冠狀動脈粥樣硬化易損斑塊的識別

覃奇寧

1前言

每年世界上就有超過1900萬人會出現(xiàn)突發(fā)性心臟事件（急性冠脈綜合征[acute coronary syndrome，ACS]和/或心臟源性猝死[sudden cardiac death，SCD]），而其中大部分人事先并無任何征兆[1]。致死性急性心肌梗塞和突發(fā)冠脈源性死亡多由冠脈粥樣硬化斑塊破裂引起（約占70%），其中冠脈狹窄的約占20%而非狹窄的占50%[2]。這表明在無臨床癥狀的“健康人群”中存在著一部分亞臨床狀態(tài)的隨時有冠狀動脈斑塊破裂危險的群體。由于斑塊破裂可以引發(fā)急性心肌梗塞或者心跳驟停，所以如何在斑塊破裂之前及早發(fā)現(xiàn)冠狀動脈粥樣硬化易于破裂的斑塊（易損斑塊）變得非常迫切。

2動脈粥樣硬化斑塊形成階段

動脈粥樣硬化發(fā)生到斑塊破裂是一個慢性炎癥過程，即從最初的低密度脂蛋白（LDL）在受損血管內(nèi)膜的沉積、脂肪紋、中期病變、粥瘤形成到斑塊傾向于破裂（易損斑塊）直至最后的破裂等階段。血液中LDL沉積在血管內(nèi)膜；血管內(nèi)皮針對LDL的局部急性炎癥反應(yīng)釋放出單核細胞趨化肽-1和其他炎癥因子（巨噬細胞克隆刺激因子[M-CSF]、IL-8和腫瘤壞死因子α[TNFα]等）使單核細胞和T細胞吸附和浸潤到動脈內(nèi)膜內(nèi)皮下的間隙，LDL被氧化成0xLDL。血管內(nèi)膜下的單核細胞在各種細胞因子和炎癥因子的刺激下分化成熟而成為巨噬細胞，后者吞噬大量的LDL和oxLDL而變成泡沫細胞，泡沫細胞的堆積即形成脂肪紋； 脂肪紋逐漸成熟后就被纖維帽所覆蓋，而纖維帽則由血管平滑肌細胞（VSMC）和細胞外基質(zhì)（ECM）（由彈力蛋白和膠原蛋白）組成；在巨噬細胞和T淋巴細胞的表面大量表達的CD40被激活后釋放出諸如IL-8等的化學趨化因子和炎癥因子如IL-1和干擾素γ；在這些因子刺激下，VSMC從靜止的收縮表型變?yōu)榛钴S的合成表型，表型的轉(zhuǎn)變同時也有助于VSMC遷移到血管內(nèi)膜下。CD40的激活也能促進ECM的蛋白酶活性使ECM蛋白降解而促進VSMC遷移。隨著病程的發(fā)展，纖維帽下面的富含脂質(zhì)的巨噬細胞堆積越來越多，有的發(fā)生凋亡或者壞死，從而形成纖維帽包裹著的脂核有壞死的粥瘤。 粥瘤的穩(wěn)定性是靠覆蓋粥瘤表面的細胞外基質(zhì)（纖維帽）的合成和降解之間的平衡決定的。細胞外基質(zhì)合成不足和/或者降解活躍都會引起斑塊破裂傾向。

3易損斑塊的定義

導(dǎo)致冠狀動脈梗塞及死亡（ACS） 和心源性猝死（SCD）的斑塊被形象地稱為罪犯斑塊（culprit plaque） [3]。Muller等在1989年提出了“易損斑塊（vulnerable plaque）”的概念[4]， 認為在易損斑塊的基礎(chǔ)上，外部因素如情緒或體力的激烈波動、腎上腺素升高和迷走神經(jīng)興奮（乙酰膽堿使正常血管舒張病變血管收縮）的時候斑塊會破裂促發(fā)血栓形成而引起冠狀動脈堵塞，而破裂的斑塊多屬于非阻塞性的[5]。2003年，Naghavi等[3-6]進一步完善了易損斑塊的定義，將具有血栓形成傾向或者可能快速發(fā)展為“罪犯斑塊”的動脈粥樣硬化斑塊定義為易損斑塊。易損斑塊的主要病理組織類型有[3]：（1）以大脂核、薄纖維帽以及巨噬細胞浸潤為特征的、有破裂傾向的斑塊；（2）伴有亞阻塞血栓形成及早期機化的破裂斑塊；（3）富含平滑肌細胞、黏蛋白基質(zhì)的侵蝕性斑塊；（4）伴有亞阻塞血栓形成的侵蝕性斑塊；（5）斑塊內(nèi)出血；（6）突入血管腔的鈣化結(jié)節(jié)；（7）伴有嚴重鈣化、陳舊血栓形成及導(dǎo)致血管腔偏心性狹窄的斑塊。

