γ-谷氨酰轉移酶與動脈粥樣硬化相關性研究進展*

吳 璇 綜述,唐乙月,陳明星 審校

(1.大連醫科大學研究生院,遼寧 大連 116000,2.蘇北人民醫院心內科,江蘇 揚州 225000)

我國人群監測數據顯示,近年來,各種高危因素持續流行,相關心血管疾病患病率呈持續上升趨勢,動脈粥樣硬化(AS)性疾病發病率逐年攀升,腦卒中年發病率為250/10萬,冠心病事件年發病率為50/10萬,心腦血管疾病死亡占總死亡人數的40%以上[1]。AS是導致不良心腦血管事件發生的主要病理過程,AS可累及冠狀動脈、外周動脈、顱內動脈、頸動脈、腎動脈等,使管腔狹窄甚至閉塞,造成冠心病、缺血性腦卒中等疾病的發生,相應血管部位組織器官會逐漸出現不同程度的急、慢性缺血、缺氧性損傷,并最終導致組織細胞壞死。AS相關疾病已成為人類最大的健康威脅。

目前普遍認為 AS的危險因素包括年齡、性別、血脂異常、高血壓、糖尿病、糖耐量異常、吸煙、肥胖、A型性格、口服避孕藥、不良飲食習慣(高熱量、高膽固醇、高糖飲食等)及遺傳因素等。γ-谷氨酰轉移酶(GGT)是肝功能檢測酶之一,常作為肝膽疾病及酒精蓄積的檢測指標。GGT是慢性乙型肝炎病毒感染患者肝纖維化和肝硬化的典型預測指標,對肝臟占位性病變的診斷也具有重要價值[2-4]。GGT在惡性腫瘤區域的表達顯著上調,使GGT相關研究也可用于惡性腫瘤的診療過程中,GGT在惡性腫瘤組織中的表達與腫瘤細胞的耐藥性相關,GGT抑制劑正被開發用于臨床使惡性腫瘤對化療更敏感,加強腫瘤細胞殺傷率,減少正常細胞受損,同時,GGT還被用于腫瘤熒光成像引導光熱治療及作為靶向探針檢測抑制癌癥細胞[4]。此外,國內外大量研究表明,GGT活性水平升高與氧化應激反應、代謝綜合征、全身炎癥反應相關,高GGT患者常合并對患者預后產生負面影響的各種共病,如慢性腎臟病、肝功能異常等。GGT還與各種急、慢性心血管疾病(如冠心病、心力衰竭等)、腦卒中及代謝綜合征等疾病存在相關性[5-10]。病理學研究表明,粥樣斑塊核心內可見大量活性GGT聚積,且其與氧化型低密度脂蛋白(ox-LDL)為共定位關系,與AS形成過程相關,提示GGT可能是檢測AS嚴重程度的血清學標志物之一[11-12]。近年來,GGT正在成為評估心血管疾病風險標志物之一,2013年的一項囊括7項研究共273 141例參與者的mata分析結果顯示,在排除了酒精攝入這一影響因素后,GGT與心血管疾病的發生及其全因死亡率仍存在關聯[13]。GGT有望進一步用于除肝膽疾病以外的心血管相關疾病風險評估指標,以及創傷性診療支持指標等,從而減少不良心血管事件發生率、死亡率?，F將近年來相關研究進展及對GGT與AS的相關性綜述如下。

1 GGT代謝過程及生理作用

GGT在健康人群中主要起源于肝臟,其廣泛存在于腎、腦、心肌等組織中,也有學者提出部分GGT可能來源于AS斑塊。GGT是一種N-末端親核試劑水解酶,存在于多種細胞膜表面,作為谷氨酰胺循環的關鍵酶,GGT在細胞外對谷胱甘肽(GSH)和γ-谷氨?；衔?GSH綴合物或其他γ-谷氨酰底物)進行切割,參與抗氧化劑GSH及其他γ-谷氨?；衔锏拇x,因此,血漿GGT活性能反映體內GSH代謝水平。GGT能將GSH催化水解為谷氨酸和半胱氨酰甘氨酸,隨后催化使得其谷氨?；蚱渌被徂D移[14]。GSH是人體內重要的抗氧化劑,其生理功能主要有延緩慢性炎癥反應、減少LDL氧化等,GGT異常升高會抑制GSH的這些正常功能,GGT已成為最新的評估氧化應激的生物血清學標志物之一。此外,GGT與炎癥因子白三烯的代謝,以及外源性物質、神經遞質(γ-谷氨酰?；撬徂D化為?；撬?和一氧化氮的信號調節相關[14]。GGT參與人體內諸多病理過程,如缺血再灌注損傷、哮喘氣道高反應性、藥物腎毒性,以及抗腫瘤藥物耐藥性等。

