【综述】颅内动脉粥样硬化性疾病外周血生物标志物临床研究现状

摘要:颅内动脉粥样硬化性狭窄(ICAS)是亚洲人群缺血性卒中发生和复发的主要病因,颅内动脉粥样硬化性疾病(ICAD)的早期预防､精准诊断和治疗是降低疾病社会损害的重要方向｡作者以“(ICAD or ICAS)AND (biomarker[Title / Abstract]OR predict [Title / Abstract]OR association [Title /Abstract])”为检索式检索了Medline､Embase数据库,共检出文献403篇,从ICAS的诊断､缺血事件发生及斑块稳定性､缺血性卒中复发预测3 个方面分析了ICAD外周血生物标志物的应用价值,同时就所涉及的文献初步比较了各生物标志物与颅内､外动脉粥样硬化性狭窄的相关性,希望为临床应用和研究提供一定的参考｡

研究表明,颅内动脉粥样硬化性狭窄(intracranial atherosclerotic stenosis, ICAS)是亚洲人群缺血性卒中发生和复发的主要病因,与轻度认知功能下降和痴呆相关,早期诊断､预防和治疗是降低疾病损害和当前医学研究的重要方向｡动脉粥样硬化是一种慢性进展性病理过程,以动脉内膜增厚,泡沫细胞浸润,血管内皮细胞至内膜间脂质､炎性细胞､平滑肌细胞及细胞坏死碎片不断累积为主要特征｡动脉粥样硬化造成缺血事件的病理生理机制主要包括:(1)相对稳定的斑块不断增厚,导致血管腔狭窄及血流受限;(2)不稳定斑块破裂诱导局部血栓形成､原位闭塞或远端管腔栓塞;(3)斑块覆盖小穿支动脉开口｡颅内动脉粥样硬化性疾病(intracranial atherosclerotic disease, ICAD)的机制多以(1)､(3)为主;而冠状动脉､颅外颈部动脉粥样硬化性疾病则以(1)､(2)为主｡颅内､外动脉及其粥样硬化斑块存在解剖和病理上的诸多差异｡颅内动脉内弹力层增生和断裂发生较晚,多在50 岁以后,而主动脉弓或冠状动脉内弹力层的病变最早可发生在婴儿时期;相较于颅外动脉,颅内动脉缺乏外弹力层和滋养血管,也相对较少发生外向重构;颅内动脉斑块以纤维斑块和脂纹为主,颅外动脉斑块以炎症､钙化､破裂及复合病损较为常见｡此外,男性､吸烟被认为与颅外动脉粥样硬化形成相关,但与ICAD 形成无显著相关性｡

笔者以“(ICAD or ICAS) AND (biomarker [Title / Abstract]OR predict [Title / Abstract] OR association [Title / Abstract])”为检索式,限定发表时间为1980 - 2022年期间,检索Medline和Embase数据库,共检出文献403篇,从ICAS的检出､缺血事件发生及斑块稳定性､缺血性卒中复发的预测3 个方面分析总结了ICAD外周血生物标志物的诊断､预测效能和研究应用价值,以期为临床研究和应用提供一定的参考｡

