目前认为动脉粥样硬化是一种慢性炎症性疾病,从年轻开始起病,往往进展缓慢,可长达数十年,动脉粥样硬化的临床症状通常在成年时出现,一般认为与粥样斑块破裂和血栓形成有关。尽管动脉粥样硬化本身是一个持续的挑战,但是目前的一些研究进展有助于遏制动脉粥样硬化引起的一些并发症,因此我们对改善动脉粥样硬化患者临床预后变得更加乐观。
动脉粥样硬化的发病机制
动脉粥样硬化是一种炎症性纤维增生的过程,在这个过程中血管内膜上形成的斑块可以引起血管管腔狭窄或血栓形成,从而导致缺血。虽然斑块形成的确切启动因素仍不明了,但人们普遍认为内皮损伤是其启动因素,这可能是由吸烟、高血压或免疫损伤等因素引起的。
损伤的内皮细胞通透性增加,内皮下巨噬细胞吞噬大量循环中的低密度脂蛋白(LDL),经由修饰后,导致内皮细胞进一步的损伤,随后更多的巨噬细胞募集,成为富含脂质的泡沫细胞沉积在血管内膜中。同时,为了修复血管内皮功能,平滑肌细胞从中膜迁移到内膜中增殖,并产生结缔组织基质形成纤维帽覆盖脂质核心,导致病变进一步增厚。
斑块随着病变的慢性进展逐渐扩大,分为稳定性或不稳定性斑块(图1-1、图1-2),其中任何一种都可能导致临床症状的发生。
图1-1稳定型动脉粥样硬化斑
稳定型动脉粥样硬化斑块特点是炎性渗出较少。这种病变由纤维帽覆盖在脂核上形成,伴随着少量的巨噬细胞和T淋巴细胞渗出,脂核由细胞外脂质、胆固醇结晶和坏死物质构成,纤维帽主要是由存在于胶原-蛋白聚糖基质中的平滑肌细胞构成
图1-2不稳定型动脉粥样硬化斑
不稳定型动脉粥样硬化斑块纤维帽更薄且富含T淋巴细胞和巨噬细胞来源的泡沫细胞,纤维帽“肩部”区域的破裂导致血栓形成
动脉粥样硬化的临床特点
冠状动脉疾病(CAD)的首发临床表现可能是猝死、无症状缺血、稳定型心绞痛或急性冠状动脉综合征(ACS)。急性冠状动脉综合征包括由动脉粥样硬化斑块破裂引起的一系列综合征,分为不稳定型心绞痛(UA)、非ST段抬高型心肌梗死(NSTEMI)和ST段抬高型心肌梗死(STEMI)。
不稳定性斑块,其特征是由薄且不稳定的纤维帽覆盖大的脂质核心,易于破裂,突然破裂可导致血栓形成,进而导致急性冠状动脉综合征(图1-2)。相反,稳定性斑块纤维帽较厚,不容易破裂(图1-1),临床表现为体力活动诱发缺血导致的慢性稳定性心绞痛。
动脉粥样硬化的结局
动脉粥样硬化血栓形成和血栓栓塞并发症的风险似乎更多地与动脉粥样硬化斑块的稳定性相关,而不是与斑块的大小相关。稳定性心绞痛与光滑的纤维性冠状动脉斑块(稳定性斑块)有关,而不稳定性心绞痛、急性心肌梗死(AMI)和心源性猝死几乎均与斑块的不稳定性相关。同样,在颈动脉粥样硬化性疾病患者中,斑块不规则和破裂与脑缺血事件密切相关,具有不规则或溃疡性斑块的患者表现出较高的缺血性卒中风险,而与管腔狭窄的程度无关。
人们开始更加注意识别高风险、可导致血栓形成的不稳定性斑块。这种“易损斑块”也是使用新型冠状动脉内成像技术——光学相干断层扫描成像(OCT)进行深入研究的领域。OCT在对血管壁和管腔层面成像方面具有超高分辨率以及解析度,优于血管内超声及血管造影。
大量数据提示斑块不稳定期间发生的形态学改变及表达的一些分子标记物,可能用于识别不稳定斑块。许多形态学和临床研究表明,与稳定斑块相比,这些由薄纤维帽覆盖并伴随着大量炎性细胞浸润的易损斑块更容易发生斑块破裂和血栓形成。
