随着老年医学研究的发展,人与血管共老得到了越来越多的研究结果证实。血管是多种器官组成的重要成分,血管衰老是引起人体各器官系统衰老的重要病理、生理基础,是老年人多种慢病共同的发病机制。随着人口老龄化加剧,血管相关性疾病在老年人群中发病率极高[1]。早期发现血管衰老,应用正确的方法延缓和治疗血管衰老,对防控老年人慢性病,应对日益严峻的人口老龄化问题具有重要意义。为此制定本共识,供老年科医生和相关人员使用。现主要介绍动脉血管(简称血管)衰老的相关内容。
衰老的血管在形态学上表现为胶原纤维沉积增加、弹性纤维增加且无序、平滑肌细胞排列紊乱和内膜增厚;在功能上表现为僵硬度增加、对血管舒张因子的敏感性降低、对血管收缩因子的敏感性增加和血管新生能力降低。血管衰老增加高血压和动脉粥样硬化的易感性。
血管衰老是血管内皮细胞和平滑肌细胞衰老的结果。细胞的衰老受环境和基因相互作用调节。就细胞本身而言,两种血管细胞在体内可能经历复制型衰老和诱导型衰老。复制型衰老可能是因为血管的损伤和修复引起的细胞分裂所致;而诱导型衰老可能与血液中有害组分的积累相关。在血管组织层面,祖细胞可能参与损伤和衰老细胞的更替;如果祖细胞枯竭,而内皮细胞和平滑肌细胞自我更新能力降低,可能导致血管的衰老[2]。
随增龄无明显疾病的老年人动脉可发生管腔扩大、内膜和中层增厚(IMT)、血管僵硬度增加,收缩压升高、舒张压降低、脉压增大和血管内皮功能障碍等血管衰老的变化。血管衰老发生早于临床疾病表现,是发生血管衰老相关疾病如动脉粥样硬化、高血压、心、脑、肾血管疾病和周围血管病(PAD)的高危因素,血管衰老和血管疾病相互作用,衰老血管为血管疾病的发生与发展提供环境,而血管疾病又加速血管衰老的进程。
EVA指发生年龄提前,程度加重,比正常衰老相关进程更快的动脉硬化与动脉粥样硬化病变两者叠加共同影响加速和加快血管衰老发生与发展,导致早发心血管病、卒中、PAD的发生[3],即衰老心血管事件链[4],另外可导致血管性痴呆和抑郁的发生。EVA是脑血管疾病(CVD)和心血管死亡和全因死亡独立预测因子。
通常用经过年龄校正的脉搏波传导速度(PWV)值大于健康人群正常参考值的两个标准差作为EVA的判断标准[3]。一项社区人群研究结果EVA患病率为12.5%,30岁以下为26.1%,青年男性多发[5]。
(1)无论是否有靶器官损害的高血压患者;(2)有心血管的危险因素(早发心血管疾病家族病史、糖尿病、血脂异常特别是家族遗传性、吸烟等);(3)慢性炎症疾病(阻塞性睡眠呼吸暂停、慢性阻塞性肺疾病、慢性炎症性风湿和免疫疾病);(4)慢性肾脏疾病等。为早发现、早预防和早干预EVA,应区别危险因素[预测疾病发生:糖尿病、血脂异常、高血压、吸烟、肥胖、精神和(或)心理压力、家族史]和危险标志物(提示疾病发生:微量白蛋白尿、勃起障碍、慢性肾病,颈动脉内中膜厚度、踝肱指数、PWV,多层螺旋CT冠脉成像、负荷试验,超敏C反应蛋白,心脏超声左心室舒张功能障碍)的概念。EVA个体化评估应从30岁即开始,如同时有具有危险因素和危险标志物,为存在EVA,只有危险因素但危险标志物阴性,为可能发生EVA,如果危险因素和危险标志物均为阴性,表明不存在EVA[4,5,6]。
动脉硬化患者可合并血管衰老,而血管衰老可发生在无动脉硬化的动脉。目前认为与血管衰老相关的血管重构使患者对心血管危险因素(血脂异常、饮食、高血压、糖尿病、吸烟等)高度敏感,使动脉硬化更容易发生,血管衰老和动脉硬化两者相互影响,互为因果,恶性循环,共同促进血管相关疾病如冠心病、高血压、PAD、脑血管疾病和慢性肾脏病等的发生与发展[6]。
