基于血管内皮功能障碍的脂蛋白a与冠状动脉微血管疾病关系的研究进展

刘 莹，金毕英

0 引言

随着介入性心脏病学及循证医学的发展，研究者对冠心病的研究逐渐由冠状动脉心外膜血管转向冠状动脉微血管，2013年，欧洲心脏病学会稳定性冠状动脉疾病治疗指南中正式将冠状动脉微血管疾病(Coronary microvascular disease，CMVD)列入冠心病的临床类型，并认为CMVD是稳定性冠心病的致病原因之一[1]。2017年我国专家组发表了冠状动脉微血管疾病诊断和治疗的中国专家共识，介绍了CMVD的诊断、可能发病机制、分类及初步治疗方案[2]。CMVD的发病机制复杂，血管内皮功能障碍、炎性反应、机体异常伤害感受、雌激素缺乏等均可导致微血管结构和功能改变，其主要机制在于血管内皮功能障碍。研究表明，脂蛋白a是冠心病的危险因素[3]，可介导血管内皮功能障碍，与CMVD的发生、发展具有密切关系。本文基于血管内皮功能障碍对脂蛋白α与CMVD的关系进行综述。

1 CMVD概述

1.1 CMVD的定义与流行病学 CMVD的定义为冠状动脉小阻力血管(直径<500 μm)发生的结构和(或)功能异常导致血管舒缩功能失调性疾病，导致心肌灌注不足，进而形成缺血的临床综合征。该疾病最早由Kemp于1973年命名为 X 综合征(Cardiac Syndrome X，CSX)，1985年由Cannon命名为微血管性心绞痛(Microvascular angina，MVA)，2007年由Camici命名为微血管功能异常(Microvascular dysfunction)。2017年我国的《冠状动脉微血管疾病诊断和治疗的中国专家共识》中认为“微血管功能异常”一词未能涵盖该病的微血管结构异常，因此建议命名为 CMVD。

研究表明，在疑诊为冠心病行冠状动脉造影提示无阻塞性病变的患者中，CMVD发病率为45%～60%，并提示预后不良[2]。对于CMVD的流行病学调查，目前尚无大样本数据，最近的一项调查研究，对可疑冠心病、无冠心病病史且心肌灌注显像检查未见异常的患者(男405例,女813例)行冠状动脉血流储备(Coronary flow reserve，CFR)检测，以 CFR<2.0 作为诊断CMVD 的标准，结果显示，男性CMVD发病率为51%，女性CMVD发病率为54%[4]。

1.2 CMVD的诊断

1.2.1 冠状动脉系统 冠状动脉系统包括3个部分：①大的心外膜冠状动脉，血管直径为0.5～5 mm，主要功能为血液传输。②前小动脉：血管直径约100～500 μm，占冠脉总阻力的25%左右，主要对冠脉的灌注或血流做出反应，以保持远端血管的灌注压。③小动脉：血管内径<0.1 mm，主要功能是根据心肌代谢的需求调节血管张力和血流量。

1.2.2 冠状动脉血流储备 冠状动脉造影并不能显示出管腔直径小于500 μm的血管血流情况，目前认为，在无心外膜冠状动脉狭窄的情况下，CFR可以评估整个冠状动脉微循环血流情况。CFR是指冠状动脉最大扩张时的冠状动脉血流量(Coronary blood flow，CBF)或心肌血流量(Myocardial blood flow，MBF)与静息时相应指标的比值。

1.2.3 评估CMVD的检测技术 ①无创方式：经胸冠状动脉血流显像(Transthoracic doppler echocardiography，TTDE)、单光子发射计算机断层成像术(Single-photon emission computed tomography,SPECT)、正电子发射断层摄影(Positron emission tomography，PET)、心脏核磁共振成像(Cardiovascular magnetic resonance，CMR)均可作为无创操作技术评估CFR。目前认为PET是测量CFR的无创性技术金标准。研究结果显示，PET测得的CFR<2.0,则预示10年内发生心血管不良事件及心血管死亡率提高[5]。②有创方式：选择性冠状动脉造影：通过心外膜冠状动脉显影速度和心肌显影速度来评价冠状动脉微血管功能，但由于受冠状动脉灌注压及心率影响，无法评估CFR。冠状动脉内多普勒导丝可以准确地测出CFR及冠脉微血管阻力(Coronary microvascular resistance，CMR)，是有创操作技术评估CFR的金标准。临床上广泛使用血流储备分数(Fractional flow reserve，FFR)来评价心外膜冠状动脉狭窄病变意义，但受到狭窄病变本身及其远端侧支循环和微血管阻力的影响。对比之下，冠状动脉血管阻力指数(Index of microvascular resistance，IMR)是近年发现的可特异性评价狭窄病变远端的微血管功能的指标，受血流影响较小[6]，但IMR与心血管事件的关系尚未明确，需进一步研究确定其界限值。

