载脂蛋白B对动脉粥样硬化性心血管疾病风险预测价值的研究进展

彭鑫森,潘广梅,殷 新,吕磊阳,吕定超,张玉平

我国心血管疾病患病率持续上升,动脉粥样硬化性心血管疾病(atherosclerotic cardiovascular disease,ASCVD)现患人数约1 139万例,死亡率逐年上升[1]。以低密度脂蛋白胆固醇(lowdensitylipoproteincholesterol,LDL-C)升高的血脂异常为主要危险因素[2],即血管壁动脉粥样斑块内有大量LDL-C沉积。多部指南将LDL-C作为动脉粥样硬化性心血管疾病发病风险及评价降脂疗效的指标[3-5],作为心血管疾病一级预防和二级预防的重要靶标。但有部分病人降低LDL-C有效或者LDL-C处于正常水平仍出现动脉粥样硬化性心血管疾病事件[6],这表明仅通过监测LDL-C的血脂管理并不是动脉粥样硬化性心血管疾病防治的最优策略。随着现代医学的发展,动脉粥样硬化性心血管疾病的相关因子载脂蛋白B(apolipoprotein B,ApoB)被广泛关注,ApoB作为多种致动脉粥样硬化脂蛋白的载体,能准确地反映血液中致动脉粥样硬化脂蛋白颗粒数量。Borén等[7]研究表明,ApoB通过识别位点与蛋白聚糖结合并促使脂蛋白黏附在动脉壁内,是启动和发展动脉粥样硬化过程的重要因子。Sniderman等[8]研究发现,动脉管腔内ApoB水平越高,心血管疾病风险越高,风险预测优于LDL-C或非高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)。本研究从ApoB的生理特点、参与动脉粥样硬化机制和最新研究进展进行综述。

1 ApoB的生理特点

ApoB作为多种脂蛋白颗粒的载脂蛋白,是脂蛋白分子的一部分,不能在血浆脂蛋白颗粒之间交换,即1分子脂蛋白包含1分子ApoB。ApoB主要包括ApoB100和ApoB48两种,ApoB100包含在下列脂蛋白中:低密度脂蛋白(LDL)、中间密度脂蛋白(IDL)、极低密度脂蛋白(VLDL)、乳糜颗粒(CM)、脂蛋白(a)[Lp(a)],约90%主要包含在LDL中,两者相关性高,ApoB48包含在CM中,由于ApoB48很少,占ApoB100数量的0.1%,即使是在餐后样本中,通常临床测量ApoB等于ApoB100的浓度[9]。Ference等[10]用孟德尔随机化(MR)方法证明VLDL和LDL具有同等的心血管风险,两者浓度降低后的风险降低程度相同。Tsimikas[11]研究表明,脂蛋白A水平升高是增加心血管风险的独立危险因素。VLDL和脂蛋白A的都包含1分子ApoB,故ApoB常能全面反映血液中致动脉粥样硬化颗粒的数量。

2 ApoB基因突变与动脉粥样硬化性心血管疾病

ApoB100和ApoB48两者由共同的ApoB基因编码,ApoB基因位于人类2号染色体短臂上,由28个内含子加29个外显子组成,总长为4 kb。ApoB基因具有显著多态性,存在限制性片段多态性约375种,研究发现,ApoB基因某一个或者多个位点突变会造成脂质代谢紊乱,其中启动子区的rs934197位点(-516C/T),外显子区rs1724041(Ins/Del)、rs1042031(EcoRI)、rs693(XbaI)和rs1801701(MspI)位点及3′端可变数目串联重复序列的基因多态性与血脂代谢异常及动脉粥样硬化性心血管疾病的发生明显相关[12]。例如ApoB基因第29外显子的4 154位密码子GAA突变为AAA,编码的氨基酸由谷氨酸→赖氨酸,使EcoRI酶切位点消失,导致ApoB的结构和功能发生改变,增加动脉粥样硬化性心血管疾病的易感性[13]。Xbal位点其位于第26外显子RFLPs系cDNA序列上第7 673位核苷酸,突变使由苏氨酸(ACC)编码为苏氨酸(ACT),未改变氨基酸序列即为沉默突变,有研究发现,突变T等位基因会增加动脉粥样硬化性心血管疾病患病风险,可见ApoB基因位点突变会造成脂质代谢紊乱,增加动脉粥样硬化风险[14]。

