摘要
背景
动脉粥样硬化部位循环白细胞的募集是通过一系列粘附分子介导的。这些粘附分子循环形式的功能尚不清楚，但其水平可作为亚临床冠状动脉疾病(CHD)的分子标记。
方法和结果
为了检测血管细胞粘附分子 -1(VCAM-1)、内皮细胞-白细胞粘附分子 -1(E-selectin)和细胞间粘附分子 -1(ICAM-1)作为动脉粥样硬化分子标志物和冠心病发病预测因子的能力，我们研究了204例冠心病发病患者、272例颈动脉粥样硬化(CAA)患者和316例来自大型双种族社区动脉粥样硬化风险(ARIC)研究的对照组。
冠心病患者血清 VCAM-1水平与冠心病患者、 CAA 患者及对照组无显著性差异。冠心病患者 E- 选择素和 ICAM-1水平较高(平均值[ ng/mL ] : E- 选择素，38.4; ICAM-1,288.7)和 CAA 患者(E- 选择素，41.5; ICAM-1,283.6)与对照组(E- 选择素，32.8; ICAM-1,244.2)相比，但冠心病和 CAA 患者之间的分布没有显着差异。
Logit模型分析结果显示，ICAM-1和 E-selectin 与冠心病和冠心病的关系独立于其他已知的冠心病危险因素，并且在最高的四分位数中最为明显。最高四分位数 ICAM-1水平的患者冠心病和 CAA 的几率分别为5.53(95% CI，2.51-12.21)和2.64(95% CI，1.40-5.01)与最低四分位数相比。与最低四分位数相比，最高四分位数 E- 选择素水平的患者 CAA 的几率为2.03(95% CI，1.14-3.62)。
结论
血浆 ICAM-1和 E- 选择素水平可作为动脉粥样硬化和冠心病发生发展的分子标志物
引言
动脉粥样硬化及其临床后遗症仍然是美国和大多数西化社会中所有种族群体的男性和女性发病率和死亡率的主要原因。1动脉粥样硬化的发展拥有属性是炎症分子、复杂脂质和纤维蛋白的稳定积累，有时会导致临床认可的事件(即冠心病)。
越来越多的证据表明，大多数临床事件是由轻度至中度冠状动脉病变突然发展为严重梗阻。容易斑块破坏的病变是那些具有大的核心脂质库和结构减弱的纤维帽的病变。8降脂治疗已被证明在阻止斑块进展方面是有效的。
然而，降脂治疗的成本效益随冠心病危险因素和干预时间的不同而不同。早期检测程序依赖于诊断技术，如超快 CT 扫描和正电子发射计算机断层扫描或冠状动脉造影，这些技术昂贵，并且不能在所有实践环境中轻易提供。我们对动脉粥样硬化分子基础的认识的进步使得可以在血浆或血清中测量并用于鉴定冠心病高危人群的分子标志物的开发成为可能。13
循环白细胞与血管内皮的结合和募集以及进一步迁移到内皮下空间是动脉粥样硬化发展的主要过程，并且是通过在血管内皮细胞表面表达的多种细胞粘附分子家族介导的[14]。
在所鉴定的粘附分子中，VCAM-1，内皮-白细胞粘附分子 -1(E- 选择素)和 ICAM-1的表达和生物学特性表征良好[15-22]。累积的数据表明，选择素介导白细胞沿着内皮的初始滚动，VCAM-1和 ICAM-1在白细胞的牢固附着和跨内皮迁移中起重要作用。这些分子在动脉粥样硬化斑块的环境中被观察到。免疫组织化学研究结果显示，这些分子的表达水平不同，反映了其独特的结构和功能特点。在血浆中检测到 VCAM-1，E- 选择素和 ICAM-1的循环形式，并且在炎症条件下升高，其中详细的病理学研究已经记录了内皮细胞和其他组织类型上细胞粘附分子的表达增加。15,29,30循环 VCAM-1，E- 选择素和 ICAM-1的起源尚不清楚，但它们可能来自内皮细胞的脱落或蛋白水解切割。
本研究基于 VCAM-1，E- 选择素和 ICAM-1的循环水平可能是动脉粥样硬化中细胞粘附分子表达增加的有用标志物的假设。为了验证这一假设，我们检测了循环中 VCAM-1、 E- 选择素、 ICAM-1水平与 B 型超声确定的动脉粥样硬化程度之间的关系。我们还测试了 ARIC 研究中循环粘附分子水平是否预测冠心病发病风险，在5年的随访期间发现冠心病患者。
