王子健 綜述 李衛(wèi)萍 審校

(首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京友誼醫(yī)院心血管中心，北京 100050)

妊娠相關(guān)血漿蛋白A(pregnancy-associated plasma protein A，PAPP-A)于1974年首先由Lin等[1]在孕婦血清中發(fā)現(xiàn)，妊娠期由胎盤合體滋養(yǎng)層細(xì)胞及蛻膜細(xì)胞分泌，因此得名。后經(jīng)雜交和逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)方法證實(shí)，PAPP-A還可由人成纖維細(xì)胞、成骨細(xì)胞、骨髓基質(zhì)細(xì)胞、卵泡顆粒及黃體細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞及單核細(xì)胞等多種不同類型細(xì)胞合成分泌。PAPP-A既往一直用于婦產(chǎn)科學(xué)研究，Bayes-Genis等[2]于2001年首次發(fā)現(xiàn)急性冠脈綜合征(ACS)患者血清中PAPP-A明顯高于穩(wěn)定型心絞痛(SAP)患者及正常人，同時(shí)對心臟猝死患者的尸檢發(fā)現(xiàn)PAPP-A在破裂斑塊的纖維帽肩部區(qū)域、脂質(zhì)核心周圍和巨噬細(xì)胞上高度表達(dá)，因此提出PAPP-A是ACS的新標(biāo)志物。此后眾多學(xué)者對PAPP-A在心血管疾病中的臨床應(yīng)用展開了一系列研究。現(xiàn)對近年來關(guān)于PAPP-A的生物學(xué)特性、信號傳導(dǎo)通路及在心血管疾病中的基礎(chǔ)與臨床研究的新進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 PAPP-A的分子結(jié)構(gòu)

PAPP-A屬于金屬結(jié)合蛋白酶鋅指多肽超家族成員。孕婦血清中的PAPP-A 為異源四聚體，由2個(gè)PAPP-A亞基和2個(gè)嗜酸性主要堿性蛋白前體(proform of eosinophil majo basic protein，ProMBP)通過二硫鍵組成PAPP-A/ProMBP復(fù)合體，ProMBP是PAPP-A的內(nèi)源性蛋白水解活性抑制劑。在非妊娠婦女血清中PAPP-A以同型二聚體形式存在。PAPP-A是一種二聚體糖蛋白，由兩個(gè)相對分子質(zhì)量200 000的多肽鏈以二硫鍵連接而成，而ProMBP亞基相對分子質(zhì)量為50 000～90 000。經(jīng)cDNA序列分析確定PAPP-A分子中有4個(gè)鋅原子、82個(gè)橋接的胱氨酸殘基、14個(gè)供N-糖基化的位點(diǎn)及7個(gè)連接葡萄糖的位點(diǎn)。PAPP-A在70℃時(shí)部分破壞，pH 2或pH 12時(shí)完全破壞。通過雜交技術(shù)和熒光標(biāo)記法確定PAPP-A和ProMBP的基因分別位于第9和第11對染色體。

2 PAPP-A作用的信號傳導(dǎo)通路

已有研究表明PAPP-A主要通過調(diào)節(jié)胰島素樣生長因子(insulin-like growth factors，IGFs)軸發(fā)揮作用。PAPP-A能特異地水解胰島素樣生長因子結(jié)合蛋白4和5(insulin-like growth factor binding protein 4 and 5，IGFBP-4、IGFBP-5)，降低其與IGFs的結(jié)合能力，從而釋放IGFs，使IGFs(特別是IGF-Ⅰ)和其受體結(jié)合能力增強(qiáng)[3]。但是PAPP-A水解兩者的過程有區(qū)別，前者是IGFs依賴性，IGFs存在時(shí)水解速度正反饋性增加。相反，IGFBP-5水解過程中，IGFs存在時(shí)，水解速度降低。IGF-Ⅰ、IGFBPs以及PAPP-A 構(gòu)成一個(gè)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)，三者動(dòng)態(tài)平衡構(gòu)成IGFBPs軸，最終調(diào)節(jié)依賴IGF-Ⅰ的細(xì)胞生物效應(yīng)。IGF-Ⅰ是胰島素家族中的一種由70種氨基酸組成的蛋白多肽，它可以通過促進(jìn)單核巨噬細(xì)胞攝取低密度脂蛋白膽固醇、平滑肌細(xì)胞增殖和遷移形成粥樣硬化斑塊、合成分泌促炎因子和趨化因子、增加腫瘤壞死因子-α(TNF-α)基因表達(dá)與合成，使纖維帽變薄易于破裂，發(fā)生ACS。PAPP-A通過IGF-Ⅰ發(fā)揮生物學(xué)作用的具體信號傳導(dǎo)通路如下所述。