3 ApoB与滞留应答学说

ApoB在动脉粥样硬化发生和进展中起着关键作用,其理论为“脂蛋白滞留应答学说”(the response-to-retention theory)[7]:ApoB上一簇正电荷碱性氨基酸残基(3359-3362)与动脉内膜细胞外基质带负电荷蛋白多糖(GAG)通过静电作用结合,导致LDL滞留在动脉壁下,在分泌型鞘磷脂酶(由内皮细胞产生)和脂蛋白脂酶(由巨噬细胞产生)等作用下,使LDL进一步黏附在动脉基质[14],这是动脉粥样硬化形成的重要初始步骤。Assinger等[15]研究发现,ApoB100危险相关信号1(ApoBDS-1)是ApoB上的生物活性肽,ApoBDS-1刺激血小板激活细胞内信号通路,包括Ca2+、磷脂酰肌醇-3-激酶(PI3K)/蛋白激酶B(AKT)、磷脂酶C(PLC)、p38-和细胞外调节蛋白激酶(ERK)-丝裂原活化蛋白激酶(MAPK),ApoBDS-1诱导的血小板活化依赖二磷酸腺苷(ADP)对P2Y1、P2Y12和血栓素A2(TXA2)的正反馈,促进血小板-白细胞的促炎反应,在动脉粥样硬化发病机制中参与了LDL对疾病的促进作用。进入动脉壁下的LDL和其他脂蛋白一旦聚集,聚集的大小与构象变化暴露出ApoB上额外正电荷域,使与动脉基质多价配体的亲和力增强,脂质水解和滞留、聚集的脂蛋白修饰释放的生物活性产物,将巨噬细胞等招募到正在形成的病变中,加速动脉粥样硬化进展[16]。从免疫角度看,进入血管壁下的LDL经修饰氧化后,被Toll 样受体 4(TLR4)和CD36等受体识别,诱导白细胞介素(IL)-12和IL-23等炎性细胞因子的转录,在促炎细胞因子等刺激作用下,CD4+T细胞识别ApoB肽段,诱导分化为Th1(T-bet)细胞,Th1分泌γ干扰素(IFN-γ)促进动脉粥样硬化,CD8+T细胞还能识别组织相容性复合体(MHC)-Ⅰ呈递的ApoB,产生IFN-γ,加剧炎症反应[17]。ApoB数量和大小也是影响动脉粥样硬化的因素[8],ApoB颗粒的浓度增高是主要决定因素;颗粒越小(直径<70 nm)越容易穿过动脉内皮。

4 ApoB预测及评估动脉粥样硬化性心血管疾病的临床应用

关于ApoB对动脉粥样硬化性心血管疾病风险预测及评估备受争议,如Framingham研究发现心血管风险事件预测(调整后的风险比):ApoB是LDL-C的1.26倍[95%CI(1.15,1.37)],ApoB是非HDL-C的1.20倍[95%CI(1.11,1.29)],ApoB改善了对心血管风险预测,超过了LDL-C、非HDL-C[18]。但并非都支持这一观点,如Welsh等[19]研究中纳入346 686名没有基础心脏病和未降脂治疗的研究对象,随访中位数为8.9年,共有6 216名发生心血管事件,调整危险因素后结果表明,总胆固醇和HDL-C足以预测心血管疾病中脂质的相关风险,增加ApoB、LDL-C不能进一步改善预测风险能力。其他研究也认为ApoB预测心血管风险没有优越性[20-21]。近年来,随着孟德尔随机化分析和不一致研究方法的应用,更多证据表明,ApoB是动脉粥样硬化性心血管疾病的最佳预测因子。

