基因表达评分（GES）对非糖尿病人群冠状动脉狭窄程度的预测价值

张亮，石宇杰，高鹏，张淑丽，王中鲁，董红玲，张健

· 论著 ·

基因表达评分（GES）对非糖尿病人群冠状动脉狭窄程度的预测价值

张亮1，石宇杰2，高鹏3，张淑丽3，王中鲁2，董红玲2，张健1

目的 探讨和评价外周血基因表达评分对非糖尿病人群冠状动脉狭窄程度的预测价值。方法 连续入选2015年11月～2016年4月于陆军总医院心血管病研究所住院的146例非糖尿病可疑胸痛患者，其中男性92例，女性54例。对146例患者行冠状动脉造影检查，并使用Lepcare检测方法测定基因表达评分（分值范围-30～30分），使用统计方法验证基因表达评分作为新的检测方法评估冠状动脉狭窄程度的可行性，并分析基因表达评分与冠状动脉狭窄程度的相关性。结果 以冠状动脉造影结果为金标准，基因表达评分阈值设为6分时，LepCare评分预测冠状动脉狭窄程度≥50%的患者的ROC曲线下面积（AUC）为0.869±0.033（95%CI：0.803～0.934，P＜0.01），其灵敏度为91.8%，特异性为70.8%。冠状动脉狭窄≥50%的患者在-30到-1、-10到10、11到30组中的比例分别为0（0%）、20（43%）、78（88%），且随基因表达评分愈高，冠状动脉狭窄程度愈高。结论 基因表达评分作为无创性检查，在预测非糖尿病人群冠状动脉狭窄程度中具有较高的临床应用价值。

基因检测；基因表达评分；非糖尿病人群；冠心病；预测价值

近年来，冠状动脉粥样硬化性心脏病（冠心病，CHD）发病率显著上升，冠心病的早期诊断亦成为了重中之重。现有的诊断手段众多，冠状动脉造影是公认的冠心病诊断金标准，但其是有创性的检查且花费较高，不宜作为初诊患者的首选检查项目。基因表达评分（LepCare检测）是基于患者年龄、性别以及通过qRT-PCR的方法荧光定量检测患者外周血中23个冠心病基因表达量的综合评分，国外研究已经证实基因表达评分可有效的评估冠状动脉狭窄程度。本研究选择陆军总医院心血管疾病研究所进行冠状动脉造影的非糖尿病的可疑胸痛患者，检测其外周血基因表达评分，通过统计分析探讨基因表达评分在非糖尿病可疑胸痛患者中的诊断价值。

1 资料和方法

1.1 研究对象 连续入选2015年11月～2016年4月于陆军总医院心血管病研究所住院的146例非糖尿病可疑胸痛患者，其中男性92例，女性54例，合并有高血压77例，合并高脂血症85例。入选标准：根据2013年ESC稳定性冠状动脉疾病治疗指南，有临床症状（包括典型心绞痛，胸闷，气短，心悸，喉咙发紧等）或无症状的高风险患者及临床检查异常，包括心电图ST-T改变、心脏超声室壁运动异常、运动平板试验阳性、冠状动脉CTA提示冠状动脉异常；且同意接受冠状动脉造影检查（CAG）及LepCare检测。排除标准：急诊血运重建或既往血运重建患者；由于自身原因如碘造影剂过敏无法行冠状动脉造影检查；糖尿病患者；全身性炎症患者；全身性感染患者；近一年内服用类固醇、免疫抑制剂及接受放化疗患者。

1.2 研究方法

1.2.1 临床资料收集 统计患者年龄，性别，基本病史（高血压，高血脂，稳定性心绞痛，不稳定性心绞痛），家族史（家族中是否有人患冠心病，与患者关系等），个人生活史（吸烟、酗酒），肾小球滤过率（eGFR），药物使用等。

