炎性因子与轻中度冠状动脉狭窄患者斑块形态学特征的相关性研究

张东凤 吕树铮 宋现涛



·临床研究·

炎性因子与轻中度冠状动脉狭窄患者斑块形态学特征的相关性研究

张东凤 吕树铮 宋现涛

目的 评价巨噬细胞集落刺激因子(M-CSF)、白细胞介素-10(IL-10)、白细胞介素-6(IL-6)、高敏C反应蛋白(hs-CRP)以及基质金属蛋白酶-9(MMP-9)与轻中度冠状动脉狭窄患者斑块形态学特征的相关性。方法 连续纳入就诊于首都医科大学附属北京安贞医院并行冠状动脉造影证实为轻中度狭窄的患者566例，包括动脉粥样硬化269例(AS组)、稳定型心绞痛82例(SAP组)、不稳定型心绞痛193例(UAP组)和急性心肌梗死22例(AMI组)。对靶血管行定量冠状动脉造影(QCA)分析，应用绝对定量蛋白芯片法测定5种炎性因子的水平，分析炎性因子水平与冠状动脉病变形态学特征的相关性。结果 M-CSF水平与冠状动脉直径狭窄率存在正相关(r=0.115，P=0.008)。以直径狭窄率为因变量进行多元线性回归分析，发现M-CSF、吸烟、年龄与冠状动脉直径狭窄率有线性回归关系；而IL-10、IL-6、hs-CRP、MMP-9水平与病变最小管腔直径、直径狭窄率、病变长度、最小管腔面积、面积狭窄率、斑块面积均无显著相关性。结论 M-CSF与冠状动脉直径狭窄率存在正相关，而IL-10等其他因子并不适合用于判断斑块的形态学指标。

冠心病； 巨噬细胞集落刺激因子； 基质金属蛋白酶-9； 定量冠状动脉造影

2016年，美国心脏协会(American Heart Association，AHA)对心脏病和卒中数据的统计报告显示，2013年心血管病相关死亡率为222.9/10万，占所有死亡的30.8%[1]。在所有死亡患者中，共有370 213例患者死于冠心病(近1/7)。2015年发布的《中国心血管病报告2014》显示，目前估计全国有心血管病患者2.9亿，心血管病死亡占城乡居民总死亡原因的首位，而其死亡率的上升趋势主要由缺血性心脏病死亡上升引起。其中，冠心病死亡率在2002年至2013年总体上呈现上升态势[2]。由此可见，心血管疾病已成为全球人类健康的头号杀手。

目前，动脉粥样硬化(atherosclerosis，AS)是导致心血管疾病的主要原因，其中持续的慢性炎症刺激参与了心血管疾病中AS病变发生发展的各个阶段，从早期的脂质条纹到纤维脂质斑块形成及破裂[3-6]。在高脂血症内环境下，循环血液中的单核细胞迅速进入血管内膜粥样硬化易发区域，分化为巨噬细胞，进而吞噬血管内膜中富含胆固醇酯的脂蛋白[7-9]。巨噬细胞集落刺激因子(macrophage colony stimulating factor，M-CSF)对巨噬细胞具有重要的刺激增殖、组织凋亡、维持活力的作用。巨噬细胞中胆固醇的不断聚集使其成为“泡沫细胞”，这是AS早期病变的一个重要特征[10]。同时，巨噬细胞作为斑块内数量最多的炎症细胞，是产生细胞因子的主要来源，包括促炎因子如肿瘤坏死因子α(tumour necrosis factor α，TNF-α)、白细胞介素(interleukin，IL)-1、IL-6、IL-12、IL-15、IL-18，抗炎因子如IL-10和转化生长因子β(transforming growth factor β，TGF-β)[11]。大量研究证实促炎细胞因子会促进AS的进展，而IL-10、TGF-β等抗炎因子则具有潜在的抗AS作用[5,12]。此外，在AS病变中，巨噬细胞也是产生基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)-2、MMP-8、MMP-9、MMP-12、MMP-13及MMP-14的重要来源[13]。MMP通过降解细胞外基质蛋白影响病变进展，最终导致不稳定、容易破裂的斑块形成[14]。

