急性肺栓塞相关生物标志物研究进展

周丽 刘文操

急性肺栓塞(acute pulmonary embolism,APE)是以各种栓子阻塞肺动脉或其分支为发病原因的一组疾病或临床综合征[1]。当前,临床上最常见的类型是肺血栓栓塞症,其血栓大部分来源于下肢的深静脉血栓形成,二者合称为静脉血栓栓塞症(venous thromboembolism,VTE),只是静脉血栓栓塞症在不同部位及阶段的两种临床表现[1]。近年来,急性肺栓塞的发病率仍有不断上升的趋势,据流行病学统计,国内90家医院十年间伴或不伴深静脉血栓形成的APE住院率从1.2/10万人增加到7.1/10万人,足足增加了约6倍[2],但规范的诊疗可使急性肺栓塞的死亡率由30%降至8%[3]。欧洲心血管病学会及呼吸学会联合制定的《急性肺栓塞诊断和管理》指南中指出,急性肺栓塞的诊断标准是基于病人患病的临床可能性,结合实验室生化指标和非侵入性影像学检查方法,主要是肺动脉CT血管成像(Computed Tomography Pulmonary Angiography,CTPA)或肺通气灌注显像[4]。可肺动脉CT血管成像有造影剂过敏的应用风险,而肺通气灌注显像又存在费用过高的应用受限,此时对临床工作者来说,依据患者就诊时的症状及体征进行早期诊断急性肺栓塞是一项极具有挑战性的工作,特别是在呼吸道合并症患者中。为早期诊断急性肺栓塞并进行病情危险分层的评估,许多生物标志物展示了巨大的潜力,丰富了急性肺栓塞的临床管理体系。

一、D-二聚体(d-dimer)

D-二聚体是一种可溶性纤维蛋白降解产物,由纤维蛋白溶解系统有序分解血栓而产生,可作为凝血和纤溶活化的生物标志物[5],是疑似急性肺栓塞患者的主要实验室检测指标。D-二聚体识别急性肺栓塞的敏感性是92%～100%, 可是其数值却受很多因素影响,在老年患者、癌症或全身感染、妊娠、近期手术或创伤患者中也会升高[6]。Jaouen等的研究中不仅说明了年龄调整的D-二聚体截断值可提高诊断的特异性,依据纤维蛋白原的数值水平调整的D-二聚体截断值也可在不影响识别灵敏性的情况下增加诊断的特异性[7]。在使用抗凝药物治疗的急性肺栓塞患者中,发生出血事件患者的D-二聚体较高(P=0.031),受试者工作特征曲线下面积62.10%(52.00%,72.10%) (P=0.02)。说明了D-二聚体还可预测院内出血事件,提高对非高危出血患者的识别[8]。此外,高D-二聚体含量的急性肺栓塞患者发生复发、恶化等不良事件的风险高[9]。

二、肌钙蛋白(cardiac troponin)

肌钙蛋白是除肌动蛋白丝、微管和肌球蛋白丝外,肌肉细胞骨架的一种蛋白质复合物。实验室常见的检测指标肌钙蛋白I (TnI)、肌钙蛋白T (TnT)、肌钙蛋白C(TnC)是心肌细胞中肌动蛋白(细)肌丝上的肌钙蛋白-原肌球蛋白复合物的最重要的调节蛋白部分,其中肌钙蛋白I和肌钙蛋白T是心肌梗死的特异性生物标志物[10]。现有研究指出,肌钙蛋白可作为评估急性肺栓塞病情严重程度及预后的生物标志物[11], 最初是肌钙蛋白I,然后是高敏肌钙蛋白T (hsTnT)[12]。随后, Lankeit等的进一步研究显示高敏肌钙蛋白T(hsTnT)临界值为14 pg/mL时,预测患者30天内发生死亡、复发以及出血发作等不良事件的敏感性为87.00%,阴性预测值(NPV)为98.00%[13]。当与简化版肺栓塞严重程度指数(simplified Pulmonary Embolism Severity Index ,sPESI)相结合时,二者预测预后的敏感性和NPV都达到100%,可改善急性肺栓塞患者的危险分层,筛选出早期出院和院外治疗的患者[13],最近,Cennamo等[14]的回顾性和前瞻性研究表明,在急诊科的环境下,高敏肌钙蛋白I与肺栓塞严重程度指数(pulmonary embolism severity index ,PESI)相结合可有效改善急性肺栓塞患者的危险分层与临床处理决策的制定。

