基于胱抑素C建立大动脉粥样硬化性卒中的诺莫图及其预测评价

杨 楠, 耿德勤, 刘尚奇, 王方园, 王 纾, 阚 姝, 巩诗彤, 王敦敬

脑卒中具有高患病率、高死亡率、高致残率的特点,给家庭、社会造成沉重的经济负担[1]。其中,缺血性卒中(acute ischemic stroke,AIS)约占70%～80%,大动脉粥样硬化性卒中(large-artery atherosclerosis,LAA)是缺血性卒中最常见的类型。缺血性卒中的主要危险因素包括可控制(高血压、糖尿病、血脂异常、吸烟、饮酒等)和不可控制(年龄、遗传因素)的危险因素。研究表明,高血压、血脂异常、肥胖、血糖异常等代谢异常均为脑卒中的独立危险因素,这些因素相互聚集可导致脑动脉粥样硬化[2～4]。LAA早期是可以预防的,通过对高危患者的识别,可早期干预,早期预防,改善预后,减少疾病的复发。血清胱抑素 C(cystatin C,Cys-C)是半胱氨酸蛋白酶抑制剂的一种,是反映肾功能受损的指标。目前有研究认为胱抑素C可能是动脉粥样硬化形成的危险因素之一,在血管损害中发挥着重要作用。胱抑素 C在动脉粥样硬化过程中起着重要作用,即抑制血管壁中组织蛋白酶依赖性的蛋白水解活性[5]。其机制可能为胱抑素C对半胱氨酸蛋白酶、基质金属蛋白酶等的活性具有调节作用,能维持细胞外基质的产生和降解的动态平衡,而该机制失衡可引起血管壁的损伤和重构,是导致动脉粥样硬化形成的重要原因[6,7]。

因此,基于胱抑素C为探讨与建立预测患者发生LAA的诺莫图模型,较为简便及直观地个体化识别大动脉粥样硬化性卒中高危患者,及时规划和实施各项合适的预防措施。本研究回顾性地分析我院神经内科AIS患者的临床资料,通过单因素和多因素Logistic回归分析确定发生LAA的独立危险因素,并将这些危险因素纳入诺莫图风险预测模型,对该模型进行内部及外部验证评估预测能力、临床适用性及应用价值。

1 对象与方法

1.1 研究对象 本研究是以徐州医科大学附属医院神经内科住院患者电子病历系统为基础的单中心、回顾性研究。从病历系统检出2019年1月-2022年1月于神经内科住院并诊断为AIS患者1 346例,根据纳入及排除标准,最后确认进入本研究的患者800例。本研究已经伦理委员会批准,伦理号:XYFY2018-KL038-01。

1.1.1 纳入标准 患者年龄需≥18岁;入院后3 d内完成一般资料收集、血液学指标检测及头部CT和(或)MRI检查,入院前3个月内或住院期间完善颈部血管彩超和(或)头颈部CTA和(或)DSA;患者及其家属统一参加此次试验,完善相关检查,临床资料完整。

1.1.2 排除标准 有或合并肝肾功能损伤(肾小球滤过率<90 ml/min)、心功能不全患者;有或合并感染性疾病(如肺炎、上呼吸道感染、神经梅毒、人类免疫缺陷病毒感染、艾滋病等);有或合并其他严重疾病的,如心肌梗死、昏迷、自身免疫性疾病(如类风湿性关节炎、斯耶格伦综合征)、恶性血液系统疾病、恶性肿瘤等;脑出血、蛛网膜下腔出血患者。

1.2 定义 大动脉粥样硬化性卒中(LAA)要求血管影像学检查证实与脑梗死神经功能缺损相对应的颅内或颅外大动脉狭窄>50%或闭塞,且血管病变符合动脉粥样硬化改变;或存在颅内或颅外大动脉狭窄>50%或闭塞的间接证据,如影像学(CT或MRI)显示大脑皮质、脑干、小脑或皮质下梗死灶直径>1.5 cm,临床表现主要为皮质损害体征,如失语、意识改变、体象障碍等,或有脑干、小脑损害体征。要求有至少一个以上动脉粥样硬化卒中危险因素(如高龄、高血压、高血脂等)或系统性动脉粥样硬化(如斑块、冠心病等)证据。同时还需排除心源性栓塞所致脑梗死,如狭窄>50%或闭塞颅内或颅外大动脉支配区之外无急性梗死灶,没有心源性卒中高度或中度危险因素。

