血管周圍脂肪對腹主動脈瘤進展作用的影像學評估△

吳亮霖，李方達，崔立強，劉志麗，曾 嶸，鄭月宏,

1 中國醫(yī)學科學院北京協(xié)和醫(yī)學院北京協(xié)和醫(yī)院血管外科，北京 100730

2 中國醫(yī)學科學院北京協(xié)和醫(yī)學院北京協(xié)和醫(yī)院疑難重癥及罕見病國家重點實驗室，北京 100730

腹主動脈瘤（abdominal aortic aneurysm，AAA）是危害人類生命健康的重要疾病，一般通過腹主動脈病理性擴張、管腔直徑≥3 cm即可確診。AAA起病隱匿，常無明顯臨床表現(xiàn)，一旦破裂，有很高的病死率[1]。血管周圍脂肪（perivascular adipose tissue，PVAT）是緊密圍繞血管周圍的一種特殊類型的脂肪組織，既往研究將其視為僅對血管起機械支撐作用的惰性儲能器官，然而，近年來越來越多的研究表明PVAT可通過分泌多種脂肪因子和細胞因子[2-3]上調(diào)促炎基因及基質(zhì)金屬蛋白酶基因的表達，下調(diào)抗炎基因表達，對外界刺激產(chǎn)生炎癥反應(yīng)，影響血管穩(wěn)態(tài)[4-5]。Kugo 等[6]的研究發(fā)現(xiàn)，移除PVAT 后，腹主動脈壁內(nèi)的脂肪細胞數(shù)量減少且伴AAA 管徑縮小。此外，有關(guān)研究發(fā)現(xiàn)T細胞在PVAT 內(nèi)大量聚集，并滲透進入AAA 瘤壁[7]，進一步表明PVAT 對AAA 發(fā)生發(fā)展可能具有潛在機制。

目前，影像學檢查是疾病診斷的重要輔助手段，通過測量動脈瘤的相關(guān)形態(tài)學參數(shù)，可對其破裂風險進行預(yù)測，其中，瘤體最大直徑常被認為是動脈瘤破裂的重要危險因素。然而，臨床實踐表明，較小的動脈瘤同樣存在破裂可能，因而，臨床亟待發(fā)現(xiàn)新的AAA影像學監(jiān)測指標。近年來，各類影像學檢測工具逐漸被用于AAA患者PVAT的可視化評估中，炎癥作用下計算機斷層掃描（computer tomography，CT）值的改變、高分辨率及以化學位移為基礎(chǔ)的磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）可定量檢測脂肪組織，正電子發(fā)射體層成像（positron emission tomography，PET）、單光子發(fā)射計算機體層攝影（single photon emission computed tomography，SPECT）可反映組織攝取的代謝，均為PVAT的影像學準確評估提供了可能。本文主要從CT、MRI、PET、SPECT影像學方面綜述PVAT對AAA進展的作用機制。

1 CT 對PVAT 的可視化評估

CT已被廣泛應(yīng)用于臨床診療中，隨著X線發(fā)射接收裝置、計算機數(shù)據(jù)管理與存儲系統(tǒng)及圖像后處理技術(shù)的發(fā)展，CT已成為疾病評估和心血管危險分層的重要工具，可用于評估PVAT 的體積、衰減值、主動脈瘤最大橫截面積、主動脈瘤體積及其相關(guān)性。由于炎癥血管與PVAT 的相互作用，PVAT 進入高分解代謝狀態(tài)，脂肪細胞分化被抑制，細胞內(nèi)脂質(zhì)合成減少，分解增加，脂肪細胞體積縮小[8-9]。同時，炎癥造成血管內(nèi)皮細胞通透性增加，血管周圍間隙間質(zhì)空間擴張，血管周圍組織出現(xiàn)水腫[8]。從宏觀角度看，這些變化反映了炎癥作用下PVAT 的組成由脂質(zhì)向水相的逐漸轉(zhuǎn)變，這種變化在CT上表現(xiàn)為PVAT 的CT值增加。正常PVAT 的CT值為-190~-30 Hu，而炎癥血管PVAT 的平均CT 值較正常偏高[8,10]。既往研究通過測量PVAT 的X線衰減來定量測定血管炎癥程度[11]，以預(yù)測心血管事件的發(fā)生風險。橫斷面研究顯示，升主動脈瘤患者PVAT 的CT值較正常人群高[12]。此外，有研究提出通過血管周圍脂肪衰減指數(shù)（periaortic adipose tissue attenuation index，PAAI）來定量分析AAA 血管炎癥程度，即所有體素CT 值的加權(quán)平均，結(jié)果顯示，主動脈瘤進展的患者PAAI 更高，PAAI 是主動脈擴張進展的獨立預(yù)測因子[13]。

