IL-18、MMP-22及MMP-29与老年冠心病冠状动脉病变的相关性研究

王叶宝 李建民 （泰州市人民医院心血管内科，泰州225300）

冠心病的发病机制主要是动脉粥样硬化（ath‑erosclerosis，AS），而造成AS 的主要特征是血管发生炎症，炎症在冠心病起始、发展及预后的过程中发挥重要作用，血管炎症会分泌大量炎症因子附着于血管中的粥样斑块，过量的炎症因子会破坏粥样斑块的稳定使其变薄，最终破裂导致血栓的形成［1］。AS 斑块的积聚促使血管狭窄，血流受阻，导致心肌缺血，进而导致心绞痛。冠心病的发生发展受多种因素影响，其中炎症反应在动AS的发生发展中起重要作用。目前，多种炎症因子参与血管壁的慢性炎症反应，ARBAB 等［2］证实炎症细胞的积累和炎症细胞因子的产生是动脉粥样硬化斑块发生、发展、最终破裂和血栓形成的关键过程，动脉壁细胞外基质（extracellular matrix，ECM）蛋白降解是主动脉粥样硬化病变生长和破裂的最显著机制之一，其中基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMPs）是常见的蛋白酶之一。有研究显示，在冠状动脉患者血浆中，细胞因子白介素18（interleukin-18，IL-18）水平显著升高，血浆IL-18 是冠心病的一个炎症危险因素，ELHAGE 等［3］证实 IL-18 在人类和 AS 大鼠病变组织中表达增加，在大鼠实验模型中，缺乏IL-18 或IL-18 受体可保护大鼠免受饮食诱导的AS。最近的研究表明，IL-18 通过诱导炎症细胞（如巨噬细胞和T细胞）产生炎症细胞因子和趋化因子（如IL-6、IFN-γ 和单核细胞趋化蛋白-1）来促进AS 的发生。IL-18也是已知的炎症细胞（如自然杀伤细胞、单核细胞和巨噬细胞和心肌细胞）MMP 表达的诱导剂［4］。MMPs 在各种病理过程中高度表达，如炎症、心肌损伤、血管瘤和血管重构等。一些主要的MMP，如MMP-1、MMP-2、MMP-7、MMP-9 和 MMP-12 已被证明在冠心病患者血浆或AS病变中增加［5］。

由于AS是主动脉的慢性炎症性疾病，炎症可诱导MMP 成员表达，在小肠、肝脏、心脏、肾脏和许多其 他 器 官 都 广 泛 表 达 MMPs［6］。 对 于 MMP-22 和MMP-29 在心脏或血管系统中的作用研究报道较少，本文旨在研究CHD 患者血浆中细胞因子IL-18的升高是否与MMP-22 和MMP-29 的表达相关或受其影响，以及 IL-18、MMP-22 和 MMP-29 的表达水平与CHD冠状动脉病变的相关性。

1 资料与方法

1.1 资料 选择 2018 年 1 月至 2019 年 12 月于我院心内科住院并行冠脉造影检查（CAG）的老年患者120例为研究对象，其中44例有类似心绞痛症状，但心电图、肌酸激酶同工酶、肌钙蛋白T水平在正常范围，但经CAG 证实无明显冠脉狭窄或冠脉狭窄程度<50.00%为非CHD（NCHD）组；76 例（CHD 组）经CAG 证实至少1 支冠脉狭窄≥50.00%，且符合2013年欧洲心脏病学会（ESC）指南中CHD 诊断标准，并排除：①冠状动脉疾病以外心脏病、恶性肿瘤、外周血管病变患者；②严重肝功能不全；③急慢性感染、自身免疫性疾病；④本研究所需实验室生化指标和影像检查结果不全者。本研究获得本院伦理会批准，患者均知情同意，并签署同意书，严格遵循伦理学原则，保障患者隐私和诊疗安全。

1.2 方法

1.2.1 资料收集 收集所有入选患者人口统计学资料，包括年龄、性别、体重指数（BMI）、吸烟史、既往病史（糖尿病、高血压、高脂血症、脑卒中、CHD 家族史等）、生化指标［空腹血糖（FPG）、糖化血红蛋白（HbA1c）、尿酸（UA）、总胆固醇（TC）、三酰甘油（TG）、低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）、高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）］等。

