血管内皮功能检测技术及其临床应用进展

赵佳佳 杨展 张利娟 张宝凤 张海涛 杨历皓 张辉

(郑州大学第二附属医院心内科 河南郑州 450014)

自1980年Furchgott等在血管内皮研究领域取得重大突破性进展后，血管内皮在心血管疾病领域的关注度与日俱增，内皮功能障碍被认为是多种临床心血管疾病的重要推手。它是动脉粥样硬化的起始环节，是心血管事件的独立风险因子。但与动脉粥样硬化不同，内皮功能障碍是可逆的、可治愈的。因此，延迟和逆转早期动脉粥样硬化，尤其是逆转失调的内皮功能是心血管疾病防治的新趋势。血管内皮功能的临床检测对于疾病的早期发现、危险分层、疗效评价、病情预后等方面具有重要意义。

1 血管内皮功能的重要性

血管内皮细胞(vascular endothelial cell，VEC)是一层内衬于血管腔表面的单层扁平细胞，在维持血管舒缩平衡方面扮演着重要角色。它参与血管壁完整性的维持，调节血管通透性及血管紧张度，维持凝血、抗凝及纤溶平衡，维持抗炎与促炎平衡，细胞黏附与增殖，代谢功能等过程。

内皮结构的不完整性是动脉粥样硬化的起始环节，内皮功能障碍是动脉粥样硬化的早期标志。内皮细胞分泌的舒血管物质，尤其是一氧化氮(nitric oxide，NO)，是重要的抗动脉粥样硬化因子，而NO产生减少或生物活性下降是导致内皮功能障碍的主要原因。传统危险因素对心血管事件的有效预测率缺口高达近50%[1]，而血管内皮功能障碍对于不良心血管事件的预测价值优于传统危险因素。此外，血管内皮功能检测可用于评价各种改善内皮功能药物的治疗效果。Murrow等[2]通过血流介导的内皮舒张功能法证明他汀类药物可以改善内皮功能;Beck等[3]证明增强型体外反搏可提高缺血性左心功能不全患者的血管内皮功能。虽然内皮功能检测还未被纳入心血管疾病防治指南中[4]，但其在心血管疾病防治中的应用却与日俱增。

2 内皮功能检测方法

血管舒张需要的物质是NO，NO作用于血管平滑肌使血管舒张。在药物(如乙酰胆碱)或生理性刺激(如反应性充血)下，血管内皮释放内源性NO，引起内皮依赖性血管舒张。血管内皮功能受损时，其分泌NO的能力下降，血管扩张能力亦下降。故血管内皮功能被用来衡量血管内皮分泌NO的能力，即抗动脉粥样硬化的能力，同时也用于评价各种有益的干预措施(如控制饮食、坚持锻炼等)对早期血管内皮功能障碍的逆转效果。

2.1 有创内皮功能检测法 研究发现，在冠状动脉内注入乙酰胆碱可引起正常冠状动脉呈剂量依赖性舒张，而有动脉粥样硬化的冠状动脉则出现反常收缩，其机制被认为是VEC在乙酰胆碱的作用下释放内皮衍生性舒张因子，引起血管舒张，它依赖于结构完整和功能正常的VEC[4]。现应用定量冠状动脉造影法即可评价冠脉内皮功能。另一种方法是超声和心导管相结合的技术，即在冠状动脉的近段放置超声高频探头或镶齿的多普勒导丝，再通过导管注入乙酰胆碱，最后冠状动脉的内皮功能就能通过分析剂量—反应曲线来评价。这两种方法虽为冠脉内皮功能检测的金标准，但均因有创且操作性强、设备昂贵而仅应用于小规模的研究。

2.2 无创内皮功能检测法 1992年首次报道了血流介导的内皮舒张功能(Flow－mediated dilatation，FMD)，即通过超声评价肱动脉的内皮功能是目前广泛应用的检测技术。Ghiadoni等[5]证实了FMD法的可重复性。FMD法测得的血管内皮功能障碍是动脉粥样硬化的早期标志，并与靶器官损害如颈动脉内膜增厚、左心室肥厚存在相关性，且其心血管事件不仅好发于冠心病高危人群中，而且还发生在低危人群中[6]。多种无创评价外周血管内皮功能的方法已被应用于临床实践中。各种无创内皮功能检测技术的特点与缺点见表1。