4.1 孟德尔随机化在ApoB中的应用

Richardson等[22]研究中纳入60 801例病人和123 504名对照者,单变量分析显示,LDL-C、三酰甘油和ApoB均与心血管疾病风险呈正相关,ApoA和HDL-C与心血管疾病风险呈负相关,但经过多变量孟德尔随机化后只有ApoB与心血管疾病风险呈正相关,最终结果表明ApoB与冠心病风险有关。Zuber等[23]从24 925名高通量代谢组学研究中发现风险因素共30个,然后拟合453 595名参与者与动脉粥样硬化性心血管疾病遗传关联的多变量孟德尔随机化模型,模型与风险因素遗传关联回归,分析模型得分排名最高的危险因素组合为ApoB,同样是边缘评分中排名最高危险因素(fdr<0.005),此外敏感度分析结果指向ApoB,表明ApoB是动脉粥样硬化性心血管疾病的决定因素。这两项研究都表明心血管风险事件与ApoB更相关,两者关联性最强。

4.2 ApoB的不一致性分析

不一致性分析是新型分析方法[24],将生物相关性变量按其相对分布的一致性/不一致性分组进行分析。与传统方法相比,不一致性分析的优点在于,不一致性组中预测能力的差异不会因一致性组中风险标志物之间的相关性而减弱。

Wilkins等[25]研究量化了18～30岁的年轻人基线ApoB与LDL-C、非HDL-C与中年(25年间)冠状动脉钙化(CAC)的相关性,用中位数将ApoB和LDL-C、非HDL-C划分为一致性/不一致性组,研究结果表明,青年基线ApoB与中年CAC之间存在剂量-反应关系,即青年高ApoB与中年CAC风险越大,这表明ApoB可能预测年轻人动脉粥样硬化性心血管疾病风险的一个重要标志。MESA研究关于多种族队列研究,纳入45～84岁无动脉粥样硬化性心血管疾病及未降脂观察者,使用百分位数差(>5/10/15百分位数)定义ApoB与LDL-C、HDL-C不一致,使用多因素Logistic回归分析CAC与血脂的关系,研究发现,相对于LDL-C或非HDL-C,较高的ApoB水平与CAC患病率、发病率和进展相关,在45岁未降脂治疗的成年人中,对于CAC的患病率、发病率或进展超过LDL-C和非HDL-C,ApoB提供了额外预测价值,ApoB水平是动脉粥样硬化性心血管疾病风险评估的重要因素[26]。这项研究包含了种族差异及高年龄段的人群,证明在动脉粥样硬化中ApoB有更佳的预测价值。另一项关于中年人的研究,如Kim等[27]共纳入14 205名男性(平均年龄41.0岁)研究对象,在基线时无心血管疾病,随访时间为5年,研究组2 773名(19.5%)参与者患有CAC,2 550名(18.0%)观察到CAC进展;分为高ApoB/低LDL-C不一致组、高ApoB/高LDL-C一致组、低ApoB/低LDL-C一致组,经多因素校正CAC评分比(95%CI),高ApoB/低LDL-C不一致组与高ApoB/高LDL-C一致组、低ApoB/低LDL-C一致组的校正CAC评分比分别为1.51[95%CI(0.98,2.32)]和2.70[95%CI(2.19,3.33)],在CAC进展的相对危险度分别为1.26[95%CI(1.02,1.56)]和1.49[95%CI(1.34,1.66)],不一致分析表明,高ApoB/低LDL-C组与CAC发生和进展相关性更密切,结果证明,ApoB是作为动脉粥样硬化性心血管疾病一级预防重要靶点。上述研究中不一致性分析运用ApoB与LDL-C、非HDL-C具有相关性且有差异性的关系,证明ApoB是预测和评估动脉粥样硬化性心血管疾病的最佳风险指标。