方法
本研究样本选自大型双种族 ARIC 研究。这项队列研究旨在调查动脉粥样硬化的原因及其临床后遗症和心血管危险因素的变化。研究人群包括15792名年龄在45-64岁之间的成年人，他们来自美国四个社区: 福赛斯县，北卡罗来纳州，杰克逊，密西西比州，明尼阿波利斯西北郊，Minn 和马里兰州的华盛顿县。杰克逊的所有受试者和福赛斯县的12% 受试者都是黑人，其他大多数是白人。ARIC 研究的设计，目标，采样策略和检查技术的完整描述先前已经发表[33]。
对于这项分析，定义了三组: 事件性冠心病患者，CAA 患者和对照受试者。冠心病病例包括在首次队列检查(1986年11月至1989年11月)后发现的致命和非致命事件(包括外科血运重建手术和未确诊的心肌梗死)患者，并且截至1994年7月具有完整的数据。致命性冠心病的标准是基于胸痛、死亡证明中的潜在死因和其他医疗信息。非致命性冠心病事件的标准是基于胸痛症状、心电图变化、心脏酶水平和外科血运重建程序的组合。所有潜在的冠心病事件都由 ARIC 发病率和死亡率分类委员会的两名成员进行审查，两名审查人员之间的差异由委员会主席裁定。颈动脉壁厚度通过双侧高分辨率 B 型超声检查颅外颈动脉的三个部分(共同的远端部分，分叉处和内部颈动脉的近端部分)测量。34 CAA 患者是 ARIC 参与者在访问1和2时具有最小平均内膜-中层远壁厚度 > 1.0 mm。对照组在第1次和第2次访视时，内膜-中层远壁厚度平均 < 0.68 mm。这些内膜-中膜厚度分界点分别对应于 ARIC 队列的第95和第30百分位数。在相关性别和年龄(< 55岁，≥55岁)的 CAA 病例中，随机选择一个或两个对照受试者。这些超声定义的患者和对照组在第一次或第二次就诊时不可能有心血管或脑血管疾病症状，而且他们不可能已经被确定为事件性冠心病患者。排除标准包括在第一次就诊时报告的流行冠状动脉疾病，检查前少于12小时的禁食，以及黑人或白人以外的种族
这里提供的血液样本和数据是在基线检查时收集的。先前报道的标准和验证方法在中央实验室测量血浆脂质和止血因子的水平.35 -37从标准化和验证的访问者管理的问卷中获得有关病史，吸烟和乙醇消耗的信息。流行性高血压定义为收缩压≥160mmHg，舒张压≥95mmHg，或目前使用抗高血压药物。患病糖尿病定义为空腹血糖≥140mg/dL，非空腹血糖≥200mg/dL，或有糖尿病史或接受过糖尿病治疗。循环 VCAM-1，E- 选择素和 ICAM-1水平采用市售 ELISA 和标准品(R & D System Europe Ltd)进行测定。那些具有 VCAM-1，E- 选择素或 ICAM-1(平均值 ± 3SD)极端值的患者从该粘附分子的分析中删除(分别为 VCAM-1，E- 选择素和 ICAM-1的 n = 13,8和6)。
所有统计学分析均采用 SAS 版本6.10.38，连续变量采用 Student’s t 检验，分类变量采用 χ2检验。通过 Wilcoxon 秩和检验比较患者和对照受试者之间 VCAM-1，E- 选择素和 ICAM-1的偏态分布。用连续变量的 Spearman 秩相关系数和 Wilcoxon 秩和检验评估粘附分子与潜在冠心病危险因素之间的关系分类变量。
无条件的 Logit模型分析用于确定随访研究中发生冠心病的几率或横向研究中 CAA 的几率。由于它们用于选择与 CAA 患者匹配的对照受试者，所有的回归分析都针对种族、年龄和性别的伴随效应进行了调整。最初，进行回归分析以确定粘附分子每一个 SD 变化的疾病风险的可能性。为了进一步确定粘附分子与疾病之间的关联是否在各种值范围内相同，如果粘附分子的水平被视为由其种族特异性分布的四分位数定义的分类变量，则进行 Logit模型分析。然后，我们通过使用受限三次样条模型测试偏离线性的情况来测试阈值效应。41对于所有分析，P < .05的值被认为具有统计学意义。
