血浆氧化三甲胺水平与罪犯斑块易损特征的相关性

盛兆雪 谭宇 周鹏 刘臣 李健楠 周金英 陈润真 陈艺 宋莉 赵汉军 颜红兵

冠状动脉易损斑块破裂是导致急性心肌梗死最常见的病理类型。光学相干断层成像（optical coherence tomography，OCT）是目前评估易损斑块的标准手段，但其有创性、费用高昂以及对器械和技术有一定要求等因素限制了临床上的广泛应用［1］。有研究报道显示，具有致动脉粥样硬化和促进心血管疾病发生作用的肠道菌群代谢产物氧化三甲胺（trimethylamine N-oxide，TMAO）能够预测冠状动脉粥样硬化性心脏病（冠心病）患者非罪犯斑块的易损特征［2-5］。既往研究显示，急性心肌梗死患者血浆TMAO与罪犯斑块形态（斑块破裂）有关［6］。但血浆TMAO与急性心肌梗死斑块破裂患者罪犯斑块特征的关系尚未明确。本研究旨在探索急性心肌梗死斑块破裂患者血浆TMAO与罪犯斑块特征的关系，评估使用无创血浆标志物手段预测易损斑块的可行性，从而优化急性心肌梗死患者的临床风险分层方法和临床治疗策略。

1 对象与方法

1.1 研究对象

本研究入选患者均来自于中国医学科学院医学与健康科技创新工程项目（编号：2016-I2M-1-009）“基于冠状动脉斑块影像学特征的急性心肌梗死干预研究”（临床试验注册编号：NCT03593928）。连续入选中国医学科学院阜外医院2017年4月1日至2018年7月31日因急性心肌梗死行直接经皮冠状动脉介入治疗并行OCT检查后证实斑块破裂的90例患者。搜集患者人口学资料、危险因素、既往病史、围术期实验室检查结果、冠状动脉造影资料和OCT影像特征资料。根据患者血浆TMAO中位数（3.22 μmol/L）水平，将患者分为TMAO高值组（45例）和TMAO低值组（45例）。所有患者均签署手术知情同意书。

1.2 OCT图像获取和分析

应用抽吸导管尽可能抽吸病变处血栓，若为重度狭窄则使用小直径球囊低压预扩张恢复心肌梗死后溶栓治疗试验（thrombolysis in myocardial infarction，TIMI）前向血流Ⅲ级后进行OCT检查。本研究采用最新基于频域的OCT系统（ILUMIEN OPTIS OCT血管内成像系统，雅培医疗，美国）。回撤速度为36 mm/s、185帧/s，回撤长度为75 mm。由2名对冠状动脉造影数据和临床资料未知的医师分别进行OCT图像分析。如判断结果有分歧，则由第3名医师再次进行分析确认。斑块破裂被定义为纤维帽不连续且管腔和斑块内核相通或斑块内空洞形成。薄纤维帽斑块（thin-cap fibroatheroma，TCFA）被定义为纤维帽最薄处厚度≤65 μm的脂质斑块。在罪犯斑块纤维帽最薄处测量3次纤维帽厚度取平均值作为最终纤维帽厚度。微通道表现为低信号、边缘锐利的空洞样结构；胆固醇结晶表现为较高强度信号、衰减较低的薄线性区域，通常位于纤维帽或脂质斑块坏死核心中与脂质伴行；巨噬细胞表现为高反射、强衰减的点状或条带状结构［7］。基于OCT图像分析按照下述公式计算得到的归一化标准差（normalized standard deviation，NSD）可以定量评估罪犯斑块巨噬细胞浸润程度［8］。

NSD=σ⁄（Smax-Smin）×100

其中σ代表OCT图像信号标准差，Smax代表OCT图像信号最大值，Smin代表OCT图像信号最小值。

1.3 血浆TMAO测定

使用含有乙二胺四乙酸（ethylene diamine tetraacetic acid，EDTA）的Vacutainer管收集经桡动脉或股动脉入径采集的肝素化前的血液样品，然后立即离心并在-80℃下储存直至分析。使用稳定同位素稀释-高效液相色谱-串联质谱法测量血浆TMAO水平。

1.4 统计学分析

所有数据采用SPSS 25.0进行分析。正态分布计量资料用（s）表示，非正态分布计量资料用中位数（四分位数间距）表示，采用独立样本 t 或Mann-Whitney U检验；计数资料以例（百分比）表示，采用Chi-square卡方检验或Fisher确切概率法。使用Pearson相关分析法分析血浆TMAO与NSD的关系。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 患者基线资料情况（表1）

入选患者的平均年龄为（59.4±10.9）岁，男性72例（80.0%），体重指数为（26.0±3.3）kg/m2，合并糖尿病34例（37.8%）、高血压病52例（57.8%）、高脂血症80例（88.9%），吸烟者64例（71.1%），血浆TMAO为3.22（2.35，4.56）μmol/L，SYNTAX评分为18.00（13.75，24.50）分。冠状动脉造影结果显示单支病变13例（14.4%）、双支病变43例（47.8%）和三支病变34例（37.8%），左主干病变6例（6.7%）。梗死相关动脉中，左前降支40例（44.4%）、右冠状动脉45例（50.0%）、左回旋支5例（5.6%）。

