卵圓孔未閉與隱源性卒中的相關研究進展

鄭威龍，陳建英

（廣東醫科大學，廣東 湛江 524001）

當前缺血性卒中在全球的發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過心肺血管而進入體循環，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性隔和繼發性隔中間生長而成的隧道樣構造，是構成心房隔膜之間的生理性通路。隨著新生兒肺循環系統機能的健全完善，左心房壓力也逐步增加，原發隔和繼發隔緊密貼合至關閉，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）患者中的發生率在60%以上。心臟血管畸形發育中與其緊密相關的某些基因片段如TBX5、TBX20、NKX-2、GATA4 等也均可能存在著表達異常，且可能共同作用導致高危型PFO 的發生。因此，PFO 與基因表達異常關系的研究具有現實意義。本文擬對PFO 與CS 發病的流行病學、致病原因、基因學等方面的相關研究進展進行概述。

1 卵圓孔的結構與CS 存在相關性

通過對患有PFO 的CS 患者進行調查發現，有癥狀的患者更易出現較大的PFO 和嚴重的RLS。在使用經食道超聲心動圖(TEE) 準確評估PFO 中發現，與沒有CS 的患者相比，CS 患者出現較大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網的概率更高。有研究指出，PFO 大小和IAS 活動度是嚴重RLS 的獨立預測因子。在患有嚴重RLS 的CS患者中，腦部多發性缺血性病變更常見[1]。一項關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系的研究發現，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計學相關性(P=0.047)。PFO 長度與大腦損傷體積之間的負相關關系可以證實長隧道對較大栓子的“濾器樣”作用，作用強度與隧道本身的長度和形態密切相關。較短和較大的PFO 似乎提供了較高的栓塞風險。這種PFO可能在某種程度上被血液動力學同化為房間隔缺損。反常栓塞同樣是主要的假設血栓形成機制，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支持這一機制。高分辨率光學相干斷層掃描(OCT) 是一種評估血管微觀結構的優秀成像技術，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 內的原位血栓，最終結果顯示：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 內發現了多處血栓，卒中患者的平均血栓數為12.6( 標準差為11.0 ；范圍2 ～35)，平均總血栓長度為0.04 mm(標準偏差為0.04 mm ；范圍0.01 ～0.14 mm)。此外，9 名患者(81.8%)的心內膜表面不規則( 在3 名患者的不規則心內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。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險因素。有研究發現，血清素(5-HT) 是一種具有血管活性的促血栓形成物質[3]，可誘導心臟氧化應激，是由肺調節和滅活的神經遞質，其在PFO 經皮閉合后降低，這支持了慢性右向血栓的假設[4]。左分流可能使有害的血管活性介質逃脫肺血管系統的失活作用，引發促炎、促凝狀態。腦血管系統直接暴露于各種血管活性介質中會增加腦血管損傷的風險。另外有研究[5]表明：PFO 分流與Hcy 升高相關(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)。此外研究中還監測了PFO 閉合的長期影響，并與單獨的藥物治療進行了比較(n=61)。結果顯示，PFO 完全閉合導致外周血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 持續升高獨立相關(β 0.184 ；95% CI 0.051 ～0.316 ；P=0.007)。由此得出結論：PFO 分流可能導致循環血液中的tHcy 升高。PFO 不僅是血栓形成的“大門”，其本身也可能會促進凝塊形成，并損傷神經血管系統。Hcy 等生物標志物可作為測量PFO 卒中殘余分流和神經血管風險的指標[6]。一項經皮PFO 閉合后動態心電圖監測的心房顫動（atrial fibrillation，AF）篩查的結果顯示，在2018 年2 月至2019 年3 月期間，62例患者接受了PFO 閉合術，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%) 發生新發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 的預測因素。共有16 名患者(25.8%)在AECG 上報告了沒有AF 的心悸。結論：在高度選擇的患者中，PFO 閉合后6 個月內用3 次系統性24小時AECG 評估的AF 發生率很低( ＜5%)。多數陣發性AF 發生在手術后的第1 個月內，且與不良結果無關。

