血清标志物与动脉粥样硬化斑块稳定性研究进展

　　　

动脉粥样硬化(atherosclerosis,AS)起始于大中型动脉内膜，内膜的损伤、脂质和复合糖类沉积、纤维细胞及平滑肌细胞增生、炎细胞浸润，逐渐累积到动脉中层，斑块内新生血管形成，斑块出血、破裂，最后形成血栓，引发急性心肌梗死。1989年Muller等[1]将不稳定斑块及易引起突发心脏事件的斑块描述为“易损斑块”。它具有脂质核心大、新生血管形成、炎性细胞聚集、薄层纤维帽等特点。其中炎症反应和继发性血栓形成对易损斑块的形成举足轻重。目前，临床中也有多种方法可检测易损斑块，包括光学相干断层扫描、18F-氟脱氧葡萄糖正电子发射断层扫描(18F-2-fluro-D-deoxy-glucose，positron emission tomography，18F-FDG-PET)、血管内超声、MRI、CT等，但各有利弊，难以普及。鉴于活化的炎症和免疫细胞在形成易损斑块和局部血栓中的核心作用[2]及其广泛的实用性，近年来，多种血清标志物已被提议作为AS患者易损斑块的风险评估工具，常见的包括C反应蛋白(C reactive protein,CRP)、白细胞介素-6(interleukin,IL-6)、纤维蛋白原(fibrinogen,FIB)、几丁质酶-3样蛋白-1(chtinase-3-1ike-1 protein,YKL-40)、脂蛋白相关磷脂酶A2(lipoprotein-associated phospholipase，LP-PLA2))、基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)、不规则趋化因子(fractalkine，FKN)等，可涉及斑块生长或不稳定的生物过程，常被用来评估无症状患者发生急性血管闭塞性心血管事件的风险，为易损斑块的预测提供一个有用的辅助标准，将有利于建立适当的临床管理，包括影像学随访和治疗干预措施，以确保更好的风险分层和优化管理[3]。

1　CRP

CRP是人体传统的、在临床中常规使用的炎性生化指标。由5个非共价结合原聚体围绕一个中心孔对称分布，分子量为118 kDa。CRP是一种糖基化蛋白，在人类基因组中已被定位于1号染色体。CRP可与吞噬细胞Fc受体I和II结合，参与调理吞噬作用[4]。在IL-6的影响下，CRP主要由肝细胞合成，少部分由斑块相关的平滑肌细胞和巨噬细胞合成[5]。研究[6]表明，较高的血清高敏CRP水平能够预测AS不稳定斑块的存在，但与病变的狭窄程度无相关性。有国外学者[7]分析了52项前瞻性研究的数据，其中包括246 669名没有心血管病史的参与者，在规范的他汀治疗引导下，监测CRP或FIB水平组可在10年内有效地减少心血管事件的发生。CRP本身有激活补体系统，增加血管通透性，使内皮细胞产生纤溶酶原抑制剂，损伤血管内皮，参与炎症反应和组织损伤，通过组织因子的表达影响凝血、纤溶机制，促进血栓形成，是易损斑块的有效指标[8]。还有研究[9]表明，CRP及其补体可在AS斑块组织中被检测到，特别是不稳定斑块显示CRP表达显著增加，且人类冠状动脉平滑肌细胞在一些细胞因子的影响下，也可产生CRP，提示AS斑块的进展。CRP虽然是反应全身系统的炎症因子，但对AS中的易损斑块的进展有着特殊的含义。目前，CRP是有价值的辅助指标，可联合其他相关检查，尽早的预测高风险斑块的存在。

