γ-谷氨酰转移酶与动脉粥样硬化相关性研究进展*

吴 璇 综述,唐乙月,陈明星 审校

(1.大连医科大学研究生院,辽宁 大连 116000,2.苏北人民医院心内科,江苏 扬州 225000)

我国人群监测数据显示,近年来,各种高危因素持续流行,相关心血管疾病患病率呈持续上升趋势,动脉粥样硬化(AS)性疾病发病率逐年攀升,脑卒中年发病率为250/10万,冠心病事件年发病率为50/10万,心脑血管疾病死亡占总死亡人数的40%以上[1]。AS是导致不良心脑血管事件发生的主要病理过程,AS可累及冠状动脉、外周动脉、颅内动脉、颈动脉、肾动脉等,使管腔狭窄甚至闭塞,造成冠心病、缺血性脑卒中等疾病的发生,相应血管部位组织器官会逐渐出现不同程度的急、慢性缺血、缺氧性损伤,并最终导致组织细胞坏死。AS相关疾病已成为人类最大的健康威胁。

目前普遍认为 AS的危险因素包括年龄、性别、血脂异常、高血压、糖尿病、糖耐量异常、吸烟、肥胖、A型性格、口服避孕药、不良饮食习惯(高热量、高胆固醇、高糖饮食等)及遗传因素等。γ-谷氨酰转移酶(GGT)是肝功能检测酶之一,常作为肝胆疾病及酒精蓄积的检测指标。GGT是慢性乙型肝炎病毒感染患者肝纤维化和肝硬化的典型预测指标,对肝脏占位性病变的诊断也具有重要价值[2-4]。GGT在恶性肿瘤区域的表达显著上调,使GGT相关研究也可用于恶性肿瘤的诊疗过程中,GGT在恶性肿瘤组织中的表达与肿瘤细胞的耐药性相关,GGT抑制剂正被开发用于临床使恶性肿瘤对化疗更敏感,加强肿瘤细胞杀伤率,减少正常细胞受损,同时,GGT还被用于肿瘤荧光成像引导光热治疗及作为靶向探针检测抑制癌症细胞[4]。此外,国内外大量研究表明,GGT活性水平升高与氧化应激反应、代谢综合征、全身炎症反应相关,高GGT患者常合并对患者预后产生负面影响的各种共病,如慢性肾脏病、肝功能异常等。GGT还与各种急、慢性心血管疾病(如冠心病、心力衰竭等)、脑卒中及代谢综合征等疾病存在相关性[5-10]。病理学研究表明,粥样斑块核心内可见大量活性GGT聚积,且其与氧化型低密度脂蛋白(ox-LDL)为共定位关系,与AS形成过程相关,提示GGT可能是检测AS严重程度的血清学标志物之一[11-12]。近年来,GGT正在成为评估心血管疾病风险标志物之一,2013年的一项囊括7项研究共273 141例参与者的mata分析结果显示,在排除了酒精摄入这一影响因素后,GGT与心血管疾病的发生及其全因死亡率仍存在关联[13]。GGT有望进一步用于除肝胆疾病以外的心血管相关疾病风险评估指标,以及创伤性诊疗支持指标等,从而减少不良心血管事件发生率、死亡率。现将近年来相关研究进展及对GGT与AS的相关性综述如下。

1 GGT代谢过程及生理作用

GGT在健康人群中主要起源于肝脏,其广泛存在于肾、脑、心肌等组织中,也有学者提出部分GGT可能来源于AS斑块。GGT是一种N-末端亲核试剂水解酶,存在于多种细胞膜表面,作为谷氨酰胺循环的关键酶,GGT在细胞外对谷胱甘肽(GSH)和γ-谷氨酰化合物(GSH缀合物或其他γ-谷氨酰底物)进行切割,参与抗氧化剂GSH及其他γ-谷氨酰化合物的代谢,因此,血浆GGT活性能反映体内GSH代谢水平。GGT能将GSH催化水解为谷氨酸和半胱氨酰甘氨酸,随后催化使得其谷氨酰基向其他氨基酸转移[14]。GSH是人体内重要的抗氧化剂,其生理功能主要有延缓慢性炎症反应、减少LDL氧化等,GGT异常升高会抑制GSH的这些正常功能,GGT已成为最新的评估氧化应激的生物血清学标志物之一。此外,GGT与炎症因子白三烯的代谢,以及外源性物质、神经递质(γ-谷氨酰牛磺酸转化为牛磺酸)和一氧化氮的信号调节相关[14]。GGT参与人体内诸多病理过程,如缺血再灌注损伤、哮喘气道高反应性、药物肾毒性,以及抗肿瘤药物耐药性等。

