急性冠状动脉综合征及其易损斑块的病理组织学、免疫组化和分子病理学研究进展

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刘冬戈  卫生部北京医院病理科，北京 100730

传统观点认为，AS是一个进行性的线性发展过程,由于脂质沉积造成管腔狭窄和组织缺血,最终导致急性心脑血管事件的发生,因此，AS治疗的重点是AS斑块消退。然而,近10多年研究发现,急性心脏事件的70%死因是斑块破裂及相继发生的血栓形成与心肌坏死(其中只有20%是有狭窄的斑块, 50%是非狭窄性的斑块),其余30%无斑块破裂,其病因可能是内皮脱落、钙化结节及其他未知因素。发生ACS的危险主要取决于斑块的内在组成成分而不取决于管腔狭窄的严重程度。为此, 2003年Naghavi等多位专家建议，将导致急性心血管事件的斑块统一命名为易损斑块,易损斑块定义为所有具有血栓倾向以及发展迅速可能成为“罪犯斑块”(culprit plaque) 的动脉粥样硬化斑块。易损斑块的破裂、血小板聚集、血栓形成造成冠状动脉闭塞是ACS的发病机制，其中动脉粥样硬化易损斑块的破裂又视为ACS发生中最重要的始动环节。

1 易损斑块的病理形态

易损斑块曾被称为稳定性斑块、不稳定性斑块、易损斑块、活动性病变、非活动性病变等。Naghavi等归纳了测定易损斑块的可能标准,包括6条主要标准及5条次要标准。

主要标准为:(1)斑块中炎症细胞浸润, 主要为单核巨噬细胞、T淋巴细胞和肥大细胞等,其中在斑块的肩周部及表面浸润损伤最大。(2)大脂核,脂核占斑块容量的30%～40%以上,斑块纤维帽的肩部易于破裂。当脂核暴露在血液中时,有高度的致血栓性。一是由于巨噬细胞释放高水平的功能活性组织因子,另外脂质核心刺激血小板凝集而促进血栓形成。(3)薄纤维帽，95%破裂斑块纤维帽≤64 μm。因此,纤维帽厚度<65 μm被认为是易损斑块的主要特征之一。(4)内皮脱落伴表层血小板聚集：大约30%的血栓形成处没有斑块破裂,但可见到内皮被侵蚀,血栓形成处的内膜含有大量的平滑肌细胞与糖蛋白基质但炎症反应较轻，其内膜深处有细胞外脂质池。侵蚀斑块可能是冠状动脉局部反复痉挛的结果。常见于女性人群和吸烟者。(5)斑块裂隙：斑块破裂是指延伸到脂质核心的裂隙,常伴有纤维帽的缺损而不仅仅是内皮的丧失,常有血小板及纤维蛋白构成的血栓。(6)严重狭窄：管腔狭窄>90%。严重狭窄斑块的表面，剪切力明显增加，易造成内皮损伤血栓形成。

次要标准:(1)浅表钙化小结，在斑块帽内或者非常接近该帽有钙化小结突出斑块帽,并能使之破裂,破裂的薄纤维帽表面常常有突出内膜的血栓形成。发生钙化的机制不十分清楚,可能与成骨样细胞有关。(2)黄色斑块; 斑块呈现黄色尤其亮黄色, 表明所含脂质多, 纤维帽薄, 其质地粗糙而松脆。(3)斑块内出血;有红细胞外渗或含铁血黄素沉积，说明斑块不稳定，可能在短时间内迅速长大。(4)内皮功能不良;炎症产物及代谢毒物均可影响血管内皮舒张功能，从而启动易损斑块的炎症反应。(5)正性重构：是指随着斑块负荷的增加,管腔发生代偿性扩张。研究发现，AS的晚期或经皮冠状动脉腔内成形术(PTCA)后冠状动脉病变处可发生负性重构即管壁收缩、管腔狭窄并且内膜增生。而且血管腔的狭窄程度主要与血管重构的方向和程度有关,而与斑块大小的关系不大。血管的正性重构是斑块易损性的重要标志之一，也是易损斑块的一可能替代标志。2 炎症反应与易损斑块

