超声及血清炎症标志物评估颈动脉斑块稳定性的研究进展

Ultrasound and Serum Inflammatory Biomarkers in the Assessment of Carotid Plaque Stability: A Review

摘要: 颈动脉粥样硬化斑块分为稳定性斑块和不稳定性斑块，不稳定性斑块进行性生长，其导致的斑块破裂与缺血性脑卒中密切相关。评估颈动脉斑块的稳定性在预测缺血性脑卒中风险、指导临床早期干预等方面显示出独特的优势及发展潜力。然而，颈动脉斑块稳定性的评估方式多样，本文拟对近年来超声评估及血清炎症标志物的研究进展进行综述。

Abstract: Carotid atherosclerotic plaques are broadly categorized into stable and unstable types. Unstable plaques continue to progress, and their rupture is closely linked to the occurrence of ischemic stroke. The assessment of carotid plaque stability shows significant advantages and promising potential in predicting the risk of ischemic stroke and guiding early clinical intervention. However, the methods for evaluating plaque stability are varied. This article reviews recent advances in ultrasound-based evaluation and serum inflammatory biomarkers for this purpose.

1. 引言

近年来，缺血性卒中(Ischemic Stroke, IS)已经成为了威胁人类健康的重要疾病[1]。IS有较高的致死率和致残率，是中国居民主要死亡原因之一，其中约15%的IS与颈动脉粥样硬化斑块进行性生长及斑块破裂密切相关。

超声技术是近年来预测及评估IS发生风险的重要手段及研究热点，对识别和评价斑块易损性具有重要的临床意义。目前，可以采用多种超声技术来评估颈动脉斑块的易损性，包括二维超声、三维超声、超声造影、斑块弹性成像、超微血管成像检查等。超声技术能显示真实斑块内部组织情况或斑块内血供分布情况，并提高斑块形态学的定性[2]。

随着对动脉粥样硬化(Atherosclerosis, AS)病理生理机制的深入研究，人们逐渐意识到AS是一个进行性发展的疾病，包括从脂质条纹的形成到纤维斑块、粥样斑块以及斑块的破裂和血栓形成，炎症反应贯穿于各个阶段[3]。免疫炎症标志物，包括CRP、血浆IL-6、纤维蛋白原和白细胞计数水平等，在一定程度上能反映全身炎症状态，大量的研究证实陈旧性的附壁血栓以及脂质斑块中可找到炎症和氧化应激标记物的身影[4]-[9]。因此，超声技术和免疫炎症标志物对颈动脉斑块进行评估，对预测和诊疗心脑血管事件的意义重大。

2. 不稳定斑块特征

AS斑块可分为稳定性斑块和不稳定性斑块，其中不稳定性斑块含有脂质成分、坏死的物质和斑块内出血，容易出现脱落、斑块破裂，导致血栓形成和血栓栓塞到位于远端的颅内动脉，从而导致脑卒中事件的发生。然而血栓和斑块的形成绝非单一因素所致，而是多种因素在时间和空间上相互作用的结果。在动脉分叉处或弯曲处易形成湍流区域造成血流动力学改变，这种血流模式会促进内皮功能紊乱，更利于脂质沉积[10]。血管内皮细胞的损伤是AS和血栓形成的起始和核心环节，内皮细胞损伤后，组织因子暴露，抗凝和凝血平衡失调，大量血小板黏附聚集，激活的血小板加速了凝血酶生成和纤维蛋白生成，同时也释放促凝因子[11]。损伤的内皮细胞释放组织型纤溶酶原激活物减少，在炎症因子及高脂血症刺激下内皮细胞、血管平滑肌产生大量纤溶酶原激活物抑制剂1，导致抗纤和纤溶平衡失调，形成的血栓更难被溶解[12]。在炎症因子、血流动力学改变等刺激下血管平滑肌发生促炎表型转换，并分泌细胞外基质形成斑块的纤维帽，同时分泌一些促炎因子和基质金属蛋白酶(Matrix Metalloprotein, MMP) [13]。补体系统是固有免疫的重要组成部分，但在AS中斑块内的抗原(如凋亡细胞、微生物成分等)可通过经典途径、凝集素途径或旁路途径过度激活补体，从而加剧炎症和组织损伤。