2 结 果

2.1 训练集和验证集中两组临床基线资料比较

2.1.1 训练集两组患者临床基线资料比较 训练集两组患者临床基线资料比较结果(见表1)。两组患者吸烟史、饮酒史、高血压、糖尿病、胱抑素C、糖化血红蛋白(HbA1c)、胆固醇(serum total cholesterol,TC)、低密度脂蛋白(low-density lipoprotein,LDL)、同型半胱氨酸(homocysteine,HCY)、超敏C反应蛋白(hypersensitive C-reactive protein,hs-CRP)水平差异均有统计学意义(P<0.05)。

表1 训练集两组患者临床基线资料比较

2.1.2 验证集两组患者临床基线资料比较 验证集两组患者临床基线资料比较结果(见表2)。两组患者吸烟史、饮酒史、高血压、糖尿病、胱抑素C、糖化血红蛋白、胆固醇、LDL、HCY、hs-CRP水平差异均有统计学意义(P<0.05)。

表2 验证集两组患者临床基线资料比较

2.2 LAA的单因素Logistic回归 LAA的单因素Logistic回归分析结果(见表3)。结果显示在训练集及验证集中吸烟史、饮酒史、高血压、糖尿病、胱抑素C、HbA1c、TC、LDL、HCY、hs-CRP与LAA之间均存在明显的相关性(P<0.05)。

表3 LAA的单因素Logistic回归

2.3 LAA的多因素Logistic回归 LAA的多因素Logistic回归分析结果(见表4)。以患者是否为LAA为因变量(是=1,否=0),以吸烟史、饮酒史、高血压、糖尿病、胱抑素C、HbA1c、TC、LDL、HCY、hsCRP为自变量,采用条件向前法建立二元Logistic回归,结果显示高血压、糖尿病、胱抑素C、LDL、HCY、hs-CRP在模型里均有统计学意义(P<0.05),且均为影响LAA的危险因素(OR>1,P<0.05)。

表4 LAA的多因素Logistic回归

2.4 预测患者发生LAA的诺莫图模型的建立 基于上述分析,本研究以高血压、糖尿病、胱抑素C、LDL、HCY、hs-CRP这6项因素建立预测患者发生LAA的诺莫图模型(见图1)。

图1 预测患者发生LAA的诺莫图模型

2.5 诺莫图模型的内部验证及外部验证

2.5.1 诺莫图模型的内部验证 训练集预测患者发生LAA的诺莫图模型校准曲线(见图2)及ROC曲线图见(见图3)。按照已建立的Logistic回归模型计算联合概率,并绘制ROC曲线,Logistic模型预测复发的曲线下面积为0.800(0.762～0.838),诊断阈值为0.6224,对应灵敏度为68.3%、特异度为79.2%。模型拟合优度检验Hosmer-Lemeshow结果显示,χ2=13.674,P=0.091>0.05,说明模型效能较好。预测模型的临床决策曲线(DCA)显示,模型预测效果较好(见图4)。

图2 训练集中诺莫图模型校准曲线

图3 训练集中诺莫图模型的ROC曲线

图4 诺莫图预测模型的临床决策曲线(DCA)

2.5.2 诺莫图模型的外部验证 验证集预测患者发生LAA的诺莫图模型校准曲线(见图5)及ROC曲线图(见图6)。按照已建立的Logistic回归模型计算联合概率,并绘制ROC曲线,Logistic模型预测复发的曲线下面积为0.838(0.786～0.890),诊断阈值为0.5901,对应灵敏度为79.5%、特异度为78.5%,预测模型有良好的区分度。

图5 验证集中诺莫图模型校准曲线

图6 验证集中诺莫图模型的ROC曲线

3 讨 论

大动脉粥样硬化性卒中(LAA)是由于颅内或颅外大血管狭窄或闭塞,导致局部脑组织发生坏死或软化,造成持续性神经功能障碍,其主要病理基础是动脉粥样硬化。目前对LAA的发生尚无特效的临床治疗药物及手段,LAA是一种多因素综合征,其高危因素包含年龄、性别等不可控危险因素和高血压、糖尿病、吸烟、酗酒、血脂异常等可控危险因素[8],控制单一危险因素对改善患者的发病及预后效果不佳,因此根据其发病机制及各项危险因素等进行预防是治疗本病的重要基础。结合LAA的发病机制及其特点,我们通过单因素和多因素Logistic回归分析影响LAA的独立危险因素,而诺莫图模型是建立在此基础上,将预测指标进行整合,它的优势在于可以利用带有刻度的线段,推算出多个预测指标或变量的取值,更直观、个体化地预测疾病发生的风险[6]。本研究结果显示高血压、糖尿病、胱抑素C、LDL、HCY、hs-CRP是LAA的独立预测因素。以此为基础建立患者发生LAA的诺莫图模型。