1.2.2 外周血基因表达评分（LepCare检测）

LepCare检测通过荧光定量PCR测定22个冠心病相关基因的表达量，与患者年龄性别结合得到的评分。本临床试验采用受试者外周血，采血管为Tempus™ Blood RNA Tube管，每管至少3 ml，样本放置冰箱4℃进行保存，使用康为世纪CW0538血液RNA提取试剂盒进行RNA提纯，后续进一步法QRT-PCR进行扩增，通过检测各基因荧光表达值确定基因表达水平，由系统将22个基因进行汇总质控分析进而生成报告。

1.2.3 冠状动脉造影检查 所有患者均在本院导管室使用GE血管造影机，采用Judkins法冠状动脉造影，经桡动脉、肱动脉或股动脉途径选择性冠状动脉造影（穿刺后经穿刺通道给予肝素100U/ Kg），多个体位投照（左冠状动脉：RAO30° +CRA20°、RAO30°+CRU20°、LAO30° +CRA20°、LAO30°+CRU20°；右冠状动脉：LAO45°、LAO20°+CRA20°），对于直径1.5 mm以上的病变血管至少采用两个垂直体位进行观察，结果通过同一术者目测判定狭窄程度，对于多支病变，以狭窄程度最为严重的一支病变血管为准，造影结果分为冠状动脉正常，冠状动脉狭窄＜50%，冠状动脉狭窄≥50%。

1.3 统计学处理 所有数据均采用SPSS 16.0统计学软件分析，计量资料采用均数±标准差（±s）表示，计数资料采用例数（构成比）表示。应用ROC曲线（受试者工作特征曲线）评价LepCare测试评分对于冠状动脉狭窄程度诊断的临床价值。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 研究对象一般临床资料 本研究最终入组146例非糖尿病可疑胸痛患者，年龄31～89（61.8± 12.4）岁，其中男性92例，女性54例，合并有高血压77例，合并高脂血症85例（表1）。

2.2 外周血基因表达评分与冠状动脉狭窄程度关系 通过统计数据制作百分比堆积柱形图，冠状动脉狭窄≥50%的患者在-30到-1、-10到10、11到30组中的比例分别为0（0%）、20（43%）、78（88%），且随基因表达评分愈高，冠状动脉狭窄程度愈高（图1）。

2.3 外周血基因表达评分预测冠状动脉狭窄程度的诊断价值 以冠状动脉造影结果为依据，LepCare评分预测冠状动脉狭窄程度≥50%的患者的ROC曲线下面积（AUC）为（0.869±0.033）（95%CI：0.803～0.934，P＜0.01）（图2）。当LepCare评分选定6分为切点，其灵敏度为91.8%，特异性为70.8%。

表1 研究对象一般临床资料

图1 冠状动脉狭窄程度与基因表达评分分值的关系

3 讨论

图2 外周血基因表达评分预测冠状动脉狭窄程度≥50%的患者的ROC曲线

临床实践中，对于冠心病的诊断通常是根据临床症状、危险因素、家族史进行综合评估，指导下一步检查方案，如心电图、心脏超声、平板运动试验。如果上述检查结果支持冠心病诊断，通常建议行冠状动脉造影或冠状动脉CTA，但有研究[1]表明冠状动脉造影最终证实超过60%患者狭窄程度未达到50%，为了更好的鉴别出该类患者，临床上需要一种有效的，阴性预测价值高的无创性检查。

冠心病主要发病机制为冠状动脉粥样斑块的形成及不断进展最终导致冠状动脉狭窄影响心肌供血。首先低密度脂蛋白（LDL）沉积到血管内皮下，激发局部炎症反应[2]，进而释放炎症趋化因子诱导巨噬细胞定位，巨噬细胞吞噬脂滴后形成泡沫细胞，与T淋巴细胞、坏死细胞形成脂质池。由于血液循环，动脉粥样硬化的先天性免疫应答和适应性相关的循环血细胞包括嗜中粒细胞，NK细胞，B、T淋巴细胞特异性表达相关的基因间接的表现在外周血中，LepCare检测通过抽取外周血分析与冠状动脉粥样进程中炎症反应相关的23个基因表达水平，经过特定算法得出评分。将23个基因分为6大类，（Ⅰ）类基因与先天免疫相关，在中性粒细胞激活和细胞凋亡过程中显示出特异性，其CASP5[3]在脂核进展的过程中表达水平明显上调。TLR4表达的巨噬细胞是动脉粥样硬化的发病机制中的关键组件。（Ⅱ）类基因中的（S100A8、S100A12）、CLEC4E分别与慢性炎症过程中的中性粒细胞激活、细胞凋亡密切相关。（Ⅲ）类基因中的KLRC4[4]通过激活NK细胞进而减少动脉粥样硬化过程中的淋巴细胞计数。（Ⅴ）、（Ⅵ）类中基因的功能尚不知晓，有待进一步研究。

