结缔组织病相关肺动脉高压的发病机制及其筛查的研究进展

杨晓蓉,周淑红,潘 亮,郭莉江

(1.甘肃中医药大学第一临床医学院,甘肃 兰州 730000;2.甘肃省人民医院 免疫风湿科,甘肃 兰州 730000)

结缔组织病(connective tissue disease, CTD)是一类与自身抗体的循环密切相关的自身免疫性疾病,具有多病因、长病程和系统异质性特征,可累及多器官。肺动脉高压(pulmonary arterial hypertension, PAH)是指平均肺动脉压升高超过25 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)的血流动力学状态,其特征是具有进展性和破坏性,最终导致右心衰竭和过早死亡,是肺高压的一种类型。研究显示[1-2], PAH亚组中CTD-PAH占25.3%。PAH是CTD的一种严重并发症,约占CTD人群的15%～30%;同时CTD-PAH预后差,所致右心衰竭是CTD死亡的重要因素。因此,明确PAH与CTD发病的相关性尤为重要。

1 结缔组织病相关PAH临床特点

研究发现[1, 3-5],CTD-PAH好发人群为中年女性,具体原因不详;在国内外易患病存在差异,在国外最易出现的CTD是系统性硬化症(systemic sclerosis, SSc),而国内是系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus, SLE)。我国的高SLE发病率可能是造成这种差异的主导因素;不同类型的CTD-PAH发病率不尽相同[6],SLE患者47.5%,混合性结缔组织病(mixed connective tissue disease, MCTD)患者26.8%,SSc患者13.4%,原发性干燥综合征(primary Sjogren′s syndrome, pSS)患者12.3%;不同类型的CTD-PAH预后各不相同[7],CTD-PAH的1、3、5年生存率分别表现为SLE-PAH较高(94.1%、81.3%、61.0%),pSS-PAH次之(78.5%、72.9%、64.8%),SSc-PAH偏低(72.5%、63.3%、43.9%)。预后差异性的形成一方面与患者群体相关,即SLE患者群体较SSc年轻,病程短,故其生存率较好;另一方面可能与其病理特点有关,即SLE-PAH的血管病变表现为血管痉挛、微血栓形成等,有一定可逆性,而SSc-PAH的血管病变为内皮受损、血管重构、血管狭窄等,故其对激素及免疫抑制剂的疗效应答不同[8]。

2 结缔组织病相关PAH的发病机制

2.1炎症和自身免疫 研究表明[9],CTD-PAH可能与患者机体的免疫失调有关,主要是与白介素6(interleukin-6,IL-6)和IL-17等免疫炎性因子相关。IL-6可与其相对应的受体结合形成复合物,激活JAK/STAT3信号通路,使肺血管重构[10];IL-17高表达时,可能通过Wnt3a/β-catenin/CyclinD1信号通路使肺血管重构[11],从而升高肺血管压力。当机体的免疫平衡紊乱时,调节性T细胞(Treg)下降,Th1/Th17激活,加剧血管重构,引发PAH[12]。而溶血磷脂酸(lysobisphosphatidic acids, LPA)和Rho/Rho激酶(Rhoassociated coiled-coil forming kinase, ROCK)抑制剂法舒地尔(Fasudil, FSD)可通过介导RhoA-ROCK信号通路对STAT3/STAT5磷酸化产生影响,进而调节Th17/Treg[13]。同时,在CTD-PAH患者体内检测到IL-6和IL-17较未合并PAH的CTD对照组升高,且其表达水平与肺动脉的压力值呈正相关[14]。Nicolls等[15]提出,细胞毒性T细胞可能在肺动脉肌化过程中起到促进作用,B细胞分化为浆细胞产生抗内皮细胞抗体,从而加速肺血管损伤和重塑进程。此外,近年研究文献发现[16-17],代谢重编程与免疫炎症及PAH的形成密切相关。巨噬细胞因其极强的可塑性在PAH的不同阶段极化为不同的表型,能量代谢模式也随之改变;早期以有氧糖酵解增加、氧化磷酸化减少的M1型巨噬细胞为主,高表达IL-6、肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor,TNF-α)和IL-1β等促炎因子,随着时间的延长,其表达量逐渐衰减,最终被氧化磷酸化、脂肪酸氧化增强的M2型巨噬细胞所替代,主要分泌转化生长因子-β(transforming growth factor-β, TGF-β)等抗炎因子[18-19]。TNF-α、TGF-β、IL-6和IL-17等细胞因子可能参与了肺血管壁细胞的脂肪酸代谢、糖代谢和线粒体的代谢重编程过程并且对机体的能量代谢稳态造成影响[13-14],从而促使CTD-PAH的发生[20]。