胱抑素C是一种内源性半胱氨酸蛋白酶抑制剂,在人体内代谢稳定,是反映肾小球滤过率情况的理想指标[9]。随着研究的深入,胱抑素C在心脑血管疾病的发生发展具有重要作用,相关机制尚未完全阐明,现有研究[10]显示,胱抑素C表达失衡是动脉粥样硬化形成的重要因素。还有研究显示,胱抑素C升高时,本质上是半胱氨酸蛋白酶的一种抑制物升高,机体的平衡状态被打破,血管壁内外基质层的合成、凋亡受到改变,相应合成抑制,导致血管内膜损伤,发生粥样硬化[11]。Weiss-Sadan等[12]通过选取胱抑素C和载脂蛋白 E(apolipoprotein E,ApoE)双缺陷小鼠,在致动脉粥样硬化饮食25周后,结果表明在缺乏胱抑素C的小鼠的血管壁瓣膜下产生的斑块较大,因此在动脉粥样硬化病变中,胱抑素C具有保护血管壁作用。此外,胱抑素C可通过抑制局部氧化型低密度脂蛋白这一过程降低血管平滑肌细胞的凋亡率,在稳定动脉粥样硬化斑块中发挥作用[13]。部分研究表明[14],胱抑素C与动脉硬化程度、斑块严重程度和狭窄程度相关。因此,胱抑素C在稳定动脉粥样斑块、调节脂质代谢、参与炎症反应及细胞外基质重建等各方面都发挥了重要作用。因此一方面,检测血清中胱抑素C的水平有助于LAA的早期诊断;另一方面,对LAA病变的严重程度及预后有很好的预测价值。本研究结果显示,训练集和验证集中LAA组的胱抑素C水平高于非LAA组(P<0.05),提示胱抑素C水平升高是LAA的危险因素,与我们的研究结果一致。

在该病的一级和二级预防中,多个循证医学已经证实,降压治疗可以显著降低脑卒中相对发病危险和复发风险[15]。各项研究显示高血糖是心脑血管疾病发生的重要危险因素[16],可导致颈部、脑部血管斑块形成,血管微循环障碍、通透性增加等,出现脑血管狭窄、痉挛,尤其是对于合并多种基础疾病患者,最终发生急性脑血管病[17]。目前,LDL可致动脉粥样硬化已被广泛认可,临床治疗动脉粥样硬化的主要方法也是控制胆固醇及LDL水平[18]。在动脉粥样硬化过程中,hs-CRP是参与其中的一种重要因子,可加速胶原纤维合成和刺激平滑肌细胞增生,进而促进动脉粥样硬化的发生与发展,引起心脑血管病变[19]。Shui等[20]研究认为,HCY参与并促进了动脉粥样硬化及斑块形成及发展。结合本研究结果,同样显示高血压、糖尿病、LDL、HCY、hs-CRP是LAA的危险因素。

综上所述,我们通过分析LAA发生的各项危险因素,建立了一个预测LAA的诺莫图模型,通过内部及外部验证,该模型显示出良好的区分度和准确度,训练集曲线下面积为0.800(0.762～0.838),验证集曲线下面积为0.838(0.786～0.890),Calibration校准曲线拟合良好,可较为直观的、个体化地识别高危患者,对患者发生LAA具有一定的预测价值,有助于临床医生早期评估LAA发生的风险,提前对LAA高危患者采取干预措施,如口服小剂量阿司匹林抗血小板聚集治疗、他汀类药物调脂稳定斑块、调控血压血糖、均衡饮食、适当运动锻炼等。

但本研究为单中心研究,可能存在选择偏倚,虽然进行了外部验证,但数据均是来自同一医院的不同时间段,因此未来仍需要大样本、多中心的临床研究进一步评估该模型的临床预测价值。