正五聚蛋白3在冠状动脉粥样硬化性心脏病中的研究进展

王丁坤 李卫萍

(首都医科大学附属北京友谊医院心内科，北京 100050)

冠状动脉粥样硬化性心脏病(冠心病)是一种严重威胁人类健康的疾病，位于全球各种死因的首位。随着中国生活水平的日益提高，冠心病的发病率、致残率和死亡率持续上升，形势日趋严重。既往研究已证实炎症在冠心病的发生和发展中发挥关键作用，正五聚蛋白(pentraxin，PTX)3是一种典型的急性期蛋白，在炎症因子和外源微生物的刺激下由炎症细胞诱导产生，参与对抗外源性的微生物感染。近年来的研究提示，PTX3通过调节炎症反应、氧化应激、细胞凋亡和血小板聚集等多种作用，影响动脉粥样硬化的发生和发展、斑块稳定性及血栓形成过程[1]。现结合近年来的国内外文献对PTX3在冠心病中的研究进展进行综述。

1 PTX3的概述

1.1 PTX3的结构

PTX3属于正五聚体蛋白超家族，该家族是一种在遗传进化上保守的多聚体蛋白家族，具有一个独特的主基序(由200个氨基酸组成的长结构域)。根据分子量的大小和结构，可分为长链PTX和短链PTX两类。经典的短链PTX有C反应蛋白(CRP)和血清淀粉样P物质；长链PTX包括PTX3、PTX4、神经元正五聚蛋白1和神经元正五聚蛋白2，其中PTX3是最早发现的长链PTX。PTX3主要形成十聚体形式，由两个五聚体通过链间二硫键相连。PTX3的C末端结构域(203个氨基酸)被称为“五肽结构域”，与短的五肽分子具有高度同源性，N末端结构域(178个氨基酸)与其他已知五肽无显著同源性，并且比短五肽更长，表明PTX3是长五肽家族的典型成员。人类PTX3基因位于3q25号染色体上，由2个内含子和3个外显子组成。该基因的近端启动子具有许多潜在的增强子结合元件，包括转录因子PU.1、激活蛋白-1、核因子κB(nuclear factor κB，NF-κB)、特异蛋白-1和NF-IL6位点，该基因进化上保守，鼠和蜘蛛等生物的PTX3基因与人类对应物高度同源[2]。

1.2 PTX3的产生及生物学功能

PTX3参与损伤、感染和创伤的急性期反应，一般由局部炎症部位的内皮细胞、血管平滑肌细胞、成纤维细胞、炎症细胞和受促炎细胞因子刺激的心肌细胞产生，也可由中性粒细胞识别损伤细胞(如坏死心肌细胞)、微生物病原体和内源性配体后释放。研究表明中性粒细胞可能是PTX3的储存库[3]。Nebuloni等[4]对50例急性心肌梗死和感染性心肌炎患者的心脏组织进行病理分析，发现PTX3的早期来源是中性粒细胞，随后PTX3由巨噬细胞、内皮细胞和少量的心肌细胞产生并释放于间质中，而正常心肌区域未观察到PTX3染色。

PTX3是体液性天然免疫系统的一种可溶性模式识别受体，被称为“抗体前体”，可识别外源微生物，调节炎症反应[5]。PTX3主要的生物学功能包括：(1)释放后与部分抗原结合，被巨噬细胞或中性粒细胞上Fcγ受体Ⅱa(FcγRⅡa/CD32)和补体受体3(CD11b/CD18)识别，从而增强其吞噬活性，促进机体天然免疫。(2)以非FcγR依赖方式促进B细胞产生的免疫球蛋白从免疫球蛋白M到免疫球蛋白G的转换。(3)选择性地结合特定病原体及补体1长片段(C1q)等多种补体成分，从而识别外来入侵的微生物并激活补体经典激活途径。(4)通过结合P选择素调控炎症细胞的募集来参与炎症反应[6-8]。此外，Liu等[9]观察PTX3对小鼠胚胎干细胞向心肌细胞分化过程的影响，发现PTX3可能通过增强c-Jun氨基端激酶的磷酸化，促进心肌特异性标志物基因NKX2.5、MEF2C、TBX5、dHAND和心肌肌球蛋白重链α的转录，增加心肌成熟度标志物连接蛋白43和肌钙蛋白C1的表达。