在临床实践中，判断斑块的形态学特征不仅可以对斑块的性质进行估计，还有助于优化介入治疗策略，在血管内超声(intravascular ultrasound，IVUS)、光学相干断层成像(optical coherence tomography，OCT)等腔内影像学手段无法实现的情况下具有重要临床意义。目前，炎性因子与冠状动脉粥样硬化斑块形态学特征相关的研究较少，所得结论不一致，且细胞因子水平易受机体状态等多种因素影响。因此，本研究采用严格的入选、排除标准，探讨M-CSF、IL-10、IL-6、高敏C反应蛋白(high-sensitivity C-reactive protein，hs-CRP)、MMP-9与冠状动脉粥样硬化斑块形态学特征的相关性，以期进一步全面明确炎性因子在冠心病患者中的应用价值，实现对冠心病患者病变严重程度等的无创、有效评估。

1 对象与方法

1.1 研究对象

纳入2007年2月至2009年8月就诊于首都医科大学附属北京安贞医院接受冠状动脉造影检查的可疑冠心病患者共566例。纳入患者的中位年龄为59.1(51.9～66.8)岁，其中男389例(68.7%)。出院诊断包括四种类型，分别为AS 269例(AS组)、稳定型心绞痛(stable angina pectoris，SAP)82例(SAP组)、不稳定型心绞痛(unstable angina pectoris，UAP)193例(UAP组)及急性心肌梗死(acute myocardial infarction，AMI)22例(AMI组)。入选标准：(1)18岁≤年龄≤80岁；(2)于首都医科大学附属北京安贞医院行冠状动脉造影检查；(3)经定量冠状动脉造影(quantitative coronary angiography，QCA)证实冠状动脉三支主要血管至少有一支管腔直径狭窄(20%<狭窄程度<70%)；(4)靶病变均为原发、原位病变；(5)均签署知情同意书。排除标准：(1)既往曾行血运重建；(2)合并瓣膜病；(3)合并心肌病；(4)左心室射血分数(left ventricular ejection fraction，LVEF)<30%；(5)48 h内出现发热、咳嗽症状；(6)各种炎症、免疫系统、结缔组织疾病；(7)肾功能不全，基线血清肌酸酐男性>2.5 mg/dl，女性>2.0 mg/dl；(8)肝功能不全，基线转氨酶检测>3倍正常值；(9)心脏移植接受者；(10)肿瘤晚期患者；(11)多脏器功能衰竭患者。本研究通过首都医科大学附属北京安贞医院伦理委员会审批，且所有受试者均自愿签署知情同意书。

1.2 研究方法

1.2.1 基线资料及生化指标 收集所有入选患者的基线资料，主要包括年龄、性别、身高、体重、血压、体重指数(body mass index，BMI)、吸烟、高血压病史、糖尿病史、高脂血症史、出院诊断等。

常规实验室检查包括：血常规、肌酸激酶(creatine kinase，CK)、肌酸激酶同工酶(creatine kinase isoenzyme MB，CK-MB)、肌钙蛋白I或肌钙蛋白T、空腹血糖、餐后2 h血糖、三酰甘油(triglyceride，TG)、总胆固醇(total cholesterol，TC)、高密度脂蛋白胆固醇(high-density lipoprotein cholesterol，HDL-C)、低密度脂蛋白胆固醇(low-density lipoprotein cholesterol，LDL-C)、尿酸、血肌酸酐(Creatinine,Cr)、血尿素氮(blood urea nitrogen，BUN)、估算的肾小球滤过率(estimated glomerular filtration rate，eGFR)、白蛋白、谷丙转氨酶(alanine aminotransferase，ALT)、谷草转氨酶(aspertate aminotransferase，AST)。

