动脉粥样硬化性心血管疾病生物标志物检测的临床诊断与治疗监测价值

作者：陈帅   丁风华   丛玉隆   陆林

【摘要】动脉粥样硬化性心血管疾病（ASCVD）已成为威胁人类健康的主要疾病之一。ASCVD的病理基础是动脉粥样硬化（AS）。众多研究表明血管壁的炎症反应、脂代谢异常、氧化应激等病理生理改变对粥样硬化斑块的产生和转归起着关键作用，对AS形成和疾病预后发挥着重要影响。因此，通过检测病变相关血清生物标志物来监测AS的发生发展状况、预警急性事件、评估疗效和预后极为重要。本文就几个重要的生物标记物（髓过氧化物酶、心脏型脂肪酸结合蛋白、脂蛋白相关磷脂酶A2以及D-二聚体等）与ASCVD的相关研究进展作一综述。

【关键词】动脉粥样硬化；动脉粥样硬化性心血管疾病；标志物

动脉粥样硬化（AS）是动脉粥样硬化性心血管疾病（ASCVD）发病的病理基础，它是指人体大、中动脉血管壁形成脂质斑块状沉积物，从而导致血管腔减小或狭窄，致使血管血流受阻或阻塞的一种血管疾病。AS可累及大脑、心脏等重要器官的血管。冠状动脉粥样硬化性心脏病（CHD）是冠状动脉受累发生AS。迄今研究认为，体内低密度脂蛋白（LDL）或氧化LDL（oxLDL）水平显著升高，或在其他心血管危险因素作用下，动脉内皮受损，诱发炎症反应。入侵管壁的单核细胞分化为巨噬细胞，后者摄取大量LDL/oxLDL后逐渐形成泡沫细胞，泡沫细胞堆积融合构成粥样斑块。

当粥样硬化斑块内炎症反应剧烈，脂质吞噬堆积，斑块核心坏死、出血，造成斑块不断增大，血管腔不断减小。同时，斑块内巨噬细胞、泡沫细胞大量分泌基质金属蛋白酶（MMPs），造成细胞外基质降解，削弱斑块纤维帽，斑块的稳定性受到破坏，直至斑块破裂血栓形成，造成心肌缺血缺氧损伤，临床上出现急性冠脉综合征（ACS）表现[1]。

基于冠脉事件的危险性和严重后果，故在AS发生发展过程中监测血管病变状况，预警急性事件，评估血管、心肌损伤预后及干预效果极为重要。血清标志物是指能评估生物学过程、病理演进，反映治疗效果的生物学指标[2]。因为它检测方便、实用，故在心血管疾病（包括AS、不稳定斑块、ACS等）的诊断、监测中被广泛运用。本文将探讨一些与AS发生发展有关的重要血清标志物，并阐述这些标志物在疾病检测中的意义。

一、髓过氧化物酶标志物

髓过氧化物酶（MPO）属于血红素过氧化酶超家族成员，主要存在于中性粒细胞、单核细胞和巨噬细胞中，能产生活性氧。在生理条件下，MPO是机体免疫的重要一环，具有抵抗细菌、真菌等病原菌入侵及抗感染的功能[3]。然而，在炎症、损伤等病理状况下，它会诱导氧化应激，造成组织损伤[3]。它可通过多种机制参与AS的发生发展[4, 5]。

MPO与早期病变相比，中晚期斑块内表达MPO的巨噬/泡沫细胞数量更多，尤其在ACS患者[6]。研究显示，MPO通过多种机制参与粥样斑块的形成：（1）促进动脉壁上LDL发生氧化修饰，继而被摄取诱导泡沫细胞形成。（2）MPO可氧化修饰HDL或载脂蛋白A-I，使胆固醇逆转运功能受损，削弱HDL抗动脉粥样硬化功能[7]。（3）MPO过多会限制一氧化氮（NO）的生物利用度，还可形成活性氧直接消耗NO，导致内皮功能障碍[7]。（4）MPO能激活MMPs，以及失活MMPs的抑制物，使得纤维帽基质降解，导致斑块的不稳定[7]。另外，MPO还参与促血管内皮细胞凋亡和血栓的形成[7]。因此，MPO的致病效应贯穿于CHD、急性心梗及演变的整个过程中。