2 PTX在冠心病中的基础研究

目前的研究表明PTX3可通过调节补体系统、炎症反应、氧化应激、血管重塑和血栓形成等多种途径，参与动脉粥样硬化的发生和发展。PTX3以剂量依赖性方式抑制单核细胞衍生的巨噬细胞对晚期凋亡多形核白细胞的吞噬作用，从而诱导其在血管壁中的积累。Zhao等[10]研究表明PTX3可通过激活IKK/IκB/NF-κB途经，诱导诱导型一氧化氮合酶和NO的过度表达而加剧内皮功能障碍，促进动脉粥样硬化的发展。血管内皮细胞受氧化修饰作用后，通过溶血磷脂酸受体的介导，激活NF-κB，促进内皮细胞合成PTX3，进而使单核细胞趋化聚集，加速动脉粥样硬化斑块的形成[11]。PTX3还可通过树突状细胞表面Toll样受体识别结合病毒，促使树突状细胞向CD4-T淋巴细胞呈递自身抗原并使其活化，抑制其吞噬作用，下调免疫抑制因子，从而激活机体对病原体的先天性免疫应答，促进促炎症细胞因子、化学趋化因子、白细胞黏附分子、生长因子和自身抗体等产生，共同参与继发性炎症介导的组织损伤与修复[12]。同时，PTX3直接参与低密度脂蛋白胆固醇的氧化修饰过程，促进血管内皮损伤，加剧炎症反应。PTX3还可诱导组织因子在单核细胞和内皮细胞中的表达，直接促进血栓形成。近年研究显示PTX3结合并灭活成纤维细胞生长因子-2，抑制血管生成与修复，表明PTX3在血管受损及形成血栓过程中发挥重要作用[13]。

然而近年也有研究结果提示PTX3可能通过减轻内皮氧化，调节细胞因子及免疫系统的平衡等来减缓动脉粥样硬化的形成。Bonacina等[14]发现在动脉血栓形成的小鼠模型中，血栓内和血管内皮细胞的PTX3，通过其N末端结构域和C末端结构域分别靶向结合纤维蛋白原和胶原蛋白，抑制血小板的黏附和聚集，从而阻止血栓形成，而注射重组PTX3可减缓PTX3敲除小鼠及野生型小鼠在FeCl3诱导下的血栓形成。此外，研究表明PTX3在心肌缺血再灌注损伤中起保护作用。PTX3可抑制缺血性心肌中中性粒细胞的浸润和活性氧及炎症因子的产生，从而减少缺血再灌注后梗死面积[15]。同时PTX3抑制血小板表达CD11b/CD18整合素，降低血小板活化引发的炎症反应。外源性PTX3通过抑制γδT细胞增殖，下调白介素(IL)-23/IL-17A的表达，抑制小鼠心肌细胞的凋亡和减少肌钙蛋白的产生，逆转小鼠心肌缺血再灌注后的心肌损伤和无复流[16]。

由此可见，PTX3作为先天免疫应答的调节剂或放大剂具有双重作用，通过调节心血管系统中的免疫炎症平衡发挥不同的效应。PTX3激活产生的最终结果可能取决于时间、空间和环境信号的各种差异。C1q与微生物表面结合时，PTX3通过与C1q的球状头部结合或通过依赖凝集素的途径来诱导经典补体途径的激活。相反，当C1q处于液相时，PTX3与之结合会抑制补体激活[17]。PTX3在心血管系统中的具体生物学作用及其调控信号通路有待更深入的研究。

