纤溶酶原激活物抑制物-1与冠心病

心血管病学进展 1999年第6期第20卷 综述

作者：张翠丽　鲍英华　黄永麟

单位：张翠丽　鲍英华　哈尔滨医科大学附属第一医院老年病科，　黑龙江　哈尔滨　150001；黄永麟　哈尔滨医科大学附属第一医院心内科，　黑龙江　哈尔滨　150001

　　文章编号：1004-3934(1999)06-0356-04

　　 　　中图分类号：R541.4；Q 26

　　 　　文献标识码：A

Plasminogen Activator Inhibitor-1 and

　　Coronary Heart Disease

ZHANG Cui-li¹,　BAO Ying-hua²,　HUANG Yong-lin²

　　(1.Department of Gerontology,First Affiliated Hospital of Haerbin Medical University,　Heilongjiang Haerbin　150001;　2.Department of Cardiology, First Affiliated Hospital of Haerbin Medical university,　Heilongjiang Haerbin　 150001)

　　冠心病的发病机制尚不清楚，可能是多种因素作用于不同环节的结果。脂质代谢紊乱、 血液凝溶系统失衡、免疫损伤、血管活性物质长期作用及感染等均可能参与冠心病的形成和 发展。青年发生冠心病可能与遗传有关。近年血液凝溶系统失衡在冠心病的发病过程中所起 的作用越来越引起人们的重视。

　　1　概述

　　纤溶系统与凝血系统活性的动态平衡保证了血液在血管内的正常流动。血液凝血系统活性增 加而纤溶系统活性降低是导致血栓性疾病的直接原因。纤溶系统包括四种成分，即纤溶酶原 、纤溶酶、纤溶酶原激活物(PA)和抑制剂。

　　PA主要有两种类型：组织型(t-PA)和尿激酶型(u-PA)。PA可使纤溶酶原转变为纤溶酶，纤 溶 酶降解纤维蛋白、细胞外基质和粘附蛋白。抑制剂主要包括纤溶酶原激活物抑制物(PAIs)和 α₂抗纤溶酶。α₂抗纤溶酶可抑制纤溶酶的活性，使其快速灭活。PAIs有四种类型：内 皮细胞型PAI(也称纤溶酶原激活物抑制物-1，PAI-1)、胎盘型PAI(PAI-2)、尿型PAI(PAI -3) 和protease-nexin(PAI-4)。其中起重要作用的是PAI-1和PAI-2。PAI-1是纤溶系统的 主要调节因子，可能与冠心病有关。PAI-2主要由胎盘产生，在妊娠中可能起重要作用。

　　2　PAI-1的生物学特征

　　PAI-1分子量50Kda，由379个氨基酸残基组成，是丝氨酸蛋白酶抑制剂家族的一员，被克 隆定位在7号染色体q21.3～q22上。PAI-1基因包括9个外显子和8个内含子，片段大小约12 . 3kb。通过northern blot杂交分析发现PAI-1有两个不同的信使核糖核酸(mRNA)，分别约2 .3kb和3.2kb。

　　PAI-1在体内有三种存在形态，即活性态、潜伏态和底物态，只有活性态的PAI-1可与t-P A和 u-PA结合，潜伏态和底物态不能与t-PA或u-PA结合。体内PAI-1大多以潜伏态存在，应 用变 性剂如十二烷基硫酸钠、尿素、盐酸胍等可使潜伏态的PAI-1重新激活为活性态的PAI-1。 虽 然血浆PAI-1的主要来源是内皮细胞和肝细胞，但这些细胞对血浆PAI-1水平的影响尚不十 分 清楚。近年应用原位杂交和免疫组化方法发现血浆PAI-1主要由各种组织中的血管内皮细胞 分泌。PAI-1的另一个重要生理来源是血小板，占PAI-1抗原的93%，但仅占活性的3%～5% 。 在血液凝固过程中，来自血小板的PAI-1在保护血凝块抗溶解中可能起重要作用。血小板的 激活可诱发贮存在血小板中的PAI-1的释放，导致局部PAI-1浓度高于血浆水平几个数量级 ， 从而预防血块过快溶解；同时血小板相关生长因子的释放反过来也增加PAI-1的合成。激活 的蛋白C和凝血酶灭活PAI-1，使PAI-1从血块中逐渐消失，随后PA扩散至血块中引起血块 溶解。

