引用本文: 许勤宸, 高世林, 吴洲鹏, 刘春娟, 王默进. 深静脉血栓形成相关生物标志物的研究进展. 中国普外基础与临床杂志, 2024, 31(8): 1019-1024. doi: 10.7507/1007-9424.202403058 复制
深静脉血栓形成(deep venous thrombosis,DVT)是一种常见的静脉血栓栓塞性疾病[1]。目前,DVT的临床诊断主要依靠影像学手段,但由于医疗成本或侵入性检查等原因,临床上一般不会对缺乏特异性症状或非高危患者进行影像学检查[2-3]。因此,寻求具有高敏感度和特异度且简便易行的生物标志物对于DVT的风险预测、早期诊断、及时治疗等方面具有重要意义。在众多的生物标志物中,D-二聚体因其广泛的研究基础和在临床实践中的应用而受到关注。D-二聚体常用于患者筛查,为临床决策提供参考。然而,其高敏感度(96%)与低特异度(40%)并存的问题不容忽视,阳性预测值仅为48%,这可能导致诊断时产生假阳性结果[4]。此外,D-二聚体水平受多种因素影响,如恶性肿瘤、感染、心肌梗死、创伤、肾功能损害、妊娠等,这使得其在特定人群中的应用受到一定限制,往往需要进一步的影像学检查予以确诊[5]。近年来,可溶性P-选择素作为DVT诊断的生物标志物受到了关注,据报道其在下肢DVT的诊断中较D-二聚体更具特异性[6]。然而,由于缺乏统一的测量方法和最佳检测点,其应用仍受到一定限制。
笔者将重点关注近5年国内外正在研究的新颖生物标志物,按照它们在血栓形成和发展中的大致作用和时间顺序进行综述,旨在探讨它们在DVT诊断中的性能以及指导静脉血栓形成治疗的潜在益处。通过深入研究这些生物标志物,我们有望为DVT的临床诊疗提供更为准确、高效的手段,进而改善患者的生活质量并降低疾病负担。
1 血清微小核糖核酸
血清微小核糖核酸(microRNA,miR) 是一种内源性小分子RNA,可以调节基因表达,从而以多种方式控制细胞的生物学过程[7]。过去对miR的研究多集中在各类心血管疾病[8-9]和肿瘤[10-11]中,被作为诊断和预后的生物标志物,但没有探讨miR在DVT患者中的作用。2015年,Qin等[12]首次探讨了与DVT发展相关的miR。该研究纳入了38例连续接受膝关节或髋关节手术的患者,采用病例对照研究的方法,收集DVT组和对照组(无DVT)患者的外周血清标本,使用TRIZOL 试剂从血清样本中分离出总RNA,最后对736个人类miR进行检测。结果显示:与对照组相比,术后DVT组患者血清中的miR-582、miR-195和miR-532的表达水平增高。 这一发现表明血清miR有可能作为诊断DVT的非侵入性生物标志物。此后,多项研究对各类miR进行了一系列的探究,例如,miR-96[13]、miR-495[14]、miR-150[15]等。此外,有研究[16]将miR-27a/b和血清miR-320a/b与D-二聚体联合应用,提高了DVT患者的诊断准确性。因此,miR可作为DVT辅助诊断的一部分,提高D-二聚体检测DVT的敏感度和特异度,但仍需要更多的临床数据来验证其准确性和可靠性。
此外,由于一个miR可以有数百个靶基因,一个基因可以成为许多miR的目标靶点,而DVT的形成是由许多miR控制的复杂过程。因此,确定由特定miR调节的确切机制尤为重要,但目前对于miR在DVT中的具体作用机制尚不完全清楚,还需要进一步的研究来揭示其潜在的生物学功能和临床应用价值。
2 E-选择素
E-选择素是一种由活化的内皮表达的糖蛋白,主要存在于内皮细胞中,可与P-选择素密切结合,将白细胞吸附到炎症部位,促进凝血的发生[17]。 在动物实验[18]中表明,E-选择素是小鼠静脉血栓形成模型中血栓形成和纤维蛋白含量的重要调节因子,E-选择素敲除小鼠血栓的纤维蛋白含量降低,静脉壁炎症和纤维化减少。此外,由于E-选择素基因中的单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)Ser128Arg在某些动脉粥样硬化或再狭窄患者群体中可能具有特定的影响,基于此,Jilma等[19]对102例DVT复发的患者进行研究,发现这种SNP在增强组织因子触发凝血的过程中,也可能促进复发性DVT的发展 [HR=4.1,95%CI为(1.5,11.4)],这可能是复发性DVT的新型生物标志物。