3 PTX3在冠心病中的临床研究

3.1 PTX3与稳定性冠心病

PTX3可用于稳定性冠心病的冠状动脉狭窄程度评价、高危斑块的识别、危险分层及心血管预后评估。林朴卿等[18]纳入131例稳定性冠心病患者，校正年龄和性别等混杂因素后的多因素逻辑回归分析显示，血浆PTX3水平升高与冠状动脉狭窄程度有关，血浆PTX3>3.76 μg/L联合和肽素浓度有助于冠状动脉狭窄的早期诊断。Cao等[19]评估了冠状动脉粥样硬化狭窄程度与血浆PTX3水平的相关性，根据Gensini评分将患者分为低Gensini评分(≤4分)、中Gensini评分(5～14分)和高Gensini评分(≥15分)三组，结果显示高Gensini评分组PTX3显著高于其他两组，PTX3与Gensini评分呈显著正相关，受试者操作特征曲线表明PTX3具有识别冠状动脉狭窄程度的能力。Conte等[20]将怀疑冠心病而接受冠状动脉CT血管造影检查的528例受试者纳入CAPIRE这项前瞻性多中心队列研究，进行了针对高危斑块特征的生物标志物[PTX3、糖化血红蛋白、高敏心肌肌钙蛋白T(hs-cTnT)和CRP]检测和冠状动脉CT血管造影分析。在调整了年龄、性别、高血压、糖尿病、吸烟、血脂异常及心血管家族史等多种危险因素后，PTX-3与高危斑块显著相关。Kimura等[21]对hs-cTnT正常的稳定型心绞痛患者进行冠状动脉造影及光学相干层析术检查，结果发现具有薄纤维帽粥样硬化斑块的患者经皮冠状动脉介入治疗(percutaneous coronary intervention，PCI)后的血浆PTX3水平更高，随访9个月，PCI后血浆PTX3峰值≥4.08 ng/mL是随访期间主要不良心血管事件(MACE)的独立预测因子。PCI后血浆PTX3值的升高与支架植入术中并发症(支架边缘夹层、支架内夹层、支架内组织脱垂、支架内血栓和支架贴壁不良)有关，因此血浆PTX3值可用于对择期PCI的稳定型心绞痛患者的危险分层。最近Lee等[22]从一项基于韩国社区的队列研究中随机抽取了2 000例受试者，在排除有血脂异常用药史的患者后，纳入1 747例受试者(902例男性和845例女性)进行多因素回归分析，发现PTX3水平与高密度脂蛋白胆固醇水平显著正相关，与甘油三酯水平、总胆固醇/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负相关。此外，PTX3水平最高组(≥1.17 ng/dL)与PTX3水平最低组(<0.7 ng/dL)相比，发生代谢综合征的风险降低26%。与CRP相反，PTX3与致动脉粥样硬化的心血管危险因素呈负相关，并且这种联系可能涉及脂质代谢，提示循环中PTX3水平升高可能是保护性反应，并可能在早期动脉粥样硬化的发生中发挥抗炎作用。

3.2 PTX3与急性冠状动脉综合征

研究表明，循环中PTX3在急性冠状动脉综合征(acute coronary syndrome，ACS)早期就显著升高，有助于ACS的早期识别诊断。Tojo等[23]通过尸检发现冠状动脉血栓形成导致的ACS死亡患者血浆PTX3水平显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。研究结果提示PTX3升高是由中性粒细胞释放引起，相较于主要由肝细胞产生的CRP，循环中PTX3水平更能反映血管壁局部的炎症。ACS患者胸痛发作6 h后，血浆PTX3浓度升高，比CRP达到峰值的时间早48 h，是一个更加敏感的反映斑块易损性的生物标志物，PTX3和心肌肌钙蛋白I(cTnI)可同时用于ACS的早期诊断[24]。George等[25]检测了不同临床类型冠心病患者的血浆PTX3水平，在随访6个月时评估了MACE(全因死亡率、再住院和冠状动脉搭桥术)，结果显示急性ST段抬高型心肌梗死(ST-segment elevation myocardial infarction，STEMI)患者的血浆PTX3水平显著高于急性非ST段抬高型心肌梗死、稳定型心绞痛和微血管性心绞痛患者，血浆PTX3水平高的STEMI患者死亡率更高。同时ACS患者的血浆PTX3水平越高，其左室射血分数(LVEF)值越低，LVEF与PTX3水平呈负相关。

