血清支鏈氨基酸水平升高與頸動脈斑塊的關系

隋小芳 楊睿悅 郭金發(fā) 張磊藝 黃佳濱 費秀斌 曾平 朱玲

·臨床研究·

血清支鏈氨基酸水平升高與頸動脈斑塊的關系

隋小芳 楊睿悅 郭金發(fā) 張磊藝 黃佳濱 費秀斌 曾平 朱玲

目的 研究血清支鏈氨基酸(BCAA)水平與頸動脈斑塊的關系。方法 采用橫斷面調查方法，對收集的中老年體檢人群472例[42～97歲，平均(70.1±6.6)歲，男性272例]進行問卷調查、體格檢查、血液檢查和頸動脈超聲檢測，同位素稀釋液相色譜串聯(lián)質譜法測定血清BCAA水平，分析其與頸動脈斑塊的關系。結果 血清BCAA濃度呈偏態(tài)和尖態(tài)分布，男性的BCAA水平[466.5(423.6～514.7)μmol/L]顯著高于女性[415.3(382.5～466.0)μmol/L]，P<0.001。在校正年齡和性別后，血清BCAA水平與BMI、SBP、DBP、FBG、TG和LDL-C顯著正相關(均為P<0.05)，與HDL-C明顯負相關(P<0.001)。頸動脈斑塊組的BCAA水平[450.0(405.9～492.1)]明顯高于正常組[430.4(395.1～495.2)](P=0.039)。多因素Logistic回歸分析發(fā)現，年齡、吸煙史、SBP和BCAA水平升高是頸動脈斑塊的獨立危險因素，BCAA次高四分位水平發(fā)生頸動脈斑塊的風險是最低四分位水平的2.68倍(P=0.002，P趨勢=0.018)。結論 血清BCAA水平升高是頸動脈斑塊的獨立危險因素，可能影響動脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展。

動脈粥樣硬化性； 氨基酸類,支鏈; 頸動脈斑塊； 危險因素

動脈粥樣硬化(atherosclerosis, As)是一種全身性慢性病理狀態(tài)，是冠心病、腦卒中以及其他阻塞性血管疾病的病理基礎。頸動脈是As的好發(fā)部位，其病變的出現往往早于冠狀動脈[1]。頸動脈粥樣硬化與冠狀動脈粥樣硬化性心臟病及腦梗死等心腦血管事件之間存在密切聯(lián)系[2-3]。在我國以As為基礎的缺血性心腦血管疾病發(fā)病率逐年升高，將預防關口提前到As病變的早期，對心血管病的早期防治具有重要意義。

血清支鏈氨基酸(Branched-chain amino acids, BCAA)水平升高與糖尿病、肥胖以及胰島素抵抗密切相關，是糖尿病發(fā)病的早期預測指標[4-7]。由于血糖升高、胰島素抵抗多伴隨脂代謝異常，進而增加心血管病的風險，支鏈氨基酸可能也是心血管病潛在的危險因素指標。但目前僅國外個別研究報道BCAA與心肌梗死或冠心病的關系[8-9]，在鑒別頸動脈斑塊中的作用尚缺乏研究。本研究擬通過測定中老年體檢人群的血清支鏈氨基酸水平，分析其與頸動脈斑塊的關系。

1 對象和方法

1.1 研究對象

納入北京醫(yī)院體檢中心體檢人群472例，年齡42～97歲，平均(70.1±6.6)歲，男性272例，女性200例。排除冠心病、腦血管病、惡性腫瘤、血液系統(tǒng)疾病、慢性阻塞性肺疾病、自身免疫系統(tǒng)疾病、感染性疾病等，肝腎功能正常，無應激情況。高血壓、糖尿病、血脂異常和肥胖的患病率分別為36%、28%、62%和12%。472例體檢人群中，按有無頸動脈斑塊分組，有頸動脈斑塊組309例，無頸動脈斑塊組163例。本研究通過衛(wèi)生部北京醫(yī)院倫理委員會批準，待檢者均簽署了知情同意書。

1.2 觀察指標

所有研究對象均采集一般信息(包括年齡、性別、吸煙、疾病史等)。測量身高、體質量和血壓，計算體質量指數(BMI)=體質量(kg)/身高2(m2)。采集清晨空腹靜脈血標本，分離血清后分裝，-80℃冰凍保存待檢。測定時將血清樣品融化并使之恢復到室溫，混勻。