此外,E-选择素也可为DVT的治疗与预防提供新路径。 Myers等[20]在动物实验中对比E-选择素抑制剂(GMI-1271)与GMI-1271联合低分子量肝素(low molecular weight heparin,LMWH)对DVT的拮抗作用,结果显示,单独使用E-选择素抑制剂组无静脉壁增厚,联合使用组与空白对照组静脉壁增厚率分别为26%与80%,表明在防止静脉壁增厚方面,单独使用GMI-1271优于与LMWH联合使用。因此,E-选择素抑制剂可作为DVT独立治疗或标准治疗的辅助手段,弥补常用抗凝剂的缺陷,降低出血并发症风险,从而成为具有临床应用价值的DVT生物标志物[21-22],但还需要大样本临床研究进一步评估。
3 组织因子通路抑制剂
组织因子通路抑制剂(tissue factor pathway inhibitor,TFPI)是由内皮细胞产生的一种天然抗凝蛋白,在维持血液系统的正常功能中起着关键作用。TFPI的抗凝机制可分解为2个关键环节。首先,TFPI通过与激活的凝血因子Ⅹ a(factor Ⅹ a,FⅩ a)相互作用,形成TFPI/FⅩ a复合物;随后,这一复合物进一步与凝血因子Ⅶa(coagulation factor Ⅶa,FⅦa)/组织因子(tissue factor,TF)复合物结合,最终构成一个非活性的四元复合物(TF/Ⅶ a/Ⅹ a/TFPI),从而有效抑制凝血过程[23-24]。2021年,Cao等[25]开展了一项前瞻性病例对照研究,旨在探讨TFPI在创伤患者(包括DVT患者与健康对照)中的作用,结果显示:相较于无DVT的创伤患者,DVT患者的TFPI抗凝血活性显著升高,具体表现为TFPI初始抗凝时间比、TFPI 整个抗凝时间比以及TFPI抗凝时间比水平均较高;此外,该研究还确定了诊断DVT时TFPI初始抗凝时间比的最佳截点,并评估了其敏感度和特异度。Sidelmann等[26]针对急性DVT患者的研究也得出了类似结论。这一现象的潜在机制可能与创伤患者血管内皮细胞的严重损伤及炎症有关,这些病理生理过程可能导致TFPI抗凝血活性的升高。同时,TFPI水平的增高也可能反映了DVT患者对体内高凝状态的一种适应性反应[25]。因此,TFPI参数有望成为预测DVT的生物标志物,特别是在创伤患者的风险评估中。然而值得注意的是,也有研究[27]报道了与上述结果相矛盾的现象,即TFPI浓度的降低与DVT风险的增加相关联。这些相互矛盾的研究结果提示我们,TFPI在DVT发病机制中的作用可能更为复杂,需要进一步深入研究以明确其确切作用及调控机制。
因此,TFPI对于DVT的预防和治疗具有潜在的重要意义。通过调节TFPI的水平,或许可以有效地预防或治疗DVT。然而,目前对于TFPI和DVT关系的了解仍在深入研究中,尚有许多未知的领域需要探索。
4 中性粒细胞胞外诱捕网
中性粒细胞胞外诱捕网(neutrophil extracellular trap,NETs)是由DNA骨架、组蛋白、颗粒成分以及胞浆蛋白组成的网状结构,该结构可为DVT成分提供一种支架平台,起到对于红细胞、白细胞和小板的黏附、活化及聚集作用,NETs自身成分还可以促进凝血因子的基因表达[28]。在探索NETs与DVT关系的早期研究中,Wang等[29]首次在动物疾病模型中发现两者之间存在紧密联系,该研究结果显示,在DVT疾病模型中,血栓静脉组织中的细胞外DNA显著增多,并与vWF共染,同时血清DNA水平也呈现升高趋势;而在非血栓静脉组织中,细胞外DNA并未呈现阳性染色。随后,Lim等[30]在小鼠DVT模型中也观察到了相似的现象。这些研究结果在人类疾病中得到了进一步验证,证实了NETs与静脉血栓之间的关联。 Liu等[31]的研究观察了654例创伤骨折患者血浆中瓜氨酸组蛋白H3(citrulline histone H3,H3Cit)、细胞游离DNA(cell free DNA, cfDNA)和核小体的NETs生物标志物水平,结果显示,DVT组的H3Cit水平为1.88(1.11,3.35)ng/mL,显著高于创伤非DVT组的0.38(0.10,1.17)ng/mL(P≤0.05),提示中性粒细胞释放的NETs参与了骨折患者DVT的形成,H3Cit检测可协助骨折患者的DVT诊断。
