正五聚蛋白3在冠狀動脈粥樣硬化性心臟病中的研究進展

王丁坤 李衛萍

(首都醫科大學附屬北京友誼醫院心內科，北京 100050)

冠狀動脈粥樣硬化性心臟病(冠心病)是一種嚴重威脅人類健康的疾病，位于全球各種死因的首位。隨著中國生活水平的日益提高，冠心病的發病率、致殘率和死亡率持續上升，形勢日趨嚴重。既往研究已證實炎癥在冠心病的發生和發展中發揮關鍵作用，正五聚蛋白(pentraxin，PTX)3是一種典型的急性期蛋白，在炎癥因子和外源微生物的刺激下由炎癥細胞誘導產生，參與對抗外源性的微生物感染。近年來的研究提示，PTX3通過調節炎癥反應、氧化應激、細胞凋亡和血小板聚集等多種作用，影響動脈粥樣硬化的發生和發展、斑塊穩定性及血栓形成過程[1]?，F結合近年來的國內外文獻對PTX3在冠心病中的研究進展進行綜述。

1 PTX3的概述

1.1 PTX3的結構

PTX3屬于正五聚體蛋白超家族，該家族是一種在遺傳進化上保守的多聚體蛋白家族，具有一個獨特的主基序(由200個氨基酸組成的長結構域)。根據分子量的大小和結構，可分為長鏈PTX和短鏈PTX兩類。經典的短鏈PTX有C反應蛋白(CRP)和血清淀粉樣P物質；長鏈PTX包括PTX3、PTX4、神經元正五聚蛋白1和神經元正五聚蛋白2，其中PTX3是最早發現的長鏈PTX。PTX3主要形成十聚體形式，由兩個五聚體通過鏈間二硫鍵相連。PTX3的C末端結構域(203個氨基酸)被稱為“五肽結構域”，與短的五肽分子具有高度同源性，N末端結構域(178個氨基酸)與其他已知五肽無顯著同源性，并且比短五肽更長，表明PTX3是長五肽家族的典型成員。人類PTX3基因位于3q25號染色體上，由2個內含子和3個外顯子組成。該基因的近端啟動子具有許多潛在的增強子結合元件，包括轉錄因子PU.1、激活蛋白-1、核因子κB(nuclear factor κB，NF-κB)、特異蛋白-1和NF-IL6位點，該基因進化上保守，鼠和蜘蛛等生物的PTX3基因與人類對應物高度同源[2]。

1.2 PTX3的產生及生物學功能

PTX3參與損傷、感染和創傷的急性期反應，一般由局部炎癥部位的內皮細胞、血管平滑肌細胞、成纖維細胞、炎癥細胞和受促炎細胞因子刺激的心肌細胞產生，也可由中性粒細胞識別損傷細胞(如壞死心肌細胞)、微生物病原體和內源性配體后釋放。研究表明中性粒細胞可能是PTX3的儲存庫[3]。Nebuloni等[4]對50例急性心肌梗死和感染性心肌炎患者的心臟組織進行病理分析，發現PTX3的早期來源是中性粒細胞，隨后PTX3由巨噬細胞、內皮細胞和少量的心肌細胞產生并釋放于間質中，而正常心肌區域未觀察到PTX3染色。

PTX3是體液性天然免疫系統的一種可溶性模式識別受體，被稱為“抗體前體”，可識別外源微生物，調節炎癥反應[5]。PTX3主要的生物學功能包括：(1)釋放后與部分抗原結合，被巨噬細胞或中性粒細胞上Fcγ受體Ⅱa(FcγRⅡa/CD32)和補體受體3(CD11b/CD18)識別，從而增強其吞噬活性，促進機體天然免疫。(2)以非FcγR依賴方式促進B細胞產生的免疫球蛋白從免疫球蛋白M到免疫球蛋白G的轉換。(3)選擇性地結合特定病原體及補體1長片段(C1q)等多種補體成分，從而識別外來入侵的微生物并激活補體經典激活途徑。(4)通過結合P選擇素調控炎癥細胞的募集來參與炎癥反應[6-8]。此外，Liu等[9]觀察PTX3對小鼠胚胎干細胞向心肌細胞分化過程的影響，發現PTX3可能通過增強c-Jun氨基端激酶的磷酸化，促進心肌特異性標志物基因NKX2.5、MEF2C、TBX5、dHAND和心肌肌球蛋白重鏈α的轉錄，增加心肌成熟度標志物連接蛋白43和肌鈣蛋白C1的表達。

