蘇旭,張效林,程茗慧,童方念,韓雅玲
急性心肌梗死(acute myocardial infarction,AMI)是臨床最常見的冠心病類型之一,其發(fā)病突然、病死率高,是嚴重威脅人類健康的重要原因[1]。既往研究表明,炎癥機制在冠狀動脈不穩(wěn)定斑塊的發(fā)生、發(fā)展及破裂過程中起到關鍵的作用,機體的炎癥反應及冠狀動脈不穩(wěn)定斑塊破裂是STEMI發(fā)生的主要原因[2-5]。為提高患者的生活質量,降低STEMI患者的病死率及致殘率,亟須尋找與STEMI發(fā)病密切相關的獨立危險因子,為臨床醫(yī)生診斷STEMI患者病情的嚴重程度提供重要的輔助指標。
炎癥介導蛋白S100B屬于S100蛋白超家族25個成員之一,是晚期糖基化終末產物受體(receptor for advanced glycation end products,RAGE)的配體之一,在調節(jié)炎癥反應、細胞增殖分化及細胞凋亡中發(fā)揮重要作用[6-7],與動脈粥樣硬化性疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關[8-10]。既往研究表明,S100B在正常心肌組織通常不表達,而在缺血缺氧誘導以及心肌梗死后的梗死周圍區(qū)表達上調,而缺血的心肌細胞也能表達并分泌S100B,提示S100B的表達水平與心肌梗死病變嚴重程度相關[11]。血清S100B一直被認為是神經系統(tǒng)疾病的生物標志物[12],而關于它與STEMI關系的臨床研究鮮有報道。本研究選取STEMI患者為研究對象,分析S100B水平與STEMI患者發(fā)病的相關性,旨在明確S100B是否能作為診斷STEMI發(fā)生和評估病情的生物標志物。
1.1 研究對象 入選2016年9月-2018年1月在原沈陽軍區(qū)總醫(yī)院心內科接受冠狀動脈造影的546例研究對象,其中男386例,女160例。根據臨床表現(xiàn)及實驗室資料,將患者分為正常對照組105例、不穩(wěn)定性心絞痛(UAP)組100例、非ST段抬高型心肌梗死(NSTEMI)組101例及STEMI組240例。根據患者受累的冠狀動脈病變支數將STEMI組分為單支和多支病變亞組。納入標準:①入選的研究對象年齡為35~80歲;②正常對照組:因胸痛就診于胸痛中心,冠脈造影陰性,排除冠心病的患者;③UAP及NSTEMI的定義根據美國心臟病學學會(ACC)/美國心臟協(xié)會(AHA)指南進行診斷[13],STEMI的診斷根據歐洲心臟病協(xié)會指南進行診斷[14]。排除標準:由于心力衰竭可能對血清中S100B蛋白水平有潛在影響,故排除陳舊性心肌梗死和(或)嚴重心力衰竭患者;同時排除近期患有外傷史、急慢性感染、結締組織病、心臟瓣膜疾病、心肌病、腫瘤性疾病及嚴重肝腎疾病等。本研究經原沈陽軍區(qū)總醫(yī)院倫理委員會同意,所有研究對象均知情并簽署知情同意書。
1.2 研究方法
1.2.1 臨床資料 研究對象入選后需詳細記錄患者的發(fā)病時間、性別、年齡、冠心病病史、高血壓病史、近期吸煙史及相關的實驗室檢查指標包括血常規(guī)、血糖、超敏C反應蛋白(hs-CRP)、甘油三酯、總膽固醇等項目,心肌酶譜包括超敏肌鈣蛋白(hscTnT)、肌酸激酶(CK)、肌酸激酶同工酶(CK-MB)等,妥善記錄并保存心電圖等檢查報告。
1.2.2 樣本采集 所有研究對象采集清晨空腹血(STEMI患者采集其入院時的外周靜脈血)3~5ml,置于無菌的無抗凝劑的分離膠促凝管中,室溫放置30min,并以3000r/min離心分離出血清,置于-80℃保存。所有標本收集齊全后采用雙抗體夾心酶聯(lián)免疫吸附試驗(ELISA)法對樣本進行統(tǒng)一檢測。
1.2.3 冠狀動脈造影檢查 入選的研究對象在原沈陽軍區(qū)總醫(yī)院心內科導管室接受冠狀動脈造影檢查。采用Judkins法,選擇多體位左右冠狀動脈造影。根據冠心病診斷標準,心外膜下冠狀動脈左主干、前降支、回旋支、右冠脈中任一支均無任何狹窄者視為完全正常,直徑狹窄<50%視為無意義病變,直徑狹窄≥50%視為有意義的病變,左主干狹窄≥50%算作雙支血管病變。由兩位有經驗的臨床醫(yī)師分別評估冠狀狹窄程度及冠脈病變支數,分為單支病變及多支病變。多支病變:兩支或兩支以上心外膜下冠狀動脈(左前降支/左回旋支/右冠狀動脈或其主要分支,或左主干)狹窄程度>50%。
