易損斑塊破裂的病理生理與分子影像學(xué)1課件

易損斑塊破裂的病理生理與分子影像學(xué)對(duì)急性冠脈綜合征、心源性猝死認(rèn)識(shí)的進(jìn)展動(dòng)脈粥樣硬化性心血管病每年導(dǎo)致1900余萬人死亡，冠心病占相當(dāng)大比重。相當(dāng)多“正?！被颊甙l(fā)生無癥狀性猝死。現(xiàn)有的檢查診斷技術(shù)在發(fā)生急性心臟事件前檢出這部分患者做的不夠。對(duì)易損斑塊的認(rèn)識(shí)開辟了其發(fā)展的新方向。不只是易破裂斑塊才是易損斑塊，所有的有高度發(fā)生血栓并發(fā)癥可能和進(jìn)展迅速的斑塊都是易損斑塊。易損斑塊并不是急性冠脈綜合征、心肌梗塞和心源性猝死的唯一原因，“易損血液”（Vulnerableblood，血栓形成傾向）和“易損心肌”（Vulnerablemyocardium，電生理不穩(wěn)定，易發(fā)生致命性心律失常）也起著重要作用。新近實(shí)驗(yàn)室檢查（如CRP）的發(fā)展、心肌電生理檢查、影像學(xué)技術(shù)（CT和MR）以及心導(dǎo)管結(jié)合基因和蛋白技術(shù)可以定位和定性易損斑塊，指導(dǎo)臨床醫(yī)生診斷和治療，減少急性冠脈綜合征和心源性猝死的發(fā)生。對(duì)急性冠脈綜合征、心源性猝死認(rèn)識(shí)的進(jìn)展（引自：NaghaviM,LibbyP,FalkE,etal.Fromvulnerableplaquetovulnerablepatient:acallfornewdefinitionsandriskassessmentstrategies:PartI.Circulation,2003,108:1772－1778.)易損斑塊的類型與病理特征易損斑塊最主要病理形態(tài)特征：有一個(gè)大的脂質(zhì)核心，占斑塊體積的40%以上，多為偏心性；纖維帽變薄，厚度≤65μm，主要由Ⅰ型膠原纖維組成，內(nèi)有大量的炎細(xì)胞浸潤，平滑肌細(xì)胞成分較少，形成薄弱的肩部；斑塊的肩部及基底部有較多新生的微血管。具有這種結(jié)構(gòu)的斑塊在冠狀動(dòng)脈左前降支最多見。易損斑塊的類型與病理特征示意圖：易損斑塊最主要的特征：纖維帽變?。煌庠葱跃奘杉?xì)胞侵入；平滑肌合成功能下降；大脂質(zhì)核心；無明顯管腔狹窄。易損斑塊不穩(wěn)定及破裂的病理生理機(jī)制（一）炎癥促斑塊不穩(wěn)定（二）不穩(wěn)定斑塊與血管新生（三）易損斑塊破裂與血栓形成（一）炎癥促斑塊不穩(wěn)定1.脂質(zhì)核心擴(kuò)大：（一）炎癥促斑塊不穩(wěn)定2.1內(nèi)皮細(xì)胞的凋亡:可能機(jī)制：粥樣硬化的動(dòng)脈壁與正常不同,氧張力高的環(huán)境中,內(nèi)皮細(xì)胞有大量誘導(dǎo)型iNOS表達(dá),產(chǎn)生大量NO(nmol),大量的內(nèi)外源性NO作用于靶細(xì)胞可使胞內(nèi)wt-p53合成增多，使細(xì)胞周期停滯于G1期而促凋亡。意義：血管內(nèi)皮細(xì)胞對(duì)血管自身穩(wěn)定起關(guān)鍵作用。內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙導(dǎo)致炎癥細(xì)胞激活并合成、分泌各種水解酶、細(xì)胞因子和生長因子，細(xì)胞過度增生；舒血管因子/縮血管因子失衡，激活的白細(xì)胞易于進(jìn)入血管內(nèi)皮下間隙，誘發(fā)血小板聚集，增加脂蛋白和血漿成分的滲透性；最終導(dǎo)致細(xì)胞壞死和斑塊失穩(wěn)。（一）炎癥促斑塊不穩(wěn)定2.2VSMC的凋亡：可能機(jī)制：血管損傷后動(dòng)物或人體動(dòng)脈中層的VSMC表型改變