三、缺血修饰白蛋白(ischemia-modified albumin,IMA)

缺血修饰白蛋白(IMA)是一种由活性氧自由基修饰白蛋白而形成的分子。Turedi等将147名疑似肺栓塞的患者与57名健康成人进行前瞻研究,结果显示,从经济成本和效率方面来看,缺血修饰白蛋白可替代D-二聚体排除急性肺栓塞,且比D-二聚体具有更高的阳性预测值(79.40%vs69.40%)[15]。Kaya等的研究结果证实,当血清缺血修饰白蛋白(IMA)水平高于0.40时,诊断的敏感度为53.85%,特异度为85.96%,可是,这项指标却无法用于预测右心功能的障碍[16]。缺血修饰白蛋白(IMA)水平可评估急性肺栓塞患者病情严重程度,在高危患者与中危及低危患者组间有着明显差异(P<0.001),且随急性肺栓塞病情严重程度的增加而逐步升高[17]。可是,另有研究显示缺血修饰白蛋白(IMA)在健康对照组及急性肺栓塞组中并无差异,对急性肺栓塞患者的诊断价值有限[18],导致该项结果与其他研究不一致的原因可能是因为纳入的白蛋白水平不同所致。不过,它们都是小样本研究,需要更多的研究和更大的样本量,以便得出更可靠的结果。

四、微小核醣核酸(MicroRNAs)

微小RNA (miRNA)是长度约为22个核苷酸的非编码RNA,参与细胞发育、增殖、凋亡等多种重要的细胞途径。据报道,多种miRNA可调节凝血因子,如纤维蛋白原、XI因子等,调节血小板活化和聚集,参与静脉血栓形成[19]。由于遗传表达和环境因素的影响,miRNA可能在静脉血栓栓塞症中具有动态作用,包括整个经典的Virchow三联征,其中miRNA-134、miRNA-145、miRNA-195、miRNA-483-3p、miRNA-532和miRNA-1233起了主要作用[20]。2011年,Xiao等[21]率先研究了将 miRNA 作为诊断急性肺栓塞的潜在生物标志物的可能性。他们报告说,与健康个体相比,急性肺栓塞患者的miRNA-134显著升高,敏感度为68.80%,特异度为68.20%。不过此项研究样本量小,最近一项荟萃分析为探究miRNA-134诊断急性肺栓塞的特异度,纳入了7项相关研究和383名受试者,汇总的敏感度、特异度和诊断优势比分别为86.00%(72.00%,94.00%) ,75.00%(66.00%,82.00%)和19(7,51)。阳性和阴性似然比分别为3.4(2.4,4.8)和0.18(0.08,0.40)。总受试者工作特征曲线曲线下的面积为81.00%(77.00%,84.00%)。结果说明miRNA-134可能是诊断急性肺栓塞的一个新的生物标志物[22]。miRNA-1233和miRNA-134可用于鉴别急性慢性阻塞性肺疾病恶化并发急性肺栓塞的患者[23]。各种miRNA相互结合以及与其他已建立的生物标志物,如D-二聚体结合可以提高其诊断效力的可能性,更详细地说,将miRNA-27a或miRNA-27b与D- 二聚体结合后,受试者工作特征曲线曲线下的面积显著增加,分别达到90.90%和86.70%[24]。上述研究发现支持miRNA 可能作为急性 PE 诊断的新型生物标志物的假设,然而,该领域必须进行进一步研究,因为迄今为止的研究都具有有限的统计样本量和可重复性。

五、微粒(Microparticles)

