颜红兵 李健楠 中国医学科学院阜外医院

 

    编者按：中华医学会第十九届中国介入心脏病学大会线上会议（CIT2021 Online）于5月6～9日线上召开，在5月8日急性心肌梗死专场第二会场上，中国医学科学院阜外医院颜红兵教授介绍了“体循环标志物与AMI罪犯斑块”，《国际循环》特邀颜红兵教授深入解读。

 

 

    病理学的研究显示，急性心肌梗死的病理类型大致分为三种：斑块破裂、斑块侵蚀和钙化结节。然而，临床对于斑块类型及生物学特征的诊断大大滞后于病理学的发现。目前，我们仅通过光学相干断层显像（optical coherence tomography，OCT）对斑块类型和斑块特征加以区分。OCT具有很高的分辨率，然而其操作复杂且难以大范围推广。基于不同罪犯斑块形态学构成、病理学机制以及炎症反应的差异性，我们设想用更为简便廉价的循环标志物鉴别不同斑块类型及生物学特征。对此，我们做了初步的探索工作。

 

 

    1、氧化三甲胺（Trimethylamine N-oxide，TMAO）预测STEMI患者斑块破裂以及极晚期支架内血栓（Very Late Stent Thrombosis，VLST）患者新生动脉粥样硬化

 

    我们首个研究探索了血浆TMAO水平与急性心肌梗死患者斑块破裂之间的关系。TMAO是人摄入磷脂胆碱类食物后由肠道菌群代谢产生的小分子物质，与动脉粥样硬化的进展以及冠心病风险密切相关。我们前瞻性招募了经OCT检查的211例STEMI患者，排除了图像质量差、支架内血栓、钙化结节等原因后，共纳入77例斑块破裂和69例斑块侵蚀患者。结果显示（图1），TMAO在斑块破裂中的表达显著高于斑块侵蚀患者（3.33 μM vs. 1.21 μM；P<0.001）。受试者工作特征曲线（receiver operating characteristic curve，ROC）的分析显示，曲线下面积（area under curve，AUC）为0.89；在1.95 μM界值水平下，TMAO在鉴别斑块破裂与斑块侵蚀方面具有88.3％的灵敏度和76.8％的特异性。

 

图1

 

    此外，基于TMAO的促动脉粥样硬化作用，我们还探究了TMAO与VLST患者新生动脉粥样硬化之间的关系。研究共纳入50例VLST患者，其中27例无新生动脉粥样硬化，23例有新生动脉粥样硬化。结果提示（图2），有新生动脉粥样硬化VLST患者的TMAO水平显著高于无新生动脉粥样硬化患者（3.69 [2.46~5.29] vs 1.96 [1.39~2.80] μM；P< 0.001），TMAO作为区分VLST患者有无新生动脉粥样硬化的生物标志物具有良好的敏感性和特异性（AUC=0.85，敏感性=73.9%，特异性=85.2%）。

 

图2

 

    2、循环miRNA及平均血小板容积计数比（mean platelet volume/platelet count ratio， MPR）预测斑块破裂

 

    miRNA广泛参与了动脉粥样硬化病理生理学过程，而循环miRNA作为生物标志物具有良好的稳定性与可测性。我们共纳入21例斑块破裂、20例斑块侵蚀以及17例正常人群进行RNA二代测序，筛选其中有差异的24个miRNA进行小样本（20斑块破裂 vs 20斑块侵蚀）以及大样本（82斑块破裂 vs 84斑块侵蚀 vs 59正常人群）验证。结果显示，循环miR-744-3p，miR-324-3p和miR-330-3p不仅在STEMI人群中的表达显著高于正常人群，并且在斑块破裂中的表达显著高于斑块侵蚀。联合三种miRNA预测STEMI患者斑块破裂的AUC值为0.768，预测敏感性为65.4%，特异性为80%（图3）。

 

图3

 

    MPR是血小板早期活化状态的指标。基于血小板活化过程在斑块破裂和侵蚀中的差异，我们探究了MPR与不同斑块类型之间的关系。研究共纳入142例斑块破裂和133例斑块侵蚀患者，比较两组患者MPR水平。结果显示，MPR是STEMI患者斑块破裂的独立危险因素，MPR预测斑块破裂的AUC为0.701。在联合其他危险因素（高脂血症、多支病变等）之后，AUC提升到0.767（图4）。

