血清支链氨基酸水平升高与颈动脉斑块的关系

隋小芳 杨睿悦 郭金发 张磊艺 黄佳滨 费秀斌 曾平 朱玲

·临床研究·

血清支链氨基酸水平升高与颈动脉斑块的关系

隋小芳 杨睿悦 郭金发 张磊艺 黄佳滨 费秀斌 曾平 朱玲

目的 研究血清支链氨基酸(BCAA)水平与颈动脉斑块的关系。方法 采用横断面调查方法，对收集的中老年体检人群472例[42～97岁，平均(70.1±6.6)岁，男性272例]进行问卷调查、体格检查、血液检查和颈动脉超声检测，同位素稀释液相色谱串联质谱法测定血清BCAA水平，分析其与颈动脉斑块的关系。结果 血清BCAA浓度呈偏态和尖态分布，男性的BCAA水平[466.5(423.6～514.7)μmol/L]显著高于女性[415.3(382.5～466.0)μmol/L]，P<0.001。在校正年龄和性别后，血清BCAA水平与BMI、SBP、DBP、FBG、TG和LDL-C显著正相关(均为P<0.05)，与HDL-C明显负相关(P<0.001)。颈动脉斑块组的BCAA水平[450.0(405.9～492.1)]明显高于正常组[430.4(395.1～495.2)](P=0.039)。多因素Logistic回归分析发现，年龄、吸烟史、SBP和BCAA水平升高是颈动脉斑块的独立危险因素，BCAA次高四分位水平发生颈动脉斑块的风险是最低四分位水平的2.68倍(P=0.002，P趋势=0.018)。结论 血清BCAA水平升高是颈动脉斑块的独立危险因素，可能影响动脉粥样硬化的发生发展。

动脉粥样硬化性； 氨基酸类,支链; 颈动脉斑块； 危险因素

动脉粥样硬化(atherosclerosis, As)是一种全身性慢性病理状态，是冠心病、脑卒中以及其他阻塞性血管疾病的病理基础。颈动脉是As的好发部位，其病变的出现往往早于冠状动脉[1]。颈动脉粥样硬化与冠状动脉粥样硬化性心脏病及脑梗死等心脑血管事件之间存在密切联系[2-3]。在我国以As为基础的缺血性心脑血管疾病发病率逐年升高，将预防关口提前到As病变的早期，对心血管病的早期防治具有重要意义。

血清支链氨基酸(Branched-chain amino acids, BCAA)水平升高与糖尿病、肥胖以及胰岛素抵抗密切相关，是糖尿病发病的早期预测指标[4-7]。由于血糖升高、胰岛素抵抗多伴随脂代谢异常，进而增加心血管病的风险，支链氨基酸可能也是心血管病潜在的危险因素指标。但目前仅国外个别研究报道BCAA与心肌梗死或冠心病的关系[8-9]，在鉴别颈动脉斑块中的作用尚缺乏研究。本研究拟通过测定中老年体检人群的血清支链氨基酸水平，分析其与颈动脉斑块的关系。

1 对象和方法

1.1 研究对象

纳入北京医院体检中心体检人群472例，年龄42～97岁，平均(70.1±6.6)岁，男性272例，女性200例。排除冠心病、脑血管病、恶性肿瘤、血液系统疾病、慢性阻塞性肺疾病、自身免疫系统疾病、感染性疾病等，肝肾功能正常，无应激情况。高血压、糖尿病、血脂异常和肥胖的患病率分别为36%、28%、62%和12%。472例体检人群中，按有无颈动脉斑块分组，有颈动脉斑块组309例，无颈动脉斑块组163例。本研究通过卫生部北京医院伦理委员会批准，待检者均签署了知情同意书。

1.2 观察指标

所有研究对象均采集一般信息(包括年龄、性别、吸烟、疾病史等)。测量身高、体质量和血压，计算体质量指数(BMI)=体质量(kg)/身高2(m2)。采集清晨空腹静脉血标本，分离血清后分装，-80℃冰冻保存待检。测定时将血清样品融化并使之恢复到室温，混匀。

