易损斑块破裂的病理生理与分子影像学1

易损斑块破裂的病理生理与分子影像学对急性冠脉综合征、心源性猝死认识的进展动脉粥样硬化性心血管病每年导致1900余万人死亡，冠心病占相当大比重。相当多“正常”患者发生无症状性猝死。现有的检查诊断技术在发生急性心脏事件前检出这部分患者做的不够。对易损斑块的认识开辟了其发展的新方向。不只是易破裂斑块才是易损斑块，所有的有高度发生血栓并发症可能和进展迅速的斑块都是易损斑块。易损斑块并不是急性冠脉综合征、心肌梗塞和心源性猝死的唯一原因，“易损血液”（Vulnerableblood，血栓形成倾向）和“易损心肌”（Vulnerablemyocardium，电生理不稳定，易发生致命性心律失常）也起着重要作用。新近实验室检查（如CRP）的发展、心肌电生理检查、影像学技术（CT和MR）以及心导管结合基因和蛋白技术可以定位和定性易损斑块，指导临床医生诊断和治疗，减少急性冠脉综合征和心源性猝死的发生。对急性冠脉综合征、心源性猝死认识的进展（引自：NaghaviM,LibbyP,FalkE,etal.Fromvulnerableplaquetovulnerablepatient:acallfornewdefinitionsandriskassessmentstrategies:PartI.Circulation,2003,108:1772－1778.)易损斑块的类型与病理特征示意图：A.易破裂斑块,脂质核心大,纤维帽薄及巨噬细胞浸润。B.已破裂斑块－亚闭塞性血栓及早期机化。C.易糜烂斑块－富含平滑肌细胞的斑块内有蛋白多糖基质。D.已糜烂斑块伴亚闭塞性血栓。E.继发于血管滋养管泄漏的斑块内出血。F.钙化小结突入血管腔。G.慢性狭窄性斑块伴严重钙化,陈旧性血栓及偏心性狭窄。（引自：NaghaviM,LibbyP,FalkE,etal.Fromvulnerableplaquetovulnerablepatient:acallfornewdefinitionsandriskassessmentstrategies:PartI.Circulation,2003,108:1772－1778.)易损斑块的类型与病理特征易损斑块最主要病理形态特征：有一个大的脂质核心，占斑块体积的40%以上，多为偏心性；纤维帽变薄，厚度≤65μm，主要由Ⅰ型胶原纤维组成，内有大量的炎细胞浸润，平滑肌细胞成分较少，形成薄弱的肩部；斑块的肩部及基底部有较多新生的微血管。具有这种结构的斑块在冠状动脉左前降支最多见。易损斑块的类型与病理特征示意图：易损斑块最主要的特征：纤维帽变薄；外源性巨噬细胞侵入；平滑肌合成功能下降；大脂质核心；无明显管腔狭窄。易损斑块不稳定及破裂的病理生理机制（一）炎症促斑块不稳定（二）不稳定斑块与血管新生（三）易损斑块破裂与血栓形成（一）炎症促斑块不稳定1.脂质核心扩大：（一）炎症促斑块不稳定2.炎症、凋亡与粥样斑块失稳:凋亡现象在粥样硬化斑块中很常见,而且实际上在非粥样硬化区域不存在。凋亡的发生与巨噬细胞、T淋巴细胞释放的细胞因子有关。体外实验证明干扰素-γ(INF-γ)、TNF、IL-1可以有效的促进巨噬细胞、SMC的凋亡,从而使脂质中心扩大及纤维帽变薄,斑块易于破裂。机械因素、NO、生长因子、游离的胆固醇、ox-LDL、过氧化物等均可诱导细胞凋亡。（一）炎症促斑块不稳定2.1内皮细胞的凋亡:可能机制：粥样硬化的动脉壁与正常不同,氧张力高的环境中,内皮细胞有大量诱导型iNOS表达,产生大量NO(nmol),大量的内外源性NO作用于靶细胞可使胞内wt-p53合成增多，使细胞周期停滞于G1期而促凋亡。意义：血管内皮细胞对血管自身稳定起关键作用。内皮细胞功能障碍导致炎症细胞激活并合成、分泌各种水解酶、细胞因子和生长因子，细胞过度增生；舒血管因子/缩血管因子失衡，激活的白细胞易于进入血管内皮下间隙，诱发血小板聚集，增加脂蛋白和血浆成分的渗透性；最终导致细胞坏死和斑块失稳。