目前,对NETs相关血栓形成的研究主要集中在促进NETs降解和抑制中性粒细胞胞外诱捕网形成过程(neutrophil extracellular traps formation,NETosis)上。在NETs降解方面,有研究表明,使用脱氧核糖核酸酶Ⅰ(deoxyribonucleaseⅠ,DNaseⅠ)可以实现NETs的部分溶解,结合使用组织型纤溶酶原激活剂(tissue plasminogen activator,tPA)可以实现完全的溶栓[32-33]。然而,DNaseⅠ对NETs的降解是否会导致具有促凝活性的组蛋白等成分的释放,并增加血栓形成的风险,还需要进一步研究。在NETosis抑制方面,肽基精氨酸脱亚胺酶4(peptidylarginine deiminase 4,PAD4)选择性抑制剂[34]、中性粒细胞弹性蛋白酶(neutrophil elastase,NE)抑制剂[35]、维生素C [36]等都可以减少NETs的产生,为NETs相关抗血栓治疗提供了另一种潜在的方法。
总之,NETs在血栓形成过程中扮演着重要角色,针对NETs降解和NETosis抑制的研究为血栓形成的治疗提供了新的策略和方向。未来研究需要进一步探索NETs的生物学功能及其在血栓形成中的具体机制,以期开发出更有效的抗血栓治疗方法。
5 纤维蛋白单体
纤维蛋白单体(fibrin monomer,FM)是血栓形成的早期产物,在血液中先于D-二聚体生成。纤维蛋白原在凝血酶的作用下,脱掉肽A与肽B后形成。当FM水平上升时,说明血液中有凝血酶产生,提示凝血机制被激活。因此有研究[37]认为,FM对DVT的早期诊断具有一定的价值。
陈哲等[38]使用血清FM与D-二聚体联合彩色多普勒超声对骨折术后患者进行DVT检测。结果发现,术后第1天血清FM联合彩色多普勒超声对骨折患者术后DVT 的诊断效能一致性较好(χ2=20.306,P<0.05),血清D-二聚体联合彩色多普勒超声对骨折患者术后DVT 的诊断效能一致性较差(χ2=0. 406,P>0.05),提示血清FM对于DVT 的早期诊断有相对更好的临床价值,但该领域的前瞻性研究较少,并未建立诊断意义上的临界值,有待进一步探讨。Schutgens等[39]使用了2种新型FM测定方法(Auto LIA-FM和IATRO SF)评估FM的检测准确性,结果发现,Auto LIA-FM检测的最佳临界点为 ≤3 μg/mL,敏感度、阴性预测值和特异度分别为88%、88%和59%;IATRO SF检测的最佳临界点为 ≤2 μg/mL,敏感度、阴性预测值和特异度分别为92%,81%和22%,2种检测方法的结果差异较大。
因此,在凝血早期通过对FM的检测,可为术后DVT提供早期诊断的依据,从而成为有价值的DVT早期生物标志物。尤其是在D-二聚体浓度异常且彩色多普勒超声正常的患者中,FM水平的诊断价值更大,但其检测方法与临界值还需要进一步探索[40]。
6 血栓调节素
血栓调节素(thrombomodulin,TM)是一种在内皮细胞表面表达的整合膜糖蛋白,具有抗凝、抗炎、保护内皮细胞、维持血管稳态等功能,是监测内皮细胞损伤的敏感指标[41]。研究表明,内皮功能障碍导致凝血-抗凝血平衡的破坏,而炎症因素刺激的血栓调节蛋白(thrombomodulin,THBD)下调和TF上调是DVT发病过程中内皮功能障碍的标志性事件[42-43]。Cheng等[44]研究了DVT进化过程中TM的动态变化,结果表明:TM参与了DVT的演变,并可能被用作测量疾病活动的动态生物标志物;由于TM能够将凝血酶从促进凝血的蛋白酶转化为抗凝物,并激活纤溶抑制物(TAFI),因此,它在防止血栓形成中起到了重要的作用;此外,该研究还在大鼠模型中检测了血浆和内皮中的核因子κB(nuclear factor-kappa B,NF-kappa B)水平,结果显示,DVT组内皮中NF-kappa B的表达减少,但血浆中NF-kappa B水平增加。这表明DVT演变过程中TM的表达与NF-kappa B信号通路有关,但还需要进一步研究来评估内皮中NF-kappa B下调背后的机制。