調(diào)節(jié)存活因子如Bcl-2家族成員的表達(dá)發(fā)生改變；巨噬細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞導(dǎo)致的VSMC表面的Fas上調(diào)；粥樣斑塊內(nèi)p53固定過度表達(dá)，激活Bax基因的轉(zhuǎn)錄激活因子，Bax表達(dá)上調(diào)，導(dǎo)致VSMC對(duì)凋亡敏感性增加。P53可能與粥樣硬化氧張力過高和DNA損傷有關(guān)。

（一）炎癥促斑塊不穩(wěn)定2.3.巨噬細(xì)胞的凋亡：近來發(fā)現(xiàn)進(jìn)展斑塊凋亡細(xì)胞明顯多于靜止斑塊,在進(jìn)展斑塊的凋亡區(qū)域含有大量來源于巨噬細(xì)胞的泡沫細(xì)胞。細(xì)胞凋亡后要由周圍細(xì)胞吞噬,清除，凋亡細(xì)胞的清除可以防止細(xì)胞內(nèi)有毒成分外泄及炎性細(xì)胞浸潤，大部分凋亡小體由巨噬細(xì)胞吞噬，少部分由VSMC清除,消化。巨噬細(xì)胞通過清除受體識(shí)別氧化損傷細(xì)胞和凋亡小體，如在胞膜損傷之前凋亡小體被清除,斑塊趨于穩(wěn)定，促凝作用小；而VSMC和巨噬細(xì)胞凋亡增加或清除活性下降時(shí),凋亡的VSMC和巨噬細(xì)胞不能包裹吸收,從而壞死核心擴(kuò)大。（一）炎癥促斑塊不穩(wěn)定3.斑塊纖維帽變?。?.1基質(zhì)合成減少：基質(zhì)組成成分的合成受細(xì)胞因子及生長因子的調(diào)控,處于斑塊中活化T淋巴細(xì)胞周圍的SMC膠原合成能力大為下降。進(jìn)展期人類粥樣斑塊包含富有T淋巴細(xì)胞的區(qū)域,這些T細(xì)胞處于慢性激活狀態(tài),持續(xù)產(chǎn)生IFN-γ,臨近的SMC表達(dá)HLA-DR增多,說明其與IFN-γ作用。在不穩(wěn)定斑塊中,激活的T淋巴細(xì)胞分泌的IFN-γ抑制膠原合成基因表達(dá)而幾乎完全抑制膠原纖維合成并影響膠原組織的維持和修復(fù)。促凋亡因素的增強(qiáng)和(或)抑凋亡因素的減弱均導(dǎo)致了內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞的凋亡,IFN-γ參與其中，其作用可能被白介素-1β轉(zhuǎn)換酶增強(qiáng)。（一）炎癥促斑塊不穩(wěn)定3.纖維帽變薄：3.2基質(zhì)降解增強(qiáng)：纖維帽結(jié)構(gòu)中Ⅰ型和Ⅲ型膠原對(duì)保持斑塊穩(wěn)定有重要作用，基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)的活化增強(qiáng)及組織金屬蛋白酶抑制劑(TIMP)產(chǎn)生不足致MMP/TIMP比例失調(diào)促進(jìn)它們的降解。（一）炎癥促斑塊不穩(wěn)定3.纖維帽變?。?.2基質(zhì)降解增強(qiáng)：

此外，肥大細(xì)胞TNF-α刺激局勢(shì)細(xì)胞合成MMP-9;類胰蛋白酶及胃促胰液酶活化所有MMPs。MPO衍生的次氯酸可激活MMP-7，同時(shí)滅活由單核/巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的TIMP-1。MPO氧化修飾產(chǎn)生的ox-LDL可抑制平滑肌細(xì)胞合成膠原,并誘發(fā)平滑肌細(xì)胞凋亡,導(dǎo)致平滑肌細(xì)胞相對(duì)減少,纖維帽強(qiáng)度減弱。（二）血管新生促斑塊失穩(wěn)在AS病變的各階段均有動(dòng)脈內(nèi)膜的血管新生，尤其在易損斑塊中更明顯。