血清胱抑素C与冠状动脉粥样硬化性心脏病相关性研究进展

枫叶

作者：中国人民解放军第八十八医院心血管内科  党争程 杨曙光
       

        胱抑素C(Cystatin C, Cys-C)是半胱氨酸蛋白酶抑制剂，参与细胞内外蛋白质水解的调节，避免细胞被不适当的内源性或外源性蛋白酶水解。近年的研究发现，Cys-C参与动脉粥样硬化性疾病的发生、发展过程，具有抗炎、抑制酶与激素前体活性等作用[1-3]。现简要介绍Cys-C的生化特征、临床检测方法及血清Cys-C浓度与冠状动脉粥样硬化性心脏病(冠心病)危险因素、病变程度、预后的相关性。
       

        1 Cys-C的生化特性
       

        Cys-C亦称γ-微量蛋白或γ-后球蛋白，是一种低分子量的非糖基碱性分泌型蛋白。1961年，Clausen在脑脊液中首次发现Cys-C。1983年，Anastasi等采用亲和层析的方法首次在鸡蛋清中分离纯化出Cys-C。Cys-C是半胱氨酸蛋白酶抑制剂超家族2的成员之一，含有120个氨基酸，相对分子量为13500道尔顿，等电点为9.3。Cys-C相对分子量小，携带正电荷，能够自由通过肾小球滤过膜，在近曲小管几乎可被完全重吸收，然后被分解代谢，因此Cys-C可作为一种特异性高、较肌酐清除率更为敏感的反映肾小球滤过率(GFR)的新指标。编码血清Cys-C的基因位于20号染色体短臂，长约615 kb,被命名为CST3，属于“管家基因”，能在几乎所有的有核细胞中以恒定的速率转录表达，无组织学特异性，所以Cys-C广泛存在于各种体液中，如脑脊液、血液、尿液、唾液、精液等，其中脑脊液浓度最高，尿中浓度最低。生理条件下，Cys-C的重要功能是抑制内源性的半胱氨酸蛋白酶的活性，使一些激素前体的蛋白质水解，释放于靶组织中，发挥各自的生物学作用。当Cys-C与半胱氨酸蛋白酶的平衡状态一旦被破坏，将造成病理损伤。Cys-C参与动脉粥样斑块的形成、肿瘤的侵袭和转移，在心血管疾病、肿瘤及肾脏疾病的诊断方面具有重要的应用价值[4]。
       

        2 Cys-C的检测方法
       

        Cys-C属于小分子多肽，其测定方法需较高的分析灵敏度及特异度，目前的检测方法主要基于免疫反应原理。一类是非均相法，包括单向免疫扩散法(SRID)、放射免疫测定法(RIA)、荧光免疫测定法(FIA)、酶联免疫测定法(ELISA);另一类是均相法，包括乳胶颗粒增强免疫比浊法(PETIA)、颗粒增强散射免疫比浊法(PENIA)。
       

        2.1 非均相法
       

        SRID是最早用于血清Cys-C检测的方法，具有精密度高，可靠性好的优点，但灵敏度差，检测方法比较费时，最低检测限较高(300 μg/L)，难于实现自动化，现在基本上已被弃用。RIA具有灵敏度高，测定范围宽的优点，但存在核污染、测定时间长的缺陷。FIA具有很高的灵敏度，但检测方法需要特殊设备，价格昂贵，且测定时间长，难以用于临床，目前仅在少数实验室中使用。ELISA是目前检测方法中最灵敏的方法之一，灵敏度接近FIA法。与SRID比较，可提高一定的检测速度，但仍耗时，难用于临床常规分析。
       

        2.2 均相法
       

        PETIA和PENIA几乎同时问世，均具有简便快速、变异系数和误差小、易于自动化的优点，虽灵敏度低，但其最低检测限150 μg/L，远远低于健康人血清Cys-C浓度的下限值。此两种方法基本不受血红蛋白、胆红素、类风湿因子、三酰甘油的影响，被广泛用于临床检测。
       

