缺血性脑卒中二级预防中的血液生物标志物

张乐乐，吴嘉，汪俊军

(东南大学医学院临床学院&东部战区总医院检验科，南京 210002)

根据《全国第三次死因回顾抽样调查报告》，脑卒中是我国人口死亡的首要病因[1]。缺血性脑卒中(ischemic stroke, IS)作为脑卒中最为常见的类型，具有高发病率、高患病率、高复发率、高致残率及高死亡率的特点，且近几年在我国有愈趋年轻化的趋势[1]。IS的治疗时间窗很短，确诊后要尽快进行静脉溶栓或者血管介入治疗，以尽可能地改善患者预后。识别与炎症、高血压、脂质和糖代谢失调等危险因素与大动脉粥样硬化、心源性栓塞等病因的诸多血液生物标志物，或可提示脑卒中发生和复发风险，辅助临床制定脑卒中防治的个性化治疗方案，为脑卒中的二级预防策略奠定基础[1-2]。

1 与IS危险因素有关的血液生物标志物

IS发病伴随着炎症反应、血栓形成和氧化应激等多种病理生理过程。来源于血液标本的相关生物标志物可反映IS患者体内炎症反应、脂质紊乱的状态以及血压、血糖控制的水平，有望预示IS发生风险，为降低IS复发率提供帮助。

1.1炎症反应相关细胞因子 脑卒中后，脑组织损伤部位周围神经元、小胶质细胞、巨噬细胞等可释放炎症因子如肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor，TNF)、白介素-1(interleukin-1, IL-1)、白介素-6 (interleukin-6, IL-6)、白介素-10(interleukin-10, IL-10)等，参与炎症反应[3]。血清IL-6水平与长期IS发生风险独立相关[4]。一些参与血管内皮功能障碍和动脉粥样硬化(atherosclerotic, As)炎症途径的分子如C-反应蛋白(C-reactive protein，CRP)、同型半胱氨酸(homocysteine, Hcy)、纤溶酶原激活物抑制剂-1 (plasminogen activator inhibitor-1, PAI-1)、细胞间黏附分子-1(intercellular cell adhesion molecule-1,ICAM-1)、血管细胞黏附分子-1(vascular cell adhesion molecule-1, VCAM-1)、血管内皮生长因子-A(vascular endothelial growth factor-A，VEGF-A)等也可作为动态监测IS病理生理过程的潜在标志物[5-6]。

炎症作为IS二级预防的潜在治疗靶点，已在一些二级预防试验中进行了研究验证。秋水仙碱是一种抗炎药物，过去常用于治疗痛风，近年来一系列临床试验表明其可用于治疗心血管疾病。在一项涉及慢性冠心病患者的随机试验中[7]，每天接受一次0.5 mg秋水仙碱治疗的患者发生主要不良心血管事件的风险明显降低；这提示低剂量秋水仙碱的使用或者与标准药物联合使用可用于IS的二级预防。

1.2血脂代谢失调相关脂蛋白 通过监测血脂水平并采用调脂治疗，也是防止脑卒中复发的重要方法。国内外血脂异常防治指南均强调，降低低密度脂蛋白胆固醇(low-density lipoprotein cholesterol，LDL-C)水平是防控As性心血管疾病风险的首要干预靶点，而非高密度脂蛋白胆固醇可作为次要干预靶点。目前，IS二级预防的LDL-C最佳临界值仍不确定。在一项因As导致短暂性脑缺血发作(transient ischemic attack，TIA)和IS的研究显示[8]，随访3.5年中患者LDL-C水平<70 mg/L发生心血管事件的风险明显低于LDL 90～100 mg/L。血脂指标脂蛋白(a)[lipoprotein (a)，Lp(a)]也是脑卒中的一个危险因素。Lp(a)水平≥100 nmol/L与大动脉粥样硬化型脑卒中病因以及复发性脑卒中的发生独立相关[9]。ApoB-100(apolipoprotein B-100)和ApoA-Ⅰ(Apolipoprotein A-Ⅰ)与作为脂蛋白重要组成部分，也是预测不良心血管事件的重要辅助指标，未来还可能成为阻止As进展和改善预后重要的治疗靶点。

调脂治疗一般以中等强度他汀类药物为主，一项Meta分析显示[10]，更高强度的他汀类治疗更有利于降低脑卒中复发风险，特别是对于As患者；在脑卒中二级预防策略中，LDL-C水平越低患者获益可能越大。他汀类药物对Lp(a)无影响，前蛋白转换酶枯草溶菌素9(proprotein convertase subtilisin kexin type 9)可将Lp(a)降低20%至30%[11]。对于LDL-C控制良好，Lp(a)水平仍然高的IS患者来说，使用针对Lp(a)的药物或许能成为二级预防的重要靶点。