（一）炎症促斑块不稳定2.2VSMC的凋亡：可能机制：（一）炎症促斑块不稳定2.2VSMC的凋亡：可能机制：血管损伤后动物或人体动脉中层的VSMC表型改变调节存活因子如Bcl-2家族成员的表达发生改变；巨噬细胞和T淋巴细胞导致的VSMC表面的Fas上调；粥样斑块内p53固定过度表达，激活Bax基因的转录激活因子，Bax表达上调，导致VSMC对凋亡敏感性增加。P53可能与粥样硬化氧张力过高和DNA损伤有关。（一）炎症促斑块不稳定2.2VSMC的凋亡：意义：（一）炎症促斑块不稳定2.3.巨噬细胞的凋亡：近来发现进展斑块凋亡细胞明显多于静止斑块,在进展斑块的凋亡区域含有大量来源于巨噬细胞的泡沫细胞。细胞凋亡后要由周围细胞吞噬,清除，凋亡细胞的清除可以防止细胞内有毒成分外泄及炎性细胞浸润，大部分凋亡小体由巨噬细胞吞噬，少部分由VSMC清除,消化。巨噬细胞通过清除受体识别氧化损伤细胞和凋亡小体，如在胞膜损伤之前凋亡小体被清除,斑块趋于稳定，促凝作用小；而VSMC和巨噬细胞凋亡增加或清除活性下降时,凋亡的VSMC和巨噬细胞不能包裹吸收,从而坏死核心扩大。（一）炎症促斑块不稳定3.斑块纤维帽变薄：3.1基质合成减少：基质组成成分的合成受细胞因子及生长因子的调控,处于斑块中活化T淋巴细胞周围的SMC胶原合成能力大为下降。进展期人类粥样斑块包含富有T淋巴细胞的区域,这些T细胞处于慢性激活状态,持续产生IFN-γ,临近的SMC表达HLA-DR增多,说明其与IFN-γ作用。在不稳定斑块中,激活的T淋巴细胞分泌的IFN-γ抑制胶原合成基因表达而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。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,IFN-γ参与其中，其作用可能被白介素-1β转换酶增强。（一）炎症促斑块不稳定3.纤维帽变薄：3.2基质降解增强：纤维帽结构中Ⅰ型和Ⅲ型胶原对保持斑块稳定有重要作用，基质金属蛋白酶(MMP)的活化增强及组织金属蛋白酶抑制剂(TIMP)产生不足致MMP/TIMP比例失调促进它们的降解。（一）炎症促斑块不稳定3.纤维帽变薄：3.2基质降解增强：此外，肥大细胞TNF-α刺激局势细胞合成MMP-9;类胰蛋白酶及胃促胰液酶活化所有MMPs。MPO衍生的次氯酸可激活MMP-7，同时灭活由单核/巨噬细胞产生的TIMP-1。MPO氧化修饰产生的ox-LDL可抑制平滑肌细胞合成胶原,并诱发平滑肌细胞凋亡,导致平滑肌细胞相对减少,纤维帽强度减弱。（二）血管新生促斑块失稳在AS病变的各阶段均有动脉内膜的血管新生，尤其在易损斑块中更明显。新生血管主要分布在斑块的肩部和基底部,纤维帽较少，与单核/巨噬细胞浸润常见部位一致。新生血管可成为炎细胞和脂质成分进入斑块的通路。新生血管发育不完善，基底膜不完整，因而易于破裂、出血。斑块内出血使斑块体积增大，血管腔进一步狭窄，同时含铁血黄素沉积，激活巨噬细胞，泡沫细胞增多。（二）血管新生促斑块失稳血管内皮生长因子(VEGF)是目前已知最强、最主要的诱导血管新生的生长因子。巨噬细胞和泡沫细胞释放的转换生长因子（TGF-β）可使单核/巨噬细胞表达VEGF增多。在AS损伤处，MPO氧化修饰的ox-LDL可诱导巨噬细胞表达VEGF，刺激血管新生,并促进脂蛋白和炎性细胞通过新生血管大量进入损伤处，引起AS斑块的不稳定。近期研究表明CD40L引起VEGF、FGF-2和受体Flt-1、Flt2的表达。有研究证实血小板源性内皮细胞生长因子、内皮素-1及αvβ3整合素也参与血管新生。（三）斑块破裂与血栓形成机械力、血流动力学力因素如管壁压力波动和纤维帽张力增加、不同组织间的摩擦力等均可能导致其变得脆弱或破裂。斑块水肿,血管痉挛,较柔软斑块的塌陷,斑块内出血,均可使其内部压力升高而发生破裂。斑块破裂后具强大促凝作用的内膜下胶原纤维及粥样物质与血液接触。凋亡细胞也是强烈的促凝血物质，活化的血小板就聚集在富含细胞凋亡的区域。