        不同研究所报道的血清Cys-C参考范围存在一定差异，各实验室应根据区域、人群、种族、检测方法及标准品来源的不同设定本地区的参考范围[5]。刘少列等[6]曾应用PENIA法测定深圳市1256名健康人血清Cys-C浓度，统计处理后得出健康人群血清Cys-C浓度参考范围：男性为0.62～1.08 mg/L,平均(0.85±0.08) mg/L;女性0.52～1.02 mg/L,平均(0.75±0.08) mg/L。李海霞等[7]曾采用PETIA法测定北京市1201名健康人血清Cys-C浓度，进行统计学分析后，得出健康人群血清Cys-C浓度参考范围：男性为0.60～1.02 mg/L，女性0.47～0.97 mg/L。国内外研究均显示，健康人血清Cys-C浓度随着年龄的增长其平均水平呈上升趋势，且男女性别间差异有统计学意义。但是在具有临床诊断意义的参考值上限（1.0 mg/L）时，男女性别间差异无统计学意义，男、女性可采用同一参考值。
       

        3 Cys-C与冠心病的相关性
       

        越来越多的研究显示，炎症在动脉粥样硬化的发生、发展过程中起重要作用,而某些细胞因子是调控炎症反应的重要因子。炎症反应启动后，炎症介质的刺激促进血管平滑肌细胞分泌组织蛋白酶，并使这类具有促进弹性组织解离特性的半胱氨酸蛋白酶在动脉弹力蛋白损伤处过度表达。Cys-C参与动脉粥样斑块的形成、稳定及消退。Barka等[8]曾研究了 Cys-C 基因在心脏的表达及调节，发现在生理状态下，Cys-C 的重要功能是抑制内源性半胱氨酸蛋白酶的活性，参与血管壁基质重构，而血管壁重构过程的干扰和紊乱是动脉粥样硬化发生发展的重要机制。而在病理状态下（尤其是缺血时），Cys-C被释放出来，并且对从坏死和(或)炎症细胞释放出来的组织蛋白酶的活性起到调节作用。近年研究证实，Cys-C与冠心病的危险因素、病变程度及预后密切相关。监测肾功能正常患者的血清Cys-C浓度动态变化可以有助于预测冠心病的发生、发展和预后。
       

        3.1 Cys-C与冠心病危险因素的相关性
       

        目前公认的冠心病常见危险因素包括年龄、性别、高血压、糖尿病、血脂异常、吸烟等，多项研究表明，Cys-C与这些危险因素密切相关。谷红霞等[9]曾检测北京地区396 名健康成年人血清Cys-C浓度，并随访 5 年，结果显示老年组(≥65岁) 血清Cys-C水平高于非老年组(＜65岁)， 年龄低于50 岁者血清Cys-C水平男性高于女性。沈丹等[10]随机选择原发性高血压患者136例,进行分级和危险分层后,测定血清Cys-C浓度,结果显示随着老年高血压患者血压水平的升高以及危险分层的增加,血清Cys-C水平呈逐级、逐层渐进性增高,差异有统计学意义。而且血清Cys-C水平与高血压危险分层之间存在直线回归关系，危险分层越高，血清Cys-C的水平越高，血清Cys-C水平不仅反映了高血压的肾功能损害程度，还对高血压的危险程度及预后具有指导意义。Sukho等[11]对纽约西部1455名血糖正常者进行6年的随访，并进行多变量回归分析发现，血清Cys-C浓度是预测血糖升高的最强烈的独立危险因子。与正常人相比，血清Cys-C浓度升高的人群发生血糖升高的可能性增加3倍，血清Cys-C浓度可以作为预测糖尿病前期的重要因子。王群等[12]通过构建Cys-C稳定的真核表达载体pCDNA3.1-Cystatin C，并成功转染血管平滑肌细胞，观察Cys-C对氧化修饰的低密度脂蛋白(ox-LDL)诱导的血管平滑肌细胞凋亡相关指标的影响，发现Cys-C对ox-LDL诱导的血管平滑肌细胞损伤具有一定的保护作用。
       