1 外周血生物标志物与ICAS检出

在基于社区人群的调查中,中国人ICAS(狭窄率> 50%)的检出率为4. 6% ~ 7. 9%,在首发急性缺血性卒中(acute ischemic stroke,AIS)或短暂性脑缺血发作(TIA)患者中则高达46. 6% ｡Tian等的Meta分析中纳入了23 项研究,共计48 326例研究对象(包括患者和健康对照者),分析结果表明,在被判定为存在ICAS(不论是否合并其他部位动脉粥样硬化性狭窄)的患者[后续表述为ICAS(+)]中,外周血白细胞计数(WMD = 0. 28 ×109 / L,95% CI:0. 01 ~ 0. 56,Z = 2.08,P = 0. 041;I2 =9. 9%,P = 0. 292)､中性粒细胞计数(WMD = 0. 24 ×109 / L,95% CI:0. 10 ~ 0.38,Z = 3. 37,P = 0. 01;I2 =0. 0%,P = 0. 852)及中性粒细胞与淋巴细胞比值(WMD = 0. 16,95% CI:0. 07 ~ 0. 26,Z = 3. 38,P =0.001;I2 = 0. 0%,P = 0. 875)均高于被判定为不存在ICAS(不排除可能合并其他部位动脉粥样硬化性狭窄)者[后续表述为ICAS(-)],而淋巴细胞计数则相反(WMD = - 0. 12 × 10 9 / L,95% CI:- 0.19 ~- 0. 04,Z = - 3. 02,P = 0. 003;I2 =0. 0%,P =0.399);在生化指标中,ICAS(+)患者外周血C反应蛋白(C-reactive protein,CRP;WMD = 0. 6 mg / L,95% CI:0. 4 ~ 0. 7,Z = 8. 68,P < 0. 01;I2 = 0. 0%,P =0. 857)､超敏CRP(WMD = 0.7 mg / L,95% CI:0.1 ~1. 3,Z = 2. 38,P = 0. 017;I2 = 78. 0%,P = 0. 003)､尿酸(WMD = 17. 91 μmol / L,95% CI:11. 16 ~ 24. 66,Z =5. 20,P < 0. 01;I2 = 0.0%,P = 0.545)､肌酐(WMD =4. 03 μmol / L,95%CI:0. 77 ~ 7.29,Z = 2.42,P = 0. 016;2I=58.4%,P = 0. 065)以及同型半胱氨酸(WMD =2. 25 μmol / L,95% CI:1.02~3.48,Z=3. 58,P <0.01;I2 = 90. 1%,P < 0. 01)水平高于ICAS(-)者;经二次分析,ICAS(+)患者整体血浆低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)水平高于ICAS(-)者(WMD =0-12 mmol / L,95% CI:0. 05 ~ 0. 19,P = 0. 001),但研究结果间差异较大(I2 = 60. 2%,P = 0. 005);亚组分析显示,在以女性患者为主(P = 0. 002)､糖尿病患病率超过15%(P = 0. 039)的ICAS 研究中,LDL-C水平与ICAS检出相关性更为明显,提示性别､合并糖尿病可能参与或影响LDL-C 相关的ICAS 发生机制｡

除此之外,脂蛋白相关磷脂酶A2(lipoprotein-associated phospholipase A2, Lp-PLA2)､E 选择素､高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)､二十二碳六烯酸与磷脂脂肪酸比值､载脂蛋白B与载脂蛋白A1 比值､胆红素､空腹血糖､糖化血红蛋白､基质金属蛋白酶2､脂联素､抗核抗体､甲状腺素运载蛋白､血浆成纤维细胞生长因子23､前蛋白转化酶枯草杆菌蛋白酶Kexin-9水平均被报道在ICAS(+)与ICAS(-)组间差异有统计学意义(均P < 0.05,不区分是否合并其他类型动脉狭窄)｡