2　IL-6

IL-6主要由单核巨噬细胞、活化的T细胞、血管内皮细胞和成纤维细胞产生。它属于趋化因子的一种，可刺激肝细胞合成急性期反应蛋白、促进AS及血栓形成。当机体在炎症刺激下，血清中IL-6水平较正常生理状态下明显升高[10]。Poredos等[11]研究发现，IL-6在AS病变晚期阶段发挥作用，导致细胞外基质变薄，使斑块容易破裂，通过18F-FDG-PET显像对循环炎症标志物的测定，IL-6在不稳定斑块中高度表达。循环系统中，IL-6水平升高往往提示着预后差或需要积极的干预措施。前瞻性研究[12]表明，在已知的无临床症状的人群中，IL-6水平升高与发生急性心血管事件的风险有关(发生率从1.4%增加到2.9%，一般低于2.5%)，入院后，尽管是同一治疗方法，不稳定型心绞痛患者的IL-6水平比无明显并发症患者IL-6水平明显升高，可能与炎症及促凝血功能有关。IL-6可诱导CRP分泌，通过激活补体途径促进血栓形成，CRP已被证实可诱导循环单核细胞表达组织因子，是一种有效的促凝因子[13]。IL-6水平也被证实与血管紧张II表达相关，有助于血管壁的炎症过程及心血管并发症的形成。IL-6是作为一个简单的循环标志物，具有识别AS不稳定斑块的价值，可在未来心血管事件风险预测中发挥积极作用。

3　FIB

FIB是由肝细胞合成，具有可溶性，分子量为340 kDa，由α、β和γ多肽链结合二硫键，在血液中形成的同型二聚体纤维蛋白原分子。在病理情况下，如感染、损伤、炎症或血管破裂，FIB在血液中的浓度可增加到原来的几倍，因此FIB也被认为是急性期反应物[14]。FIB是止血和凝血的中心元素，可调节血液黏度，内皮细胞和平滑肌细胞活化，血小板聚集和激活，免疫细胞的集合，凝血和纤溶系统，最后直接参与AS的形成。国内第一次大样本研究[15]，FIB在预测35岁以下中国人冠状动脉狭窄严重程度的作用，结果显示血浆FIB水平与35岁以下年轻心肌梗死患者冠状动脉狭窄的严重程度呈正相关，证实FIB是一种独立的指标，可作为判断年轻型心肌梗死患者冠状动脉狭窄程度的独立指标。通常短暂性脑缺血发作的患者，血浆FIB水平和血液黏滞度显著增加，并且在脑血栓事件的临床前期就升高了，这表明血浆FIB水平是脑卒中的危险因素[16]。随着FIB浓度高于生理水平，血栓变得更耐溶解，凝血系统和纤溶系统之间的平衡转向前者，促进血栓事件的发生。此外，FIB可促进AS斑块形成的持久性，加之其促进血小板交联、血栓形成和血液黏度增加方面的作用，进而加快易损斑块的进展。

4　LP-PLA2

LP-PLA2来自于磷脂酶超家族，分子量为45 kDa，由441个氨基酸组成，主要由巨噬细胞、T细胞及肥大细胞等分泌[17]。血浆中的 Lp-PLA2大部分与低密度脂蛋白(low density lipoprotein，LDL)结合。Lp-PLA2是一种酶促炎症介质，可产生多种促炎因子，参与炎症反应，与稳定斑块相比，在易损斑块的坏死核心中，Lp-PLA2有着高度的表达性。流行病学研究[18]已经证实，在不同的人群中，除了已确定的LDL等其他的危险因素，高水平的Lp-PLA2可作为增加心脑血管事件发生风险的独立危险因素。虽然Lp-PLA2目前未被明确为独立的危险因素，美国心脏协会等一些权威组织仍推荐Lp-PLA2作为一种潜在的有用的指标来评估AS个体患者的危险分层。国外研究[19]将261名45岁以下的中青年人行冠脉造影检查，发现试验组(101名亚临床冠状动脉粥样硬化的受试者)的Lp-PLA2 水平明显高于对照组，且Lp-PLA2 水平与斑块和病变血管总数呈正相关，亚临床冠状动脉粥样硬化的存在与LP-PLA 2有着独立的联系，它作为青年人群心血管疾病风险的一种新指标具有潜在的实用价值。此外，多项临床研究[20-22]支持Lp-PLA2在AS疾病进展中的作用，并作为一项治疗指标，其中靶向治疗期望值较高，Lp-PLA2酶抑制剂研究较多，可降低血浆和不稳定斑块核心中的Lp-PLA2水平，只是其临床获益尚未得到证实，但Lp-PLA2酶抑制剂在阻止AS斑块进展中提供了一个独特的治疗方向[23]。

