预测支架内再狭窄的血清生物标志物研究进展

赵孟琪

摘要：经皮冠状动脉介入治疗是目前治疗冠状动脉粥样硬化性心脏病的主要治疗手段，从金属裸支架到药物洗脱支架，很大程度上改善了介入治疗的疗效和预后，但介入术后再狭窄的发生仍然是限制远期疗效的主要临床问题，血清生物标志物的检验对再狭窄进行早期诊断、指导治疗、改善预后至关重要，因此本文就再狭窄的发生机制及对再狭窄有预测作用的血清生物标志物进行综述。

关键词：支架内再狭窄;金属基质蛋白酶;中性粒细胞/淋巴细胞;小分子RNA

【中图分类号】R331.1+44             【文献标识码】A             【文章编号】2107-2306（2021）07-100-02

介入术后支架内再狭窄（in-stent restenosis，ISR）是限制经皮冠状动脉介入术（Percutaneous coronary intervention，PCI）遠期疗效的主要临床问题。发生率为15%-30%。药物洗脱支架（Drug-eluting stent，DES）虽然提高了介入治疗的成功率，但ISR问题尚未解决。当前常规筛查和诊断ISR的金标准是冠状动脉造影，但这是侵入性检查，花费大，且要注射造影剂，会造成患者不适及引起造影相关并发症，寻求简便、快捷、有效的血清生物标志物来预测ISR的发生至关重要，因此本文就对ISR具有预测作用的血清生物标志物进行综述。

1、ISR的定义及发生机制

1.1、ISR的定义：ISR是指冠状动脉造影结果显示冠状动脉支架内或支架近端、远端5mm范围内冠状动脉管腔狭窄直径≥50%[1]。

1.2、ISR的发生机制：（1）早期血管弹性回缩，（2）新内膜增生（损伤处血管修复的结果， 各种凝血因子及炎症因子刺激平滑肌细胞增殖和细胞外基质形成），（3）血管重塑。ISR主要是金属支架作为异物而引起的血管壁损伤及非特异性炎症反应的结果。支架植入后引起血管内皮损伤，伴随连续的内皮剥脱、重新内皮化及新内皮的产生。内皮脱落的同时会引起一系列炎症反应促进细胞因子（如成纤维细胞生长因子-2（FGF-2）、血小板衍生生长因子（PDGF）、转化生长因子（TGF-β）、血管内皮生长因子（VEGF）、胰岛素样生长因子-1（IGF-1））的释放，细胞因子调节血管平滑肌细胞（Vascular Smooth Muscle Cell，VSMC）由收缩表型转化为合成型，并诱导其增殖及释放细胞外基质（extracellular matrix，ECM）从而形成新生内膜，合成型的VSMC还能迁入内膜黏附的脂质斑块中吞噬脂质，形成泡沫细胞并合成和分泌纤维蛋白，最终引起管腔狭窄[2]-[3]。

2、预测再狭窄相关血清生物标志物

2.1、金属基质蛋白酶-9（Matrix metalloproteinase-9，MMP-9）

MMP-9是金属基质蛋白酶（Matrix metalloproteinase，MMPs）家族中最重要的一种酶，又称为明胶酶B（gelatinase B）。MMPs是一种中性蛋白酶家族的含锌酶，可降解几乎所有的ECM，其活性受“金属基质蛋白酶组织抑制剂 （tissue inhibitor of metalloprotenase，TIMPs）”的调节。中性粒细胞、单核细胞、内皮细胞以及VSMC等炎性免疫细胞均能够产生MMP-9，MMP-9可以降解IV型胶原蛋白，参与新血管形成、血管炎症和动脉粥样硬化（Atherosclerosis，AS）的发生发展。在AS发生发展过程中，血管压力增加，内皮细胞（Endothelial cells，ECs）的MMP-9表达和活性增强，促进ECM降解，从而增强炎症细胞浸润。组织病理学研究表明，MMP-9可以分解AS粥样斑块和纤维帽中内皮基底膜的Ⅳ型胶原，导致斑块不稳定，进而引发斑块的破裂。MMP-9还可以促进VSMC的迁移，VSMC进一步分泌血管内皮生长因子（Vascular endothelial growth factor，VEGF），促进新生血管的形成[2]。为了明确MMP-9、MMP-2和胶原蛋白的空间分布及动态变化与ISR的相关性，Shen等人模拟Z型支架植入小型猪总动脉后新内膜从生成到消退的过程，其结果表明：当发生ISR时，MMP-9、MMP-2的表达水平下降，胶原蛋白的含量达到最大值，这可能与ISR有关。Zhang等人的研究也表明ISR组血清骨保护素（Osteoprotegerin，OPG）及MMP-9水平升高，回归分析进一步表明血清OPG及MMP-9水平的升高与ISR的发生成正相关，提示其与PCI术后ISR发生有明显的相关性[4]。