微粒是由细胞表面释放的膜囊泡通过细胞骨架的蛋白水解裂解而形成的小囊泡。其可提供促凝血分子,特别是磷脂丝氨酸和组织因子蛋白,组成凝血级联过程的部分,参与血栓的形成,因此被认为是诊断静脉血栓栓塞和急性肺栓塞的潜在生物标志物[25]。在Rezania等的研究中,使用标准的聚苯乙烯荧光珠对急性肺栓塞患者和健康志愿者的血浆微粒水平进行了评估,结果显示肺栓塞患者血浆微粒水平显著高于健康组[26]。当微粒水平与其他生物标志物和临床变量一起整合到评分系统中,可以显著提高其作为诊断急性肺栓塞的生物标志物的能力[25]。虽然现有研究反复报道了急性肺栓塞水平升高与血栓前疾病之间存在关联,但到目前为止,微粒增加与血栓形成事件之间因果关系尚无定论,需要前瞻性研究评估急性肺栓塞发作后微粒的水平,特别是使用抗凝剂停药后的趋势,以分析微粒在急性肺栓塞二级预防中的作用,从而指导抗凝治疗的最佳持续时间。

六、半乳糖凝集素-3 (Galectin-3,Gal-3)

半乳糖蛋白-3是一个可溶性β-半乳糖结合凝集素家族成员,在心脏、肾脏、血管和巨噬细胞中广泛表达,并在组织纤维化、免疫、氧化和炎症反应中发挥作用[27]。其可能通过白细胞介素-6和中性粒细胞介导的血栓形成机制,在静脉血栓形成中起着关键作用,并且可能是机体静脉血栓形成的潜在生物标志物[28]。Kara等纳入的100例急性肺栓塞患者中,当用受试者工作特征曲线评估急性肺栓塞组和对照组的半乳糖蛋白-3值时,曲线下面积计算为0.99(95%置信区间0.979～1)[29]。当半乳糖蛋白-3为13.55 ng/mL时诊断急性肺栓塞的敏感度为98.00%,特异度为92.00%,表现了作为诊断急性肺栓塞生物标志物的巨大潜力[29]。在实验研究中,半乳糖蛋白-3数值尤其在静脉血栓形成的早期阶段升高,其水平还与血栓的大小有关。半乳糖蛋白-3似乎在血栓和静脉壁的局部,以及在红细胞、血小板和微粒等血液循环中都会增加[30]。因此,半乳糖蛋白-3可能会成为预测静脉血栓形成或急性肺栓塞的理想指标。

七、小结与展望

急性肺栓塞作为临床常见的危及生命的急危重症,其发病率不断上升,及时地做出诊断及治疗可有效减少病死率,改善患者预后。生物标志物的价值高低对应于它在没有治疗的情况下预测疾病及病情进展的能力,在急性肺栓塞中,生物标志物识别出发生不良事件的高风险或低风险患者的作用日益突出。目前常见的生物标志物D-二聚体、肌钙蛋白识别急性肺栓塞的特异性并不高,主要作为诊断的补充指标,近年来,研究报道缺血修饰白蛋白可作为D-二聚体的替代指标,参与急性肺栓塞的排除, MicroRNAs、微粒及半乳糖蛋白-3皆与静脉血栓形成相关,且特异性不低,是急性肺栓塞的潜在生物标志物,有助于急性肺栓塞的管理。可以缺血修饰白蛋白、MicroRNAs、半乳糖凝集素-3需用聚合酶链式反应技术和免疫印迹技术进行实验测定,微粒的水平需行流式细胞学技术进行定量检测。检查项目所需步骤繁多,技术要求高加之费用高昂,不适用于基层单位早期诊断。总之,当前技术要求的限制,要求我们相关方向的研究者致力于开发更快速有效且实用的方法来测量。

迄今为止,上述生物标志物既不能以孤立的方式识别中危或高危患者,也不能作为影像学检查的替代品。当前随着可监测生物标志物的增加,正确认识并合理选用生物标志物对于急性肺栓塞的规范化诊治具有重要意义。