结果
792名 ARIC 参与者的样本包括204名事件性冠心病患者(33名黑人和171名白人) ，272名 CAA 患者(44名黑人和228名白人)和316名对照受试者(72名黑人和244名白人)。对于冠心病和 CAA 患者，总胆固醇，低密度脂蛋白胆固醇，高密度脂蛋白胆固醇，甘油三酯，纤维蛋白原，饮食的致动脉粥样硬化潜力(Keys 评分) ，42和白细胞计数显着高于白人对照受试者。对于冠心病和 CAA 患者，高血压(冠心病为43% ，CAA 为37%)和糖尿病(冠心病为22% ，CAA 为12%)的发生率显着高于对照组(高血压为19% ，糖尿病为3%)。冠心病患者血浆 HDL 胆固醇水平(平均1.07 mmol/L)显着低于 CAA 患者(平均1.12 mmol/L) ，但血浆 LDL 胆固醇或甘油三酯水平没有显着差异。冠心病患者的糖尿病发病率明显高于冠心病患者。在黑人中，患者和对照组之间的差异与在白人中观察到的差异是一致的，但是由于受试者数量较少，差异并不总是达到统计学意义。
冠心病患者、 CAA 患者和对照组之间 VCAM-1的平均值和标准差无统计学差异(表1)。在白人和黑人中观察到 E- 选择素和 ICAM-1水平与冠心病和 CAA 的一致关联。在白人中，事件性冠心病患者(38.4 ng/mL)和 CAA 患者(41.5 ng/mL)的平均 E- 选择素水平显着高于对照组(32.8 ng/mL)。同样，对于 ICAM-1，冠心病患者(288.7 ng/mL)和 CAA 患者(283.6 ng/mL)的水平显着高于对照受试者(244.2 ng/mL)。冠心病患者与 CAA 患者之间 E- 选择素和 ICAM-1水平无显著性差异。在黑人中，发生冠心病和 CAA 的患者组与对照组相比，E- 选择素水平显著升高。对于 ICAM-1，在两组患者中均观察到升高的水平。当只考虑对照组时，黑人 VCAM-1和 ICAM-1的水平显著低于白人。
在对照组中，E- 选择素水平与 ICAM-1之间的相关性 r = .22(P = .0001) ; VCAM-1与 ICAM-1之间的相关性 r = .17(P = .004) ; VCAM-1与 E- 选择素之间的相关性 r = .006(P = .92)。VCAM-1水平与年龄、血管性假血友病因子和白细胞计数显著相关(表2)。E- 选择素水平与体重指数、甘油三酯、纤维蛋白原、白细胞计数呈正相关，与高密度脂蛋白胆固醇呈负相关。吸烟者 ICAM-1水平与吸烟年限、白细胞计数呈正相关。糖尿病患者血清 VCAM-1水平显著高于非糖尿病患者(表3)。对于 E- 选择素，高血压患者的 E- 选择素水平明显高于血压正常的患者。糖尿病患者 E- 选择素水平显著高于非糖尿病患者。女性 ICAM-1水平高于男性。糖尿病患者血清 ICAM-1水平明显升高。对于那些曾经吸烟或仍然吸烟的人来说，ICAM-1的水平明显高于那些从不吸烟的人。
表4显示 logistic regression analyses 的结果，预测冠心病的风险和患上冠心病的可能性。血管细胞黏附分子 -1与冠心病、 CAA 无明显相关性。E- 选择素与冠心病发病显著相关(OR，1.54; 95% CI，1.27-1.86)。然而，在调整已建立的冠心病危险因素变量(年龄，性别，体重指数，总胆固醇，高密度脂蛋白胆固醇，吸烟者的香烟年份，高血压和糖尿病)以及与粘附分子水平(甘油三酯，纤维蛋白原，血管性血友病因子和白细胞计数)有关的因素后，这种关联并不显着。 ICAM-1的水平是所有模型中事件性冠心病的显着预测指标。在完全调整模型中，ICAM-1水平每增加一个 SD，发生冠心病的几率就增加1.88。在所有模型中，E- 选择素水平与 CAA 发生的关系均显著(OR，1.36; 95% CI，1.09-1.70)。在所有模型中，ICAM-1和 CAA 水平之间的相关性也具有统计学意义(OR，1.34; 95% CI，1.07-1.68)。
