卵圓孔未閉與隱源性卒中的相關(guān)研究進(jìn)展

鄭威龍，陳建英

（廣東醫(yī)科大學(xué)，廣東 湛江 524001）

當(dāng)前缺血性卒中在全球的發(fā)病率和死亡率居高不下。部分病例的主要臨床病因被歸因于肺血管疾病、心臟瓣膜栓塞綜合征和各種小動脈血管疾病等。在隱源性缺血性心臟卒中綜合征(cryptogenic ischemic stroke，CIS) 中，因存在來自右心房的微血栓不完全經(jīng)過心肺血管而進(jìn)入體循環(huán)，下肢靜脈血栓形成和房間隔動脈瘤所形成的血栓可通過從右向左分流的(RLS) 異常血管通道而引起大腦基底動脈叢閉塞癥等，此現(xiàn)象被稱為反常性栓塞(paradoxical embolism，PE)，多見于中青年缺血性卒中。卵圓孔為胎兒在心房原發(fā)性隔和繼發(fā)性隔中間生長而成的隧道樣構(gòu)造，是構(gòu)成心房隔膜之間的生理性通路。隨著新生兒肺循環(huán)系統(tǒng)機(jī)能的健全完善，左心房壓力也逐步增加，原發(fā)隔和繼發(fā)隔緊密貼合至關(guān)閉，若嬰兒3 歲之后仍未閉合，則稱其為卵圓孔未閉（patent foramen ovale，PFO）。該病在隱源性卒中（cryptogenic stroke，CS）患者中的發(fā)生率在60%以上。心臟血管畸形發(fā)育中與其緊密相關(guān)的某些基因片段如TBX5、TBX20、NKX-2、GATA4 等也均可能存在著表達(dá)異常，且可能共同作用導(dǎo)致高危型PFO 的發(fā)生。因此，PFO 與基因表達(dá)異常關(guān)系的研究具有現(xiàn)實意義。本文擬對PFO 與CS 發(fā)病的流行病學(xué)、致病原因、基因?qū)W等方面的相關(guān)研究進(jìn)展進(jìn)行概述。

1 卵圓孔的結(jié)構(gòu)與CS 存在相關(guān)性

通過對患有PFO 的CS 患者進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，有癥狀的患者更易出現(xiàn)較大的PFO 和嚴(yán)重的RLS。在使用經(jīng)食道超聲心動圖(TEE) 準(zhǔn)確評估PFO 中發(fā)現(xiàn)，與沒有CS 的患者相比，CS 患者出現(xiàn)較大PFO、長隧道PFO、房間隔動脈瘤(atial septal aneurysm，ASA)、超活動性房間隔(IAS) 和突出的咽鼓管瓣膜或Chiari網(wǎng)的概率更高。有研究指出，PFO 大小和IAS 活動度是嚴(yán)重RLS 的獨立預(yù)測因子。在患有嚴(yán)重RLS 的CS患者中，腦部多發(fā)性缺血性病變更常見[1]。一項關(guān)于年輕隱源性缺血性卒中患者PFO 大小與急性缺血性病灶體積關(guān)系的研究發(fā)現(xiàn)，大腦病變體積與第一房間隔和第二房間隔之間的最大間距存在顯著的統(tǒng)計學(xué)相關(guān)性(P=0.047)。PFO 長度與大腦損傷體積之間的負(fù)相關(guān)關(guān)系可以證實長隧道對較大栓子的“濾器樣”作用，作用強(qiáng)度與隧道本身的長度和形態(tài)密切相關(guān)。較短和較大的PFO 似乎提供了較高的栓塞風(fēng)險。這種PFO可能在某種程度上被血液動力學(xué)同化為房間隔缺損。反常栓塞同樣是主要的假設(shè)血栓形成機(jī)制，但卵圓孔通道本身也被懷疑是原位血栓形成的部位。目前沒有確切的臨床證據(jù)支持這一機(jī)制。高分辨率光學(xué)相干斷層掃描(OCT) 是一種評估血管微觀結(jié)構(gòu)的優(yōu)秀成像技術(shù)，有研究中使用OCT 檢測11 名卒中患者( 平均年齡30.5[SD,10.1] 歲；63.6% 為女性) 和7 名未患卒中患者( 平均年齡30.9[SD,7.1] 歲；女性占57.1% ；包括6 名無癥狀患者和1 名偏頭痛患者)PFO 內(nèi)的原位血栓，最終結(jié)果顯示：所有患有卒中的患者和1 名患有偏頭痛但未患卒中患者的PFO 內(nèi)發(fā)現(xiàn)了多處血栓，卒中患者的平均血栓數(shù)為12.6( 標(biāo)準(zhǔn)差為11.0 ；范圍2 ～35)，平均總血栓長度為0.04 mm(標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.04 mm ；范圍0.01 ～0.14 mm)。此外，9 名患者(81.8%)的心內(nèi)膜表面不規(guī)則( 在3 名患者的不規(guī)則心內(nèi)膜表面檢測到原位血栓)[2]。