TM与DVT之间存在着密切的关系,现有的研究为DVT的监测和治疗提供了新的视角和潜在的治疗靶点,未来应深入研究其相互作用机制,为患者提供更有效的治疗策略。
7 微粒
微粒是一种直径为100~1 000 nm的囊泡状结构,是细胞活化和凋亡的产物,具有很强的促凝活性,其促凝血功能与磷脂酰丝氨酸(phosphatidylserine,PS)和组织因子的表达有关。 微粒暴露的PS与凝血因子Ⅴ和 Ⅷ的C样结构域选择性结合,为其活化提供催化表面,促进凝血酶的生成[45]。
目前,研究集中于探索肿瘤患者DVT与微粒之间的关系,许多研究者认为,肿瘤患者组织因子阳性微粒的表达与DVT 的发生发展可能存在相关性。在Timp 等[46]的研究中指出,癌症患者的DVT风险增加了4~7倍,这是由于循环中肿瘤细胞衍生的组织因子阳性微粒引起了血液的高凝状态。然而,Stark等[47]在动物实验中提出了不同的假设,该研究认为磷脂酰乙醇胺支持 FⅩ a的生成对人源性胰腺癌细胞衍生微粒的促凝血活性具有重要作用,破坏靶向肿瘤微粒上的磷脂酰乙醇胺可能是预防肿瘤相关DVT而不引起出血的新思路。 近年的研究[48]证据表明,微粒在microRNA从内皮祖细胞转移到内皮细胞过程中具有重要作用,血小板和内皮细胞之间遗传质量的这种水平转移可能会影响血栓形成。
微粒在DVT形成中的机制仍需进一步探究,并且随着时间的推移,有新的微粒不断被发现,但大多数研究都没有分析微粒在诊断DVT中的敏感度与特异度,也没有在临界值检测上形成共识,因此很难将其作为临床上DVT的诊断标志物[49]。
8 其他
目前已有许多基因和蛋白组学生物标志物正被探索用于诊断或预测DVT事件。Lou等[50]研究发现,DVT与内皮的衰老和沉默信息调节因子1(silent information regulator 1,Sirt1)的较低表达有关,而反义长链非编码RNA(long non-coding RNA Sirt1 antisense,lncRNA Sirt1-AS)上调Sirt1,降低人血管内皮细胞(human umbilical vein endothelial cells,HUVECs)衰老和DVT相关生物标志物的表达,提示lncRNA Sirt1-AS可能是一个潜在的新的DVT生物标志物。一项前瞻性多中心管理研究(SCORE) [51]收集了237例疑似DVT患者,采用实时荧光定量聚合酶链反应检测血浆样本中7S RNA,结果显示,7S RNA和DVT之间存在显著的联系。然而,需要进一步调查,以充分阐明7S RNA在DVT病理生理学中的确切作用及其诊断价值。Jensen等[52]使用基于非靶向串联质量标签同步母离子选择-质谱(tandem mass tags-synchronous precursor selection-MS3,TMT-SPS-MS3)的蛋白质组学分析来研究受试者的血浆蛋白质组,在检测到的501种蛋白质中,有46种蛋白质与静脉血栓相关,其中,甲状腺素转运蛋白、维生素K依赖性蛋白Z和蛋白/核酸脱糖酶DJ-1与静脉血栓的相关性最强。
总之,基因和蛋白组学相关生物标志物在DVT的研究中具有巨大的治疗靶点潜力,但需要进一步研究,以充分阐明基因和蛋白组学相关生物标志物在DVT病理生理学中的确切作用及其诊断价值。
9 小结
上述生物标志物和分子机制为血栓性疾病的诊断提供了新的手段,通过检测这些生物标志物在血清或体液中的水平,可以评估血栓形成的风险和预测疾病的进展。在治疗方面,针对这些生物标志物和分子机制的治疗策略可能为血栓性疾病的治疗提供新的方向,如通过调节miRNA的表达、补充TFPI、抑制E-选择素或微粒的活性等,以预防和治疗血栓性疾病。但仍存在一些挑战和研究空白。首先,生物标志物的特异度和敏感度需要进一步提高,以避免误诊和漏诊。其次,不同人群和疾病状态下生物标志物的表达差异需要深入研究,以实现个体化医疗。未来的研究应重点关注新型生物标志物的发现和验证,以及多种标志物联合应用的研究。 因此,寻找更具有诊断价值的生物标志物是未来的方向之一;同时,也可以考虑充分地结合多种现有生物标志物的联合诊断效果,改善对DVT的诊断效能,可能也是一个值得考虑的方向。
重要声明
利益冲突声明:本文全体作者阅读并理解了《中国普外基础与临床杂志》的政策声明,我们没有相互竞争的利益。