1.2.4 ELISA檢測血清S100B含量 S100B蛋白試劑盒由上海江萊生物科技有限公司提供,操作嚴格按照說明書進行。標準品濃度梯度為1600、800、400、200、100、50、0pg/ml,用酶標儀(設定在450nm波長下)測定各個樣本孔及標準品孔的吸光度(OD)值,以標準品梯度濃度為橫坐標,對應的OD值為縱坐標,作標準曲線,將每個樣品的實際OD值代入標準曲線公式,求得各個樣本濃度(pg/ml)。
1.3 統(tǒng)計學處理 采用SPSS 22.0軟件進行統(tǒng)計分析。計量資料以±s表示,多組間比較采用單因素方差分析;計數資料以例數(%)表示,多組間比較采用χ2檢驗;變量間的相關分析采用Spearman相關,構建logistic多因素回歸模型評估發(fā)生STEMI的獨立因素。受試者工作特征(ROC)曲線分析血清S100B濃度診斷STEMI的最佳臨界值、敏感性及特異性。P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。
2.1 一般臨床資料比較 入選的4組研究對象間年齡、性別構成等方面差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05),具有可比性。生化檢測結果顯示,高密度脂蛋白膽固醇、白細胞計數、中性粒細胞計數、單核細胞計數、hs-CRP值、hs-cTnT峰值、CK-MB峰值及血清S100B濃度在四組研究對象間差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05);STEMI組較正常對照組多支病變更為常見(P<0.01,表1)。
2.2 血清S100B水平比較 UAP組、NSTEMI組及STEMI組患者血清S100B的濃度(分別為248.1±76.6、321.3±84.4、528.3±315.5pg/ml)與正常對照組(111.8±24.8pg/ml)比較逐漸升高,差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05),其中STEMI組患者血清中的S100B濃度明顯高于其他3組(P<0.001)。進一步比較STEMI患者亞組間S100B的水平,單支病變組為517.7±303.5pg/ml(n=79),多支病變組為533.5±322.0pg/ml(n=161),兩組間差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。
表1 STEMI患者臨床特征比較Tab.1 Comparison of the clinical characteristics among the STEMI patients
2.3 Spearman相關性分析 為了探討血清中S100B的水平是否能夠反映心肌缺血損傷的嚴重程度,我們進一步分析了STEMI患者血清S100B濃度與心肌酶譜的關系。結果發(fā)現(xiàn)血清S100B水平與hs-cTnT的濃度呈正相關,差異有統(tǒng)計學意義(r=0.320,P=0.000)。
為了探討血清中S100B的水平能否反映STEMI患者炎癥反應的程度,我們進一步分析了S100B與炎癥指標及炎癥細胞的關系。結果發(fā)現(xiàn)血清S100B水平與hs-CRP濃度、白細胞計數、中性粒細胞計數呈正相關,差異均有統(tǒng)計學意義(r=0.272,P=0.000;r=0.154,P=0.017;r=0.172,P=0.008)。
2.4 Logistic多因素回歸分析 本研究將STEMI作為因變量,將傳統(tǒng)心血管危險因素和血清中S100B濃度作為協(xié)變量進行l(wèi)ogistic回歸分析,結果提示hscTnNT、CK-MB水平及STEMI患者血清中S100B濃度均與STEMI患者獨立相關,是STEMI發(fā)病的獨立危險因素(表2)。