有研究通過設(shè)定CT 值閾值范圍并結(jié)合解剖位置分析，建立了一種可重復(fù)的標準化主動脈PVAT 體積定量測定程序[14]。在每一層CT 圖像上定義一個以主動脈中心為圓心，以主動脈前后徑大1 cm的值為半徑形成的圓，將該圓形區(qū)域減去主動脈區(qū)域得到的環(huán)形區(qū)域定義為感興趣區(qū)（region of interest，ROI）[14]。在ROI內(nèi)，CT 值閾值范圍內(nèi)的像素設(shè)為“1”，閾值范圍外的像素設(shè)為“0”，將所有像素的賦值相加并乘以像素體積，即可獲得PVAT 體積[15]。研究發(fā)現(xiàn)，使用胸主動脈旁脂肪組織體積標化后的PVAT體積與主動脈直徑呈正相關(guān)，并且采用循環(huán)抵抗素和脂聯(lián)蛋白水平調(diào)整后相關(guān)性依然存在[16]，提示PVAT 可能通過局部作用機制促進主動脈擴張。然而，使用上述方法計算PVAT 體積時，不經(jīng)標化處理必然受到腹主動脈管徑的影響，即腹主動脈管徑越大，ROI越大，相應(yīng)的PVAT 體積越大，難以反映PVAT 體積與AAA 病理改變的關(guān)系。因此，有學者提出以PVAT密度，即PVAT體積與ROI體積的比值來替代PVAT 體積，這樣可以避免腹主動脈管徑所造成的影響[15]。同時，也有研究采用PVAT 指數(shù)，即PVAT 體積與腹主動脈橫斷面面積的比值來標化PVAT 體積[17]。研究發(fā)現(xiàn)，AAA 患者瘤周PVAT 密度大于健康節(jié)段PVAT 密度，與健康人群比較，差異更為顯著，差異越大，主動脈管徑越大[15]。PVAT 密度增加反映了脂肪細胞數(shù)量的增加[15]，其在AAA 的病程中分泌炎癥因子，使瘤周的炎癥程度進一步加重，促進主動脈壁變性和主動脈擴張。

雖然CT檢測PVAT 能夠幫助預(yù)測AAA 的進展和破裂風險，但是CT 觀察到的PVAT 變化仍僅局限在宏觀水平。未來還需要更先進的分子影像學技術(shù)，可視化PVAT 炎癥促進AAA 進展的細胞水平及分子水平的病理過程，以提供更加可靠的臨床依據(jù)。

2 MRI 對PVAT 的可視化評估

炎癥動脈常表現(xiàn)為PVAT 水腫，由于水腫組織在MRI上表現(xiàn)為長T1、T2信號[18]，與正常組織有明顯區(qū)別。因此，理論上可通過MRI判斷PVAT 的水腫情況，從而評估PVAT 炎癥程度，以預(yù)測AAA 的破裂風險。