游離的IGF-Ⅰ結(jié)合IGF-Ⅰ受體后，會(huì)募集磷脂酰肌醇-3激酶(phosphatidylinositol-3 kinases，PI3K)到質(zhì)膜上并將其激活。PI3K可以磷酸化磷脂酰肌醇，增加磷脂酰肌醇-3、4、5三磷酸濃度。PI3K是脂蛋白激酶的激活配體，PI3K濃度增加可以激活質(zhì)膜上的3-磷脂酰肌醇依賴的蛋白激酶1、蛋白激酶B(Akt)，而蛋白激酶1、蛋白激酶2可以磷酸化Akt的不同位點(diǎn)進(jìn)而使Akt完全激活。Akt級聯(lián)反應(yīng)會(huì)引起一系列下游反應(yīng)受激活或抑制，Akt可以作用一系列細(xì)胞內(nèi)的抗凋亡底物，Akt磷酸化Bcl-2相關(guān)死亡激活子(Bcl-2-associated death promoter)并抑制其作用，也可以激活小鼠雙微體2同系物(mouse double minute 2 homologue)，進(jìn)而抑制細(xì)胞凋亡。同時(shí)，Akt可以磷酸化轉(zhuǎn)錄因子叉頭框蛋白O(Forkhead box O)，激活一系列相關(guān)轉(zhuǎn)錄途徑，促進(jìn)細(xì)胞氧化磷酸化，增加細(xì)胞伴侶、熱休克蛋白、抗氧化蛋白的水平，降低氧自由基含量[4]。另一方面，IGF-Ⅰ通路可以和哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)通路共同作用發(fā)揮功能。Akt直接磷酸化并激活mTOR，促進(jìn)通路下游生長因子合成，促進(jìn)細(xì)胞增殖[5]。此外，PAPP-A也可以通過Akt通路激活核因子-κB，促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)、合成組織因子顯著增多，進(jìn)而增強(qiáng)凝血功能，促進(jìn)血栓形成[6]。

3 PAPP-A在心血管疾病中的研究

3.1 PAPP-A與動(dòng)脈粥樣硬化

近年國內(nèi)外學(xué)者對PAPP-A在動(dòng)脈粥樣硬化及易損斑塊發(fā)展中的作用及其機(jī)制進(jìn)行了深入的基礎(chǔ)研究。Harrington等[7]發(fā)現(xiàn)PAPP-A基因敲除小鼠在20周的高脂飲食后動(dòng)脈損傷很輕或沒有進(jìn)展，載脂蛋白E(apoE)基因敲除小鼠主動(dòng)脈病灶處PAPP-A、IGFBP-4和IGF-Ⅰ的mRNA表達(dá)升高8～20倍，而PAPP-A/apoE雙基因敲除小鼠主動(dòng)脈粥樣硬化斑塊病灶較apoE基因敲除小鼠減少了60%～80%。Conover等[8]報(bào)道apoE基因敲除小鼠在給予PAPP-A轉(zhuǎn)基因過表達(dá)后，主動(dòng)脈粥樣斑塊病灶的面積增加了3.5倍，而病灶數(shù)目沒有變化。Bale等[9]研究表明，高脂喂食建立的小鼠模型中，下調(diào)PAPP-A基因表達(dá)可使主動(dòng)脈斑塊負(fù)荷減輕70%，并使雙側(cè)頭臂動(dòng)脈斑塊壞死核心縮小，纖維帽趨于穩(wěn)定。