外周动脉张力测定法(peripheral arterial tonometry，PAT)是无创测定外周动脉床动脉张力的一项专利技术，PAT信号通过测定指尖动脉搏动容积变化获得。Endo－PAT检测内皮功能方法为受检者在安静舒适的环境下休息10 min，然后将Endo－PAT生物传感器放于双手的食指，PAT传感器将持续监测指尖动脉搏动容积变化，并将信号过滤、放大并传导至计算机上显示出来。先获取5 min的基础数据，然后一侧通过专用袖带充气致肱动脉阻塞5 min，最后当袖带放气，血流快速通过阻断部位，因血流切应力的作用致血管内皮释放NO，血管反应性充血并舒张。通过对侧上肢的同步测量值来控制同时存在的非内皮依赖性血管张力变化造成的干扰，最后计算机计算的结果就是内皮功能评估指数(reactive hyperemia peripheral Index，RHI)。RHI越大，提示内皮功能越好，反之则越差。

表1 各种无创内皮功能检测技术的特点与缺点

3 内皮功能检测的临床应用

近年来，利用PAT技术测定血管内皮功能得到越来越多的重视。因其可以预测心血管事件而广泛应用于美国冠心病患者的血管内皮功能检测[7]中。Rubinshtein等[8]对329例门诊患者进行的队列研究表明，Framingham风险评分(framingham risk score，FRS)低危，但是内皮功能障碍患者未来发生心血管事件的风险要比FRS高危但内皮功能正常的患者高。此外，通过多变量分析发现内皮功能障碍是未来发生主要心血管事件的独立危险因素(P=0.002)。佛明翰心脏研究中心的研究显示，RHI的降低与肥胖、吸烟、糖尿病及总胆固醇/高密度脂蛋白升高有关[9]。而古藤伯格心脏研究中心的研究显示，RHI降低主要与体质量指数、总胆固醇及空腹血糖水平有关，而用FMD的方法测定内皮功能的降低主要与体质量指数、高血压及血脂异常有关，二者相关性较小[10]。Akiyama等[11]研究显示，内皮功能障碍组的心衰患者MACE事件发生率是内皮功能正常组的近4倍，多变量分析显示RHI是心衰患者心血管事件的独立预测因子。Matsue等[12]研究显示，lnRHI是心衰患者不良预后的一个预测指标。Cioni等[13]研究显示，高度遵守地中海饮食习惯及定期规律饮用红酒的人RHI指数要高于无此种饮食习惯的人，从而为个体化危险分层提供了依据。Matsuzawa等[14]对528名心血管事件高危患者的随访研究显示，RHI是心血管事件独立的预测因子，且将其引入B型脑钠肽(B－type natriuretic peptide，BNP)、FRS中时，净重新分类指数将得到提高。Hirata等[15]研究显示，慢性肾病合并冠心病患者较未合并冠心病患者RHI低，严重内皮功能障碍是慢性肾病患者发生心血管事件的独立预测因子。Widmer等[16]通过测定患者的RHI证实，富含多元酚的橄榄油有助于改善血管内皮功能，而Flammer[17]等研究证明，服用富含多元酚的红梅汁4个月后未使血管内皮功能提高。Tabit等[18]得出柳氮磺吡啶未能改善冠心病患者的血管内皮功能。Altun等[19]通过测定血管内皮功能证实，阿托伐他汀钙可以改善内皮功能。Perlstein等[20]利用外周动脉压力测定法未得到血管紧张素受体拮抗剂可以提高患者内皮功能的结论，与利用FMD测定法结果不一致。

4 结语

VEC在心脑血管疾病的发生、发展及终末阶段都扮演着重要的角色，早期而又准确的评价血管内皮功能及其严重程度对疾病的诊断、治疗、预后都具有重要价值。目前，逆转内皮功能已成为心脑血管疾病研究领域的热点，外周动脉张力测定法以其简单、无创、重复性高、操作依赖性低等优势可广泛应用于临床实践，具有巨大的临床推广价值和广阔的应用前景。

[1]Reriani M K，Lerman L O，Lerman A.Endothelial function as a functional expression of cardiovascular risk factors[J].Biomark Med，2010，4(3):351 －360.

[2]Murrow J R，Sher S，Ali S，et al.The differential effect of statins on oxidative stress and endothelial function:atorvastatin versus pravastatin[J].J Clin Lipidol，2012，6(1):42 －49.