1.2.2 炎性因子指标 入院24 h内空腹抽取静脉血8 ml，注入乙二胺四乙酸(EDTA)溶液至抗凝管中，用2000 r/min高速台式离心机离心15 min后分离血清，保存于-80℃冰箱备检。使用绝对定量蛋白芯片法检测炎性因子M-CSF、IL-10、IL-6、hs-CRP、MMP-9的实际浓度水平，实验操作过程严格按照说明书进行，检测灵敏度为0.075 μg/L。

1.2.3 冠状动脉造影及QCA分析 所有入选患者均接受冠状动脉造影检查，采用Judkins造影导管经桡动脉或股动脉入径，图像采集前冠状动脉内给予硝酸甘油200 μg。造影时图像中暴露导管尖端，对比剂注射充分，使冠状动脉充分显影，每个序列至少记录3个心动周期。每个患者均至少采用8个体位进行冠状动脉造影。冠状动脉造影结束后刻录DICOM格式光盘保存。按病变长度分为局限性病变(病变长度<10 mm)、管状病变(病变长度10～20 mm)、弥漫性病变(病变长度>20 mm)；按病变形态分为：偏心性病变(病变斑块偏向管腔一侧)、同心性病变(斑块以管腔中心均匀分布)；按照管壁光滑程度分为光滑病变和不规则病变。QCA分析采用思创科技(create life)医学影像工作站V3.1版软件。选取处于舒张期、冠状动脉狭窄最严重及无缩短的影像用于分析。测量过程中应获得以下数据：参考血管直径、最小管腔直径、直径狭窄率、病变长度、最小管腔面积、面积狭窄率、斑块面积等参数，测量后数据应立即记录于病例报告表中，并保留测量图像。

1.3 统计学分析

2 结果

2.1 患者基线资料情况

四组患者年龄、性别、BMI、高血压病、白细胞计数、血小板计数、BUN、TG、HDL-C等比较，差异均无统计学意义(均P>0.05)；而糖尿病(P=0.012)、高脂血症(P=0.016)、吸烟(P=0.002)、ALT(P=0.022)、AST(P=0.009)、CK-MB(P=0.032)、Cr(P=0.009)、TC(P=0.006)、病变血管位置等比较，差异均有统计学意义(表1)。

2.2 患者炎性因子水平情况

四组患者IL-10、IL-6、hs-CRP比较，差异均无统计学意义(均P>0.05)；而M-CSF(P=0.019)、MMP-9(P=0.002)比较，差异均有统计学意义(表2)。

2.3 患者形态学指标分析

四组患者病变范围、形态、外形比较，差异均无统计学意义(均P>0.05，表3)。

2.4 QCA分析结果

四组患者参考血管直径、最小管腔直径、病变长度、最小管腔面积、斑块面积比较，差异均无统计学意义(均P>0.05)；而直径狭窄率及面积狭窄率，四组比较差异均有统计学意义(P=0.015，P=0.026，表4)。

2.5 炎性因子与斑块形态学相关性分析

Spearman’s相关分析方法显示，M-CSF水平与直径狭窄率存在正相关关系(r=0.115，P=0.008)。IL-10、IL-6、hs-CRP、MMP-9水平与病变最小管腔直径、直径狭窄率、病变长度、最小管腔面积、面积狭窄率、斑块面积均无明显相关性。

以冠状动脉直径狭窄率为因变量，以年龄、性别、BMI、吸烟、糖尿病、高血压病、高脂血症、TG、TC、LDL-C、HDL-C、Cr、M-CSF为自变量进行多元线性回归分析，最后M-CSF、吸烟、年龄进入多元回归方程，与冠状动脉直径狭窄率有线性回归关系，所建立的多元回归方程为：狭窄程度=27.081+0.220×M-CSF(ng/L)+1.873×吸烟+0.082×年龄(岁)。回归方程拟合度R2=0.576。