被激活的巨噬細胞、T淋巴細胞和肥大細胞產(chǎn)生一系列的活性分子：炎癥細胞因子、蛋白酶、促凝血因子、氧自由基和血管活性分子，這些分子可以調(diào)節(jié)細胞外基質(zhì)的重塑、細胞增殖、死亡或凋亡，從而使斑塊變得不穩(wěn)定[7-9]。這類分子包括血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）、 VCAM-1、ICAM-1、MCP-1、組織蛋白酶（cathepsins）、P 選擇素、內(nèi)皮素-1、血小板激活因子、NF-κB， TNF（腫瘤壞死因子）、介素和白細胞誘素-1（LKN-1）。斑塊纖維帽內(nèi)的T淋巴細胞產(chǎn)生的γ干擾素（IFN-γ）可以強烈抑制膠原蛋白的合成從而誘發(fā)血管平滑肌細胞的凋亡[9]。細胞外基質(zhì)的主要調(diào)節(jié)因子-基質(zhì)金屬蛋白酶1、3、9（MMPs）表達也升高從而導(dǎo)致基質(zhì)蛋白降解，使斑塊變得不穩(wěn)定[10]。易損斑塊中豐富的炎癥細胞可以侵蝕斑塊的纖維帽和促使血管內(nèi)皮剝脫從而引起血管內(nèi)血栓形成。斑塊的破裂與否取決于在血液動力學的應(yīng)激下炎癥細胞的活動和斑塊中平滑肌細胞修復(fù)過程之間的平衡。斑塊多從其肩部破裂，即纖維帽和正常血管段的血管內(nèi)膜交界處。

4易損斑塊的識別

4.1高危人群的篩選

在臨床實踐中發(fā)現(xiàn)，至少有一半的人既往從未被診斷有心血管疾病的情況下就出現(xiàn)猝死和心肌梗塞。大部分急性冠脈綜合征和心源性猝死都是由于冠脈粥樣硬化斑塊破裂或者栓塞性血栓形成所致，其他致死原因可能是由于血液系統(tǒng)的凝血/纖溶系統(tǒng)異?；蛘咝募⌒碾姴环€(wěn)定。對于急性冠脈綜合征和猝死來說，不管是自身凝血系統(tǒng)異常還是心肌易損，其大部分的病理基礎(chǔ)是存在著冠狀動脈易損斑塊。所以如何在斑塊破裂或者血栓形成冠脈栓塞之前識別出易損斑塊對挽救病人的生命具有重大意義。

一些高危因素已經(jīng)被用來評估心血管疾病的風險，如高齡、高膽固醇血癥、糖尿病、高血壓、吸煙、既往病史、家族史、高飽和脂肪和高膽固醇飲食、肥胖、缺乏運動等。弗明漢風險評分（Framingham Risk Score）是一個傳統(tǒng)的心血管疾病風險平分手段，它根據(jù)膽固醇水平和非膽固醇因素（高危因素如如糖尿病和已知的冠心病證據(jù)；主要危險因素如大于45歲的男性、吸煙和高血壓；其他因素如肥胖、高飽和脂肪、高膽固醇飲食和缺乏運動）來對未來10年的心血管疾病的風險進行評估，而對近期的心血管事件則無法預(yù)測。這對于臨床醫(yī)師在診斷、治療和預(yù)防近期內(nèi)出現(xiàn)猝死和冠脈綜合征方面沒有多大的實用價值。心電圖和冠狀動脈造影也存在同樣的缺陷。雖然這些檢測手段檢測到諸如冠脈狹窄等的危險因素，但是還得結(jié)合其新的他技術(shù)來檢測患者是否有近期內(nèi)出現(xiàn)急性冠脈綜合征的風險。另外一方面，對表面健康而又無冠脈狹窄、無心肌缺血甚至沒有心血管高危因素的人，如果能檢測到冠脈斑塊并能評估斑塊的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和炎癥程度則可以在一定程度上防范近期內(nèi)出現(xiàn)的斑塊破裂。TIMI風險評分則是一種預(yù)測近期內(nèi)（14-30天）發(fā)生心血管事件的方法[11]，這是一種主要是針對發(fā)生急性冠脈綜合征后的近期心血管事件發(fā)生的預(yù)測手段，對于沒有癥狀沒有病史的人群的篩選顯然不適用。