2 GGT致AS機制

病理學家早在20世紀就發現AS斑塊中存在GGT,且這種物質在薄帽型纖維粥樣斑塊中活性更高,高GGT患者發生心血管事件時具有更大的壞死區、更高的膽固醇水平和更多的巨噬細胞浸潤,表明其直接參與了AS的病理生理學及其相關臨床事件[15]。國內外研究已證實,GGT與心腦血管疾病間存在相關性,在對傳統已知心血管危險因素進行校正后,GGT水平仍與心腦血管疾病風險增加呈正相關。目前,普遍認為,GGT與AS同樣存在聯系,但GGT致AS的確切機制仍未被清楚闡明,可能的機制如下。

2.1氧化應激機制 有充分的證據表明,GGT表達基因在動物和人類中的表達受氧化還原機制和響應氧化應激從而激活信號通路的控制[16]。GGT能在水解GSH的過程中產生大量超氧離子,這些超氧離子會促進機體內的各種氧化還原反應進程,參與各類包括超氧化物和過氧化物在內的活性物質及其他自由基的形成。當GGT異常升高至機體活性氧與抗氧化防御失衡時活性氧在體內大量蓄積,此時機體抗氧化能力明顯減弱,大量超氧陰離子轉變為活性氧,通過激活上游激活蛋白、細胞外調節蛋白激酶、p38絲裂原活化蛋白激酶、磷酸肌醇-3激酶等信號通路對細胞造成損傷[17]。此外,斑塊核心中的GGT對氧自由基的細胞損傷具有促進作用,使斑塊破裂風險和繼發血栓形成風險增高。GGT作為抗氧化酶,是機體抗氧化的重要組成部分,其水平升高可能提示活性氧增加,一方面導致細胞直接損傷,另一方面引發脂質代謝紊亂與機體慢性炎癥的形成。

2.2脂質代謝紊亂機制 有學者指出,血清GGT水平與血脂檢測中的甘油三酯呈正相關,與高密度脂蛋白呈負相關,而高甘油三酯與低高密度脂蛋白血癥是常見的AS形成的危險因素[18]。GGT可經LDL運送至受損的血管內皮位置,GGT催化水解GSH產生半胱胺酰-甘氨酸,其在鐵離子存在的條件下可使LDL氧化,LDL膽固醇大量氧化生成ox-LDL,LDL的氧化修飾是AS開始的關鍵步驟,ox-LDL大量堆積在機體及細胞內,導致血管內皮細胞功能障礙,加速基質金屬蛋白酶的表達,血液中的脂質和單核細胞等緩慢被吸收進入受損的血管內膜下,進一步加重血管內皮損傷、促進泡沫細胞及脂質條紋的形成等,最終轉化為粥樣斑塊[19]。因此,GGT主要通過介導GSH降解導致LDL氧化,使ox-LDL堆積,致使AS形成。