1.2.2 血清学指标检查 入选者于入院第2天抽取空腹外周静脉血，室温下静置30 min，以3 000/r min离心15 min，分离血浆，分装于管中并编号，置于超低温冰箱备用。用于检测FPG、TG、HDL-C、LDL-C等生化指标。

1.2.3 冠状动脉病变程度评价方法及分组 按照标准法进行CAG 术，根据冠脉造影结果记录冠脉病变部位［左前降支（LAD）、左回旋支（LCX）、右冠状动脉（RCA）、左主干（LM）］、累及冠脉支数（单支病变、双支病变、3 支及以上病变）、冠脉病变程度［闭塞性病变（完全狭窄）、弥漫性病变（病变长度>20 mm）］、冠脉狭窄程度根据冠脉狭窄率分为：Ⅰ级狭窄（50.00%≤狭窄率<70.00%）、Ⅱ级狭窄（70.00%≤狭窄率<90.00%）、Ⅲ级狭窄（90.00%≤狭窄率≤99.00%）、Ⅳ级狭窄（狭窄率>99.00%）。根据心脏外科与介入治疗狭窄冠脉研究（SYNTAX）积分评价冠状动脉病变严重程度：SYNTAX 积分0~22分为轻度病变；SYNTAX 积分23~32 分为中度病变；SYNTAX 积分>32分为重度病变。

1.2.4 多元回归分析 以是否患有CHD 为因变量（0=否，1=是），年龄（连续性变量）、糖尿病（0=否，1=是）、高脂血症（0=否，1=是）、冠心病家族史（0=否，1=是）、FPG（连续性变量）、HbA1c（连续性变量）、UA（连续性变量）、LDL-C（连续性变量）、IL-18（连续性变量）、MMP-22（连续性变量）、MMP-29（连续性变量）为应变量，进行多元Logistic 回归分析，校正年龄、性别等混杂因素影响。

1.3 统计学分析 采用SPSS22.0软件进行统计分析，数据以表示，组间比较采用t检验，计数资料采用χ2检验，采用Spearman 等级相关分析对检测指标进行相关性分析，Logistic 多元逐步回归分析影响CHD 发病的因素。受试者工作特征（ROC）曲线分析血浆IL-18、MMP-22、MMP-29预测 CHD 发病的效能，以曲线下面积（AUC）为主要评价标准。

2 结果

2. 1 患者临床基本资料 两组受试者在性别、BMI 指数、HbA1c、高血压史、脑卒中史中差异无统计学意义（P>0.05）。CHD 组受试者糖尿病、高脂血症、冠心病家族史比例、FPG、吸烟史、UA、LDL-C、IL-18、MMP-22 及 MMP-29 显著高于 NCHD 组（P<0.05），两组TC、TG、HDL-C 比较差异无统计学意义（P>0.05），见表1。

表1 两组患者临床基本资料比较（）Tab.1 Comparison of basic clinical data between two groups（）

表1 两组患者临床基本资料比较（）Tab.1 Comparison of basic clinical data between two groups（）

Previous history［n（%）］Groups n Age BMI（kg/ m2）Female 15 31 NCHD CHD 44 76 T P 67.12±6.48 64.04±5.94 3.946<0.001 Gender Male 29 45 0.349 0.549 25.78±3.42 25.14±3.24 1.249 0.176 Smoking history［n（%）］9（20.45）21（27.63）0.579 0.016 Diabetes 11（25.00）35（79.54）5.496 0.017 Hypertension 27（61.36）31（70.45）2.246 0.164 Hyperlipidemia 14（31.81）37（84.10）6.498 0.011 Cerebral apoplexy 6（13.63）8（18.18）0.074 0.846 CHD fami‑ly history 3（6.81）15（34.09）4.649 0.029 Groups n Biochemical indicators NCHD CHD 44 76 T P FPG（mmol/ L）6.75±1.24 10.13±1.31 3.346 0.001 HbA1c（%）7.41±1.49 9.48±2.15 3.486 0.412 UA（µmol/ L）320.41±17.43 335.24±22.51 2.341 0.020 TC（mmol/ L）4.31±0.79 4.41±0.83 0.416 0.649 TG（mmol/ L）1.19±0.42 1.25±0.47 0.846 0.347 Biochemical indicators Groups n NCHD CHD 44 76 T P LDL-C（mmol/ L）3.49±0.75 4.12±0.67 3.349 0.001 HDL-C（mmol/ L）1.54±0.31 1.48±0.29 0.871 0.412 IL-18（ng/ dl）7.714±2.46 17.53±2.21 4.519<0.001 MMP-22（ng/ ml）104.29±9.48 197.46±11.79 6.491<0.001 MMP-29（ng/ ml）110.91±11.91 204.61±12.43 6.943<0.001