据文献报道，有研究收集155名ACS患者胸痛症状发生后1~24小时的血清，检测血清MPO和肌钙蛋白cTnT的水平，发现MPO在胸痛发作后2小时内明显升高，3小时达到峰值，随后逐渐降低[8]。Sawichi等研究显示，胸痛发作6小时内MPO检测可为ACS提供重要的诊断信息，尤其是缺血早期肌钙蛋白阴性的患者[9]。上述研究还注意到，在不稳定型心绞痛患者中MPO的敏感性高于cTnT，在肌钙蛋白阴性的ACS患者检测MPO可提高ACS的早期诊断率。因此，MPO与cTnT联合运用可提高诊断的敏感性和特异性。

MPO水平与ACS患者心血管不良事件（MACE）的风险有显著相关性。Baldus探讨1090例ACS患者血清MPO水平与随访6个月内发生死亡事件的关系。结果显示，MPO升高的患者主要MACE的发生率明显升高[10]。另一项研究回顾性分析490例发生MACE的ACS患者，对他们入院时和入院后16小时内（0、4、8、16小时）进行MPO和cTnI检测,当cTnI检测值处于正常参考范围内，6个月内发生MACE的患者有44.4%被漏诊。但当MPO处于正常参考范围内，发生MACE的漏诊率只有9.3%[11]。  

二、心脏型脂肪酸结合蛋白标志物

心脏型脂肪酸结合蛋白（H-FABP）主要存在于心肌细胞的胞浆中，负责运输长链脂肪酸[12]。当心肌细胞因缺血缺氧受到不可逆损伤时，H-FABP就会释放到血液循环中。因此，血清中H-FABP的含量能够反映心肌损伤的严重度。

研究显示，血清H-FABP水平在急性心梗（AMI）发生1~2小时内开始升高，5~10小时达到峰值，随后在24~36小时恢复到正常水平[13]。因此，H-FABP被认为是检测ACS的高灵敏度生物标志物，优于传统的心肌标志物（cTnT/I、肌红蛋白、CK-MB）。Ecollan等检测了108名AMI患者入院前血清H-FABP、CK-MB、肌红蛋白以及cTnI的水平，发现H-FABP对于诊断AMI的敏感性要优于另外三种生物标志物[14]。此外，Ishii等检测了ACS患者胸痛症状出现6小时以内血清H-FABP和肌红蛋白的水平，发现H-FABP在诊断ACS方面的敏感性要优于肌红蛋白[15]。但也有研究发现H-FABP对于ACS发病早期诊断的特异性并不高于肌钙蛋白[16]。因此，临床上推荐将H-FABP和其他心肌标志物联合运用来提高ACS诊断的敏感性和特异性。

H-FABP除了对ACS有早期诊断价值，还可预测ACS不良临床预后。一项纳入2287名患者的大型临床队列研究显示，在ACS患者中，H-FABP升高与ACS的死亡和MACE风险增加相关[17]。另外，Viswanathan等检测ACS患者症状出现12~24小时内血清H-FABP水平，发现H-FABP水平升高与ACS发病1年内死亡或心梗风险相关[18]。而且，在肌钙蛋白阴性的上述ACS患者中，H-FABP升高也与死亡或MACE事件的发生有关[18]。

三、脂蛋白相关磷脂酶A2标志物

脂蛋白相关磷脂酶A2（Lp-PLA2）是磷脂酶A2家族的成员，具有血管特异性促炎症作用，主要由巨噬细胞、T淋巴细胞和血小板产生分泌。由于在易损斑块的坏死核心区巨噬细胞产生的Lp-PLA2较多，而在稳定斑块中表达较少，因此认为Lp-PLA2与冠状动脉粥样硬化斑块的形成和破裂有关，它可以作为一种反应血管壁炎症情况的指标[19]。

