血管内皮功能检测研究进展及临床应用

血管内皮功能检测研究进展及临床应用
目前认为，内皮细胞功能有维持血管结构及张力，调节血管细胞生长，调节抗凝及纤溶系统，介导炎症与免疫，调节白细胞与血小板在血管内皮粘附，调节脂质氧化，调节血管通透等作用。

现诸多证据已表明内皮功能的变化发生在动脉粥样硬化形态学改变发生发展之前，且参与了损伤的进展及随后的临床并发症，与心血管疾病关系密切，是急性冠脉综合症等严重后果的直接推手。

当下已逐步开始成为心血管疾病诊疗的新靶点，准确评价这一器官功能很有临床价值。

目前已有一些检测方法已应用于临床。

现就内皮功能检测方法及临床应用做一综述。

标签：血管内皮功能vascular endothelial function；动脉粥样硬化atherosclerosis ；血流介导的舒张功能flow-mediated dilation；外周动脉张力测定Peripheral arterial tonometry
1980年Furchgott和Zawadaki[1]在兔子模型中发现，当去除血管内膜的表面物质，在注入外源性乙酰胆碱（acetylcholine ACH）时发现，其血管的反应是呈收缩状态；而当血管组织未受损时，再注入外源性乙酰胆碱（acetylcholine ACH）时血管为舒张反应，由此发现血管内皮细胞在血管舒张过程中起着重要的作用。

现诸多证据已表明内皮功能损伤是动脉粥样硬化的第一步，并且血管内皮细胞受损还且参与了后续的一系列血管病理生理发展，冠脉粥样硬化、急性冠脉综合症就是一些例子[2-3]。

当下血管内皮功能的评价已逐步受到关注，准确评价这一器官功能很有临床价值。

目前已有一些检测方法已应用于临床。

现就内皮功能检测方法及临床应用做一综述。

1 血管内皮功能生理功能
血管内皮是衬贴于血管内表面的一层单层细胞组织。

目前认为血管内皮不仅仅是血液和组织间物质转运的屏障，它还是人体最大的内分泌器官，其分泌的诸多物质中有可以调节血管舒缩功能、调节血管细胞生长、调节抗凝及纤溶系统、介导炎症与免疫、调节白细胞与血小板在血管内皮粘附、调节脂质氧化、调节血管通透等功能。

在这些诸多功能中，维持血管张力最为重要。

血皮细胞可以生成并释放血管舒缩活性物质和血管调节因子，引起血管平滑肌舒张和收缩，从而维持血管有效弹性张力。

舒血管物质中一类为前列环素（prostacyclin PGI2），另一类更为重要的是内皮舒张因子（endothelium-derived relaxing factors EDRFS），Furchgott 和Zawadzki 首先描述了血管内皮依赖性舒张血管因子，后来被证实为一氧化氮（NO）[1]。

NO可使血管平滑肌内的鸟苷酸环化酶激活，cGMP浓度升高，游离Ca2+的浓度降低，故血管舒张。

EDRF/NO被认为是引起内皮依赖性舒张最重要的因子。

乙酰胆碱、缓激肽、腺苷及血管剪切力的提高均可增加NOs 活性，继而通过EDRF/NO的增加引起血管舒张。

血管内皮细胞同时也产生多种缩血管物质，即内皮缩血管因子（endothelium-derived vasoconstrictor factors EDCFS）如内皮素。