与稳定性斑块表现为慢性炎症细胞浸润不同,易损和破裂斑块则表现为急性炎症反应。大量研究表明,“活动性”炎症反应主要涉及T淋巴细胞和巨噬细胞,它们被激活后分泌细胞因子和蛋白酶,从而导致斑块纤维帽变薄,更易于发生斑块破裂。最近的研究为动脉粥样硬化从稳定阶段向不稳定阶段转变的分子机制提出了新的见解,指出炎症是导致斑块不稳定过程中的核心机制,并表明剪切应力的改变也可能起了关键作用。
目前的挑战是找到能够区分稳定斑块和不稳定斑块的形态学和分子标记物,从而允许在临床症状发生之前对“高风险”患者进行急性心脑血管事件的分层。
冠状动脉腔内影像学
传统意义上讲冠状动脉造影一直是评估冠状动脉疾病的累及范围和严重程度的金标准。上述检查结果构成了介入医师临床决策过程的基石,并据此判断是否进行经皮介入治疗。然而血管造影也有局限性,首先,图像分辨率相对较低;其次,它只显示动脉及狭窄影像,无法明确斑块的组成成分;最后,冠状动脉造影仅用2D成像方法评估复杂3D结构。
1.血管内超声
血管内超声(IVUS)利用从血管组织反射的超声波产生实时图像。血管造影仅显示管腔轮廓,而血管内超声分辨率为~μm,可以捕获血管造影无法获得的细节——管腔和血管壁的横截面,甚至可以区分各层结构。因此,血管内超声通过观察血管壁中斑块来研究动脉粥样硬化发生发展过程。实际上,该技术已被证明对动脉粥样硬化的判断比冠状动脉造影更深入。
2.光学相干断层扫描成像
相对于血管内超声的声学显像,OCT是一种光学显像,采用近红外光的反射而不是声音。最初应用于眼科,该技术的进步使OCT能够显示非透明组织,如冠状动脉血管。OCT提供体内血管结构的实时和原位横断面成像,分辨率是血管内超声的10倍(15μmvsμm),近似于组织学水平。
凭借其卓越的分辨率,OCT可以实时提供对动脉粥样硬化斑块的接近组织学的分析(图1-3)。OCT对薄帽纤维粥样硬化斑块(TCFA)的定义来源于对猝死患者尸检结果的分析,研究结果表明大多数破裂的斑块最薄纤维帽的厚度<65μm。这些薄的破裂的纤维帽中也有巨噬细胞浸润。尽管OCT可以很好地确定纤维帽的厚度,但是对纤维帽和脂质池交界处信号富集的点状巨噬细胞浸润的描述并不一致。
图1-3稳定型冠状动脉斑块的光学相干断层成像图示
A.7-10点范围内可见一钙化斑块,其特点为边界清晰、脂核具有异质性;
B.白色虚线圈出钙化斑块;
C.白线区域内所示为含脂质丰富的斑块,其特点为暗、低信号、边界不清的脂核与高亮的厚纤维帽(>65μm)。
因为光进入斑块坏死核心后迅速减弱,所以光学相干断层成像无法用于测量此类斑块的深度
先前的尸检研究还表明,斑块破裂、斑块侵蚀和钙化结节是腔内血栓形成的三个主要机制,其导致血栓的发生率分别为65%、30%和5%。近年来,OCT已经可以在体内获得这类信息,并证实了ST段抬高型心肌梗死和非ST段抬高型心肌梗死患者具有类似的斑块形态特征。
OCT可以识别破裂的斑块,其影像学特点为覆盖在低密度坏死灶上的薄纤维帽高密度信号的连续性中断,斑块的破裂导致促血栓形成物质突出至血管腔中。另外,OCT可通过对附着于不规则但完整且较厚的纤维帽的腔内血栓的影像分析来识别斑块侵蚀。而侵蚀的斑块大多没有坏死核心。钙化结节是急性冠状动脉综合征中最不常见的病因,并且其定义也不太明确。其OCT影像表现为突出到管腔中的边缘锐利的结节并导致纤维帽的不连续(图1-4)。
图1-4不稳定型冠状动脉斑块光学断层成像图示
