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ST2和hs-CRP在急性冠脉综合征中的诊断价值及其在急性心肌梗死后左室心肌重塑的机制研究

石金铮  
【摘要】:冠状动脉粥样硬化性心脏病(冠心病,coronary heart disease,CHD)是世界上发病率和病死率最高的疾病之一,是多数国家45岁以上男性第1位的死亡原因,在女性则是仅次于肿瘤的第2位死因,严重影响着人类的期望寿命和生存质量。Virchow首先提出了CHD在本质上是一种炎症的假说。近年来的大量研究也证实了动脉粥样硬化是一种慢性炎症疾病,炎症不仅直接参与了动脉粥样斑块破裂的病理生理学变化,也参与了冠心病的发生与发展。在冠状动脉粥样硬化病变的基础上,斑块发生破裂、表面血栓形成,导致病变远端血管完全性或者非完全性闭塞,临床表现为急性冠脉综合征(acute coronary syndrome,ACS)。如何在急性心血管事件发生前及早和准确地识别出易损患者并进行积极有效的干预已成为迫切的问题。 炎症标志物被越来越多地应用于ACS的病情监测,对预测冠脉斑块的破裂具有很高的临床价值。血清学标志物的检测不仅可以反映高危患者,而且具有非侵入性,能够普遍推广,具有较好的预测价值。因此,探索新的,更有意义的预测冠心病危险的预防因子,对ACS的预防和治疗有重要意义。 作为炎性反应标志因子的C-反应蛋白(CRP),被认为与冠状动脉疾病的发生、发展和预后有着密切的关系,在预测斑块稳定性上有着较高的敏感性和精确性。超敏C-反应蛋白(hs-CRP)灵敏度更高,能检测浓度低至0.15mg/1的CRP,可增强预测CHD的预后和治疗效果。现hs-CRP被认为是致心血管疾病的独立危险因子,因此可将其视为判定CHD预后的重要标志,且hs-CRP在有无CHD临床证据的患者中,对未来发生心血管事件都有很强的预警作用,为高危患者的筛查提供了一种简便而经济的方法。CRP是一种急性时相反应蛋白,它是由启动的巨噬细胞及中性粒细胞产生的白介素-6(IL-6)、白介素-1(IL-1)、肿瘤坏死因子-2(TNF-2)等刺激肝脏合成的,而且Hatanaka等在已形成粥样硬化的血管和梗死的心肌处发现了CRP。由此推断CRP可通过介导某些抗原的免疫应答反应,参与补体激活引起的中性粒细胞的活化、黏附来参与动脉粥样硬化的形成。Hong等发现,多发性易损斑块患者的血浆hs-CRP水平高于非多发性易损斑块的患者,提示hs-CRP可作为多发性易损斑块的独立预测因子。有学者分析了CRP水平与冠心病患者预后之间的关系,发现hs-CRP具有预后判断价值。另有研究发现CRP还可通过OX40-OX40配体(OX40L)信号通路,或者是两者相互影响,相互促进来参与体内炎症反应。 认识炎症的启动和维持过程有助于在适应性免疫和固有免疫系统中发现新的疾病途径。受体-配体对OX40/OX40L就是这样的一种途径,并在小鼠和人中显示出其与动脉粥样硬化有明显的相关关系。OX40L原被称为34 kDa的糖蛋白(GP34),与其同源受体OX40分别属于肿瘤坏死因子和肿瘤坏死因子受体超家族。OX40首先表达于活化的CD4+T细胞,而OX40L主要表达于活化的抗原呈递细胞表面,如树突状细胞、B淋巴细胞、血管内皮细胞、巨噬细胞以及某些组织细胞包括心、骨骼肌、睾丸和肺。微阵列分析确定OX40L是表达于TSLP活化的树突状细胞的关键分子,并能使它们能够引发过敏性炎症Th2免疫反应。OX40与OX40L结合后,通过抑制细胞凋亡,对于促进活化后CD4+T细胞的存活、增殖和记忆性T细胞的产生发挥极为重要的作用。OX40-OX40L通路的中断可减弱低密度脂蛋白受体缺陷小鼠的动脉粥样硬化。