2.1 炎癥細胞

新型造影劑的功能性磁共振成像技術(shù)（functional magnetic resonance imaging，fMRI）已被用于血管周圍組織炎癥的評估。PVAT 能夠分泌大量的單核細胞趨化蛋白-1（monocyte chemoattractant protein-1，MCP-1）和C反應(yīng)蛋白[3]，引起巨噬細胞向促炎方向轉(zhuǎn)化并聚集在血管周圍，導致血管平滑肌細胞重構(gòu)、血管內(nèi)膜增生及損傷后血管滋養(yǎng)管增生，最終促進AAA 的形成[1]。

氧化鐵超順磁性納米顆粒具有較高的磁性弛豫特性，在T2*加權(quán)成像上信號低，且在體內(nèi)可被巨噬細胞視為異物并吞噬[18]，使炎癥反應(yīng)時巨噬細胞的聚集可視化。一項動物研究顯示，對AAA 小鼠模型靜脈注射氧化鐵超順磁性顆粒后進行MRI 檢查，發(fā)現(xiàn)吞噬氧化鐵顆粒后的巨噬細胞磁化性質(zhì)改變，在炎癥因子的誘導下向血管周圍聚集，在T2*加權(quán)成像上顯示為無信號的空洞，AAA 破裂死亡的小鼠空洞面積較未破裂小鼠大，持續(xù)灌注4周血管緊張素Ⅱ 的小鼠空洞面積大于持續(xù)灌注2周的小鼠[19]。

臨床研究顯示，在基線AAA 體積相同的條件下，T2*加權(quán)時瘤壁表現(xiàn)出明顯局灶性氧化鐵超順磁性顆粒信號的患者，其AAA 生長率是無氧化鐵超順磁性顆粒信號患者及非特異性氧化鐵超順磁性顆粒信號患者的3倍，提示采用氧化鐵顆粒修飾后的造影劑觀察PVAT 可能對AAA 進展和破裂風險的預(yù)測有一定的幫助[20]。此外，全氟碳納米乳劑也能被巨噬細胞吞噬，并使其向血管周圍遷移聚集的情況可視化[21]。

2.2 基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）

PVAT介導產(chǎn)生的血管生成素樣蛋白-2可以促進MMP2/MMP9的表達，從而進一步加速細胞外基質(zhì)的降解[22]。以膠原蛋白和彈性蛋白為主要成分的細胞外基質(zhì)是血管中膜及外膜的主要組成部分[1]，其能夠在持續(xù)大量的血流沖擊下維持血管壁穩(wěn)定性[23]。膠原降解增加且沉積不足與AAA的進展及破裂有關(guān)[24]。

一項動物實驗發(fā)現(xiàn)，在PVAT 血管生成素樣蛋白-2基因缺陷的高脂血癥小鼠模型中，與對照組相比，AAA 的進展明顯減慢，同時炎癥細胞及血管平滑肌細胞產(chǎn)生的MMP2/MMP9表達水平明顯降低[25]。另一項動物實驗發(fā)現(xiàn)，向AAA 小鼠模型注射釓基特異性膠原蛋白探針后，AAA 破裂小鼠在T1加權(quán)下的瘤周膠原對比度噪聲比存活小鼠更低[19]。膠原結(jié)合蛋白CNA-35標記的順磁性/熒光膠束納米顆粒在注射入AAA 小鼠模型體內(nèi)后，能夠較準確且較早期地區(qū)分穩(wěn)定、有高危進展風險、破裂風險的AAA[24]。

此外，有研究針對MMP設(shè)計了新型靶向MRI造影劑P947，發(fā)現(xiàn)其能夠顯著增強炎癥血管信號，并且信號增強區(qū)域與酶譜法檢測到的MMP活性增強區(qū)相符合[26]。盡管AAA 的進展和破裂不只與MMP促進的膠質(zhì)降解有關(guān)，但以上研究都表明MRI 分子成像技術(shù)可用于觀察PVAT 內(nèi)MMP含量及膠質(zhì)情況，有助于高危AAA 的早期診斷及后續(xù)治療措施的制定。