        3.2 Cys-C与冠心病病变程度的相关性
       

        血清Cys-C浓度可反映动脉粥样斑块的稳定性。Cys-C作为半胱氨酸蛋白酶抑制剂，对半胱氨酸蛋白酶、组织蛋白酶和基质金属蛋白酶有较强的抑制作用。当Cys-C含量减低时，组织蛋白酶和基质金属蛋白酶活性增强，促使细胞外基质降解增加，导致斑块胶原纤维减少以及斑块纤维帽变薄弱[13]。因此Cys-C浓度可作为反映冠状动脉病变程度的一个重要指标。
       

        血清Cys-C浓度与冠状动脉病变严重程度呈负相关。王洪巨等[14]曾对88例疑似冠心病的患者进行冠状动脉造影，其中确诊为冠心病的患者62例，根据冠状动脉病变支数分为单支病变组（28例）、双支病变组（14例）、多支病变组（20例），同时检测不同病变程度冠心病患者的血清Cys-C浓度，发现单支病变组、双支病变组和多支病变组血清Cys-C浓度逐渐降低，其浓度分别为944.10±131.97、797.93±176.65、684.52±133.64 μg/L，组间比较差异具有统计学意义（均为P<0.05），血清Cys-C水平与血管病变支数呈负相关。陈湘桂等[15]对125例经冠状动脉造影确诊的冠心病患者的血清Cys-C浓度进行检测，结果发现血清Cys-C 浓度与Gensini积分呈负相关，血清Cys-C水平低于正常值患者,冠状动脉病变多累及2～3支,血管腔严重狭窄或闭塞,Gensini积分显著增高；血清Cys-C水平正常患者,冠状动脉病变多为1支,血管狭窄较轻,Gensini积分较低。
       

        然而，关于血清Cys-C浓度与冠状动脉病变严重程度的相关性，也有结论相反的研究。国内一些研究发现，血清Cys-C水平可作为冠心病发生及进展的预测因子,其水平与血管病变程度呈正相关。
       

        郭守玉等[16]曾对261例疑诊为冠心病的患者进行冠状动脉造影，根据结果分为冠心病组及非冠心病组。同时检测两组的血清Cys-C水平，结果发现冠心病组血清Cys-C水平较非冠心病组高，且冠心病组患者血清Cys-C水平与冠状动脉造影Genisi评分呈正相关（r=0.67,P<0.01）。孙磊等[17]回顾性分析525例高度怀疑冠心病而行冠状动脉造影的患者血清Cys-C浓度，结果显示，随着 Cys-C浓度的升高，冠心病患者病情有加重趋势；但 AMI 组血清 Cys-C 浓度反而较 UA 组低。产生这种差别的原因可能是因为在AMI过程中出现负向急性期反应， Cys-C分泌出现反应性下调， 致使AMI发生时Cys-C 浓度持续低水平。
       

        3.3 Cys-C与冠心病预后的相关性
       

        血清Cys-C 浓度在急性冠状动脉综合征(ACS)、缺血性心力衰竭、肾功能正常或轻度受损的冠心病患者，甚至普通人群中均具有独立的预测价值。PRIME研究是一项有关Cys-C与冠心病预后相关性的前瞻性病例对照研究,共纳入了9758例50～59岁的非冠心病人群为研究对象,研究终点为急性心肌梗死、心绞痛发生、心原性死亡,随访5年期间159例发生急性心肌梗死或心原性死亡, 154例发生心绞痛，结果表明血清Cys-C浓度跟第一次缺血性心血管事件明显相关[18]。
       