5　MMPs

MMPs是一组能降解多种细胞外基质的酶类大家族，辅助因子为锌、钙等金属离子。MMPs可由多种细胞以一个蛋白或酶原的形式的分泌，它们结构相似，通常由疏水信号肽序列、前肽区、催化活性区、富含脯氨酸的铰链区、羧基末端区5个功能区组成。MMPs的拮抗剂为基质金属蛋白酶组织抑制剂[24]。目前，MMPs家族已有26个成员，编号分别为MMP1～26， MMP-2和MMP-9是研究热点。国外学者[25]研究发现，MMP-2和MMP-9是在模仿人体的AS动物模型中引起AS的主要蛋白酶，且随着AS斑块趋于不稳定性, MMP-9的水平逐渐上升。相对于其他组织的组织重构、伤口愈合和血管再生，MMPs与血管重构、斑块纤维帽变薄和破裂有着更为密切的关联。Hamed等[26]研究发现，血清MMP-9水平在正常对照组、稳定型心绞痛组、不稳定型心绞痛、非ST段抬高型心肌梗死组、ST段抬高型心肌梗死组中依次升高，且发生充血性心衰、猝死等预后不良的急性冠脉综合征患者血清MMP-9水平也显著升高。近年研究[27]发现，MMP-12在AS斑块中高度富集，与血浆弹性蛋白相互作用，促进弹性蛋白降解，增强巨噬细胞的侵袭能力。MMPs在易损斑块新生血管生成过程中有着不可替代的作用[28]，MMP-1缺乏的肺癌患者通过蛋白酶激活受体通路显著少血管的形成，MMP-2和MMP-9的表达已被证实为肿瘤新生血管生成的关键。炎症刺激可使人类巨噬细胞中MMP-14的mRNA和蛋白表达增加，使TIMP-3的mRNA和蛋白表达降低，在AS易损斑块的泡沫细胞中有着同样的表达特点[29]。以上研究表明，MMPs影响易损斑块形成的重要环节，可能为AS高危斑块的预测及干预提供新的方法。

6　YKL-40

YKL-40是与心血管疾病、糖尿病、代谢综合征等相关疾病的一种新的炎症标志物，是高度保守的肝素结合糖蛋白，大小为40 kDa，编码基因位于染色体1q31-q32。该蛋白质是由多种炎症组织和激活的巨噬细胞、血管平滑肌细胞等分泌，参与内皮功能障碍和新生血管形成。YKL-40作为一种细胞黏附、扩散、迁移因子，参与血管生成以及细胞迁移和组织重塑，促使斑块形成，具体通过激活血管黏附因子-1和细胞间黏附因子-1的表达，使血管平滑肌细胞大量增殖，导致血管内皮功能受损；YKL-40 还可以促使血管内皮生长因子的表达，参与血管平滑肌细胞的迁移、重构，使血管内皮细胞结构改变，促进AS斑块中新的小血管形成，加速斑块不稳定发展[30]。早期AS斑块的巨噬细胞中，该蛋白的mRNA水平就已高度表达，特别是浸润病变深部的巨噬细胞。因此，YKL-40水平升高已被提议作为AS早期的生物标志物[31]。在国外大型的研究[32]中，将72名行经皮冠状动脉介入术的急性心肌梗死患者作为实验组，分别采集他们入院的第1、3、7、30天的血清YKL-40浓度，与对照组(234例)比较，第1天和第3天的YKL-40和高敏CRP血清浓度明显升高，尤其是第1天，而第3天和第7天则无差异，术后的第30天，血清YKL-40水平已经恢复到正常水平。6个月后心脏MRI分析显示，72例患者的心肌梗死面积与血清YKL-40水平无相关性，表明血清YKL-40水平的升高起源于不稳定斑块的巨噬细胞，而不是心肌梗死早期坏死的心肌细胞，YKL-40可被用于不稳定斑块的早期检测。同样，在脑血管疾病中，国内研究[33]发现，血清YKL-40水平是预测脑卒中临床疗效的重要独立生物标志物。另有研究[34]表明，高浓度血清YKL-40是多种疾病的急性住院患者死亡率的独立生物标志物，血清YKL-40水平升高可以识别早期死亡的高风险患者，尤其是对AS、急性心肌梗死、卒中等心脑血管疾病的筛查诊断。YKL-40也是结缔组织细胞(成纤维细胞、软骨细胞和滑膜细胞)的生长因子，参与组织纤维化，促进心肌细胞生长，也可作为心血管疾病的发展及预后的独立因子。

