心臟瓣膜疾病手術前后血流動力學異常與vWF和ADAMTS13的關系

楊悅，宋昱，賈克剛

（1.天津醫科大學心血管病臨床學院，天津300457；2.天津市濱海新區塘沽大華醫院，天津300450；3.泰達國際心血管病醫院CCU，天津300457；4.泰達國際心血管病醫院檢驗科，天津300457）

血流剪切應力是指在流動過程中各層流間產生的類似摩擦力的機械應力。血流動力學異常心臟瓣膜病（cardiac valvular disease with abnormal hemodynamic，CVDAH）是指由于血液流動的腔道發生了幾何形狀的改變（如彎曲、狹窄、反流等），導致剪切應力變化的一類心臟疾病，包括主動脈瓣狹窄、二尖瓣狹窄、主動脈瓣反流等心臟瓣膜病。在血液循環低剪切條件下，血管性血友病因子（vWF）以球形靜止的多聚體狀態存在，并隱藏血小板受體和內皮下細胞外基質（ECM）結合位點，此時，高分子量vWF多聚體含量下降，vWF活性下降，血小板的黏附聚集能力下降，但在高剪切應力（高于2 000 S-1）條件下，vWF經高度動態調節，由球形vWF分子形式迅速展開和伸長成長鏈結構，暴露出血小板和ECM的結合位點，并轉換功能狀態為高活性形式[1]。血管性血友病因子裂解蛋白酶（ADAMTS13）是一種vWF裂解酶，切割超大分子或大分子vWF多聚體為小分子vWF多聚體。高剪切力下，vWF長鏈的伸長率決定了ADAMTS13結合位點的暴露，從而起到負反饋調節作用。在某種程度上，ADAMTS13可反映超大分子或大分子vWF多聚體的形成。本文以血流動力學異常瓣膜疾病手術前后剪切應力的變化為研究背景，以vWF抗原（vWF：Ag）、vWF活性（vWF：AC）、ADAMTS13抗原（ADAMTS13：Ag）、ADAMTS13活性（ADAMTS13：AC）為研究靶點，探討手術前后剪切應力變化對vWF、ADAMTS13的影響。

1 對象與方法

1.1 研究對象 選取2018年7月—2019年4月于天津泰達國際心血管病醫院住院的CVDAH患者40例，其中主動脈瓣狹窄患者19例，二尖瓣狹窄患者18例，主動脈瓣反流患者3例。均成功進行瓣膜置換手術。男性26例，女性14例，年齡52.0（46.0，55.8）歲。主動脈瓣狹窄、二尖瓣狹窄、主動脈瓣反流患者診斷標準符合美國心臟協會和美國心臟病學會（AHA/ACC）發布的《2014年心臟瓣膜病患者管理指南》。入選患者均滿足血流動力學異常的標準：（1）主動脈瓣狹窄：峰值流速>3 m/s。（2）二尖瓣狹窄：峰值流速>1.9 m/s。（3）主動脈瓣、三尖瓣反流：峰值流速>3 m/s。選取同期健康人作為對照組（32名），男性14名，女性18名，年齡46.0（42.0，52.5）歲。排除標準：（1）惡性腫瘤。（2）嚴重的肝臟、腎臟疾病。（3）凝血障礙。（4）嚴重的免疫系統疾病。（5）糖尿病。（6）心臟疾病和腦血管疾病。本研究定義：吸煙者是指吸煙≥1支/d，且連續半年以上；飲酒者是指飲酒≥50 mL/周，且連續半年以上[2]。在研究開始前，40例患者均已被告知其臨床病歷及相關檢查將用于本次研究，均同意加入本研究。

1.2 手術方法及患者用藥 全部病例均在全麻（靜息符合麻醉）、低溫（28～32℃）、肝素化體外循環下行瓣膜置換手術，使用機械瓣或生物瓣進行瓣膜置換。本研究患者術前用藥情況：20例患者應用依諾肝素鈉注射液，30例患者應用降壓類藥物，7例患者應用降脂類藥物，28例患者應用利尿藥。

1.3 檢測指標采集 收集所有患者基線指標、實驗室檢查指標。所有患者于術前、術后1 h、術后1 d、術后5～7 d，對照組于空腹狀態下采集靜脈血，枸櫞酸鈉真空抗凝管采集2.7 mL、EDTA-K2真空抗凝管采集2 mL、分離膠促凝管采集3.5 mL，混勻。分離膠促凝血及枸櫞酸鈉抗凝血3 500 r/min離心10 min后分離出血清或血漿，于-80℃保存，擇期進行vWF：Ag、vWF：AC、ADAMTS13：Ag、ADAMTS13：AC的檢測。

