维持性血液透析患者血管钙化机制的研究进展

　　作者：李秀丽,郝丽荣　　作者单位：哈尔滨市，哈尔滨医科大学附属第一医院肾内科二病房

　　【关键词】 血管钙化;维持性血液透析;终末期肾病

　　心血管疾病是血液透析(MHD)患者的主要致死亡原因，超过50%终末期肾病(end-stage renal disease，ESRD)患者死于心血管疾病，发病率是同年龄普通人群20～30倍[1]。血管钙化则是ESRD患者心血管疾病发病和死亡的独立危险因素，与动脉粥样硬化斑块数量、心肌梗死和心脏骤停等心血管事件的关系密切。根据报道，在MHD患者中，40%～70%存在明显的冠状动脉疾病[2]。因此血管钙化机制的研究将有助于防治MHD患者心脏并发症，使MHD患者的病死率，存活时间得到延长。下面就MHD血管钙化机制的研究进展作一综述。

　　1　血管钙化概述

　　钙在人体组织细胞中是以离子钙和结合钙的形式存在的，但钙盐在某些因素作用下，析出并沉积于组织细胞内，则称为病理性钙盐沉着比如血管钙化。心血管系统发生的不适当的生物钙化被称为血管钙化。典型的异位钙化是指磷酸钙矿物质在心血管组织(包括动脉血管、心脏瓣膜和心肌)中的沉积。血管钙化常发生在冠状动脉和主动脉。按照发生部位可分为：内膜钙化和中膜钙化。前者是动脉粥样硬化的病理表现之一，其发生于脂质条纹期后，为小而弥散分布的羟基磷灰石晶体钙沉积。可使血管管腔狭窄，血流量减少，血管堵塞进而引起组织器官缺血。后者也称 Monckeberge 钙化，其特点是在脂质沉积的环境中，炎性细胞浸润参与下，线性沉积的羟基磷灰石钙结晶出现在动脉中膜的弹力层[3]。它和内膜钙化有所区别，其结果并不堵塞血管腔，而是通过降低血管顺应性，导致血管内血流动力学的异常[4] 。临床表现为血压的波动，即收缩压升高和舒张压降低，脉压差增大，最后导致左心室肥厚，进而冠状动脉血流减少。两者可以独立出现，也可以混合存在。还有一种比较特殊的血管钙化，称钙性尿毒症性小动脉病，亦称钙化防御。它是一不明原因的小血管钙化的综合征。典型的皮肤活检病理表现为中、小动脉中层钙化，血管内膜发生增生，皮肤脂肪坏死，钙化性筋膜炎和血管内血栓的形成。主要临床表现为皮肤疼痛，颜色变为紫红，皮下结节及斑块，可进展为缺血性皮肤坏死及溃疡，且不容易愈合，最终导致坏疽，结痂。

　　2　血管钙化的机制

　　现在大多数认为影响MHD患者血管钙化的因素是错综复杂的，除了与传统因素(年龄、高血压、糖尿病、吸烟、高脂血症)有关以外;还包括非传统因素即钙磷代谢紊乱、慢性炎症、肾脏内分泌功能紊乱等。传统研究一直认为，血管钙化是一种退行性病变，是一个被动过程：即机体内钙磷代谢紊乱，使细胞和组织间钙磷结晶沉积[4] 。而最近大量研究提示血管钙化的机制是促进钙化因素超过了抑制钙化因素，并由细胞介导的一个主动调节过程[2] 。

　　2.1　促进血管钙化的因素

　　2.1.1　高血磷：是ESRD患者的重要特征之一。其原因主要与肾功能缓慢下降，肾小球滤过率(GFR)明显降低，导致对磷的清除减少有关。其次也和饮食、持续性透析时间、透析方式以及应用某些药物有关。当患者GFR<20 ml/min，患者的血磷水平会随之升高。高血磷导致血管钙化的主要机制包括：诱导血管平滑肌细胞(VSMC)向成骨样细胞转化以及诱导VSMC钙沉积与细胞凋亡。Jono等[5]研究发现，在高磷培养条件下，血管平滑肌细胞表达核心结合因子(Cbfα1)显着增高，然后使下游骨基质蛋白大量表达并和钙盐结合沉积，最后VSMC 发生钙盐沉积 。体外实验发现：在和不同浓度的磷环境中，对VSMC培养，结果其钙化程度与磷浓度成正相关，当磷浓度为1.4 mmol/L时，VSMC未出现钙化，而当磷浓度上升至2.0 mmol/L时，VSMC钙化明显增加[6]。Proudfoot等[7]实验发现：人体VSMC在钙化发生前就出现细胞凋亡特征，其培养1周后出现来源于VSMC凋亡小体的基质小泡(基质小泡是正常软骨内骨钙化的生发中心);进而说明了凋亡小体的功能类似骨基质小泡，其能够蓄积钙，促进VSMC 骨相分化。因此，凋亡可能是参与血管钙化的重要因素。