作者贡献声明:许勤宸负责选题与论文撰写;高世林负责文献检索;吴洲鹏对文章框架与撰写进行指导;刘春娟和王默进负责负责论文审阅。
深静脉血栓形成(deep venous thrombosis,DVT)是一种常见的静脉血栓栓塞性疾病[1]。目前,DVT的临床诊断主要依靠影像学手段,但由于医疗成本或侵入性检查等原因,临床上一般不会对缺乏特异性症状或非高危患者进行影像学检查[2-3]。因此,寻求具有高敏感度和特异度且简便易行的生物标志物对于DVT的风险预测、早期诊断、及时治疗等方面具有重要意义。在众多的生物标志物中,D-二聚体因其广泛的研究基础和在临床实践中的应用而受到关注。D-二聚体常用于患者筛查,为临床决策提供参考。然而,其高敏感度(96%)与低特异度(40%)并存的问题不容忽视,阳性预测值仅为48%,这可能导致诊断时产生假阳性结果[4]。此外,D-二聚体水平受多种因素影响,如恶性肿瘤、感染、心肌梗死、创伤、肾功能损害、妊娠等,这使得其在特定人群中的应用受到一定限制,往往需要进一步的影像学检查予以确诊[5]。近年来,可溶性P-选择素作为DVT诊断的生物标志物受到了关注,据报道其在下肢DVT的诊断中较D-二聚体更具特异性[6]。然而,由于缺乏统一的测量方法和最佳检测点,其应用仍受到一定限制。
笔者将重点关注近5年国内外正在研究的新颖生物标志物,按照它们在血栓形成和发展中的大致作用和时间顺序进行综述,旨在探讨它们在DVT诊断中的性能以及指导静脉血栓形成治疗的潜在益处。通过深入研究这些生物标志物,我们有望为DVT的临床诊疗提供更为准确、高效的手段,进而改善患者的生活质量并降低疾病负担。
1 血清微小核糖核酸
血清微小核糖核酸(microRNA,miR) 是一种内源性小分子RNA,可以调节基因表达,从而以多种方式控制细胞的生物学过程[7]。过去对miR的研究多集中在各类心血管疾病[8-9]和肿瘤[10-11]中,被作为诊断和预后的生物标志物,但没有探讨miR在DVT患者中的作用。2015年,Qin等[12]首次探讨了与DVT发展相关的miR。该研究纳入了38例连续接受膝关节或髋关节手术的患者,采用病例对照研究的方法,收集DVT组和对照组(无DVT)患者的外周血清标本,使用TRIZOL 试剂从血清样本中分离出总RNA,最后对736个人类miR进行检测。结果显示:与对照组相比,术后DVT组患者血清中的miR-582、miR-195和miR-532的表达水平增高。 这一发现表明血清miR有可能作为诊断DVT的非侵入性生物标志物。此后,多项研究对各类miR进行了一系列的探究,例如,miR-96[13]、miR-495[14]、miR-150[15]等。此外,有研究[16]将miR-27a/b和血清miR-320a/b与D-二聚体联合应用,提高了DVT患者的诊断准确性。因此,miR可作为DVT辅助诊断的一部分,提高D-二聚体检测DVT的敏感度和特异度,但仍需要更多的临床数据来验证其准确性和可靠性。
此外,由于一个miR可以有数百个靶基因,一个基因可以成为许多miR的目标靶点,而DVT的形成是由许多miR控制的复杂过程。因此,确定由特定miR调节的确切机制尤为重要,但目前对于miR在DVT中的具体作用机制尚不完全清楚,还需要进一步的研究来揭示其潜在的生物学功能和临床应用价值。
2 E-选择素
E-选择素是一种由活化的内皮表达的糖蛋白,主要存在于内皮细胞中,可与P-选择素密切结合,将白细胞吸附到炎症部位,促进凝血的发生[17]。 在动物实验[18]中表明,E-选择素是小鼠静脉血栓形成模型中血栓形成和纤维蛋白含量的重要调节因子,E-选择素敲除小鼠血栓的纤维蛋白含量降低,静脉壁炎症和纤维化减少。此外,由于E-选择素基因中的单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)Ser128Arg在某些动脉粥样硬化或再狭窄患者群体中可能具有特定的影响,基于此,Jilma等[19]对102例DVT复发的患者进行研究,发现这种SNP在增强组织因子触发凝血的过程中,也可能促进复发性DVT的发展 [HR=4.1,95%CI为(1.5,11.4)],这可能是复发性DVT的新型生物标志物。此外,E-选择素也可为DVT的治疗与预防提供新路径。 