正是由于这一途径的免疫调节作用,OX40和OX40L之间的相互作用有可能增强动脉粥样硬化斑块的炎症反应。 急性冠脉综合征患者的危险分层逐渐依赖于对具有显著预后价值的生物标志物的检测,而血清ST2就是这样一种生物指标。现已知ST2是白介素-1受体(IL-1R)基因超家族的成员,主要由心肌细胞表达。ST2有两种主要的由不同启动子调控的初级亚型:一种带有跨膜序列,称为跨膜型的ST2(ST2L),可与细胞膜相结合,含有3个细胞外免疫球蛋白(IgG)结构域,一个单独的跨膜结构域和一个与TLRs和其他IL-1Rs受体同源的细胞内SIR结构域。另一种不带有跨膜序列,可以分泌到细胞外,称为分泌型ST2(sST2),sST2亚型无跨膜和胞内受体结构域。有研究发现,ST2L和sST2都是由心肌细胞生物机械应力诱导产生的一种心肌蛋白。此外,血清sST2的升高预示慢性心脏衰竭和急性心肌梗死病人预后较差。 ST2信号引起心肌病理生理变化的机制尚不明确,在某种程度上是由于十几年的研究还未能找到ST2的功能性配体。但是,使用结构生物信息学方法,Schmitz等最近从犬脑cDNA文库中发现了一种新型的IL-1相关序列。这种蛋白现被称为白介素-33(IL-33),并已被证明是ST2L的功能性配体,可以激活核因子NF-κB以及与ST2共同的信号途径IL-1R/TLRs。ST2L作为自由IL-33的配体,在受到增加的机械应变或缺血/再灌注损伤时可发挥对心脏成纤维母细胞和心肌细胞的抗细胞肥大、抗纤维化和抗细胞凋亡作用。相反地,sST2作为IL-33可溶性诱骗受体,能有效地降低的可与ST2L结合的IL-33的浓度。因此,在理论上IL-33/ST2系统失衡可减弱IL-33的心脏保护作用。 在人类研究中,血清sST2在急性心肌梗死(AMI)的早期即出现升高,并与肌酸激酶和(成反比)左心室射血分数(LVEF)相关。血清sST2在ST段升高的心肌梗死入院病人中与N-末端脑利钠肽(NT-proBNP)有相关关系,并可预测其后的30天死亡率和心力衰竭发生率。此外,血清sST2在急性呼吸困难患者中也有升高和预测价值,并且不管病人是否有失代偿性急性心脏衰竭和慢性心脏衰竭。因此sST2能预测心血管不良结果,并与急性心肌梗死后左室射血分数相关,提示它可能在不良的左心室重塑中发挥作用,但这还有待于评估。 在本研究中,我们从冠状动脉粥样斑块处、股动脉和肘静脉抽取血液标本检测血清可溶性ST2、hs-CRP及血浆OX40L的表达水平,研究它们在心血管损伤反应时的作用。同时,我们也分析它们之间的相关关系及与冠状动脉狭窄的关系。我们在急性心肌梗死患者中探讨sST2和左室功能的关系,并研究ST2在急性心肌梗死后左室心肌重塑中的作用。本学位论文的主要研究内容及实验结果如下:一、血清可溶性ST2、、hs-CRP及血浆OX40L在急性冠脉综合征患者外周血及冠状动脉斑块局部表达水平的变化 目的:ST2是白细胞介素-1受体家族的一员,在增加心肌应力的条件下表达上调。ST2已经被证明其可独立预测急性冠脉综合征(ACS)的不良后果,但其在冠状动脉粥样斑块局部中的表达尚未明确。 方法:自2008年12月—2009年12月入选了130名冠心病患者和50名健康对照者。其中包括40个稳定型心绞痛(SA)患者和90个急性冠脉综合征(ACS)患者。入选者入院后,在冠脉造影和药物应用之前抽取肘静脉血。所有患者都接受冠状动脉造影,造影时抽取股动脉血,在行冠状动脉介入治疗时可看到冠状动脉斑块,此时抽取斑块局部的血液。血液标本保存于-80℃冰箱,sST2、OX40L应用ELISA试剂盒检测,hs-CRP应用散射比浊法检测。 结果:冠心病组病人年龄较对照组大,并包括较多的糖尿病病人(P=0.001)。脂蛋白(a)、纤维蛋白原、胆红素和Gensini评分在冠心病组中明显升高(P0.05)。