2 GGT致AS机制

病理学家早在20世纪就发现AS斑块中存在GGT,且这种物质在薄帽型纤维粥样斑块中活性更高,高GGT患者发生心血管事件时具有更大的坏死区、更高的胆固醇水平和更多的巨噬细胞浸润,表明其直接参与了AS的病理生理学及其相关临床事件[15]。国内外研究已证实,GGT与心脑血管疾病间存在相关性,在对传统已知心血管危险因素进行校正后,GGT水平仍与心脑血管疾病风险增加呈正相关。目前,普遍认为,GGT与AS同样存在联系,但GGT致AS的确切机制仍未被清楚阐明,可能的机制如下。

2.1氧化应激机制 有充分的证据表明,GGT表达基因在动物和人类中的表达受氧化还原机制和响应氧化应激从而激活信号通路的控制[16]。GGT能在水解GSH的过程中产生大量超氧离子,这些超氧离子会促进机体内的各种氧化还原反应进程,参与各类包括超氧化物和过氧化物在内的活性物质及其他自由基的形成。当GGT异常升高至机体活性氧与抗氧化防御失衡时活性氧在体内大量蓄积,此时机体抗氧化能力明显减弱,大量超氧阴离子转变为活性氧,通过激活上游激活蛋白、细胞外调节蛋白激酶、p38丝裂原活化蛋白激酶、磷酸肌醇-3激酶等信号通路对细胞造成损伤[17]。此外,斑块核心中的GGT对氧自由基的细胞损伤具有促进作用,使斑块破裂风险和继发血栓形成风险增高。GGT作为抗氧化酶,是机体抗氧化的重要组成部分,其水平升高可能提示活性氧增加,一方面导致细胞直接损伤,另一方面引发脂质代谢紊乱与机体慢性炎症的形成。

2.2脂质代谢紊乱机制 有学者指出,血清GGT水平与血脂检测中的甘油三酯呈正相关,与高密度脂蛋白呈负相关,而高甘油三酯与低高密度脂蛋白血症是常见的AS形成的危险因素[18]。GGT可经LDL运送至受损的血管内皮位置,GGT催化水解GSH产生半胱胺酰-甘氨酸,其在铁离子存在的条件下可使LDL氧化,LDL胆固醇大量氧化生成ox-LDL,LDL的氧化修饰是AS开始的关键步骤,ox-LDL大量堆积在机体及细胞内,导致血管内皮细胞功能障碍,加速基质金属蛋白酶的表达,血液中的脂质和单核细胞等缓慢被吸收进入受损的血管内膜下,进一步加重血管内皮损伤、促进泡沫细胞及脂质条纹的形成等,最终转化为粥样斑块[19]。因此,GGT主要通过介导GSH降解导致LDL氧化,使ox-LDL堆积,致使AS形成。