體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)促炎因子(C反應(yīng)蛋白、白介素-1β、TNF-α)可以不同程度地刺激成纖維細(xì)胞、人冠狀動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和單核細(xì)胞分泌PAPP-A，提高IGF-Ⅰ的生物活性[10]。PAPP-A促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞合成分泌內(nèi)皮素-1，抑制一氧化氮合成，導(dǎo)致內(nèi)皮功能紊亂、血管收縮和舒張功能障礙[11]。Tang等[12]研究顯示PAPP-A通過激活I(lǐng)GF-Ⅰ/PI3K/Akt信號傳導(dǎo)途徑，抑制巨噬細(xì)胞肝X受體α(liver X receptors α)表達(dá)，從轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)位水平下調(diào)ATP轉(zhuǎn)運(yùn)體A1、ATP轉(zhuǎn)運(yùn)體G1、清道夫受體B1表達(dá)，抑制巨噬細(xì)胞的膽固醇外流，最終導(dǎo)致巨噬細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)過量蓄積，易于形成泡沫細(xì)胞。上述基礎(chǔ)研究均證實(shí)PAPP-A可以直接促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的發(fā)生發(fā)展，而不僅僅只是炎癥標(biāo)志物。

臨床研究中，Heider等[13]研究發(fā)現(xiàn)頸動(dòng)脈斑塊不穩(wěn)定患者的血清PAPP-A水平顯著高于斑塊穩(wěn)定患者，在調(diào)整性別、年齡和頸動(dòng)脈狹窄程度后差異仍具有顯著性。血清PAPP-A水平預(yù)測不穩(wěn)定斑塊的陽性預(yù)測值為68.8%。Brugger-Andersen等[14]通過血栓抽吸裝置獲取急性ST段抬高型心肌梗死患者罪犯血管的動(dòng)脈粥樣血栓斑塊，發(fā)現(xiàn)PAPP-A在斑塊的細(xì)胞外基質(zhì)中表達(dá)豐富。Wu等[15]采用虛擬組織學(xué)血管內(nèi)超聲檢測了SAP及非ST段抬高型心肌梗死(NSTEMI)患者975個(gè)冠狀動(dòng)脈血管斑塊情況，結(jié)果顯示，存在不穩(wěn)定斑塊特別是有薄帽纖維瘤和大壞死核心的患者血清PAPP-A水平顯著高于穩(wěn)定斑塊患者。

3.2 PAPP-A與冠心病

近年進(jìn)行的一些大樣本臨床試驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)了PAPP-A 在ACS的早期診斷及預(yù)后評估中的價(jià)值。Al-Mohaissen等[16]根據(jù)PAPP-A、髓過氧化物酶(MPO)和粒細(xì)胞相關(guān)蛋白8/14計(jì)算斑塊破壞指數(shù)，該指數(shù)在診斷NSTEMI時(shí)特異性顯著優(yōu)于冠狀動(dòng)脈造影，可以用于區(qū)分NSTEMI與其他肌鈣蛋白升高的疾病。von Haehling等[17]研究了PAPP-A在預(yù)測胸痛患者發(fā)生不良心血管事件的價(jià)值。該研究觀察了2 568例因胸痛入院的患者，其中55%為SAP、45%為ACS，終點(diǎn)事件包括支架內(nèi)血栓形成、急性心肌梗死、缺血性卒中和心源性死亡。結(jié)果發(fā)現(xiàn)ACS的PAPP-A水平顯著高于SAP組，左室射血分?jǐn)?shù)(LVEF)<35%組的PAPP-A顯著高于LVEF≥60%組。隨訪3個(gè)月后，203例(7.9%)發(fā)生終點(diǎn)事件，其PAPP-A水平顯著高于無事件組。多因素回歸分析顯示無論是在SAP還是ACS組，PAPP-A>34.6 mIU/L都是90 d內(nèi)發(fā)生不良心血管事件的獨(dú)立預(yù)測因子。整個(gè)研究人群中，PAPP-A能分別獨(dú)立預(yù)測心肌梗死、缺血性卒中和心血管死亡，而支架內(nèi)血栓的獨(dú)立預(yù)測因子為LVEF和糖尿病。Bonaca等[18]入選3 783例NSTACS 患者，探討PAPP-A 對心血管死亡和心肌梗死的預(yù)測作用。結(jié)果顯示PAPP-A≥6.0 μIU/mL組的患者年齡更大，合并高血壓、高血脂、心力衰竭、腎功能不全，以及高腦鈉肽、高敏C反應(yīng)蛋白(hsCRP)和MPO水平的比例更高。在校正肌鈣蛋白I、ST段偏移、年齡、性別、糖尿病、吸煙、高血壓和冠狀動(dòng)脈疾病病史等因素后，PAPP-A能獨(dú)立預(yù)測30 d內(nèi)和1年的心血管死亡和/或心肌梗死。在風(fēng)險(xiǎn)評估模型中加入MPO>670 pmol/L、hsCRP>15 mg/L和腦鈉肽>80 pg/L后，僅PAPP-A仍有預(yù)測價(jià)值。Li等[19]進(jìn)行了一項(xiàng)薈萃分析，共納入14項(xiàng)研究12 830例ACS患者，結(jié)果表明PAPP-A水平升高導(dǎo)致全因死亡率增加78%，全因死亡和非致死性心肌梗死發(fā)生率增加75%，心血管事件發(fā)生率(包括心源性死亡、心肌梗死、再血管化)增加58%。