但动脉硬化与动脉硬化在病变部位、危险因素、发病机制等存在不同,二者区别详见表1[7]。
动脉粥样硬化和血管硬化的比较
动脉粥样硬化和血管硬化的比较
项目 | 动脉粥样硬化 | 动脉硬化(血管僵硬度增加,顺应性降低) |
---|---|---|
病变范围 | 局灶性,阻塞性 | 广泛性,进展缓慢 |
病变部位 | 动脉内膜疾病 | 动脉中层疾病 |
病变性质 | 炎症性 | 纤维性(弹性蛋白分解,胶原增加) |
病理改变 | 内皮功能紊乱 | 外膜和中膜增生 |
危险因素 | 与低密度脂蛋白胆固醇氧化有关 | 与年龄和血压有关 |
病变方向 | 病变由向管腔内发生(向心性) | 病变在血管壁周发生(离心性) |
血管钙化是指血管部位的异位钙盐沉积,是血管衰老的一种表型。流行病学调查结果表明在超过70岁以上的人群中,93%的男性和75%的女性均有不同程度的血管钙化的发生,伴随着体内血管平滑肌细胞(VSMCs)的衰老和向成骨样细胞的转化[8]。
血管钙化按钙化斑块形成和发展的部位分为血管中膜钙化和血管内膜钙化。血管中膜钙化也称M nckeberg型动脉中层硬化症。引起中膜钙化的危险因子包括基因变异遗传病、衰老、糖尿病、慢性肾病、高血压等。如增龄过程中血管平滑肌细胞的复制和慢性肾病导致的高磷血症均可通过多重机制诱导增强VSMCs的成骨样转化,促进钙磷结晶在中膜内弹性纤维膜上沉积和形成固化的钙化斑块,参与细胞外基质的破坏和重构,造成血管弹性降低,僵硬度增加,促进血管的衰老。血管内膜钙化是指钙磷结晶在动脉硬化患者的粥样斑块的脂质坏死核内沉积并发展的过程。有学者推测引起血管内膜钙化的环境因素和中膜钙化类似。(CACS)[9]。冠状动脉钙化积分与冠心病和各种临床心血管事件的发生在一定范围内呈正相关性。动脉硬化导致的不稳定斑块的侵蚀和破裂是导致急性临床心脑血管事件的主要诱因。近来越来越多的研究结果显示,在粥样斑块内发生和发展的内膜钙化可随着钙化程度的加深而开始发挥其稳定斑块的作用。因此,血管钙化到底是机体和血管在衰老和病理环境下发生和发展的病理性结果,还是机体或血管的一种自我代偿和保护的机制,目前尚存在诸多争议。
随着衰老,心脏可出现左心室肥厚、心房颤动和心力衰竭心脏相关改变[10]。左心室肥厚是冠心病、猝死、卒中和CVD发病增加的危险因素,而左心室肥厚发生随增龄和血管衰老显著增加。健康人随增龄心脏发生如下显著衰老变化:左心室肥厚、左心室舒张充盈模式、左心室射血能力和心率储备能力下降、心律失常等。血管衰老导致动脉硬化和动脉壁增厚,收缩压升高和脉压增宽,血管内皮功能障碍,即血流动力学衰老综合征[3],在冠状动脉(冠脉)促进动脉硬化斑块形成,冠脉血流下降,冠脉左心室储备功能下降,引起心功能的减退。血压升高引起左心室质量增加,进而发展为左心室肥厚。衰老相关左心室质量和左心室硬度的增加,导致左心室舒张末期充盈压升高,引起射血分数保留心力衰竭。此外,舒张末期充盈压升高导致左房扩大,左房压升高,使心脏易发生心房颤动。心房颤动舒张期充盈时间缩短,减轻心房收缩对左心室充盈的影响,从而易发射血分数保留心力衰竭。因此,无明显心脏病的老年人左心室肥厚、心房颤动和心力衰竭发生率明显高于年轻人。
血管衰老和高血压间相互作用导致EVA和动脉硬化。动脉硬化是心血管事件独立危险因素,动脉硬化与高血压互为因果,一方面高血压引起动脉壁损伤,导致动脉硬化,另一方面动脉硬化本身是收缩压升高的主要原因,尤其是老年人[11]。
