易损斑块破裂的病理生理与分子影像学1课件

易损斑块破裂的病理生理与分子影像学对急性冠脉综合征、心源性猝死认识的进展动脉粥样硬化性心血管病每年导致1900余万人死亡，冠心病占相当大比重。相当多“正常”患者发生无症状性猝死。现有的检查诊断技术在发生急性心脏事件前检出这部分患者做的不够。对易损斑块的认识开辟了其发展的新方向。不只是易破裂斑块才是易损斑块，所有的有高度发生血栓并发症可能和进展迅速的斑块都是易损斑块。易损斑块并不是急性冠脉综合征、心肌梗塞和心源性猝死的唯一原因，“易损血液”（Vulnerableblood，血栓形成倾向）和“易损心肌”（Vulnerablemyocardium，电生理不稳定，易发生致命性心律失常）也起着重要作用。新近实验室检查（如CRP）的发展、心肌电生理检查、影像学技术（CT和MR）以及心导管结合基因和蛋白技术可以定位和定性易损斑块，指导临床医生诊断和治疗，减少急性冠脉综合征和心源性猝死的发生。对急性冠脉综合征、心源性猝死认识的进展（引自：NaghaviM,LibbyP,FalkE,etal.Fromvulnerableplaquetovulnerablepatient:acallfornewdefinitionsandriskassessmentstrategies:PartI.Circulation,2003,108:1772－1778.)易损斑块的类型与病理特征易损斑块最主要病理形态特征：有一个大的脂质核心，占斑块体积的40%以上，多为偏心性；纤维帽变薄，厚度≤65μm，主要由Ⅰ型胶原纤维组成，内有大量的炎细胞浸润，平滑肌细胞成分较少，形成薄弱的肩部；斑块的肩部及基底部有较多新生的微血管。具有这种结构的斑块在冠状动脉左前降支最多见。易损斑块的类型与病理特征示意图：易损斑块最主要的特征：纤维帽变薄；外源性巨噬细胞侵入；平滑肌合成功能下降；大脂质核心；无明显管腔狭窄。易损斑块不稳定及破裂的病理生理机制（一）炎症促斑块不稳定（二）不稳定斑块与血管新生（三）易损斑块破裂与血栓形成（一）炎症促斑块不稳定1.脂质核心扩大：（一）炎症促斑块不稳定2.1内皮细胞的凋亡:可能机制：粥样硬化的动脉壁与正常不同,氧张力高的环境中,内皮细胞有大量诱导型iNOS表达,产生大量NO(nmol),大量的内外源性NO作用于靶细胞可使胞内wt-p53合成增多，使细胞周期停滞于G1期而促凋亡。意义：血管内皮细胞对血管自身稳定起关键作用。内皮细胞功能障碍导致炎症细胞激活并合成、分泌各种水解酶、细胞因子和生长因子，细胞过度增生；舒血管因子/缩血管因子失衡，激活的白细胞易于进入血管内皮下间隙，诱发血小板聚集，增加脂蛋白和血浆成分的渗透性；最终导致细胞坏死和斑块失稳。（一）炎症促斑块不稳定2.2VSMC的凋亡：可能机制：血管损伤后动物或人体动脉中层的VSMC表型改变

调节存活因子如Bcl-2家族成员的表达发生改变；巨噬细胞和T淋巴细胞导致的VSMC表面的Fas上调；粥样斑块内p53固定过度表达，激活Bax基因的转录激活因子，Bax表达上调，导致VSMC对凋亡敏感性增加。P53可能与粥样硬化氧张力过高和DNA损伤有关。

