2型糖尿病对急性STEMI患者经皮冠状动脉介入治疗后炎症反应及远期心肌重构的影响

娄 逸， 钱菊英， 陈章炜， 杨虹波， 沈 雳

复旦大学附属中山医院老年科，上海 200032

急性ST段抬高型心肌梗死(STEMI)是一种病情危重、死亡率高的严重冠心病类型，其主要发病原因是冠状动脉动脉粥样硬化斑块破裂进而造成急性血栓性完全阻塞。尽管直接经皮冠状动脉介入治疗(primary PCI)能使STEMI患者的梗死相关血管即刻开通率明显增加(达90%)[1]，但由于器械对病变部位斑块的挤压，使释放的微小血栓及致栓物质均可能脱落至冠脉远端形成微栓塞，从而造成小灶性心肌梗死、心律失常、充血性心力衰竭、远期心肌重构，对PCI术后近远期预后产生重大影响[2]。冠状动脉微栓塞引起一系列复杂的病理生理改变，可能通过释放炎性介质、促进炎症反应而导致心肌重构。在一组冠状动脉微栓塞模型的动物实验中，研究者们发现多种炎性因子在心肌组织及血清水平表达上调且存在动态变化，且通过抑制炎症反应改善了模型动物的远期心肌重构[3-5]。

10%～20%的STEMI患者合并2型糖尿病(T2DM)，其病死率明显高于非DM患者[6]，但关于T2DM是如何影响STEMI患者预后的机制尚不明确。T2DM不仅是一种代谢性疾病，炎症反应也参与T2DM发病及其慢性并发症的病理生理过程。T2DM可能通过炎症反应加重了STEMI患者的冠状动脉微栓塞，从而导致远期心肌重构。

单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)表达水平升高可引起组织中多种炎症细胞的浸润，加重局部炎性环境，还可引起组织纤维化[7]。基质金属蛋白酶-9(MMP-9)在炎性因子和氧化应急刺激下显著升高，与其内源性抑制因子(TIMP)的比例失调可影响胶原网络的降解活性，导致心肌纤维化[8]。骨桥蛋白(OPN)在各种急慢性炎症反应中表达上调，并参与心肌重构过程的调节[9]。本研究通过比较分析合并T2DM的STEMI患者与单纯STEMI患者在接受直接PCI术前后各时间点MCP-1、MMP-9/TIMP-1、OPN的表达水平差异，探讨T2DM对STEMI患者PCI术后炎症反应及远期心肌重构的影响。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2013年3月至2014年3月于复旦大学附属中山医院诊断为急性ST段抬高型心肌梗死、具有直接PCI术指征且梗死相关血管为左前降支的患者60例，其中合并T2DM患者30例(DM组)，不合并T2DM患者30例(non-DM组)。排除标准：心源性休克；严重肝肾功能不全；结缔组织疾病；恶性肿瘤；严重感染；妊娠；或存在其他严重不良疾病或异常实验室结果，研究者判断该患者不宜参加本研究。研究主要终点为直接PCI术后1年主要不良心血管事件(MACE)发生率，包括心源性死亡、非致命性再次心肌梗死和再次靶血管血运重建；次要终点为心肌梗死溶栓治疗(TIMI)血流分级、血清学指标、左室射血分数(LVEF)、左室舒张末期容积(LVEDV)和左室收缩末期容积(LVESV)。

1.2 观察指标 记录患者的人口学资料、病史、体格检查、心电图、常规实验室检查等基线资料。在直接PCI术前、术后12 h、36 h、60 h各时间点抽取静脉血，检测肌钙蛋白T(cTnT)、肌酸激酶(CK)、肌酸激酶同工酶(CK-MB)、MCP-1、MMP-9、TIMP-1、OPN。其中cTnT、CK、CK-MB由复旦大学附属中山医院检验科完成，MCP-1、MMP-9、TIMP-1、OPN由研究者以夹心酶联免疫吸附(ELISA)法测定，试剂盒均为武汉博士德生物工程有限公司提供，操作步骤严格按照说明书进行。直接PCI术后1周及术后1年行超声心动图检查，记录LVEF、LVEDV和LVESV。本研究经医院伦理委员会批准，取得患者知情同意。