1.3 CMVD的发病机制

1.3.1 微血管结构异常 研究表明，CMVD患者存在不同程度的微血管重塑，即微血管内膜增厚(主要是由于平滑肌肥大和胶原沉积增加)，继而导致毛细血管密度下降、毛细血管管腔直径减小、毛细血管阻塞[7-8]。常见于高血压和肥厚型心肌病。

1.3.2 微血管功能异常 包括有内皮依赖性及内皮非依赖性血管舒张障碍，微血管收缩、微血管阻塞均可促使 CMVD 的发生，继而引发心肌缺血症状[9-12]。

血管内皮是排列在血管内表面的一层单层细胞，不仅起到屏障作用，同时具有免疫应答、调节血管舒缩平衡、抗血栓、参与炎症反应等重要作用。正常情况下，血管的正常生理功能主要依赖于内皮细胞对产生的舒张及收缩因子之间的平衡，如一氧化氮(Nitric oxide，NO)、内皮素、前列环素血管活性物质。其中NO对血管舒张起主要作用。NO是由内皮细胞产生的一种内皮舒张因子，由人体内L-精氨酸(L-Agr)经一氧化氮合酶催化形成L-瓜氨酸而释放，是维持血管内皮稳态的重要物质。NO不仅能有效扩张血管，还能防止平滑肌细胞增殖，抑制促炎因子产生，保护血管内皮功能。有研究表明，CSX患者NO的生物活性下降[13]，并且向CXS患者体内输注L-精氨酸,可改善冠状动脉微循环的内皮依赖性血管舒张作用[14]。内皮非依赖性血管舒张障碍主要指由于血管平滑肌对血管活性物质的反应性降低而导致血管舒张异常[15]，从而导致血管平滑肌松弛。微血管收缩主要与血管活性物质释放增加或平滑肌细胞对血管收缩刺激敏感性增加有关。微血管栓塞可由斑块碎片、微栓子或嗜中性粒细胞-血小板聚集物所产生，多见于缺血-再灌注事件[16]。

1.4 CMVD的危险因素 CMVD与冠心病的传统危险因素相似，如吸烟、机体炎症反应、糖尿病、血脂异常。吸烟会释放自由基，导致内皮细胞氧化和炎症反应，并且吸烟、血脂异常会使CFR下降[17-18]。长期糖尿病引起机体的高血糖状态会引起内皮依赖性和非内皮依赖性冠状动脉舒张功能减低，并造成微血管损伤，继发脑血管、视网膜及肾脏等的损害[19]。

研究表明，低强度的慢性炎症反应可导致CMVD的发生及发展。Long等[20]发现，CSX患者血清高敏C-反应蛋白水平高于正常对照组，且与其外周肱动脉血管扩张障碍有关。Recio-Mayoral等[21]在探究无常规危险因素的CSX患者中，发现血清C-反应蛋白与CFR呈负相关。有研究表明，在慢性炎性疾病，如系统性红斑狼疮、类风湿性关节炎患者中的CFR均低于健康对照组[21-22]。可能的机制为：(1)炎症反应可促使内皮细胞激活，释放的NO减少，使内皮细胞功能障碍。(2)炎症还可导致促炎细胞因子、细胞黏附分子、生长因子的合成与释放增加，因此可导致冠状动脉微血管功能异常。在CXS中可发现高水平的细胞间黏附分子-1(Intercellular adhesion molecule-1，ICAM-1)、血管细胞黏附分子-1(Vascular cell adhesion molecule-1，VCAM-1)均由内皮细胞经炎症刺激所产生[23]。