支鏈氨基酸采用本實驗室前期建立的同位素稀釋液相色譜串聯(lián)質譜法測定[10]。分別取0.05 ml標準系列溶液(標準品購自美國Sigma-Aldrich公司)和血清樣品，加入0.05 ml的內標混合溶液(穩(wěn)定同位素內標購自美國Cambridge公司)、0.4 ml 0.1%甲酸乙腈溶液，震蕩離心。吸取上清液0.05 ml置入樣瓶中，室溫下氮氣吹干，加入0.2 ml 0.1%甲酸水溶液復溶后上機。采用1200型高效液相色譜儀(美國Agilent公司)，色譜柱為Waters Shield C18柱(3.5 μm,2.1×150 mm)，流動相為10%乙腈、含0.01%甲酸水溶液，流速0.3ml/min，柱溫20 ℃。質譜儀為API 4000 Triple Quadruple質譜儀(美國AB SCIEX公司)，采用正離子電噴霧離子化的多離子反應監(jiān)測模式，霧化氣、加熱氣、氣簾氣和碰撞氣分別為620.5、482.7、517.3和13.8 kPa；噴霧電壓5 500 V，去溶劑溫度700 ℃。以標準溶液氨基酸濃度為X軸，氨基酸和相應內標峰面積的比值為Y軸，進行線性回歸分析，將樣品峰面積比代入標準曲線方程，計算血清樣品每種氨基酸的濃度。

采用HITACHI 7600全自動生化分析儀測定空腹血糖(FBG)、三酰甘油(TG)、總膽固醇(TC)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)和高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)等各項生化指標(試劑及校準品和質控品購自日本第一化學試劑)。頸動脈B型超聲檢測雙側頸動脈內有無斑塊，由一名有經驗的醫(yī)生應用高分辨率彩色血管多普勒超聲儀(日本島津公司，SDU-1200)進行頸動脈超聲檢查，探頭頻率在7.5～10 MHz。頭偏向檢查者對側約45°，觀察頸動脈的血管壁、內-中膜的厚度、有無斑塊以及斑塊的形態(tài)等情況。在雙側頸總動脈、頸內動脈等處取管腔內膜交界面到中膜與外膜交界面之間的垂直距離為動脈管壁內中膜厚度(intima-media thickness,IMT)，在頸動脈交叉處及其前后1 cm處測3次，計算平均IMT。斑塊定義：IMT≥1.5 mm，根據斑塊的回聲特點和病理變化將斑塊分為軟斑、硬斑和混合斑3型。

1.3 統(tǒng)計學分析

2 結果

2.1 兩組的基線臨床資料比較

472例體檢人群中，有、無頸動脈斑塊者分別為309例和163例。由表1所示，有頸動脈斑塊組年齡、吸煙史比例、收縮壓(SBP)顯著高于無斑塊組(均為P<0.01)；男性比例、BMI和舒張壓(DBP)兩組間差異無統(tǒng)計學意義(均為P>0.05)。

2.2 兩組的生化指標比較

血清BCAA濃度呈偏態(tài)和尖態(tài)分布(偏度0.480，峰度0.351)，男性的BCAA水平[466.5(423.6～514.7)μmol/L]顯著高于女性[415.3(382.5～466.0)μmol/L](P<0.001)。有頸動脈斑塊組血清BCAA水平顯著高于無頸動脈斑塊組(Z=1.401，P=0.039)，見表2。此外，血清空腹血糖水平在有頸動脈斑塊組顯著高于無斑塊組(Z=1.522，P=0.019)，而TC、TG、HDL-C和LDL-C等血脂指標在兩組間差異并無統(tǒng)計學意義(均為P>0.05)。

2.3 頸動脈斑塊影響因素的Logistic回歸分析

根據上述單因素分析的結果，將年齡、性別、吸煙史、BMI、SBP、DBP、FBG、TC、TG、HDL～C、LDL-C以及BCAA水平作為自變量，有無頸動脈斑塊為因變量，進行多因素Logistic回歸分析。結果發(fā)現(表3)，年齡、吸煙史、SBP和BCAA水平升高是頸動脈斑塊的獨立危險因素，BCAA次高四分位水平發(fā)生頸動脈斑塊的風險是最低四分位水平的2.68倍(P=0.002，P趨勢=0.018)。

2.4 BCAA與其他危險因素的偏相關分析

由表4所示，在校正年齡和性別后，血清BCAA水平與BMI、SBP、DBP、FBG、TG和LDL-C呈正相關(均為P<0.05)，與HDL-C呈負相關(均為P<0.001)，與TC無明顯相關性(P=0.424)。

表1 基線臨床資料比較

表2 二組患者生化指標比較

表3 頸動脈斑塊影響因素的Logistic回歸分析

表4 BCAA與其他危險因素的偏相關分析

3 討論

最近多項基于代謝組學的研究發(fā)現，血清BCAA水平與肥胖、血糖和胰島素水平正相關，在糖尿病發(fā)病早期起重要作用，可能是有潛在應用價值的糖尿病危險預示指標[4-7]。血清BCAA水平升高還與血脂“三聯(lián)征”(即TG升高、HDL-C降低和低密度脂蛋白顆粒減小)[10]以及血壓升高[11]密切相關。本研究發(fā)現，BCAA與BMI、空腹血糖、血壓、TG和LDL-C等心血管病危險因素明顯正相關，而與HDL-C等保護因素呈明顯負相關，與文獻報道的結果一致。由此提示BCAA可能也是動脈粥樣硬化性心血管病潛在的危險因素。