1.3 冠脉造影与直接PCI术 所有患者均按标准方案记录冠状动脉TIMI血流分级。如冠脉造影发现梗死相关血管再通且血流达到TIMI血流3级的患者可择期再行PCI术，以及术者建议行冠状动脉旁路移植(CABG)术或不宜再次行PCI术的病例予以中途退出研究。对所有即刻接受PCI术的患者，在支架植入前行冠状动脉内血栓抽吸。支架植入过程符合国际标准化操作指南。成功植入后，在不应用其他额外介入方案的基础上，靶病变目测直径残余狭窄程度<50%，且达到TIMI血流3级。主要终点为直接PCI术后1年主要不良心血管事件(MACE)发生率，包括心源性死亡、非致命性再次心肌梗死和再次靶血管血运重建；次要终点为心肌梗死溶栓治疗(TIMI)血流分级、血清学指标、左室射血分数(LVEF)、左室舒张末期容积(LVEDV)和左室收缩末期容积(LVESV)。

2 结 果

2.1 一般资料的比较 共纳入合并T2DM的STEMI患者30例(DM组)和不合并T2DM的STEMI患者30例(non-DM组)，其中男性50例，女性10例，所有患者的平均年龄为(62.1±12.2)岁。结果(表1)显示：两组患者在年龄、性别、高血压史、吸烟史、既往心梗史、既往PCI史、既往CABG史、血红蛋白、血小板计数、谷丙转氨酶、肌酐、总胆固醇、三酰甘油、低密度脂蛋白胆固醇、既往用药史(包括阿司匹林、β受体阻滞剂、血管紧张素转换酶抑制剂或血管紧张素受体Ⅱ拮抗剂及他汀类药物)方面无统计学差异。DM组患者的身体质量指数(BMI)、空腹血糖(FBG)和糖化血红蛋白(HbA1c)水平均显著高于非DM组患者(P<0.05)。30例DM组患者中，8例使用口服降糖药、1例应用胰岛素联合口服降糖药，4例患者以饮食控制及改善生活方式控制血糖，余17例患者未予治疗。

表1 入选患者基线临床资料

DM：糖尿病；BMI：体质指数；PCI：经皮冠状动脉介入治疗；CABG：冠状动脉旁路移植；Hb：血红蛋白；PLT：血小板计数；ALT：谷丙转氨酶；Scr：肌酐；FBG：空腹血糖；HbA1c：糖化血红蛋白；TC：总胆固醇；TG：三酰甘油；LDL-C：低密度脂蛋白胆固醇；ACEI：血管紧张素转换酶抑制剂；ARB：血管紧张素受体Ⅱ拮抗剂

2.2 血管成形术和支架植入过程特征的比较 所有入选患者的梗死相关血管均为左前降支。结果(表2)显示DM组患者同时合并多血管病变、植入支架后发生无复流现象(TIMI血流分级0/1级)的比例高于非DM组患者，但两者间的差异无统计学意义。DM组患者植入支架的数量明显高于非DM组患者(P=0.029)。

表2 血管成形术和支架植入过程相关数据

TIMI：心肌梗死溶栓治疗

2.3 血清学指标的比较 两组患者在直接PCI术前的心肌酶水平无统计学差异(图1、表3)。在术后12 h、36 h，DM组患者的CK-MB、cTnT水平均高于非DM组患者(P<0.05)；在术后60 h，DM组患者的CK-MB水平仍显著高于非DM组患者(P=0.008)。比较两组患者的CK-MB和cTnT峰值水平，DM组患者均明显高于非DM组患者(P<0.05)。

图1 两组患者各时间点心肌酶水平及峰值比较*P<0.05, **P<0.01与DM组相比

两组患者在直接PCI术前的MCP-1水平无统计学差异(图2、表3)。DM组患者在直接PCI术后12 h检测MCP-1水平到达高峰[(92.51±37.76) pg/mL]，较术前[(75.75±31.95) pg/mL]显著升高(P<0.01)，在术后36 h、60 h则呈现下降趋势；而非DM组患者在术后下降幅度更大，术后36 h的(77.77±24.99) pg/mL至术后60 h的(71.03±20.14) pg/mL，差异有统计学意义(P=0.011)。在术后60 h，DM组患者的MCP-1水平(88.12±31.57 )pg/mL明显高于非DM组患者(71.03±20.14)pg/mL，差异有统计学意义(P=0.018)。