2.2微循环的改变 研究提示[15, 20-22],SSc的发病机制主要为在遗传、免疫、环境等共同作用下,使机体免疫失调、血管病损及多脏器纤维化;PAH是SSc累及血管的表现之一,因此,SSc-PAH组织病理学较其他类型的CTD-PAH更倾向于纤维化的改变,而非典型的炎症性改变。大量自身抗体损伤血管内皮细胞和成纤维细胞,通过介导前列环素(prostacyclin,PGI2)、内皮素-1(endothelin-1,ET-1)和一氧化氮(nitricoxide,NO)等信号通路,引起内膜增生、中膜肥厚和外膜纤维化,从而导致肺血管储备量减少、肺小动脉血管闭塞,血流压力进行性升高。而SLE-PAH的发生原因可分为原发性和继发性两大类[23]。SLE-PAH的发生可能与肺血管和内皮细胞的改变有关:(1)内皮素的释放及SLE相关抗体导致肺血管内皮细胞的功能异常及过度凋亡,内膜纤维化增厚,管腔进行性狭窄;最终血管间质改变,肺血管壁不可逆性重构,形成PAH。(2)各种原因致肺血管痉挛,肺组织缺氧损伤;(3)各种因素引起高凝状态,肺血管阻塞,如血栓素A2(thromboxane A2)/ 前列环素I2(prostacyclin,PGI2)比例失调和狼疮抗凝物质形成等。临床上采用甲襞微循环检测(nailfold videocapillaroscopy, NVC),在显微镜下直观的观察外周微循环的分布、流速和流态等。研究发现[24],SSc-PAH组较非SSc-PAH组NVC毛细血管密度增加,且这一现象可能提示SSc处于活动期或晚期;也有研究表明[25],NVC异常与SLE-PAH呈正相关。

2.3肠道菌群 现代医学提出的“肠-肺轴”与中医表述的“肺与大肠相表里”无不说明了肺与肠的关系之密切[26]。肠道菌群可分为益生菌、中性菌和有害菌3类。研究发现[27],肠道菌群失调参与了SLE、SSc和pSS等CTD的发生发展过程。Brunner 等[28]提出,志贺氏菌在一定程度上可影响到机体的免疫系统,降低其固有免疫和适应性免疫的应答水平。CTD-PAH患者体内志贺氏菌的丰度较正常人群升高,抑制宿主的免疫功能,促进CTD-PAH病程的进展,可能是通过其T3SS效应细胞介导的破坏宿主免疫防御及促进细菌存活和播散等过程而致病。研究发现[29],在CTD-PAH的病程中伴随着肠道菌群失调。一方面,肠道菌群的紊乱可破坏肠道黏膜屏障的完整性,通过调节构成黏膜机械屏障的肠道紧密连接蛋白使其通透性增加,进而通过影响机体的免疫功能致CTD的发生;另一方面,IL-17除通过上述炎症和自身免疫作用机制使肺血管重构致PAH外,还是机体当细菌病原体侵袭时应答的重要免疫因子,而肠道菌群失衡可促进IL-17产生。通过测序CTD-PAH患者肠道微生物的16s rDNA,发现其多样性与丰富度均较正常人下降,表明肠道菌群失调的数量和分布与机体的免疫因子水平存在相关性。

2.4铁代谢 铁作为机体不可或缺的微量元素,在机体造血、运输氧气和维持免疫力等过程中发挥重要作用。Zou等[30]发现,铁元素缺乏大鼠表现出明显的肺血管重塑,伴PAH和右心肥厚,这表明铁代谢失调对肺血管的稳态和PAH的发生有影响。CTD-PAH患者缺铁率较其他PAH亚型高[31]。一方面,可能与CTD多系统受累有关,特别是当其累及消化系统,导致机体对铁的摄入量降低的同时通过胃肠道的丢失量增多;累及血液系统或其慢性病程的消耗等原因所致贫血时,机体代偿性增生红细胞而使铁的消耗增加。另一方面,CTD-PAH患者机体长期处于一种慢性炎症状态,其高敏C反应蛋白(high-sensitivity C-reactive protein, hs-CRP)处于高水平状态,血浆中铁调素(Hepcidin, Hepc)与hs-CRP的表达呈正相关[32],而高水平的Hepc可通过下调铁储存细胞的释放量及肠道的铁吸收量来减少红细胞的生成,导致机体发生贫血;与此同时,PAH可促进Hepc表达上调,进而导致机体出现缺铁表现[33]。此外,CTD-PAH好发于中年女性,血液的慢性丢失也可导致缺铁的发生。

2.5遗传 遗传也参与到CTD-PAH的发病过程[34]。有研究[35]证明,HIF1A基因是发生SSc-PAH的危险因素,且rs12434438位点的AA基因型与SSc-PAH病情的严重程度相关;SLE-PAH发病与CBLN2(rs2217560)的单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP)相关[36];EBF1(rs3843489)和STAT4 (rs10168266)基因型对于提示pSS-PAH有意义[37]。

3 结缔组织病相关PAH的筛查

由于CTD-PAH早期无症状或症状不典型,且目前临床上尚缺乏早期预测CTD-PAH病情程度和预后的敏感标记物,往往存在诊断延迟的现象。研究[7, 38-39]发现,约55.1%的SLE-PAH患者、44.8%的pSS-PAH患者和52%的SSc-PAH患者确诊时WHO心功能分级已处于3～4级。对于疑似CTD-PAH的群体,从临床症状和体格检查获得的信息到实验室检查和影像学检查回报的结果都需密切关注。当CTD患者发生PAH时,可有头晕、乏力、胸部不适、运动耐量降低及右心功能不全所致的相关伴随症状。视诊可见心前区异常的隆起和搏动,听诊可闻及第二心音亢进和胸骨左缘3～4肋间收缩期杂音等。但由于个体对感受的敏感性存在差异,询问病史和查体所获得的信息有一定主观性。因此,在CTD-PAH诊断及评估疾病活动度的过程中还需借助影像学和血清学标志物的筛查。