Myers等[20]在动物实验中对比E-选择素抑制剂(GMI-1271)与GMI-1271联合低分子量肝素(low molecular weight heparin,LMWH)对DVT的拮抗作用,结果显示,单独使用E-选择素抑制剂组无静脉壁增厚,联合使用组与空白对照组静脉壁增厚率分别为26%与80%,表明在防止静脉壁增厚方面,单独使用GMI-1271优于与LMWH联合使用。因此,E-选择素抑制剂可作为DVT独立治疗或标准治疗的辅助手段,弥补常用抗凝剂的缺陷,降低出血并发症风险,从而成为具有临床应用价值的DVT生物标志物[21-22],但还需要大样本临床研究进一步评估。
3 组织因子通路抑制剂
组织因子通路抑制剂(tissue factor pathway inhibitor,TFPI)是由内皮细胞产生的一种天然抗凝蛋白,在维持血液系统的正常功能中起着关键作用。TFPI的抗凝机制可分解为2个关键环节。首先,TFPI通过与激活的凝血因子Ⅹ a(factor Ⅹ a,FⅩ a)相互作用,形成TFPI/FⅩ a复合物;随后,这一复合物进一步与凝血因子Ⅶa(coagulation factor Ⅶa,FⅦa)/组织因子(tissue factor,TF)复合物结合,最终构成一个非活性的四元复合物(TF/Ⅶ a/Ⅹ a/TFPI),从而有效抑制凝血过程[23-24]。2021年,Cao等[25]开展了一项前瞻性病例对照研究,旨在探讨TFPI在创伤患者(包括DVT患者与健康对照)中的作用,结果显示:相较于无DVT的创伤患者,DVT患者的TFPI抗凝血活性显著升高,具体表现为TFPI初始抗凝时间比、TFPI 整个抗凝时间比以及TFPI抗凝时间比水平均较高;此外,该研究还确定了诊断DVT时TFPI初始抗凝时间比的最佳截点,并评估了其敏感度和特异度。Sidelmann等[26]针对急性DVT患者的研究也得出了类似结论。这一现象的潜在机制可能与创伤患者血管内皮细胞的严重损伤及炎症有关,这些病理生理过程可能导致TFPI抗凝血活性的升高。同时,TFPI水平的增高也可能反映了DVT患者对体内高凝状态的一种适应性反应[25]。因此,TFPI参数有望成为预测DVT的生物标志物,特别是在创伤患者的风险评估中。然而值得注意的是,也有研究[27]报道了与上述结果相矛盾的现象,即TFPI浓度的降低与DVT风险的增加相关联。这些相互矛盾的研究结果提示我们,TFPI在DVT发病机制中的作用可能更为复杂,需要进一步深入研究以明确其确切作用及调控机制。
因此,TFPI对于DVT的预防和治疗具有潜在的重要意义。通过调节TFPI的水平,或许可以有效地预防或治疗DVT。然而,目前对于TFPI和DVT关系的了解仍在深入研究中,尚有许多未知的领域需要探索。
4 中性粒细胞胞外诱捕网
中性粒细胞胞外诱捕网(neutrophil extracellular trap,NETs)是由DNA骨架、组蛋白、颗粒成分以及胞浆蛋白组成的网状结构,该结构可为DVT成分提供一种支架平台,起到对于红细胞、白细胞和小板的黏附、活化及聚集作用,NETs自身成分还可以促进凝血因子的基因表达[28]。在探索NETs与DVT关系的早期研究中,Wang等[29]首次在动物疾病模型中发现两者之间存在紧密联系,该研究结果显示,在DVT疾病模型中,血栓静脉组织中的细胞外DNA显著增多,并与vWF共染,同时血清DNA水平也呈现升高趋势;而在非血栓静脉组织中,细胞外DNA并未呈现阳性染色。随后,Lim等[30]在小鼠DVT模型中也观察到了相似的现象。这些研究结果在人类疾病中得到了进一步验证,证实了NETs与静脉血栓之间的关联。 Liu等[31]的研究观察了654例创伤骨折患者血浆中瓜氨酸组蛋白H3(citrulline histone H3,H3Cit)、细胞游离DNA(cell free DNA, cfDNA)和核小体的NETs生物标志物水平,结果显示,DVT组的H3Cit水平为1.88(1.11,3.35)ng/mL,显著高于创伤非DVT组的0.38(0.10,1.17)ng/mL(P≤0.05),提示中性粒细胞释放的NETs参与了骨折患者DVT的形成,H3Cit检测可协助骨折患者的DVT诊断。
