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预测易损斑块的血标志物临床研究最新进展(一)

2021.7.09

  近期陆续报道年青医生发生猝死事件,经尸检研究发现猝死的主要原因与冠状动脉粥样硬化易损斑块相关,易损斑块斑块斑块破裂和斑块侵蚀。因此,早期识别 易损斑块对指导精准临床策略制定具有重要意义。1994年首次发现血栓可在斑块纤维帽不破裂的情况下形成,这类斑块被称为侵蚀斑块。1996年Farb等 [1]发现,在冠状动脉血栓形成导致的猝死事件中,约44%具有侵蚀斑块。2003年Naghavi等[2]更新并扩大了易损斑块的定义,认为易于形成血 栓或有迅速进展成肇事斑块风险且能独立触发急性冠状动脉综合征(ACS)的斑块均为易损斑块或不稳定斑块。导致ACS血栓形成的三种常见机制为斑块破裂 (60~75%)、斑块侵蚀(30~35%)及钙化结节(3~7%)。目前公认的检测手段为光学相干断层成像(OCT),OCT是一种高分辨率血管内成像 技术,被称为“光学活检”,能够对动脉粥样硬化斑块微细结构进行评价[3]。但是OCT检查需要复杂设备和技术熟练的医师,不适合对高危人群进行易损斑块 的筛查和危险分层。能识别易损斑块的血标志物则是临床使用价值高、可广泛应用、适合高危人群筛查的一种非常有希望的方法实验室方法。


1 氧化三甲胺(Trimethylamine N-oxide,TMAO)

  肠道微生物代谢物TMAO可促进动脉粥样硬化和心血管疾病。TMAO 水平与稳定型冠状动脉疾病患者的冠状动脉粥样硬化负荷有关。Sheng等[4]前瞻性了进行一项研究入选了2 个队列,包括 335 例ST段抬高心肌梗死(STEMI)患者和 53 例健康对照。冠状动脉粥样硬化负荷通过患病冠状动脉的数量和 SYNTAX 评分来量化。STEMI 患者和健康对照组的中位TMAO 水平分别为 2.18μM 和 1.23μM。在 335 例 STEMI 患者中,多支血管病变组的 TMAO 水平显著高于单支病变组和SYNTAX 评分较高。根据针对传统风险因素调整的有序逻辑回归分析,TMAO 水平升高预测了高 SYNTAX 评分(调整后的优势比 [OR]=1.16)和存在多支血管疾病(调整 OR=1.15)。总之,血浆 TMAO 水平与 STEMI 患者的高冠状动脉粥样硬化负荷有关。


  Tan 等[5]探讨了STEMI患者的罪犯斑块形态与血浆 TMAO 浓度之间的关系。该研究纳入了 211 例STEMI患者,对这些患者的罪犯病变进行了干预前的OCT检查;77 例患者为斑块破裂, 69例为斑块侵蚀。研究结果显示,在斑块破裂患者中血浆 TMAO 水平显著高于斑块侵蚀患者(3.33μM比1.21μM)。调整传统风险因素后,TMAO 水平升高与斑块破裂保持独立相关(调整后的优势比:4.06)。 斑块破裂与斑块侵蚀的受试者操作特征曲线(ROC)下面积为 0.89。在 1.95μM 的临界值水平下,TMAO 在鉴别斑块破裂与斑块侵蚀方面的敏感性为 88.3%,特异性为 76.8%。该研究结果提示,高水平的血浆 TMAO水平与STEMI患者的斑块破裂独立相关。此外,TMAO 可能是识别斑块破裂的生物标志物。