（一）炎症促斑块不稳定2.3.巨噬细胞的凋亡：近来发现进展斑块凋亡细胞明显多于静止斑块,在进展斑块的凋亡区域含有大量来源于巨噬细胞的泡沫细胞。细胞凋亡后要由周围细胞吞噬,清除，凋亡细胞的清除可以防止细胞内有毒成分外泄及炎性细胞浸润，大部分凋亡小体由巨噬细胞吞噬，少部分由VSMC清除,消化。巨噬细胞通过清除受体识别氧化损伤细胞和凋亡小体，如在胞膜损伤之前凋亡小体被清除,斑块趋于稳定，促凝作用小；而VSMC和巨噬细胞凋亡增加或清除活性下降时,凋亡的VSMC和巨噬细胞不能包裹吸收,从而坏死核心扩大。（一）炎症促斑块不稳定3.斑块纤维帽变薄：3.1基质合成减少：基质组成成分的合成受细胞因子及生长因子的调控,处于斑块中活化T淋巴细胞周围的SMC胶原合成能力大为下降。进展期人类粥样斑块包含富有T淋巴细胞的区域,这些T细胞处于慢性激活状态,持续产生IFN-γ,临近的SMC表达HLA-DR增多,说明其与IFN-γ作用。在不稳定斑块中,激活的T淋巴细胞分泌的IFN-γ抑制胶原合成基因表达而几乎完全抑制胶原纤维合成并影响胶原组织的维持和修复。促凋亡因素的增强和(或)抑凋亡因素的减弱均导致了内皮细胞、平滑肌细胞的凋亡,IFN-γ参与其中，其作用可能被白介素-1β转换酶增强。（一）炎症促斑块不稳定3.纤维帽变薄：3.2基质降解增强：纤维帽结构中Ⅰ型和Ⅲ型胶原对保持斑块稳定有重要作用，基质金属蛋白酶(MMP)的活化增强及组织金属蛋白酶抑制剂(TIMP)产生不足致MMP/TIMP比例失调促进它们的降解。（一）炎症促斑块不稳定3.纤维帽变薄：3.2基质降解增强：

此外，肥大细胞TNF-α刺激局势细胞合成MMP-9;类胰蛋白酶及胃促胰液酶活化所有MMPs。MPO衍生的次氯酸可激活MMP-7，同时灭活由单核/巨噬细胞产生的TIMP-1。MPO氧化修饰产生的ox-LDL可抑制平滑肌细胞合成胶原,并诱发平滑肌细胞凋亡,导致平滑肌细胞相对减少,纤维帽强度减弱。（二）血管新生促斑块失稳在AS病变的各阶段均有动脉内膜的血管新生，尤其在易损斑块中更明显。新生血管主要分布在斑块的肩部和基底部,纤维帽较少，与单核/巨噬细胞浸润常见部位一致。新生血管可成为炎细胞和脂质成分进入斑块的通路。新生血管发育不完善，基底膜不完整，因而易于破裂、出血。斑块内出血使斑块体积增大，血管腔进一步狭窄，同时含铁血黄素沉积，激活巨噬细胞，泡沫细胞增多。（三）斑块破裂与血栓形成机械力、血流动力学力因素如管壁压力波动和纤维帽张力增加、不同组织间的摩擦力等均可能导致其变得脆弱或破裂。斑块水肿,血管痉挛,较柔软斑块的塌陷,斑块内出血,均可使其内部压力升高而发生破裂。斑块破裂后具强大促凝作用的内膜下胶原纤维及粥样物质与血液接触。凋亡细胞也是强烈的促凝血物质，活化的血小板就聚集在富含细胞凋亡的区域。激活巨噬细胞组织因子基因过量表达，全身或者斑块局部高水平的组织因子；内皮细胞功能受损使凝血/抗凝、纤溶激活/抑制平衡破坏。多种炎性因子(如TNF、IL－1)可使内皮从抗凝状态、抗粘附状态转化为促凝状态、易粘附状态,分泌MCP-1、MCSF、IL-8等,这一恶性循环促使粥样斑块进展。此外,增加的血流剪切力也增加了血小板的聚集性。易损斑块的分子影像学分子/细胞水平的变化反映疾病发生的更多和更早的信息。易损斑块的分子影像学引自WeisslederR,MahmoodU.Molecularimaging.Radiology2001;219:316–333易损斑块的分子影像学成像靶：易损斑块发生发展过程中的分子事件都是潜在的成像靶；分子探针：①靶向探针：由与靶具有亲和性的配体，如抗体、肽或小分子化合物经特定的方法与同位素、荧光素、顺磁性复合物及声学对比剂连接组成。缺点：背景噪声高，需要一段时间使血液中未结合的对比剂被代谢清除后方能更好地显示靶部位结合对比剂的影像信号。主动靶向：特异性结合细胞受体或酶；被动靶向：基于自身防御机制②智能可激活探针：在原始注射状态几乎无信号，一旦为不同机制（物理或酶学机制）激活，可在作用位点产生强烈的信号改变及高的信噪比，从而可由先进的影像学设备检测到这些信号改变。