目前,对NETs相关血栓形成的研究主要集中在促进NETs降解和抑制中性粒细胞胞外诱捕网形成过程(neutrophil extracellular traps formation,NETosis)上。在NETs降解方面,有研究表明,使用脱氧核糖核酸酶Ⅰ(deoxyribonucleaseⅠ,DNaseⅠ)可以实现NETs的部分溶解,结合使用组织型纤溶酶原激活剂(tissue plasminogen activator,tPA)可以实现完全的溶栓[32-33]。然而,DNaseⅠ对NETs的降解是否会导致具有促凝活性的组蛋白等成分的释放,并增加血栓形成的风险,还需要进一步研究。在NETosis抑制方面,肽基精氨酸脱亚胺酶4(peptidylarginine deiminase 4,PAD4)选择性抑制剂[34]、中性粒细胞弹性蛋白酶(neutrophil elastase,NE)抑制剂[35]、维生素C [36]等都可以减少NETs的产生,为NETs相关抗血栓治疗提供了另一种潜在的方法。
总之,NETs在血栓形成过程中扮演着重要角色,针对NETs降解和NETosis抑制的研究为血栓形成的治疗提供了新的策略和方向。未来研究需要进一步探索NETs的生物学功能及其在血栓形成中的具体机制,以期开发出更有效的抗血栓治疗方法。
5 纤维蛋白单体
纤维蛋白单体(fibrin monomer,FM)是血栓形成的早期产物,在血液中先于D-二聚体生成。纤维蛋白原在凝血酶的作用下,脱掉肽A与肽B后形成。当FM水平上升时,说明血液中有凝血酶产生,提示凝血机制被激活。因此有研究[37]认为,FM对DVT的早期诊断具有一定的价值。
陈哲等[38]使用血清FM与D-二聚体联合彩色多普勒超声对骨折术后患者进行DVT检测。结果发现,术后第1天血清FM联合彩色多普勒超声对骨折患者术后DVT 的诊断效能一致性较好(χ2=20.306,P<0.05),血清D-二聚体联合彩色多普勒超声对骨折患者术后DVT 的诊断效能一致性较差(χ2=0. 406,P>0.05),提示血清FM对于DVT 的早期诊断有相对更好的临床价值,但该领域的前瞻性研究较少,并未建立诊断意义上的临界值,有待进一步探讨。Schutgens等[39]使用了2种新型FM测定方法(Auto LIA-FM和IATRO SF)评估FM的检测准确性,结果发现,Auto LIA-FM检测的最佳临界点为 ≤3 μg/mL,敏感度、阴性预测值和特异度分别为88%、88%和59%;IATRO SF检测的最佳临界点为 ≤2 μg/mL,敏感度、阴性预测值和特异度分别为92%,81%和22%,2种检测方法的结果差异较大。
因此,在凝血早期通过对FM的检测,可为术后DVT提供早期诊断的依据,从而成为有价值的DVT早期生物标志物。尤其是在D-二聚体浓度异常且彩色多普勒超声正常的患者中,FM水平的诊断价值更大,但其检测方法与临界值还需要进一步探索[40]。
6 血栓调节素
血栓调节素(thrombomodulin,TM)是一种在内皮细胞表面表达的整合膜糖蛋白,具有抗凝、抗炎、保护内皮细胞、维持血管稳态等功能,是监测内皮细胞损伤的敏感指标[41]。研究表明,内皮功能障碍导致凝血-抗凝血平衡的破坏,而炎症因素刺激的血栓调节蛋白(thrombomodulin,THBD)下调和TF上调是DVT发病过程中内皮功能障碍的标志性事件[42-43]。Cheng等[44]研究了DVT进化过程中TM的动态变化,结果表明:TM参与了DVT的演变,并可能被用作测量疾病活动的动态生物标志物;由于TM能够将凝血酶从促进凝血的蛋白酶转化为抗凝物,并激活纤溶抑制物(TAFI),因此,它在防止血栓形成中起到了重要的作用;此外,该研究还在大鼠模型中检测了血浆和内皮中的核因子κB(nuclear factor-kappa B,NF-kappa B)水平,结果显示,DVT组内皮中NF-kappa B的表达减少,但血浆中NF-kappa B水平增加。这表明DVT演变过程中TM的表达与NF-kappa B信号通路有关,但还需要进一步研究来评估内皮中NF-kappa B下调背后的机制。
TM与DVT之间存在着密切的关系,现有的研究为DVT的监测和治疗提供了新的视角和潜在的治疗靶点,未来应深入研究其相互作用机制,为患者提供更有效的治疗策略。
7 微粒