国外通过两项大型研究（CATHGEN研究[5]和PREDICT研究[6]）确定了23个冠心病相关基因，并设计出算法。后序众多研究[7-9]证实基因表达评分在冠心病诊断中具有高灵敏度和高阴性预测值，可有效评估冠状动脉狭窄程度及钙化程度。在临床实践应用中，国外目前已将基因表达评分作为排除可疑胸痛患者的一项有效的无创检查手段，经过多中心临床验证[10,11]，基因表达评分可以最大程度的避免患者接受过度检查，并且有效的指导医师进行临床诊断。目前与LepCare检测相同的美国Corus@CAD检测（分值范围1-40分）已被纳入美国商业保险。

本研究中，基因表达评分阈值设为6分时，LepCare评分预测冠状动脉狭窄程度≥50%的患者的ROC曲线下面积（AUC）为0.869（95%CI：0.803～0.934，P＜0.01），其灵敏度、特异性分别可达到91.8%和70.8%，两者间具有良好的相关性。另外，通过统计数据发现冠状动脉狭窄程度与基因表达评分并不存在完全相关，分析可能由于样本量少或变量因素过多导致，查阅国外相关研究文献亦有此类结论。在分析异常数据时，发现2例高龄患者检测评分虽满分，但冠状动脉造影无狭窄，推论可能为Glagov现象，国外一项使用IVUS研究冠状动脉粥样斑块的研究[9]中亦阐述了这一现象。

在研究过程中我们亦发现了一些不足：①总体样本量和阴性样本较少，因为作为一种新近引入的检测方法，仅在单中心开展研究，且研究入组的患者多为高危患者，随着进一步样本量及阴性样本的扩大，试验结果所设阈值亦将更趋于准确。②基因表达评分与冠状动脉狭窄程度并不完全呈正相关，在临床应用中不推荐单纯参考基因表达评分。③在纳入研究人群时，研究组将糖尿病人群排除，因为检测所采用的基因及算法仅适用于非糖尿病人群。④对于急慢性炎症，或服用类固醇、免疫抑制类药物的患者，由于上述因素可影响基因表达评分，不建议进行此项检查。最后，基因表达评分仅反映当前的冠状动脉粥样病变程度，随着粥样硬化不断进展，其是否能够有效预测远期心脏不良事件仍需进一步进行验证。

综上所述，基因表达评分作为无创性检查，在非糖尿病人群中预测冠状动脉狭窄程度中，具有较高的临床应用价值，未来临床中对于可疑胸痛首诊患者，可有效的指导临床医师避免进行过多的检查及有创操作。国外研究人群大多数为白种人，若在临床推广应用仍需要大样本的亚洲人群临床研究来进行验证。

[1] Patel MR,Peterson ED,Dai D,et al. Low diagnostic yield of elective coronary angiography[J]. N Engl J Med,2010,362(10):886-95.

[2] Libby P,RidkerPM,MaseriA,et al. Inflammation and atherosclerosis[J]. Circulation,2002,105(9):1135-43.

[3] Martinon F,Tschopp J. Inflammatory caspases and inflammasomes: master switches of inflammation[J]. Cell Death Differ,2007,14(1):10-22.

[4] Braun NA,Covarrubias R,Major AS,et al. Natural killer T cells and atherosclerosis: form and function meet pathogenesis[J]. J Innate Immun,2010,2(4):316-24.

[5] Wang L,Hauser ER,Shah SH,et al. Peakwide mapping on chromosome 3q13 identifies the kalirin gene as a novel candidate gene for coronary artery disease[J]. Am J Hum Gener,2007,80(4):650-63.