2 PFO 與高同型半胱氨酸血癥的相關(guān)性

高同型半胱氨酸血癥(tHcy) 也可能是引起卒中的危險因素之一。先天性同型半胱氨酸的代謝途徑錯誤可能導(dǎo)致其水平高于正常的范圍且與動脈粥樣硬化、心肌梗死、動脈病變和血栓有關(guān)。在沒有病理突變的情況下，tHcy 升高是腦血管疾病的一個獨立風(fēng)險因素。有研究發(fā)現(xiàn)，血清素(5-HT) 是一種具有血管活性的促血栓形成物質(zhì)[3]，可誘導(dǎo)心臟氧化應(yīng)激，是由肺調(diào)節(jié)和滅活的神經(jīng)遞質(zhì)，其在PFO 經(jīng)皮閉合后降低，這支持了慢性右向血栓的假設(shè)[4]。左分流可能使有害的血管活性介質(zhì)逃脫肺血管系統(tǒng)的失活作用，引發(fā)促炎、促凝狀態(tài)。腦血管系統(tǒng)直接暴露于各種血管活性介質(zhì)中會增加腦血管損傷的風(fēng)險。另外有研究[5]表明：PFO 分流與Hcy 升高相關(guān)(β 0.115 ；95% CI 0.047 ～0.183 ；P=0.001)。左心房的Hcy 降低比右心房更顯著(P＜0.001)。此外研究中還監(jiān)測了PFO 閉合的長期影響，并與單獨的藥物治療進(jìn)行了比較(n=61)。結(jié)果顯示，PFO 完全閉合導(dǎo)致外周血Hcy降低，而單獨的藥物治療沒有效果(β-0.208 ；95%CI -0.375 ～-0.058 ；P=0.007)。殘余分流與Hcy 持續(xù)升高獨立相關(guān)(β 0.184 ；95% CI 0.051 ～0.316 ；P=0.007)。由此得出結(jié)論：PFO 分流可能導(dǎo)致循環(huán)血液中的tHcy 升高。PFO 不僅是血栓形成的“大門”，其本身也可能會促進(jìn)凝塊形成，并損傷神經(jīng)血管系統(tǒng)。Hcy 等生物標(biāo)志物可作為測量PFO 卒中殘余分流和神經(jīng)血管風(fēng)險的指標(biāo)[6]。一項經(jīng)皮PFO 閉合后動態(tài)心電圖監(jiān)測的心房顫動（atrial fibrillation，AF）篩查的結(jié)果顯示，在2018 年2 月至2019 年3 月期間，62例患者接受了PFO 閉合術(shù)，其中男性40 例(64.5%)，平均年齡為（48±9.5）歲。在這些患者中觀察到房間隔動脈瘤，57 名患者(91.9%) 接受了Amplatzer Occluder 裝 置(Abbott Vascular) 的 植 入，5 名 患 者(8.1%) 接受了Occlutech 裝置(Occlutech) 的植入。平均隨訪（7.7±2.8）個月后，3 名患者(4.8%) 發(fā)生新發(fā)AF，2 名AF 患者(3.2%)需要長期口服抗凝劑治療。沒有突出顯示AF 的預(yù)測因素。共有16 名患者(25.8%)在AECG 上報告了沒有AF 的心悸。結(jié)論：在高度選擇的患者中，PFO 閉合后6 個月內(nèi)用3 次系統(tǒng)性24小時AECG 評估的AF 發(fā)生率很低( ＜5%)。多數(shù)陣發(fā)性AF 發(fā)生在手術(shù)后的第1 個月內(nèi)，且與不良結(jié)果無關(guān)。