2.2 不同疾病类型及不同冠脉病变支数、部位、类型、狭窄程度、病变程度患者中血浆IL-18、MMP-22和MMP-29 水平比较 CHD 患者血浆中IL-18、MMP-22 和 MMP-29 水平显著高于 NCHD 患者（P<0.05）；CHD 患者血浆中 IL-18、MMP-22 和 MMP-29水平均随冠脉病变支数和SYNTAX 积分的增加显著升高（P<0.05），不同冠脉病变支数亚组和SYN‑TAX 积分亚组组间差异具有统计学意义（P<0.05）。Ⅲ、Ⅳ度冠脉狭窄患者血浆中IL-18、MMP-22 和MMP-29 水平显著高于Ⅰ、Ⅱ度（P<0.05）；血浆中IL-18、MMP-22 和 MMP-29 水平在不同冠脉病变部位、类型中无统计学差异（P>0.05），见表2。

表2 血浆IL-18、MMP-22 和MMP-29 水平在不同疾病类型及不同冠脉病变支数、部位、类型、狭窄程度、病变程度患者中的差异（）Tab.2 Differences of plasma levels of IL-18，MMP-22 and MMP-29 in patients with different disease types and coronary artery disease branches，location，type，degree of stenosis and degree of lesion（）

表2 血浆IL-18、MMP-22 和MMP-29 水平在不同疾病类型及不同冠脉病变支数、部位、类型、狭窄程度、病变程度患者中的差异（）Tab.2 Differences of plasma levels of IL-18，MMP-22 and MMP-29 in patients with different disease types and coronary artery disease branches，location，type，degree of stenosis and degree of lesion（）

Note：Compared with NCHD，1）P<0.05；compared with single-vessel lesion，2）P<0.05；compared with double-vessel lesion，3）P<0.05；compared with Ⅰ and Ⅱ，4）P<0.05；compared with Ⅲ，5）P<0.05；compared with 0~22，6）P<0.05；compared with 23~32，7）P<0.05.

Factors Type of disease NCHD CHD Coronary artery lesions Single-vessel lesion Double-vessel lesion Multivessel-vessel lesion Lesion LM LCX LAD RCA Types of coronary lesions Diffuse lesions Occlusive lesion Coronary artery stenosis n IL-18（ng/ dl）MMP-22（ng/ ml）MMP-29（ng/ ml）44 46 8.19±3.16 21.20±0.881）112.43±15.56 205.29±24.611）108.14±10.26 210.47±11.371）24 33 19 9.15±2.17 17.23±1.942）22.14±2.423）115.42±14.12 166.34±11.482）210.43±12.473）117.42±9.48 171.29±11.952）214.27±12.013）17 19 27 13 16.42±1.41 15.67±1.57 16.72±1.64 16.51±1.21 167.48±11.46 172.49±11.84 176.94±12.06 168.64±12.49 154.26±10.26 163.73±11.43 179.51±12.12 197.76±11.76 47 29 17.54±1.64 18.42±1.71 166.87±10.46 169.31±11.91 171.46±10.49 182.49±11.24ⅠⅡⅢⅣ19 28 17 12 16.84±1.84 17.24±2.10 19.31±1.474）21.64±1.765）161.16±10.75 173.75±11.08 191.24±12.044）214.38±11.495）159.76±11.94 177.49±10.76 195.78±12.434）227.49±11.835）170.46±10.49 186.94±11.946）216.91±11.727）SYNTAX score 0~22 23~32>32 22 35 19 17.84±1.45 19.56±2.016）22.71±1.727）176.42±11.49 187.62±12.416）210.43±11.767）