主要用于定位酶的活性与功能。信噪比高，但设计复杂。成像设备：PET/CT、SPECT、MRI、US、光学成像（包括生物发光成像（BLI）、近红外线荧光成像（NIRF）、荧光断层成像技术（FMT）、激光扫描荧光显微技术（LSFM）等）易损斑块的分子影像学：巨噬细胞成像利用氧化铁微粒MR成像：超顺磁性氧化铁微粒（USPIO）直径仅20nm，可躲过肝脾网状内皮系统的吞噬并能穿行于血管内皮细胞之间的空隙。这样，若某处血管壁有巨噬细胞存在，USPIO就会被其吞噬而聚集，在T2WI上表现为低信号。影像与病理学对照研究证实，USPIO倾向于被破裂的或者具有破裂倾向的粥样斑块中的巨噬细胞所吞噬。活体激光扫描荧光显微技术（LSFM）和靶向于巨噬细胞的近红外（NIRF）磁性荧光纳米颗粒（MFNP）在活体水平对巨噬细胞活性直接成像。其平面分辨率高达5×5μm，与背景的信噪比达3.9±1.8。NIRF信号与巨噬细胞免疫染色结果有很好的相关性，他们认为这是一个有效的无创性检测粥样硬化中巨噬细胞活性的平台，将来可用于临床检测易损斑块。易损斑块的分子影像学：凋亡显像细胞凋亡分子显像的显像标志物(imagingbiomarker)主要包括PS、caspases(如caspase-1、caspase-3)以及p53。细胞膜的成分磷酸酰丝氨酸（PS）从正常情况下的细胞膜内侧面转移并暴露在细胞膜外表面（PS外化），发出可被吞噬的信号是细胞凋亡过程中的早期分子事件。膜联蛋白annexinV对外化PS有高度亲和力，可以被各种成像手段可检测到的物质(如核素、MION、SPIO、CLIO、荧光染料、超声微泡等)标记。因而可实现凋亡成像检测高危斑块。核医学显像：利用99mTc标记的annexinA5进行的分子影像学可作为评价斑块稳定性及确认那些急性心血管事件危险病人的新方法。光学成像：荧光基团cy5.5与annexinV共价偶联成具有活性的荧光探针Cy-annexin并应用NIRF在活体内的细胞凋亡成像。基于重组annexinV构建PS敏感性荧光探针的荧光分子断层成像(fluorescencemoleculartomography,FMT)[58]也应用于凋亡显像。Hakumaki等[55]依据细胞凋亡过程中的生化变化,即多聚不饱和脂肪酸(polyunsaturatedfattyacids,PUFAs)积聚,建立了活体内1H-MR波谱检测细胞凋亡技术。但由于该技术敏感性较低,空间分辨力差,应用受到限制。高分辨力MRI将克服上述缺陷。易损斑块的分子影像学：血管生成成像新生的血管内皮分泌的特异性分子αvβ3整合素可作为包含精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸肽（arginine-glycine-aspartate，RGD）的细胞外基质蛋白的黏附受体，两者可特异性结合，因而是目前研究最集中的评价血管生成的靶分子。核医学：核素标记不会使RGD肽链失活，有良好的稳定性及快速的血液清除能力；靶向αvβ3整合素的99Tc标记的肽（NC100692）可选择性定位于血管生成增加区域的内皮细胞，可用于连续成像血管生成的热点区域。MRI：利用靶向αvβ3整合素的顺磁性微粒可在1.5TMR上显示动脉粥样硬化病变中的血管生成，与组织学结果有高度的一致性。US：将精氨酸-甘氨酸-亮胺酸三肽或αvβ3整合素共价共轭到对比剂微泡后，利用超声技术可无创性检测血管生成；研究还显示，利用整合素表达的超声分子影