2 PTX在冠心病中的基礎研究

目前的研究表明PTX3可通過調節補體系統、炎癥反應、氧化應激、血管重塑和血栓形成等多種途徑，參與動脈粥樣硬化的發生和發展。PTX3以劑量依賴性方式抑制單核細胞衍生的巨噬細胞對晚期凋亡多形核白細胞的吞噬作用，從而誘導其在血管壁中的積累。Zhao等[10]研究表明PTX3可通過激活IKK/IκB/NF-κB途經，誘導誘導型一氧化氮合酶和NO的過度表達而加劇內皮功能障礙，促進動脈粥樣硬化的發展。血管內皮細胞受氧化修飾作用后，通過溶血磷脂酸受體的介導，激活NF-κB，促進內皮細胞合成PTX3，進而使單核細胞趨化聚集，加速動脈粥樣硬化斑塊的形成[11]。PTX3還可通過樹突狀細胞表面Toll樣受體識別結合病毒，促使樹突狀細胞向CD4-T淋巴細胞呈遞自身抗原并使其活化，抑制其吞噬作用，下調免疫抑制因子，從而激活機體對病原體的先天性免疫應答，促進促炎癥細胞因子、化學趨化因子、白細胞黏附分子、生長因子和自身抗體等產生，共同參與繼發性炎癥介導的組織損傷與修復[12]。同時，PTX3直接參與低密度脂蛋白膽固醇的氧化修飾過程，促進血管內皮損傷，加劇炎癥反應。PTX3還可誘導組織因子在單核細胞和內皮細胞中的表達，直接促進血栓形成。近年研究顯示PTX3結合并滅活成纖維細胞生長因子-2，抑制血管生成與修復，表明PTX3在血管受損及形成血栓過程中發揮重要作用[13]。

然而近年也有研究結果提示PTX3可能通過減輕內皮氧化，調節細胞因子及免疫系統的平衡等來減緩動脈粥樣硬化的形成。Bonacina等[14]發現在動脈血栓形成的小鼠模型中，血栓內和血管內皮細胞的PTX3，通過其N末端結構域和C末端結構域分別靶向結合纖維蛋白原和膠原蛋白，抑制血小板的黏附和聚集，從而阻止血栓形成，而注射重組PTX3可減緩PTX3敲除小鼠及野生型小鼠在FeCl3誘導下的血栓形成。此外，研究表明PTX3在心肌缺血再灌注損傷中起保護作用。PTX3可抑制缺血性心肌中中性粒細胞的浸潤和活性氧及炎癥因子的產生，從而減少缺血再灌注后梗死面積[15]。同時PTX3抑制血小板表達CD11b/CD18整合素，降低血小板活化引發的炎癥反應。外源性PTX3通過抑制γδT細胞增殖，下調白介素(IL)-23/IL-17A的表達，抑制小鼠心肌細胞的凋亡和減少肌鈣蛋白的產生，逆轉小鼠心肌缺血再灌注后的心肌損傷和無復流[16]。

由此可見，PTX3作為先天免疫應答的調節劑或放大劑具有雙重作用，通過調節心血管系統中的免疫炎癥平衡發揮不同的效應。PTX3激活產生的最終結果可能取決于時間、空間和環境信號的各種差異。C1q與微生物表面結合時，PTX3通過與C1q的球狀頭部結合或通過依賴凝集素的途徑來誘導經典補體途徑的激活。相反，當C1q處于液相時，PTX3與之結合會抑制補體激活[17]。PTX3在心血管系統中的具體生物學作用及其調控信號通路有待更深入的研究。