血清生物標記物的測定也可以預(yù)測冠脈動脈粥樣硬化的存在，如C反應(yīng)蛋白、IL-6、IL-8、TNF-α、基質(zhì)金屬蛋白酶1、3、9、γ干擾素、纖維蛋白原、可溶性CD40配體、骨橋蛋白（osteopontin， OPN）和脂蛋白相關(guān)磷脂酶A2（Lp-PLA2）等。這些指標分別測定炎癥反應(yīng)、炎癥活動、細胞外基質(zhì)降解，血液凝固狀態(tài)和斑塊鈣化等。另外，一些負性的指標如TGF-β1和IL-17A等降低則預(yù)示斑塊的纖維帽變薄。鑒于易損斑塊的定義，斑塊不穩(wěn)定性的標志物似乎為基質(zhì)金屬蛋白酶、骨橋蛋白和IL-17A可能性大，而炎癥方面的指標顯得次要一些。

通過參照弗明漢風險評分和增加一些高危因素如向心性肥胖和家族史等設(shè)計問卷進行評分，達到高危評分的人群可到門診進一步做血清生物標記物檢測，如膽固醇、LDL、甘油三酯、血糖、尿酸、同型半胱氨酸、C反應(yīng)蛋白，IL-17A、基質(zhì)金屬蛋白酶9、纖維蛋白原等項目。通過問卷和血清生物標志物這兩個步驟的檢查，可以篩選出可能存在易損斑塊的潛在患者，然后，可以進行下一步的斑塊的影像檢查。

4.2檢測易損斑塊的影像學檢查

對上述兩個步驟所篩選出來的“陽性”受檢者進行下一步的斑塊定性檢查。檢查內(nèi)容包括斑塊的存在、斑塊的大小、斑塊的纖維帽的厚薄和脂核結(jié)構(gòu)以及斑塊內(nèi)的細胞活動情況。

4.2.1非侵入性影像

（1）CT冠脈造影， 多排螺旋CT冠脈顯影，螺旋CT對冠脈主干和主要分支具有很好的顯示效果，可以精確測量冠脈狹窄程度，對斑塊的大小和性質(zhì)都能做準確估計[12]。其對鈣化斑塊診斷的敏感性和特異性均達到90%以上，但對非鈣化斑塊的檢測敏感性只有53%。其他優(yōu)點為放射劑量低，無創(chuàng)傷，操作簡單，費用相對低廉。近年來面市的寶石能譜CT（Discovery CT750 HD）與傳統(tǒng)的64排螺旋CT相比， 其空間分辨率（230微米）和時間分辨率都大幅提升， 能更清晰地觀察管腔、管壁， 并能對粥樣斑塊的成分進行分析； 消除鈣化斑塊的偽影。

（2）核磁共振成像，高分辨率的核磁共振可以很好顯示冠脈斑塊的成分，而且配合造影劑可以顯示與斑塊易損有關(guān)的信息，如新生血管和巨噬細胞的聚集等。但是呼吸和心跳會造成偽像。

（3）PET/CT，[18F]FDG PET顯像是利用巨噬細胞葡萄糖代謝率高的特點通過顯示標記在FDG上的氟-18的放射性而估算斑塊里巨噬細胞的多寡（或活躍程度）來判斷斑塊的活動進程。PET的空間分辨率為3-5mm，所以需要聯(lián)合多排CT才能得到更好的圖像解釋度。由于PET空間分辨率低、心肌細胞對FDG有極大的親和力，PET顯像是采集時間長而病人的呼吸和心跳都嚴重影響成像質(zhì)量。

4.2.2 侵入性影像

包括血管內(nèi)超聲（IVUS）和光學連貫斷層掃描（OCT）都是在冠脈內(nèi)采集信號，都能很好地顯示冠脈斑塊的脂核和鈣化；但是由于都屬侵入性操作，故無法大規(guī)模地應(yīng)用于病人的篩選。

5未來展望

血清標志物是一種經(jīng)濟簡單易行的方法，然而，目前沒有一個指標能特異性地預(yù)測受檢人存在有冠脈易損斑塊， 更加不能預(yù)測近期的心血管事件的發(fā)生。在目前所有的對心血管近期發(fā)生的預(yù)測的血清生物標志物中，C反應(yīng)蛋白的研究結(jié)果數(shù)據(jù)最為龐大，但是C反應(yīng)蛋白缺乏特異性。目前迫切需要一個標志物試驗作為常規(guī)的臨床檢查手段以幫助醫(yī)務(wù)工作者簡單快速地檢出患者是否有動脈粥樣硬化斑塊并能夠預(yù)測斑塊近期破裂的可能性。由于無法把人類身上動脈局部斑塊的縱向的動態(tài)病理情況和臨床觀察聯(lián)系在一起，所以目前尚缺乏縱向的研究。動脈粥樣硬化斑塊局部（包括斑塊本身及其周圍組織和細胞）的病理改變一定隱藏著可以預(yù)測未來斑塊破裂的信息。局部斑塊在經(jīng)歷接近破裂的病理過程中局部會釋放出一些分子如蛋白質(zhì)、核酸或者細胞。如果我們能夠在這樣階段獲取這些“預(yù)言”信號，我們就可以預(yù)測斑塊的破裂或血栓形成。蛋白質(zhì)組學在這方面應(yīng)該發(fā)揮很重要的作用。通過對這個病理階段的動脈斑塊的蛋白質(zhì)組學研究，將會發(fā)現(xiàn)一些異常蛋白，得知了這些目標蛋白的信息，我們就可以設(shè)計各種針對性的檢測方法在外周血里尋找這些蛋白。