3 PFO 的特點

PFO 的原位血栓是由在左、右心房之間壓力差變小時，卵圓孔處血液滯留形成“逃脫現(xiàn)象”所致。PFO 相關(guān)的CS 患者多存在房性心律失常。Berthet 研究指出，房間隔區(qū)解剖形狀及構(gòu)造等的發(fā)育變異易誘發(fā)和造成心室電生理學(xué)狀態(tài)改變，造成心肌病理變化，導(dǎo)致陣發(fā)性心律失常，從而誘發(fā)與PFO 相關(guān)的CS。PFO 患者多存在反常性栓塞，靜脈微栓子可堵塞患者大腦中基底動脈的主干部分(直徑約3 mm)和其他的大部分皮質(zhì)分支動脈(直徑約1 mm)。隨年齡增長，PFO長度可增加，動脈栓塞相關(guān)疾病的潛在風(fēng)險也隨之顯著增加。PFO 患者的CS 高危因素包括：較大的PFO及合并房間隔動脈瘤、中到大量右向左分流、長隧道PFO、腔隙靜脈瓣或靜脈網(wǎng)突出、Valsalva 期間轉(zhuǎn)向分流及低角度血流，上述因素均證實與CS 存在明顯的相關(guān)性。房間隔動脈瘤指房間隔平面向左房或右房偏移＞10 mm,或左右偏移總和＞15 mm[7]。房間隔動脈瘤在正常人群中的發(fā)病率很低( 為0.2% ～10.2%)，而在缺血性腦卒中患者群體中的發(fā)病率較高( 為12% ～24%)，約60% 的房間隔動脈瘤患者存在PFO。有研究顯示，與非房間隔動脈瘤組比較，房間隔動脈瘤組患者常合并較大分流的PFO。在應(yīng)用阿司匹林治療的隱源性腦卒中患者中，PFO 合并房間隔動脈瘤患者的4 年缺血性卒中復(fù)發(fā)率(15.2%) 明顯高于未合并房間隔動脈瘤的PFO 患者(2.3%)。當(dāng)PFO 合并房間隔動脈瘤時，瘤周袋內(nèi)更易產(chǎn)生渦流，導(dǎo)致血小板細(xì)胞激活、血液淤滯。房間隔動脈瘤會導(dǎo)致左房排空不全，凝血蛋白級聯(lián)反應(yīng)激發(fā)，使局部產(chǎn)生栓子。CLOSE 試驗表明，PFO 合并ASA 會增加卒中復(fù)發(fā)的風(fēng)險[8]。ASA 可使PFO 通道開放頻率增加，為栓子及血管活性物質(zhì)的通過提供更多機(jī)會。深靜脈血栓(deep venous thrombosis，DVT) 形成后，栓子可以通過PFO-RLS 進(jìn)入動脈系統(tǒng)造成腦栓塞。有研究指出，DVT 形成時，約產(chǎn)生5 ～300×105/h 個栓子，可增加反常栓塞的風(fēng)險。血液出現(xiàn)高凝狀態(tài)可促進(jìn)血栓形成。凝血酶原的G20210A 基因突變和Ⅴ因子介導(dǎo)下的Leiden 基因突變可共同導(dǎo)致外周靜脈血栓形成。其他的突變?nèi)绲鞍證/S 突變或缺乏也會促進(jìn)末梢靜脈血流的高凝狀態(tài)。致病因素( 如抗磷脂抗體異?；蚋咄桶腚装彼嵫Y) 也具有雙向誘導(dǎo)因素作用，這些雙誘導(dǎo)的因素能間接誘導(dǎo)并促進(jìn)外周深淺靜脈栓子的形成。有研究指出，PFO-RLS 分流量會影響PFO 隱源性腦卒中患者的致病性。在做Valsalval 動作時，胸腔血管系統(tǒng)內(nèi)血液的相對壓力迅速升高，使心臟容量負(fù)荷降低、靜脈回心血量相應(yīng)大幅減少，導(dǎo)致左房壓力急劇減小。當(dāng)左右心房壓力差增加時，房間隔突然擺動可造成右心房PFO-RLS 分流量驟然增大，增加缺血性腦卒中的發(fā)生風(fēng)險。