Lp-PLA2促进粥样硬化斑块形成和破裂主要机制有以下几点：（1）Lp-PLA2能够水解斑块中的氧化磷脂生成促炎、促AS的成分。（2）Lp-PLA2促进生成ox-LDL及其他促炎因子，加剧血管内膜的炎症反应，促进AS斑块的形成。（3）Lp-PLA2会增强斑块中MMPs的表达，加剧纤维帽胶原基质的降解，破坏平滑肌细胞，进而导致斑块不稳定[20]。

多个研究表明Lp-PLA2水平对冠心病危险程度具有预测价值。在MONICA研究中纳入934名45~64岁的健康男性，随访了14年，发现血清Lp-PLA2浓度与CHD发生独立相关[21]。在另一项研究中，发现经冠脉造影诊断为3支血管病变的患者血清Lp-PLA2水平高于非CHD对照，在校正传统危险因素后血清Lp-PLA2水平仍然与CHD的严重程度相关[22]。此外，有研究发现Lp-PLA2对ACS患者的预后风险预测具有价值。血清Lp-PLA2升高的ACS患者预后更差，死亡或者因心血管疾病再次入院的风险更高，当校正潜在危险因素后，高水平的Lp-PLA2仍能独立预测ACS患者MACE的发生[23]。目前，临床中多个指南推荐Lp-PLA2可用于冠心病、缺血性脑卒中及各种血栓性疾病风险评估。

四、D-二聚体生物标志物

D-二聚体（DD）是纤维蛋白单体经交联后形成纤维蛋白凝块，再经纤溶酶水解产生的一种特异性降解产物。血浆中DD水平是反映体内凝血活动和纤溶功能的标志物。在CHD患者中，斑块破裂使血小板活化，局部病变区域处于高凝状态，随之血栓形成，纤溶系统活化使得DD大量生成。因此，血浆中DD与CHD的发生具有一定的关系。以往研究也发现血浆DD水平与CHD和卒中发生风险正相关。Koenig等在312名稳定型心绞痛和477名健康对照中发现血浆DD水平与稳定型心绞痛高度相关。在这些CHD患者中，较高的DD水平与CHD的严重程度和不良预后有关[24]。此外，Kikkert等研究显示，ST段抬高型心肌梗死患者行PCI术后，DD水平的升高与MACE和非冠状动脉旁路移植术后出现风险增高相关[25]。由于DD是急性血栓形成的敏感标志物，在临床上DD对急诊常见的血栓性疾病（急性肺栓塞、深静脉血栓形成）、血管性疾病（急性主动脉夹层、腹主动脉瘤破裂）、ACS等疾病的筛查、诊断、严重度和治疗效果评估具有重要的作用。

五、粥样硬化斑块内生物标志物

当AS斑块处于不稳定状态时，斑块内反映炎症、应激、基质降解等元素增强，这些标志物能敏感地体现出斑块特征。有研究发现75例颈动脉剥脱术患者的不稳定斑块中MMP-9水平显著增高，并与症状发生相关。但患者外周血中MMP-9及其他MMPs水平与对照组无显著差别[26]。另一项研究中，研究者对561例颈动脉剥脱术患者的斑块组织进行探讨，并对患者进行了3年的随访。发现斑块内脂肪型-脂肪因子结合蛋白（AFABP）水平增高与反映斑块不稳定的指标如巨噬细胞浸润情况、脂质核心大小、平滑肌受损和基质胶原降解、钙化程度及斑块内出血等显著相关。AFABP水平还是3年内血管源性死亡、血管事件、血管手术等主要终点事件的独立危险因素。但对这些患者的外周血监测并未发现他们血清AFABP与稳定斑块患者存在差别[27]。

六、结论与展望 

在临床上，用血清生物标志物监测血管病变，预警事件，评估预后及治疗效果有重要意义。MPO、H-FABP、Lp-PLA2、DD等标志物各有其特点，检测这些指标能帮助了解从AS发生-斑块进展-斑块破裂发生ACS -心功能不全等过程中的病理生理演进、疾病严重度和预后情况，并预警不良事件发生。通过检测标志物，可预测ASCVD风险，指导临床治疗。目前，得益于组学的快速发展，很多新型AS标记物不断出现，以期更精准地反映AS的全貌和关键病理特点，为临床诊断和治疗服务。随着对动脉粥样硬化性心血管疾病发病机制研究的不断深入和对生物标志物的认识，特别是临床检验新技术和新方法的不断发展，动脉粥样硬化性心血管疾病生物标志检测将为心血管疾病的临床诊断和治疗监测发挥重要的临床意义。

参考文献

1. Libby P, Ridker PM, Hansson GK: Progress and challenges in translating the biology of atherosclerosis. Nature 2011, 473(7347):317-325.

