急性肺栓塞相關生物標志物研究進展

周麗 劉文操

急性肺栓塞(acute pulmonary embolism,APE)是以各種栓子阻塞肺動脈或其分支為發病原因的一組疾病或臨床綜合征[1]。當前,臨床上最常見的類型是肺血栓栓塞癥,其血栓大部分來源于下肢的深靜脈血栓形成,二者合稱為靜脈血栓栓塞癥(venous thromboembolism,VTE),只是靜脈血栓栓塞癥在不同部位及階段的兩種臨床表現[1]。近年來,急性肺栓塞的發病率仍有不斷上升的趨勢,據流行病學統計,國內90家醫院十年間伴或不伴深靜脈血栓形成的APE住院率從1.2/10萬人增加到7.1/10萬人,足足增加了約6倍[2],但規范的診療可使急性肺栓塞的死亡率由30%降至8%[3]。歐洲心血管病學會及呼吸學會聯合制定的《急性肺栓塞診斷和管理》指南中指出,急性肺栓塞的診斷標準是基于病人患病的臨床可能性,結合實驗室生化指標和非侵入性影像學檢查方法,主要是肺動脈CT血管成像(Computed Tomography Pulmonary Angiography,CTPA)或肺通氣灌注顯像[4]。可肺動脈CT血管成像有造影劑過敏的應用風險,而肺通氣灌注顯像又存在費用過高的應用受限,此時對臨床工作者來說,依據患者就診時的癥狀及體征進行早期診斷急性肺栓塞是一項極具有挑戰性的工作,特別是在呼吸道合并癥患者中。為早期診斷急性肺栓塞并進行病情危險分層的評估,許多生物標志物展示了巨大的潛力,豐富了急性肺栓塞的臨床管理體系。

一、D-二聚體(d-dimer)

D-二聚體是一種可溶性纖維蛋白降解產物,由纖維蛋白溶解系統有序分解血栓而產生,可作為凝血和纖溶活化的生物標志物[5],是疑似急性肺栓塞患者的主要實驗室檢測指標。D-二聚體識別急性肺栓塞的敏感性是92%～100%, 可是其數值卻受很多因素影響,在老年患者、癌癥或全身感染、妊娠、近期手術或創傷患者中也會升高[6]。Jaouen等的研究中不僅說明了年齡調整的D-二聚體截斷值可提高診斷的特異性,依據纖維蛋白原的數值水平調整的D-二聚體截斷值也可在不影響識別靈敏性的情況下增加診斷的特異性[7]。在使用抗凝藥物治療的急性肺栓塞患者中,發生出血事件患者的D-二聚體較高(P=0.031),受試者工作特征曲線下面積62.10%(52.00%,72.10%) (P=0.02)。說明了D-二聚體還可預測院內出血事件,提高對非高危出血患者的識別[8]。此外,高D-二聚體含量的急性肺栓塞患者發生復發、惡化等不良事件的風險高[9]。

二、肌鈣蛋白(cardiac troponin)

肌鈣蛋白是除肌動蛋白絲、微管和肌球蛋白絲外,肌肉細胞骨架的一種蛋白質復合物。實驗室常見的檢測指標肌鈣蛋白I (TnI)、肌鈣蛋白T (TnT)、肌鈣蛋白C(TnC)是心肌細胞中肌動蛋白(細)肌絲上的肌鈣蛋白-原肌球蛋白復合物的最重要的調節蛋白部分,其中肌鈣蛋白I和肌鈣蛋白T是心肌梗死的特異性生物標志物[10]。現有研究指出,肌鈣蛋白可作為評估急性肺栓塞病情嚴重程度及預后的生物標志物[11], 最初是肌鈣蛋白I,然后是高敏肌鈣蛋白T (hsTnT)[12]。隨后, Lankeit等的進一步研究顯示高敏肌鈣蛋白T(hsTnT)臨界值為14 pg/mL時,預測患者30天內發生死亡、復發以及出血發作等不良事件的敏感性為87.00%,陰性預測值(NPV)為98.00%[13]。當與簡化版肺栓塞嚴重程度指數(simplified Pulmonary Embolism Severity Index ,sPESI)相結合時,二者預測預后的敏感性和NPV都達到100%,可改善急性肺栓塞患者的危險分層,篩選出早期出院和院外治療的患者[13],最近,Cennamo等[14]的回顧性和前瞻性研究表明,在急診科的環境下,高敏肌鈣蛋白I與肺栓塞嚴重程度指數(pulmonary embolism severity index ,PESI)相結合可有效改善急性肺栓塞患者的危險分層與臨床處理決策的制定。