肱-踝动脉脉搏波传导速度(baPWV)和颈-股动脉PWV(cfPWV)与收缩压升高和高血压发生有关,主动脉硬度、前向压力波振幅、增强指数及颈动脉硬度增高,将来发生高血压风险增加。大动脉和小动脉弹性降低与高血压发生相关,提示血管衰老指标先于并促进临床高血压的发生和发展[12]。
年龄和血压分别独立与PWV相关,血压是动脉硬化重要的危险因素,血压升高导致动脉僵硬度增加,随访6年药物治疗的高血压患者,PWV每年增加速度仍然明显高于正常血压人群[13]。表明高血压可加速血管衰老,即EVA。
Niiranen等[14]指出,无论高血压是否达标,社区大多数药物治疗高血压患者PWV高于正常,心血管事件发生率仍居高不下,降压药物治疗的高血压患者,仍有50%心血管死亡残留风险。
脉搏波肾病为肾脏的小血管阻力小,血流速度快,更多高脉动血流进入肾脏的最小血管,导致微血管损害(小动脉壁伸展、小动脉瘤破裂和微血栓形成等)引起脉搏波肾病,导致终末期肾病的发生[15]。
血管衰老导致血流动力学衰老综合征的发生[3],同脉搏波肾病机制一样,高脉动血流进入脑小血管,可引起脑微血管损害(小动脉壁伸展、小动脉瘤破裂和微血栓形成等),脑血管衰老引起脉搏波脑病从而引起脑血管疾病和认知障碍。
血管衰老的临床评估一般分为有创和无创两种方法,有创评估方法包括:(1)通过导管在冠状动脉内灌注乙酰胆碱,测量动脉血管直径和流量变化反映血管内皮舒张功能[30];(2)通过心导管测定升主动脉根部压力,即中心动脉压[31]。由于有创评估方法设备要求复杂、费用较高,且有一定损伤性,因此很少在临床应用。目前常用于血管衰老临床评估的无创方法主要有:(1)Framingham血管年龄评价公式;(2)血管功能和结构无创检测;(3)血管衰老细胞生物学标记。
Framingham心脏病研究围绕8 491例研究对象,随访12年,根据心血管事件的危险因素,如男性、高血脂、高血压、糖尿病、吸烟建立了血管年龄公式,提出血管年龄概念,至今仍广泛应用于临床血管年龄的评估,指导心血管风险预防,Framingham血管年龄评价公式具体见参考文献[32]。
PWV是心脏泵出血时形成动脉搏动波沿动脉血管壁由近心向远心端的传导速度,通过测量两个记录部位的距离与脉搏波传导时间比值,计算公式为:PWV(cm/s)=L/t;(距离L是两个探头间的距离,传播时间t为两个波形的时间差)。PWV是基于当动脉硬化时由心脏输出的血液产生的波动(脉搏波)的传导速度加快这一机制,动脉血管僵硬程度越高,PWV越大。随增龄,大动脉弹性成分的减退,管壁增厚,动脉进行性扩张,动脉僵硬度增加,PWV增高,中央弹性动脉随年龄增加较外周动脉更显著[33],PWV与Framingham积分正相关,对冠心病诊断有预测价值[34]。
颈-股动脉PWV(cfPWV)是评估PWV的金指标,但由于其操作复杂,目前多采用测定肱-踝动脉PWV(baPWV)反映大动脉和中动脉系统僵硬度,baPWV值越大,提示动脉血管僵硬度越高。根据不同年龄和性别正常值范围变化,我国60岁以下健康志愿者baPWV多小于1 400 cm/s[35]。