        Jernberg等[19]曾观察血清Cys-C浓度与ACS人群预后的关系，共观察726例可疑和确定的ACS患者，发现血清Cys-C浓度高者，死亡率和AMI发生率明显增加，认为测定ACS患者血清Cys-C水平对临床危险分层有重要指导价值。王超权等[20]曾检测87例缺血性心力衰竭的患者血清Cys-C浓度，发现高血清Cys-C浓度组患者心血管事件发生率61.1%，住院病死率13.9%，3个月内全因死亡率30.6%， 3个月再入院率47.2%，均明显高于血清Cys-C浓度正常组(P<0.01)。万楠等[21]曾检测158例ACS患者血清Cys-C浓度及超敏C反应蛋白、空腹血糖等相关指标，平均随访10个月时发现，发生终点事件(心血管性死亡、非致死性心肌梗死、严重心力衰竭、不稳定型心绞痛)的患者血清Cys-C浓度比未发生者明显增高。Kaplan-Meier生存分析发现，10个月的随访期中出现终点事件的风险随着Cys-C水平的升高而增加，与超敏C反应蛋白、空腹血糖等几项相关指标相比，血清Cys-C水平对终点事件起到最主要的预测作用。
       

        综上所述，虽然目前关于Cys-C与动脉粥样硬化发生、发展关系的确切机制尚未完全阐明，且目前Cys-C与冠心病相关性的研究对象多为肾功能正常的患者，但现有研究已表明，对于肾功能正常的患者，血清Cys-C浓度与动脉粥样硬化常见危险因素、冠心病严重程度和临床预后存在相关性。检测血清Cys-C浓度有可能成为评价冠心病严重程度与预后的重要指标。
       

       

       

       

        参考文献
        [1] Nagesh CM, Roy A.Role of biomarkers in risk stratification of acute coronary syndrome.Indian J Med Res,2010,132:627-633. Pubmed
       

        [2] Taglieri N, Koenig W,Kaski JC. Cystatin C and cardiovascular risk.Clin Chem,2009,55:1932-1943. Pubmed
       

        [3] Brown TM, Bittner V.Biomarkers of atherosclerosis:clinical applications.Curr Cardiol Rep,2008,10:497-504. Pubmed
       

        [4] Kolwijck E, Kos J, Obermajer N, et al.The balance between extracellular cathepsins and cystatin C is of importance for ovarian cancer. Eur J Clin Invest，2010，40:591-599. Pubmed
       

        [5] Groesbeck D,Kottgen A,Parekh R,et al.Age,gender,and race effects on cystatin C levels in US adolescents.Clin J Am Soc Nephrol,2008,3:1777-1785. Pubmed
       

        [6] Liu SL, Li WQ. Reference range and clinical application of cystatin C. Modern Hospital, 2011，11：82-73.(in Chinese)刘少列, 李文钦. 胱抑素C的参考范围及临床应用.现代医院.2011，11：82-73. 万方
       

        [7] Li HX, Zhang CL, Xu GB,et al. Reference values of serum cystatin C and creatinine in healthy volunteers, and comparison of their evaluation of glomerular filtration function in chronic renal patients. Chinese Journal of Laboratory Medicine, 2006，29：970-974. (in Chinese)
        李海霞，张春丽，徐国宾，等.健康人群血清半胱氨酸蛋白酶抑制剂C与肌酐分布及其评价慢性肾脏病患者肾小球滤过功能的比较研究.中华检验医学杂志，2006，29：970-974. 万方
       

        [8] Barka T，Vander Noen H．Expression of the cysteine proteinase inhibitor cystatin C gene in rat heart:use of digoxigenin-labeled probes generated by polymerase chain reaction directly for in situ and northern blot hybridizations．J Histochem Cytochem，1993，41:1863-1867． Pubmed
       

        [9] Gu HX,Sun XF,Fu B,et al. Correlation analysis between serum cystatin C and aging in healthy adults. Chinese Journal of Integrated Traditional and Western Nephrology,2010，11:314-317．(in Chinese)
        谷红霞，孙雪峰，傅博，等．健康成人血清胱抑素C与增龄关系的探讨．中国中西医结合肾病杂志，2010，11:314-317． 万方
       

        [10] Shen D,Cao P,Wang H. Clinical application of serum cystatin C in aged patients with hypertension. Chinese Journal of Cardiovascular Rehabilitation Medicine, 2011,20:489-491. (in Chinese)
        沈丹,曹萍,王桦. 血清半胱氨酸蛋白酶抑制剂C在老年高血压患者的临床应用．心血管康复医学杂志,2011,20:489-491.万方
       

