韓月清 吳建軍 鄒昕宇,2 張有奇,2 邢磊,2 楊帆,2

(1.哈爾濱醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院心血管內(nèi)科,黑龍江 哈爾濱 150001; 2.哈爾濱醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院心肌缺血教育部重點實驗室,黑龍江 哈爾濱 150001)

冠狀動脈微血管功能障礙和阻塞(coronary microvascular dysfunction and obstruction,CMVO)是指冠狀動脈在微循環(huán)水平的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生改變,使微循環(huán)血流受損,導致心肌缺血[1]。de Vita等[2]的研究發(fā)現(xiàn)血管造影顯示無梗阻的非ST段抬高型急性冠脈綜合征患者存在明顯的冠狀動脈微血管功能障礙(coronary microvascular dysfunction,CMD),在隨后為期12個月的隨訪中,CMD的情況未發(fā)生明顯改變。CMD的長期存在提示其很可能是易引起急性冠狀動脈事件的病理生理基礎(chǔ)。急性心肌梗死(acute myocardial infarction,AMI)后即使梗死相關(guān)動脈迅速再通,微血管阻塞(microvascular obstruction,MVO)和冠狀動脈無復流也會頻繁發(fā)生,并嚴重影響患者預后[3]。Regenfus等[4]對249例ST段抬高型心肌梗死(ST-segment elevation myocardial infarction,STEMI)患者進行隨訪,中位隨訪時間為6年,該研究發(fā)現(xiàn)心臟磁共振成像證明存在MVO的STEMI患者的主要不良心血管事件發(fā)生率高于無MVO患者(54% vs 9%,P<0.001),MVO是STEMI患者主要不良心血管事件的最強預測因子,其預測值高于梗死面積和左室射血分數(shù)。除了梗死面積以外,冠狀動脈MVO也是AMI后左心室重塑的另一個重要獨立預測因子。越來越多的證據(jù)表明,紅細胞(red blood cell,RBC)作為冠狀動脈微循環(huán)的重要組成部分,在AMI后缺血相關(guān)損傷、再灌注相關(guān)損傷及遠端栓塞中發(fā)揮重要作用。

1 RBC在缺血再灌注過程中的作用

RBC在缺氧和缺血條件下釋放活性一氧化氮(nitric oxide,NO)和ATP誘導血管舒張。RBC衍生的NO,獨立于血管內(nèi)皮,能夠在阻力動脈水平有效調(diào)節(jié)血管張力,這一過程受到精氨酸酶1的精密調(diào)控[5]。Jiao等[6]發(fā)現(xiàn),將接受急診經(jīng)皮冠狀動脈介入治療的STEMI患者的RBC注射于缺血再灌注損傷(ischemia reperfusion injury,IRI)大鼠模型的體外心臟中,與健康對照組的RBC相比,STEMI患者的RBC減少了大鼠心肌梗死面積,改善了左心室發(fā)展壓(左心室收縮峰壓與左心室舒張末壓之差)和心室壓力變化速率dp/dt的恢復情況,降低了IRI大鼠心臟左心室舒張末壓。同時他們證實STEMI患者RBC通過一氧化氮-可溶性鳥苷酸環(huán)化酶(nitric oxide-soluble guanylyl cyclase,NO-sGC)信號轉(zhuǎn)導通路激活心臟蛋白激酶G,在心臟保護中起關(guān)鍵作用,并且RBC表達的P2Y13受體參與的嘌呤能信號轉(zhuǎn)導通路也起到心臟保護的作用。體內(nèi)試驗[7]發(fā)現(xiàn),缺乏RBC內(nèi)皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase,eNOS)的嵌合小鼠梗死面積增加,心肌缺血再灌注后射血分數(shù)降低,收縮末期容積增加?；谙惹暗挠^察,研究者們還發(fā)現(xiàn)RBC能夠通過eNOS依賴性機制,調(diào)節(jié)AMI中末端心肌缺血,減少梗死面積,在STEMI患者的缺血再灌注環(huán)境中對心肌實現(xiàn)保護。這些研究發(fā)現(xiàn)進一步驗證了RBC生成的活性NO在心血管調(diào)節(jié)中的重要作用。