2.3慢性炎症反应机制 慢性炎症是AS形成的重要机制,其贯穿了AS发展的全过程。有研究证实,GGT与慢性炎症的形成存在关联[20]。一项横断面研究分析了GGT与高敏C反应蛋白的相关性,结果显示,在患者心血管疾病发生、发展的全过程中这种相关性均连续存在,在校正了传统危险因素后这种相关性仍持续存在[21]。有研究发现,溃疡性结肠炎及慢性阻塞性肺疾病急性加重期患者血清GGT水平均明显升高,且患者GGT水平与降钙素原、白细胞介素-6等炎症因子均呈正相关[22-23]。在炎症过程中GGT上调并增加抗氧化能力,可能导致白三烯诱导的炎症[24]。一项针对侵袭性曲霉病的研究表明,GGT与血小板比值是其独立预测因子,侵袭性曲霉病在炎症诊断方面GGT/血小板是最佳血清学指标[25]。一项有关AS研究发现,研究对象在平均15年的随访中GGT和炎症因子的增高呈相关性。提示GGT能作为反映慢性炎症状态的血清学标志物。其可能的机制是高GGT患者处于强氧化应激状态,这会使炎症细胞在局部聚集,同时促进炎症因子的表达。

2.4其他机制 有研究发现,GGT水平升高与传统血管危险因素间也存在联系,包括吸烟、缺乏运动、血压及心率升高、胰岛素抵抗、代谢综合征、高尿酸血症、C反应蛋白升高,以及女性、更年期、避孕药物的使用等[26-27]。GGT在致病机制中的作用与学者公认的AS危险因素是互补和具有协同作用的。GGT通过介导氧化应激等酶促反映促进LDL的氧化修饰及慢性炎症的演变进程,从而启动、加速动脉硬化的发生、发展。

3 GGT与主要的心脑血管疾病

3.1GGT与冠心病 GGT与冠心病相关的直接证据是有学者利用免疫组织化学技术在被外科手术切除的冠状动脉粥样斑块中直接观察到斑块内部有大量GGT的存在,因而提出冠心病与冠状动粥脉样斑块形成可能与GGT相关。之后有学者陆续在脑血管、颈动脉及冠状动脉斑块中观察到有GGT的存在[8]。英国一项对7 613例中年男性进行长达11.5年的前瞻性研究结果显示,876例死亡中年男性中449例(51%)归因于心血管疾病,其中与冠心病相关的死亡占80%,在对一系列心血管风险因素和酒精摄入量进行全面调整后,GGT与全因死亡率和冠心病相关死亡率仍存在显著关联(风险比=1.22、1.42),当GGT>24 U/L时两种风险估计值均升高,在已有冠心病的观察对象中冠心病死亡率的风险明显升高,GGT每上升1 U/L,冠心病死亡风险增加1.67倍,特别是有明确既往心肌梗死的男性风险值更高[28]。Framingham心脏研究调查了在平均19年的随访期内3 451例参与者循环GGT水平与新发代谢综合征、偶发心血管疾病、死亡风险的关系,结果显示,GGT水平在第4分位的观察对象中心血管疾病发生率从10.5%增加至23.8%,新发代谢综合征、偶发心血管疾病或死亡的调整后危险比分别增加了26%、13%和26%,该研究强调了GGT作为代谢和心血管风险标志物的作用[29]。一项回顾性队列研究结果也表明,GGT/血小板是全新的预测冠心病患者经皮冠状动脉介入治疗后不良结局的因子,该指标越高患者预后越差[30]。一项囊括28 838例成年对象的研究发现,血清GGT水平与冠心病密切相关,这一结论在年龄小于60岁及2型糖尿病人群中尤为显著[31]。通常认为GGT水平升高与酒精摄入相关,但一项针对饮酒率非常低的日本女性研究结果显示,GGT与心血管疾病死亡率呈强烈正相关,提示这一过程与酒精摄入无关[32]。AKSAKAL等[33]通过冠心病SYNTAX评分和长期(中位随访时间为363 d)心血管事件发生率评估了GGT水平与冠状动脉病变严重程度的关系,结果显示,血清GGT、糖尿病、高密度脂蛋白、肾小球滤过率估计值、射血分数是高SYNTAX评分的预测因子,提示冠心病患者血清GGT水平与其冠状动脉病变严重程度及其死亡率均呈独立相关。有研究还发现,GGT不仅与冠心病血管狭窄程度相关,且还与斑块稳定性有关,GGT水平越高提示斑块越脆弱,更容易发生继发破裂和局部血栓形成[34]。国内一项探讨冠心病患者GGT水平与Gensini评分的相关程度研究结果显示[35],GGT水平与Gensini评分呈正相关,表明GGT活性升高与冠心病发病风险和冠心病相关死亡率之间关联的证据很强。