1.3血压升高和血糖代谢失调相关生物标志物 IS患者出院后一年内收缩压轨迹呈高下降或低稳定的患者发生不良临床结局的风险较低[12]。高血压可与炎症、糖脂代谢异常、内皮功能障碍的病理生理过程相互作用，导致IS病程进一步发展。炎症细胞在高血压状态下可释放致血管功能障碍的诱导因子、炎症小体以及高血压介质血管紧张素Ⅱ、内皮素-1、前列腺素等刺激血管收缩，以进一步增高血压[13]。在中国中老年人群中检测到血清心脏指标Hcy、氨基末端B型钠尿肽前体(N-terminal pro-B-type natriuretic peptide，NT-proBNP)和糖化血红蛋白A1c(glycated hemoglobin A1c，HbA1c)水平升高，且与高血压的发生独立相关，而常规炎症标志物CRP与高血压之间则没有明显关联[14]。外泌体微小核糖核酸(micro RNAs，miRNAs)作为细胞间信号分子，参与调节肾素—血管紧张素—醛固酮系统以及内皮和血管功能障碍、氧化应激和炎症反应等过程，也与高血压关系密切[15]。

糖尿病和高血糖是IS的独立危险因素，且与预后不良有关。在IS和糖尿病患者中，较高HbA1c水平与复合血管事件和脑卒中复发风险的增加有关[16]。氧化应激指标尿酸、葡萄糖酸与高血糖和细胞毒性脑损伤有关，提示了高血糖患者脑卒中后可通过限制氧化代谢途径预防脑继发损伤[17]。抗糖尿病新药物胰高血糖素样肽-1(glucagon-like peptide-1，GLP-1)受体激动剂比钠-葡萄糖共转运蛋白-2 (sodium-glucose cotransporter protein-2，SGLT-2)抑制剂更能减少非致命性脑卒中的发生风险[18-20]。

2 IS病因血液生物标志物

IS发病时的症状、恢复过程及由此产生的结局与其亚型的不同病因有关；按照TOAST病因分型IS分为5型：大动脉粥样硬化型(large-artery atherosclerosis，LAA)、心源性栓塞型(cardioembolism, CE)、小血管闭塞型(small-vessel occlusion，SVO)、其他病因确定型(other determined etiology, OD)和病因不能确定型(undetermined etiology, UD)，其中LAA和CE的复发率最高[21]。了解与IS亚型有关的特定血液生物标志物是确定各型治疗靶点和制定其二级预防策略的重要参考依据。

2.1LAA血液生物标志物 As导致的血管管腔狭窄或闭塞以及不稳定性As斑块形成的血栓是导致LAA发病的主要原因，高危斑块的主要识别方法主要是超声检查等影像学技术，血液生物标志物也可以提供有关斑块稳定性和并发症或狭窄进展风险的信息，从而帮助患者进行更积极的药物或介入治疗。TNF-α、IL-6、IL-1、内皮微粒(endothelial microparticles)、基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)、髓过氧化物酶(myeloperoxidase)、脂蛋白相关性磷脂酶A2(lipoprotein-associated phospholipase A2)、血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)、脂联素(adiponectin)、可溶性凝集素样氧化LDL受体-1(soluble lectin-like oxidized LDL receptor-1)和miRNAs已被提出作为局部斑块不稳定的标记物，可用于预测脑卒中高危人群脑血管事件的发生，为风险分层管理提供科学指导[6,22-26]。CRP、胰蛋白3(pentraxin)、血浆可溶性尿激酶纤溶酶原激活物受体(plasma-soluble urokinase plasminogen activator receptor)和单核细胞趋化蛋白1(monocyte chemotactic protein 1)是系统性炎症标志物，也与症状性颈动脉狭窄的高风险相关[2,6,27]。纤维蛋白降解产物D-二聚体(D-dimer)、血栓调节相关因子和黏附分子P-选择素(P-selectin)和E-选择素(E-selectin)在预测斑块不稳定中的作用仍在讨论中[6]。

MMPs和VEGF-A被认为是As斑块不稳定性的潜在治疗靶点。靶向MMPs不同分子结构的MMPs抑制剂和抗MMPs疗法已在细胞和动物水平上进行了验证[23]；四甲基吡嗪和芍药苷、白藜芦醇等天然化合物，可抑制VEGF-A水平，有助于As斑块的稳定性[22]。由于大多数与斑块不稳定性有关的血液生物标志物也参与了炎症反应过程，预防LAA型IS复发的药物治疗也可能会在较大程度上受益于抗炎治疗。

2.2CE血液生物标志物 CE是指来自心脏和主动脉弓的心源性栓塞，通过血循环导致脑动脉栓塞，从而引起相应脑功能障碍的临床综合征。心房钠尿肽(atrial natriuretic peptide，ANP)和B型钠尿肽(brain natriuretic peptide，BNP)及其裂解副产物MR-pro-ANP和NT-proBNP是CE研究最广泛的血液生物标志物。在TIA后的第一个小时内，血清NT-proBNP水平高于800 pg/mL与后续随访过程中发生缺血性或出血性脑卒中风险增加相关[28]；说明及时检测血清NT-proBNP水平可预测TIA预后，为脑卒中二级预防作早期准备。高水平的MR-proANP是预测急性IS患者发生房颤和主要不良心血管事件的有效指标，可作为临床识别患者需进行长期心脏监测的决策工具[29]。在口服抗凝治疗的房颤患者中，代表纤维化/重塑的MMP-9和可溶性肿瘤抑制2(soluble suppression of tumorigenesis 2)、心功能障碍的NT-proBNP、血管钙化的骨桥蛋白(osteopontin)、代谢蛋白sortilin和黏膜完整性/缺血的三叶因子-3(trefoil factor-3)，从不同的病理生理通路，显示出与继发IS/全体性栓塞风险最密切的相关性[30]。