[6] Elashoff MR,Wingrove JA,Beineke P,et al. Development of a bloodbased gene expression algorithm for assessment of obstructive coronary artery disease in non-diabetic patients[J]. BMC Medical Genomics,2011,4(2):1-14.

[7] Thomas GS,Voros S,McPherson JA,et al. A blood-based gene expression test for obstructive coronary artery disease tested in symptomatic nondiabetic patients referred for myocardial perfusion imaging : The COMPASS Study[J]. CircCardiovasc Genet, 2013,6(2):154-62.

[8] Szilard Voros,Michael R. Elashoff,James A. Wingrove,et al. A peripheral blood gene expression score is associated with atherosclerotic plaque burden and stenosis by cardiovascular CT-angiography:Results from the PREDICT and COMPASS studies[J]. Atherosclerosis, 2014,233(1):284-90.

[9] Joshi PH,Rinehart S,Vazquez G,et al. A peripheral blood gene expression score is associated with plaque volume and phenotype by intravascular ultrasound with radiofrequency backscatter analysis: results from the ATLANTA study[J]. Cardiovascular Diagnosis and Therapy,2013,3(1):5-14.

[10] Herman L,Froelich J,Kanelos D,et al. Utility of a genomic-based, personalized medicine test in patients presenting with symptoms suggesting coronary artery disease[J]. J Am Board FamMed,2014,27 (2):258-67.

[11] McPherson JA,Davis K,Yau M,et al. The Clinical Utility of Gene Expression Testing on the Diagnostic Evaluation of Patients Presenting to the Cardiologist with symptoms of suspected obstructive coronary artery disease: Results from the IMPACT(Investigation of a Molecular Personalized Coronary Gene Expression Test on Cardiology Practice Pattern ) Trial[J]. CritPathw Cardiol,2013,12(2):37-42.

本文编辑：杨新颖，姚雪莉

Predictive value of gene expression score (GES) on the degree of coronary artery stenosis in non-diabeticpatients

ZHANG Liang*, SHI Yu-jie, GAO Peng, ZHANG Shu-li, WANG Zhong-lu, DONG Hong-ling, ZHANG Jian.*Department of Cardiology, Clinical College of PLA Army General Hospital of Anhui Medical University, Beijing, 100700, China.

ZHANG Jian, E-mail: menciuszhang@sina.com

Objective To explore and evaluate the value of peripheral blood gene expression score in predicting the degree of coronary artery stenosis in nondiabetic patients. Methods The in-hospital patients (n=146, including 92 males and 54 females) were chosen from Nov.2015 to Apr.2016. All patients were given examinations of coronary angiography (CAG) and LepCare to validate gene expression score (GES) feasibility (score range -30 to 30) as a new method to evaluate the degree of coronary stenosis and analyze the correlation between a peripheral GES and coronary artery stenosis degree. Results Based on the results of coronary angiography as the gold standard, and when the GES threshold was set at 6 points, the area under the ROC curve (AUC) in patients with coronary artery stenosis ≥50% predicted by LepCare score was 0.869±0.033 (95%CI: 0.803～0.934, P＜0.01). The sensitivity was 91.8% and the specificity was 70.8%. The proportion of patients with coronary artery stenosis ≥50% was 0 (0%), 20 (43%), 78 (88%) in the range of -30 to -1, -10 to 10, and the higher the gene expression score, the higher the degree of coronary artery stenosis. Conclusions As a noninvasive method, GES has a high clinical value in predicting the degree of coronary artery stenosis in nondiabetic patients.

Genetic testing; Gene expression scores; Non-diabetic population; Coronary heart disease; Predictive value

R541.4

A

1674-4055(2017)03-0314-03

1100700 北京,安徽医科大学陆军总医院临床学院心内科;2100700 北京,中国人民解放军陆军总医院心内科;3100700北京,北京爱普益医学检验中心有限公司

张健,E-mail:menciuszhang@sina.com

10.3969/j.issn.1674-4055.2017.03.16