預測支架內再狹窄的血清生物標志物研究進展

趙孟琪

摘要：經皮冠狀動脈介入治療是目前治療冠狀動脈粥樣硬化性心臟病的主要治療手段，從金屬裸支架到藥物洗脫支架，很大程度上改善了介入治療的療效和預后，但介入術后再狹窄的發生仍然是限制遠期療效的主要臨床問題，血清生物標志物的檢驗對再狹窄進行早期診斷、指導治療、改善預后至關重要，因此本文就再狹窄的發生機制及對再狹窄有預測作用的血清生物標志物進行綜述。

關鍵詞：支架內再狹窄;金屬基質蛋白酶;中性粒細胞/淋巴細胞;小分子RNA

【中圖分類號】R331.1+44 ? ? ? ? ? ? 【文獻標識碼】A ? ? ? ? ? ? 【文章編號】2107-2306（2021）07-100-02

介入術后支架內再狹窄（in-stent restenosis，ISR）是限制經皮冠狀動脈介入術（Percutaneous coronary intervention，PCI）遠期療效的主要臨床問題。發生率為15%-30%。藥物洗脫支架（Drug-eluting stent，DES）雖然提高了介入治療的成功率，但ISR問題尚未解決。當前常規篩查和診斷ISR的金標準是冠狀動脈造影，但這是侵入性檢查，花費大，且要注射造影劑，會造成患者不適及引起造影相關并發癥，尋求簡便、快捷、有效的血清生物標志物來預測ISR的發生至關重要，因此本文就對ISR具有預測作用的血清生物標志物進行綜述。

1、ISR的定義及發生機制

1.1、ISR的定義：ISR是指冠狀動脈造影結果顯示冠狀動脈支架內或支架近端、遠端5mm范圍內冠狀動脈管腔狹窄直徑≥50%[1]。

1.2、ISR的發生機制：（1）早期血管彈性回縮，（2）新內膜增生（損傷處血管修復的結果， 各種凝血因子及炎癥因子刺激平滑肌細胞增殖和細胞外基質形成），（3）血管重塑。ISR主要是金屬支架作為異物而引起的血管壁損傷及非特異性炎癥反應的結果。支架植入后引起血管內皮損傷，伴隨連續的內皮剝脫、重新內皮化及新內皮的產生。內皮脫落的同時會引起一系列炎癥反應促進細胞因子（如成纖維細胞生長因子-2（FGF-2）、血小板衍生生長因子（PDGF）、轉化生長因子（TGF-β）、血管內皮生長因子（VEGF）、胰島素樣生長因子-1（IGF-1））的釋放，細胞因子調節血管平滑肌細胞（Vascular Smooth Muscle Cell，VSMC）由收縮表型轉化為合成型，并誘導其增殖及釋放細胞外基質（extracellular matrix，ECM）從而形成新生內膜，合成型的VSMC還能遷入內膜黏附的脂質斑塊中吞噬脂質，形成泡沫細胞并合成和分泌纖維蛋白，最終引起管腔狹窄[2]-[3]。

2、預測再狹窄相關血清生物標志物

2.1、金屬基質蛋白酶-9（Matrix metalloproteinase-9，MMP-9）

MMP-9是金屬基質蛋白酶（Matrix metalloproteinase，MMPs）家族中最重要的一種酶，又稱為明膠酶B（gelatinase B）。MMPs是一種中性蛋白酶家族的含鋅酶，可降解幾乎所有的ECM，其活性受“金屬基質蛋白酶組織抑制劑 （tissue inhibitor of metalloprotenase，TIMPs）”的調節。中性粒細胞、單核細胞、內皮細胞以及VSMC等炎性免疫細胞均能夠產生MMP-9，MMP-9可以降解IV型膠原蛋白，參與新血管形成、血管炎癥和動脈粥樣硬化（Atherosclerosis，AS）的發生發展。在AS發生發展過程中，血管壓力增加，內皮細胞（Endothelial cells，ECs）的MMP-9表達和活性增強，促進ECM降解，從而增強炎癥細胞浸潤。組織病理學研究表明，MMP-9可以分解AS粥樣斑塊和纖維帽中內皮基底膜的Ⅳ型膠原，導致斑塊不穩定，進而引發斑塊的破裂。MMP-9還可以促進VSMC的遷移，VSMC進一步分泌血管內皮生長因子（Vascular endothelial growth factor，VEGF），促進新生血管的形成[2]。為了明確MMP-9、MMP-2和膠原蛋白的空間分布及動態變化與ISR的相關性，Shen等人模擬Z型支架植入小型豬總動脈后新內膜從生成到消退的過程，其結果表明：當發生ISR時，MMP-9、MMP-2的表達水平下降，膠原蛋白的含量達到最大值，這可能與ISR有關。Zhang等人的研究也表明ISR組血清骨保護素（Osteoprotegerin，OPG）及MMP-9水平升高，回歸分析進一步表明血清OPG及MMP-9水平的升高與ISR的發生成正相關，提示其與PCI術后ISR發生有明顯的相關性[4]。