2.3 血浆中 IL-18、MMP-22 和 MMP-29 相关性分析 校正年龄等CHD 高危因素后，采用偏相关分析确定血浆中IL-18、MMP-22 和MMP-29 与冠脉病变支数、冠脉狭窄率、SYNTAX 积分的相关程度和方向。结果表明，IL-18 与冠脉病变支数（r=0.674，P<0.05）、冠脉狭窄率（r=0.601，P<0.05）、SYNTAX 积分（r=0.675，P<0.05）均呈正相关，MMP-22 和MMP-29 与冠脉狭窄率（r=0.815，P<0.05）、SYNTAX 积分（r=0.642，P<0.05）呈正相关；Pearson 相关分析表明，IL-18 与 MMP-22 和 MMP-29 呈正相关（r=0.716，P<0.001；r=0.680、−0.673，P<0.001），如图1所示。

图1 血浆中IL-18与MMP-22和MMP-29的相关性Fig.1 Correlation of IL-18 with MMP-22 and MMP-29 in plasma

2.4 CHD 危险因素分析 IL-18、MMP-22、MMP-29与 CHD 发病独立相关，高水平 IL-18、MMP-22、MMP-29 与LDL-C、糖尿病病史、高脂血症病史均是CHD发病的危险因素。见表3。

表3 CHD患者危险因素多元回归分析Tab.3 Multiple regression analysis of risk factors in pa⁃tients with CHD

2.5 IL-18、MMP-22 和 MMP-29 对 CHD 预测价值分析 结果表明，MMP-2预测老年CHD 发病的效能最高，最佳截断值（cut-off）、灵敏度、特异度、阳性预测值、阴性预测值见表 4。IL-18、MMP-22 和 MMP-29诊断 CHD 的 AUC 分别为 0.614（95%CI：0.507~0.722，P=0.045），0.892（95%CI：0.886~0.975，P=0.000）、0.765（95%CI：0.690~0.819，P=0.000）。见图2。

表4 IL-18、MMP-22、MMP-29诊断老年 CHD 效能分析（%）Tab.4 Efficacy Analysis of IL-18，MMP-22 and MMP-29 in the diagnosis of elderly CHD（%）

图2 IL-18、MMP-22和MMP-29预测CHD发病的ROC曲线Fig.2 ROC curve of IL-18，MMP-22 and MMP-29 in pre⁃dicting CHD

3 讨论

目前，冠状AS被认为是由多种因素引起的炎症性疾病，炎症贯穿于AS的整个过程。有证据表明炎症是斑块不稳定的主要原因［7］。AS 的病理过程包括损伤、炎症渗出、变性和血栓形成。局部和全身炎症可以增加冠状动脉疾病的发生率［8］。AS 是冠心病的主要病理基础。AS 的发病机制主要是脂质代谢紊乱并伴有动脉壁慢性炎症，血管壁的慢性炎症在促进AS斑块的形成、发展和破裂方面发挥重要作用［9］。