图2 两组间各时间点MCP-1水平比较*P<0.05与DM组相比

两组患者在直接PCI术前的MMP-9/TIMP-1比值水平无统计学差异(图3、表3)。在DM组患者中，直接PCI术后12 h的MMP-9/TIMP-1比值水平(3.61±0.96)较术前(3.14±0.99)显著升高(P=0.002)，在术后60 h(4.36±1.09)较术后36 h(3.74±0.81)进一步明显升高(P<0.001)；非DM组患者的MMP-9/TIMP-1比值水平表现出相同的升高趋势，但缺乏统计学差异。在术后60 h，DM组患者的MMP-9/TIMP-1比值水平明显高于非DM组患者(4.36±1.09vs3.74±1.05，P=0.031)。

图3 两组间各时间点MMP-9/TIMP-1比值水平比较*P<0.05与DM组相比

两组患者的OPN水平呈相同趋势(表3)，即在直接PCI术后12 h较术前明显升高，且在术后36 h达到峰值，在术后60 h则较前下降(P<0.01)。但比较两组患者在术前及术后各时间点的OPN水平差异无统计学意义。

表3 各组患者血清学指标的对比

CK-MB：肌酸激酶同工酶；cTnT：肌钙蛋白T；MCP-1：单核细胞趋化蛋白-1；MMP-9：基质金属蛋白酶-9；TIMP-1：金属蛋白酶组织抑制因子-1；OPN：骨桥蛋白

2.4 超声心动图指标的比较 两组患者在直接PCI术后1周的LVEF、LVEDV和LVESV差异无统计学意义(图4、表4)。术后1年复查超声心动图时，非DM组患者的该三项指标较前无明显变化，但DM组患者的LVEDV及LVESV水平均较术后1周时显著升高(P<0.001)。且与非DM组患者相比，DM组患者在术后1年的LVEF明显降低(P<0.001)，LVEDV和LVESV则明显增大(P<0.05)。

图4 DM组内及两组间术后1周、术后1年超声心动图指标比较A：DM组术后1周、1年超声心动图指标；B： DM组与non-DM组术后1年超声心电图指标. *P<0.05, **P<0.01

指 标时间点DM组 (n=30)non-DM组 (n=30)PLVEF/%术后1周49.80±9.7653.93±8.930.092术后1年48.41±8.2258.76±6.79<0.001LVEDV V/mL术后1周48.93±4.8647.97±4.640.434术后1年53.24±3.8848.56±6.830.025LVESV V/mL术后1周33.00±4.3131.57±3.230.150术后1年37.41±3.6131.94±6.350.004

LVEF：左室射血分数；LVEDV：左室舒张末期容积；LVESV：左室收缩末期容积

2.5 主要不良心血管事件的比较 随访两组患者至直接PCI术后1年，DM组中各有1例患者发生心源性死亡和再次靶病变血运重建，非DM组患者未发生MACE。所有患者MACE发生率为3.33%，DM组为6.67%，两组患者MACE发生率差异无统计学意义。

3 讨 论

DM患者急性心肌梗死的发病率是非DM患者的2～3倍[10]，且合并T2DM的STEMI患者无论在短期(1个月)和长期(1年)的死亡率均远高于非DM的STEMI患者[7]。对于STEMI患者，直接PCI术可以完全、持续地开通梗死相关血管，使受累心肌得到再灌注，从而挽救濒死的心肌或缩小心肌梗死的范围。但在DM患者中，接受直接PCI术的STEMI患者发生再狭窄、支架内血栓的概率更高[11]，大大抵消了PCI术给STEMI患者带来的益处。因此探讨T2DM影响STEMI患者预后的可能机制就显得尤为重要。