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“逃脫現象”所致。PFO 相關的CS 患者多存在房性心律失常。Berthet 研究指出，房間隔區解剖形狀及構造等的發育變異易誘發和造成心室電生理學狀態改變，造成心肌病理變化，導致陣發性心律失常，從而誘發與PFO 相關的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，動脈栓塞相關疾病的潛在風險也隨之顯著增加。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突出、Valsalva 期間轉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病率很低( 為0.2% ～10.2%)，而在缺血性腦卒中患者群體中的發病率較高( 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 年缺血性卒中復發率(15.2%) 明顯高于未合并房間隔動脈瘤的PFO 患者(2.3%)。當PFO 合并房間隔動脈瘤時，瘤周袋內更易產生渦流，導致血小板細胞激活、血液淤滯。房間隔動脈瘤會導致左房排空不全，凝血蛋白級聯反應激發，使局部產生栓子。CLOSE 試驗表明，PFO 合并ASA 會增加卒中復發的風險[8]。ASA 可使PFO 通道開放頻率增加，為栓子及血管活性物質的通過提供更多機會。深靜脈血栓(deep venous thrombosis，DVT) 形成后，栓子可以通過PFO-RLS 進入動脈系統造成腦栓塞。有研究指出，DVT 形成時，約產生5 ～300×105/h 個栓子，可增加反常栓塞的風險。血液出現高凝狀態可促進血栓形成。凝血酶原的G20210A 基因突變和Ⅴ因子介導下的Leiden 基因突變可共同導致外周靜脈血栓形成。其他的突變如蛋白C/S 突變或缺乏也會促進末梢靜脈血流的高凝狀態。致病因素( 如抗磷脂抗體異?；蚋咄桶腚装彼嵫Y) 也具有雙向誘導因素作用，這些雙誘導的因素能間接誘導并促進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，胸腔血管系統內血液的相對壓力迅速升高，使心臟容量負荷降低、靜脈回心血量相應大幅減少，導致左房壓力急劇減小。當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生風險。