然而,在其他研究中發(fā)現(xiàn)了相反的結(jié)果。IRI誘導了炎性細胞和血小板-中性粒細胞復合物(platelet-neutrophil complexes,PNCs)浸潤心肌梗死區(qū),導致活性氧濃度升高、細胞因子釋放、細胞凋亡和壞死相關(guān)途徑激活。PNCs的形成加劇了炎癥組織損傷。有研究[8]發(fā)現(xiàn),RBC起源的神經(jīng)元引導信號蛋白7A,即JMH血型抗原,能夠與血小板糖蛋白Ⅰb相互作用,顯著促進PNCs形成,增強血小板致血栓炎癥的活性,加重缺血后心肌組織損傷。研究發(fā)現(xiàn),2型糖尿病患者RBC中活性氧的增加依賴于精氨酶和eNOS。抑制小鼠和2型糖尿病患者RBC中的精氨酸酶或eNOS可減少活性氧的產(chǎn)生,并改善缺血后心肌恢復[9]。目前,尚無針對血栓炎性心肌IRI的特異性治療方法,干擾RBC和血小板相互作用可能是抑制這一過程并顯著減少心肌IRI的有效策略。RBC不僅通過NO依賴性途徑起到心臟保護作用,還參與心肌梗死后炎癥反應。隨著對RBC在再灌注過程中作用的進一步探索,越來越多的研究表明,作為體內(nèi)最豐富的細胞,以往被忽視的RBC不僅具有氣體運輸?shù)墓δ?還有潛力成為改善IRI的重要靶點。

2 RBC參與血栓形成

以往普遍認為RBC不主動參與血栓形成,然而臨床和流行病學研究發(fā)現(xiàn),RBC的定量和定性異常與動脈和靜脈血栓形成密切相關(guān)。有研究[10]發(fā)現(xiàn),與低血細胞比容組相比,高血細胞比容組患者心血管疾病發(fā)生風險超過兩倍。英國區(qū)域心臟研究選取了7 735例年齡為40～59歲的男性進行為期9.5年的全因死亡率和心血管疾病發(fā)病率的隨訪。調(diào)查[11]發(fā)現(xiàn),在調(diào)整了年齡、體力活動、膽固醇、體重指數(shù)和吸煙后,血細胞比容高的患者患嚴重缺血性心臟病的概率增加了30%。

血液黏度增加是血栓形成的重要危險因素,而RBC是影響血液黏度的主要決定因素。在高血細胞比容狀態(tài)下,RBC促進血小板邊緣化作用增強,促進血小板-血栓相互作用,增強血小板黏附和活化,使血小板更易在血管損傷部位積聚。有研究發(fā)現(xiàn),在RBC刺激下,血小板增強P選擇素暴露和整合素 αⅡbβ3活化[12],表明RBC在血小板活化過程中促進血栓前反饋回路。Klatt等[13]最近的一項研究提出,RBC可以通過已知誘導細胞凋亡的FasL/FasR(CD95)通路與血小板相互作用促進血栓形成。此外,當RBC受到內(nèi)源性和外源性活性氧刺激,激活氧化應激反應,使細胞功能受損、細胞膜對稱性被破壞,造成RBC膜上磷脂酰絲氨酸暴露和微泡釋放。RBC衍生的微泡可以通過FⅫ依賴性途徑和前激肽釋放酶依賴性途徑激活FⅨ促進血栓形成[14]。微泡還可以通過內(nèi)化游離血紅蛋白并將其轉(zhuǎn)移到血管內(nèi)皮或激活補體系統(tǒng)來促進血管閉塞[15]。隨著人們對RBC參與血栓形成過程的認識逐漸成熟,開發(fā)RBC靶向抗血栓藥的可能性也隨之增加。