通常认为，合并DM的STEMI患者具有更多高危心血管风险因素及合并症。Ertelt等[12]纳入了HORIZONS-AMI试验数据库中3 599例接受直接PCI术的STEMI患者，其中593例患者有DM既往史(16.5%)，130例患者诊断为新发DM(3.6%)。比较其基线临床资料，发现合并DM的STEMI患者在年龄、人种、BMI、高血压史、高脂血症史、吸烟史、既往心梗史、既往PCI史、既往CABG史、早发冠状动脉疾病、收缩性心功能不全、外周血管疾病、肾功能受损、血红蛋白、基础LVEF等方面均与不合并DM的STEMI患者存在显著差异。本研究中，DM组患者除了FBG和HbA1c，BMI也显著高于非DM组患者。值得注意的是，STEMI患者的血糖值可能受到急性应激反应的影响，而HbA1c更能准确反映既往慢性血糖水平。Timmer和Hoekstra等[13]比较了2004至2009年间4 176名STEMI患者并随访长达3年，发现HbA1c是STEMI患者长期死亡率的独立危险因素。

DM心血管并发症的病理基础是动脉粥样硬化，当动脉粥样硬化斑块破溃或继发血栓形成，则触发心血管事件发生。DM患者的动脉粥样硬化在病理形态学上与非DM患者相似，但通常表现为更薄的纤维帽和更大的脂质核，即不稳定斑块[11]。这可能部分解释了DM患者潜在的缺血事件和长期预后不佳。本研究发现合并T2DM的STEMI患者伴有多血管病变的比例高于单纯STEMI患者，但两者之间的差异无统计学意义；DM组患者植入支架的数量则明显高于非DM组患者，提示合并T2DM的STEMI患者在罪犯血管中具有更长的病变。一些更大规模的研究证实，合并DM的STEMI患者有更高比例的冠脉三支病变[14]、非梗死相关血管的慢性完全闭塞病变[15]、和冠状动脉以外的外周血管及微血管病变[16]，并可能因此导致更差的临床结局。此外，DM患者更易发生血小板功能改变，并因其在参与凝血过程中的高反应性，具有更高的血栓负荷[17]。但在Sebben和Ribeiro等[18]的研究中，通过比较合并DM的STEMI患者和单纯STEMI患者在直接PCI术中通过血栓抽吸装置获得的血栓成分，发现两组患者的冠脉血栓在形态学和组织病理学上均没有明显差异。

一项通过核磁共振影响技术分析STEMI患者中糖尿病和心肌缺血损伤的关系的研究证实，合并T2DM的STEMI患者具有更高的死亡率，然而并不能用心肌梗死面积来解释[14]。尽管血管成形术和支架植入技术不断得到发展进步，研究显示约有40%的STEMI患者术后存在冠状动脉微栓塞[19]。这一数字在DM患者中是否更高？Behrehmand和Sadeghi等[20]回顾分析了397例STEMI患者在直接PCI术后的TIMI血流分级，合并DM的患者中有52%出现冠脉无复流及慢血流现象(TIMI血流≤2级)，明显高于不合并DM的患者(P=0.01)，并导致更差的临床结局。Iwakura和Ito等[21]通过心肌超声造影技术观察146例STEMI患者的无复流现象，其中有75例患者被定义为合并高糖血症(葡萄糖≥ 160 mg/dL)，并得到相似的结论，即高血糖组患者发生无复流现象的比例显著高于非高血糖组的患者，且伴有更高的CK峰值。本研究中DM组患者植入支架后发生无复流现象(TIMI血流分级0/1级)的比例亦高于非DM组患者，但两者之间的差异无统计学意义。我们还通过比较DM组和非DM组患者在直接PCI术后各时间点及峰值心肌酶水平来反应冠状动脉微栓塞的程度：两组患者在直接PCI术前的CK-MB和cTnT水平无统计学差异；DM组患者的CK-MB、cTnT水平在术后12 h和36 h均高于非DM组患者(P<0.05)；至术后60 h，DM组患者的CK-MB水平仍显著高于非DM组患者(P=0.008)；比较两组患者的CK-MB和cTnT峰值水平，DM组患者均明显高于非DM组患者(P<0.05)。这些结果提示合并DM的STEMI患者在接受直接PCI术后即使成功开通了罪犯血管，却更易发生冠状动脉微循环障碍，导致其所供应的心肌组织却未得到充分的血流灌注，这或许能够部分解释这些患者预后不佳的原因。