1.4 儀器與試劑 Sysmex CS-5100凝血分析儀、Sysmex XE-5000全自動血細胞分析儀（日本Sysmex公司），7600型全自動生化分析儀（日本日立公司），ACL-TOP700凝血儀（美國沃芬公司）；血小板數（PLT）、血小板壓積（PCT）、血小板分布寬度（PDW）、大血小板比率（PLCR）、平均血小板體積（MPV）、血紅蛋白（HGB）試劑（日本Sysmex公司），纖維蛋白原（FBG）試劑（德國Siemens公司），總膽固醇（TC）、高密度脂蛋白-膽固醇（HDL-C）、低密度脂蛋白-膽固醇（LDL-C）、甘油三酯（TG）、肌酐、尿素、尿酸（UA）（德國Siemens公司），vWF：Ag、vWF：AC測定（免疫比濁法）試劑（美國沃芬公司），ADAMTS13：Ag ELISA法測定試劑（武漢瑞美生物公司），ADAMTS13：AC測定（熒光共振能量轉換法）試劑（日本Peptids公司）。

1.5 檢測方法 vWF：Ag、vWF：AC測定：在ACLTOP700凝血儀上用免疫比濁法進行測定，按儀器和試劑盒說明書進行操作。ADAMTS13：Ag測定：雙抗體夾心ELISA法檢測血漿ADAMTS13：Ag水平，按試劑盒說明進行操作。ADAMTS13：AC測定：按照葉絮和吳朝霞等[3]的方法稍加改進，采用熒光共振能量轉移法測定血漿ADAMTS13：AC，按試劑盒說明書操作。以標準血漿：Buffer=1∶20為100%活性[4]，以此為依據計算其他標準血漿的百分活性。

1.6 統計學處理 用SPSS 19.0及GraphPad Prism 7.0統計軟件進行。連續變量經正態性檢驗，正態分布以±s表示，多組間比較（3組及以上）應用單因素方差分析，組間兩兩比較采用LSD-t檢驗；非正態分布以M（P25，P75）表示，多組間比較（3組及以上）應用Kruskal-WallisH檢驗，組間兩兩比較采用Nemenyi檢驗，P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 術前兩組臨床基線資料比較 兩組間年齡、性別、吸煙史、飲酒史、收縮壓、舒張壓、HB、MPV、PDW、PLCR、FBG、TG、LDL-C差異均無統計學意義（均P>0.05）；與對照組相比，手術組的BMI、尿素、肌酐、UA值均降低，PCT、PLT、TC、HDL-C值均升高，差異均有統計學意義（均P<0.05，P<0.01），見表1。

2.2 手術組術前與術后5~7 d峰值流速（V）、最大跨瓣壓差（△P）結果比較 術后5~7 d V為（2.16±0.69）m/s，低于術前（2.59±1.17）m/s，差異有統計學意義（t=2.014，P=0.048）；術后5~7 d△P為16.00（9.00，27.00）mmHg，低于術前水平20.00（9.75，39.75）mmHg，差異有統計學意義（Z=-2.078，P=0.041）。

2.3 兩組術前、術后vWF和ADAMTS13比較 手術組vWF：Ag及vWF：AC在術后呈上升趨勢，在術后1 d時達到峰值，術后5~7 d開始下降，但均顯著高于術前水平。ADAMTS13：Ag在術后呈下降趨勢，術后1 d下降達谷值，ADAMTS13：AC在術后1 h達到最低值，但術后1 h與術后1 d ADAMTS13：Ag、ADAMTS13：AC差異均無統計學意義，術后5~7 d時ADAMTS13：Ag及ADAMTS13：AC呈上升趨勢（表2、3）。

表2 手術組手術前后及對照組vWF:Ag及vWF:AC結果比較[M（P25，P75）]Tab 2 Comparison of vWF:Ag and vWF:ACresultsin theoperation group beforeand after theoperation and thecontrol group[M（P25，P75）]

表3 手術組手術前后及與對照組ADAMTS13:Ag及ADAMTS13:AC結果比較[M（P25，P75）]Tab 3 Comparison of ADAMTS13:Ag and ADAMTS13:AC results in the operation group before and after the operation and the control group[M（P25，P75）]