缺血時間是冠狀動脈內(nèi)血栓組成的重要預測因子。病理學研究發(fā)現(xiàn),血栓主要由纖維蛋白、血小板、RBC、膽固醇晶體和白細胞組成。最近的研究[16]表明,AMI后2 h內(nèi)出現(xiàn)的早期冠狀動脈血栓主要由血小板和纖維蛋白組成,而晚期血栓(梗死時間>12 h)的遠端主要由血小板組成,且血小板含量由遠及近逐漸下降,近端幾乎沒有血小板,而RBC含量則從遠端到近端逐漸上升,在近端含量超過90%。隨著缺血時間延長,纖維蛋白-血小板網(wǎng)移動到血栓外圍,血栓內(nèi)部聚集了被壓縮成多面體結(jié)構(gòu)的RBC,稱為多面體細胞。多面體細胞在壓力下緊密鑲嵌排列,形成不易滲透的“封條”,這可能就是纖溶酶對晚期血栓效果較差的原因。Zalewski等[17]發(fā)現(xiàn)冠狀動脈內(nèi)血栓的大小受血管管腔直徑的影響,與直徑較大的心外膜動脈相比,較小的心外膜動脈中多面體細胞的形成更為明顯,提示了血管因素在體內(nèi)血栓壓縮中的重要作用,并且當AMI發(fā)生超過3 h,血栓中多面體細胞含量較高的患者在進行梗死相關(guān)動脈血栓抽吸后,動脈血流恢復得更好,有更好的心肌灌注。

在2型糖尿病患者中,蛋白質(zhì)氧化修飾、膽固醇/磷脂比失衡、糖化血紅蛋白水平升高會導致RBC膜流動性降低,RBC變形能力受損,此時RBC分布寬度是血栓多面體細胞形成的唯一獨立預測因子。RBC膜損傷可能通過改變RBC的收縮,從而影響血凝塊的收縮[18]。多面體細胞的形成和凝塊壓實的程度可能會成為干預血栓形成的新靶點。血栓組成在時間和空間上的變化,對機械血栓切除、血栓抽吸和溶栓具有重要意義,可以針對患者特定的血栓結(jié)構(gòu)進行個性化治療。

3 NO作用于RBC改善CMVO

在大血管中,黏度隨血細胞比容呈指數(shù)增長。由于血液為非牛頓流體,RBC對血液黏度的影響也取決于剪切速率。在高(動脈)剪切速率下,RBC的瞬時變形會降低血液黏度。在病理條件下(例如糖尿病、高血壓、高脂血癥等),不能發(fā)生剪切率依賴性形態(tài)學變化的異常RBC膜變形性下降,難以通過狹窄的毛細血管,進行有效的氣體交換,造成MVO。

研究[19-20]發(fā)現(xiàn),與健康受試者相比,糖尿病患者RBC變形能力降低,而患有高膽固醇血癥的糖尿病患者RBC變形能力則降低得更多。NO可以通過與構(gòu)成RBC膜骨架的血影蛋白上半胱氨酸殘基結(jié)合,從而保護血影蛋白免受不可逆修飾,進而提高RBC的流變性。在高膽固醇血癥和高血壓狀態(tài)下,內(nèi)源性和外源性NO通路激活能夠恢復RBC的變形能力,改善RBC的膜流動性降低[21]。