表1 纳入患者的基线资料

注：AS，动脉粥样硬化；SAP，稳定型心绞痛；UAP，不稳定型心绞痛；AMI，急性心肌梗死；BMI，体重指数；ALT，谷丙转氨酶；AST，谷草转氨酶；CK-MB，肌酸激酶同工酶；BUN，尿素氮；Cr，肌酸酐；TG，三酰甘油；TC，总胆固醇；HDL-C，高密度脂蛋白胆固醇；LDL-C，低密度脂蛋白胆固醇；LAD，前降支；LCX，回旋支；RCA，右冠状动脉

表2 四组炎性因子水平[M(Q1，Q3)]

注：AS，动脉粥样硬化；SAP，稳定型心绞痛；UAP，不稳定型心绞痛；AMI，急性心肌梗死；M-CSF，巨噬细胞集落刺激因子；IL-10，白细胞介素-10；IL-6，白细胞介素-6；hs-CRP，高敏C反应蛋白；MMP-9，基质金属蛋白酶-9

表3 冠状动脉病变形态学指标[例(%)]

注：AS，动脉粥样硬化；SAP，稳定型心绞痛；UAP，不稳定型心绞痛；AMI，急性心肌梗死。

表4 定量冠状动脉造影分析结果[M(Q1，Q3)]

注：AS，动脉粥样硬化；SAP，稳定型心绞痛；UAP，不稳定型心绞痛；AMI，急性心肌梗死

3 讨论

本研究入选冠心病患者566例，包括AS患者269例，SAP患者82例，UAP患者193例，AMI患者22例。使用Spearman’s相关分析方法，发现M-CSF水平与直径狭窄率存在正相关。IL-10、IL-6、hs-CRP、MMP-9水平与斑块最小管腔直径、直径狭窄率、病变长度、最小管腔面积、面积狭窄率、斑块面积均无明显相关性。进一步以冠状动脉直径狭窄率为因变量，以年龄、性别、BMI、吸烟、糖尿病、高血压病、高脂血症、TG、TC、LDL-C、HDL-C、Cr、M-CSF为自变量进行多元线性回归分析，最后发现M-CSF、吸烟、年龄与冠状动脉直径狭窄率有线性回归关系。

AS始于单核细胞在内膜的聚集，随后发生的炎症激活使单核细胞分化为巨噬细胞。有研究证实巨噬细胞是AS病变的核心，内膜巨噬细胞通过上调清道夫受体吞噬修饰后的低密度脂蛋白(low-density lipoprotein，LDL)颗粒，如氧化的LDL(oxidised LDL，ox-LDL)，从而促进斑块中心的胆固醇沉积和泡沫细胞形成[15-16]。

M-CSF对巨噬细胞具有重要的刺激增殖、组织凋亡、维持活力的作用。Donnelly等[17]研究认为，M-CSF可触发平滑肌细胞(smooth muscle cell，SMC)凋亡，导致SMC数量减少，与易损斑块的形成密切相关，在促进斑块破裂中起关键作用。当巨噬细胞受到炎症介质、微生物等刺激时，会极化为两种亚型：经典活化的M1型和选择性活化的M2型[18]。干扰素γ(interferon γ，IFN-γ)、微生物刺激(如脂多糖)、TNF-α和粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(granulocyte-macrophage colony stimulating factor，GM-CSF)等可刺激巨噬细胞极化为M1型。M1型巨噬细胞表达低水平的IL-10和高水平的IL-12、IL-23；而M2型巨噬细胞则表达较多的IL-10和较少的IL-12、IL-23[18]。