三、缺血修飾白蛋白(ischemia-modified albumin,IMA)

缺血修飾白蛋白(IMA)是一種由活性氧自由基修飾白蛋白而形成的分子。Turedi等將147名疑似肺栓塞的患者與57名健康成人進行前瞻研究,結果顯示,從經濟成本和效率方面來看,缺血修飾白蛋白可替代D-二聚體排除急性肺栓塞,且比D-二聚體具有更高的陽性預測值(79.40%vs69.40%)[15]。Kaya等的研究結果證實,當血清缺血修飾白蛋白(IMA)水平高于0.40時,診斷的敏感度為53.85%,特異度為85.96%,可是,這項指標卻無法用于預測右心功能的障礙[16]。缺血修飾白蛋白(IMA)水平可評估急性肺栓塞患者病情嚴重程度,在高危患者與中危及低危患者組間有著明顯差異(P<0.001),且隨急性肺栓塞病情嚴重程度的增加而逐步升高[17]。可是,另有研究顯示缺血修飾白蛋白(IMA)在健康對照組及急性肺栓塞組中并無差異,對急性肺栓塞患者的診斷價值有限[18],導致該項結果與其他研究不一致的原因可能是因為納入的白蛋白水平不同所致。不過,它們都是小樣本研究,需要更多的研究和更大的樣本量,以便得出更可靠的結果。

四、微小核醣核酸(MicroRNAs)

微小RNA (miRNA)是長度約為22個核苷酸的非編碼RNA,參與細胞發育、增殖、凋亡等多種重要的細胞途徑。據報道,多種miRNA可調節凝血因子,如纖維蛋白原、XI因子等,調節血小板活化和聚集,參與靜脈血栓形成[19]。由于遺傳表達和環境因素的影響,miRNA可能在靜脈血栓栓塞癥中具有動態作用,包括整個經典的Virchow三聯征,其中miRNA-134、miRNA-145、miRNA-195、miRNA-483-3p、miRNA-532和miRNA-1233起了主要作用[20]。2011年,Xiao等[21]率先研究了將 miRNA 作為診斷急性肺栓塞的潛在生物標志物的可能性。他們報告說,與健康個體相比,急性肺栓塞患者的miRNA-134顯著升高,敏感度為68.80%,特異度為68.20%。不過此項研究樣本量小,最近一項薈萃分析為探究miRNA-134診斷急性肺栓塞的特異度,納入了7項相關研究和383名受試者,匯總的敏感度、特異度和診斷優勢比分別為86.00%(72.00%,94.00%) ,75.00%(66.00%,82.00%)和19(7,51)。陽性和陰性似然比分別為3.4(2.4,4.8)和0.18(0.08,0.40)。總受試者工作特征曲線曲線下的面積為81.00%(77.00%,84.00%)。結果說明miRNA-134可能是診斷急性肺栓塞的一個新的生物標志物[22]。miRNA-1233和miRNA-134可用于鑒別急性慢性阻塞性肺疾病惡化并發急性肺栓塞的患者[23]。各種miRNA相互結合以及與其他已建立的生物標志物,如D-二聚體結合可以提高其診斷效力的可能性,更詳細地說,將miRNA-27a或miRNA-27b與D- 二聚體結合后,受試者工作特征曲線曲線下的面積顯著增加,分別達到90.90%和86.70%[24]。上述研究發現支持miRNA 可能作為急性 PE 診斷的新型生物標志物的假設,然而,該領域必須進行進一步研究,因為迄今為止的研究都具有有限的統計樣本量和可重復性。

五、微粒(Microparticles)