不稳定斑块的病理特征主要是活动性炎症，大量巨噬细胞聚集，大的脂质核心，薄而不均匀的纤维帽，斑块内出血及新生血管形成等[14]。AS斑块继续发展可伴血管内皮损伤，炎症细胞黏附、聚集于受损血管内皮，可诱导形成易损斑块或加快其发展；斑块内炎性浸润较重时易出现斑块纤维帽破裂及血栓形成[15]。AS的特征是动脉壁中胆固醇驱动的巨噬细胞炎症反应，与NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3 (NLRP3)炎性小体有关[16]。在AS斑块微环境中，源自M1型巨噬细胞的泡沫细胞因脂质过度积累，可诱发内质网应激与溶酶体功能障碍[17]，其胆固醇负载还导致IL-1β与中性粒细胞的串扰，增加中性粒细胞中 NLRP3的表达、中性粒细胞NLRP3炎性小体激活。同时，线粒体氧化磷酸化解偶联也可导致活性氧大量生成激活NLRP3炎症小体[16]。多种分子或细胞事件，包括离子通量、线粒体功能障碍和活性氧生成以及溶酶体损伤，已被证明会激活 NLRP3炎性小体。最终后者的激活可募集和簇原Caspase-1分泌成熟IL-1β产生机体炎症[18]。新合成的IL-1β前体经激活的NLRP3炎症小体加工成熟并分泌，进一步放大初始信号，形成了一个自我延续的正反馈环路，这种持续放大的炎症反应与代谢紊乱相互交织，构成恶性循环，最终驱动斑块从稳定状态向易损状态进展。

越来越多的研究证据表明，多种血清炎症标志物与颈动脉易损斑块的进展密切相关，但其评估不稳定斑块时缺乏特异性，因此运用超声评估并积极探索敏感性和特异性高的炎症标记物，早期识别不稳定斑块，对于预防和干预急性缺血事件的发生意义重大。

3. 评估不稳定性斑块

3.1. 常规超声

二维超声是传统的非侵入性检查，能够快速、无创地对颈动脉内中膜厚度、斑块及斑块处管腔狭窄程度、血流充盈进行评价，是亚临床动脉粥样硬化风险分层的公认的检查方法[19]。研究显示，颈动脉斑块的超声影像特征(包括低回声特性、边缘分界模糊、纤维帽结构连续性中断及表面溃疡性缺损)与其易损性密切相关，上述形态学参数可作为斑块稳定性评估的重要预测指标[20]。但是由于斑块是不规则的三维立体结构，常规二维超声仅能反映其平面特征，不能准确地评估斑块大小、空间形态。

3.2. 三维超声

相比于二维超声，三维超声可以获取斑块多方位空间形态图像，能够客观全面地分析斑块整体特征，利用后处理技术可对斑块回声特征和形态学改变进行定量分析，自动获取斑块体积、厚度、三维超声灰阶中位数等定量参数。根据三维超声成像技术对斑块各项评估数据建立综合评分体系，并将其与术后病理学检测结果进行对比分析。研究数据显示，该三维超声评估体系在鉴别斑块易损性方面展现出较高的诊断效能，其受试者工作特征曲线下面积达到0.907 [21]。多项研究表明三维超声的斑块检出率高于二维超声，且有助于评估颈动脉斑块的易损性与缺血性脑卒中风险[22] [23]。然而三维超声也存在局限性，例如在基于血流评估血管管腔狭窄时，当颈动脉前壁存在强回声钙化斑块，其后方可因声束衰减而形成声影，致使该区域血管壁结构及斑块边界显示不清，从而难以准确判定原始管径并计算狭窄程度。在此情况下，相较于三维超声，计算机断层血管成像、磁共振血管成像及数字减影血管造影能够更为准确地评估颈动脉狭窄程度[2]。