 

图4

 

    3、髓过氧化物酶（myeloperoxidase， MPO）和透明质酸（hyaluronan， HA）预测斑块侵蚀

 

    基础实验的研究表明，MPO可能通过促进内皮细胞凋亡和组织因子表达而参与斑块侵蚀。小样本的临床研究也表明，循环MPO在急性冠脉综合征斑块侵蚀患者中表达升高。我们的研究前瞻性纳入92例斑块破裂和80例斑块侵蚀的STEMI患者，并测量患者血浆中的MPO水平，结果发现斑块侵蚀患者的MPO水平显著高于斑块破裂患者（96.3 ng/mL [44.2~173.3] vs. 41.7 ng/mL[29.2~66.3]；P<0.001）。ROC分析表明MPO可作为区分斑块破裂和侵蚀的循环标志物，AUC为0.75，预测敏感性和特异性分别为0.64和0.82（图5）。

 

图5

 

    此外，斑块侵蚀的过程还涉及透明质酸及其酶和相关受体的代谢变化。斑块侵蚀中透明质酸酶水平的升高可能会降解循环中的高分子量透明质酸，使其表达减少。我们建立了162例STMEI（87例斑块破裂和75例斑块侵蚀）和34例稳定性冠心病患者的前瞻性队列，检测所有患者血浆HA水平。结果显示，斑块侵蚀患者的透明质酸水平显著低于斑块破裂患者（P=0.021）及稳定性冠心病患者（P=0.027）。然而HA区分斑块破裂和侵蚀的效能有限，AUC为0.605（图6）。

 

图6

 

 

 

    1、TMAO与斑块负荷、罪犯病变钙化及愈合斑块之间的关系

 

    鉴于前期研究基础提示TMAO与斑块的进展和易损性有关，我们猜想循环TMAO水平可以反映罪犯斑块生物学特征。首先，我们探究了循环TMAO水平与斑块负荷之间的关系，共纳入335例STEMI患者，使用冠状动脉病变支数和SYNTAX评分定量评估冠状动脉粥样硬化斑块负荷，以SYNTAX评分≤22分定义为低值组，以SYNTAX≥23分定义为中高值组。结果显示冠状动脉多支病变患者血浆TMAO水平显著高于单支病变患者（P<0.001），SYNTAX评分中高值组患者血浆TMAO水平显著高于低值组患者（P<0.001）。ROC分析显示循环TMAO水平对STEMI患者斑块负荷有一定的预测意义（图7）。

 

图7

 

    愈合斑块是既往发生过斑块破裂或者斑块侵蚀在机体修复后遗留下的结构表现，其特征为机化的血栓和增生的胶原纤维形成明显的分层结构。既往研究显示，愈合斑块是斑块易损性的指标之一，并指示了患者的不良预后。我们的研究纳入了54例愈合斑块和102例无愈合斑块的STEMI患者，结果发现有愈合斑块的STEMI患者的TMAO水平显著高于无愈合斑块患者。TMAO作为区分STEMI患者有无愈合斑块的指标具有较高的效能（AUC=0.81，敏感性=72.2%，特异性=81.4%，图8）。

 

    图8

 

    此外，我们还探讨了循环TMAO水平与罪犯斑块部位钙化负荷之间的关系。该研究前瞻性纳入127例经OCT检查的STEMI患者，根据患者罪犯病变有无钙化分为两组。结果显示，钙化组患者的TMAO水平显著高于无钙化组，并且患者的TMAO水平与钙化负荷指标（最大钙化弧度、钙化长度、钙化厚度）呈显著正相关。这些结果表明TMAO水平的测定有助于改善严重钙化患者的临床处理（图9）。

 

    图9

 

    2、中性粒细胞胞外捕获网（neutrophil extracellular traps， NETs）与炎症水平之间的关系

 