目前的临床研究显示PTX3对ACS患者的长期心血管预后有很强的独立预测价值。Mjelva等[26]对817例怀疑ACS的患者进行了为期7年的随访，比较高敏C反应蛋白(hs-CRP)、PTX3和脑钠肽(BNP)对长期MACE的预测作用，结果发现血浆PTX3水平>5.88 ng/mL和血浆D-dimer及BNP水平一样都可独立地预测全因死亡率。Kontny等[27]在PLATO试验纳入的5 154例ACS患者中分析了PTX3与其他生物标志物及临床预后的相关性，结果发现PTX3峰值出现时间比hs-CRP更早，与N末端脑钠肽前体和hs-cTnT的相关性也强于hs-CRP。在调整白细胞、hs-CRP、IL-6和胱抑素C后，入院时血浆PTX3水平可独立预测心血管死亡和心肌梗死的发生，而且1个月时检测的PTX3水平仍能预测复合心血管终点事件(心血管死亡、心肌梗死或卒中)。此外PTX3水平升高可从ACS患者入院延续至出院后6个月，而IL-6和CRP不会长时间地持续升高，因此PTX3对评估长期心血管预后具有更好的临床应用价值。最近Chu等[28]对9篇文献进行荟萃分析，共纳入5 174例冠心病患者，结果显示PTX3水平升高增加全因死亡、心源性死亡和复合心脏事件(包括心源性死亡、非致死性心肌梗死、心力衰竭或血运重建)，而且这种相关性在ACS患者中更为显著。

近年，PTX3在急性心肌梗死患者中的研究也日益受到关注。血浆PTX3水平在急性心肌梗死发病约7 h后显著升高，3 d后降低至基线水平，因此PTX3 可作为心肌细胞不可逆损伤的早期指标，是一种新的诊断心肌梗死的生物标志物[29]。一项纳入STEMI患者的观察研究显示，PTX3水平升高组的血小板计数、Killip分级和GRACE评分更高，受累血管数更多，需进行PCI的比例更高，而LVEF更低。因此检测PTX3有助于对STEMI患者进行危险分层及预后评估[30]。Khamitova等[31]对180例心肌梗死患者进行了1年随访，结果显示PTX3联合N末端脑钠肽前体和可溶性生长刺激表达基因2蛋白水平建立的风险评估模型可预测1年复合终点事件(心肌梗死、急性脑血管病、因心血管疾病住院和心血管死亡)的发生风险，敏感性和特异性分别为78.79%和86.67%。Altay等[32]对140例急性心肌梗死患者进行为期5年的随访，主要终点为心血管死亡，次要终点为再发心肌梗死、卒中、致死性心律失常、因心力衰竭再入院和靶血管血运重建。研究发现PTX3水平与TIMI评分、hs-CRP、脑钠肽前体、cTnI和GRACE评分呈显著正相关，与高密度脂蛋白胆固醇和LVEF呈显著负相关。随访期间出现冠状动脉再狭窄组的PTX3水平明显高于无再狭窄组。校正多种危险因素后的Cox风险模型分析表明，PTX3、脑钠肽前体和GRACE评分均可独立地预测长期心血管死亡率(OR值分别为2.175、1.632和1.132)，而cTnI无预测作用。

4 结语

目前全球范围内冠心病的患病率及死亡率居高不下，急需采取新的预防、危险分层和干预策略。PTX3作为一类新型急性期反应蛋白，较CRP作用时间更为持久，能更好地反映炎症的程度。已有的研究表明PTX3可作为独立生物标志物或联合临床常用指标，用于冠心病的早期诊断识别和危险分层，以及评估长期心血管预后，但其在心血管系统具体的生物学作用机制及其细胞内信号转导通路还有待深入研究。此外尚需进行多中心、大样本和前瞻性临床研究进一步明确PTX3在冠心病的早期诊断、病情评估、危险分层、预后判断以及指导治疗策略中的作用。相信随着研究的深入，PTX3将在心血管疾病防治方面有着广阔的应用前景。