支链氨基酸采用本实验室前期建立的同位素稀释液相色谱串联质谱法测定[10]。分别取0.05 ml标准系列溶液(标准品购自美国Sigma-Aldrich公司)和血清样品，加入0.05 ml的内标混合溶液(稳定同位素内标购自美国Cambridge公司)、0.4 ml 0.1%甲酸乙腈溶液，震荡离心。吸取上清液0.05 ml置入样瓶中，室温下氮气吹干，加入0.2 ml 0.1%甲酸水溶液复溶后上机。采用1200型高效液相色谱仪(美国Agilent公司)，色谱柱为Waters Shield C18柱(3.5 μm,2.1×150 mm)，流动相为10%乙腈、含0.01%甲酸水溶液，流速0.3ml/min，柱温20 ℃。质谱仪为API 4000 Triple Quadruple质谱仪(美国AB SCIEX公司)，采用正离子电喷雾离子化的多离子反应监测模式，雾化气、加热气、气帘气和碰撞气分别为620.5、482.7、517.3和13.8 kPa；喷雾电压5 500 V，去溶剂温度700 ℃。以标准溶液氨基酸浓度为X轴，氨基酸和相应内标峰面积的比值为Y轴，进行线性回归分析，将样品峰面积比代入标准曲线方程，计算血清样品每种氨基酸的浓度。

采用HITACHI 7600全自动生化分析仪测定空腹血糖(FBG)、三酰甘油(TG)、总胆固醇(TC)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)和高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)等各项生化指标(试剂及校准品和质控品购自日本第一化学试剂)。颈动脉B型超声检测双侧颈动脉内有无斑块，由一名有经验的医生应用高分辨率彩色血管多普勒超声仪(日本岛津公司，SDU-1200)进行颈动脉超声检查，探头频率在7.5～10 MHz。头偏向检查者对侧约45°，观察颈动脉的血管壁、内-中膜的厚度、有无斑块以及斑块的形态等情况。在双侧颈总动脉、颈内动脉等处取管腔内膜交界面到中膜与外膜交界面之间的垂直距离为动脉管壁内中膜厚度(intima-media thickness,IMT)，在颈动脉交叉处及其前后1 cm处测3次，计算平均IMT。斑块定义：IMT≥1.5 mm，根据斑块的回声特点和病理变化将斑块分为软斑、硬斑和混合斑3型。

1.3 统计学分析

2 结果

2.1 两组的基线临床资料比较

472例体检人群中，有、无颈动脉斑块者分别为309例和163例。由表1所示，有颈动脉斑块组年龄、吸烟史比例、收缩压(SBP)显著高于无斑块组(均为P<0.01)；男性比例、BMI和舒张压(DBP)两组间差异无统计学意义(均为P>0.05)。

2.2 两组的生化指标比较

血清BCAA浓度呈偏态和尖态分布(偏度0.480，峰度0.351)，男性的BCAA水平[466.5(423.6～514.7)μmol/L]显著高于女性[415.3(382.5～466.0)μmol/L](P<0.001)。有颈动脉斑块组血清BCAA水平显著高于无颈动脉斑块组(Z=1.401，P=0.039)，见表2。此外，血清空腹血糖水平在有颈动脉斑块组显著高于无斑块组(Z=1.522，P=0.019)，而TC、TG、HDL-C和LDL-C等血脂指标在两组间差异并无统计学意义(均为P>0.05)。

2.3 颈动脉斑块影响因素的Logistic回归分析

根据上述单因素分析的结果，将年龄、性别、吸烟史、BMI、SBP、DBP、FBG、TC、TG、HDL～C、LDL-C以及BCAA水平作为自变量，有无颈动脉斑块为因变量，进行多因素Logistic回归分析。结果发现(表3)，年龄、吸烟史、SBP和BCAA水平升高是颈动脉斑块的独立危险因素，BCAA次高四分位水平发生颈动脉斑块的风险是最低四分位水平的2.68倍(P=0.002，P趋势=0.018)。

2.4 BCAA与其他危险因素的偏相关分析

由表4所示，在校正年龄和性别后，血清BCAA水平与BMI、SBP、DBP、FBG、TG和LDL-C呈正相关(均为P<0.05)，与HDL-C呈负相关(均为P<0.001)，与TC无明显相关性(P=0.424)。

表1 基线临床资料比较

表2 二组患者生化指标比较

表3 颈动脉斑块影响因素的Logistic回归分析

表4 BCAA与其他危险因素的偏相关分析

3 讨论

最近多项基于代谢组学的研究发现，血清BCAA水平与肥胖、血糖和胰岛素水平正相关，在糖尿病发病早期起重要作用，可能是有潜在应用价值的糖尿病危险预示指标[4-7]。血清BCAA水平升高还与血脂“三联征”(即TG升高、HDL-C降低和低密度脂蛋白颗粒减小)[10]以及血压升高[11]密切相关。本研究发现，BCAA与BMI、空腹血糖、血压、TG和LDL-C等心血管病危险因素明显正相关，而与HDL-C等保护因素呈明显负相关，与文献报道的结果一致。由此提示BCAA可能也是动脉粥样硬化性心血管病潜在的危险因素。