上述研究只說明了MMPs對ISR的單獨預測價值，實際上，TIMPs是MMPs的有效內源性抑制劑，心臟成纖維細胞通過MMPs及其抑制劑TIMPs的合成和產生活性膠原蛋白來調節ECM穩態，其中TIMPs-MMPs的平衡決定了膠原蛋白的周轉化率。TIMPs-MMPs失衡會影響MMPs活性、ECM轉換和組織重塑，并可能導致代謝和免疫疾病、心血管疾病甚至癌癥[5]。Song等人通過研究48只巴西小型豬植入TIMPs洗脫支架后ECM的變化，明確對ISR的影響，其結果表明TIMPs洗脫支架顯著抑制了血管介質和新內膜（尤其是支桿周圍）中MMP-2和MMP-9的表達，使用TIMPs洗脫支架可持久有效地抑制內膜增生，增加內腔面積。由此可見MMP-9可參與ISR的發生，作為預測ISR的生物標志物有很大潛力，同時MMPs-TIMPs之間動態平衡的研究有望成為心血管疾病的潛在治療靶點，為臨床心血管疾病預防、診斷、治療、預后提供新思路。

2.2、中性粒細胞/淋巴細胞（neutrophil/lymphacyteration，NLR）

NLR代表了中性粒細胞絕對數與淋巴細胞絕對數的比值，它涉及了兩種白細胞亞型，反映了體內炎癥成分中性粒細胞的活性與調節成分淋巴細胞的平衡狀態。越來越多的證據表明，使用冠狀動脈支架會導致強烈和持續的炎癥狀態，在ISR的發生發展過程中發揮了重要的促進作用，NLR近期在心血管系統研究較多。

NLR與ISR有緊密關系的機制可能是：支架植入后，引起血管內膜機械性損傷，血小板和纖維蛋白在損傷部位沉積并募集大量白細胞，白細胞可能通過釋放氧自由基和大量與內皮損傷、凝血激活、VSMC增殖有關的炎癥介質來促進炎癥過程，進而促進新生內膜形成。而淋巴細胞則代表免疫系統的調節通路，內膜損傷后，血管中層循環炎癥細胞，如T淋巴細胞和單核巨噬細胞，遷移并粘附到損傷部位，參與冠狀動脈炎癥。中性粒細胞加劇炎癥反應，而某些淋巴細胞亞群顯示出抑制炎癥反應，因此NLR升高可能代表炎癥狀態的增加，從而促進ISR的發展。這兩種計數的結合要比單獨的中性粒細胞或淋巴細胞計數更可靠。

Balli等人通過研究NLR是否能夠預測PCI術后ISR，其結果表明NLR水平大于0.58時，預測ISR的敏感性為81.8%，特異性為93.5%。Gabbasove 等納入126例接受DES置入術的穩定型心絞痛患者，評估 NLR 對于ISR的預測能力，結果顯示 NLR 可以有效地預測穩定型心絞痛合并 2 型糖尿病患者DES植入術后ISR的發生。NLR被認為是ISR風險和AS斑塊穩定性的預測指標。NLR與許多其他炎癥性標志物不同，其價格便宜且易于獲得，兩種細胞在血液循環中穩定存在，不會受到不同生理狀態對血細胞絕對值的影響，對于預測ISR有很大的研究價值。