[3]Beck D，Martin J，Casey D，et al.Enhanced external counterpulsation improves endothelial function and exercise capacity in patients with ischemic left ventricular dysfunction[J].Clin Exp Pharmacol Physiol，2014，41(9):628 －636.

[4]Greenland P，Alpert J S，Beller G A，et al.2010 ACCF/AHA guideline for assessment of cardiovascular risk in asymptomatic adults:a report of the American College of Cardiology Foundation/American Heart Association Task Force on Practice Guidelines[J].J Am Coll Cardiol，2010，56(25):e50 － e103.

[5]Ghiadoni L，Faita F，Salvetti M，et al.Assessment of flow － mediated dilation reproducibility:a nationwide multicenter study[J].J Hypertens，2012，30(7):1399 －1405.

[6]Inaba Y，Chen J A，Bergmann S R:Prediction of future cardiovascular outcomes by flow－mediated vasodilatation of brachial artery:a metaanalysis[J].Int J Cardiovasc Imaging，2010，26(6):631 － 640.

[7]Bruno R M，Gori T，Ghiadoni L.Endothelial function testing and cardiovascular disease:focus on peripheral arterial tonometry[J].Vasc Health Risk Manag，2014，10:577 －584.

[8]Rubinshtein R，Kuvin J T，Soffler M，et al.Assessment of endothelial function by non－invasive peripheral arterial tonometry predicts late cardiovascular adverse events[J].Eur Heart J，2010，31(9):1142－1148.

[9]Hamburg N M，Palmisano J，Larson M G，et al.Relation of brachial and digital measures of vascular function in the community:the Framingham heart study[J].Hypertension，2011，57(3):390 －396.

[10]Schnabel R B，Schulz A，Wild P S，et al.Noninvasive vascular function measurement in the community:cross－sectional relations and comparison of methods[J].Circ Cardiovasc Imaging，2011，4(4):371 －380.

[11]Akiyama E，Sugiyama S，Matsuzawa Y，et al.Incremental prognostic significance of peripheral endothelial dysfunction in patients with heart failure with normal left ventricular ejection fraction[J].J Am Coll Cardiol，2012，60(18):1778 －1786.

[12]Matsue Y，Suzuki M，Nagahori W，et al.Endothelial dysfunction measured by peripheral arterial tonometry predicts prognosis in patients with heart failure with preserved ejection fraction[J].Int J Cardiol，2013，168(1):36 －40.

[13]Cioni G，Boddi M，Fatini C，et al.Peripheral－ arterial tonometry for assessing endothelial function in relation to dietary habits[J].J Investig Med，2013，61(5):867 －871.

[14]Matsuzawa Y，Sugiyama S，Sumida H，et al.Peripheral endothelial function and cardiovascular events in high － risk patients[J].J Am Heart Assoc，2013，2(6):e000426.

[15]Hirata Y，Sugiyama S，Yamamoto E，et al.Endothelial function and cardiovascular events in chronic kidney disease[J].Int J Cardiol，2014，173(3):481 －486.

[16]Widmer R J，Freund M A，Flammer A J，et al.Beneficial effects of polyphenol－ rich olive oil in patients with early atherosclerosis[J].Eur J Nutr，2013，52(3):1223 －1231.

[17]Flammer A J，Martin E A，Gossl M，et al.Polyphenol－ rich cranberry juice has a neutral effect on endothelial function but decreases the fraction of osteocalcin － expressing endothelial progenitor cells[J].Eur J Nutr，2013，52(1):289 －296.

[18]Tabit C E，Holbrook M，Shenouda S M，et al.Effect of sulfasalazine on inflammation and endothelial function in patients with established coronary artery disease[J].Vasc Med，2012，17(2):101 －107.

[19]Altun I，Oz F，Arkaya S C，et al.Effect of statins on endothelial function in patients with acute coronary syndrome:a prospective study using adhesion molecules and flow － mediated dilatation[J].J Clin Med Res，2014，6(5):354 －361.

[20]Perlstein T S，Henry R R，Mather K J，et al.Effect of angiotensin receptor blockade on insulin sensitivity and endothelial function in abdominally obese hypertensive patients with impaired fasting glucose[J].Clin Sci，2012，122(4):193 －202.