2 Lp(a)与CMVD的相关性分析

2.1 Lp(a)的概述

2.1.1 Lp(a)的结构特征 Lp(a)是由挪威的内科医生Berg于1963年发现的一种血浆大分子物质，几乎全部在肝脏中合成，由低密度脂蛋白(Low density lipoprotein，LDL)中的载脂蛋白B-100(Apolipoprotein B-100，ApoB-100)与载脂蛋白A[Apolipoprotein(a)，apo(a)]通过二硫键连接组成[24]。其中apo(a)分子是Lp(a)的特征性标志物，也是Lp(a)致动脉粥样硬化的主要成分。apo(a)与纤溶酶原具有高度同源性，apo(a)基因位于染色体6q23上，纤溶酶原(Plasminogen，PLG)基因则分布在两侧，二者均具有高度糖基化的三环状结构，称为“Kringle 结构域”[25]。纤溶酶原具有5个不同的Kringle结构域(KI-KV)，而apo(a)只有KIV和KV结构。KIV具有10种不同类型的复制结构域(KIV1-KIV10)，其中KIV2表达多种拷贝数(1～40拷贝不等)，由此形成了 Lp(a)分子量大小的多态性，而KIV1和KIV3-KIV10则是单拷贝[26]。每个Kringle 结构均对特定的底物具有其特定的结合位点，与其有特定功能有关。例如，KIV9结构中的游离半胱氨酸参与形成apo(a)与apoB-100之间相连接的二硫键，KIV9与平滑肌细胞的增殖与迁移有关，KIV10结构中存在的赖氨酸结合位点，使得Lp(a)拥有强大的附着和保持在血管壁细胞和纤维蛋白上的能力，因此可能对Lp(a)的动脉粥样硬化血栓性质至关重要[27]，KIV2结构不仅与apo(a)的异构体大小不均一有关，而且还决定了Lp(a)的合成速率、浓度和生物学功能。

2.1.2 Lp(a)的合成与代谢 Lp(a)的浓度在人群中可以相差数倍，且不同人种间浓度也不同，其血浆中的浓度主要由遗传决定，并且几乎与年龄、性别、饮食、环境以及其他脂蛋白水平无关[28]。

Lp(a)具体合成以及分解机制尚未明确。研究表明，肝脏是Lp(a)合成的主要场所[29-31]。在肝细胞表面apo(a)与ApoB-100结合后释放入血液，Lp(a)的分子组装可分为两个步骤：首先通过非共价键使apo(a)与ApoB-100结合，然后通过KIV9上的半胱氨酸与ApoB-100的半胱氨酸形成二硫键[26]。对于Lp(a)的分解代谢现仍存在争议，研究者大多认为肝脏及肾脏是清除Lp(a)的主要场所[27]。俄勒冈州健康中心的研究认为，Lp(a)的分解代谢与低密度脂蛋白受体(Low density lipoprotein receptor，LDLR)有关[32]。但也有研究认为，由于Lp(a)对LDLR的亲和力很小，LDLR对Lp(a)分解代谢的影响很小或没有影响[33]。Sharma等[34]提出了最新的一种关于Lp(a)的清除机制，涉及PLG受体介导的Lp(a)与apo(a)水解和重新释放入血。除了肝脏外，部分Lp(a)也经肾脏分解代谢，因为在慢性肾脏疾病患者中发现血浆Lp(a)水平升高，而在肾移植成功后血浆Lp(a)水平普遍降低[35]。

2.2 Lp(a)与CMVD的相关性分析 大量流行病学研究表明，Lp(a)一直是冠心病的独立危险因素，并与冠状动脉狭窄程度相关[36-38]。2016年欧洲心脏病学会和欧洲动脉硬化学会建议，对于一级预防的高危人群应测定Lp(a)水平，并认为Lp(a)≥500 mg/dl为患心血管疾病的危险因素，需要进行药物干预治疗[39]。除与冠状动脉硬化发生发展有关外，以往研究表明，Lp(a)还具有促进微血管病变的作用，高Lp(a)水平可促进2型糖尿病患者微血管并发症的发生，主要机制为Lp(a)通过抑制纤溶酶原的活性，促进动脉硬化，还可以促进微血栓的形成，增加微循环阻力，导致组织缺氧、缺血，肾脏及视网膜富含微血管，则更容易受到损害[40-41]，作为与全身性微血管疾病密切相关的冠状动脉微血管疾病，同样与Lp(a)密切相关。