3 PTX3在冠心病中的臨床研究

3.1 PTX3與穩定性冠心病

PTX3可用于穩定性冠心病的冠狀動脈狹窄程度評價、高危斑塊的識別、危險分層及心血管預后評估。林樸卿等[18]納入131例穩定性冠心病患者，校正年齡和性別等混雜因素后的多因素邏輯回歸分析顯示，血漿PTX3水平升高與冠狀動脈狹窄程度有關，血漿PTX3>3.76 μg/L聯合和肽素濃度有助于冠狀動脈狹窄的早期診斷。Cao等[19]評估了冠狀動脈粥樣硬化狹窄程度與血漿PTX3水平的相關性，根據Gensini評分將患者分為低Gensini評分(≤4分)、中Gensini評分(5～14分)和高Gensini評分(≥15分)三組，結果顯示高Gensini評分組PTX3顯著高于其他兩組，PTX3與Gensini評分呈顯著正相關，受試者操作特征曲線表明PTX3具有識別冠狀動脈狹窄程度的能力。Conte等[20]將懷疑冠心病而接受冠狀動脈CT血管造影檢查的528例受試者納入CAPIRE這項前瞻性多中心隊列研究，進行了針對高危斑塊特征的生物標志物[PTX3、糖化血紅蛋白、高敏心肌肌鈣蛋白T(hs-cTnT)和CRP]檢測和冠狀動脈CT血管造影分析。在調整了年齡、性別、高血壓、糖尿病、吸煙、血脂異常及心血管家族史等多種危險因素后，PTX-3與高危斑塊顯著相關。Kimura等[21]對hs-cTnT正常的穩定型心絞痛患者進行冠狀動脈造影及光學相干層析術檢查，結果發現具有薄纖維帽粥樣硬化斑塊的患者經皮冠狀動脈介入治療(percutaneous coronary intervention，PCI)后的血漿PTX3水平更高，隨訪9個月，PCI后血漿PTX3峰值≥4.08 ng/mL是隨訪期間主要不良心血管事件(MACE)的獨立預測因子。PCI后血漿PTX3值的升高與支架植入術中并發癥(支架邊緣夾層、支架內夾層、支架內組織脫垂、支架內血栓和支架貼壁不良)有關，因此血漿PTX3值可用于對擇期PCI的穩定型心絞痛患者的危險分層。最近Lee等[22]從一項基于韓國社區的隊列研究中隨機抽取了2 000例受試者，在排除有血脂異常用藥史的患者后，納入1 747例受試者(902例男性和845例女性)進行多因素回歸分析，發現PTX3水平與高密度脂蛋白膽固醇水平顯著正相關，與甘油三酯水平、總膽固醇/高密度脂蛋白比值以及低密度脂蛋白/高密度脂蛋白比值呈負相關。此外，PTX3水平最高組(≥1.17 ng/dL)與PTX3水平最低組(<0.7 ng/dL)相比，發生代謝綜合征的風險降低26%。與CRP相反，PTX3與致動脈粥樣硬化的心血管危險因素呈負相關，并且這種聯系可能涉及脂質代謝，提示循環中PTX3水平升高可能是保護性反應，并可能在早期動脈粥樣硬化的發生中發揮抗炎作用。

3.2 PTX3與急性冠狀動脈綜合征

研究表明，循環中PTX3在急性冠狀動脈綜合征(acute coronary syndrome，ACS)早期就顯著升高，有助于ACS的早期識別診斷。Tojo等[23]通過尸檢發現冠狀動脈血栓形成導致的ACS死亡患者血漿PTX3水平顯著高于其他原因引起的ACS死亡患者及非心源性死亡的患者。研究結果提示PTX3升高是由中性粒細胞釋放引起，相較于主要由肝細胞產生的CRP，循環中PTX3水平更能反映血管壁局部的炎癥。ACS患者胸痛發作6 h后，血漿PTX3濃度升高，比CRP達到峰值的時間早48 h，是一個更加敏感的反映斑塊易損性的生物標志物，PTX3和心肌肌鈣蛋白I(cTnI)可同時用于ACS的早期診斷[24]。George等[25]檢測了不同臨床類型冠心病患者的血漿PTX3水平，在隨訪6個月時評估了MACE(全因死亡率、再住院和冠狀動脈搭橋術)，結果顯示急性ST段抬高型心肌梗死(ST-segment elevation myocardial infarction，STEMI)患者的血漿PTX3水平顯著高于急性非ST段抬高型心肌梗死、穩定型心絞痛和微血管性心絞痛患者，血漿PTX3水平高的STEMI患者死亡率更高。同時ACS患者的血漿PTX3水平越高，其左室射血分數(LVEF)值越低，LVEF與PTX3水平呈負相關。

