胰岛素样生长因子结合蛋白-4作为动脉粥样硬化易损斑块标志物的

代新春1，曹丰2,3*

(1空军军医大学第一附属医院心血管内科，西安 710032；2解放军总医院第二医学中心，3国家老年疾病临床医学研究中心，北京 100853)

我国心脑血管疾病的死亡率已跃居各类疾病之首，而且无论城市还是农村，冠心病发病率和死亡率都逐年攀升,早期防治刻不容缓。主要不良心血管事件(major adverse cardiovascular events，MACEs)的预测与评估是研究冠心病致病危险因素与发病率、死亡率之间依存关系及规律的关键,是进行疾病防治的核心环节。冠状动脉易损斑块是MACEs的主要危险因素，早期识别易损斑块并给予干预措施或积极治疗，能够减少MACEs的发生。识别易损斑块

不仅需要通过成像、超声等技术描述冠状动脉粥样斑块的结构特征，也需通过血清生化标志物评估斑块的功能特性。根据斑块大小、纤维帽厚度、斑块内坏死和钙化水平、血管成像、超声等影像结果可准确描述斑块的即时参数，但评估斑块破裂风险和预测MACEs有很大的局限性。临床亟需能够早期、准确、快速评估不稳定斑块的生化标志物，从而有效地预防MACEs。近年国外学者认为胰岛素样生长因子结合蛋白-4 (insulin-like growth factor binding protein-4,IGFBP-4)能够反映冠状动脉不稳定斑块的负荷，预测MACEs具有较高的灵敏度和特异度，是一种新的非创伤性生化标志物，为此本文综述了IGFBP-4作为标志物的研究进展。

1 易损斑块的特征

1.1 易损斑块的定义

易损斑块又称不稳定斑块，指容易破裂、易形成血栓且进展迅速、极有可能发展成“罪犯斑块”的动脉粥样硬化斑块。其病理特征为纤维帽薄，脂质坏死核心大，富含巨噬细胞和其他炎性白细胞，少量动脉平滑肌细胞，斑点状钙化，血管正性扩张重塑等[1]。易损斑块的病理学形成机制包括脂质驱动机制、细胞外基质降解机制、炎症机制、血管生成机制、斑块切应力机制、斑块侵蚀机制、钙化机制，机制间相互影响，各个因素相互作用[2]。

1.2 易损斑块的炎性机制

从稳定斑块到易损斑块，炎性反应在其中起至关重要的作用。损伤反应早期，炎症细胞被激活，并迁移到斑块局部，通过合成大量基质金属蛋白酶，抑制胶原纤维合成及促进降解，介导平滑肌细胞凋亡，使纤维帽变薄；另一方面吞噬脂质的泡沫细胞不断死亡，促进脂质核心扩大，最终导致斑块破裂和诱发血栓形成[3]。炎性反应是易损斑块的重要病理特征，检测炎性因子可早期识别易损斑块，对急性冠脉综合征的危险分层进行评估以及预测未来MACEs。目前研究较为广泛的炎性标志物有C-反应蛋白、脂蛋白相关磷脂酶A2、白介素-6、白介素-8、基质金属蛋白酶9、妊娠相关蛋白-A(pregnancy-associated plasma protein-A,PAPP-A)、髓过氧化物酶等[3]。

1.3 PAPP-A与易损斑块

2001年Bayes-Genis等[4]在新英格兰医学杂志发表文章，通过免疫组化发现PAPP-A在不稳定冠状动脉粥样硬化斑块中大量表达，并且集中在炎性反应区，而在稳定斑块中几乎不表达。进一步有学者在转基因和基因敲除小鼠模型中也证实PAPP-A直接参与动脉粥样硬化的病理生理过程[5,6]。大量临床研究[7]提示PAPP-A与易损斑块密切相关，检测PAPP-A可早期识别急性冠脉综合征高危患者和预测MACEs。