3.2GGT与脑卒中 KORANTZOPOULOS等[36]调查了163例年龄大于70岁且首次出现急性脑卒中的老年人,对照组为166例既往无心血管疾病的老年人,结果显示,急性脑卒中老年人GGT水平明显高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。WEIKERT等[37]为研究生物标志物与脑卒中风险的关系展开一项包括27 548例中年受试者、平均随访(8.2±2.2)年的病例队列研究,对353例中风患者和2 110例无心血管事件患者血浆GGT进行了测定,同时,使用Cox比例风险模型评估了GGT与中风风险的相关性,结果显示,GGT增加1个单位,中风风险增加1.20倍(95%可信区间：1.03～1.40)。肖淑萍等[38]通过临床病例对照研究比较了328例急性脑梗死患者和240例健康对照者的颈动脉内中膜厚度(cIMT)、斑块数量、颈动脉粥样硬化(CAS)发生率与GGT水平,结果显示,脑卒中组患者cIMT较厚,斑块数量较多,CAS发生率更高,GGT水平也更高,回归分析数据显示,随着 GGT水平增高CAS发生率逐渐升高。一项囊括8项欧洲研究及2项亚洲研究共5 707例患者和926 497例观察者的mata分析结果显示,GGT水平越高越容易发生缺血性脑卒中,但在按人口特征(性别、种族)分层的亚组中这种相关的异质性显著降低,表明高GGT与中风风险的关系可能存在性别和种族差异[39]。

4 干预措施

饮食方面,肉类中含有的血红素铁和水果中含有的微量营养素均可能会影响GGT代谢,随着酒精和肉类摄入的增加和水果摄入的减少,血清GGT活性增加。生活方式的改变(如戒烟、减肥、适当运动锻炼)等在一定程度上可降低GGT水平。部分学者指出,部分抗氧化剂,如β-胡萝卜素、维生素类(维生素C、E)、己酮可可碱、水飞蓟素、泛酮类药物辅酶Q10等均可降低血清GGT水平。

有学者为明确噻唑烷二酮对肝功能的影响而进行的研究发现,应用曲格列酮和吡格列酮1～3个月可使血清GGT水平较基线值明显降低,当停用噻唑烷二酮类药物约1个月,患者血清GGT水平恢复至未用药时基线水平,提示噻唑烷二酮类降糖药可在一定程度上降低GGT水平[40]。此外有研究表明,他汀类药物可显著降低主动脉粥样斑块中GGT的表达,但其仅限于动物模型中[41]。尽管有研究表明,改变生活方式、应用抗氧化剂或噻唑烷二酮类均能降低血清GGT水平,但其疗效仍有待于大规模循证医学进一步验证。

5 展 望

随着研究的深入,GGT与酗酒、肝胆疾病、恶性肿瘤靶向诊疗,以及各项动脉硬化相关疾病的相关性日益明确。在临床实践中若患者血清GGT水平升高应注意追问其饮酒史及肝胆疾病史,若无上述病史则应考虑该患者合并无症状的隐匿性AS性疾病可能。GGT作为血清学标志物可预测AS和心脑血管疾病。在临床诊疗过程中应该对此类患者进行宣教,促使其改善不良生活方式,同时,采取更为积极的诊疗处理措施。然而,目前GGT的致病机制尚未阐释清楚,降低GGT水平对降低相关疾病的发病率和致死率是否有利、对改善患者预后是否有利暂无统一定论,故而有关GGT相关研究仍需大规模临床研究及实验室基础研究证据支持。此外,尽管有强GGT抑制剂可用,但大多数对人类使用具有剧毒。在可预见的未来,阐明GGT在人类健康中的作用,特别是在心血管疾病中的作用仍是一个颇具临床价值的研究领域。