目前基于基因组学、RNA组学、代谢物组学等多水平组学研究中的基因或分子已被验证为具有区分CE卒中和AF检测的生物标志物的潜力，未来还可能会为卒中发病机制、治疗靶点的识别和生物标志物的发现提供新的见解[31-33]。

2.3SVO血液生物标志物 SVO多表现腔隙性脑梗死，是IS和认知功能障碍的危险因素之一，由SVO导致TIA发作后早期复发率高于LAA[34]。凝血/纤溶过程、内皮功能障碍以及局部和全身的炎症反应可能参与了脑小血管疾病的发病机制。腔隙性脑梗死患者血浆组织纤溶酶原激活物 (tissue plasminogen activator)、PAI-1、纤维蛋白原和D-二聚体水平总体升高；内皮激活标志物Hcy、血管性血友病因子(von Willebrand factor)和黏附分子E-选择素、P-选择素、ICAM-1和VCAM-1表达增加；血浆炎症标志物CRP、TNF-α 和 IL-6水平与腔隙性卒中患者的缺血性复发有关[5,35]。内皮功能障碍是触发小血管损伤的第一步。高Hcy血症Hcy>15 μmol/L在早期阶段可通过氧化应激、炎症反应等影响内皮功能，不仅可作为诊断SVO的生物标志物，还可能是SVO重要的潜在治疗靶点[5,36]。

目前，SVO二级预防措施主要是抗血小板和血管危险因素控制，抗炎药物治疗是SVO二级预防的潜在方法[35]。miRNAs参与内皮细胞功能调节，抑制或上调血管内皮释放的某类miRNAs可以保护脑卒中后内皮细胞的完整性、限制血脑屏障的通透性、促进血流和神经元代谢的恢复，可能成为IS恢复性治疗的一种有前景的治疗策略[37-38]。针对SVO特异性高的生物标志物及其治疗靶点仍需进一步研究。

3 IS血液生物标志物检测方法

IS是一种异质性疾病，发病时的症状、恢复过程以及结局与其不同病因亚型和血管机制有关，复发模式多样化，理想的血液生物标志物应该对不同疾病状态或临床表现的患者表现出高敏感性和特异性，实验室应根据血液生物标志物的基本特性选择具有临床应用价值的检测方法。临床对血液生物标志物常规检测方法有电化学法、分光光度法、比浊法、高效液相色谱法、酶联免疫吸附法、凝胶电泳法、放射免疫法、聚合酶链反应、流式和液相悬浮芯片技术等，这些方法可以提供高敏感性和特异性，但有些涉及昂贵、笨重的仪器和复杂耗时的操作。基于电化学、光化学和纳米材料的生物传感器则提高了灵敏度，达到了从纳米到阿托浓度的检测极限[39]。目前，IS的确诊主要通过影像学计算机断层扫描(computed tomography, CT)和磁共振成像(magnetic resonance imaging, MRI)发现脑部梗死部位及面积大小。有不少研究显示，运用CT、MRI、超声和核成像可以捕获多种疾病生物标志物作非侵入性定量成像，把体内分子可视化、检测和定量，具有高灵敏度和高分辨率，然而，这些都没有进展到分子成像中的临床常规使用[40-41]。而新生物标志物及其表达增加的鉴定主要是通过高通量技术进行的，整合蛋白质组学、基因组学、转录组学和代谢组学数据研究血液生物标志物不同分子水平上的大量数据和信息，揭示分子之间的相互作用网络;然而，这种技术成本昂贵，数据量大，结果不够直观。

4 展望

IS复发风险高，应尽早启动二级预防。通过检测IS患者特定的血液生物标志物，以评估其潜在的危险因素，更好地反映脑卒中发作后相关病理生理过程的动态变化，对不同风险个体进行个性化的治疗，帮助临床及时制定和改变治疗策略，是IS二级预防中的重要举措。

然而，由于某些血液生物标志物的敏感性或特异性有限，又或个体差异较大，其临床实际应用受到很大限制。现有临床研究大多基于某一种或一类血液生物标志物进行评估，但单一指标并不一定能够包含评估IS复发的全部所需信息，某类脑卒中病因也不能仅靠一种指标来判定。因此，未来后续研究一方面应致力于开展多中心、大样本的长期队列随访，确定各种血液生物标志物的标准阈值，并与临床表现和影像识别相结合，评估其对IS发生和复发风险、病因诊断、治疗效果等的预测价值，另一方面应着眼于开发各类靶向IS血液生物标志物的药物，从而为IS的二级预防策略提供新的途径与方法。IS血液生物标志物的临床应用优势与特点是可识别患者的危险因素或区分潜在病因，以便辅助临床开展卒中防治的个性化治疗，为实现脑卒中的精准诊疗提供强有力保障。