易损斑块形成是一个损伤与抗损伤、局部与系统的慢性炎症过程。内皮细胞的变性坏死是炎症的始动环节。

2.1 内皮细胞损伤

血管内皮细胞具有代谢活性,分泌许多活性物质,调节着血管壁的舒缩功能和平滑肌细胞的稳态和增殖,并在血液和血管内壁的界面上调节着凝血、纤溶、白细胞黏附与迁移的过程，并具有清道夫受体的功能。内皮功能失常使这些调节过程发生障碍而导致AS发生发展。Ross认为，引起内皮功能紊乱导致AS的可能原因有:低密度脂蛋白(LDL)增高或被修饰、疱疹病毒和肺炎衣原体、吸烟产生的自由基、高血压、糖尿病酸中毒、染色体改变和血浆半胱氨酸水平升高。高血压能够增加过氧化氢和自由基的形成(如过氧化氢阴离子和羟基自由基), 增加白细胞的黏附和增加外周阻力。内皮功能失调导致内皮细胞产生一氧化氮(NO) 减少。NO是以L精氨酸为底物在血管内皮细胞一氧化氮合酶(NOS)作用下合成的血管活性物质。而NO 能通过抑制血小板聚集、血管痉挛以及内皮细胞的凋亡来保护内皮细胞。斑块处NO 减少使得内皮细胞缺乏保护而被侵蚀形成糜烂。同时在危险因素如氧化低密度脂蛋白(OXLDL) 的影响下,内皮的修复过程受阻。OXLDL 或脂肪酸的过氧化可能是导致内皮细胞凋亡的重要原因。

近年来有些学者开始关注对称性二甲基精氨酸(ADMA)，ADMA是 NOS的内生竞争性抑制剂, 使NONOS 通路发生障碍、NO 合成减少,结果导致与NO 相关的一系列生理、生化过程出现异常。在AS或有AS危险因素的患者中,它的血浆水平提高, 而且ADMA 升高还与几种动脉粥样硬化的危险因素(高血脂、高血压、糖耐量异常、年龄等) 存在相关关系,由此可见,ADMA 水平升高可能是多种危险因素导致动脉粥样硬化的共同作用机制之一。是否可将ADMA 异常升高作为动脉粥样硬化的一种新的危险因素和标志物。是否可用药物干预ADMA 的生成或代谢,调整体内ADMA 水平,可能为心血管疾病的防治开辟一条新途径。

2.2 炎症细胞浸润

粥样斑块形成过程中LDL、oxLDL不只导致内皮功能损伤,并能够上调巨噬细胞刺激因子以刺激单核巨噬细胞的分裂，通过促进单核细胞趋化蛋白的基因表达，趋化单核细胞进入损伤部位作用，协助炎症的进一步发展。而炎症因子如肿瘤坏死因子α(TNFα)、IL1和巨噬细胞刺激因子能影响脂蛋白运动,增加LDL与内皮细胞、平滑肌细胞的结合,并增加LDL受体基因的转录。

炎症细胞的聚集几乎贯穿于斑块的整个发展过程。炎症细胞主要通过黏附分子和化学趋化因子被募集到斑块中并且在氧化脂质、细胞因子等作用下被激活。参与炎症细胞募集和活化的还有血管紧张素Ⅱ活性的增强、动脉血压的升高、糖尿病、感染以及免疫激活等因素。此外,外膜新生微血管的增加也为炎细胞进入斑块提供了路径。参与斑块炎症反应的细胞主要为单核巨噬细胞、T淋巴细胞、肥大细胞。

斑块中的单核巨噬细胞可来源于迁入内膜的单核细胞及平滑肌细胞,它能不断地吞噬脂质,最终胀裂释放出脂质从而形成脂核。巨噬细胞还释放化学趋化因子吸引其他的巨噬细胞、T 细胞和肥大细胞,这些细胞能产生过多的酶降解纤维帽基质。巨噬细胞还可分泌TNFα、IL1 、IL4 等细胞因子加剧炎症反应。

T 细胞主要为CD4+ ,约占70%。可加速免疫反应,吸引更多的白细胞聚集,激活巨噬细胞以及减少平滑肌细胞的数量。动物实验研究表明, Th1 细胞分泌的干扰素γ能减少平滑肌细胞的增殖影响其合成基质,诱导平滑肌细胞的凋亡,从而促进斑块的发展。

斑块中的肥大细胞能促进低密度脂蛋白的聚集,同时干扰胆固醇经高密度脂蛋白流出,从而促进泡沫细胞形成;肥大细胞还通过抑制平滑肌细胞增殖或促进其凋亡而减少胞外基质合成,同时激活基质金属蛋白酶(MMPs) 加快胞外基质的降解;肥大细胞还能促进新血管的生成从而影响斑块稳定性。此外,在斑块中也存在中性粒细胞,它们可通过分泌基质金属蛋白酶8(MMP8)等促进炎症过程的发展。