目前仅国外个别研究报道BCAA与心血管病的关系，在颈动脉斑块中的作用尚缺乏研究。Shah等[8]利用靶向代谢组学技术测定血清69种代谢产物，通过主成分分析发现血清BCAA是心肌梗死和冠心病[9]的独立危险因素。由于种族、饮食和生活方式等方面与西方人群存在很大差异，BCAA与心血管病的关系在我国人群中也尚待证实。本研究采用颈动脉斑块作为评价颈动脉粥样硬化的指标，分析其与中老年人群血清BCAA水平的关系。结果显示，颈动脉斑块组血清BCAA水平显著高于无颈动脉斑块组。经多因素Logistic回归后发现增龄、血压升高、吸烟史以及血清BCAA水平升高是发生颈动脉斑块的独立危险因素。血清BCAA是唯一有意义的实验室指标，高水平BCAA发生颈动脉斑块的风险是低水平的近三倍。由于本研究属于横断面研究，且未排除高血压、糖尿病和血脂异常以及药物的影响，还有待前瞻性研究进一步验证。

BCAA属于必需氨基酸，包括缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸，人体自身不能合成，需要从食物中摄取。除饮食来源，体内BCAA的分解代谢也会影响其在外周循环中的水平。BCAA代谢相关酶的功能和活性损伤导致其体内蓄积，影响相关信号通路，从而引发糖尿病和胰岛素抵抗[12-13]。相关机制包括激活哺乳动物西罗莫司靶蛋白(mTOR)信号通路；抑制胰岛素受体底物-1(insulin receptor substrate-1，IRS-1)信号通路，增加细胞的合成代谢包括生长和脂肪生成等[5-6,14]。然而BCAA在As发生发展中的具体机制尚不清楚，还需进一步研究。

本研究证实血清BCAA水平升高是颈动脉斑块的独立危险因素，可能影响动脉粥样硬化的发生发展。

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(本文编辑：周白瑜)

Association of increased serum branched-chain amino acid level with carotid plaque

SuiXiaofang1,YangRuiyue2，GuoJinfa3,ZhangLeiyi1，HuangJiabin1，FeiXiubin1，ZengPing2,ZhuLing4.

1DepartmentofGeriatrics,theFirstAffiliatedHospital,JiamusiUniversity,Heilongjiang154002，China; 2TheKeyLaboratoryofGeriatrics,BeijingHospital&BeijingInstituteofGeriatrics; 3DepartmentofUltrasonography,BeijingHospital; 4MedicalExaminationCenter

YangRuiyue,Email:ruiyue_yang@163.com

Objective To investigate the association between serum branched chain amino acid (BCAA) and carotid plaque. Methods The cross-sectional study was undertaken on 472 middle-aged and elderly people [42-97 y, average (70.1±6.6) y, 272 males] selected from the participants for health screen. The medical history of each participant was obtained by questionnaire. The samples of venous blood and the Bilateral B-mode carotid artery images were taken. Serum BCAA levels were determined by Isotope Dilution Liquid Chromatography Tandem Mass Spectrometry. The association of BCAA with carotid plaque was analyzed. Results The levels of BCAA showed skewed and leptokurtic distribution. Males [466.5 (423.6-514.7) μmol/L] had significantly higher values of BCAA than females [415.3 (382.5-466.0) μmol/L] (P<0.001). After adjusted for age and gender, serum BCAA was positively correlated with BMI, SBP, DBP, FBG, TG and LDL-C (allP<0.05), and negatively correlated with HDL-C (P<0.001). The levels of BCAA in the carotid plaque group [450.0 (405.9-492.1)] were significantly higher than the control group [430.4 (395.1-495.2)] (P=0.039). The multifactor Logistic regression analysis showed that age, smoke history, SBP and increased level of BCAA were the independent risk factors for carotid plaques. As compared with subjects in the lowest quartile of BCAA levels, the odds ratio for carotid plaque risk in subjects belonging to quartiles 3 was 2.68 (P= 0.002),Ptrend=0.018. Conclusions Serum BCAA is independently correlated with carotid plaque.

Atherosclerosis; Amino acids, branched-chain; Plaque, atherosclerotic； Risk factor

10.3969/j.issn.1007-5410.2015.03.005

黑龙江省教育厅科学技术研究项目(12541828)

154002 佳木斯大学附属第一医院(隋小芳，张磊艺，黄佳滨，费秀斌)；北京医院-北京老年医学研究所，老年医学重点实验室(杨睿悦，曾平)；北京医院超声医学科(郭金发)；卫生部北京医院体检中心(朱玲)

杨睿悦，电子信箱：ruiyue_yang@163.com

2015-04-25)

ThisworkwassupportedbyagrantfromtheScienceandTechnologyFoundationofHeilongjiangEducationalDepartment(12541828)