一些文献对区分ICAS与颅外动脉粥样硬化性狭窄(extra cranial atherosclerotic stenosis,ECAS)的外周血生物标志物进行了报道｡其中,同型半胱氨酸水平(相对于无狭窄组,ORICAS = 1.105,95% CI:1. 057 ~1. 115,P < 0. 01;ORECAS = 1.096, 95% CI:1.047 ~1.146,P < 0. 01)､HDL-C 水平低[以男性<1.03 mmol / L,女性< 1. 30 mmol / L 为标准,在存在ICAS或ECAS 的AIS 患者中,“低HDL-C”比例为59. 6%(56 / 94),高于不存在ICAS 或ECAS 的AIS患者(34.5%,10 / 29),P = 0. 018;而在ICAS 与ECAS组间差异无统计学意义,P = 0. 700]､单核细胞与HDL-C 比值(相对于无狭窄组,ORICAS =1-120,95% CI:1. 067 ~ 1. 176,P < 0.01;ORECAS =1.121,95% CI:1. 070 ~ 1. 174,P < 0. 01)､中性粒细胞与淋巴细胞比值(相对于无狭窄组,ORICAS =154, 95%CI:1.27~1.85,P< 0.01; ORECAS = 1. 56, 95% CI:1. 25 ~ 1. 96,P < 0.01)与ECAS及ICAS检出均相关;而尿酸(相对于无狭窄组,ORICAS =1.003,95% CI:1.000 ~ 1. 007,P = 0.042;ORECAS =1. 002,95% CI:0. 999 ~ 1. 006,P = 0.192)､载脂蛋白B 与载脂蛋白A1 比值(相对于无狭窄组,ORICAS = 2. 13,95% CI:1. 05 ~ 4.33,P < 0. 05;ORECAS未提供)､基质金属蛋白酶2(相对于健康对照组,ORICAS = 4. 84,95% CI:1. 29 ~ 18.19,P = 0.022;ORECAS未提供)､血管内皮细胞生长因子水平(相对于ECAS 组,ORICAS = 0.987, 95%CI:0. 976 ~0.998,P = 0.020)与ICAS 检出相关;血清脂联素水平则可能为区分卒中类型提供一定依据[血清脂联素水平在ICAS 型､ECAS 型､小动脉闭塞型､心源性栓塞型AIS 患者中分别为(5.60 ± 2.79)､(6. 45 ± 4.10)､(6.07 ± 3.44)､(8. 42 ± 5. 07)mg / L,P = 0.010;ICAS 累及的血管越多,血清脂联素水平越低,OR = 0. 32,P = 0. 008]｡

2 外周血生物标志物与缺血事件发生及影像学斑块稳定性

Poredos 等在2022 年对预测全身动脉粥样硬化心血管临床事件发生的外周血标志物研究进行了总结｡非症状性ICAS 作为缺血性脑血管病的亚临床状态,对缺血事件发生的预测及相对高风险人群的识别是重要的研究方向｡来自英国的研究者Hurford 等连续纳入了1 368 例TIA 或小卒中[美国国立卫生研究院卒中量表(NIHSS)评分≤3 分]患者,并对所有患者进行脑血管影像学检查,结果表明,其中105 例(7. 68%)为ICAS 性TIA 或小卒中,155 例(11.33%)存在偶然发现的非责任ICAS(即本次TIA 或小卒中并非这些ICAS 所致,如其他血管流域的ICAS),另1 108 例(80. 99%)不存在ICAS｡在7 年的随访期间,偶然发现的非责任ICAS 患者和不存在ICAS 患者缺血性卒中发生率差异无统计学意义(经年龄校正HR = 0. 80,95% CI:0.38 ~ 1. 71,P = 0. 57)｡该结果提示,非症状性或亚临床ICAS 本身可能并不引起更高的缺血性卒中发生率｡目前对非症状性ICAS 患者进行长期系统随访的研究仍然较少,对偶然发现的非责任ICAS 活动性及卒中风险评估的研究设计也多采用斑块强化､狭窄程度进展等影像学指标｡