雖然上述研究顯示MRI分子影像學技術(shù)能夠有效顯示PVAT炎癥時巨噬細胞、蛋白酶及細胞外基質(zhì)的變化情況，在細胞和分子水平上預(yù)測PVAT炎癥時AAA的進展，但是研究大多為基礎(chǔ)動物實驗，動物通過藥物注射及高脂飼喂快速形成的AAA，與人類AAA的實際情況仍存在差異，新型造影劑的臨床應(yīng)用也需要時間，因此仍需要進行大樣本的臨床試驗才能全面揭示的實際臨床應(yīng)用價值與風險。

3 PET 對PVAT 的可視化評估

PET/CT是一種集疾病解剖圖像以及功能代謝情況于一體的核醫(yī)學成像方法，通過放射性同位素與化合物結(jié)合，達到靶向物質(zhì)代謝顯像的功能。放射性示蹤劑的定量攝取可以提供炎癥和代謝組織活動的功能信息。與其他顯像方式相比，PET分子探針具有更高的靈敏度[27]。近年來，PET/CT已經(jīng)應(yīng)用于動脈旁脂肪組織炎癥與斑塊穩(wěn)定性的評估，目前主要用于檢測冠狀動脈[28]。Ohyama等[29]的研究發(fā)現(xiàn)，PET/CT檢測到的冠狀動脈周圍放射性濃聚區(qū)與冠脈PVAT 體積指數(shù)呈正相關(guān)，且與PVAT 相關(guān)的微血管形成、Rho 激酶活性的范圍之間呈顯著的正相關(guān)。

Mazurek 等[30]研究了冠狀動脈周圍脂肪（pericoronary adipose tissue，PCAT）與冠狀動脈斑塊之間的關(guān)系，結(jié)果顯示，PET/CT上PCAT的標準攝取值（standard uptake value，SUV）顯著高于其他脂肪部位，且與性別、年齡、BMI 或血糖無關(guān)。研究顯示，冠狀動脈斑塊周圍脂肪組織18F-氟代脫氧葡萄糖（18F-fluorodeoxyglucose，18F-FDG）攝取值高于其他部位脂肪組織，且測量值與斑塊壞死范圍呈正相關(guān)，與斑塊纖維化程度呈負相關(guān)[31]。

Kwiecinski 等[32]研究發(fā)現(xiàn)，冠狀動脈斑塊活動的無創(chuàng)成像標記物（18F-NaF攝取和冠狀動脈周圍脂肪組織衰減）與冠狀動脈CTA上的低衰減斑塊之間存在相關(guān)性。通過18F-NaF PET/CT成像和斑塊PCAT密度測量對這兩個過程進行評估，可完善斑塊風險預(yù)測。此外，有研究表明，F(xiàn)DG顯像下PVAT 的SUV值與斑塊負荷和冠狀動脈斑塊壞死核心成分相關(guān)，PVAT 可以“從外向內(nèi)”促進血管狹窄、斑塊形成和破裂[30]。

動脈粥樣硬化是AAA 的高危因素，PVAT 分泌的促炎性胞質(zhì)分裂因子和其他生物活性介質(zhì)可以利用旁分泌方式促進動脈粥樣硬化的形成（“外-內(nèi)”信號）[33-34]。利用放射性核素對PVAT 的評估，可為其在AAA 早期預(yù)測及防治中的運用提供思路。

PET/CT也可能成為評價大動脈旁PVAT 炎癥進展的方式，研究表明，68G-1，4，7，10-四氮雜十二烷-N，N，N，N-四乙酸-D-苯丙氨酸1-酪氨酸3-蘇氨酸-8-奧曲肽（68G-1，4，7，10-tetraazadodecane-N，N'，N''，N'''-tetraacetic acid-D-Phe1-Tyr3-Thr8-octreotide，68Ga-DOTATATE）PET/CT可以通過PCAT或PVAT密度對大動脈炎及冠脈疾病等心血管疾病進行診斷和評估[35]。近年來，也有研究將68Ga-DOTATATE作為最常用的非侵入性PVAT成像方式，同其他成像方式結(jié)合，提供炎癥和代謝組織活動的功能信息[8]。