新生血管主要分布在斑塊的肩部和基底部,纖維帽較少，與單核/巨噬細(xì)胞浸潤常見部位一致。新生血管可成為炎細(xì)胞和脂質(zhì)成分進(jìn)入斑塊的通路。新生血管發(fā)育不完善，基底膜不完整，因而易于破裂、出血。斑塊內(nèi)出血使斑塊體積增大，血管腔進(jìn)一步狹窄，同時(shí)含鐵血黃素沉積，激活巨噬細(xì)胞，泡沫細(xì)胞增多。（三）斑塊破裂與血栓形成機(jī)械力、血流動(dòng)力學(xué)力因素如管壁壓力波動(dòng)和纖維帽張力增加、不同組織間的摩擦力等均可能導(dǎo)致其變得脆弱或破裂。斑塊水腫,血管痙攣,較柔軟斑塊的塌陷,斑塊內(nèi)出血,均可使其內(nèi)部壓力升高而發(fā)生破裂。斑塊破裂后具強(qiáng)大促凝作用的內(nèi)膜下膠原纖維及粥樣物質(zhì)與血液接觸。凋亡細(xì)胞也是強(qiáng)烈的促凝血物質(zhì)，活化的血小板就聚集在富含細(xì)胞凋亡的區(qū)域。激活巨噬細(xì)胞組織因子基因過量表達(dá)，全身或者斑塊局部高水平的組織因子；內(nèi)皮細(xì)胞功能受損使凝血/抗凝、纖溶激活/抑制平衡破壞。多種炎性因子(如TNF、IL－1)可使內(nèi)皮從抗凝狀態(tài)、抗粘附狀態(tài)轉(zhuǎn)化為促凝狀態(tài)、易粘附狀態(tài),分泌MCP-1、MCSF、IL-8等,這一惡性循環(huán)促使粥樣斑塊進(jìn)展。此外,增加的血流剪切力也增加了血小板的聚集性。易損斑塊的分子影像學(xué)分子/細(xì)胞水平的變化反映疾病發(fā)生的更多和更早的信息。易損斑塊的分子影像學(xué)引自WeisslederR,MahmoodU.Molecularimaging.Radiology2001;219:316–333易損斑塊的分子影像學(xué)成像靶：易損斑塊發(fā)生發(fā)展過程中的分子事件都是潛在的成像靶；分子探針：①靶向探針：由與靶具有親和性的配體，如抗體、肽或小分子化合物經(jīng)特定的方法與同位素、熒光素、順磁性復(fù)合物及聲學(xué)對(duì)比劑連接組成。缺點(diǎn)：背景噪聲高，需要一段時(shí)間使血液中未結(jié)合的對(duì)比劑被代謝清除后方能更好地顯示靶部位結(jié)合對(duì)比劑的影像信號(hào)。主動(dòng)靶向：特異性結(jié)合細(xì)胞受體或酶；被動(dòng)靶向：基于自身防御機(jī)制②智能可激活探針：在原始注射狀態(tài)幾乎無信號(hào)，一旦為不同機(jī)制（物理或酶學(xué)機(jī)制）激活，可在作用位點(diǎn)產(chǎn)生強(qiáng)烈的信號(hào)改變及高的信噪比，從而可由先進(jìn)的影像學(xué)設(shè)備檢測(cè)到這些信號(hào)改變。主要用于定位酶的活性與功能。信噪比高，但設(shè)計(jì)復(fù)雜。成像設(shè)備：PET/CT、SPECT、MRI、US、光學(xué)成像（包括生物發(fā)光成像（BLI）、近紅外線熒光成像（NIRF）、熒光斷層成像技術(shù)（FMT）、激光掃描熒光顯微技術(shù)（LSFM）等）易損斑塊的分子影像學(xué)：巨噬細(xì)胞成像利用氧化鐵微粒MR成像：超順磁性氧化鐵微粒（USPIO）直徑僅20nm，可躲過肝脾網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)的吞噬并能穿行于血管內(nèi)皮細(xì)胞之間的空隙。這樣，若某處血管壁有巨噬細(xì)胞存在，USPIO就會(huì)被其吞噬而聚集，在T2WI上表現(xiàn)為低信號(hào)。影像與病理學(xué)對(duì)照研究證實(shí)，USPIO傾向于被破裂的或者具有破裂傾向的粥樣斑塊中的巨噬細(xì)胞所吞噬?