A.斑块侵蚀:斑块纤维帽完整,表面不规则及浅表钙化;
B.斑块破裂伴随管腔血栓形成,图中11点钟方向有一薄帽纤维粥样硬化斑块形成(纤维帽厚度为40μm,白色短线)
在稳定型冠状动脉粥样硬化性心脏病患者中,冠状动脉成像不仅可以提供病变信息,并且有助于评估药物治疗所致的斑块超微结构的变化。Kataoka等分别评估了来自例规律服用他汀类药物治疗的冠状动脉粥样硬化性心脏病患者的个脂质斑块和个纤维斑块,发现低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)浓度<50mg/dl的患者不太可能有脂质斑块,并且具有更多稳定性斑块的特征,如更厚的纤维帽和较小的脂核。
易损斑块
根据Virmani等修订的美国心脏协会(AHA)分类,动脉粥样硬化病变可分为两组:①非动脉粥样硬化内膜病变;②进行性动脉粥样硬化病变,包括稳定性、易损和血栓形成性斑块。
动脉粥样硬化病变的不同病理特征很大程度上取决于纤维帽的厚度及其炎性细胞浸润的程度,而浸润的炎症细胞又主要由巨噬细胞和活化的T淋巴细胞构成。通常,斑块负荷最初通过正性重构来代偿,包括血管外膜弹力层的扩张,因此管腔内径变化甚微。斑块含有单核细胞来源的巨噬细胞、平滑肌细胞和T淋巴细胞。这些细胞类型和结缔组织之间的相互作用似乎决定了斑块本身的产生和进展,包括严重并发症,例如血栓形成和破裂。
易损或薄帽纤维粥样硬化斑块病变被认为是一种易于破裂并导致血栓形成的斑块,其特征表现为含有大量胆固醇结晶的巨大坏死核心。覆盖的纤维帽很薄,富含炎症细胞、巨噬细胞、T淋巴细胞及少量的平滑肌细胞。Burke等确定了纤维帽厚度为65μm的临界值,以评估不稳定的冠状动脉斑块。尽管多数的假说认为急性冠状动脉综合征是由某一特定易损斑块破裂引起,但一些病理生理学、临床和血管造影观察结果似乎表明,冠状动脉不稳定的主要原因不是单个动脉粥样硬化斑块的不稳定性,而是与血管弥漫性炎症所致冠状动脉出现多个不稳定性斑块相关。
最近的血管造影研究结果也证实了不稳定性心绞痛及透壁性心肌梗死患者存在多个易损斑块。Spagnoli等最近通过流式细胞学已经证明,死于急性心肌梗死的患者冠状动脉血管中存在活化的炎性细胞多灶性浸润。此外,Buffon等通过测定冠状动脉血管内中性粒细胞髓过氧化物酶活性获得了类似的结果,明确了不稳定型心绞痛患者冠状动脉血管也存在弥漫性炎症。一项形态学的研究证实了上述结果,该研究表明整个冠状动脉中存在由激活的巨噬细胞和T淋巴细胞所构成的高度炎性浸润,这种改变也可见于死于急性心肌梗死患者的稳定斑块中。与年龄匹配的死于非心脏病的慢性稳定型心绞痛(SA)或无心脏病史患者相比,这些斑块的炎性浸润高出2~4倍。此外,还证实了在死于初发心肌梗死的患者中,梗死灶周围以及其他较远的未受影响区域均有活化的T淋巴细胞浸润。
这些患者中同时存在弥漫性冠状动脉和心肌的炎症,进一步支持了冠状动脉和心肌的易损性共同参与致命性急性心肌梗死的发病机制。
因此,急性心肌梗死——至少预后不良的急性心肌梗死,可能是弥漫性“活化的”慢性炎症的结果,该过程导致了整个冠状动脉和心肌的不稳定性,而不仅仅是梗死区域。心肌梗死相关弥漫性炎症的原因尚未阐明。活化T淋巴细胞的出现提示存在“原位”抗原刺激引发的适应性免疫应答。
(王洪杰徐昶译)
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