目前认为，炎症反应参与到DM及动脉粥硬化性疾病的分子机制中[22]，其中高敏C反应蛋白(hsCRP)是影响心血管疾病预后的独立危险因素[23]。而心肌局部组织的炎症反应与心肌重构具有密不可分的关联，多种炎性因子包括转化生长因子-β1(TGF-β1)、血小板衍生生长因子(PDGF)、血管内皮生长因子(VEGF)等都可促进成纤维细胞增殖和胶原过度沉积，从而导致组织纤维化形成[24]。DM是否通过炎症反应而加重STEMI患者的冠状动脉微循环障碍，进而导致远期心肌重构？

MCP-1已知可由单核细胞、巨噬细胞、成纤维细胞等在多种炎性介质和某些病毒的诱导刺激下分泌，其水平升高可引起组织中单核细胞、中性粒细胞及淋巴细胞的浸润，而浸润的单核细胞活化后又可分泌更多的MCP-1，形成炎性反应的循环，加重局部炎性环境[7]。在冠状动脉微栓塞动物模型中，心肌组织和外周血中MCP-1的表达和浓度在建模2 h后即出现升高(P<0.05)，在6 h后达到峰值(P<0.01)，在建模1周后回落至基线，两者变化趋势相同，提示血清中MCP-1浓度的升高可能来源于心肌组织表达的增加；同时对建模1周后前壁及后壁心肌组织的病理切片进行粒细胞计数，两者具有显著性差异(P<0.05)，提示大量炎性细胞的浸润、活化可能对冠状动脉微栓塞后的左心室心肌重构产生影响[4]。本研究中，两组患者在直接PCI术前的血清MCP-1浓度无统计学差异，但DM组患者在术后60 h的血清MCP-1浓度显著高于非DM组患者，提示DM可能加重STEMI患者的全身炎症反应。

心脏成纤维细胞、巨噬细胞、内皮细胞等表达多种MMPs，它们是一类可降解细胞外基质的蛋白酶，使正常的胶原蛋白降解并被缺乏连接结构的纤维性间质所取代[8]。其中MMP-9与其内源性抑制因子TIMP-1的比例失调可导致心肌纤维化，MMP-9的表达和浓度与心室舒张末期容积增加相关，可作为心室重构和不良预后的生物标志物[25]。有国内研究发现，急性冠脉综合征(ACS)合并T2DM的患者外周血MMP-9浓度较不合并T2DM的患者显著升高，且与冠脉病变严重程度及斑块不稳定性呈正相关[26]。但在STEMI患者中尚缺少相关数据。本研究中两组患者在直接PCI术前的MMP-9/TIMP-1比值差异无统计学意义，可能是因为发生心肌梗死后MMP-9表达水平的急剧升高掩盖了T2DM对其基线水平的影响，但二者之间存在动态差异：两组在术后各时间点的MMP-9/TIMP-1比值水平均表现出逐步升高趋势，至术后60 h，DM组患者的MMP-9/TIMP-1比值水平明显高于非DM组患者。除了血清学检查，临床工作中更常用超声心动图来评价患者的心脏结构和功能。本研究中两组患者在直接PCI术后1周的LVEF、LVEDV和LVESV无统计学差异；DM组患者在术后1年的LVEF明显低于非DM组患者和LVESV则明显增大，进一步证实了T2DM对STEMI患者的远期心肌重构的影响。

综上所述，本研究比较分析合并T2DM的STEMI患者与单纯STEMI患者在接受直接PCI术前后的实验室检查、影像学表现和临床事件发生率等，发现合并T2DM的STEMI患者较单纯STEMI患者更易远期心肌重构，其机制可能是通过更活跃的炎症反应而加重冠状动脉微循环障碍，由此部分解释了合并T2DM的STEMI患者的不良预后。