血管舒张功能检测原理是用超声测量在受到切应力的作用下肱动脉直径暂时的变化,即将可充气的袖带固定在前臂(超声探头的远端)充气至超过收缩压5 min,然后放掉袖带中的气体,放气后肱动脉内突然增加的血流对血管壁产生切应力,此切应力将激活血管内皮细胞NO的生成从而释放NO,NO渗透至血管平滑肌细胞引起平滑肌细胞的松弛从而使血管扩张,反应性充血后血管舒张的直径变化作为评估指标[36]。如果内皮功能受损,反应性充血刺激内皮细胞释放的NO减少,血管舒张减弱。肱动脉舒张功能受损与衰老相关,随增龄肱动脉舒张功能逐渐下降,在男性人群中,肱动脉舒张功能的下降在30岁后开始增快,而女性人群血管舒张功能下降增快的时间节点为45岁[37]。目前大部分临床研究数据公认肱动脉舒张功能正常参考值≥10%,血管舒张功能值越高,表示受检者血管内皮功能越好;肱动脉舒张功能<10%提示血管内皮功能受损,血管舒张功能值越低表示血管内皮功能越差[38]。血管舒张功能计算公式=(动脉反应性充血后内径-管径基础值)/管径基础值。
是采用高频B型超声探头测定的动脉腔-内膜界面与中膜-外膜界面之间的距离,IMT增厚是血管衰老的标志性结构改变。颈总动脉IMT是心脑血管风险的独立预测指标。颈动脉IMT每增加0.1 mm,患者发生心肌梗死的危险性可增加11%。在健康人群随增龄,IMT呈现逐渐增加趋势,在有动脉粥样硬化性心血管危险因素的人群中,血管衰老加速,IMT的增长速度也加快。
IMT测量方法:一般取颈总动脉分叉处近端远侧壁1.0~1.5 cm处,若该处存在斑块,则取病变近端1.0~1.5 cm处进行测量。目前国际上根据不同年龄阶段推荐正常参考值如下:40~49岁<0.7 mm;50~59岁<0.8 mm;60岁以上<0.9 mm[36]。
目前广泛认可又可以量化检测的细胞标记物有内皮微颗粒(EMPs)和内皮祖细胞(EPCs)。
EMPs是内皮细胞激活、损伤或凋亡时从内皮细胞的细胞膜脱落下来并携带来自内皮细胞某些抗原特性的微颗粒,进行特异荧光抗体标记后使用流式细胞仪检测,表现为直径为0.2~1.0 μm的CD31+/CD42-微颗粒。健康人EMPs正常值是小于1 000/μl,EMPs上升代表血管内皮损伤,提示血管衰老[39]。
EPCs是骨髓来源,存在于外周血中的内皮细胞前体细胞,但血管内皮损伤时可以定向归巢到血管内皮损伤区域定向分化为成熟内皮细胞修复损伤血管,同时通过旁分泌作用激活损伤区域周围的内皮细胞促进其增殖、迁移到损伤区域参与修复,是机体重要的内源性血管内皮修复机制,是维持血管内皮功能平衡的重要因素[40,41]。EPCs可通过流式细胞检测外周血单核细胞中CD34+KDR+细胞的百分比,小于60岁的健康人通常不低于0.13%,CD34+KDR+/外周血单核细胞下降与动脉粥样硬化心血管疾病预后密切相关,提示血管衰老[42]。同时血液中存在一些蛋白分子可能与血管的衰老相关提高血液中FGF21蛋白浓度可以延缓血管内皮的衰老[43]。
血管衰老既是一个自然生理过程,同时也是多种危险因素参与的病理过程,其中遗传、环境、生活方式等均参与血管衰老的调控。加强防控血管衰老的危险因素、通过调控对血管衰老的可逆机制进行相关干预是目前抗血管衰老的有效手段。
健康饮食方式因被证明有益于血管健康而受到推荐,结合2016版中国居民膳食指南具体包括:食物多样,谷类为主;多吃蔬果、奶类、大豆;适量吃鱼、禽、蛋、瘦肉;少盐少油,控糖限酒。各种营养素的搭配可以参考膳食餐盘。餐盘分成谷薯类、动物性食品、蔬菜、水果四部分,其中蔬菜和谷物比重所占的面积最大,提供蛋白质的动物性食品最少。