急性冠脉综合征组中的sST2、hs-CRP和OX40L的浓度与对照组或稳定型心绞痛组比较有明显意义(P0.01)。冠脉斑块部位的sST2水平明显高于股动脉和肘静脉的sST2水平(P0.01)。冠脉斑块处的sST2 (sST2c) ROC曲线下的面积是0.845(95% CI0.773-0.917),明显高于hs-CRPc和OX40LcROC曲线下的面积(P0.001)。急性冠脉综合征患者的sST2。水平与hs-CRPc和OX40L。成正相关(P0.001)。sST2。与冠脉复杂病变的个数也成正相关,但与冠脉狭窄程度无相关关系。 结论:急性冠脉综合征患者中冠脉斑块处的sST2水平升高明显,对心血管损伤的炎症反应更敏感。它可作为一种新型的病理生理途径。 二、sST2和hs-CRP在急性心肌梗死后患者中与左室功能的关系 目的:血清可溶性ST2在急性心肌梗死后的早期即出现明显升高,本实验旨在研究sST2与急性心肌梗死后的左室功能的相关关系。 方法:自2008年12月一2010年4月入选了50例急性心肌梗死病人和50例正常对照组,入选者入院后,在冠脉造影和药物应用之前从肘静脉抽血。对所有患者行超声心动图检查,检测左心室射血分数(LVEF)、左心室舒张末期内径(LVEDD)、左心室收缩末期内径(LVESD)、室间隔厚度(IVST)、左室短轴缩短率(LVFS)及左心室后壁厚度(LVPWT)。 结果:血清可溶性ST2和hs-CRP均与左室射血分数及左室短轴缩短率呈负相关关系(P0.001),并与左心室舒张末期内径和左心室收缩末期内径呈正相关(P0.001)。 结论:sST2和hs-CRP对急性心肌梗死后心室重构具有重要意义,检测sST2和hs-CRP可预测早期急性心肌梗死后左室功能。 三、ST2和hs-CRP基因在大鼠急性心肌梗死模型中心肌组织的量化研究 目的:研究ST2和hs-CRP基因在大鼠急性心肌梗死模型心肌组织中的变化规律及其在急性心肌梗死后转录调控心脏功能中的作用。 方法:60只成年Wistar大鼠雌性,体重(250±20)g,结扎冠状动脉左前降支,建立大鼠AMI模型。随机分为手术组、假手术组及正常对照组。手术组在术后1小时、4小时、6小时、12小时、1天、3天、1周、2周、3周及4周处死。用Trizol提取心肌组织RNA,采用Real-time RT-PCR方法测定ST2及hs-CRP的mRNA量,用β-actin平衡。 结果:经(3-actin平衡后,相对于假手术组及正常对照组,手术组左心室心肌组织ST2 mRNA在梗死后1小时即开始升高(P0.01),于12小时—1天达峰值。hs-CRP mRNA在梗死后也出现明显的升高,3天时达峰值,但未发现明显的与ST2 mRNA表达的相关关系。 结论:ST2和hs-CRP在心肌梗死后反应性释放,并在急性心肌梗死后转录调控心脏功能。 四、ST2和hs-CRP在大鼠急性心肌梗死模型中的组织学研究 目的:研究ST2与hs-CRP在急性心肌梗死心肌组织中表达情况及其在心室重塑中的意义。 方法:60只成年Wistar大鼠雌性,体重(250±20)g,结扎冠状动脉左前降支,建立大鼠AMI模型。随机分为手术组、假手术组及正常对照组。手术组在术后1小时、4小时、6小时、12小时、1天、3天、1周、2周、3周及4周处死。将心脏用甲醛固定,石蜡包埋心脏组织,制作石蜡切片。应用免疫荧光技术和免疫组化技术检测心肌组织中ST2及hs-CRP的表达。 结果:在心肌组织中可见ST2及hs-CRP的沉积,且与左室心肌重构的反应相一致。 结论:ST2与hs-CRP在急性心肌梗死后的心室重塑中均发挥了重要作用。


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