目前僅國外個別研究報道BCAA與心血管病的關系，在頸動脈斑塊中的作用尚缺乏研究。Shah等[8]利用靶向代謝組學技術測定血清69種代謝產物，通過主成分分析發(fā)現血清BCAA是心肌梗死和冠心病[9]的獨立危險因素。由于種族、飲食和生活方式等方面與西方人群存在很大差異，BCAA與心血管病的關系在我國人群中也尚待證實。本研究采用頸動脈斑塊作為評價頸動脈粥樣硬化的指標，分析其與中老年人群血清BCAA水平的關系。結果顯示，頸動脈斑塊組血清BCAA水平顯著高于無頸動脈斑塊組。經多因素Logistic回歸后發(fā)現增齡、血壓升高、吸煙史以及血清BCAA水平升高是發(fā)生頸動脈斑塊的獨立危險因素。血清BCAA是唯一有意義的實驗室指標，高水平BCAA發(fā)生頸動脈斑塊的風險是低水平的近三倍。由于本研究屬于橫斷面研究，且未排除高血壓、糖尿病和血脂異常以及藥物的影響，還有待前瞻性研究進一步驗證。

BCAA屬于必需氨基酸，包括纈氨酸、亮氨酸和異亮氨酸，人體自身不能合成，需要從食物中攝取。除飲食來源，體內BCAA的分解代謝也會影響其在外周循環(huán)中的水平。BCAA代謝相關酶的功能和活性損傷導致其體內蓄積，影響相關信號通路，從而引發(fā)糖尿病和胰島素抵抗[12-13]。相關機制包括激活哺乳動物西羅莫司靶蛋白(mTOR)信號通路；抑制胰島素受體底物-1(insulin receptor substrate-1，IRS-1)信號通路，增加細胞的合成代謝包括生長和脂肪生成等[5-6,14]。然而BCAA在As發(fā)生發(fā)展中的具體機制尚不清楚，還需進一步研究。

本研究證實血清BCAA水平升高是頸動脈斑塊的獨立危險因素，可能影響動脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展。

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(本文編輯：周白瑜)

Association of increased serum branched-chain amino acid level with carotid plaque

SuiXiaofang1,YangRuiyue2，GuoJinfa3,ZhangLeiyi1，HuangJiabin1，FeiXiubin1，ZengPing2,ZhuLing4.

1DepartmentofGeriatrics,theFirstAffiliatedHospital,JiamusiUniversity,Heilongjiang154002，China; 2TheKeyLaboratoryofGeriatrics,BeijingHospital&BeijingInstituteofGeriatrics; 3DepartmentofUltrasonography,BeijingHospital; 4MedicalExaminationCenter

YangRuiyue,Email:ruiyue_yang@163.com

Objective To investigate the association between serum branched chain amino acid (BCAA) and carotid plaque. Methods The cross-sectional study was undertaken on 472 middle-aged and elderly people [42-97 y, average (70.1±6.6) y, 272 males] selected from the participants for health screen. The medical history of each participant was obtained by questionnaire. The samples of venous blood and the Bilateral B-mode carotid artery images were taken. Serum BCAA levels were determined by Isotope Dilution Liquid Chromatography Tandem Mass Spectrometry. The association of BCAA with carotid plaque was analyzed. Results The levels of BCAA showed skewed and leptokurtic distribution. Males [466.5 (423.6-514.7) μmol/L] had significantly higher values of BCAA than females [415.3 (382.5-466.0) μmol/L] (P<0.001). After adjusted for age and gender, serum BCAA was positively correlated with BMI, SBP, DBP, FBG, TG and LDL-C (allP<0.05), and negatively correlated with HDL-C (P<0.001). The levels of BCAA in the carotid plaque group [450.0 (405.9-492.1)] were significantly higher than the control group [430.4 (395.1-495.2)] (P=0.039). The multifactor Logistic regression analysis showed that age, smoke history, SBP and increased level of BCAA were the independent risk factors for carotid plaques. As compared with subjects in the lowest quartile of BCAA levels, the odds ratio for carotid plaque risk in subjects belonging to quartiles 3 was 2.68 (P= 0.002),Ptrend=0.018. Conclusions Serum BCAA is independently correlated with carotid plaque.

Atherosclerosis; Amino acids, branched-chain; Plaque, atherosclerotic； Risk factor

10.3969/j.issn.1007-5410.2015.03.005

黑龍江省教育廳科學技術研究項目(12541828)

154002 佳木斯大學附屬第一醫(yī)院(隋小芳，張磊藝，黃佳濱，費秀斌)；北京醫(yī)院-北京老年醫(yī)學研究所，老年醫(yī)學重點實驗室(楊睿悅，曾平)；北京醫(yī)院超聲醫(yī)學科(郭金發(fā))；衛(wèi)生部北京醫(yī)院體檢中心(朱玲)

楊睿悅，電子信箱：ruiyue_yang@163.com

2015-04-25)

ThisworkwassupportedbyagrantfromtheScienceandTechnologyFoundationofHeilongjiangEducationalDepartment(12541828)