3.1CTD-PAH的血清学标志物的筛查 王媛媛等[40]发现,CTD-PAH组血清可溶性生长刺激表达基因2蛋白(growth S Timulationexpressedgene2,s ST2)呈现高表达,且当s ST2≥1ng/ml时对危险分层有预测价值,s ST2在高危组高表达。CTD-PAH患者表现出血清维生素D水平下降[41],推测其可能与户外活动减少致维生素D合成减少,且维生素D缺乏通过减低钾离子通道的活性、激活肾素-血管紧张素系统和参与缺氧-PAH通路等致肺血管发生功能性或器质性病变而加重PAH有关。一项通过对51例明确诊断为CTD-PAH患者的临床表现分析[42]发现,补体C3、C反应蛋白、红细胞沉降率与循环免疫复合物等血清免疫学指标对于CTD-PAH的早期诊断有提示意义。此外,Logistic回归分析[43]发现,若CTD患者红细胞分布宽度、平均血小板体积和血清尿酸高表达,白蛋白低表达时,应警惕其发生PAH的可能;且多指标联合检测的敏感性优于单一检测。血清非对称二甲基精氨酸和氨基末端脑钠肽前体(N terminal pro B type natriuretic peptide, NT-proBNP)也是早期筛查CTD-PAH的不错选择[44]。

血清学标志物也可在一定程度上筛查发生PAH的CTD病因。血清低镁、低甲状腺素T3、高磷、抗干燥综合征抗原B(sjögren′s syndrome antigen B, SSB)抗体或抗干燥综合征抗原B(sjögren′s syndrome antigen B, SSB)抗体或抗U1核糖核蛋白(ribonucleoprotein, RNP)抗体阳性提示, 原发性干燥综合征相关PAH (primary Sjogren′s syndrome-associated pulmonary arterial hypertension, Pss-PAH)[45-46];血清糖类抗原125(carbohydrate antigen 125, CA 125)、抗心磷脂抗体(anti cardiolipin antibody,ACA)阳性对于诊断SSc-PAH有参考价值[47-48];多项研究[49-51]发现,抗Sm抗体(anti-Sm antibody)、抗干燥综合征抗原A(sjögren′s syndrome antigen A, SSA)抗体/抗干燥综合征抗原B(sjögren′s syndrome antigen B, SSB)抗体、抗着丝点蛋白B(centromere protein B, CENP-B)抗体阳性表达、IgA和IgG高表达的SLE患者应警惕PAH的可能性。

3.2CTD-PAH的影像学筛查 胸部X线/心电图可简便、客观地评估PAH,但对于早期筛查仍存在局限性。目前,国内外指南推荐静息状态下超声心动图作为筛查PAH的主要方法。在此基础上,宋俊梅[52]提出了平板运动负荷超声心动图,对在静息状态下尚无PAH的CTD患者的心功能实现早期监测。若高度提示PAH,则需行右心漂浮导管(right heart catheterization, RHC)以确诊。二、三维斑点追踪显像技术可敏锐地发现PAH患者右心室的结构及功能异常,有望成为筛检CTD-PAH的新指标[53-54]。此外,郑丽远等[55]提出,多层螺旋CT有高空间分辨率,可清晰的观察到肺动脉,可应用于对CTD-PAH的早期识别。

不同CTD-PAH因其患病群体及CTD病种不同,病情进展及预后均不相同,故其筛查周期也存在差异。若SLE患者伴随上述PAH高危因素及评价SLE病情处于活动期者,推荐间隔6个月至1年进行1次常规超声心动图以规范筛查[56-57]。Huang等[57]通过右心导管研究SLE-PAH患者群体及其基线特征,强烈建议对继发SS的SLE患者进行PAH筛查。对于PAH临床症状尚未表现或早期症状表现不显著的SSc患者群体,建议在完善特异性血清学标志物及一氧化碳弥散量等检验检查的同时每年进行1次常规超声心动图[58-59]。若上述筛查结果尚不支持PAH的诊断,同时患者病情评估稳定(原发病未进展,且不伴有新症状出现)的情况下,每年重复筛查1次即可[46, 60]。对于心脏超声提示有PAH倾向的患者群体,应及时安排RHC以明确诊断。

4 小结

CTD-PAH是由多种因素共同作用所致的结果,目前认为其可能与炎症和自身免疫、微循环的改变、肠道菌群的失调、铁代谢及遗传等因素相关;关于CTD-PAH的早期筛查方法也一直在精进中,不断探索不同种类CTD-PAH相关的遗传基因型、临床症状、检验检查表现及能量代谢特点,对临床上早期识别CTD-PAH有重要意义。