为了评估 E- 选择素，ICAM-1和疾病的血浆水平之间的关联是否存在于值范围内或仅限于高水平的患者，受试者按种族特异性四分位数进行分组，并用相应的分类变量重复分析。表5显示了第二，第三和第四四分位数中 E- 选择素和 ICAM-1水平的患者发生冠心病或 CAA 的几率，与第一四分位数水平相比。这些数据表明，在 E- 选择素和 ICAM-1水平最高的四分位数患冠心病的风险最高。E- 选择素组发生冠心病的风险在第四个四分位数显著升高(OR，2.98; 95% CI，1.74-5.10)。在考虑了一系列已确定的危险因素和与循环粘附分子水平相关的因素的影响后，E- 选择素与事件性冠心病之间的关联并不显著。相比之下，在考虑了已建立的危险因素和与粘附分子水平有关的变量的影响之后，ICAM-1分布上四分位数的患者发生临床冠心病的几率是最低四分位数的5.53倍(95% CI，2.51-12.21)。E- 选择素水平升高与冠心病危险因素和粘附分子水平相关变量调整后的模型中 CAA 的发生显著相关。与对照组相比，CAA 患者在基线检查时更可能处于 E- 选择素分布的最高四分位数的2.03倍(95% CI，1.14-3.62)。对于 ICAM-1，ICAM-1分布上四分位数患者 CAA 的几率为2.64(95% CI，1.40-5.01)倍，高于最低四分位数患者，考虑了与粘附分子水平有关的变量。然而，正式的统计学检验(参见“方法”)并没有显示 ICAM-1在预测冠心病事件或 CAA 发生方面具有统计学意义的阈值效应
讨论
我们的研究结果表明，循环 ICAM-1水平预测 CAA 和冠心病事件，这种关系不能解释其他冠心病危险因素的混杂效应。结果还显示循环 E- 选择素水平与 CAA 的发生存在显著的相关性。在以前的研究中已经报道了循环中的 ICAM-1，E-selectin 和动脉粥样硬化后遗症之间的显着相关性。44,45 Blann 和 McCollum44报道了在周边动脉阻塞性疾病和冠状动脉疾病患者中循环中的 ICAM-1值显着高于健康对照受试者。Squadrito 等[45]报道，与慢性稳定型心绞痛患者和健康对照组相比，心肌梗死患者的循环 ICAM-1和 E-selectin 水平显著升高。
本研究首次全面检测了循环血管细胞黏附分子 -1(VCAM-1)、 E- 选择素(E-selectin)和细胞间粘附分子 -1(ICAM-1)对冠心病发病的预测能力。这也是首次在黑人和白人中评估循环粘附分子与动脉粥样硬化和冠心病之间的关系。然而，黑色事件冠心病患者的数量相对较少，因此在解释他们的结果时必须谨慎。
在“对损伤的反应”假说的基础上，动脉粥样硬化与炎症过程平行，两者中最早的事件之一是循环单核细胞与完整内皮细胞的粘附[46,47]。白细胞在血管壁中的局部积累包括白细胞沿着内皮的初始边缘化和滚动，一个由选择素介导的过程，然后附着到内皮细胞并迁移到内膜空间，一个由活化的内皮表达的粘附分子介导的过程。在动脉粥样硬化斑块的环境中一直观察到 VCAM-1，E- 选择素和 ICAM-1。尽管在正常动脉内皮细胞上观察到 ICAM-1的存在，但 ICAM-1的一致和强烈表达与动脉粥样硬化病变有关[23,25]。内皮特异性 E- 选择素在动脉粥样硬化病变上的局灶表达也一直有报道。尽管关于细胞粘附分子的表达和功能有大量的文献，但是这些分子的生物学特性和循环形式的功能仍然不清楚。因此，任何关于循环粘附分子水平与 CAA 和冠心病相关的潜在机制的讨论都必然是推测性的。有大量文献记录了血浆循环粘附分子水平与慢性炎症性疾病发生之间的关系。