2. Soeki T, Sata M: Inflammatory Biomarkers and Atherosclerosis. Int Heart J 2016, 57(2):134-139.

3. Loria V, Dato I, Graziani F, Biasucci LM: Myeloperoxidase: a new biomarker of inflammation in ischemic heart disease and acute coronary syndromes. Mediators Inflamm 2008, 2008:135625.

4. Tang WH, Wu Y, Nicholls SJ, Hazen SL: Plasma myeloperoxidase predicts incident cardiovascular risks in stable patients undergoing medical management for coronary artery disease. Clin Chem 2011, 57(1):33-39.

5. Ferrante G, Nakano M, Prati F, Niccoli G, Mallus MT, Ramazzotti V, Montone RA, Kolodgie FD, Virmani R, Crea F: High levels of systemic myeloperoxidase are associated with coronary plaque erosion in patients with acute coronary syndromes: a clinicopathological study. Circulation 2010, 122(24):2505-2513.

6. Sugiyama S, Okada Y, Sukhova GK, Virmani R, Heinecke JW, Libby P: Macrophage myeloperoxidase regulation by granulocyte macrophage colony-stimulating factor in human atherosclerosis and implications in acute coronary syndromes. Am J Pathol 2001, 158(3):879-891.

7. Koeth RA, Haselden V, Tang WH: Myeloperoxidase in cardiovascular disease. Adv Clin Chem 2013, 62:1-32.

8. Goldmann BU, Rudolph V, Rudolph TK, Holle AK, Hillebrandt M, Meinertz T, Baldus S: Neutrophil activation precedes myocardial injury in patients with acute myocardial infarction. Free Radic Biol Med 2009, 47(1):79-83.

9. Sawicki M, Sypniewska G, Kozinski M, Gruszka M, Krintus M, Obonska K, Pilaczynska-Cemel M, Kubica J: Diagnostic efficacy of myeloperoxidase for the detection of acute coronary syndromes. Eur J Clin Invest 2011, 41(6):667-671.

10. Baldus S, Heeschen C, Meinertz T, Zeiher AM, Eiserich JP, Munzel T, Simoons ML, Hamm CW, Investigators C: Myeloperoxidase serum levels predict risk in patients with acute coronary syndromes. Circulation 2003, 108(12):1440-1445.

11. Brennan ML, Penn MS, Van Lente F, Nambi V, Shishehbor MH, Aviles RJ, Goormastic M, Pepoy ML, McErlean ES, Topol EJ et al: Prognostic value of myeloperoxidase in patients with chest pain. N Engl J Med 2003, 349(17):1595-1604.

12. Chmurzynska A: The multigene family of fatty acid-binding proteins (FABPs): function, structure and polymorphism. J Appl Genet 2006, 47(1):39-48.

13. Wodzig KW, Kragten JA, Modrzejewski W, Gorski J, van Dieijen-Visser MP, Glatz JF, Hermens WT: Thrombolytic therapy does not change the release ratios of enzymatic and non-enzymatic myocardial marker proteins. Clin Chim Acta 1998, 272(2):209-223.

14. Ecollan P, Collet JP, Boon G, Tanguy ML, Fievet ML, Haas R, Bertho N, Siami S, Hubert JC, Coriat P et al: Pre-hospital detection of acute myocardial infarction with ultra-rapid human fatty acid-binding protein (H-FABP) immunoassay. Int J Cardiol 2007, 119(3):349-354.

15. Ishii J, Wang JH, Naruse H, Taga S, Kinoshita M, Kurokawa H, Iwase M, Kondo T, Nomura M, Nagamura Y et al: Serum concentrations of myoglobin vs human heart-type cytoplasmic fatty acid-binding protein in early detection of acute myocardial infarction. Clin Chem 1997, 43(8 Pt 1):1372-1378.