　　PAI-1水平在血浆中存在昼夜规律性变化：PAI-1活性在清晨最高，至下午和晚上处于最低 值 ，这可能是引起清晨纤溶活力下降、易发生心肌梗死(MI)的原因。这种PAI-1水平的节律性 变化的原因尚不清楚。PAI-1和t-PA还有季节性变化，纤溶活性在冬季最低，在夏季最高 ， 这正与血栓性疾病冬季发病率高相符。个体间PAI-1水平有很大变异(上午9：00时为0.0 ～1 .3nmol/L)，但生理条件下某一个体血浆PAI-1水平在上午9：00时在几周内是恒定的。PAI -1在体外37℃下不稳定。激活的蛋白C可与PAI-1形成1：1的复合物，从而灭活PAI-1。

　　3　PAI-1与冠心病

　　PAI-1水平增高与MI的形成有关，血浆PAI-1水平增加可降低纤溶活性、促进血栓形成和延 展 。应用特异性PAI-1抗体可诱导出相反的结果。Hamsten等^［1］对109例45岁前首次 发 生MI生存下来的患者研究认为血浆PAI-1水平增高是再梗死的原因。PAI-1水平增高与 冠状动 脉病变的关系尚有争议。Oseroff等^［2］将65例不合并心绞痛、MI、高脂血症和糖尿 病的冠心病男性患者按动脉粥样硬化严重程度分为五组，结果显示各组PAI-1与正常对照相 比均无显著差异。Mehta等^［3］研究显示：年龄相匹配的冠心病和正常对照间血浆PA I-1活性无明显差异，且PAI-1水平与病变的广泛程度无关。与此相反，大规模临床研究发 现 冠心病患者血浆PAI-1水平显著增高，伴有MI或不稳定心绞痛者增高更明显^［4］。 动 脉粥样硬化斑块中有PAI-1 mRNA表达增强^［5］，而且动脉粥样硬化早期血浆PAI-1 活 性增加；PAI-1活性增加与球囊扩张术后冠状动脉再狭窄有关^［6］，这些研究表明 动 脉粥样硬化病变的细胞增殖和血管成形术后新生内皮形成与PAI-1表达增强有关。Thompson 等^［7］对3 000例心绞痛患者进行冠状动脉造影研究发现血浆PAI-1水平与冠状动脉 狭窄有关，但与冠状动脉粥样硬化广泛程度无关。MI后3～6月和4～7年分别进行冠状动脉造 影发现糖耐量正常患者低密度脂蛋白(LDL)胆固醇是冠状动脉粥样硬化病变进展的预测指标 ；而PAI-1水平是糖耐量异常患者动脉粥样硬化进展的预测指标^［8］。Schneiderma n 等^［5］对16例因动脉闭塞或动脉瘤进行重建手术的患者进行研究，应用northern bl ot杂交方法发现11例严重动脉粥样硬化的血管PAI-1 mRNA水平比5例正常或轻微受累的动脉 明显增高，且多数病例中PAI-1 mRNA的水平与动脉粥样硬化的严重程度相关；应用原位杂 交 对同一患者的邻近组织分析表明在动脉粥样硬化基底层周围增厚的内皮中有大量PAI-1 mRN A 阳性细胞，并在坏死物质和血管外膜的内皮细胞中检测到PAI-1 mRNA；而正常人的动脉组 织 中只能在管腔的内皮细胞中检测到PAI-1 mRNA。这些结果说明在人严重动脉粥样硬化的动 脉 中有PAI-1 mRNA的表达增强，推测PAI-1在动脉粥样硬化形成过程中起一定作用。然而是P AI-1增加引起动脉粥样硬化还是动脉粥样硬化导致PAI-1表达增强尚不清楚。

　　目前公认的冠心病的主要危险因素有高脂血症、肥胖、糖尿病及高血压等，大量研究提示这 些危险因素均可能通过影响PAI-1活性而导致机体纤溶能力降低，加速动脉粥样硬化的形成 和发展。