2.3 细胞因子的作用

细胞因子是具有多功能的炎症和免疫反应介质, 由局部的炎症细胞分泌释放, 通过自分泌和旁分泌影响靶细胞的功能。与易损斑块关系密切的细胞因子有以下几类：(1)黏附因子：血管内皮细胞与白细胞间相互作用是粥样硬化炎症过程的始动环节,而大量细胞黏附分子介导着这一过程。介导白细胞内皮细胞黏附的黏附分子主要包括选择素家族、整合素家族、免疫球蛋白超家族, 它们表达于内皮细胞、白细胞、血小板及平滑肌细胞表面,少许以可溶性形式存在于血浆中。选择素家族包括血小板选择素( P选择素)、内皮细胞选择素( E选择素) 和白细胞选择素(L选择素)。整合素家族主要有迟现抗原、淋巴细胞功能相关抗原, 均局限表现于白细胞表面。免疫球蛋白超家族中参与细胞黏附的主要是细胞间黏附分子( ICAM1)、血管细胞黏附分子(VCAM1)及血小板/内皮细胞黏附分子( PECAM1)。正常血管内皮相对于血液成分是一个非黏附屏障,在物理(血流剪切力、牵拉、痉挛、缺氧) 及化学(OXLDL、自由基、炎症因子及感染) 等因素刺激下,内皮细胞释放多种细胞因子并活化核因子κB 从而表达大量黏附分子, 如：L、E和P选择素，通过与白细胞表面相应配体结合, 使白细胞松散的锚于损伤或活化内皮细胞上, 并做短暂滚动, 其后在内皮细胞释放的化学趋化因子作用下,白细胞被活化并增加表面整合素(淋巴细胞功能相关抗原1 、迟现抗原4 等) 的表达,进而与内皮细胞上免疫球蛋白超家族相应受体结合牢固黏附：由晚期整联蛋白和VCAM1或白细胞整联蛋白和ICAM1介导，再依赖PECAM1穿过内皮细胞间连接渗出到组织中, 其中单核细胞表面表达清道夫受体, 识别并不断摄取OXLDL, 最终成为充满脂质的单核源性泡沫细胞。因此,黏附分子是粥样斑块炎症过程始动的关键因素。(2)C反应蛋白(CRP)：CRP是肝脏合成的五聚体蛋白。其作用主要是激活补体、抗炎。刺激CRP 产生的主要是IL1、IL6, 而TNFα是间接因素。它是一个重要的心血管危险因素,在动脉粥样硬化致病过程中沉积在动脉壁内, 可下调内皮细胞中的内皮一氧化氮合酶(eNOS) 的转录, 降低eNOS mRNA的稳定性, 减少一氧化氮的释放, CRP 还可上调黏附因子的表达, 调节动脉壁内炎细胞和循环中单核细胞的促炎因子作用。CRP 可增加LDL的调理素作用并调节巨噬细胞摄取LDL, 然后变为泡沫细胞。通过生物体外的研究表明,聚集的CRP 通过与LDL和VLDL结合可激活补体,通过刺激巨噬细胞生成组织因子,从而启动凝血过程。总之, 已有不少文献提出CRP 的血清学水平是ACS一个有说服力的危险标志, 也可作为动脉粥样硬化独立的危险因素。(3)IL1和TNFα可能是两种最重要的前炎性细胞因子，IL1 和TNFα能刺激胶原合成, 而γ干扰素能几乎全部抑制平滑肌细胞的胶原分泌, 阻止纤维帽的胶原修复, 变得易损。在斑块因炎症而变得不稳定的初期, 细胞因子作为化学趋化因子激活白细胞与内皮细胞黏附, 刺激内皮细胞分泌黏附因子VCAM和ICAM , 加强黏附作用; 单核细胞在上述细胞因子和巨噬细胞集落刺激因子(MCSF)作用下钻进斑块内成巨噬细胞; 巨噬细胞通过T 淋巴细胞上的CD40 配体(CD40L) 与其CD40 受体结合得以激活, 分泌大量的MMPs , 降解斑块胶原, 致纤维帽强度减弱、斑块的易损和不稳定。在此基础上, IL6和TNFα可影响一氧化氮(NO) 的产生致冠状动脉痉挛, IL1又能刺激交感神经兴奋引起血压升高, 诱发易损斑块破裂。此后, IL1、IL6 和TNFα能激活血小板, 通过内皮细胞促血小板在破裂处聚集; TNFα还能诱导单核细胞和内皮细胞表达组织因子(TF),巨噬细胞在CD40LCD40 的系统激活下也能分泌TF, 激活凝血瀑布; 在IL 1 和TNFα的刺激下, 内皮细胞能从抗凝转变成促凝, 致血液高凝状态; 从而促使破裂处血栓形成。可见, 细胞因子在斑块易损、破裂和继发血栓的各环节上均起重要的促进作用。