表2 STEMI的多因素回歸分析Tab.2 Multivariable regression analysis of the independent determinants of STEMI
2.5 血清S100B診斷STEMI的ROC曲線 以本研究入選的正常對照組、UAP組、NSTEMI組研究對象作為陰性參考群體,240例STEMI患者作為陽性參考群體,繪制STEMI患者血清S100B濃度的ROC曲線(圖1)。結果顯示血清中的S100B濃度為384.54pg/ml時可作為診斷STEMI的最佳臨界值,血清中的S100B診斷STEMI發(fā)生的特異性為93.5%、敏感性為61.7%,AUC為0.825(95%CI:0.79~0.86,P<0.05)。說明在以血清S100B的濃度為384.54pg/ml作為最佳臨界值時,其診斷STEMI的診斷效能較高。
急性心肌梗死(acute myocardial infarction,AMI)的發(fā)生機制與冠狀動脈粥樣硬化不穩(wěn)定斑塊破裂密切相關。在多種心血管致病危險因素的作用下,冠狀動脈內皮細胞受損引起相應的功能紊亂,導致血管壁產生慢性炎癥[15],而活化的各種炎癥細胞及炎癥因子可進一步加速血管壁慢性炎癥反應的進程,加快動脈粥樣硬化的進展及不穩(wěn)定粥樣斑塊的破裂。冠狀動脈粥樣硬化的斑塊內釋放出多種炎癥介質及脂質成分,激活血液中的血小板及纖維蛋白原等,引起冠狀動脈內血栓的形成,造成心肌細胞的缺血壞死,最終發(fā)生ST段抬高型心肌梗死(STEMI)[16-17]。既往研究表明,炎癥機制是冠狀動脈粥樣硬化的核心機制,冠脈粥樣硬化病變部位的炎癥反應及不穩(wěn)定斑塊破裂在STEMI的發(fā)病過程中起到關鍵作用。
圖1 S100B診斷STEMI發(fā)生的敏感性及特異性Fig.1 The sensitivity and specificity of S100B used for STEMI diagnosis
S100B屬于S100蛋白超家族,一直被認為是中樞神經系統(tǒng)損傷的標志物,包括缺血性腦卒中、創(chuàng)傷性腦損傷、精神疾病等[18]。近年研究發(fā)現(xiàn),血清S100B蛋白在調節(jié)炎癥反應、細胞凋亡中發(fā)揮重要作用,與動脈粥樣硬化性疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關[19]。大量研究表明,S100B主要由神經組織細胞分泌,缺血的心肌細胞也能表達并分泌S100B蛋白,動物實驗發(fā)現(xiàn)其mRNA和蛋白水平在缺血再灌注后的大鼠心肌中表達上調,與心肌缺血的嚴重程度相關,缺血心肌是血清S100B的來源之一[20-21]。細胞學實驗證實,細胞外增加的S100B能活化RAGE調節(jié)性炎癥通路[22],提高內皮細胞黏附分子和炎癥因子的表達;誘導炎癥因子單核細胞趨化蛋白1(MCP-1)及白細胞介素6(IL-6)等的表達,促進血管平滑肌細胞的遷移[23];也可導致外周血中腫瘤壞死因子-α(TNF-α)釋放增加和趨化因子-10(IP-10)mRNA增多;還可通過NADPH氧化酶激活過氧化物氧自由基的釋放從而加重內皮的損傷[24]。而炎性產物的表達黏附、平滑肌細胞的遷移及氧化應激都參與了動脈粥樣硬化發(fā)生發(fā)展。提示S100B可能是通過上述炎癥機制在動脈粥樣硬化不穩(wěn)定斑塊的發(fā)生發(fā)展過程發(fā)揮著重要作用。臨床研究報道,S100B在冠心病患者,尤其是ACS患者中表達明顯升高,且S100B的表達變化與冠心病的病變程度存在相關關系,冠心病患者血清中S100B的表達水平明顯高于正常對照組,并且S100B表達水平的高低與動脈粥樣硬化斑塊的不穩(wěn)定性密切相關[25-27]。