　　血脂异常如总胆固醇、甘油三酯、LDL和极低密度脂蛋白(VLDL)增高，高密度脂蛋白(HDL)减 低，均易患冠心病。载脂蛋白A(apo A)的降低和载脂蛋白B(apo B)的增高也是致病因素。新 近认为脂蛋白a［Lp(a)］增高是独立的危险因素。血管损伤后进行高胆固醇和花生油饲养致 高脂血症的家兔主动脉内PAI-1 mRNA表达明显增强；原位杂交可见PAI-1 mRNA在内皮细胞 分 化异常的平滑肌细胞和巨噬细胞中表达增强^［9］。Sironi等^［10］研究发现 ，VLDL可使培养的肝细胞向基质释放PAI-1增加，同时伴有细胞外甘油三酯的聚集；通过对 LDL受体特异的单克隆抗体IgG CT的研究发现，VLDL的作用是通过与LDL受体相互作用介导的 。尽管LDL对内皮细胞PAI-1的合成没有影响，在介导基质中，被紫外线照射氧化的LDL可增 加PAI-1水平^［11］。另一个致动脉粥样硬化的脂蛋白Lp(a)也能刺激内皮细胞合成P AI-1。冠心病患者血浆Lp(a)水平增高，研究发现Lp(a)能竞争性的抑制纤溶酶原与内皮细 胞 、单核细胞和血小板结合，干扰表面相关纤溶酶的产生。Lp(a)还能抑制纤溶酶原与纤维蛋 白和纤溶酶原受体结合，从而干扰纤溶酶原的激活。Etingin等^［12］研究发现在体 外培养的内皮细胞中Lp(a)可增加PAI-1活性和稳定状态的mRNA水平，而不改变t-PA活性和 mR NA转录水平；虽然其它脂蛋白不增加内皮细胞PAI-1 mRNA水平，但选择性的治疗LDL可增加 P AI-1的3.2kb的mRNA，而不增加PAI-1活性和抗原。然而，体内尚未发现血浆Lp(a)与血浆 P AI-1水平有相关性，Lp(a)对内皮细胞PAI-1合成的刺激作用可能是发生在局部，而不引起 全身PAI-1水平的改变。

　　肥胖是形成动脉粥样硬化和心血管疾病的独立危险因素，肥胖常与其它代谢紊乱，如高甘油 三酯血症、高胰岛素血症及Ⅱ型糖尿病有关。临床研究发现PAI-1活性增加与肥胖有关 ，PA I-1在肥胖患者中异常表达与心血管疾病的发病风险增加相关。体重指数与血浆PAI-1活性 呈 高度正相关。通过限制饮食使血浆甘油三酯降低、体重减轻后，纤溶能力得到改善、甚至恢 复正常。Mehrabian等^［13］研究高碳氢化合物低脂饮食对健康中年人的短期影响， 结果发现三周内血浆PAI-1水平下降。肥胖症患者经胃回肠或空肠回肠旁路手术后体重 迅速 下降，同时血浆PAI-1活性明显下降，血栓溶解时间缩短^［14］。脂肪细胞能够合成 PAI-1，在肥胖患者中脂肪组织合成PAI-1的能力超过其他任何组织。脂肪组织也是合成肿 瘤 坏死因子(TNFα)的主要场所，在肥胖动物模型中TNFα的表达增强，TNFα也能刺激PAI-1 的 生物合成。因此，肥胖患者血浆PAI-1活性增加一方面是由于脂肪组织合成PAI-1增加，另 一方面是由于增高的TNFα促进PAI-1的表达。

　　Ⅱ型糖尿病常伴有高胰岛素血症、糖耐量异常、肥胖、高血压及脂质代谢紊乱(VLDL甘油三 酯增高和HDL胆固醇降低)。血浆胰岛素可能是PAI-1活性的主要的生理调节因子。在对1 48 4 例心绞痛患者的研究发现血浆胰岛素水平与PAI-1密切相关^［15］。通过运动、减轻 体重或应用二甲双胍使胰岛素水平下降后，血浆PAI-1活性也下降^［16］。加入类胰 岛素样生长因子后肝细胞合成PAI-1增加。用高浓度胰岛素诱导胰岛素受体下调后再加入 胰岛素可使肝细胞PAI-1合成明显增加。胰岛素原和胰岛素原裂解产物(胰岛素抵抗时增高) 可直接刺激PAI-1的合成。高胰岛素血症、胰岛素抵抗和PAI-1活性增加相互联系的机制尚 不 清楚。体内应用外源性胰岛素并不能引起PAI-1水平增加，口服葡萄糖引起的内源性胰岛素 急性增加并不影响PAI-1水平的节律性变化，因此血浆PAI-1浓度不直接与胰岛素水平的急 性 改变相关，然而不能除外胰岛素需要较长一段时间来诱导PAI-1的合成。许多研究发现胰岛 素增加肝细胞合成PAI-1，但不增加人脐静脉内皮细胞分泌PAI-1，提示胰岛素可能通过增 加肝细胞分泌PAI-1而直接起作用。