  愈合的斑块是以往区域斑块破裂或侵蚀的标志。 Li等[6]假设TMAO的血浆水平与 STEMI患者中治愈的罪犯斑块有关。该研究入选了206 例接受OCT 检查的 STEMI 患者。156 例患者被分为愈合斑块(n = 54)和未愈合斑块(n = 102)组。采用稳定同位素稀释液相色谱串联质谱法检测两组血浆TMAO水平。通过 OCT 观察,与未愈合斑块的患者相比,斑块愈合的患者斑块破裂(81.5%对45.1%),薄帽纤维粥样硬化(TCFA)(42.6%对20.6%)和巨噬细胞 (70.4%对26.5%)更常见。斑块愈合患者的血TMAO水平显著高于斑块未愈合患者(3.9μM比1.8μM)。此外,ROC显示,TMAO 可作为潜在的生物标志物来预测愈合斑块的存在,截断值为 2.9 μM[ROC曲线下面积(AUC)= 0.810,敏感性:72.2%,特异性:81.4%]。该研究结果提示,STEMI 患者中愈合的斑块与高水平的斑块易损性和炎症相关。血浆 TMAO水平升高可以作为鉴别具有愈合罪犯斑块的 STEMI 患者的生物标志物。


  一项事后研究调查了 2 个独立队列中 血浆TMAO水平与新动脉粥样硬化之间的关联。其中包括一个由50 例健康志愿者组成的对照组和一个由 50 例患有 STEMI并接受OCT检查的极晚期支架血栓形成(VLST)患者组成的研究队列。研究结果显示,血浆 TMAO 水平在 VLST 患者中显著高于健康个体(2.50对 1.32μM)。在 VLST 患者中,新动脉粥样硬化患者的血浆 TMAO 水平显著高于非新动脉粥样硬化患者(3.69 比1.96μM)。此外,在新动脉粥样硬化患者中,斑块破裂患者的血浆 TMAO 浓度显著高于无斑块破裂患者(4.51 比2.46μM)。多变量分析表明,TMAO 是新动脉粥样硬化的独立预测因子(OR=3.41)。 此外,由新动脉粥样硬化区分的 TMAO 的AUC为 0.85。该研究结果提示,血浆TMAO与VLST患者新动脉粥样硬化和斑块破裂显著相关[7]。


2 循环miRNA

  斑块侵蚀是急性冠状动脉血栓形成的重要基质。由于有可能制定量身定制的治疗方案,因此在 STEMI患者中提高体内区分斑块表型的能力引起了相当大的兴趣。Dong等[8]评估了斑块特征,并筛选了与斑块破裂患者相比,斑块侵蚀患者中特征性表 达的循环miRNA。在8例患有斑块侵蚀的STEMI 患者和 8 例临床匹配的斑块破裂受试者的初始队列中生成 miRNA 微阵列谱,以选择具有显著差异的循环miRNA。相关的miRNA 在前瞻性队列中得到验证,并通过OCT评估入组患者的斑块特征。30 个易损斑块被归类为斑块侵蚀(32.6%),46 个被归类为斑块破裂(50%)。斑块侵蚀的主要成分是纤维化组织,而斑块破裂的主要成分是脂质。34个miRNA在两组间差异表达;本研究验证了5个候选 者,发现只有循环miR-3667-3p 的水平在预测斑块侵蚀的存在方面表现出显著的区分能力(AUC = 0.767)。该研究结果表明,高水平的循环miR-3667-3p与 STEMI 患者的斑块侵蚀密切相关,可以作为斑块侵蚀血标志物。


  Li等[9]探讨了miRNA 在鉴别斑块破裂患者和斑块侵蚀患者方面的诊断效用,该研究对来自 21 例斑块破裂患者、20 例斑块侵蚀患者和17 例健康对照受试者的血浆进行 MiRNA 测序测定。选择 24 种 miRNA 在 20 例斑块破裂 患者和20例斑块侵蚀患者中进行验证,并通过应用定量实时聚合酶链反应在独立复制队列(82例斑块破裂患者、84例斑块侵蚀患者和 59 例对照者)中进一步验证 8 种miRNA。研究结果显示,与斑块侵蚀组相比,斑块破裂组的miR-744-3p、miR-324-3p和miR-330-3p显著上调 (Log10miR-744-3p:0.26比-0.41;Log 10miR-324-3p:0.40比 -0.1;Log 10miR-330-3p:0.308 与-0.07),这三种miRNAs 组合在检测和测试集中区分斑块破裂和斑块侵蚀的AUC为0.764(灵敏度= 86.2%,特异性=54.4%)和 0.768(敏感性=65.4%,特异性=80.0%)。该研究结果提示,将循环 miR-744-3p、miR-324-3p和miR-330-3p可作为STEMI 患者斑块破裂的潜在生物标志物。