激活巨噬细胞组织因子基因过量表达，全身或者斑块局部高水平的组织因子；内皮细胞功能受损使凝血/抗凝、纤溶激活/抑制平衡破坏。多种炎性因子(如TNF、IL－1)可使内皮从抗凝状态、抗粘附状态转化为促凝状态、易粘附状态,分泌MCP-1、MCSF、IL-8等,这一恶性循环促使粥样斑块进展。此外,增加的血流剪切力也增加了血小板的聚集性。易损斑块的分子影像学分子/细胞水平的变化反映疾病发生的更多和更早的信息。易损斑块的分子影像学分子影像学通过无创性的手段可在细胞和（或）分子水平检测活体分子过程的主要事件，了解体内特异性基因或蛋白质表达的部位、水平、分布及持续时间，因而有望在活体水平检测易损斑块的分子细胞机制。分子影像学兼顾功能和形态学改变。易损斑块的分子影像学引自WeisslederR,MahmoodU.Molecularimaging.Radiology2001;219:316–333易损斑块的分子影像学成像靶：易损斑块发生发展过程中的分子事件都是潜在的成像靶；分子探针：①靶向探针：由与靶具有亲和性的配体，如抗体、肽或小分子化合物经特定的方法与同位素、荧光素、顺磁性复合物及声学对比剂连接组成。缺点：背景噪声高，需要一段时间使血液中未结合的对比剂被代谢清除后方能更好地显示靶部位结合对比剂的影像信号。主动靶向：特异性结合细胞受体或酶；被动靶向：基于自身防御机制②智能可激活探针：在原始注射状态几乎无信号，一旦为不同机制（物理或酶学机制）激活，可在作用位点产生强烈的信号改变及高的信噪比，从而可由先进的影像学设备检测到这些信号改变。主要用于定位酶的活性与功能。信噪比高，但设计复杂。成像设备：PET/CT、SPECT、MRI、US、光学成像（包括生物发光成像（BLI）、近红外线荧光成像（NIRF）、荧光断层成像技术（FMT）、激光扫描荧光显微技术（LSFM）等）易损斑块分子影像学：炎症分子成像内皮细胞源性的ICAM-1及P选择素US分子成像：探针：多聚乙烯乙二醇和生物素-抗生蛋白链菌素连接技术将抗P选择素的单克隆抗体附加于微泡表面，类似白细胞迁移的靶向策略；利用活体显微镜技术和超声均显示这些分子探针在鼠肾的炎性及缺血再灌注损伤区域选择性聚集。利用这类靶向性US对比剂已可检测动脉粥样硬化斑块及心脏移植的排斥反应。表达VCAM-1细胞如内皮细胞和巨噬细胞的MR或光学成像：VINP-28（VCAM-1结合纳米微粒-28）分子探针，该探针与VCAM-1的配体VLA-4染色体同源。动物实验表明用VINP-28进行MR或NIRF成像可以无创性检出粥样硬化斑块的内皮细胞和巨噬细胞VCAM-1的表达并可以检出人粥样硬化病变的炎性细胞，可以对抗VCAM-1治疗的效果进行监测。可能应用于临床上检出早期、亚临床型动脉粥样硬化病变。MPO的MR成像：Gd-DOTA及5-羟色胺共价共轭组成MR可激活对比剂，在人中性粒细胞MPO出现时能大量聚集，导致弛豫率增加了70%~100%。但这一结果仍有待在活体进一步验证。粥样斑块中的基质金属蛋白酶成像：MMP可激活NIRF探针对ApoE基因缺陷的小鼠的粥样斑块中MMP活性进行成像，该探针作为凝胶酶A/B（MMP-2/MMP-9）底物，在注射24小时后可见主动脉斑块发出强烈NIRF信号，体外实验表明胶原酶拮抗剂可以抑制该信号。FMT还表明有胶原酶活性的ApoE（-/-）主动脉粥样斑块产生了荧光信号，而给予探针的ApoE（+/+）小鼠或者未给予探针ApoE（-/-）小鼠则仅产生极微弱荧光。表明活体内无创性测定MMPs的活性是可行的，并可定量检测动脉粥样硬化炎性反应，同时对评估治疗效果也有作用。易损斑块的分子影像学：巨噬细胞成像利用氧化铁微粒MR成像：超顺磁性氧化铁微粒（USPIO）直径仅20nm，可躲过肝脾网状内皮系统的吞噬并能穿行于血管内皮细胞之间的空隙。这样，若某处血管壁有巨噬细胞存在，USPIO就会被其吞噬而聚集，在T2WI上表现为低信号。影像与病理学对照研究