關于血清中S100B水平與STEMI患者的關系及S100B是否可以用于STEMI患者的診斷方面,目前國內外相關報道較少。因此,為了明確S100B在STEMI患者中的臨床意義,本研究結果表明,STEMI患者血清S100B水平明顯升高,并且明確了S100B對STEMI的診斷有一定的敏感性及特異度,與STEMI患者發(fā)病時的病情嚴重程度密切相關。本研究結果發(fā)現(xiàn),血清S100B的濃度在正常對照組、UAP組、NSTEMI組及STEMI組中依次增高,其中STEMI患者中S100B的濃度明顯高于NSTEMI組及UAP組,提示隨著病情嚴重程度,S100B濃度相應增高,依據S100B濃度水平高低可以診斷冠心病和預測冠心病的病變程度。上述結果說明S100B濃度變化與STEMI的發(fā)生存在密切的相關關系,血清S100B水平越高,心肌梗死損傷程度越嚴重,與以往研究結果一致[25-26]。本研究的臨床資料表明STEMI組有明顯的炎癥改變,其中白細胞水平明顯升高,中性粒細胞及單核細胞的變化最明顯,且均有統(tǒng)計學意義(P<0.05);而hs-CRP的水平在STEMI患者中也較其他3組明顯上調。Spearman分析結果顯示,S100B水平不僅與炎癥標志物hs-CRP和白細胞、中性粒細胞呈明顯正相關,還與心肌損傷標記物hs-cTnT呈正相關(P<0.05),提示血清S100B水平不僅與心肌缺血的損傷程度相關,可以預測心肌梗死區(qū)域的面積大小,而且與患者炎癥反應的水平密切相關,可能在STEMI中激活炎癥通路,介導STEMI的病變血管免疫炎性反應過程,在STEMI的病理生理過程中發(fā)揮重要作用。Logistic回歸分析結果顯示,血清中S100B濃度是STEMI發(fā)病的獨立危險因素,提示S100B可能與STEMI發(fā)病存在相關關系。ROC曲線證實,S100B蛋白對STEMI的診斷有一定的敏感度及特異度。以上結果表明血清S100B水平與STEMI的心肌損傷程度呈正相關關系,反映了心肌梗死的范圍和程度,并提示S100B可能在STEMI中激活炎癥通路,介導了病變血管免疫炎性反應過程從而在STEMI的病理生理過程中發(fā)揮重要作用。
近年研究發(fā)現(xiàn),S100B蛋白在正常心肌組織通常不表達,而在人類心肌梗死后的心臟、梗死周邊區(qū)域心肌中表達上調,缺血心肌是血清S100B的來源之一[19-21]。血清S100B水平與ACS相關,與心肌缺血的損傷程度相關,檢測血清S100B可用于冠狀動脈粥樣硬化斑塊的穩(wěn)定性及病情嚴重程度的預測,這與我們的研究結果相一致。推測其原因可能是心肌缺血或壞死促進了梗死區(qū)及梗死周圍區(qū)域S100B等炎癥因子的產生,進而激活S100B-RAGE調節(jié)性炎癥通路,誘發(fā)黏附分子和炎癥因子的表達進一步增加。引起冠狀動脈粥樣硬化斑塊病變部位更大的炎癥反應,加重心肌損傷,促進心肌細胞凋亡和心梗后的重構,從而形成惡性循環(huán),導致心功能不全。
本研究的局限性在于納入的總體樣本量相對較小,且為單中心研究,盡管校正了一些潛在的混雜因素,仍不能排除一些未知混雜因素的干擾。由于受到實驗室及臨床等實際條件的限制,我們僅測定了STEMI患者入院即刻血清S100B濃度,未連續(xù)監(jiān)測S100B濃度的動態(tài)變化。雖然本研究結果顯示血清S100B水平可能是通過激活炎性通路而參與STEMI發(fā)生的病理生理過程,證實了S100B在診斷及評價心肌梗死病情嚴重程度的臨床價值。但仍需大樣本、多中心的臨床研究來進一步明確血清S100B能提供最大診斷價值的最佳臨床檢測時間點。我們下一步將會重點研究STEMI患者血清中S100B升高的機制,并檢測相關炎性因子如TNF-α、IL-6等水平的變化,探討能否通過控制S100B表達水平來降低STEMI患者的發(fā)生率,改善患者病情的嚴重程度。Tsoporis等[8]發(fā)現(xiàn)在心肌梗死的大鼠模型中,敲除S100B基因可減少心肌細胞的凋亡,保護心臟功能,提示S100B蛋白可能作為心血管疾病的治療靶點。因此,我們還將進一步明確血清S100B水平對STEMI患者預后是否有一定的預測價值,能否通過調節(jié)S100B改善患者預后,提高其生活質量。
綜上所述,本研究初步證明血清S100B的表達水平在STEMI患者中明顯升高,與心肌缺血的損傷程度呈正相關,可能是通過激活炎性通路而參與STEMI發(fā)生的病理生理過程,是STEMI發(fā)病的獨立危險因素,對于STEMI患者的診斷及評估患者心肌缺血的損傷程度有一定的臨床價值。檢測S100B可為臨床上診斷STEMI發(fā)病及評估患者病情的嚴重程度提供一種重要的輔助指標。