4 PFO 相關(guān)的心臟相關(guān)基因、發(fā)育的調(diào)控通路、組織學(xué)

動物研究表明，Notch 通路和其他心臟轉(zhuǎn)錄因子(GATA4、TBX20、NKX2-5) 會參與卵圓孔閉合。形成房間隔是一個漫長而復(fù)雜的過程。在人類妊娠的第4 周，一個間充質(zhì)結(jié)構(gòu)(原發(fā)性中隔)從心房頂部出現(xiàn)，形成一個逐漸閉合的原發(fā)性孔。在第5 周初級隔穿孔合并形成次級孔。第12 周右房頂向下折疊，逐漸成為第二隔。出生后肺阻力降低和左心房壓力增加迫使主隔膜與次隔膜對抗閉合卵圓孔。胎兒期右向左的分流必須與漸進(jìn)性間隔過程相平衡。高度保守的Notch 信號通路與心臟發(fā)育有關(guān)，在卵圓孔閉合中有明顯作用。相關(guān)基因(GATA4、TBX20、NKX2-5、ZIC3) 中的其他潛在基因最初被認(rèn)為是房間隔缺損(ASD) 的致病基因。TBX20 和NKX2-5 的相關(guān)協(xié)同作用已在一項動物研究中得到證實，在有相關(guān)缺陷的小鼠中，PFO 的發(fā)生率較高。TBX20 主要表達(dá)存在于心肌、心房內(nèi)膜墊上的血管內(nèi)皮細(xì)胞、心臟瓣膜上的血管細(xì)胞和房室間隔中。目前已知，TBX20 可在心內(nèi)膜中表達(dá)。TBX20是早期心室墊形成和心內(nèi)膜內(nèi)皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT) 的必需基因[9]。TBX20、GATA 家族可調(diào)節(jié)細(xì)胞外基質(zhì)表達(dá)以及促進(jìn)心內(nèi)膜墊的間充質(zhì)瓣膜前體結(jié)構(gòu)中細(xì)胞增殖，BMP2 可同時誘導(dǎo)TBX20 和TBX2 在心臟胚胎和早期心管中的表達(dá)。TBX20 可抑制SMAD1/5 活性，將TBX2 表達(dá)限制在具有最高BMP 信號傳導(dǎo)水平的發(fā)育中的AVC/OFT 上，防止腔室形成并促進(jìn)墊發(fā)育[10]。TBX20 可以調(diào)節(jié)Wnt/β-catenin 通路的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄介質(zhì)，促進(jìn)心內(nèi)膜墊成熟和瓣膜伸長。Boogerd等人證明了TBX20 在分隔期間心內(nèi)膜譜系中Vcan 表達(dá)的直接作用，證實了TBX20 在心內(nèi)膜介導(dǎo)的心源性事件中的作用。TBX20 全局突變表現(xiàn)為心肌細(xì)胞的增殖性減小和心肌發(fā)育出現(xiàn)停滯期，可導(dǎo)致心臟組織發(fā)育不全。增殖細(xì)胞缺陷可歸因于TBX2 基因在整個突變株心臟細(xì)胞核中的異位表達(dá), 抑制了心肌細(xì)胞增殖。TBX20 和TBX2 的綜合損失不能挽救發(fā)育不全的心臟表型，表明TBX20 可通過調(diào)節(jié)額外的途徑來控制心肌細(xì)胞增殖。但目前缺乏對胎兒心肌細(xì)胞TBX20直接下游靶點的了解。為深入了解TBX20 介導(dǎo)的心肌細(xì)胞周期調(diào)控機(jī)制, 有研究對心肌細(xì)胞周期進(jìn)行了分析。經(jīng)DNA 含量的熒光激活細(xì)胞分選表明，較高百分比的TBX20 cKO( 條件性敲除突變體) 心肌細(xì)胞處于G1 期，而對照組較低百分比的TBX20 cKO 心肌細(xì)胞處于S 期，表明TBX20 中G1 到S 期進(jìn)展有缺陷突變心肌細(xì)胞。這些數(shù)據(jù)表明，TBX20 是心肌細(xì)胞周期進(jìn)程中所必需的。細(xì)胞周期中下調(diào)基因類型主要包括CDC6 基因( 細(xì)胞分裂周期6) 基因、CDT1 基因( 染色質(zhì)許可基因和DNA 復(fù)制因子1 基因) 和CCNA2( 細(xì)胞周期蛋白 A2)。CDC6 和CDT1 則分別參與促進(jìn)DNA 細(xì)胞的正常分裂復(fù)制過程。CDC6 和CCNA2 結(jié)合可以直接激活CDK2 受體( 細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶2)。TBX20 cKO 中CDC6、CDT1 和CCNA2 的下調(diào)心肌細(xì)胞與我們觀察的結(jié)果一致，即突變心肌細(xì)胞顯示G1 到S 轉(zhuǎn)換減少并為TBX20 促進(jìn)妊娠中期心肌細(xì)胞周期進(jìn)展的假設(shè)提供支持。上調(diào)人類基因組序列中發(fā)現(xiàn)的胚胎器官發(fā)育有著至關(guān)重要意義基因的相關(guān)基因主要包括TBX2、Isl1(LIM/同源域轉(zhuǎn)錄因子Islet1)、Fgf10( 成纖維細(xì)胞生長因子10)、Hopx、Bmp2( 骨形態(tài)發(fā)生蛋白2) 和Bmp10，表明TBX20 是必不可少的、用于調(diào)節(jié)編碼轉(zhuǎn)錄因子的基因和對心臟形態(tài)發(fā)生極重要的信號通路。有研究指出，TBX20 突變與房間隔缺損有關(guān)。可通過調(diào)節(jié)細(xì)胞外基質(zhì)蛋白多糖來影響房間隔和室間隔發(fā)育[11]。TBX20 似乎需要在多個細(xì)胞譜系中作用于心臟分隔。TBX20 全局突變表現(xiàn)為心肌細(xì)胞增殖減少和發(fā)育停滯，常伴有嚴(yán)重的心臟發(fā)育不全[12-13]。有研究發(fā)現(xiàn)，消融發(fā)育的心肌細(xì)胞中的TBX20 可導(dǎo)致心腔擴(kuò)張失敗和間隔缺損，這與TBX20 cKO 心肌細(xì)胞增殖減少有關(guān)。這些結(jié)果首次證明了TBX20在胚胎心肌細(xì)胞增殖中的細(xì)胞自主需求。TBX20 基因及其表達(dá)調(diào)控通路與卵圓孔發(fā)育的關(guān)系需要在未來的研究中進(jìn)一步證實。