有研究证实MMP 是AS患者和实验动物动脉壁中最常见的蛋白酶之一，这种蛋白酶必须通过作用于动脉壁基质蛋白或心脏组织或通过激活其他组织重塑蛋白酶来影响心脏功能［10］。IL-18参与AS的机制已在易发生AS 的载脂蛋白E 缺乏小鼠中得到验证。在缺乏T细胞的情况下，腹腔注射IL-18增加了 AS 病变中 IFN-γ 和趋化因子配体 16 的表达，因此，IL-18 可能独立于 T 细胞参与 AS 的发生［11］。本研究结果发现CHD 患者血浆中IL-18、MMP-22 和MMP-29 水平显著高于 NCHD 患者（P<0.05）且CHD 患者血浆中 IL-18、MMP-22 和 MMP-29 水平均随冠脉病变支数和SYNTAX 积分的增加而显著升高（P<0.05），不同冠脉病变支数亚组和SYNTAX 积分亚组组间差异具有统计学意义（P<0.05），Ⅲ、Ⅳ度冠脉狭窄患者血浆中IL-18、MMP-22 和MMP-29水平显著高于Ⅰ、Ⅱ度（P<0.05）；血浆中IL-18、MMP-22和MMP-29水平在不同冠脉病变部位、类型中无统计学差异（P>0.05），可能是炎症与促进MMP-22 和 MMP-29 的表达有关，IL-18 是 CHD 患者MMP 的炎症调节因子之一，有研究表明，中风、心肌梗死（MI）或冠心病患者的血浆IL-18 水平升高，心力衰竭患者的血浆IL-18 水平也高于无心力衰竭患者且比住院期间出现不良事件（包括心脏死亡、不稳定心绞痛复发、再梗死、危及生命的心律失常和紧急血运重建）的住院NCHD患者的血浆IL-18水平更高，血浆IL-18 是预测冠心病和冠心病患者因心血管原因死亡的一个危险因素［12］。研究表明，IL-18诱导巨噬细胞中IFN-γ 和IL-6 的表达比T 细胞高数百倍，IL-18诱导巨噬细胞产生IFN-γ和IL-6，可用于促进MMP-22 和MMP-29 在其他血管和炎症细胞中的表达［13］。

随着分子生物学的发展，大量循证医学证据已证实炎症与冠心病的严重程度的具有相关性，相关研究结果提示，炎症的发生与血栓的形成都属于宿主反应，机体发生炎症反应时，炎症细胞能够触发血栓形成，炎症反应可以加速血液凝固，并对血栓的发展起着进一步的增强作用［14］。同样，血栓由于导致循环不稳定、灌注不足、低氧和局部缺血，继而导致炎症反应和氧化应激，从而导致血浆中炎症因子水平进一步升高。因此，炎症反应与冠心病互为因果，相互促进，相互影响［15］。

由于冠状动脉粥样硬化的形成会刺激单核巨噬细胞系统和血管内皮细胞持续产生IL-6 和白细胞介素IL-18 等因子，如炎症或通过直接启动刺激炎症介质的释放，其他触发级联反应，导致血浆中炎症因子水平显著升高，进一步相关性分析亦显示，IL-18 与冠脉病变支数（r=0.674，P<0.05）、冠脉狭 窄 率（r=0.601，P<0.05）、SYNTAX 积 分（r=0.675，P<0.05）均呈正相关，MMP-22 和 MMP-29 与冠脉狭窄率（r=0.815，P<0.05）、SYNTAX 积分（r=0.642，P<0.05）呈正相关，Pearson 相关分析IL-18、MMP-22 和 MMP-29 之间相关性，结果显示 IL-18 与MMP-22和MMP-29呈正相关（r=0.783，P<0.001；r=0.641，P<0.001），即IL-18、MMP-22 和MMP-29 参与冠状AS的形成，IL-18、MMP-22和MMP-29与冠心病血管病变的严重程度具有相关性，IL-18、MMP-22和MMP-29 可能是AS 形成过程中复杂的细胞炎症因子，该网络可以相互调节，形成循环，对促进疾病的发展起着重要作用。

炎症因子在冠心病的发病机制中起重要作用。IL-6和IL-18从活性淋巴细胞和巨噬细胞中释放，这些淋巴细胞和巨噬细胞存在于冠状AS中，并定位于AS 破裂部位并引起MMP-22 和MMP-29 表达增加及单核细胞黏附增加［16］。同样增强白细胞对血管内皮细胞的黏附，促进内皮细胞的促凝血活性，MMP-22 升高与疾病的严重程度呈正相关，增高幅度反应病情的严重程度，在危重患者中可持续长时间高水平的表达，可作为评估冠心病患者严重程度和预后的敏感指标。MMP-29 或许通过下调黏附分子的表达，抑制单核细胞的附着，减少泡沫细胞的产生从而增强抗AS效果。

综上所述，IL-18、MMP-22 和 MMP-29 水平与老年CHD患者冠脉病变程度均存在不同程度相关性，高水平IL-18、MMP-22 和MMP-29 均可增加老年人群罹患CHD 风险，临床通过检测血浆IL-18、MMP-22和MMP-29 可有效预测老年CHD 的发生，可作为诊断老年CHD 的生物学指标。