16. Kagawa Y, Toyofuku M, Masaoka Y, Muraoka Y, Okimoto T, Otsuka M, Tamekiyo H, Mito S, Kawase T, Yamane K et al: Comparison of heart-type fatty acid binding protein and sensitive troponin for the diagnosis of early acute myocardial infarction. Int J Cardiol 2013, 166(2):347-351.

17. O'Donoghue M, de Lemos JA, Morrow DA, Murphy SA, Buros JL, Cannon CP, Sabatine MS: Prognostic utility of heart-type fatty acid binding protein in patients with acute coronary syndromes. Circulation 2006, 114(6):550-557.

18. Viswanathan K, Kilcullen N, Morrell C, Thistlethwaite SJ, Sivananthan MU, Hassan TB, Barth JH, Hall AS: Heart-type fatty acid-binding protein predicts long-term mortality and re-infarction in consecutive patients with suspected acute coronary syndrome who are troponin-negative. J Am Coll Cardiol 2010, 55(23):2590-2598.

19. Goncalves I, Edsfeldt A, Ko NY, Grufman H, Berg K, Bjorkbacka H, Nitulescu M, Persson A, Nilsson M, Prehn C et al: Evidence supporting a key role of Lp-PLA2-generated lysophosphatidylcholine in human atherosclerotic plaque inflammation. Arterioscler Thromb Vasc Biol 2012, 32(6):1505-1512.

20. Kolodgie FD, Burke AP, Skorija KS, Ladich E, Kutys R, Makuria AT, Virmani R: Lipoprotein-associated phospholipase A2 protein expression in the natural progression of human coronary atherosclerosis. Arterioscler Thromb Vasc Biol 2006, 26(11):2523-2529.

21. Koenig W, Khuseyinova N, Lowel H, Trischler G, Meisinger C. Lipoprotein-associated phospholipase A2 adds to risk prediction of incident coronary events by C-reactive protein in apparently healthy middle-aged men from the general population: results from the 14-year follow-up of a large cohort from southern Germany. Circulation 2004;110:1903-1908

22. Rana JS, Arsenault BJ, Despres JP, Cote M, Talmud PJ, Ninio E, Wouter Jukema J, Wareham NJ, Kastelein JJ, Khaw KT et al: Inflammatory biomarkers, physical activity, waist circumference, and risk of future coronary heart disease in healthy men and women. Eur Heart J 2011, 32(3):336-344

23. Lind L, Simon T, Johansson L, Kotti S, Hansen T, Machecourt J, Ninio E, Tedgui A, Danchin N, Ahlstrom H et al: Circulating levels of secretory- and lipoprotein-associated phospholipase A2 activities: relation to atherosclerotic plaques and future all-cause mortality. Eur Heart J 2012, 33(23):2946-2954.

24. Koenig W, Rothenbacher D, Hoffmeister A, Griesshammer M, Brenner H: Plasma fibrin D-dimer levels and risk of stable coronary artery disease: results of a large case-control study. Arterioscler Thromb Vasc Biol 2001, 21(10):1701-1705.

25. Kikkert WJ, Claessen BE, Stone GW, Mehran R, Witzenbichler B, Brodie BR, Wohrle J, Witkowski A, Guagliumi G, Zmudka K et al: D-dimer levels predict ischemic and hemorrhagic outcomes after acute myocardial infarction: a HORIZONS-AMI biomarker substudy. J Thromb Thrombolysis 2014, 37(2):155-164.

26. Loftus IM, Naylor R, Goodall S, Crowther M, Jones L, Bell PRF, Thompson MM. Increased matrix metalloproteinase-9 activity in unstable carotid plaques, a potential role in acute plaque disruption. Stroke 2000;31:40-47

27. Peeters W, de Kleijn DPV, Vink A, van de Weg S, Schoneveld AH, Sze SK, van der Spek PJ, de Vries JPM, Moll FL, Pasterkamp G. Adipocyte fatty acid binding protein in atherosclerotic plaques is associated with local vulnerablility and is predictive for the occurrence of adverse cardiovascular events. Eur Heart J 2011;32:1758-1768