        [11] Sukho GK, Wang B, Libby P, et al. Cystatin C deficiency increases elastic lamina degradation and aortidilatation in apolipoprotein in E-nullmice.Circ Res，2005,96:368-375. Pubmed
       

        [12] Wang Q,Lu QH,Jiang WD,et al. Effect of cystatin C on human vascular smooth muscle cell apoptosis induced by ox-LDL. Chinese Journal of Pathophysiology, 2008,24:2319-2323. (in Chinese)
        王群，鹿庆华，蒋卫东，等. 胱抑素C对氧化型低密度脂蛋白诱导的人血管平滑肌细胞凋亡的影响．中国病理生理杂志，2008,24:2319-2323. 万方
       

        [13] Zeng QT,Mao XB. Early Screening and Intervention of Vulnerable Plaque. Journal of Clinical Cardiology, 2009,25:321-322. (in Chinese)曾秋棠,毛晓波.易损斑块的早期识别与干预.临床心血管病杂志,2009,25:321-322. 万方
       

        [14] Wang HJ, Tang Y, Wang BF,et al. Study of the correlation between serum level of cystatin C and coronary lesions in patients with coronary artery disease. Journal of Clinical Cardiology, 2011,27:729-731. (in Chinese)王洪巨，汤阳，王本芳，等.冠心病患者血清胱抑素C水平与冠状动脉病变的相关性.临床心血管杂志,2011,27:729-731. 万方
       

        [15] Cheng XG,Qiu CZ,Liu XC. Study of the correlation between cystatin C and homocystein and coronary lesions in patients with coronary artery disease. Journal of Clinical Cardiology, 2009,25:609-611. (in Chinese)陈湘桂，仇昌智，刘醒存. 冠心病患者不同胱抑素C和同型半胱氨酸水平与冠状动脉病变的相关性.临床心血管杂志,2009,25:609-611.万方
       

        [16] Guo SY,Long MZ. Relationship between plasma cystatin C concentration and coronarography Gensini score in coronary heart disease. Laboratory Medicine and Clinic, 2012,9:385-388. (in Chinese)郭守玉，龙明智.冠心病患者胱抑素C水平与冠状动脉造影Genisi评分的相关性. 检验医学与临床,2012,9:385-388. 同方
       

        [17] Sun L,Yang ZJ,Jia EZ, Association of cystatin C and coronary heart disease. Acta Universitatis Medicinalis Nanjing(Natural Science), 2009,29:702-706.(in Chinese)孙磊，杨志健，贾恩志. 胱抑素C与冠心病的相关性研究. 南京医科大学学报(自然科学版), 2009,29:702-706.同方
       

        [18] Luc G，Bard JM，Lesueur C，et al．Plasma cystatin-C and development of coronary heart disease：The Prime Study．Atherosclerosis，2006，185：375-380. Pubmed
       

        [19] Jernberg T，Lindahl B，James S，et al．Cystatin C：a novel predictor of outcome in suspected or confirmed non-st-el-evation acute coronary syndrome．Circulation，2004，110：2342-2348. Pubmed
       

        [20] Wang CQ,Xu G,Cheng G. The Impact of Serum Cystatin C on Short Term Prognosis in Petients With Ischemic Heart Failure. Chinese Circulation Journal, 2009，24:28-31．(in Chinese)王超权,徐耕，程刚.血清胱抑素水平对缺血性心力衰竭患者近期预后的影响．中国循环杂志，2009，24:28-31．同方
       

        [21] Wan N,Wang L,Luo J.The Prognostic Value of cystatin C in acute Coronary Syndrome. International Journal of Laboratory Medicine, 2011，32:906-908.(in Chinese)万楠，王璐，罗军. 胱抑素C对急性冠状动脉综合征患者的预后评估价值.国际检验医学杂志，2011，32:906-908. 万方