3.3. 超声造影

斑块内新生血管 (Intraplaque Neovascularization, IPN)是斑块不稳定的关键特征[24]。超声造影通过在检查时注射造影剂，利用颈动脉斑块与周围组织的灌注差异，可以反映IPN、斑块的形态和成分等，评价不稳定斑块特征进而预估斑块破裂风险。并且可以根据半定量分级评估IPN，详情如下：0级：斑块内无增强；1级：斑块内点状增强；2级：点状增强，伴有1~2条短条增强；3级：线性增强穿透大部分斑块或出现血流迹象。研究表明有症状的卒中事件与特定的超声造影特征显著相关：纤维帽破裂、由内而外的造影剂扩散和半定量3级新生血管形成。此外，该研究结果也将超声造影3级评估为症状性卒中事件的独立危险因素[25]。超声造影有以下局限：① 半定量分析易受斑块内钙化及主观因素干扰，且在评估混合回声和高回声斑块时，其诊断效能受限[26]；② 超声波在微气泡中的传播方式为非线性传播，可能会导致分级不准确[27]，进而影响对斑块稳定性的诊断；③ 检查时易受患者配合及血管搏动等因素影响，检查时间较长，难以作为大范围筛查的检查方式。

3.4. 超微血管成像

超微血管成像是新近出现的一种具有无创性的血流成像技术，无需使用静脉造影剂即可实现血管的可视化。其利用自适应技术将低速血流信号从被滤掉的杂波信号中分离出来、并显示，它可更灵敏地捕捉低速血流，能显示微血流的动态情况，根据研究数据显示超微血管成像对于厚度 > 2.5 mm的低回声以及低回声为主的混合性斑块，其对其新生血管的检出以及分级与超声造影检查的结果具有高度的一致性[28]。在Mahtab Zamani等人的研究中表明，超微血管成像在检测斑块内新生血管方面与超声造影具有相似的敏感度，通过组织学评估进行验证，证实了超微血管成像作为一种非侵入性手段在评估颈动脉斑块稳定性中的潜在应用价值，可作为超声造影的有效替代方法[24]。其局限性包括：① 由于缺乏统一的IPN定量标准，该技术的使用受到一定的限制；② 在斑块厚度较小时(<2.5 mm) SMI对斑块内新生血管的显示灵敏度较差[29]。

3.5. 其他技术

在颈动脉斑块稳定性的多模态影像评估体系中，除超声外，高分辨率血管壁成像(high-resolution vessel wall imaging, HR-VWI)与计算机断层扫描血管成像(CTA)等为代表的其他影像学技术等技术提供了关键的互补信息。HR-VWI凭借其卓越的软组织对比度，被视为斑块成分分析的重要参照标准，能无创地清晰区分脂质核心、纤维帽完整性、斑块内出血等关键特征，直接评估易损性[30]，但其也有一定的局限性，例如图像质量易受患者移动等因素干扰、检查时间较长，且对钙化成分的显示敏感性较低，可能影响管腔狭窄程度的准确判断等。CTA在钙化及溃疡斑块检测方面具有显著优势，其钙化积分是重要的风险分层指标，但对非钙化斑块的成分鉴别能力有限。18F-FDG PET/CT可通过示踪巨噬细胞的糖代谢活性来表征炎症活动[31]，但由于具有一定的辐射性及检查时间过长等因素，临床应用较少。

4. 血清炎症标志物与不稳定斑块的相关性

动脉粥样硬化斑块内容物与循环血液不断相互作用。在斑块进展过程中，特定分子可能会向血清扩散，从而提供信息作为斑块存在、状态和并发症风险的替代标志物，例如分泌一些促炎因子和MMP等。血清炎症生物标志物是一种被客观测量和评估的特征，作为正常生物过程、致病过程或对治疗干预的药物反应的指标[32]。多项研究显示，血清炎症标志物在不稳定斑块或是动脉粥样硬化的评估中有一定的价值。