目前的臨床研究顯示PTX3對ACS患者的長期心血管預后有很強的獨立預測價值。Mjelva等[26]對817例懷疑ACS的患者進行了為期7年的隨訪，比較高敏C反應蛋白(hs-CRP)、PTX3和腦鈉肽(BNP)對長期MACE的預測作用，結果發現血漿PTX3水平>5.88 ng/mL和血漿D-dimer及BNP水平一樣都可獨立地預測全因死亡率。Kontny等[27]在PLATO試驗納入的5 154例ACS患者中分析了PTX3與其他生物標志物及臨床預后的相關性，結果發現PTX3峰值出現時間比hs-CRP更早，與N末端腦鈉肽前體和hs-cTnT的相關性也強于hs-CRP。在調整白細胞、hs-CRP、IL-6和胱抑素C后，入院時血漿PTX3水平可獨立預測心血管死亡和心肌梗死的發生，而且1個月時檢測的PTX3水平仍能預測復合心血管終點事件(心血管死亡、心肌梗死或卒中)。此外PTX3水平升高可從ACS患者入院延續至出院后6個月，而IL-6和CRP不會長時間地持續升高，因此PTX3對評估長期心血管預后具有更好的臨床應用價值。最近Chu等[28]對9篇文獻進行薈萃分析，共納入5 174例冠心病患者，結果顯示PTX3水平升高增加全因死亡、心源性死亡和復合心臟事件(包括心源性死亡、非致死性心肌梗死、心力衰竭或血運重建)，而且這種相關性在ACS患者中更為顯著。

近年，PTX3在急性心肌梗死患者中的研究也日益受到關注。血漿PTX3水平在急性心肌梗死發病約7 h后顯著升高，3 d后降低至基線水平，因此PTX3 可作為心肌細胞不可逆損傷的早期指標，是一種新的診斷心肌梗死的生物標志物[29]。一項納入STEMI患者的觀察研究顯示，PTX3水平升高組的血小板計數、Killip分級和GRACE評分更高，受累血管數更多，需進行PCI的比例更高，而LVEF更低。因此檢測PTX3有助于對STEMI患者進行危險分層及預后評估[30]。Khamitova等[31]對180例心肌梗死患者進行了1年隨訪，結果顯示PTX3聯合N末端腦鈉肽前體和可溶性生長刺激表達基因2蛋白水平建立的風險評估模型可預測1年復合終點事件(心肌梗死、急性腦血管病、因心血管疾病住院和心血管死亡)的發生風險，敏感性和特異性分別為78.79%和86.67%。Altay等[32]對140例急性心肌梗死患者進行為期5年的隨訪，主要終點為心血管死亡，次要終點為再發心肌梗死、卒中、致死性心律失常、因心力衰竭再入院和靶血管血運重建。研究發現PTX3水平與TIMI評分、hs-CRP、腦鈉肽前體、cTnI和GRACE評分呈顯著正相關，與高密度脂蛋白膽固醇和LVEF呈顯著負相關。隨訪期間出現冠狀動脈再狹窄組的PTX3水平明顯高于無再狹窄組。校正多種危險因素后的Cox風險模型分析表明，PTX3、腦鈉肽前體和GRACE評分均可獨立地預測長期心血管死亡率(OR值分別為2.175、1.632和1.132)，而cTnI無預測作用。

4 結語

目前全球范圍內冠心病的患病率及死亡率居高不下，急需采取新的預防、危險分層和干預策略。PTX3作為一類新型急性期反應蛋白，較CRP作用時間更為持久，能更好地反映炎癥的程度。已有的研究表明PTX3可作為獨立生物標志物或聯合臨床常用指標，用于冠心病的早期診斷識別和危險分層，以及評估長期心血管預后，但其在心血管系統具體的生物學作用機制及其細胞內信號轉導通路還有待深入研究。此外尚需進行多中心、大樣本和前瞻性臨床研究進一步明確PTX3在冠心病的早期診斷、病情評估、危險分層、預后判斷以及指導治療策略中的作用。相信隨著研究的深入，PTX3將在心血管疾病防治方面有著廣闊的應用前景。