4 PFO 相關的心臟相關基因、發育的調控通路、組織學

動物研究表明，Notch 通路和其他心臟轉錄因子(GATA4、TBX20、NKX2-5) 會參與卵圓孔閉合。形成房間隔是一個漫長而復雜的過程。在人類妊娠的第4 周，一個間充質結構(原發性中隔)從心房頂部出現，形成一個逐漸閉合的原發性孔。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性間隔過程相平衡。高度保守的Notch 信號通路與心臟發育有關，在卵圓孔閉合中有明顯作用。相關基因(GATA4、TBX20、NKX2-5、ZIC3) 中的其他潛在基因最初被認為是房間隔缺損(ASD) 的致病基因。TBX20 和NKX2-5 的相關協同作用已在一項動物研究中得到證實，在有相關缺陷的小鼠中，PFO 的發生率較高。TBX20 主要表達存在于心肌、心房內膜墊上的血管內皮細胞、心臟瓣膜上的血管細胞和房室間隔中。目前已知，TBX20 可在心內膜中表達。TBX20是早期心室墊形成和心內膜內皮間質轉化(EMT) 的必需基因[9]。TBX20、GATA 家族可調節細胞外基質表達以及促進心內膜墊的間充質瓣膜前體結構中細胞增殖，BMP2 可同時誘導TBX20 和TBX2 在心臟胚胎和早期心管中的表達。TBX20 可抑制SMAD1/5 活性，將TBX2 表達限制在具有最高BMP 信號傳導水平的發育中的AVC/OFT 上，防止腔室形成并促進墊發育[10]。TBX20 可以調節Wnt/β-catenin 通路的關鍵轉錄介質，促進心內膜墊成熟和瓣膜伸長。Boogerd等人證明了TBX20 在分隔期間心內膜譜系中Vcan 表達的直接作用，證實了TBX20 在心內膜介導的心源性事件中的作用。TBX20 全局突變表現為心肌細胞的增殖性減小和心肌發育出現停滯期，可導致心臟組織發育不全。增殖細胞缺陷可歸因于TBX2 基因在整個突變株心臟細胞核中的異位表達, 抑制了心肌細胞增殖。TBX20 和TBX2 的綜合損失不能挽救發育不全的心臟表型，表明TBX20 可通過調節額外的途徑來控制心肌細胞增殖。但目前缺乏對胎兒心肌細胞TBX20直接下游靶點的了解。為深入了解TBX20 介導的心肌細胞周期調控機制, 有研究對心肌細胞周期進行了分析。經DNA 含量的熒光激活細胞分選表明，較高百分比的TBX20 cKO( 條件性敲除突變體) 心肌細胞處于G1 期，而對照組較低百分比的TBX20 cKO 心肌細胞處于S 期，表明TBX20 中G1 到S 期進展有缺陷突變心肌細胞。這些數據表明，TBX20 是心肌細胞周期進程中所必需的。細胞周期中下調基因類型主要包括CDC6 基因( 細胞分裂周期6) 基因、CDT1 基因( 染色質許可基因和DNA 復制因子1 基因) 和CCNA2( 細胞周期蛋白 A2)。CDC6 和CDT1 則分別參與促進DNA 細胞的正常分裂復制過程。CDC6 和CCNA2 結合可以直接激活CDK2 受體( 細胞周期蛋白依賴性激酶2)。TBX20 cKO 中CDC6、CDT1 和CCNA2 的下調心肌細胞與我們觀察的結果一致，即突變心肌細胞顯示G1 到S 轉換減少并為TBX20 促進妊娠中期心肌細胞周期進展的假設提供支持。上調人類基因組序列中發現的胚胎器官發育有著至關重要意義基因的相關基因主要包括TBX2、Isl1(LIM/同源域轉錄因子Islet1)、Fgf10( 成纖維細胞生長因子10)、Hopx、Bmp2( 骨形態發生蛋白2) 和Bmp10，表明TBX20 是必不可少的、用于調節編碼轉錄因子的基因和對心臟形態發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?？赏ㄟ^調節細胞外基質蛋白多糖來影響房間隔和室間隔發育[11]。TBX20 似乎需要在多個細胞譜系中作用于心臟分隔。TBX20 全局突變表現為心肌細胞增殖減少和發育停滯，常伴有嚴重的心臟發育不全[12-13]。有研究發現，消融發育的心肌細胞中的TBX20 可導致心腔擴張失敗和間隔缺損，這與TBX20 cKO 心肌細胞增殖減少有關。這些結果首次證明了TBX20在胚胎心肌細胞增殖中的細胞自主需求。TBX20 基因及其表達調控通路與卵圓孔發育的關系需要在未來的研究中進一步證實。

5 PFO 封堵術預防再次發生CS 現已成為一線治療方式

當前心臟介入技術得到飛速發展，經導管PFO封堵術也已成為安全、高效的PFO 治療方法[14]。目前相關指南均推薦將經導管PFO 封堵術作為中等至大量右向左分流、有缺血性卒中病史的成年PFO 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，經導管PFO 封堵術的長期預后獲益評價更高[15]。

6 總結與展望

PFO 相關性卒中的發病機制與反常栓塞有關。美國神經病學會提出，原位栓塞與PFO 相關性卒中密切相關，尤其是對于一些高危PFO 而言，復雜結構的更容易導致原位栓塞形成，并且PFO 形成的復雜結構是否與相關基因及其通路調控等有關未能明確。對這些相關基因、有害物質的研究使臨床上對PFO 相關性卒中的發病機制有了進一步的了解，對今后臨床指導PFO 相關性卒中的診斷、治療及預后預測具有重要意義。未來仍需探尋CS 合并PFO 下是否存在心臟發育基因等明顯表達差異，進一步為篩選適合行PFO 封堵術的人群提供新的更確切的依據。