目前PAPP-A在評估SAP預(yù)后作用的研究結(jié)果不完全一致。Iversen等[20]入選了4 243例SAP患者，隨訪2.8年，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在校正了多種危險(xiǎn)因素和入選前的治療藥物后，PAPP-A≥4 mIU/L預(yù)示復(fù)合終點(diǎn)事件(全因死亡及心肌梗死)和全因死亡風(fēng)險(xiǎn)分別增加51%和68%。Zengin等[21]通過對534例SAP及393例ACS患者的長期隨訪研究發(fā)現(xiàn)，PAPP-A>11.4 mU/ L時(shí)，整個(gè)研究人群的心血管病死率顯著增加，在ACS人群預(yù)測作用更為顯著，對于肌鈣蛋白I陰性的ACS患者，PAPP-A水平升高會(huì)增加不良預(yù)后的風(fēng)險(xiǎn)，但不能預(yù)測SAP預(yù)后情況，與之前的研究并不一致。

3.3 PAPP-A與高血壓

Kim等[22]的研究顯示游離胎兒DNA(cell-free fetal DNA)、PAPP-A與早期妊娠時(shí)高血壓預(yù)測有關(guān)，然而Ceylan等[23]的研究得出了相反的結(jié)論。Cai等[24]薈萃分析了20項(xiàng)研究共3 332例患者，結(jié)果顯示原發(fā)性高血壓和妊娠期高血壓患者的PAPP-A水平均顯著高于健康對照人群，提示PAPP-A可以用于高血壓的早期診斷。其機(jī)制可能與PAPP-A介導(dǎo)IGFs軸導(dǎo)致的細(xì)胞外基質(zhì)改變、一氧化氮水平降低、PAPP-A促進(jìn)炎癥因子釋放引起血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷有關(guān)。

4 PAPP-A與心血管相關(guān)疾病

糖尿病是冠心病的等危癥。Li等[25]報(bào)道ACS合并2型糖尿病患者血清PAPP-A水平顯著高于未合并糖尿病患者，其預(yù)測2年心血管事件(心血管死亡、非致死性心肌梗死或卒中)的作用優(yōu)于傳統(tǒng)危險(xiǎn)因素(hsCRP、腎小球?yàn)V過率及LVEF<50%)。Hjortebjerg等[26]研究表明1型糖尿病患者循環(huán)中的IGFBP-4的C末端片段和N末端片段水平可預(yù)測全因死亡和心血管死亡的風(fēng)險(xiǎn)。基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)證實(shí)正常人腎小球有特異性的PAPP-A 表達(dá)，在發(fā)生糖尿病腎病時(shí)PAPP-A的表達(dá)顯著增加。對PAPP-A基因敲除小鼠使用鏈霉素誘導(dǎo)建立糖尿病小鼠模型，其出現(xiàn)糖尿病腎臟病理改變的過程(腎小球囊增厚、腎小球體積增大、系膜基質(zhì)增多和巨噬細(xì)胞浸潤)顯著慢于同樣方法誘導(dǎo)的野生型小鼠，提示PAPP-A可以促進(jìn)糖尿病腎病的發(fā)生發(fā)展[27]。

眾所周知，腎功能衰竭期患者心血管事件發(fā)生率及病死率高。Mazur-Laskowska等[28]研究顯示，腎功能衰竭透析患者血清PAPP-A平均水平是正常參考值上限的2倍，與N端腦鈉肽前體、血鈉、炎癥及營養(yǎng)不良的標(biāo)志物水平顯著正相關(guān)，是預(yù)測患者心功能不全、炎癥水平及營養(yǎng)不良的生化標(biāo)志物。Kalousova等[29]檢測了1 098例接受血液透析的糖尿病患者，PAPP-A水平增高預(yù)示心臟猝死、卒中、感染性死亡和全因死亡風(fēng)險(xiǎn)升高。