2.2.1 破坏内皮细胞功能 体外研究表明，Lp(a)可破坏内皮细胞的稳态。对培养的人脐静脉或冠状动脉内皮细胞的研究发现，Lp(a)可导致肌动蛋白的细胞骨架重排从而引起细胞收缩，使细胞间隙增加，降低细胞的屏障功能。具体机制由apo(a)通过Rho/Rho激酶依赖的信号通路介导[42]。而氧化型Lp(a)[Oxidized lipoprotein (a)，ox-Lp(a)]通过抑制诱导型一氧化氮合酶，从而使诱导型一氧化氮合成下降，降低NO的水平，从而降低NO舒张血管及抑制平滑肌增殖的作用[43]。在动物实验中，将兔主动脉环暴露于高水平的ox-Lp(a)，可显著地抑制内皮依赖性血管舒张，糖基化Lp(a)后，抑制作用加强，可能的机制为糖基化Lp(a)与ox-Lp(a)增加了活性氧的暴露，继而使NO失活[44]。

Guler等[45]发现，CSX患者相比于健康对照组，具有更高的血浆Lp(a)水平，采用Logistic多因素回归分析显示，Lp(a)是CSX的独立危险因素 (B=0.174，P<0.001，OR=1.19,95%CI：1.09～1.298)，并认为Lp(a)与血管内皮功能障碍有关，促进炎症反应及过早的动脉硬化。Ioka等[46]对冠状动脉造影正常的非糖尿病患者行血管内皮功能测试，均显示一定程度的内皮依赖性血管舒张功能障碍，并发现受试者体内Lp(a)均高于对照组。Schachinger等[47]证实了Lp(a)可选择性地损伤受体介导的血管舒张功能，并认为主要机制为Lp(a)在血管壁的积累和氧化修饰，导致动脉壁氧化应激增加，从而使NO的生物利用度降低。Mashaly等[48]发现，高Lp(a)水平预示着冠状动脉造影无明显狭窄但血管舒张功能受损的患者5年内发生心血管不良事件概率升高。Nishino等[49]发现，冠状动脉造影正常的胸痛患者，其血浆Lp(a)水平均高于健康对照组人群。

2.2.2 促进炎症反应 Lp(a)作为促炎介质，可导致炎症反应，在慢性炎症性疾病，如类风湿性关节炎、系统性红斑狼疮、克罗恩肠病中均有血清Lp(a)水平增高[50-51]。Lp(a)促进炎症反应主要包括以下途径：①通过其apo(a)的KV结构与氧化磷脂结合，沉积在血管壁，从而促进炎症反应[52-53]；②以细胞特异性方式诱导炎性因子，如白细胞介素-8(IL-8)、白细胞介素-1β(IL-1β)，肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和巨噬细胞中的单核细胞趋化蛋白(MCP-1)等，进一步促发炎症反应[54-55]；③Lp(a)可以直接诱导单核细胞趋化，又可以通过增加单核细胞趋化因子间接促进单核细胞趋化[56]；④除了可以促进单核细胞趋化外，Lp(a)还可与整合素Mac-1结合，促使ICAM-1、VCAM-1和 E-选择素高表达，促进单核细胞黏附于血管内皮[57-58]，促发炎症反应、损伤血管内皮功能，进一步加重冠状动脉微血管疾病的发生与发展。

综上所述，Lp(a)作为促炎介质，可以直接损害冠状动脉微血管功能，又可以通过损伤冠状动脉血管内皮细胞，双重效应使冠状动脉微血管功能障碍，导致冠状动脉微血管疾病的发生及发展。

3 小结与展望

综上所述，冠状动脉微血管疾病已成为人们不可忽视的心血管疾病，高Lp(a)是心血管疾病的独立危险因素，与冠状动脉微血管疾病密切相关，通过血管内皮功能、介导炎性反应损伤冠状动脉微血管功能，促进微血管重构，促进CMVD的发生发展。因此，对于Lp(a)与CMVD的关系探究需要引起更多的关注，以制定干预措施，为临床诊治提供指导。