2 IGFBP-4在易损斑块进展中的机制

易损斑块的炎性反应中，PAPP-A通过IGFBP-4发挥作用。IGFBP-4是胰岛素样生长因子(insulin-like growth factor,IGF)信号通路中一种重要的抑制因子，主要通过与IGF结合并调节生物活性来发挥功能，IGFBP-4高亲和力结合IGF，结合物没有生理活性，因此能够阻止IGF介导的附着于细胞表面的IGF受体激活，而水解IGFBP-4则能够引起IGF释放，激活IGF受体。体外实验中，PAPP-A能够在蛋氨酸-135/赖氨酸-136位点分解IGFBP-4为两个蛋白：NT-IGFBP-4(氨基酸1～135，Mr14 628)和CT-IGFBP-4(氨基酸136～237，Mr11 345)，并且这种分解需在IGFBP-4与IGF-1或IGF-2结合的情况下发生，两个产物与IGF的结合力很弱[8-10]。PAPP-A、IGFBP-4与IGF-1/IGF-1受体构成一个信号传导系统，三者之间的动态平衡构成了IGF轴。在动脉粥样硬化斑块中，PAPP-A水解IGFBP-4，引起局部IGF浓度升高，通过刺激细胞增殖、促进巨噬细胞活化、摄取低密度脂蛋白、释放炎性因子导致斑块不稳定[11,12]。基于PAPP-A积极参与动脉粥样硬化的发生发展，在不稳定动脉粥样斑块中切割IGFBP-4并释放水解产物入循环中，因此对代谢产物的定量检测可作为一种间接测定PAPP-A浓度的方式，进而用于易损斑块的识别。目前两项研究[13,14]结果表明循环中PAPP-A与NT-IGFBP-4、CT-IGFBP-4水平呈正相关，提示NT-IGFBP-4和CT-IGFBP-4能够反映不稳定斑块中PAPP-A的酶活性。

3 IGFBP-4蛋白对急性冠脉综合征预后的预测

Postnikov等[15]收集研究了180例伴有心肌缺血症状但无ST段抬高急诊患者的抗凝血浆，并追踪6个月的MACEs，发现NT-IGFBP-4与CT-IGFBP-4可作为心肌缺血患者MACEs的预测标志物(ROC曲线下面积分别为0.856和0.809)，当NT-IGFBP-4>214 μg/L及CT-IGFBP-4>124 μg/L时，患者MACEs风险分别增加14倍和8倍，但这项研究是在假定NT-IGFBP-4与CT-IGFBP-4不受临床状况和肝素介导PAPP-A升高的影响下进行的。另一项临床研究认为[14]，在无心血管基础病的1型糖尿病患者中，无论有无糖尿病肾病，NT-IGFBP-4与CT-IGFBP-4高水平都与全因和心血管死亡风险相关，且预测的能力要比PAPP-A要强。在此基础上，Hjortebjerg等[13]纳入了656例经皮冠状动脉介入治疗的ST段抬高型心肌梗死患者，在术前抽取血样，追踪5年的全因、心血管死亡以及MACEs，发现两个蛋白都与所有终点有关(P<0.001)，两个蛋白有很强的正相关(r=0.83,P<0.001)；经过多变量调整后，两个蛋白仍与所有终点相关，其中NT-IGFBP-4与CT-IGFBP-4浓度增加1倍，心血管死亡事件的风险比分别为2.54[95%CI1.59～4.07，P<0.001]和2.07[95%CI1.41～3.04，P<0.001]；通过区分度、校准度以及净重新分类指数分析，IGFBP-4蛋白要比其他常见危险因子(C-反应蛋白、肌钙蛋白Ⅰ)更能提供有力的预后信息。但也有研究发现对于稳定性心血管疾病，CT-IGFBP-4高水平是更复杂及易损冠状动脉的独立预测因子[16]，NT-IGFBP-4和CT-IGFBP-4并不能预测患者长期预后。目前认为这种结果相矛盾可能与研究人群的差异有关，不能被患者是否处于急性与稳定状态以及追踪事件的长短所解释[13]。