热量限制饮食是目前最获公认的延长生物体生命周期的措施。热量限制饮食的作用机理包括对胰岛素/IGF-1通路、Sirtuin通路、TOR通路、DNA修复甚至肠道菌群等多路径的干预[44]。但在具体临床实践中尚无有效临床数据支持,控制热量的摄入需长期坚持。
肥胖是血管疾病的独立危险因素[45],肥胖所造成的一系列病理、生理改变将加速血管衰老,所以控制体重是预防血管衰老的重要措施。建议控制体质指数≤24 kg/m2。腰围男性小于90 cm,女性小于85 cm。
吸烟加速血管衰老并与动脉粥样硬化血管疾病密切相关,戒烟可减少血管疾病风险,任何人群均能从戒烟中获益,因此所有人群均给予戒烟的建议。
运动改善血管功能、延缓血管衰老。氧运动对血管的益处最大,可改善动脉顺应性、减低动脉僵硬度、恢复血管弹性,从更微观的角度可调动内皮祖细胞,增强内皮祖细胞的内源性血管修复活性,从而改善血管内皮功能预防血管衰老。药物治疗结合运动训练比药物治疗结合腔内治疗更能改善6 min步行距离[46]。运动对机体的作用来自多途径,包括Sirtuin信号通路[47]。对于老年人运动一定要注意适度,近年来随着康复医学的发展,运动处方越来越得到人们的重视,根据每个人自身特点,提出个体化的运动处方对于预防血管的衰老有着重要的意义。可联合运用心率储备法、主观劳累程度分级法等方法结合自身主观感觉制定运动强度。常用的有氧运动方式有行走、慢跑、骑自行车、游泳、健身操,以及在器械上完成的行走、踏车、划船等。建议初始从20 min开始,逐步增加至40~60 min,运动频率为3~7次/周。
传统治疗危险因素的药物被发现具有改善血管功能、降低动脉僵硬度、延缓血管衰老的作用,如:针对高血压的降压药、血管紧张素转换酶抑制剂、血管紧张素受体阻滞剂、钙通道阻滞剂、螺内酯等;他汀类药物;噻唑烷二酮类的降糖药[48]。
这些药物抗血管衰老的作用一方面归因于控制危险因素带来的益处;另一方面其中某些药物可直接改善血管功能、延缓血管衰老的功能。如血管紧张素转换酶抑制剂、血管紧张素受体阻滞剂类药物比其他降压药物更能降低动脉僵硬度、改善动脉弹性。醛固酮拮抗剂不是降压的常规用药,但作为肾素-血管紧张素-醛固酮系统的重要一环,其保护血管、改善血管功能、减少心血管事件的作用也日益受到重视。他汀类药物除了降脂以外,其抗氧化应激、抗炎、调动内皮祖细胞修复血管内皮的机制也发挥着抗血管衰老的作用。
控制危险因素如高血压、高血脂、糖尿病的一些新药亦被证实具有降低动脉僵硬度、治疗内皮功能失调、改善血管重构等抗血管衰老的作用。
血管衰老的重要病理基础为血管的硬化和内皮功能的障碍,前列腺素具有扩张微循环,抑制血小板聚集和改善血管内皮的作用。其口服制剂贝前列腺素钠和静脉制剂前列地尔可以与IP受体结合、增加内皮型一氧化氮合酶的合成,促进NO的生成,抑制内皮素的生成与分泌从而起到改善衰老的血管舒张的功能,同时抑制内皮细胞凋亡,维持血管壁的完整性,起到改善衰老内皮功能的作用[49]。贝前列素钠通过激活核苷酸环化酶-蛋白激酶A及核苷酸环化酶-蛋-Rap1通路,增加组织蛋白酶K和黏附结构的重塑性,从而增强内皮细胞的屏障作用。贝前列腺素钠可以抑制血管平滑肌的增值与迁移,可以改善血管硬度。大量的临床研究结果表明,贝前列素钠治疗显著减少血管事件的发生,具有改善血管衰老的作用[50]。研究表明贝前列腺素钠对间歇性跛行的患者有治疗作用,贝前列素钠显著降低冠脉粥样硬化患者baPWV,显著降低各类心血管病患者IMT水平,显著改善2型糖尿病合并下肢血管病变患者踝肱指数[51]。前列腺素类物质是人体内源性物质,延缓修改损伤,修复血管内皮,安全性能较高。推荐剂量从20 μg/d开始。