6 結(jié)論

如何識別一個心血管事件的高危病人在臨床上非常重要。在目前技術(shù)條件下，沒有一種有效方法能達到這樣的要求。我們所能做的只能是通過根據(jù)高危因素篩查病人，然后做針對性的血清生物標志物測定和影像學檢查以明確患者有無動脈粥樣硬化斑塊并對斑塊進行形態(tài)、結(jié)構(gòu)和病理進程的分析。在未來的研究中需要縱向地觀察患者動脈粥樣硬化斑塊的病理特點，找到能夠“預(yù)言”未來近期內(nèi)發(fā)生的心血管事件的信號物質(zhì)—決定性的生物標志物。

參考文獻：

[1] Myerburg RJ， Interian A， Jr.， Mitrani RM， Kessler KM， Castellanos A. Frequency of sudden cardiac death and profiles of risk. The American journal of cardiology. 1997 Sep 11；80（5B）：10F-9F. PubMed PMID： 9291445.

[2] Virmani R， Kolodgie FD， Burke AP， Farb A， Schwartz SM. Lessons from sudden coronary death： a comprehensive morphological classification scheme for atherosclerotic lesions. Arteriosclerosis， thrombosis， and vascular biology. 2000 May；20（5）：1262-75. PubMed PMID： 10807742.

[3] Naghavi M， Libby P， Falk E， Casscells SW， Litovsky S， Rumberger J， et al. From vulnerable plaque to vulnerable patient： a call for new definitions and risk assessment strategies： Part I. Circulation. 2003 Oct 7；108（14）：1664-72. PubMed PMID： 14530185.

[4] Muller JE， Tofler GH， Stone PH. Circadian variation and triggers of onset of acute cardiovascular disease. Circulation. 1989 Apr；79（4）：733-43. PubMed PMID： 2647318.

[5] Brown BG， Gallery CA， Badger RS， Kennedy JW， Mathey D， Bolson EL， et al. Incomplete lysis of thrombus in the moderate underlying atherosclerotic lesion during intracoronary infusion of streptokinase for acute myocardial infarction： quantitative angiographic observations. Circulation. 1986 Apr；73（4）：653-61. PubMed PMID： 3948368.

[6] Naghavi M， Libby P， Falk E， Casscells SW， Litovsky S， Rumberger J， et al. From vulnerable plaque to vulnerable patient： a call for new definitions and risk assessment strategies： Part II. Circulation. 2003 Oct 14；108（15）：1772-8. PubMed PMID： 14557340.

[7] Stary HC. Natural history and histological classification of atherosclerotic lesions： an update. Arteriosclerosis， thrombosis， and vascular biology. 2000 May；20（5）：1177-8. PubMed PMID： 10807728.

[8] Hansson GK. Inflammation， atherosclerosis， and coronary artery disease. The New England journal of medicine. 2005 Apr 21；352（16）：1685-95. PubMed PMID： 15843671.

[9] Rosner D， Stoneman V， Littlewood T， McCarthy N， Figg N， Wang Y， et al. Interferon-gamma induces Fas trafficking and sensitization to apoptosis in vascular smooth muscle cells via a PI3K- and Akt-dependent mechanism. The American journal of pathology. 2006 Jun；168（6）：2054-63. PubMed PMID： 16723718. Pubmed Central PMCID： 1606618.

[10] Alvarez B， Ruiz C， Chacon P， Alvarez-Sabin J， Matas M. Serum values of metalloproteinase-2 and metalloproteinase-9 as related to unstable plaque and inflammatory cells in patients with greater than 70% carotid artery stenosis. Journal of vascular surgery. 2004 Sep；40（3）：469-75. PubMed PMID： 15337875.

[11] Antman EM， Cohen M， Bernink PJ， McCabe CH， Horacek T， Papuchis G， et al. The TIMI risk score for unstable angina/non-ST elevation MI： A method for prognostication and therapeutic decision making. JAMA ： the journal of the American Medical Association. 2000 Aug 16；284（7）：835-42. PubMed PMID： 10938172.

[12] Leber AW， Knez A， von Ziegler F， Becker A， Nikolaou K， Paul S， et al. Quantification of obstructive and nonobstructive coronary lesions by 64-slice computed tomography： a comparative study with quantitative coronary angiography and intravascular ultrasound. Journal of the American College of Cardiology. 2005 Jul 5；46（1）：147-54. PubMed PMID： 15992649.