微粒是一种直径为100~1 000 nm的囊泡状结构,是细胞活化和凋亡的产物,具有很强的促凝活性,其促凝血功能与磷脂酰丝氨酸(phosphatidylserine,PS)和组织因子的表达有关。 微粒暴露的PS与凝血因子Ⅴ和 Ⅷ的C样结构域选择性结合,为其活化提供催化表面,促进凝血酶的生成[45]。
目前,研究集中于探索肿瘤患者DVT与微粒之间的关系,许多研究者认为,肿瘤患者组织因子阳性微粒的表达与DVT 的发生发展可能存在相关性。在Timp 等[46]的研究中指出,癌症患者的DVT风险增加了4~7倍,这是由于循环中肿瘤细胞衍生的组织因子阳性微粒引起了血液的高凝状态。然而,Stark等[47]在动物实验中提出了不同的假设,该研究认为磷脂酰乙醇胺支持 FⅩ a的生成对人源性胰腺癌细胞衍生微粒的促凝血活性具有重要作用,破坏靶向肿瘤微粒上的磷脂酰乙醇胺可能是预防肿瘤相关DVT而不引起出血的新思路。 近年的研究[48]证据表明,微粒在microRNA从内皮祖细胞转移到内皮细胞过程中具有重要作用,血小板和内皮细胞之间遗传质量的这种水平转移可能会影响血栓形成。
微粒在DVT形成中的机制仍需进一步探究,并且随着时间的推移,有新的微粒不断被发现,但大多数研究都没有分析微粒在诊断DVT中的敏感度与特异度,也没有在临界值检测上形成共识,因此很难将其作为临床上DVT的诊断标志物[49]。
8 其他
目前已有许多基因和蛋白组学生物标志物正被探索用于诊断或预测DVT事件。Lou等[50]研究发现,DVT与内皮的衰老和沉默信息调节因子1(silent information regulator 1,Sirt1)的较低表达有关,而反义长链非编码RNA(long non-coding RNA Sirt1 antisense,lncRNA Sirt1-AS)上调Sirt1,降低人血管内皮细胞(human umbilical vein endothelial cells,HUVECs)衰老和DVT相关生物标志物的表达,提示lncRNA Sirt1-AS可能是一个潜在的新的DVT生物标志物。一项前瞻性多中心管理研究(SCORE) [51]收集了237例疑似DVT患者,采用实时荧光定量聚合酶链反应检测血浆样本中7S RNA,结果显示,7S RNA和DVT之间存在显著的联系。然而,需要进一步调查,以充分阐明7S RNA在DVT病理生理学中的确切作用及其诊断价值。Jensen等[52]使用基于非靶向串联质量标签同步母离子选择-质谱(tandem mass tags-synchronous precursor selection-MS3,TMT-SPS-MS3)的蛋白质组学分析来研究受试者的血浆蛋白质组,在检测到的501种蛋白质中,有46种蛋白质与静脉血栓相关,其中,甲状腺素转运蛋白、维生素K依赖性蛋白Z和蛋白/核酸脱糖酶DJ-1与静脉血栓的相关性最强。
总之,基因和蛋白组学相关生物标志物在DVT的研究中具有巨大的治疗靶点潜力,但需要进一步研究,以充分阐明基因和蛋白组学相关生物标志物在DVT病理生理学中的确切作用及其诊断价值。
9 小结
上述生物标志物和分子机制为血栓性疾病的诊断提供了新的手段,通过检测这些生物标志物在血清或体液中的水平,可以评估血栓形成的风险和预测疾病的进展。在治疗方面,针对这些生物标志物和分子机制的治疗策略可能为血栓性疾病的治疗提供新的方向,如通过调节miRNA的表达、补充TFPI、抑制E-选择素或微粒的活性等,以预防和治疗血栓性疾病。但仍存在一些挑战和研究空白。首先,生物标志物的特异度和敏感度需要进一步提高,以避免误诊和漏诊。其次,不同人群和疾病状态下生物标志物的表达差异需要深入研究,以实现个体化医疗。未来的研究应重点关注新型生物标志物的发现和验证,以及多种标志物联合应用的研究。 因此,寻找更具有诊断价值的生物标志物是未来的方向之一;同时,也可以考虑充分地结合多种现有生物标志物的联合诊断效果,改善对DVT的诊断效能,可能也是一个值得考虑的方向。
重要声明
利益冲突声明:本文全体作者阅读并理解了《中国普外基础与临床杂志》的政策声明,我们没有相互竞争的利益。
作者贡献声明:许勤宸负责选题与论文撰写;高世林负责文献检索;吴洲鹏对文章框架与撰写进行指导;刘春娟和王默进负责负责论文审阅。