2.3慢性炎癥反應機制 慢性炎癥是AS形成的重要機制,其貫穿了AS發展的全過程。有研究證實,GGT與慢性炎癥的形成存在關聯[20]。一項橫斷面研究分析了GGT與高敏C反應蛋白的相關性,結果顯示,在患者心血管疾病發生、發展的全過程中這種相關性均連續存在,在校正了傳統危險因素后這種相關性仍持續存在[21]。有研究發現,潰瘍性結腸炎及慢性阻塞性肺疾病急性加重期患者血清GGT水平均明顯升高,且患者GGT水平與降鈣素原、白細胞介素-6等炎癥因子均呈正相關[22-23]。在炎癥過程中GGT上調并增加抗氧化能力,可能導致白三烯誘導的炎癥[24]。一項針對侵襲性曲霉病的研究表明,GGT與血小板比值是其獨立預測因子,侵襲性曲霉病在炎癥診斷方面GGT/血小板是最佳血清學指標[25]。一項有關AS研究發現,研究對象在平均15年的隨訪中GGT和炎癥因子的增高呈相關性。提示GGT能作為反映慢性炎癥狀態的血清學標志物。其可能的機制是高GGT患者處于強氧化應激狀態,這會使炎癥細胞在局部聚集,同時促進炎癥因子的表達。

2.4其他機制 有研究發現,GGT水平升高與傳統血管危險因素間也存在聯系,包括吸煙、缺乏運動、血壓及心率升高、胰島素抵抗、代謝綜合征、高尿酸血癥、C反應蛋白升高,以及女性、更年期、避孕藥物的使用等[26-27]。GGT在致病機制中的作用與學者公認的AS危險因素是互補和具有協同作用的。GGT通過介導氧化應激等酶促反映促進LDL的氧化修飾及慢性炎癥的演變進程,從而啟動、加速動脈硬化的發生、發展。

3 GGT與主要的心腦血管疾病

3.1GGT與冠心病 GGT與冠心病相關的直接證據是有學者利用免疫組織化學技術在被外科手術切除的冠狀動脈粥樣斑塊中直接觀察到斑塊內部有大量GGT的存在,因而提出冠心病與冠狀動粥脈樣斑塊形成可能與GGT相關。之后有學者陸續在腦血管、頸動脈及冠狀動脈斑塊中觀察到有GGT的存在[8]。英國一項對7 613例中年男性進行長達11.5年的前瞻性研究結果顯示,876例死亡中年男性中449例(51%)歸因于心血管疾病,其中與冠心病相關的死亡占80%,在對一系列心血管風險因素和酒精攝入量進行全面調整后,GGT與全因死亡率和冠心病相關死亡率仍存在顯著關聯(風險比=1.22、1.42),當GGT>24 U/L時兩種風險估計值均升高,在已有冠心病的觀察對象中冠心病死亡率的風險明顯升高,GGT每上升1 U/L,冠心病死亡風險增加1.67倍,特別是有明確既往心肌梗死的男性風險值更高[28]。Framingham心臟研究調查了在平均19年的隨訪期內3 451例參與者循環GGT水平與新發代謝綜合征、偶發心血管疾病、死亡風險的關系,結果顯示,GGT水平在第4分位的觀察對象中心血管疾病發生率從10.5%增加至23.8%,新發代謝綜合征、偶發心血管疾病或死亡的調整后危險比分別增加了26%、13%和26%,該研究強調了GGT作為代謝和心血管風險標志物的作用[29]。一項回顧性隊列研究結果也表明,GGT/血小板是全新的預測冠心病患者經皮冠狀動脈介入治療后不良結局的因子,該指標越高患者預后越差[30]。一項囊括28 838例成年對象的研究發現,血清GGT水平與冠心病密切相關,這一結論在年齡小于60歲及2型糖尿病人群中尤為顯著[31]。通常認為GGT水平升高與酒精攝入相關,但一項針對飲酒率非常低的日本女性研究結果顯示,GGT與心血管疾病死亡率呈強烈正相關,提示這一過程與酒精攝入無關[32]。AKSAKAL等[33]通過冠心病SYNTAX評分和長期(中位隨訪時間為363 d)心血管事件發生率評估了GGT水平與冠狀動脈病變嚴重程度的關系,結果顯示,血清GGT、糖尿病、高密度脂蛋白、腎小球濾過率估計值、射血分數是高SYNTAX評分的預測因子,提示冠心病患者血清GGT水平與其冠狀動脈病變嚴重程度及其死亡率均呈獨立相關。有研究還發現,GGT不僅與冠心病血管狹窄程度相關,且還與斑塊穩定性有關,GGT水平越高提示斑塊越脆弱,更容易發生繼發破裂和局部血栓形成[34]。國內一項探討冠心病患者GGT水平與Gensini評分的相關程度研究結果顯示[35],GGT水平與Gensini評分呈正相關,表明GGT活性升高與冠心病發病風險和冠心病相關死亡率之間關聯的證據很強。