    既往的研究提示NETs参与诸多动脉粥样硬化的病理生理学过程，如血栓形成，炎症反应和纤溶系统激活。我们的研究探索了NETs与STEMI患者斑块易损性及炎症之间的关系。该研究将入组患者分为高NET负荷组（60例）和低NET负荷组（44例），结果显示冠脉血栓中NET的增加与炎症升高有关，但与动脉粥样硬化的进展和罪犯斑块易损性无关（表1）。

 

表1

 

 

 

    根据我们初步的研究结果，循环标志物能在一定程度上替代OCT反映斑块类型及生物学特征。我们前期的研究都基于单中心、小样本的前瞻性队列，未来我们将联合上述循环标志物以增加预测的敏感性和特异性并进行多中心、大样本的验证，基于这些结果开发预测斑块类型和生物学特征的试剂盒。探索新型循环标志物能极大丰富我们对于急性心肌梗死病理生理学机制的认知，也必将在未来成为鉴别斑块类型及生物学特征的新方向。

 

 

    ▼参考文献

    1. Tan Y， Sheng Z， Zhou P， et al. Plasma Trimethylamine N-Oxide as a Novel Biomarker for Plaque Rupture in Patients With ST-Segment-Elevation Myocardial Infarction. Circ Cardiovasc Interv. 2019 Jan;12(1): e007281.

    2. Sheng Z， Tan Y， Liu C， et al. Relation of Circulating Trimethylamine N-Oxide with Coronary Atherosclerotic Burden in Patients with ST-segment Elevation Myocardial Infarction. Am J Cardiol. 2019 Mar 15;123(6):894-898.

    3. Li J，Sheng Z，Tan Y， et al. Association of Plasma Trimethylamine N-Oxide Level with Healed Culprit Plaques Examined by Optical Coherence Tomography in Patients with ST-Segment Elevation Myocardial Infarction. Nutr Metab Cardiovasc Dis. 2021 Jan 4;31(1):145-152.

    4. Li J，Sheng Z，Tan Y， et al. RNA-seq identifies circulating miRNAs as potential biomarkers for plaque rupture in patients with ST-segment elevation myocardial infarction. Genomics. 2021 Jan;113(1 Pt 1):1-10.

    5. Li J，Sheng Z，Tan Y， et al. The Association Between Plasma Hyaluronan Level and Plaque Types in ST-Segment-Elevation Myocardial Infarction Patients. Front Cardiovasc Med. 2021 Feb 12;8: 628529.

    6. Li J，Tan Y， Zhou P，et al. Association of Trimethylamine N-Oxide Levels and Calcification in Culprit Lesion Segments in Patients With ST-Segment-Elevation Myocardial Infarction Evaluated by Optical Coherence Tomography. Front Cardiovasc Med. 2021 Feb 24;8: 628471.

    7. Tan Y， Yang S， Chen R，et al. High Plasma Myeloperoxidase Is Associated with Plaque Erosion in Patients with ST-Segment Elevation Myocardial Infarction. J Cardiovasc Transl Res. 2020 Dec;13(6):908-915.

    8. Tan Y， Zhou J， Liu C， et al. Association Between Plasma Trimethylamine N-oxide and Neoatherosclerosis in Patients With Very Late Stent Thrombosis. Can J Cardiol. 2020 Aug;36(8):1252-1260.

    9. Song L， Chen RZ， Zhao XX， et al. Mean Platelet Volume/Platelet Count Ratio and Culprit Plaque Morphologies: An Optical Coherence Tomography Study in Patients with ST Segment Elevation Myocardial Infarction. J Cardiovasc Transl Res. 2021 Mar 1. doi: 10.1007/s12265-021-10113-z.

    10. Zhou J， Chen R， Liu C， et al. Associations of NETs with inflammatory risk and atherosclerotic severity in ST-segment elevation myocardial infarction. Thromb Res. 2021 Apr 19;203:5-11.

 

 

    专家简介

 

 

    颜红兵教授

 

    主任医师，博士生导师，主要研究方向包括急性冠状动脉综合征的转化医学与冠心病介入治疗。现任中国医学科学院阜外医院冠心病中心副主任、冠心病三病区主任，中国医学科学院阜外医院深圳医院内科管委会主任。