部分人群经降脂治疗后仍再发心血管事件[6],ApoB可能也是降脂后残余心血管事件最佳风险指标,近期Johannesen等[28]针对服用他汀类药物人群进行研究,纳入13 015例他汀类治疗病人,中位随访时间为8年,分析ApoB、非HDL-C和LDL-C与全因死亡或心肌梗死的相关性,结果表明,在接受他汀类药物治疗的病人中,ApoB和非HDL-C都是比LDL-C更准确的心肌梗死和全因死亡的风险标志物,通过不一致分析(中位数划分)表明,ApoB是比非HDL-C更准确的全因死亡标志物,再发心肌梗死中ApoB是比LDL-C更准确的风险标志物。这表明ApoB是降脂治疗中的最佳监测指标。一项荟萃分析也支持这一观点,Thanassoulis等[29]对7种安慰剂对照的他汀类药物试验进行荟萃分析,用LDL-C、非HDL-C和ApoB在基线和1年随访时进行监测,三者降幅为同等比例时,降低LDL-C(42%)、非HDL-C (41%)和ApoB浓度(42%),动脉粥样硬化性心血管疾病预期风险分别降低了30%(LDL-C)、32%(非HDL-C)、39%(ApoB),表明心血管相对风险降低与ApoB降低更密切,ApoB是他汀类治疗病人的最佳观察指标。利用孟德尔随机化和不一致性分析,不同以往横断面或前瞻性研究,只将ApoB作为独立危险因素进行简单对比,而忽略ApoB的血脂代谢关系。最终结果发现无论预测心血管风险或心血管残余风险,ApoB均是最优风险预测因子,这也使其得到了近期指南的认可。

5 针对ApoB的新型药物及近期指南

5.1 反义寡核苷酸抑制剂前景不容乐观

ApoB已被探索为降低动脉粥样硬化性心血管疾病风险的治疗靶点,mipomersen是一种反义寡核苷酸抑制剂,序列特异性的碱基对与ApoB mRNA的20 bp片段结合并互补,结合后反义寡核苷酸抑制剂影响靶RNA的新陈代谢导致核糖核酸酶H的降解,并阻止mRNA翻译成ApoB100,使其合成减少[30]。2013年被美国食品药品监督管理局(FDA)批准为纯合子家族性高胆固醇血症病人的一种治疗方案,但随后FDA发布黑匣警告,表示mipomersen存在肝毒性风险(抑制脂质氧化和VLDL的分泌,导致三酰甘油在肝脏中堆积)[31],欧洲人类药物产品委员会(CMHP)认为其副作用风险大于益处,未批准mipomersen上市,遗憾的是在2018年此药已被停产退市。

5.2 ApoB在指南中的地位进一步提升

以往指南多将ApoB作为血脂管理的次要靶标,如2016年《中国成人血脂异常防治指南》[5]未将ApoB作为干预指标,但指出ApoB可能有助于评估降低LDL-C的治疗效果。2018年美国心脏协会(AHA)/美国心脏病学会(ACC)血脂管理指南[3]指出,当ApoB升高会增加动脉粥样硬化性心血管疾病风险。而近期血脂管理指南中进一步提升了ApoB的地位。如2019年欧洲心脏病学会(ESC)和欧洲动脉粥样硬化学会(EAS)血脂指南和2020年《中国心血管病一级预防指南》[32-33],推荐ApoB作为致动脉粥样硬化脂蛋白颗粒的可靠检测指标,在合并高三酰甘油、糖尿病、肥胖及LDL-C极低病人中作为动脉粥样硬化性心血管疾病风险预测和干预指标优于非HDL-C;ApoB可替代LDL-C作为筛查、诊断和管理动脉粥样硬化性心血管疾病的主要检测指标。从指南角度来看,近年ApoB在血脂管理中的地位显著提高。

6 小结与展望

关于ApoB在动脉粥样硬化性心血管疾病中的准确性饱受争议,随着近年来孟德尔随机化和不一致性研究的开展,证明其更好的心血管事件预测价值,这也得到了Martin等[34]评论员的认可,使近年血脂管理指南对ApoB的地位进行调整。值得注意的是,欧洲(EAS-EFLM)[35]联合共识声明,20%～25%群体存在不一致ApoB/LDL-C表型,不一致性分析方法尤为关键。但针对ApoB降脂药物-反义寡核苷酸抑制剂进展并不顺利;从免疫治疗中,近年产生了针对ApoB不同肽段的p2、p45以及p210靶点疫苗,通过小鼠实验证明可以降低动脉粥样硬化[36]。最近Takayuki等[37]发现免疫动脉粥样硬化小鼠ApoB肽段p18(其序列与人类ApoB肽段相同),可以减少主动脉硬化病变,其可诱导产生IL-10的CD4+T细胞和叉头框蛋白P3(FOXP3)+Treg细胞,这两者具有免疫抑制作用,抑制动脉粥样硬化发展,这也提示了ApoB可能为动脉粥样硬化未来治疗的靶点。