7　FKN

FKN是趋化因子CX3C亚族(C指半胱氨酸cysteines，X指任意氨基酸)唯一发现的一种趋化因子，也称作CX3CL1，以膜结合型和可溶游离型2种形式存在，可促使外周白细胞趋化和黏附。在人类基因组中，FKN位于人16号染色体q13片段。FKN的特异性受体CX3C趋化因子受体1(CX3C chemokine receptor 1，CX3CR1)属于G蛋白偶联受体。近年来，通过探究CX3CR1基因多态性对冠状动脉的损伤，发现FKN/CX3CR1对AS易损斑块的形成及破裂起促进作用[35-37]。首先，单核细胞在AS的各个阶段发挥重要作用，在CX3CL1的趋化作用下，引导单核细胞在损伤的AS斑块处聚集，加速斑块的结构改变和破裂。在这过程中，FKN和CX3CR1的结合调节了单核细胞的运动及分化，促进了血管平滑肌细胞和单核细胞间的相互作用。在炎症作用下，FKN-CX3CR1亦可促进血小板与单核细胞、血管平滑肌细胞的聚集黏附；其次，FKN、CX3CR1可激活某些信号传导途径，调节外周白细胞的趋化黏附，使白细胞在血管内皮受损区聚集，加速血管炎症反应，促进易损斑块形成。此外，FKN可诱导自然杀伤细胞释放相应浓度的细胞颗粒(穿孔素和颗粒酶B等)损伤周围的血管平滑肌细胞，影响斑块稳定性。国外学者研究[38]发现，相对于稳定型心绞痛患者，不稳定型心绞痛患者单核细胞FKN mRNA表达和血清FKN水平均明显升高。国内学者研究[39]发现，在急性心肌梗死早期，冠脉介入术后4 h及24 h，FKN水平升高与心肌梗死面积明显相关，可作为急性心肌梗死早期诊断和预后的指标。在需要行冠脉造影的患者中，血清CX3CR1水平显著升高，但与冠状动脉狭窄程度无相关性[40]。因此，FKN可加速AS易损斑块的形成，作为斑块不稳定因素之一，可及早预防心血管意外，提高生活质量。

综上所述，AS的作用机制尚未明确，目前认为不稳定斑块的形成原因与炎症、新生血管形成等多种机制密切相关。多种血清生物学标志物参与AS易损斑块的作用机制，同时，普遍的临床实用性可作为常规的检测指标以评估AS斑块的稳定性，识别高危斑块，降低急性心脑血管事件的风险，对AS易损斑块的临床前期预防、治疗及预后都打开了新的窗口，但目前的研究成果还缺乏某种具有高度专一性及灵敏性的检测指标，有待进一步深入研究。

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