由于血管内皮受损状态下,外源性补充NO或使用NO前体物质而增加NO含量,起到促进血管内皮损伤修复的作用。亚硝胺类药物是一种含有亚硝基或者硝基结构的化合物,左旋精氨酸进入体内后能够在一氧化氮合酶的作用下转化生成NO,从而起到保护和改善血管内皮功能的作用。
综上所述,随增龄血管的结构和功能发生改变,这些改变的累积构成了血管衰老的基础,同时血管衰老是多种血管相关疾病的基础,严重威胁人类的健康。因此,认识血管衰老的机制、评价指标及管理措施将为血管相关性疾病提供新的研究靶点;同时有助于血管相关疾病的防治,改善老年患者的生活质量,降低医疗费用。衰老虽然不可逆转,但早期发现血管衰老,早期干预是防治心脑血管疾病的新方向。
执笔:张存泰(华中科技大学同济医学院附属同济医院、湖北省老年病防治与保健医学临床研究中心、武汉市老年多器官功能不全救治与康复临床研究中心);陶军(中山大学附属第一医院高血压血管科老年病研究所);田小利(南昌大学生命科学院);洪华山(福建医科大学附属协和医院)
指导专家:于普林(北京医院国家老年医学中心);李小鹰(解放军总医院老年心血管科);王林(天津医科大学第二医院老年科);蹇在金(中南大学湘雅二医院老年科)
撰写组成员(按姓氏拼音顺序):白松(昆明医学院第一附属医院老年科);从洪良(天津市胸科医院心内科);程标(四川省人民医院老年科);陈旭娇(浙江医院老年科);樊瑾(解放军总医院老年心血管科);方宁远(上海交通大学医学院附属仁济医院老年科);郭新贵(上海华东医院心内科);郭艺芳(河北省人民医院老年科);高海青(山东大学齐鲁医院老年科);高学文(内蒙古自治区人民医院老年科);何青(北京医院心内科);韩璐璐(中国医科大学附属盛京医院老年科);洪华山(福建医科大学附属协和医院老年科);鲁翔(南京医科大学附属第二医院老年科);林展翼(广东省人民医院老年科);刘德平(北京医院心内科);刘全(吉林大学第一医院心内科);刘泽(广州军区总医院老年科);糜涛(华中科技大学同济医学院附属同济医院老年科);欧柏青(湖南省人民医院老年科);乔薇(北京中日友好医院老年科);齐国先(中国医科大学第一附属医院老年科);秦明照(首都医科大学附属北京同仁医院老年科);宋昱(天津泰达医院心血管科);司良毅(第三军医大学西南医院老年科);陶军(中山大学附属第一医院心内科);田小利(南昌大学生命科学院高血压血管病科);凃玲(华中科技大学同济医学院附属同济医院老年科);王朝晖(华中科技大学同济医学院附属协和医院老年科);王晓明(第四军医大学第一附属医院老年科);吴锦晖(四川大学华西医院老年医学中心);吴智勇(海南省人民医院老年科);徐浩(中国中医研究院西苑医院老年科);许迪(江苏省人民医院老年科);邢坤(陕西省人民医院老年科);杨云梅(浙江大学附属第一医院老年科);杨锐英(宁夏医科大学总医院老年科);张存泰(华中科技大学同济医学院附属同济医院老年科);张国刚(中南大学湘雅医院老年科);张乐(华中科技大学同济医学院附属同济医院老年科);赵迎新(首都医科大学附属北京安贞医院老年科);诸葛欣(天津医科大学总医院老年科);朱鹏立(福建省立医院老年科);曾志羽(广西医科大学第一附属医院老年科);曾敏(海南省人民医院老年科);周晓晖(新疆医科大学第一附属医院老年科)
秘书:阮磊(华中科技大学同济医院附属同济医院老年科);陈龙(中山大学附属第一医院高血压血管病科)
利益冲突:无