許多研究證明NO通過影響RBC變形性參與調(diào)節(jié)RBC的流變性,可以通過飲食和運動提高NO的生物利用度預防RBC變形能力下降。飲食中的硝酸鹽可以通過腸唾液硝酸鹽-亞硝酸鹽-NO途徑提高NO的生物利用度,從而增強RBC的變形能力,改善微循環(huán)[22]。與單獨攝入無機硝酸鹽相比,含有硝酸鹽和其他影響硝酸鹽攝取和/或代謝的成分(如多酚、維生素C和巰基化合物)的甜菜根汁可以通過巰基化合物與胃中形成的NO+供體的反應,為RBC內(nèi)和周圍提供更多的亞硝基硫醇[23]。Suhr等[24]表明,適度運動誘導的剪切應力激活了RBC內(nèi)的eNOS,并通過磷脂酰肌醇3激酶/Akt激酶途徑和RBC-NOS-Ser1177的磷酸化增加NO的生成,提高了RBC的變形能力。適度運動不僅可以促進新RBC生成,還可促進清除變形性下降的陳舊RBC,改善體內(nèi)RBC分布。因此推薦患有高血壓、糖尿病等疾病的高危人群通過能夠提高NO生物利用度的飲食和運動來改善微循環(huán)。

4 CMVO臨床試驗進展及診斷技術(shù)

無論冠狀動脈狀態(tài)如何,CMVO都會增加心血管事件的風險。Gibson等[25]發(fā)現(xiàn)STEMI患者溶栓后心肌梗死溶栓治療臨床試驗血流分級3級血流且心肌灌注缺失或接近缺失(心肌灌注分級0級或1級)的患者,其死亡率(5.0%)與冠狀動脈血流未通暢(心肌梗死溶栓治療臨床試驗血流分級 0～2級)但心肌灌注保留(心肌灌注分級 3級,可能通過側(cè)支)的患者的死亡率(4.7%)相當。因此,在急性冠狀動脈閉塞前保持正常的微血管功能是CMVO預防治療的一個關(guān)鍵目標,能夠有效改善患者的預后。一項在內(nèi)皮功能指導下對非阻塞性冠狀動脈疾病患者進行管理的大規(guī)模隨機臨床試驗[26]正在進行,該試驗旨在評估外周內(nèi)皮功能引導的早期積極治療是否可以降低非梗阻性冠狀動脈粥樣硬化性心臟病患者主要不良心血管事件的風險,該試驗完成后將為CMD患者的管理提供重要證據(jù)。替格瑞洛可能通過腺苷介導的預處理激活和改善CMVO的相關(guān)機制起到心臟保護作用,目前對于在穩(wěn)定型冠狀動脈疾病患者中應用替格瑞洛和預處理的試驗也在進行中。該研究[27]評估了口服、直接作用、可逆結(jié)合的P2Y12受體拮抗劑替格瑞洛對缺血預處理和冠狀動脈微血管功能的多效性影響,其結(jié)果對于臨床治療有指導意義。心磁圖儀作為一種非接觸、高靈敏度、無創(chuàng)、快速、無輻射的檢查設(shè)備,短暫性心肌缺血即會導致多種心磁圖參數(shù)的明顯變化[28]。與心電圖相比,心磁圖對微弱的心臟信號更加敏感,不受人體電導率的影響[29],能夠更加準確地檢測去極化和復極過程中缺血誘導的偏差[30]。心磁圖儀對缺血性冠狀動脈疾病的早期診斷、快速篩查具有很大的價值,能夠早期識別和評估微循環(huán)障礙引起的心肌電生理改變,在AMI后監(jiān)測心臟微循環(huán)的恢復狀態(tài),有助于新興微循環(huán)障礙治療方案的研究和發(fā)展。

5 小結(jié)

RBC參與了心肌梗死相關(guān)微循環(huán)障礙的全過程,并且能夠通過輸出活性NO和ATP調(diào)控缺氧狀態(tài)下微血管的血流動力學,減輕IRI,對心肌起到保護作用。在患有糖尿病、高血壓、高脂血癥等疾病的高危人群中,RBC的機械特性和脂質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變,最終導致組織灌注減少、氧化應激增加、氧輸送減少,這可能會導致心血管死亡率增加,可以通過干預RBC改善CMVO,其具體機制還需進一步研究。