上述研究只说明了MMPs对ISR的单独预测价值，实际上，TIMPs是MMPs的有效内源性抑制剂，心脏成纤维细胞通过MMPs及其抑制剂TIMPs的合成和产生活性胶原蛋白来调节ECM稳态，其中TIMPs-MMPs的平衡决定了胶原蛋白的周转化率。TIMPs-MMPs失衡会影响MMPs活性、ECM转换和组织重塑，并可能导致代谢和免疫疾病、心血管疾病甚至癌症[5]。Song等人通过研究48只巴西小型猪植入TIMPs洗脱支架后ECM的变化，明确对ISR的影响，其结果表明TIMPs洗脱支架显著抑制了血管介质和新内膜（尤其是支杆周围）中MMP-2和MMP-9的表达，使用TIMPs洗脱支架可持久有效地抑制内膜增生，增加内腔面积。由此可见MMP-9可参与ISR的发生，作为预测ISR的生物标志物有很大潜力，同时MMPs-TIMPs之间动态平衡的研究有望成为心血管疾病的潜在治疗靶点，为临床心血管疾病预防、诊断、治疗、预后提供新思路。

2.2、中性粒细胞/淋巴细胞（neutrophil/lymphacyteration，NLR）

NLR代表了中性粒细胞绝对数与淋巴细胞绝对数的比值，它涉及了两种白细胞亚型，反映了体内炎症成分中性粒细胞的活性与调节成分淋巴细胞的平衡状态。越来越多的证据表明，使用冠状动脉支架会导致强烈和持续的炎症状态，在ISR的发生发展过程中发挥了重要的促进作用，NLR近期在心血管系统研究较多。

NLR与ISR有紧密关系的机制可能是：支架植入后，引起血管内膜机械性损伤，血小板和纤维蛋白在损伤部位沉积并募集大量白细胞，白细胞可能通过释放氧自由基和大量与内皮损伤、凝血激活、VSMC增殖有关的炎症介质来促进炎症过程，进而促进新生内膜形成。而淋巴细胞则代表免疫系统的调节通路，内膜损伤后，血管中层循环炎症细胞，如T淋巴细胞和单核巨噬细胞，迁移并粘附到损伤部位，参与冠状动脉炎症。中性粒细胞加剧炎症反应，而某些淋巴细胞亚群显示出抑制炎症反应，因此NLR升高可能代表炎症状态的增加，从而促进ISR的发展。这两种计数的结合要比单独的中性粒细胞或淋巴细胞计数更可靠。

Balli等人通过研究NLR是否能够预测PCI术后ISR，其结果表明NLR水平大于0.58时，预测ISR的敏感性为81.8%，特异性为93.5%。Gabbasove 等纳入126例接受DES置入术的稳定型心绞痛患者，评估 NLR 对于ISR的预测能力，结果显示 NLR 可以有效地預测稳定型心绞痛合并 2 型糖尿病患者DES植入术后ISR的发生。NLR被认为是ISR风险和AS斑块稳定性的预测指标。NLR与许多其他炎症性标志物不同，其价格便宜且易于获得，两种细胞在血液循环中稳定存在，不会受到不同生理状态对血细胞绝对值的影响，对于预测ISR有很大的研究价值。

