA Y，YASUDA S，MORII I，et al.Quantitative coronary angiographic studies of patients with angina pectoris and impaired glucose tolerance［J］.Diabetes Care，2005，28(12)：2217-2222.

［3］巫华兰，孙福成，何青，等.CHD合并糖代谢异常患者的临床研究［J］.中国心血管杂志，2008，13(1)：10-13.

［4］SUZUKI H，KUSUYAMA T，SATO R，et al.Elevation of matrix metalloproteinases and interleukin-6 in the culprit coronary artery of myocardial infarction［J］.Eur J Clin Invest，2008，38(3)：166-173.

［5］PRESTA I，ANDREOZZI F，SUCCURRO E，et al.IL-18 gene polymorphism and metabolic syndrome［J］.Nutr Metab Cardiovasc Dis，2009，19(2)：e5-e6.

［6］ESPOSITO K，MARFELLA R，GIUGLIANO D.Plasma interleukin-18 concentrations are elevated in type 2 diabetes［J］. Diabetes Care，2004，27(1)：272.

［7］FIOTTI N，ALTAMUR N，ORLANDO C，et al.Metalloproteinases-2，-9 and TIMP-1 expression in stable and unstable coronary plaques undergoing PCI［J］.Int J Cardiol，2008，127(3)： 350-357.

［8］王绍欣，董平栓，杨旭明.急性冠状动脉综合征患者冠状动脉血及外周血血浆基质金属蛋白酶-9水平检测［J］.郑州大学学报：医学版，2006，41(6)：1092-1094.

［9］UEMURA S，RUPPRECHT HJ，POIRIER O，et al.Plasma concentrations and genetic variation of matrix metalloproteinase-9 and prognosis of patients with cardiovascular disease［J］. Circulation，2003，107(4)：1579-1585.

［10］KISHIMOTO C，HIRATA M，HAMA K，et al.Carotid intima media thickness is increased in subjects with ischemic heart disease having a familial incidence［J］.Exp Clin Cardol，2006，11 (1)：8-10.

［11］IRIE Y，KATAKAMI N，KANETO H，et al.Maximum carotid intima-media thickness improves the prediction ability of coronary artery stenosis in type 2 diabetic patients without history of coronary artery disease［J］.Atherosclerosis，2012，2 (21)：438-444.

［12］FISCHER CP，PERSTRUP LB，BERNTSEN A，et al.Elevated plasma IL-18 is a marker of insulin-resistance in type 2 diabetic and non-diabetic humans［J］.Clin Immunol，2005，117 (2)：152-160.

［13］ROSSO R，ROTH A，HERZ I，et al.Serum levels of interleukin-18 in patients with stable and unstable angina pectoris［J］. Int J Cardiol，2005，98(1)：45-48.

［14］YAN AT，YAN RT，SPINALE FG，et al.Plasma matrix metalloproteinase-9 level is correlated with left ventricular volumes and ejection fraction in patients with heart failure［J］.J Card Fail，2006，12(7)：514-519.

［15］GERLACH RF，TANUS-SANTOS JE.Matrix metalloproteinase-9 and tissue inhibitor of metalloprpteinase-1 in congestive heart failure［J］.Am Heart J，2006，152(1)：e9.

［16］张燕，黎莉，谭红伟，等.白细胞介素-18与急性冠脉综合征的临床研究［J］.临床医学实践杂志，2005，14(1)：9-11.

［17］郭静，于霄，孙雷.白细胞介素-18和基质金属蛋白酶-9在人冠状动脉粥样硬化斑块中的表达［J］.中国动脉硬化杂志，2009，17(4)：285-288.

［18］SHAH PK.Screening asymptomatic subjects for subclinical atherosclerosis：can we，does it matter，and should we？［J］.J Am Coll Cardiol，2010，56(2)：98-105.

［19］VAN DEN OORD SC，SIJBRANDS EJ，TEN KATE GL，et al.Carotid intima-media thickness for cardiovascular risk assessment：Systematic review and meta-analysis［J］.Atherosclerosis，2013，50(13)：［Epub ahead of print］.

［20］PETERSSA，DEN RUIJTER HM，BOTS ML，et al.Improvements in risk stratification for the occurrence of cardiovascular disease by imaging subclinical atherosclerosis：A systematic review［J］.Heart，2012，98(3)：177-184.

(编辑 卓选鹏)

Effects of matrix metalloproteinase-9 and interleukin-18 on coronary heart disease and vessel complication in diabetes mellitus

DING Fa-ming1，WANG Cong-xia2，ZHANG Chun-yan2，ZHANG Yan2，WU Xiao-san2，YAN Jiao-juan2，JIA Shan2，ZHANG Lin2
(1.Department of Cardiology，Binzhou Medical College，Binzhou 256600；2.Department of Cardiology，the Second Affiliated Hospital，Medical School of Xi'an Jiaotong University，Xi'an 710004，China)

ObjectiveTo investigate the effects of matrix metalloproteinase-9(MMP-9)and interleukin-18 (IL-18)on coronary heart disease(CHD)and vessel complication in diabetes mellitus(DM).MethodsA total of 150 CHD patients with or without DM were recruited and divided into three groups：CHD(n=50)，CHD+DM(n =50)，and DM(n=50).Another 31 healthy individuals served as control group.Then we followed up the occurrence of acute coronary syndrome(ACS)in CHD and CHD+DM groups.Meanwhile intima-media thickness (IMT)of carotid arteries in DM group was observed at month 6；the concentration of MMP-9 and IL-18 in blood was measured at month 12.ResultsSerum concentration of MMP-9 and IL-18 increased significantly after the development of ACS.Serum concentration of MMP-9 was an independent risk factor for ACS(OR=5.19，P= 0.014，95%CI 1.396～19.298)，but the relationship between IL-18 and ACS was not obvious.There was a positive correlation between changed MMP-9 concentration and increased IMT(r=0.472，P=0.011，95%CI 0.008-0.095).ConclusionMMP-9 may participate in the pathogenesis of ACS and vessel complication in DM.The changed MMP-9 concentration can predict the occurrence of ACS and vessel complication in DM.

interleukin-18；matrix metalloproteinase-9；intima-media thickness of carotid arteries，acute coronary syndrome；coronary heart disease；diabetes mellitus；vessel complication

R541.4；587.2

A

1671-8259(2014)05-0646-05

10.7652/jdyxb201405015

2013-02-28

2014-03-18

陕西省社会发展攻关计划(No.2009K17-04) Supported by the Social Development Research Project of Shaanxi Province(No.2009K17-04)

王聪霞，主任医师，教授，博士生导师.E-mail：wcx622@163.com

丁法明(1985-)，男(汉族)，医学硕士.研究方向：冠心病、心律失常的基础与临床研究.E-mail：dingfaming1018@163.com

时间：2014-04-09 10∶06 网络出版地址：http：//www.cnki.net/kcms/detail/61.1399.R.20140409.1006.007.html