我们在这里报告了 ARIC 研究中 CAA 和事件性冠心病患者和对照受试者的循环 VCAM-1，E- 选择素和 ICAM-1的分布，并评估它们与长期危险因素(例如总胆固醇)的关系。观察到的关系，一般来说，与来自体内和体外实验研究的数据一致。Cockerill 等[48]报道了暴露于分离的 HDL 颗粒的内皮细胞培养物上 VCAM-1，E- 选择素和 ICAM-1的表达降低。先前的研究也显示，甘油三酯明显升高和 HDL 胆固醇低的患者中可溶性 ICAM-1水平升高。在本研究中，对照组中 E- 选择素水平与 HDL 胆固醇显着相关。对于诊断为糖尿病的患者，观察到显着更高水平的粘附分子，这与以前的研究显示糖尿病患者中 E- 选择素和 ICAM-1水平升高一致[50,51]。目前尚不清楚这种关联是伴随动脉粥样硬化的结果，还是高血糖/高胰岛素血症对粘附分子的表达有直接影响，这已经在实验兔中得到证实[52]。我们观察到吸烟者 ICAM-1的水平显着高于非吸烟者，ICAM-1与吸烟者的香烟年份之间显着相关，并且在体外研究中观察到了正相关关系。Kalra 等[53]报道了香烟烟雾冷凝物在培养的人脐静脉细胞中诱导 ICAM-1的表达，并假设吸烟直接刺激 ICAM-1的表达。我们在多变量 Logit模型模型中评估了 ICAM-1与冠心病和 CAA 事件的关系，发现 ICAM-1水平与冠心病和 CAA 之间的关联独立于广泛接受的危险因素以及与循环中的 VCAM-1，E 选择素和 ICAM-1水平相关的因素。
根据颈动脉壁厚度测量，E 选择素水平与动脉粥样硬化负荷程度呈正相关，但并不是多变量分析后临床冠心病的显著预测因子，如表4和表5所示。鉴于 E- 选择素在血管内皮细胞初始边缘和滚动中的已知功能[20] ，E- 选择素与 CAA 而不是 CHD 的关联表明 E- 选择素可能参与动脉粥样硬化的早期步骤。相比之下，循环 ICAM-1水平与冠心病和 CAA 的发生有一致的关系。对这些数据的一个可能的解释是，循环中 ICAM-1的水平与动脉粥样硬化的活性更密切相关。ICAM-1水平的升高可能对于 T 淋巴细胞数量增加向活动性病变的迁移是重要的[54]。另一种可能性是 ICAM-1循环水平较高的患者容易发生破裂，血栓或导致临床冠心病的其他事件的斑块数量增加。在体外研究中观察到的纤维蛋白原与 ICAM-1之间的相互作用提供了证据表明 ICAM-1与血栓形成/缺血事件之间的关联。这些观察结果的另一种解释是不同动脉床如颈动脉和冠状动脉中的动脉粥样硬化可能具有细胞粘附分子的差异表达。
目前尚不清楚为什么循环中 VCAM-1的水平与 CAA 或冠心病无关。免疫组织化学研究的结果一致显示 VCAM-1的表达比 E-selectin 和 ICAM-1弱得多。 VCAM-1与 ICAM-1在其结合的配体，其表达的时间持续时间以及其表达的细胞和组织类型方面不同。在动物模型中，Walpola 等[57]观察到 VCAM-1通过低剪切应力上调和 ICAM-1下调，并通过高剪切应力上调 VCAM-1和 ICAM-1。累积的数据表明，VCAM-1可能在早期动脉粥样硬化形成中发挥重要作用，但在晚期复杂病变中作用不大。然而，进一步的研究显然是必要的。
总之，我们已经定义了通过颈动脉 B 型超声测量的循环 E- 选择素和 ICAM-1水平与动脉粥样硬化负荷的显着关系，以及通过 ARIC 研究中事件患者的数量测量的冠心病。
这项研究的结果预示了循环粘附分子作为亚临床疾病指标的效用，尽管目前它们还没有直接表明它们的用途。显然，需要更多的数据来证明它们作为动脉粥样硬化分子标志物的有效性，并与其他有创和无创检测进行比较。本研究具有招募具有薄颈动脉壁的对照受试者的局限性; 因此，这里报道的事件性冠心病患者的比值比很可能高估了来自一般人群的随机样本的估计值。然而，值得指出的是，ARIC 薄壁对照受试者的平均 VCAM-1，E- 选择素和 ICAM-1水平与其他对照组报道的没有差异。59-61这里提供的数据应该为定义这些粘附分子的血浆测量的效用以预测斑块进展，消退和冠心病提供进一步的研究动力。临床前动脉粥样硬化分子标记的可用性将有助于诊断和针对高危人群的更有针对性的干预策略。
参考