3.2GGT與腦卒中 KORANTZOPOULOS等[36]調查了163例年齡大于70歲且首次出現急性腦卒中的老年人,對照組為166例既往無心血管疾病的老年人,結果顯示,急性腦卒中老年人GGT水平明顯高于對照組,差異有統計學意義(P<0.05)。WEIKERT等[37]為研究生物標志物與腦卒中風險的關系展開一項包括27 548例中年受試者、平均隨訪(8.2±2.2)年的病例隊列研究,對353例中風患者和2 110例無心血管事件患者血漿GGT進行了測定,同時,使用Cox比例風險模型評估了GGT與中風風險的相關性,結果顯示,GGT增加1個單位,中風風險增加1.20倍(95%可信區間：1.03～1.40)。肖淑萍等[38]通過臨床病例對照研究比較了328例急性腦梗死患者和240例健康對照者的頸動脈內中膜厚度(cIMT)、斑塊數量、頸動脈粥樣硬化(CAS)發生率與GGT水平,結果顯示,腦卒中組患者cIMT較厚,斑塊數量較多,CAS發生率更高,GGT水平也更高,回歸分析數據顯示,隨著 GGT水平增高CAS發生率逐漸升高。一項囊括8項歐洲研究及2項亞洲研究共5 707例患者和926 497例觀察者的mata分析結果顯示,GGT水平越高越容易發生缺血性腦卒中,但在按人口特征(性別、種族)分層的亞組中這種相關的異質性顯著降低,表明高GGT與中風風險的關系可能存在性別和種族差異[39]。

4 干預措施

飲食方面,肉類中含有的血紅素鐵和水果中含有的微量營養素均可能會影響GGT代謝,隨著酒精和肉類攝入的增加和水果攝入的減少,血清GGT活性增加。生活方式的改變(如戒煙、減肥、適當運動鍛煉)等在一定程度上可降低GGT水平。部分學者指出,部分抗氧化劑,如β-胡蘿卜素、維生素類(維生素C、E)、己酮可可堿、水飛薊素、泛酮類藥物輔酶Q10等均可降低血清GGT水平。

有學者為明確噻唑烷二酮對肝功能的影響而進行的研究發現,應用曲格列酮和吡格列酮1～3個月可使血清GGT水平較基線值明顯降低,當停用噻唑烷二酮類藥物約1個月,患者血清GGT水平恢復至未用藥時基線水平,提示噻唑烷二酮類降糖藥可在一定程度上降低GGT水平[40]。此外有研究表明,他汀類藥物可顯著降低主動脈粥樣斑塊中GGT的表達,但其僅限于動物模型中[41]。盡管有研究表明,改變生活方式、應用抗氧化劑或噻唑烷二酮類均能降低血清GGT水平,但其療效仍有待于大規模循證醫學進一步驗證。

5 展 望

隨著研究的深入,GGT與酗酒、肝膽疾病、惡性腫瘤靶向診療,以及各項動脈硬化相關疾病的相關性日益明確。在臨床實踐中若患者血清GGT水平升高應注意追問其飲酒史及肝膽疾病史,若無上述病史則應考慮該患者合并無癥狀的隱匿性AS性疾病可能。GGT作為血清學標志物可預測AS和心腦血管疾病。在臨床診療過程中應該對此類患者進行宣教,促使其改善不良生活方式,同時,采取更為積極的診療處理措施。然而,目前GGT的致病機制尚未闡釋清楚,降低GGT水平對降低相關疾病的發病率和致死率是否有利、對改善患者預后是否有利暫無統一定論,故而有關GGT相關研究仍需大規模臨床研究及實驗室基礎研究證據支持。此外,盡管有強GGT抑制劑可用,但大多數對人類使用具有劇毒。在可預見的未來,闡明GGT在人類健康中的作用,特別是在心血管疾病中的作用仍是一個頗具臨床價值的研究領域。