PVAT 在病理條件下可促進AAA 的發(fā)生發(fā)展，移除血管壁的PVAT 后，腹主動脈直徑顯著減小，來自PVAT的細胞因子、各類細胞和微小核糖核酸（microRNA，miRNA）在AAA 發(fā)育調(diào)控中起關(guān)鍵作用，PVAT 可能是治療和預(yù)防AAA 的重要靶點。目前，運用CT 測量的PAAI 可獨立預(yù)測動脈瘤進展，研究發(fā)現(xiàn)，18F-FDG PET 攝取與脂肪衰減指數(shù)（fat attenuation index，F(xiàn)AI）之間表現(xiàn)出良好的相關(guān)性[36]。

目前，PET已被應(yīng)用于AAA 的相關(guān)研究中，PET-CT可通過顯示動脈瘤瘤壁的炎癥狀態(tài)為AAA的發(fā)病機制、破裂風險評估以及疾病預(yù)后提供細胞和分子水平依據(jù)[37-38]，其中，PET/CT檢測AAA 炎癥機制與PVAT 對AAA 形成及破裂風險機制在某些方面存在相似性。

3.1 炎癥細胞

巨噬細胞是動脈粥樣硬化和炎癥血管疾病中主動脈壁葡萄糖高代謝的主要細胞來源。研究表明，由于細胞間糖酵解活性不同，相較于其他巨噬細胞亞型，18F-FDG 在M1型巨噬細胞中積累更多[39]。研究發(fā)現(xiàn)，18F-FDG SUV 攝取值與炎性細胞浸潤程度呈正相關(guān)，而與平滑肌細胞和膠原纖維含量呈顯著負相關(guān)，通過FDG PET/CT顯像可觀察到AAA 壁代謝增加[40-41]。

值得注意的是，主動脈FDG 攝取與炎癥、動脈瘤壁不穩(wěn)定的組織病理學特征以及臨床癥狀相關(guān)。在AAA 早期，18F-FDG SUV 攝取值與AAA 最大直徑增長率、巨噬細胞染色面積百分比呈正相關(guān)；而在疾病后期，兩者之間的關(guān)聯(lián)呈負相關(guān)。研究顯示，炎癥在AAA 早期進展中起重要作用，而在AAA 晚期進展中作用不太明顯[42]。因此，18F-FDG PET成像可用于監(jiān)測動脈瘤壁炎癥變化，進而預(yù)測AAA 的破裂風險。除FDG外，膽堿能示蹤劑也被證明能有效地監(jiān)測巨噬細胞，但目前尚未用于AAA 中。

此外，68Ga-DOTATATE作為靶向生長抑素受體2的生物功能抑制肽，在巨噬細胞和受損內(nèi)皮細胞中過量表達，與非特異性測量細胞內(nèi)葡萄糖代謝的18F-FDG 相比，68GADOTATATE由于其動脈粥樣硬化特異性巨噬細胞標記物的特點[43]，具有明顯的優(yōu)越性，可為進一步探究AAA 的PVAT 炎癥機制提供依據(jù)。

3.2 MMP

炎性浸潤是AAA 進展中MMP的主要來源，MMP局灶性蛋白水解過度可能導致相對較低水平腔內(nèi)壓力下的AAA 破裂，尤其是MMP2和MMP9。Reeps等[40]研究表明，F(xiàn)DG 攝取增加僅與MMP9的表達和炎癥反應(yīng)顯著相關(guān)，而MMP-2活性則與SUVmax 無關(guān)。這些結(jié)果與既往發(fā)現(xiàn)的AAA 破裂部位MMP9水平升高，而MMP2表達不升高的結(jié)果一致[44-45]。而Hermann 等[46]研究也證實，靶向MMP 的PET/CT 顯像，可用于顯示病變部位血管壁的情況。