4 IGFBP-4蛋白的检测及稳定性

目前对蛋白的测定主要采用夹心免疫法，用捕捉抗体IBP3和检测抗体IBP144测定NT-IGFBP-4，捕捉抗体IBP182和检测抗体IBP163测定CT-IGFBP-4。该方法通过特异性识别PAPP-A裂解IGFBP-4产生的新表位，精确测量出蛋白水平，并且与全长-蛋白有不到1%的交叉反应[15,17]。在孵育和冻融稳定性试验[18,19]中，NT-IGFBP-4、CT-IGFBP-4水平变化(减少或增加)≤10%，样本储存3～6年及20年的蛋白平均含量基本一致。另外NT-IGFBP-4和CT-IGFBP-4在急性冠脉综合征患者循环中不会被进一步切断、修饰或者形成复合物[17]。

5 IGFBP-4蛋白表达的影响因素

5.1 糖基化与IGFBP-4蛋白

糖基化修饰与蛋白质结构和功能密切相关。循环中部分全长IGFBP-4分子在N端区域的天冬酰胺104位点糖基化，糖基化对IGFBP-4与IGFs的相互作用没有影响，但PAPP-A介导糖基化IGFBP-4的水解效率要比非糖基化IGFBP-4低3～4倍(P<0.001)。急性冠脉综合征患者循环中糖基化NT-IGFBP-4水平占总水平的9.8%～23.5%，糖基化不影响通过夹心免疫法检测循环中的NT-IGFBP-4[19]。

5.2 肝素与IGFBP-4蛋白

研究发现，肝素能够通过分离血管壁上PAPP-A而增加急性冠脉综合征患者循环中PAPP-A水平，但易损斑块中PAPP-A水解IGFBP-4的酶活性没有变化，循环中IGFBP-4降解片段的表达水平不受肝素的影响[13,14,18]。

5.3 二甲双胍与IGFBP-4蛋白

Hjortebjerg等[20]研究发现，服用二甲双胍的2型糖尿病患者循环中的NT-IGFBP-4与CT-IGFBP-4水平低于未服用二甲双胍2型糖尿病患者及健康对照组，而未接受二甲双胍治疗的2型糖尿病组与对照组水平相同，认为IGFBP-4蛋白水平改变与二甲双胍有关，推测其机制可能与二甲双胍抑制炎性因子释放、降低炎症介导PAPP-A的活性有关。

5.4 其他因素

研究显示[13,14,21]，急性冠脉综合征患者循环中IGFBP-4蛋白浓度与肾小球滤过率呈负相关，提示其水平升高与肾功能降低有关。目前还没发现IGFBP-4蛋白与左室射血分数、症状发作至球囊扩张时间、冠状动脉病变位置及复杂性、肌钙蛋白I峰值、高胆固醇血症、他汀类及抗血小板药物使用等因素相关[13,14,18]。

6 与PAPP-A相比，IGFBP-4更适合作为易损斑块标志物

血液中PAPP-A有两种形式：异构四聚体复合物和同型二聚体复合物。易损斑块中PAPP-A以有活性的二聚体形式存在[22-24]，循环中含量极低[25]，且PAPP-A试剂很难鉴别两种形式[26]。其次，肝素治疗能引起急性冠脉综合征患者循环中PAPP-A水平迅速增高[18,27-30]，而两个IGFBP-4蛋白水平不受影响。目前PAPP-A检测方法没有统一标准，不同试剂得到的最佳临界值不同[14,31]。因此，对于心血管风险的评估，IGFBP-4蛋白要比PAPP-A更加可靠、高效。

综上所述，IGFBP-4蛋白是一种潜在的评估心血管疾病风险的生化标志物，能够反映不稳定斑块中PAPP-A的酶活性水平，对IGFBP-4蛋白的定量检测可作为一种间接而更加可靠的PAPP-A测定方式。将之与影像学检查或其他冠心病危险因子相结合有望为评价冠状动脉斑块稳定性提供更加准确的依据。目前其与冠心病的临床相关研究还较少，作为一个新的生化标志物，仍需要大规模的临床研究来验证其预测心血管疾病风险的能力，并制定其预测预后的参考值，这将有助于为心血管事件的预防提供更有效的方案。