  Nie等[10]研究了ApoE 基因敲除小鼠斑块破裂和血栓形成背后的潜在机制。 建立自发性斑块破裂模型,收集不同时间点(术后1、2、4、6、8、12、16周)的左颈动脉组织。根据斑块破裂的程度,将斑块定义为对照组、动脉粥样硬 化斑块组和斑块破裂组。巨噬细胞 (CD68)、基质金属蛋白酶-8(MMP-8)和 MMP-13 活性通过免疫荧光测定。通过ELISA测量细胞因子和炎症标志物。收集左颈动脉样本组织,通过 miRNA 芯片评估 miRNA 的表达水平。研究结果显示,斑块破裂伴血栓和斑块内出血在 8 周时达到峰值,此后下降。在斑块巨噬细胞和脂质的数量、MMP的表达以及动脉粥样硬化和血浆细胞因子水平方面也观察到了类似的趋势。miRNA微阵列显 示,与对照组相比,动脉粥样硬化斑块组的miR-322-5p和miR-206-3p特异性上调。同时,与动脉粥样硬化斑块组相比,斑块破裂组中的 miR-466h-5p 特异性上调。斑块破裂和血栓形成的最高发生率发生在术后 8 周。miR-322-5p 和 miR-206-3p 可能与动脉粥样硬化斑块的形成有关。


3 髓过氧化物酶(myeloperoxidase, MPO)

  中性粒细胞分泌的MPO是杀死细菌和其他病原体的酶。基础实验的研究表明,MPO可能通过促进内皮细胞凋亡和组织因子表达而参与斑块侵蚀。小样本的临 床研究也表明,循环MPO在ACS患者斑块侵蚀患者中表达升高。Tan等[11]进行了一项前瞻性研究,纳入92例斑块破裂和80例斑块侵蚀的STEMI 患者,并测量患者血浆中的MPO水平,结果发现斑块侵蚀患者的MPO水平显著高于斑块破裂患者(96.3 ng/mL比41.7 ng/mL)。ROC分析表明MPO可作为区分斑块破裂和侵蚀的循环标志物,AUC为0.75,预测敏感性和特异性分别为0.64和0.82。


  急性心肌梗死(AMI)通常是由易损斑块破裂引起的血栓形成引起的。有研究发现循环 MPO 与 AMI 患者死亡率增加有关。然而,血栓中的 MPO 与 AMI 患者预后之间的关系尚不清楚。Shi等[12]假设:血栓中 MPO 的表达与 AMI 后接受直接经皮冠状动脉介入治疗 (PCI)的患者的预后相关。该研究入选了41 例成功接受直接 PCI 的急性 STEMI患者,在此期间使用抽吸导管收集残留在罪犯动脉中的血栓。固定这些血栓样本,并进行针对 MPO 和血红素加氧酶-1 (HO-1) 的免疫组织化学染色。根据血栓形成 MPO 的诱导将入组患者分为两组。研究结果显示, MPO 增加与AMI 患者左心室射血分数 (LVEF) 降低和 LV 重构恶化相关。相反,血栓形成 MPO 诱导减少的患者在出院 1 个月后 LVEF 有相当大的改善。在 MPO 组中,血栓形成 HO-1 水平的降低促进了不良 LV 重塑的发展。Logistic 回归显示 MPO 是不利 LV 重构的重要危险因素(调整后的 OR=3.70)。研究结果提示,血栓中 MPO的表达与急性 STEMI患者HO-1诱导降低和左心室重构恶化有关。


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