诊断原料:血管衰老及其标志物
发布时间:2023-09-14 09:18:00PART/1血管健康日
血管健康日是每年的5月18日。5.18源于一个指标值:5.18毫摩尔/升,即正常人血液内总胆固醇异常的临界值。由胆固醇沉积形成的动脉粥样硬化斑块是威胁血管健康最重要的因素。将5月18日设为“血管健康日”,就是希望大众了解胆固醇与心血管密切相关,主动去管理血管健康,提高血管健康水平,降低心梗、中风、猝死等心血管事件的发生,遏制中国心脑血管疾病发生率和死亡率逐年上升的趋势。
PART/2 什么是血管衰老?
血管衰老是心血管系统随增龄或与年龄相关代谢性疾病所发生的血管结构及功能的退行性改变。
血管衰老是老年人多种慢病共同的发病机制,显著影响心血管疾病、脑血管疾病、肾脏疾病、周围血管疾病和痴呆等发生阈值、进程及结局。
2023年7月,中国衰老标志物研究联合体(Aging Biomarker Consortium,ABC)发布《血管衰老标志物专家共识(2023)》,该共识对与血管衰老相关的生物标志物进行了全面评估,并提出了一个系统框架,将生物标志物分为三个维度:功能特征、结构特征和体液标志物。
发现合适的血管衰老体液标志物可以帮助我们更早期的用来辅助评估血管健康程度,从而预防衰老相关心脑血管疾病并减少社会经济负担。
PART/3血管衰老标志物
01血浆炎症因子
hs-CRP(高敏C反应蛋白)
hs-CRP是在炎症或损伤过程中合成的一种急性时相蛋白,它参与体内多种生理及病理过程,它能更敏感地反映机体炎症反应的存在,同时发挥抗炎及促炎双重作用。研究表明,对中国人而言,hs-CRP≥2.0 mg/L 是发生心血管疾病的有效预测因子。
VEGF(血管内皮生长因子)
又称血管通透因子(VPF)是一种高度特异性的促血管内皮细胞生长因子,具有促进血管通透性增加、细胞外基质变性、血管内皮细胞迁移、增殖和血管形成等作用。VEGF水平降低表明血管生成活性低、血管通透性低,预示着机体正在走向衰老。
ox-LDL(氧化低密度脂蛋白)
低密度脂蛋白(LDL)迁移到动脉内膜后易被氧化修饰为ox-LDL。而ox-LDL的生成是动脉粥样硬化的关键启动因素。ox-LDL可对内皮细胞结构和功能的完整性造成破坏,促进动脉内膜的脂质沉积。
MMP(基质金属蛋白酶)
在心血管疾病的病理进程中,MMPs参与动脉粥样硬化及斑块破裂。MMP-1、MMP-3和MMP-12参与粥样斑块成份的吸收和沉积过程。此外,动脉粥样硬化的疾病进展与MMP-2和MMP-9介导的平滑肌细胞增殖和迁移直接相关。除动脉粥样硬化外,有报道表明,MMPs与心肌梗死和心衰的疾病进展相关。因此,有研究者主张循环中可溶性MMPs可能成为心血管疾病诊断和预后判断的分子之一。
TNFα(肿瘤坏死因子α)
肿瘤坏死因子 a(TNF-a)是由单核巨细胞产生、释放的,具有强大功能的炎症细胞因子,它可调节血管内皮细胞功能、改变其基因表达谱。TNF-a引起的血管内皮细胞损伤破坏在很多心脑血管疾病和血栓疾病的发病中具有重要意义。
在衰老过程中,免疫系统会发生一系列变化,促进各种炎症因子的分泌,共同导致血液循环中多种炎症因子随着增龄而增加,促进血管衰老相关疾病的发生。血浆中的一些炎症因子,包括白介素(interleukin,IL)-6、IL-1、IL-1受体拮抗剂(IL-1Ra)、IL-8、γ干扰素(interferon γ,IFNγ)等均与血管衰老相关。
02其他血浆蛋白
IGF-1(胰岛素样生长因子)
IGF1直接刺激中年HSCs可以挽救衰老的分子和功能特征,包括恢复线粒体活性。IGF1的下降被认为是“自然维持衰老个体的方式”。