2.3、微小RNA（Microribonucleic acid，miRNA）

miRNA 是一類僅有18 -25個核苷酸的單鏈小分子RNA，主要通過表觀修飾其靶基因的表達來實現其功能[6]。miRNA在細胞激活，壓力或損傷后釋放，被認為是心臟病（如ISR）有價值且穩定的生物標志物。miRNA-23b在VSMC中高度表達，其過表達可抑制VSMC的增殖和遷移，可能是ISR的保護因素，Saavedra 等研究表明ISR患者血漿中miRNA-23b和miRNA-143的水平低于對照組。Iaconetti 也證明了在體內血管損傷后miRNA-23b被下調。Yuan等研究表明，低血漿水平的miRNA143和miRNA145預示著ISR的風險較高且預后較差，這可能是miRNA143和miRNA145通過調節VSMC表型轉變并控制VSMC增殖和遷移來參與AS和ISR過程。有研究指出miRNA17參與炎癥和氧化應激，它可以誘導VSMC的保護性自噬和反凋亡，并促進 VSMC 增殖，提示其可能通過次途徑參與ISR。Zhu等人研究表明，miR-140-3p在周圍動脈疾病（Peripheral artery disease，PAD）的ISR過程中通過直接靶向作用于C-Myb和BCL-2來增加miRNA140-3p水平可明顯減弱ASMC增殖并增加ASMC凋亡。動物模型實驗中遞送miRNA140-3p可以顯著減少球囊損傷，減少ISR，這有理由認為miRNA140-3p很有可能在CAD的PCI術后出現ISR的患者中也出現表達下調，且有望成為ISR的新的治療靶點。以往研究認為miRNA-93-5p能夠區分穩定冠心病和無冠心病患者，但近期O’Sulliva等為了明確其是否可以預測ISR，通過測量78例（ISR39，非ISR39）患者血漿miRNA-93-5p水平，納入了心臟危險因素和支架長度及直徑（ISR的已知預測因子），并進行了逐步Logistic回歸分析，在逐步添加所有心臟危險因素后，只有miRNA-93-5p仍是ISR的獨立預測因子（OR 6.30，p=0.008），進一步調整支架的長度和直徑后，miRNA-93-5p仍是ISR的獨立預測因子（OR 4.80，p=0.02），為了確定miRNA-93-5p是否可用于區分ISR和非ISR，進行了ROC分析（AUC 0.77），說明miRNA-93-5p有潛力成為預測ISR的生物標志物，并暗示了與miRNA-93-5p相關的CAS和冠狀動脈ISR形成有共同的機制，但該研究的一個重要缺點在于缺乏獨立隊列缺乏額外的驗證，從而限制了結果的范圍，因此還有待進一步研究證實。最近有研究表明循環中miRNA-30b-5p可以可靠地預測DES植入患者的ISR，其主要是通過靶向作用血管內皮生長因子及其受體（VEGF-VEGFR2）、促分裂原活化蛋白激酶（MAPK）、磷脂酰肌醇3-激酶-AKT（PI3K-AKT）、上皮生長因子及其受體（EGR-EGFR）和轉化生長因子β（TGF-β）來參與ISR，Gutierrez等回顧性研究了55例DES植入的患者，ISR組中miRNA-30b-5p的表達與非ISR組顯著下調，其倍數變化進行線性回歸分析并計算ROC曲線下面積（AUC=0.8），分析表明：miRNA-30b-5p血清水平對數倍降低的患者可發生在狹窄，其敏感性和特異性分別為64.6%和100%。Pan等通過復雜的ISR病理過程的表觀遺傳學人類臨床試驗建立動態分子機制分析表明miRNA-142-5p在預測高ISR風險人群中具有巨大的潛力，顯示出高的ISR預測值（ROC曲線下面積為0.734），表明其具有良好的診斷準確性，并為靶向治療ISR提供了潛在的生物標志物和可能的分子機制。

雖然上述多種miRNA被報道在ISR治療中起作用，其在ISR中作為治療劑的潛力仍有待觀察，但是miRNA-21基因敲除小鼠的ISR確實降低了，因此miRNA-21可能是ISR的有希望的治療靶點。多種miRNA通過不同的機制來參與心血管疾病的發生發展，miRNA的顯著特征是其細胞外穩定性，有望成為PCI術后ISR有預測價值的指標、兩種或兩種以上的miRNA聯合檢測以提高預測ISR的靈敏度和特異度非常有必要、可作為ISR治療劑的miRNA有潛力成為ISR新的治療靶點。

展望

冠狀動脈粥樣硬化性心臟病在人群中發病率較高，病情復雜，嚴重影響人群的生活質量，冠狀動脈造影作為診斷金標準然而是一種有創的影像學方法，且具有費用高、操作難度大、放射性傷害高等缺點，而且造影劑的使用會引起患者不適及造影相關并發癥。血清學標志物具有無創、廉價、出結果快、可重復等優點，因此尋求對ISR預測特異性較高的血清標志物及通過聯合檢測兩種或兩種以上的標志物來提高預測的靈敏度和特異度至關重要。ISR的可預測生物標志物可幫助精確區分易感人群，并為不同患者選擇最合適的干預措施（裸金屬支架或藥物洗脫支架植入），進而減少花費，達到個性化醫學的目的。本文通過對ISR發生機制及對ISR有預測作用的生物標志物進行系統描述，以求對ISR進行早期診斷、尋找新的治療靶點，對ISR進行早期治療、以及指導藥物洗脫支架的藥物選擇，來總體上改善冠脈介入術后患者的預后及生活質量。

參考文獻：

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[4]張燕，陳巖，李慶民，孟華.血清骨保護素與基質金屬蛋白酶-9水平與經皮冠脈介入術后支架內再狹窄的研究[J].醫藥論壇雜志，2017，38（04）：4-6.

[5]趙婉晴，高偉勤.基質金屬蛋白酶及其抑制劑在心血管疾病中的研究進展[J].微量元素與健康研究，2020，37（01）：63-65.

[6]金吉春，金星林.microRNA的概述及其研究[J].醫學研究生學報，2013，26（10）：1109-1112.