微粒是由細胞表面釋放的膜囊泡通過細胞骨架的蛋白水解裂解而形成的小囊泡。其可提供促凝血分子,特別是磷脂絲氨酸和組織因子蛋白,組成凝血級聯過程的部分,參與血栓的形成,因此被認為是診斷靜脈血栓栓塞和急性肺栓塞的潛在生物標志物[25]。在Rezania等的研究中,使用標準的聚苯乙烯熒光珠對急性肺栓塞患者和健康志愿者的血漿微粒水平進行了評估,結果顯示肺栓塞患者血漿微粒水平顯著高于健康組[26]。當微粒水平與其他生物標志物和臨床變量一起整合到評分系統中,可以顯著提高其作為診斷急性肺栓塞的生物標志物的能力[25]。雖然現有研究反復報道了急性肺栓塞水平升高與血栓前疾病之間存在關聯,但到目前為止,微粒增加與血栓形成事件之間因果關系尚無定論,需要前瞻性研究評估急性肺栓塞發作后微粒的水平,特別是使用抗凝劑停藥后的趨勢,以分析微粒在急性肺栓塞二級預防中的作用,從而指導抗凝治療的最佳持續時間。

六、半乳糖凝集素-3 (Galectin-3,Gal-3)

半乳糖蛋白-3是一個可溶性β-半乳糖結合凝集素家族成員,在心臟、腎臟、血管和巨噬細胞中廣泛表達,并在組織纖維化、免疫、氧化和炎癥反應中發揮作用[27]。其可能通過白細胞介素-6和中性粒細胞介導的血栓形成機制,在靜脈血栓形成中起著關鍵作用,并且可能是機體靜脈血栓形成的潛在生物標志物[28]。Kara等納入的100例急性肺栓塞患者中,當用受試者工作特征曲線評估急性肺栓塞組和對照組的半乳糖蛋白-3值時,曲線下面積計算為0.99(95%置信區間0.979～1)[29]。當半乳糖蛋白-3為13.55 ng/mL時診斷急性肺栓塞的敏感度為98.00%,特異度為92.00%,表現了作為診斷急性肺栓塞生物標志物的巨大潛力[29]。在實驗研究中,半乳糖蛋白-3數值尤其在靜脈血栓形成的早期階段升高,其水平還與血栓的大小有關。半乳糖蛋白-3似乎在血栓和靜脈壁的局部,以及在紅細胞、血小板和微粒等血液循環中都會增加[30]。因此,半乳糖蛋白-3可能會成為預測靜脈血栓形成或急性肺栓塞的理想指標。

七、小結與展望

急性肺栓塞作為臨床常見的危及生命的急危重癥,其發病率不斷上升,及時地做出診斷及治療可有效減少病死率,改善患者預后。生物標志物的價值高低對應于它在沒有治療的情況下預測疾病及病情進展的能力,在急性肺栓塞中,生物標志物識別出發生不良事件的高風險或低風險患者的作用日益突出。目前常見的生物標志物D-二聚體、肌鈣蛋白識別急性肺栓塞的特異性并不高,主要作為診斷的補充指標,近年來,研究報道缺血修飾白蛋白可作為D-二聚體的替代指標,參與急性肺栓塞的排除, MicroRNAs、微粒及半乳糖蛋白-3皆與靜脈血栓形成相關,且特異性不低,是急性肺栓塞的潛在生物標志物,有助于急性肺栓塞的管理。可以缺血修飾白蛋白、MicroRNAs、半乳糖凝集素-3需用聚合酶鏈式反應技術和免疫印跡技術進行實驗測定,微粒的水平需行流式細胞學技術進行定量檢測。檢查項目所需步驟繁多,技術要求高加之費用高昂,不適用于基層單位早期診斷。總之,當前技術要求的限制,要求我們相關方向的研究者致力于開發更快速有效且實用的方法來測量。

迄今為止,上述生物標志物既不能以孤立的方式識別中危或高危患者,也不能作為影像學檢查的替代品。當前隨著可監測生物標志物的增加,正確認識并合理選用生物標志物對于急性肺栓塞的規范化診治具有重要意義。