当内皮功能正常时，血管活性物质间维持相对平衡，血管舒缩功能正常。

然而血管内皮功能受损时，EDRFS尤其是NO的生物活性下降，同时EDCFS增多[4]，当有血管剪切力或活性物质刺激时血管舒张幅度减小甚至
为呈现收缩反应。

2 血管内皮功能异常的评价方法
2.1血清学指标测定为测定血管内皮功能最直接方法。

但由于其监测的方法复杂、价格昂贵，因此，目前限制了临床应用，现仅用于临床研究[5]。

2.2血管活性物质激发试验Ludmer[6]在1986年首先用冠状动脉造影的方法通过注射乙酰胆碱测定注射前后冠状动脉直径变化，来判断冠状动脉内皮功能。

冠状动脉内注射血管内皮依赖性血管扩张剂一直被视为内皮功能检测的”金标准”。

其机制是：乙酰胆碱既促进内皮一氧化氮的释放从而舒张血管，同时又通过直接作用于血管平滑肌使血管收缩。

当局部血管内皮功能正常时，乙酰胆碱可刺激NO分泌，使局部血管呈舒张状态。

当局部血管内皮功能减退时，乙酰胆碱不能促使NO分泌增加，而乙酰胆碱本身的缩血管作用可使局部血管收缩[7]。

在冠脉造影的直接监测下乙酰胆碱注射前后血管直径的变化就能被观察到，以此来评定冠状动脉血管内皮功能。

但由于该技术操作有创、不宜重复检测，不适合疾病的早期诊断，临床运用受限。

由于以上检测方法有创、可重复性差目前临床少有运用，由此又发展了一些无创的检测方法，如指尖热检测、指尖脉搏容积测定、激光多普勒血流测定。

但这些方法有的操作复杂、有的预测预测价值尚不确定而未能广泛运用临床。

目前外周动脉张力测定、肱动脉血流介导的血管舒张功能两种检测由于其操作简单、价格低廉、无创、可重复操作等特点目前已经进入临床，以下将对其作进一步介绍。

2.3超声检测肱动脉血流介导的舒张功能（flow-mediated dilation FMD）Anderson和Mark等[8]于1989年首先报道了体内应用高频率超声检测肱动脉血流介导的舒张功能（FMD）。

1995年Anderson[9]等应用心导管介入造影法和肱动脉FMD法证实冠状内皮功能与肱动脉内皮功能存在明显的相关性。

肱动脉异常舒张对冠状动脉内皮障碍的阳性预测值为95%，因此肱动脉血管介导的血管扩张程度不仅可以用来准确评价外周血管内皮功能，还可以反映冠状动脉的内皮功能。

肱动脉血管内皮与心血管事件关系密切[10]。

现有一种专门用于血管内皮功能检测的超声检测仪器。

其具有一个特殊的高频线阵探头，呈H型，可以同时显示两个动脉横断面和一个纵断面的灰阶段超声图像，仪器通过其内置的软件自动计算出肱动脉内径的变化率。

该仪器具体检测如下。

2.3.1测量前准备测量应在黑暗、安静、温度为23℃～26℃的室内进行，清晨、空腹12h最佳。

如果测量一定要在下午进行，受试者应该只吃易消化食物，并应至少进食后4h进行测量。

受试者不应摄取咖啡因、高脂肪食品、维生素C 等影响FMD的物质，并且吸烟患者应禁烟6h以上。

另外，所有血管活性药物应至少停用4～5个半衰期。

如果对象是绝经期妇女，月经周期应予记录[11]。

受试者在进行测量前至少仰卧休息10min。

检查者应确认受试者无低血压或心动过缓。

2.3.2 FMD测量请患者仰卧在检查床上，将被测手臂放在手台上，安装驱血用袖带，其位置可放在距离探较远的前臂，使用H型超声探头探查到上臂
肱动脉的图像，其图像可呈现出肱动脉横切及纵切的图像。

之后可获取其基准静止图像。

然后使驱血带充气，使得上肢动脉形成缺血状态。

这样上臂动脉血流被阻断5min，然后袖带快速放气。

上肢动脉重新充血，诱导肱动脉产生一个高血流量，其高血流量对肱动脉形成剪切力会导致肱动脉扩张，此即为血流介导的血管舒张。

在驱血袖带充气加压至加压结束过程中肱动脉缺血，反应性充血，血管扩张的全过程都会被仪器记录下来，其记录时间最大限定为袖带放气后2min。

FMD=（反应后管腔内径-管腔基础内径）/管腔基础内径×100%。

正常值为>5%。

2.4外周动脉张力测定（Peripheral arterial tonometry PAT）外周动脉张力测定（PAT）是通过测量阻断肱动脉血流前后指尖的搏动振幅来评价内皮功能的分析方法。

2004年美国Mayo诊所Bonetti[12]等人开展一项验证研究，对94名受试者分别进行血管造影法检查和Endo-PAT测试。

对这两项结果进行对比发现冠状动脉在注入ACH后血流变化与Endo-PAT指数存在明显相关性，也就是说冠状动脉血流在注入ACH后减少的患者，同时Endo-PAT指数是降低的。