5 PFO 封堵術(shù)預(yù)防再次發(fā)生CS 現(xiàn)已成為一線治療方式

當(dāng)前心臟介入技術(shù)得到飛速發(fā)展，經(jīng)導(dǎo)管PFO封堵術(shù)也已成為安全、高效的PFO 治療方法[14]。目前相關(guān)指南均推薦將經(jīng)導(dǎo)管PFO 封堵術(shù)作為中等至大量右向左分流、有缺血性卒中病史的成年P(guān)FO 患者的一線治療方法。相比于抗血小板、抗凝等藥物保守治療，經(jīng)導(dǎo)管PFO 封堵術(shù)的長期預(yù)后獲益評價更高[15]。

6 總結(jié)與展望

PFO 相關(guān)性卒中的發(fā)病機(jī)制與反常栓塞有關(guān)。美國神經(jīng)病學(xué)會提出，原位栓塞與PFO 相關(guān)性卒中密切相關(guān)，尤其是對于一些高危PFO 而言，復(fù)雜結(jié)構(gòu)的更容易導(dǎo)致原位栓塞形成，并且PFO 形成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)是否與相關(guān)基因及其通路調(diào)控等有關(guān)未能明確。對這些相關(guān)基因、有害物質(zhì)的研究使臨床上對PFO 相關(guān)性卒中的發(fā)病機(jī)制有了進(jìn)一步的了解，對今后臨床指導(dǎo)PFO 相關(guān)性卒中的診斷、治療及預(yù)后預(yù)測具有重要意義。未來仍需探尋CS 合并PFO 下是否存在心臟發(fā)育基因等明顯表達(dá)差異，進(jìn)一步為篩選適合行PFO 封堵術(shù)的人群提供新的更確切的依據(jù)。