4.1. 高敏C反应蛋白

C-反应蛋白(C-reactive Protein, CRP)是一种广为人知的肝脏合成蛋白，其血液水平会因与炎症反应相关的任何组织损伤事件而迅速明显地变化[33]。高敏C反应蛋白(Hypersensitive C-reactive Protein, hs-CRP)与CRP本质是相同的，其采用高灵敏度技术检测同一蛋白，可测量更低浓度，用于发现轻度慢性炎症。最近一项研究表明，在接受他汀类药物治疗的患者中，与通过低密度脂蛋白胆固醇评估相比，hs-CRP评估的炎症是未来心血管事件和死亡风险的更强预测指标[34]。Manuel Scimeca等研究结果显示高水平的hs-CRP显著增加了血脂异常患者的颈动脉斑块不稳定性，在高水平低密度脂蛋白患者中观察到颈动脉斑块不稳定的风险增加了67% [4]。关于不稳定的高风险斑块，对数转换的hs-CRP每升高1个单位，出现1处及以上高度脂质化斑块的几率将增加33% [35]。现目前hs-CRP的检测在临床中已得到广泛应用，然而不足之处在于hs-CRP作为参与全身的炎症因子，在多种疾病中都有升高的体现，在评估斑块稳定性时缺乏特异性，需结合影像学检查或其他血清炎性标志物共同评估。

4.2. 血清尿酸

在颈动脉粥样硬化患者中，尿酸(Uric Acid, UA)可能在炎症中起关键作用，这可能决定斑块的稳定性。血清尿酸(Serum Uric Acid, SUA)可能是潜在全身性炎症的标志物，高SUA环境可能是缺血性脑血管事件、未来主要不良心血管事件和全因死亡的催化剂[5]。意大利高血压学会设计了一项全国多中心的观察性队列研究，其内容是关于SUA预测脑血管事件的预后临界值，结果证实SUA是脑血管事件的独立风险标志物，并证明>4.79 mg/dL是一个有效的预后临界值[36]。SUA水平和AS的相关性可能与以下几种潜在机制有关。首先，黄嘌呤氧化酶是UA代谢的关键酶，与颈动脉斑块的脆弱性相关，当SUA升高导致黄嘌呤氧化酶过度表达时，可诱导内皮功能障碍。其次，UA还可能使一氧化氮生物利用度降低进而导致内皮功能障碍。此外，SUA可能会损害内皮细胞并激活血管平滑肌细胞中的增殖和炎症途径[6]。在评估斑块稳定性方面SUA和CRP相似，因为其参与多种疾病的发生发展，所以缺乏一定特异性。另一方面，SUA虽参与了心脑血管事件的发生发展，但在一些神经系统疾病中却有保护作用，当患者合并多种疾病时，SUA应控制在什么范围仍需大量研究来指导临床。

4.3. 基质金属蛋白酶

MMP作为锌离子依赖性蛋白酶家族成员，在维持细胞外基质动态平衡中发挥重要调控功能，并与各种心血管疾病的发病机制有关。它们的失调可导致血管炎症、斑块不稳定。这些内肽酶通过分解纤维状胶原蛋白和基质蛋白等关键结构成分来促进AS斑块的形成和不稳定，其会降解细胞外基质，尤其是在脆弱区域，从而增加斑块破裂的风险[7]。最近一项研究表明高脂饮食会促进巨噬细胞释放 MMP-2 和 MMP-9，使斑块胶原蛋白降解，并诱导斑块平滑肌细胞含量降低，导致斑块纤维帽变薄[37]，增大斑块纤维帽破裂及血栓形成的风险。在AS晚期，MMPs可受TLR4/NF-κB等信号传导调节，NLRP3炎性小体介导的MMP上调易导致斑块破裂[38]。MMP除了参与细胞外基质降解之外，还会影响脂蛋白代谢、炎症信号传导和对心血管稳态至关重要的细胞内过程[7]，进而对斑块的发生发展产生影响。在AS的诊断与预后评估中，循环MMP-2和MMP-9水平是预测斑块稳定性及未来不良心脑血管事件风险的生物标志物。治疗方面，部分药物通过抑制MMP表达或活性发挥抗AS作用；此外，已有MMP抑制剂获准临床应用[39]。尽管MMP促进不稳定斑块形成的作用已明确，但其在临床风险评估中的价值仍需进一步研究。