Endo-PAT 指数1.67作为临界值诊断冠脉内皮功能的敏感性为82%，特异性为77%。

2.4.1 PAT的测量具体操作如下：患者平卧，将EndoPAT生物传感器（PAT 探头）嵌套于双手食指前端，其中一侧检测内皮功能，另一侧作为对照监测全身性血管变化。

将标准袖带束于肱动脉上2cm处，此时暂不充血，首先采集6min 的基线张力数据，随后袖带充气阻断肱动脉血流5min并采集数据，最后将袖带快速放气，利用血流对管壁的剪切力引起内皮依赖性血管舒张，同时采集这一过程中增加的张力信号（表现为PAT信号幅度增强）。

最终由电脑Endo-PAT软件对阻断前后信号幅度比值进行计算，在根据另一侧对照数据对检测结果进行修正，得出内皮功能评估指数（RHI）。

RHI<1.67提示内皮功能障碍，其数值越高，提示内皮功能越好。

2.4.2局限性两种设备有其各自的局限性。

如FMD易受到活动、摄取咖啡因等物质、情绪波动及体温变化的影响。

而PAT会受到自主神经的影响，另外他们很难完全消除外界对其检测结果的影响。

但他们仍是临床上最广为接受的检测方法。

动脉粥样硬化最早期改变就是血管内皮功能障碍，内皮功能障碍如能被早发现、早干预其病理过程是可逆转的。

现在内皮功能不仅与心血管疾病息息相关，大量研究还证明男性勃起功能障碍、股骨头坏死、妊娠高血压综合症的发生等都与内皮功能障碍有关。

相信将来血管内皮功能检测将在血管疾病及其他疾病方面的随访、疗效评估方面发挥重要作用。

参考文献：
[1]Furchgott RF，Zawdaski JV. The obligatory role of endothelial cells in the relaxation of arterial smooth muscle by acetylcholine[J]. Nature，1980，288（5789）：373-376.
[2]Suwaidi JA，Hamasaki S，Higano ST，et a.Long-term follow-up of patients
with mild coronary artery disease and endothelial dysfunction[J].circulation，2000，101：948-954.
[3]Schachinger V，Britten MB，Zeiher AM.Prognostic impact of coronary vasodilator dysfunction on adverse long-term outcome of coronary heart disease[J]. Circulation，2000，101：1899-1906.
[4]Lerman A，Burnett Jc Jr.Intact and altered endothelium in regulation of vasomotion[J].Circulation，1992，86：III-12-III-19.
[5]Tamler R，Bar-chama N.Assessment of endothelial function in the patient with erectile dysfunction ：an opportunity for the urologist[J].IJIR，2008，20（4）：370-377.
[6]Ludmer PL，Selwyn AP，Shook TL，et al.Paradoxical vasoconstriction induced by acetylcholine in atherosclerotic conary arteries[J].N Engl J Med，1986，315：1046-1051.
[7]Horio Y，Yasue H，Rokutanda M，et al.Effects of intracoronary injection of acetylcholine on coronary arterial diameter[J].Am J Cardiol，1986，57：984-989.
[8]Anderson EA，Mark AL，Flow-mediated and reflex changes in large peripheral artery tone in humans[J].Circulation，1989，79（1）：93-100.
[9]Anderson TJ，Uehata A，Gerhard MD，et al.Close relation of endothelial function in the human coronary and peripheral circulations[J].J Am Coll Cardiol，1995，26（5）：1235-1241.
[10]Gokce N，Keaney JF Jr，Hunter LM et al.Risk stratification for postoperative cardiovascular events via noninvasise assessment of endothelial function：a prospective study[J].Circulation，2002，105：1567-1572.
[11]Vehata A，Lieberman EH，Gerhard MD，et al：Noninvasive assessment of endothelium-dependent flow-mediated dilation of the brachial artery[J].Vasc Med，1997，2：87-92.
[12]Boetti PO，Pumper GM，Higano ST，et al.Noninvasive identification of patients with early coronary atherosclerosis by assessment fo digital reactive hyperemia[J].JACC，2004，44：2137-2141。