Woo 等分析了48 例伴有ICAS 且完成了高分辨率MR 血管成像的AIS 患者数据,按照T1 加权成像上斑块相对于垂体柄信号的高低来定义斑块是否强化,统计临床生物学指标与斑块强化的关系,其中28 例患者斑块信号强化,单因素分析提示,斑块强化组与非强化组缺血性心脏病史(P < 0. 01)､脑血管整体狭窄程度(P < 0. 01)､血脂指标[总胆固醇(P < 0. 01)､三酰甘油(P < 0. 01)､LDL-C(P = 0. 01)及载脂蛋白B 与载脂蛋白A1 比值(P = 0. 003)]差异均有统计学意义｡Qin 等纳入了207 例单侧大脑中动脉ICAS 为责任病灶的首发TIA 患者,分析发现,外周血Lp-PLA2 水平与斑块“不稳定”表现(包括斑块内出血､斑块强化和斑块内信号不均)显著相关[受试者工作特征曲线曲线下面积(area under curve,AUC)为0. 7455,95% CI:0.6690 ~ 0. 8219,取最佳界值221 μg / L 时灵敏度､特异度分别为54.3%､92. 7%]｡但以上研究结果仅限于影像学特征与生化指标的关系,尚不能推导出以上因素在ICAS 致缺血事件中的作用｡Wu 等连续筛选了186 例ICAS 患者,排除合并冠心病､心脏瓣膜病､颅外颈动脉或椎动脉中重度狭窄及其他感染性､创伤性､自身免疫性炎性反应疾病后,纳入ICAS 患者59 例,分析结果显示,淋巴细胞与单核细胞比值与斑块强化比率呈线性负相关(r = 0. 716,P <0. 01);且淋巴细胞与单核细胞比值(OR = 0. 625,95% CI:0. 421 ~ 0. 928,P = 0. 020)､斑块强化(OR =4.074,95% CI:1. 078 ~ 15. 392,P = 0. 038)是症状性ICAS 的独立预测因子;淋巴细胞与单核细胞比值对症状性ICAS 的诊断效能(AUC = 0. 765,95% CI:0.636 ~ 0. 894,P = 0. 001;敏感度80. 0%,特异度70.6%)优于影像学斑块强化(AUC = 0. 686,95% CI:0.544 ~ 0. 829,P = 0. 015;敏感度85. 3%,特异度52. 0%)｡上述研究为系统性炎性反应指标参与ICAS 致缺血事件的过程提供了依据,但样本量较小(筛败率较高),且未能证明二者间是否存在因果关系,临床应用的可靠性还有待更多大规模研究提供证据｡

3 外周血生物标志物与缺血性卒中复发预测

经过基础疾病控制联合抗血小板聚集药物和他汀类药物的强化药物治疗,症状性ICAS患者发病后30d 卒中复发率仍可达5.8% ~ 9.4%,发病后1年卒中复发率可高达12.6%~15.1%｡

3. 1 Lp-PLA2

Massot 等纳入了75 例症状性ICAS 的脑梗死恢复期患者,对其血清Lp-PLA2 活性与缺血事件复发的关系进行研究,结果显示,Lp-PLA2 活性是此类患者再次发生主要缺血事件(包括AIS､TIA､心肌梗死､须住院的心绞痛以及血管性死亡)的最强预测因子:Lp-PLA2活性取最佳界值153 nmol /(ml· min)时,受试者工作特征曲线AUC为0. 632(敏感度72%,特异度59%);将Lp-PLA2活性以153 nmol /(ml· min)为界值对样本二分类后行COX回归分析,大于此界值者再次发生主要缺血事件的风险显著高于小于此界值者(HR = 2. 89,95% CI:1. 029 ~ 8.096,P =0.044)｡Yang等进一步分析了Lp-PLA2 活性与TIA或轻型非致残AIS(NIHSS评分≤ 3 分)患者对抗血小板聚集药物预防卒中再发反应性的关系｡该研究纳入了797 例TIA或轻型非致残AIS 患者,其中356例(44. 7%)存在ICAS,ICAS组Lp-PLA2活性升高[>225 nmol /(ml· min)]的患者比例显著高于无ICAS组[43. 8%(156/ 356)比35. 4%(156 / 441),P =0. 02];在Lp-PLA2 活性未升高的ICAS 患者中,阿司匹林(100 mg / d,21 d)联合氯吡格雷(75 mg / d,90 d)比单独使用阿司匹林(100 mg / d,90 d)能更好地预防再发卒中(校正HR =0. 33,95% CI:0. 12 ~ 0. 89,P =0.028)和包括缺血性卒中､出血性卒中､心肌梗死和血管性死亡在内的复合血管事件(校正HR =0. 33,95% CI:0. 12 ~ 0. 89,P = 0. 028),且不增加出血风险(校正HR = 5.09,95% CI:0. 43 ~ 60. 50,P =0. 997)｡但既往研究显示,双联抗血小板聚集药物治疗对症状性ICAS卒中再发的预防并不优于单用抗血小板聚集药物｡Yang 等的研究尝试将Lp-PLA2活性测定用于指导脑血管病二级预防用药,是生物标志物在脑血管病个体化治疗应用的探索｡