研究发现,短暂的局部IGF1刺激可以改善老年小鼠和人类心血管系统、脑、肌肉和骨骼的再生和功能,IGF1和相关的下游过程,包括mTOR信号和线粒体代谢,可能可以成为延长人类造血健康寿命的有希望的靶点。
FGF21(成纤维细胞生长因子21)
高水平的血浆FGF21与心血管疾病风险增加密切相关,其机制可能是炎症及糖脂代谢异常导致的一种应激反应。据报道,血浆FGF21的临界值(范围为123.0至321.5pg/ml)是预测心血管风险的独立危险因素。
Fibulin-1(腓骨蛋白-1)
腓骨蛋白-1(Fibulin-1)是一种重要的细胞外基质蛋白,可以与弹性蛋白和微纤维相互作用,共同促进血管壁弹性纤维的稳定。研究发现,血浆Fibulin-1在高动脉硬化的人群中高表达,而且Fibulin-1的升高与baPWV增加呈正相关,据此推测血浆Fibulin-1可以是一个可反映动脉僵硬度的标志物。
古病毒HERVK包膜蛋白
中国科学家团队对数百万年前远古逆转录病毒入侵整合到人类基因组的遗迹——被誉为“古病毒化石”的内源性逆转录病毒(ERV)最新完成一项合作研究,首次发现年轻的ERV亚家族在细胞衰老过程中被再度唤醒,他们提出古病毒复活介导衰老程序化及传染性的理论,并且创新性发展出阻断ERV古病毒复活及扩散以实现延缓衰老的多维干预策略。
03血液循环中的细胞及囊泡
在临床中可以用流式细胞术轻松检测出血液中的特殊细胞含量,以此来辅助判断血管内皮功能,尽早发现血管衰老。如循环CD8+CD28- T淋巴细胞,循环内皮祖细胞(endothelial progenitor cells,EPCs),直径在0.1-1.0μm之间的CD31+CD42-循环内皮微粒(endothelial microparticles,EMPs)。
04其他功能性标志物
研究发现,衰老的血液中存在异常的DNA甲基化修饰。血液中低水平的DNA甲基化与AS进展和心血管风险增加有关。
免疫球蛋白G(Immunoglobulin G,IgG)可被糖基化修饰(N-glycosylation)进而调控其功能及系统炎症状态,并且大部分糖基化模式与衰老密切相关。
非编码RNAs(ncRNAs),包括microRNAs(miRNAs)和长非编码RNAs(lncRNAs),在血管衰老过程中发挥着重要作用。血脂异常、高血糖和高血压都会导致血管细胞内miR-34a表达的异常升高,通过影响内皮细胞以及血管平滑肌细胞的功能,导致炎症和血管衰老。
衰老常伴随着血液中更高水平的胆固醇、多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acids,PUFAs)、磷脂胆碱(phosphatidyl choline)的代谢产物氧化三甲胺(trimethylamine N-oxide,TMAO)以及鞘脂类(sphingolipids)的神经酰胺(ceramide)等。这些分子都是心血管疾病的危险因素,也可能作为血管衰老的生物标志物。
尿液中的代谢物衰老过程与新陈代谢和氧化应激密切相关,2012年通过LC-MS/MS技术分析猕猴血浆中和尿液中DNA和RNA的氧化产物水平表明,猕猴血液中和尿液中来自DNA的氧化产物8-氧化脱氧鸟苷(8-oxo-7,8-dihydrodeoxyguanosine,8-oxo-dGsn)和RNA的氧化代谢产物8-氧化鸟苷(8-oxo-7,8-dihydroguanosin,8-oxoGsn)的水平均随增龄而增加,其中以尿液中的8-oxoGsn增加最为显著,并且由于尿液样本很容易获得,因此推测尿液中的8-oxoGsn可以作为衰老的标志物。