相关研究也发现,急性冠状动脉综合征患者中,除以上细胞因子，另外一些与炎症相关的因子如血管紧张素Ⅱ及其受体、血管紧张素转换酶(ACE)、妊娠相关蛋白A(PAPPA)、CD40CD40L、IFNγ、巨噬细胞趋化蛋白1 (MCP1) 等的血清水平也可在患者发生ACS 之前升高因而这些炎症标志物对于ACS的发生发展也起到一定的作用。

2.4 纤维帽的破裂

冠状动脉斑块是由脂核和管腔面的纤维帽组成。纤维帽的组成和厚度是决定斑块破裂的重要因素之一。纤维帽的主要成分是细胞外基质(ECM),包括间质胶原、弹性蛋白和蛋白多聚糖; ECM是富含脯氨酸和羟脯氨酸的聚合物。斑块纤维帽的破裂是由于纤维帽细胞外基质合成和降解失去平衡的结果, 降解多于合成。一方面,细胞外基质合成减少：在不稳定斑块中,激活的T 淋巴细胞分泌的γ干扰素能几乎完全抑制胶原纤维合成并影响胶原组织的维持和修复，而且促凋亡因素的增强和(或) 抑凋亡因素的减弱均导致了内皮细胞、平滑肌细胞的凋亡。这样,平滑肌细胞的数量减少和功能减弱都导致了细胞外基质合成与分泌减少, 纤维帽的胶原修复障碍。另一方面,细胞外基质降解增加：巨噬细胞和平滑肌细胞来源的泡沫细胞可分泌蛋白酶,主要是一组含锌离子的MMPs：包括间质胶原酶(MMP1),能破坏胶原的结构;凝胶酶A 和B (MMP2 和MMP9),能继续分解胶原片断; 基质降解酶(MMP3 和MMP7),能分解基质,激活其他MMPs 酶原变成活性酶,降解弹性蛋白,也分解ECM 的主要成分蛋白多聚糖核心蛋白; 人金属蛋白酶(MMP12),不仅分解弹性蛋白,还分解Ⅳ型胶原、纤维连接蛋白、板层蛋白、透明连接蛋白和基膜蛋白, MMP12还能激活所有MMPs 并降解斑块内所有的ECM。基质金属蛋白酶组织抑制因子(TIMP1)是低分子量分泌型蛋白质家族,为MMPs的特异性抑制因子,现已发现4 种TIMPs,生理状态下主要由平滑肌细胞所表达，不稳定斑块中巨噬细胞增多，平滑肌细胞减少，故而在不稳定斑块中的表达减少。

在不稳定斑块中发现, 新生微血管显著增加, 周围炎症细胞明显增多, 现认为这些新生毛细血管可能是炎性细胞进入斑块的另一条途径, 内皮细胞上的黏附分子参与了这一过程。更有意义的是,被炎性细胞包围的微血管多出现在斑块肩部, 而斑块破裂多发生于此不稳定部位。另外这些新生血管壁薄，容易发生破裂出血，最终导致斑块破裂、血栓形成, 引发临床急性心脑血管事件发作。

3 易损斑块中基因表达的研究

目前对易损斑块的研究已从细胞水平，进入到分子水平，通过对基因组和功能基因组水平的研究,更好地研究分子蛋白,临床和实验室研究的很多成果也逐渐被群体研究所印证。Hunter等比较了初期斑块和复合病变期斑块中基因的表达: 与正常组织比较，在初期病变中表达增加的基因是IGFR2,DR4,DAPK1,TNF 受体1 和2 基因、akt1 以及IGFBP3;而在复合病变期IGFBP2 和IGFBP3 等13 种基因减少了3倍,说明在斑块的发展过程中,基因的表达发生了变化。2003年Wang等通过对美国一白人CAD家系的研究，在该家族所有CAD的患者中，MEF2A基因第11号外显子区发现了21bp缺失的特异性突变，WANG等认为，突变可影响该蛋白的核定位功能，使其转录调控活性降低，导致血管内皮细胞脆性增加。但是有的学者的研究结果并不一致。另外对一些致炎因子如PECAM1、SelectinE等的基因多态性与CAD的关系也正在探讨中。

总之, 对易损斑块的重新定义及对其病理生理机制的深入理解有助于为临床检测及防治不稳定斑块提供理论依据,防止急性冠状动脉综合征的发生。尽管近年来对于易损斑块的研究已取得了很大的进展, 但仍存在许多问题: (1)各种病理解剖类型的易损斑块在急性心血管事件中的发生率尚不明了。(2)目前仍然缺乏无创、简便、准确地检测易损斑块形态和功能的诊断技术。(3) 尚需寻找药物能够迅速、充分和持久地稳定易损斑块以降低急性心血管事件的发生。因此,今后应针对上述问题, 继续进行深入细致的研究。