4.4. 脂蛋白相关磷脂酶A2

脂蛋白相关磷脂酶A2 ( Lipoprotein Associated Phospholipase A2, Lp-PLA2)是一种钙依赖的丝氨酸脂肪酶，由成熟的巨噬细胞和淋巴细胞合成及分泌[40]。其可通过水解氧化型低密度脂蛋白表面的氧化磷脂，生成溶血卵磷脂和氧化游离脂肪酸等促炎介质，进而诱导血管内皮细胞分泌黏附分子(如VCAM-1、ICAM-1)和炎性细胞因子，最终促进单核细胞浸润及动脉粥样硬化斑块的形成[8]。在帽状纤维皮瘤和破裂斑块中发现Lp-PLA2水平升高，但在稳定斑块中几乎不存在。目前基础和临床研究都支持促炎介质Lp-PLA2与斑块脆弱性的因果关系，抑制Lp-PLA2的药物可能通过延缓颈动脉斑块进展，降低缺血性脑卒中的发生风险，然而将Lp-PLA2的治疗干预成功转化为临床益处仍具有挑战性[9]。

4.5. 末端补体复合体C5b-9

补体系统在动脉粥样硬化斑块的发病机制中起着重要作用，可加剧炎症和组织损伤。几乎所有补体通路都会产生末端补体复合体C5b-9，也称为膜攻击复合物，促使趋化因子和生长因子的释放，病灶中C5b-9复合物成分的存在被证明具有促动脉粥样的活性。这一观察还得到了CD59 (一种C5b-9抑制剂)的缺失加速晚期动脉粥样硬化的进一步支持[41]。研究表明斑块不稳定患者血清较斑块稳定患者C5b-9水平显著升高，且C5b-9水平与颈动脉斑块数量及狭窄程度呈正相关[42]。因此，补体复合物C5b-9可能成为预测急性IS患者颈动脉斑块严重程度、结局及稳定性的潜在生物标志物，但是否也能作为缺血性卒中恢复期的生物标志物还有待进一步验证。

5. 超声联合血清炎性标志物评估

超声技术对斑块进行定量分析，与免疫炎症标志物检测相结合，能够多维度地评估颈动脉斑块稳定性，进而预测急性缺血性脑卒中的风险。通过联合检测，可以在疾病早期发现潜在的风险因素，提高急性缺血性脑卒中的早期诊断率。CRP 和颈动脉粥样硬化与心血管事件之间存在显著关联，在考虑了常规风险因素后，二者联合适度提高了对心血管事件结果的预测[43]。在一项前瞻性研究中，提示血清Lp-PLA2联合超声造影参数预测对脑卒中的能力高于其单独预测脑卒中的能力，有望作为诊断脑卒中的早期临床指标[44]。三维超声灰阶中位数与同型半胱氨酸、脂蛋白a相结合也可明显提高判断脑卒中风险的灵敏度[45]。研究表明，实时三维超声斑块定量分析联合血清生物标志物Lp-PLA2和Resistin，可为脑梗死患者的颈动脉斑块稳定性评估提供更可靠的诊断依据[46]。

6. 小结

颈动脉斑块稳定性评估在预测缺血性脑卒中风险、指导临床早期干预及评估疗效和预后等方面显示出独特优势及发展潜力。目前多种研究表明颈动脉粥样硬化斑块的超声评估以及血清学免疫炎症标志物有望成为评估斑块易损性的方便、快捷的方法。然而，这两种评估方法都有各自的不足之处，例如超声成像方法的操作者差异性影响，血清学免疫炎症标志物评估的特异性以及准确性，目前国内外对超声与免疫炎症标志物联合应用评估颈动脉斑块稳定性评估报道较为少见，未来仍需进行更大样本量的多中心研究加以验证。这两种方法联合应用或将是今后研究的重点。

利益冲突

全体作者声明无利益冲突。

作者贡献

杨诗琪查阅文献、撰写和修改文章；敖梦修改和审阅文章、指导。

NOTES

^*通讯作者。