Saitoh等[19]纳入97例SAP、45例UAP及22例正常对照患者，发现UAP组患者血浆M-CSF水平显著高于SAP组及正常对照组。随访发现，20例发生不良反应事件的患者血浆M-CSF水平显著高于未发生事件的患者，提示升高的M-CSF水平为不良预后的预测因子。秦纲等[20]纳入45例UAP患者，并按Braunwald分级分为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级，发现血清M-CSF水平在UAPⅠ级至Ⅲ级患者中呈增高趋势；除Ⅱ级组M-CSF与冠状动脉狭窄程度积分相关外，其余组的M-CSF与冠状动脉积分均无相关性，表明M-CSF与冠状动脉的狭窄程度无关而与斑块的不稳定性相关。但该研究样本量小，每组仅纳入15例患者，所得结论可靠性较低。高长征等[21]根据造影结果将241例患者分为冠状动脉狭窄组和非狭窄组，发现狭窄组血清M-CSF浓度高于非狭窄组，且随着狭窄支数的增加而逐渐增高。Pearson相关分析发现M-CSF与冠状动脉病变支数呈正相关，M-CSF是冠心病发病及进展的独立预测因子。因此，大多数研究支持M-CSF在冠心病形态学评估及预后判断方面的价值。

本研究结果也显示，M-CSF水平与直径狭窄率存在正相关。IL-10、IL-6、hs-CRP、MMP-9水平与斑块最小管腔直径、直径狭窄率、病变长度、最小管腔面积、面积狭窄率、斑块面积均无明显相关性。进一步以冠状动脉直径狭窄率为因变量，以年龄、性别、BMI、吸烟、糖尿病、高血压病、高脂血症、TG、TC、LDL-C、HDL-C、Cr、M-CSF为自变量进行多元线性回归分析，最后发现M-CSF、吸烟、年龄与冠状动脉直径狭窄率具有线性回归关系。

本研究也存在一定局限性，即血浆炎性因子水平反映了全身的病理生理机制，因此特异度不足，相关结论需要细胞、动物实验进一步验证。此外，由于患者为连续入选，各组样本量存在较大差异，产生偏倚可能对结果存在一定影响。

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Correlation between inflammation factors and plaque morphology in patients with mild to moderate coronary artery stenosis

ZHANG Dong-feng, LYU Shu-zheng, SONG Xian-tao.

Department of Cardiology, Beijing An Zhen Hospital, Capital Medical University, Beijing Institute of Heart, Lung and Blood Vessel Disease, Beijing 100029, China

LYU Shu-zheng，Email：shuzheng@medmail.com.cn

Objective To investigate the correlation between macrophage colony-stimulating factor (M-CSF), interleukin-10 (IL-10), interleukin-6 (IL-6), high-sensitivity C-reactive protein (hs-CRP), matrix metalloproteinase-9 (MMP-9) and plaque morphology in patients with mild to moderate coronary artery stenosis under coronary angiography. Methods A prospective study was performed on 566 patients admitted to Beijing An Zhen Hospital and identified mild to moderate coronary artery stenosis. M-CSF, IL-10, IL-6, hs-CRP, and MMP-9 levels were measured. Results A total of 566 patients were admitted. Discharge diagnosis of the study population included 4 types as follows: coronary atherosclerosis (AS) in 269 patients, stable angina pectoris (SAP) in 82 patients, unstable angina pectoris (UAP) in 193 patients, and acute myocardial infarction (AMI) in 22 patients. A positive correlation was found between M-CSF levels and percent diameter stenosis (r=0.115,P=0.008). A multiple linear regression model was developed by stepwise method. The results indicated that the percent diameter stenosis was affected by exploratory variables M-CSF, smoking, and age. No relationship was found between IL-10, IL-6, hs-CRP, MMP-9 levels and plaque morphology. Conclusions M-CSF levels have a certain positive correlation with percent diameter stenosis, while IL-10 et al. are not suitable for evaluating morphological characteristics of plaques.

Coronary artery disease； Macrophage colony-stimulating factor； Matrix metalloproteinase-9； Quantitative coronary angiography

10.3969/j.issn.1004-8812.2016.10.006

北京市科委科技计划(D0906006000091)

100029 北京，首都医科大学附属北京安贞医院心内科 北京市心肺血管疾病研究所

吕树铮，Email：shuzheng@medmail.com.cn

R543

2016-06-20)