4 SPECT 對PVAT 的可視化評估

SPECT作為一種無創(chuàng)的分子影像技術(shù)，利用不同的放射性同位素如99Tcm、123I、111In等，加以特異性的分子探針，選擇性地反映人體內(nèi)的生理病理變化以及器官組織的代謝情況。與PET相比，SPECT雖然空間分辨率較低，但使用了半衰期較長的同位素，提供了更長的研究時間，且價格更低，近年來正逐漸應(yīng)用于AAA的擴張和破裂風險評估中[47]。

目前研究表明，PVAT 是各類心血管疾病中炎癥介質(zhì)的主要來源之一，PVAT 分泌的各類生物活性分子擴散到鄰近血管內(nèi)膜-中膜層，可影響血管舒縮功能，并導致炎癥反應(yīng)[48]。因此，可以使用特定的分子探針結(jié)合放射性核素，利用SPECT技術(shù)特異性檢測AAA 的局部炎癥以及代謝水平，對后續(xù)的風險進行評估，以利于AAA 患者的臨床管理。雖然目前炎癥與AAA 進展之間的確切因果關(guān)系仍未明晰，但血管壁炎癥和基底重塑、主動脈擴張以及主動脈破裂的關(guān)聯(lián)已被充分證實。主動脈壁內(nèi)白細胞的聚集、增殖，促進MMP表達并激活炎癥介質(zhì)的釋放，是AAA 臨床進展的關(guān)鍵決定因素。

Golestani 等[49]的研究對灌注血管緊張素Ⅱ的AAA 小鼠模型使用99Tcm標記的RP805，特異性地靶向MMP，結(jié)果顯示，AAA 小鼠與對照組相比，RP805攝取顯著升高，與血管壁MMP活性及巨噬細胞含量密切相關(guān)，可用于預(yù)測主動脈擴張或動脈瘤破裂死亡結(jié)局。因此，可對小AAA 患者展開監(jiān)測，對其手術(shù)獲益進行評估，以達成更好的風險管理，同時，靶向MMP分子影像還可為AAA 較大但穩(wěn)定的患者，規(guī)避不必要的手術(shù)治療，使患者獲益。

此外，Shannon等[50]研究發(fā)現(xiàn)，AAA的發(fā)生發(fā)展過程中存在大量中性粒細胞的浸潤、活化，其中，活化后的中性粒細胞上甲酰胺受體1（formyl peptide receptor 1，F(xiàn)PR-1）水平迅速上調(diào)，可利用聚乙二醇化的肽配體肉桂酰-F-（D）L-F-（D）L-F-K [cinnamoyl-F-（D）L-F-（D）L-F-K，cFLFLF]與激活的中性粒細胞上的FPR-1特異性結(jié)合，通過SPECT定量無創(chuàng)地早期診斷AAA的形成。

5 小結(jié)與展望

AAA 的發(fā)生發(fā)展是一個復(fù)雜、動態(tài)的過程，涉及眾多炎癥、免疫因素的相互作用。隨著研究的不斷進展，人們對PVAT 的認識已不再僅局限于曾經(jīng)的惰性儲能器官，其調(diào)節(jié)血管炎癥和免疫微環(huán)境的作用正逐漸被揭示。采用CT、MRI、PET、SPECT 等影像學手段對PVAT 在AAA進展中發(fā)揮的作用進行可視化評估，有利于對AAA 患者的風險管理。然而，目前相關(guān)影像學評估大多局限于冠狀動脈及基礎(chǔ)動物實驗，對于AAA 進展中PVAT 的可視化評估未來仍有待更多相關(guān)試驗的開展與驗證。