两组患者年龄、性别、体重指数、既往合并高血压病及高脂血症史、吸烟史、SYNTAX评分，梗死相关动脉以及病变支数比较，差异均无统计学意义（均P＞0.05）。TMAO高值组患者糖尿病患病率（48.9%比26.7%，P=0.050）、糖化血红蛋白［（7.0±1.7）%比（6.3±1.5）%，P=0.040］、TMAO水平［4.55（3.75，6.74）μmol/L比2.38（1.79，2.81）μmol/L，P＜0.001］均高于TMAO低值组，差异均有统计学意义。

图1 血浆TMAO水平和NSD的关系

2.2 两组患者OCT特征比较（表2）

两组患者脂质斑块比例、钙化斑块比例、最小管腔面积、腔内血栓比例、最大脂质弓角度、胆固醇结晶比例、微钙化比例比较，差异均无统计学意义（均P＞0.05）。与TMAO低值组患者相比，TMAO高值组纤维斑块比例更低（13.3%比35.6%，P=0.026）、最小纤维帽厚度更薄［60.00（60.00，100.00）μm比90.00（70.00，110.00）μm，P=0.013］，而TCFA比例（55.6%比15.6%，P＜0.001）、微通道比例（24.4%比4.4%，P=0.014）和巨噬细胞浸润比例（66.7%比26.7%，P＜0.001）更高，差异均有统计学意义。TMAO高值组患者NSD高于TMAO低值组［18.50（16.85，20.85）比15.80（14.70，17.25），P＜0.001］，差异有统计学意义。Pearson"s相关分析显示，TMAO水平与反映罪犯斑块巨噬细胞浸润程度的NSD呈显著正相关（r=0.542，P＜0.001，图1）。

表2 两组患者OCT特征比较

3 讨论

本研究发现急性心肌梗死斑块破裂人群血浆TMAO与罪犯斑块的易损性相关，表现为：（1）TMAO高值组具有更高的TCFA、微通道发生率，且纤维帽更薄；（2）TMAO高值组罪犯斑块巨噬细胞浸润更常见，且TMAO与巨噬细胞浸润程度呈显著正相关。

既往研究显示，具有大的脂质或坏死核心且纤维帽厚度≤65 μm的TCFA是易损斑块的典型特征［9］。其他OCT表现包括微通道形成、巨噬细胞浸润和胆固醇结晶也提示斑块易损性［10］。有研究报道斑块破裂患者全冠状动脉易损斑块数量较非破裂患者更多［11］。而且与斑块侵蚀相比，斑块破裂处易损斑块特征数量更多［12］。这提示斑块破裂的发生与斑块易损性紧密相关。

新近代谢组学研究提示，肠道微生物及其代谢产物与心血管疾病发生发展有着密切的关系［13］。TMAO是由肠道菌群代谢产生的三甲胺经肝黄素单加氧酶3氧化产生的代谢物。近期研究发现，TMAO能够促进动脉粥样硬化的发生和进展［2-4］。而且最新研究表明TMAO与急性心肌梗死斑块破裂相关［6］。本研究显示在急性心肌梗死斑块破裂人群中，TMAO高值组患者的罪犯斑块最小纤维帽厚度更薄，TCFA发生率、微通道比例和巨噬细胞浸润比例更高。这一结果与Liu等［5］研究结果相似，但后者入选人群为冠心病混合人群（56%为急性冠状动脉综合征患者，34%为稳定型心绞痛患者），且主要探索了TMAO与非罪犯斑块易损特征的关系。

TMAO促进冠状动脉斑块形成并进展成为易损斑块的具体机制不明。有研究显示，TMAO可以抑制巨噬细胞内胆固醇逆向转运，最终导致冠状动脉粥样斑块的形成和进展［3］。TMAO还可以上调冠状动脉内巨噬细胞清道夫受体的表达，促进泡沫细胞的形成［4］。另外，TMAO还与斑块局部炎症相关。如前所述，TMAO可以促进巨噬细胞转化为致炎的泡沫细胞，还可以通过激活NLRP3炎症小体和促分裂原活化蛋白14激酶/核因子-κB途径诱发血管炎症［14-15］。本研究发现，TMAO高值组患者罪犯斑块巨噬细胞浸润度更高，而且TMAO水平与NSD呈显著正相关。这是从腔内影像学角度首次证实TMAO与急性心肌梗死斑块破裂人群罪犯斑块炎症有关。

本研究为单中心横断面研究，样本量较小，无法排除选择偏倚。本研究为非随访干预研究，仅能为揭示TMAO在急性心肌梗死斑块破裂中的作用提供线索，无法说明TMAO与斑块破裂的因果关系。

急性心肌梗死斑块破裂人群血浆TMAO水平与罪犯斑块的易损性显著相关，可以作为评估冠状动脉斑块易损性的潜在生物标志物，有助于优化急性心肌梗死患者的危险分层方法和临床治疗策略。但TMAO导致斑块进展形成易损斑块并最终破裂的具体分子生物学机制有待进一步研究探讨。