3. 2 超敏CRP

Arenillas等纳入71 例以TIA或AIS起病的首次症状性颅内动脉狭窄患者(已排除心源性栓塞､非动脉粥样硬化源性狭窄病变､肿瘤患者等)数据进行分析,结果显示,超敏CRP水平14. 1 mg / L是区分首次TIA或AIS后3个月内是否发生新的血管事件(包括ICAS相关缺血性卒中､腔隙性梗死､心肌梗死)的最佳界值,敏感度､特异度分别可达61.5%､89. 7%;超敏CRP水平> 14. 1 mg / L的患者相较于小于此值者发生新的血管事件风险比为7. 14(95%CI:1.77 ~28.73,P = 0. 005)｡CRP作为系统性炎性反应指标,受多种病理状态的影响,且该研究并未对各种原因所致颅内动脉狭窄仔细鉴别,对CRP是否参与症状性ICAS 患者卒中再发进程尚不能提供直接证据｡

3. 3 基线血脂指标

Prabhakaran等对颅内动脉粥样硬化患者早期卒中再发机制(mechanisms of early recurrence in intracranial atherosclerotic disease, MYRIAD)研究中的74例ICAS型AIS患者进行了分析,共27. 0%(20 / 74)患者在首次AIS发病后6 ~ 8周内复发脑梗死;与无复发组(54 例)患者相比,复发组患者外周血HDL-C平均水平更低[(0. 96 ± 0. 26)mmol / L比(1. 14 ± 0.33)mmol / L,P = 0. 037],三酰甘油水平更高[中位数值:1. 83(1. 28,2. 84)mmol / L比1. 38(1. 03,2. 05)mmol/L,P = 0.008],而总胆固醇[(5.2 ±1.5)mmol/ L比(4. 5 ± 1. 3)mmol/ L,P = 0.061]及LDL-C水平[(3.2 ±1.4)mmol/L比(2.6 ±1.1)mmol/ L,P =0.053]虽然组间差异均无统计学意义,但复发组有高于无复发组的倾向;二元Logistic回归分析结果显示,校正其他临床及影像学影响因素后,LDL-C(校正OR =1. 022,95% CI:1. 004 ~1. 040,P =0. 015)及三酰甘油水平(校正OR = 1.009,95% CI:1. 001 ~1.016,P = 0.021)为早期缺血性卒中复发的独立危险因素｡基于此结果,是否能通过早期应用他汀类药物改善血脂代谢,从而有效降低ICAS型AIS患者早期卒中复发风险仍需进一步验证｡

目前关于ICAD外周血生物标志物相关临床流行病学的研究样本量较小,且多数为指标与ICAS检出的相关性研究,仅少数研究进一步评估了标志物的诊断效能｡外周血生物标志物在ICAD患者斑块稳定性或缺血事件发生､卒中复发预测的研究相对较少,这可能与ICAS 精确诊断方法(如高分辨率MR)的临床普及应用较晚,组织病理研究标本稀缺有关｡建立系统完善的多维度评估及随访数据库,多种标志物的综合应用(如采用机器学习的方法纳入多种变量拟合预测模型等)或将成为未来的研究方向｡

本综述仅对ICAD相关外周血生物学标志物进行了粗浅总结,受检索方法的影响,可能存在文献丢失导致偏差;同时,各研究间质量不一,部分内容还需要进行二次分析｡近年来遗传组学研究发展较为迅猛,在动脉粥样硬化领域也涌现了一些新的研究热点,特别是ICAD发病率在不同族裔之间的差异显著,突显了遗传学研究的重要性,未来可对ICAS遗传组学生物标志物研究进行总结分析｡