3 討論

研究表明，血流動力學因素如血流量、流動/壁面剪切力、血流沖擊方向、旋動流態發生改變對動脈擴張[5]、動脈瘤[6]的形成發揮關鍵作用，過高或過低的壁面剪切應力除可促進動脈瘤的形成與發展，也對血液流動產生擾動，形成局部極高剪切應力、極低剪切應力等不穩定的血流動力學環境。主動脈瓣狹窄、二尖瓣狹窄、主動脈瓣反流等血流通道的改變導致V、△P等血流動力學指標異常，高剪切應力形成對血管內皮造成損害，影響vWF和ADAMTS13的功能。vWF是一種由血管內皮細胞和巨核細胞產生的一種大分子黏附糖蛋白[7]，以超大型vWF多聚體（UL-vWF）形式存在于特異的細胞器內[8]；ADAMTS13主要來源于肝星狀細胞和血管內皮細胞[9]。在低剪切應力條件下，vWF自我結合為致密的大分子多聚體，從而失去促進血小板黏附的功能[10]。在生理性剪切應力條件下（2 000 s-1<切應力<10 000 s-1），大分子vWF多聚體部分解聚，暴露出膠原以及ADAMTS13的結合位點，使ADAMTS13與之結合并進行剪切，從而發揮調節vWF多聚體分布的作用，使止血與血栓形成達到平衡[11]。在病理性剪切應力條件下（切應力>10 000 s-1），大分子vWF多聚體構象改變過度解聚，暴露出過多的ADAMTS13結合位點，ADAMTS13與之結合并過度剪切，導致大分子多聚體數量明顯減少[12]。

有學者對13例經皮二尖瓣邊緣修復手術患者研究表明，與基線相比，成功接受經皮二尖瓣邊緣修復術的患者平均vWF：Ag和vWF：AC顯著升高（P=0.006、0.028）[13]。本研究顯示，CVDAH患者術后1 h、術后1 d、術后5~7 d vWF：Ag、vWF：AC均明顯高于術前和對照組（P<0.05或P<0.001）。CVDAH患者術后1 h、術后1 d ADAMTS13：Ag、ADAMTS13：AC均明顯低于患者術前水平，與文獻報道一致。表明隨手術后剪切應力變化，CVDAH患者vWF：Ag和vWF：AC在術后呈上升趨勢，在術后1 d達峰值，vWF：AC呈高活性狀態，大分子vWF多聚體增多，術后5~7 d呈下降趨勢，大分子vWF多聚體部分被切割，但水平仍高于術前和對照組。ADAMTS13在術后1 h及術后1 d均呈下降趨勢（ADAMTS13：Ag和ADAMTS13：AC術后1 h與術后1 d比較無統計學意義），在術后5～7 d ADAMTS13：Ag和ADAMTS13：AC呈上升趨勢，與vWF：Ag、vWF的變化趨勢相反。

主動脈瓣狹窄患者大分子vWF多聚體減少是由于高剪切應力下大分子vWF多聚體構象改變，更易被ADAMTS13剪切水解，進而被腎臟清除[14]。van Belle等[15]對行經導管主動脈瓣置換術（TAVR）的患者進行術中監測大分子vWF多聚體的水平，發現大分子vWF多聚體缺陷可在動脈瓣置入后數分鐘內得到糾正。筆者在研究中觀察到CVDAH患者術前vWF：Ag、vWF：AC、ADAMTS13：Ag、ADAMTS13：AC和對照組比較無統計學意義，與文獻報道不一致，可能與患者術前服用了改善和治療心臟功能的藥物有關，其中包括降脂藥、降壓藥、抗凝藥等，各種藥物通過不同機制起到抑制血管內皮損傷，穩定血管內皮功能的作用[16-17]。

本文研究顯示，與剪切應力有關的V及△P水平在術后5～7 d均明顯低于術前，表明瓣膜置換手術成功對于改善和修復血流動力學異常起到了明顯作用。術后5～7 d vWF：Ag、vWF：AC開始呈下降趨勢，ADAMTS13：Ag、ADAMTS13：AC開始呈上升趨勢。推測ADAMTS13的切割重新調節了大分子vWF多聚體的分布，向止血與血栓形成平衡的方向發展。

本研究尚存在一定的局限性：（1）病例樣本量較少，無法進行預后隨訪，尚需擴大樣本量進一步研究。（2）對照組來自同期健康志愿者，未對其V、△P等資料進行統計，不能與手術組進行比較。（3）由于條件所限，術后時間點的基線資料未進行統計，影響了進一步的分析。

綜上，本研究認為圍手術期vWF、ADAMTS13對血管內皮損傷有診斷價值。即CVDAH患者術后vWF的下降趨勢、ADAMTS13的上升趨勢能夠反映血流剪切應力降低，血管內皮損傷減輕。