　　对原发性高血压病人PAI-1的研究较少。Jansson等^［17］报道轻微未经治疗的高血 压 患者血浆PAI-1活性增高，而t-PA活性降低。Landin等^［18］报道未经治疗的高血 压 非肥胖者血浆PAI-1水平明显增高。肾素-血管紧张素系统在高血压的发病机制中占有十分 重 要的地位。血管紧张素转换酶基因3’附近第16内含子处287bp ALU重复序列缺失的纯合子血 浆PAI-1水平比插入纯合子水平高10%～30%。新近报道血管紧张素Ⅱ能刺激体外培养的主动 脉内皮细胞PAI-1 mRNA的表达^［19］。人体内输入生理量的血管紧张素Ⅱ可快速导 致 剂量依赖性的PAI-1的增加^［20］。相反应用血管紧张素转换酶抑制剂(ACEI)和血管 紧张素Ⅱ受体拮抗剂(ATⅡRA)可使体外培养的主动脉内皮细胞u-PA活性增加^［21］ 。 鼠球囊扩张术致主动脉内皮损伤后，ACEI能抑制新生内皮的PAI-1表达^［22］。Oika wa等^［23］研究显示ACEI和ATⅡRA可明显减轻放射性损伤所致的肾小球病变，包括血 栓形成、肾小球膜溶解和肾小球硬化，同时ACEI和ATⅡRA明显减弱放射性损伤的肾脏内PAI - 1 mRNA的表达，加速纤维蛋白溶解和血管外基质的降解。这些事实表明肾素-血管紧张素系 统与纤溶系统存在某种关联。

　　总之，冠心病致病的多种危险因素可影响血浆PAI-1水平。血浆PAI-1活性增高引起纤溶活 性 降低，导致纤维蛋白清除减少，引起纤维蛋白沉积；同时，PAI-1抑制血管外基质的水解， 限制血管外平滑肌迁移；另外，纤维蛋白与血管壁结合，通过刺激平滑肌细胞增殖而促进动 脉粥样硬化斑块的生长。纤维蛋白与动脉粥样硬化斑块的组成相同，也说明纤维蛋白沉积在 动脉粥样硬化病变的形成过程中起一定作用。

　　4　PAI-1在治疗中的应用前景

　　近年来溶栓治疗明显改善了MI患者的预后，保护了心功能，挽救了濒死的心肌，缩小了梗塞 范围，降低了病死率。然而血管再通后再梗塞问题临床上尚未找到理想的解决办法。研究发 现溶栓治疗后再梗塞与狭窄部位激活的血小板的聚集有关；用抗血小板受体复合物糖蛋白Ⅱ b/Ⅲa抗体明显预防再梗塞的发生。Levi等^［24］应用家兔颈静脉血栓形成模型研究 发现，PAI-1中和单克隆抗体可促进内源性血栓溶解，抑制血栓生长，减少再梗塞的发生。 P AI-1单克隆抗体可将活性态的PAI-1转化为无抑制作用的底物态的PAI-1，从而降低 血浆PAI- 1活性。Biemond等^［25］应用犬冠状动脉血栓形成模型研究发现联合应用rt-PA(0 .25 mg/kg)和抗PAI-1抗体比单独应用rt-PA进行溶栓治疗明显降低血栓生长程度(rt-PA治疗 平均 下降21.5%，联合治疗下降12.2%)，平均再灌注时间由19.5分钟缩短到8.1分钟，再梗塞 时间由3.3分钟延长到11.6分钟，而且没有出现出血等副作用；单独使用抗PAI-1抗体虽 能 抑制PAI-1活性，但不能引起再灌注。进一步研究发现PAI-1基因断裂的鼠可诱发轻微高纤 溶 状态和抑制静脉血栓形成，但并不发生严重凝血功能障碍^［26］；PAI-1基因缺陷的 患者仅表现为轻微出血倾向^［27］。因此应用PAI-1单克隆抗体较应用抗凝药和抗血 小板聚集药相对安全些。总之，动物实验已充分显示了抗PAI-1单克隆抗体作为溶栓治疗辅 助治疗的有效性、安全性，可望成为解决溶栓后再梗塞问题的理想方法。

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收稿日期：1998-04-08　修回日期：1999-07-28