2.3、微小RNA（Microribonucleic acid，miRNA）

miRNA 是一类仅有18 -25个核苷酸的单链小分子RNA，主要通过表观修饰其靶基因的表达来实现其功能[6]。miRNA在细胞激活，压力或损伤后释放，被认为是心脏病（如ISR）有价值且稳定的生物标志物。miRNA-23b在VSMC中高度表达，其过表达可抑制VSMC的增殖和迁移，可能是ISR的保护因素，Saavedra 等研究表明ISR患者血浆中miRNA-23b和miRNA-143的水平低于对照组。Iaconetti 也证明了在体内血管损伤后miRNA-23b被下调。Yuan等研究表明，低血浆水平的miRNA143和miRNA145预示着ISR的风险较高且预后较差，这可能是miRNA143和miRNA145通过调节VSMC表型转变并控制VSMC增殖和迁移来参与AS和ISR过程。有研究指出miRNA17参与炎症和氧化应激，它可以诱导VSMC的保护性自噬和反凋亡，并促进 VSMC 增殖，提示其可能通过次途径参与ISR。Zhu等人研究表明，miR-140-3p在周围动脉疾病（Peripheral artery disease，PAD）的ISR过程中通过直接靶向作用于C-Myb和BCL-2来增加miRNA140-3p水平可明显减弱ASMC增殖并增加ASMC凋亡。动物模型实验中递送miRNA140-3p可以显著减少球囊损伤，减少ISR，这有理由认为miRNA140-3p很有可能在CAD的PCI术后出现ISR的患者中也出现表达下调，且有望成为ISR的新的治疗靶点。以往研究认为miRNA-93-5p能够区分稳定冠心病和无冠心病患者，但近期O’Sulliva等为了明确其是否可以预测ISR，通过测量78例（ISR39，非ISR39）患者血浆miRNA-93-5p水平，纳入了心脏危险因素和支架长度及直径（ISR的已知预测因子），并进行了逐步Logistic回归分析，在逐步添加所有心脏危险因素后，只有miRNA-93-5p仍是ISR的独立预测因子（OR 6.30，p=0.008），进一步调整支架的长度和直径后，miRNA-93-5p仍是ISR的独立预测因子（OR 4.80，p=0.02），为了确定miRNA-93-5p是否可用于区分ISR和非ISR，进行了ROC分析（AUC 0.77），说明miRNA-93-5p有潜力成为预测ISR的生物标志物，并暗示了与miRNA-93-5p相关的CAS和冠状动脉ISR形成有共同的机制，但该研究的一个重要缺点在于缺乏独立队列缺乏额外的验证，从而限制了结果的范围，因此还有待进一步研究证实。最近有研究表明循环中miRNA-30b-5p可以可靠地预测DES植入患者的ISR，其主要是通过靶向作用血管内皮生长因子及其受体（VEGF-VEGFR2）、促分裂原活化蛋白激酶（MAPK）、磷脂酰肌醇3-激酶-AKT（PI3K-AKT）、上皮生长因子及其受体（EGR-EGFR）和转化生长因子β（TGF-β）来参与ISR，Gutierrez等回顾性研究了55例DES植入的患者，ISR组中miRNA-30b-5p的表达与非ISR组显著下调，其倍数变化进行线性回归分析并计算ROC曲线下面积（AUC=0.8），分析表明：miRNA-30b-5p血清水平对数倍降低的患者可发生在狭窄，其敏感性和特异性分别为64.6%和100%。Pan等通过复杂的ISR病理过程的表观遗传学人类临床试验建立动态分子机制分析表明miRNA-142-5p在预测高ISR风险人群中具有巨大的潜力，显示出高的ISR预测值（ROC曲线下面积为0.734），表明其具有良好的诊断准确性，并为靶向治疗ISR提供了潜在的生物标志物和可能的分子机制。

虽然上述多种miRNA被报道在ISR治疗中起作用，其在ISR中作为治疗剂的潜力仍有待观察，但是miRNA-21基因敲除小鼠的ISR确实降低了，因此miRNA-21可能是ISR的有希望的治疗靶点。多种miRNA通过不同的机制来参与心血管疾病的发生发展，miRNA的显著特征是其细胞外稳定性，有望成为PCI术后ISR有预测价值的指标、两种或两种以上的miRNA联合检测以提高预测ISR的灵敏度和特异度非常有必要、可作为ISR治疗剂的miRNA有潜力成为ISR新的治疗靶点。

展望

冠状动脉粥样硬化性心脏病在人群中发病率较高，病情复杂，严重影响人群的生活质量，冠状动脉造影作为诊断金标准然而是一种有创的影像学方法，且具有费用高、操作难度大、放射性伤害高等缺点，而且造影剂的使用会引起患者不适及造影相关并发症。血清学标志物具有无创、廉价、出结果快、可重复等优点，因此寻求对ISR预测特异性较高的血清标志物及通过联合检测两种或两种以上的标志物来提高预测的灵敏度和特异度至关重要。ISR的可预测生物标志物可帮助精确区分易感人群，并为不同患者选择最合适的干预措施（裸金属支架或药物洗脱支架植入），进而减少花费，达到个性化医学的目的。本文通过对ISR发生机制及对ISR有预测作用的生物标志物进行系统描述，以求对ISR进行早期诊断、寻找新的治疗靶点，对ISR进行早期治疗、以及指导药物洗脱支架的药物选择，来总体上改善冠脉介入术后患者的预后及生活质量。

参考文献：

[1]薛京宜，宫凤玲，江亚宾.冠状动脉PCI术后支架内再狭窄相关因素[J].世界最新医学信息文摘，2019，19（59）：75+77.

[2]王聪霞，贾珊.冠状动脉支架内再狭窄发生机制的研究进展[J].西安交通大学学报（医版），2018，39（03）：303-309.

[3]邵光耀，杨军.动脉粥样硬化生物学标志物生物信息学技术分析[J].青岛大学学报（医学版），2020，56（03）：347-351.

[4]张燕，陈岩，李庆民，孟华.血清骨保护素与基质金属蛋白酶-9水平与经皮冠脉介入术后支架内再狭窄的研究[J].医药论坛杂志，2017，38（04）：4-6.

[5]赵婉晴，高伟勤.基质金属蛋白酶及其抑制剂在心血管疾病中的研究进展[J].微量元素与健康研究，2020，37（01）：63-65.

[6]金吉春，金星林.microRNA的概述及其研究[J].医学研究生学报，2013，26（10）：1109-1112.