Wang等[30]研究了205例急性缺血性卒中患者血清PAPP-A、中樞神經(jīng)特異蛋白和hsCRP對預(yù)后的評估價(jià)值，結(jié)果顯示腦卒中患者這3個(gè)指標(biāo)均較正常組升高，其中中樞神經(jīng)特異蛋白和hsCRP在大面積腦梗死和神經(jīng)功能損害嚴(yán)重的患者中升高顯著，而PAPP-A升高水平直接與卒中嚴(yán)重程度密切相關(guān)。Wang等[31]還檢測了急性缺血性卒中患者血漿多項(xiàng)炎性指標(biāo)(可溶性CD40配體、胎球蛋白A、PAPP-A)和頸動(dòng)脈斑塊的相關(guān)性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定斑塊患者PAPP-A水平顯著高于穩(wěn)定斑塊患者，其中斑塊破潰者的PAPP-A水平顯著高于未破潰者，而胎球蛋白A和可溶性CD40配體則是斑塊形成的預(yù)測指標(biāo)。

5 針對PAPP-A的干預(yù)措施

近期，Conover等[32]給高脂飲食喂養(yǎng)的apoE敲除小鼠腹腔內(nèi)注射PAPP-A的單克隆抗體，結(jié)果使主動(dòng)脈的斑塊負(fù)荷減少70%。盡管這一干預(yù)措施尚不能應(yīng)用到人體，但該研究結(jié)果直接證明PAPP-A將是用于抑制動(dòng)脈粥樣硬化進(jìn)展的潛在治療靶點(diǎn)。目前臨床上有些學(xué)者探討了抗氧化劑拮抗PAPP-A的作用。Resveratrol是一種天然多酚類物質(zhì)，具有保護(hù)心血管系統(tǒng)的作用，研究表明Resveratrol可以抑制TNF-α和白介素-β誘導(dǎo)的人冠狀動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞PAPP-A蛋白和mRNA表達(dá)以及IGFBP-4蛋白水解活性增加[33]。另一種強(qiáng)抗氧化劑N-Acetylcysteine可以抑制TNF-α對人冠狀動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞PAPP-A表達(dá)的誘導(dǎo)作用。斯鈣素(stanniocalcin,STC) 是一種分泌性糖蛋白激素，參與鈣/磷代謝、線粒體氧化磷酸化及炎性反應(yīng)等多種調(diào)控。新近研究發(fā)現(xiàn)STC可以特異性抑制金屬蛋白酶家族成員，STC-1、STC-2在體外可以抑制PAPP-A功能[34]，在體實(shí)驗(yàn)中STC-2可以抑制IGFs軸的功能[35]，過表達(dá)的STC-2通過抑制PAPP-A顯著減緩高膽固醇血癥小鼠動(dòng)脈粥樣硬化斑塊進(jìn)展[36]。Miedema等[37]給予ACS患者阿托伐他汀每天各10 mg和80 mg治療，結(jié)果發(fā)現(xiàn)高劑量治療組治療1個(gè)月后PAPP-A水平明顯降低，治療后6個(gè)月hsCRP水平降低，但低劑量阿托伐他汀或氟伐他汀則無此作用。

綜上所述，近年來越來越多的實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明PAPP-A參與動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)展，不僅是預(yù)測不良心血管事件發(fā)生的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，也是具有臨床應(yīng)用前景的潛在治療靶點(diǎn)。同時(shí)PAPP-A與高血壓、糖尿病、腦卒中、慢性腎臟疾病、外周動(dòng)脈疾病等密切相關(guān)。但是PAPP-A在心血管系統(tǒng)中具體的生物學(xué)作用仍未完全闡明，有待于更深入的基礎(chǔ)和臨床研究試驗(yàn)來解決以下問題：(1)除外IGF-Ⅰ/IGFBP- 4信號傳導(dǎo)通路，PAPP-A對心血管系統(tǒng)直接或間接的生物學(xué)作用；(2)臨床上制定統(tǒng)一規(guī)范可行的PAPP-A測定方法及正常參考范圍；(3)血清中總PAPP-A、游離PAPP-A及IGFBP-4片段，哪個(gè)指標(biāo)能更好地用于疾病的診斷、危險(xiǎn)分層及預(yù)后評估。

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