；铙w激光掃描熒光顯微技術(shù)（LSFM）和靶向于巨噬細(xì)胞的近紅外（NIRF）磁性熒光納米顆粒（MFNP）在活體水平對(duì)巨噬細(xì)胞活性直接成像。其平面分辨率高達(dá)5×5μm，與背景的信噪比達(dá)3.9±1.8。NIRF信號(hào)與巨噬細(xì)胞免疫染色結(jié)果有很好的相關(guān)性，他們認(rèn)為這是一個(gè)有效的無創(chuàng)性檢測(cè)粥樣硬化中巨噬細(xì)胞活性的平臺(tái)，將來可用于臨床檢測(cè)易損斑塊。易損斑塊的分子影像學(xué)：凋亡顯像細(xì)胞凋亡分子顯像的顯像標(biāo)志物(imagingbiomarker)主要包括PS、caspases(如caspase-1、caspase-3)以及p53。細(xì)胞膜的成分磷酸酰絲氨酸（PS）從正常情況下的細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)面轉(zhuǎn)移并暴露在細(xì)胞膜外表面（PS外化），發(fā)出可被吞噬的信號(hào)是細(xì)胞凋亡過程中的早期分子事件。膜聯(lián)蛋白annexinV對(duì)外化PS有高度親和力，可以被各種成像手段可檢測(cè)到的物質(zhì)(如核素、MION、SPIO、CLIO、熒光染料、超聲微泡等)標(biāo)記。因而可實(shí)現(xiàn)凋亡成像檢測(cè)高危斑塊。核醫(yī)學(xué)顯像：利用99mTc標(biāo)記的annexinA5進(jìn)行的分子影像學(xué)可作為評(píng)價(jià)斑塊穩(wěn)定性及確認(rèn)那些急性心血管事件危險(xiǎn)病人的新方法。光學(xué)成像：熒光基團(tuán)cy5.5與annexinV共價(jià)偶聯(lián)成具有活性的熒光探針Cy-annexin并應(yīng)用NIRF在活體內(nèi)的細(xì)胞凋亡成像。基于重組annexinV構(gòu)建PS敏感性熒光探針的熒光分子斷層成像(fluorescencemoleculartomography,FMT)[58]也應(yīng)用于凋亡顯像。Hakumaki等[55]依據(jù)細(xì)胞凋亡過程中的生化變化,即多聚不飽和脂肪酸(polyunsaturatedfattyacids,PUFAs)積聚,建立了活體內(nèi)1H-MR波譜檢測(cè)細(xì)胞凋亡技術(shù)。但由于該技術(shù)敏感性較低,空間分辨力差,應(yīng)用受到限制。高分辨力MRI將克服上述缺陷。易損斑塊的分子影像學(xué)：血管生成成像新生的血管內(nèi)皮分泌的特異性分子αvβ3整合素可作為包含精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸肽（arginine-glycine-aspartate，RGD）的細(xì)胞外基質(zhì)蛋白的黏附受體，兩者可特異性結(jié)合，因而是目前研究最集中的評(píng)價(jià)血管生成的靶分子。核醫(yī)學(xué)：核素標(biāo)記不會(huì)使RGD肽鏈?zhǔn)Щ?，有良好的穩(wěn)定性及快速的血液清除能力；靶向αvβ3整合素的99Tc標(biāo)記的肽（NC100692）可選擇性定位于血管生成增加區(qū)域的內(nèi)皮細(xì)胞，可用于連續(xù)成像血管生成的熱點(diǎn)區(qū)域。MRI：利用靶向αvβ3整合素的順磁性微?？稍?.5TMR上顯示動(dòng)脈粥樣硬化病變中的血管生成，與組織學(xué)結(jié)果有高度的一致性。US：將精氨酸-甘氨酸-亮胺酸三肽或αvβ3整合素共價(jià)共軛到對(duì)比劑微泡后，利用超聲技術(shù)可無創(chuàng)性檢測(cè)血管生成；研究還顯示，利用整合素表達(dá)的超聲分子影