　　2.1.2　高血钙：在MHD患者中，高血钙症较多见。临床调查显示MHD患者血管钙化及心血管疾病死亡与高血钙症密切相关，考虑其原因与大量地服用含钙的磷结合剂、不合理地使用维生素D3及透析液钙浓度有关[8]。而体外实验显示，当钙浓度的>2.6 mmol/L时，可以增加体内血管壁钙结晶的生成和VSMC表现型的改变，产生这种钙诱导作用是通过钠依赖的磷共转运子实现的。具体机制是：长期暴露于高浓度的钙离子环境中，可以使VSMC中Pit-1的mRNA的合成增多，并可以通过增加碱性磷酸酶的表达，下调基质Gla蛋白(MGP)，从而促进血管钙化的发生[9]。研究证实，将透析液浓度从3.0 mmol/L降低到2.5 mmol/L则可以使骨代谢的异常得以改善，并减少异位钙化的发生[10]。另外，临床研究证实，MHD患者服用非钙的磷结合剂(司维拉姆)比服用含钙的磷结合剂病死率要低的多，而且血管钙化过程进展缓慢甚至无进展[11] 。

　　2.1.3　慢性炎症：ESRD患者体内存在微炎症状态，炎性因子在正常范围内是轻度升高的。其原因可能是由于GFR下降，结果导致羰基产物、各种细胞因子、氧化物、糖基化终产物等物质体内蓄积，进而造成炎症的发生[12]。另外慢性炎症还与慢性肾脏病的并发症及动脉粥样硬化等有关系。炎性反应性细胞包括巨噬细胞和肥大细胞等，主要位于动脉血管内膜下，其与内膜钙化密切相关。Shanahan 等[13]研究发现，巨噬细胞通过产生细胞因子TNF-α，能显着增加血管平滑肌细胞转分化为成骨样细胞。实验表明，当单核/巨噬细胞激活后，通过细胞一细胞间相互作用和释放细胞因子，来增加VSMC的ALP活性并且促进钙结晶的生成[14]。另外与血管钙化有关的炎症因子还有IGF-1、IGF-b、CRP。

　　2.1.4 　继发性甲状旁腺功能亢进(SHPT)：ERSD患者的常见并发症之一是SHPT。甲状旁腺组织增生和高甲状旁腺激素(PTH)血症是SHPT的主要临床表现[15] 。导致SHPT的主要原因是低钙，高磷以及1,25-(OH)D的缺乏[16] 。研究表明PTH高的MHD患者总死亡率和心血管事件死亡率均明显升高[17,18]。

　　2.1.5　氧化应激：氧化应激的最终结果是导致细胞死亡或凋亡，组织受损。其具体机制是：体内的活性氧类自由基(ROS) 和活性氮类自由基(RNS) 等高活性分子消除减少或产生过多，直接引起生物膜脂质过氧化，组织细胞内蛋白质及酶发生变性，进一步导致细胞内DNA 损害。现在公认的反映脂质过氧化的指标为MDA，它是由体内超氧离子自由基攻击生物膜中的不饱和脂肪酸，导致过氧化作用的毒性物质。作为人体内特别重要的抗氧化酶，GSHPx和SOD的活性降低提示机体内存在抗氧化能力的广泛受损。研究发现，MHD患者血浆氧化应激标志物MDA、GSH-Px与炎性因子CRP和TNF-α 存在着明显相关性，在氧化应激和炎症反应作用下，MHD患者动脉粥样硬化形成及血管僵硬将加快发生[7] 。

　　2.1.6　脂质代谢异常：ERSD患者常存在着脂质代谢紊乱。透析虽可使血脂发生改变，但不能从根本上纠正患者的血脂异常。Floege等[19]报道低密度脂蛋白胆固醇(LDL)与血管钙化进展程度之间成显着的正相关，所以LDL水平可成为血管钙化进展的预测因素之一。据体外研究发现，氧化的LDL能诱导VSMC分化，加速血管钙化的发展[20]，对自发的和IL-1/IL-6诱导的血管钙化的抑制，是通过高密度脂蛋白(HDL)来实现的[21]。

　　2.2　抑制血管钙化的因素

　　2.2.1　骨保护蛋白(osteoprogerin，OPG)存在于正常的VSMC中，它是由基质细胞等多种细胞分泌产生的一种糖蛋白，是血管钙化的保护因子。缺乏OPG基因的小鼠会发生严重的骨质疏松和血管钙化[22]。OPG具体的功能是抑制破骨细胞形成。其分子机制为：在破骨细胞前体细胞活化为破骨细胞过程中，通过NF-κB受体激动剂(RANK)和NF-κB受体激动剂配体(RANKL)结合来实现破骨前体细胞的分化，前者存在于破骨前体细胞上，后者则存在于成骨细胞表面。OPG 具有与RANK相似的结构，它和NF-κB 受体激动剂配体(RANKL)结合，抑制破骨细胞前体细胞活化[23]。此外炎性因子TGF-β也可以增强OPG的表达[24]。

　　2.2.2　胎球蛋白A(FetuinA/AHSG)：FetuinA主要是由肝脏合成和分泌的钙结合蛋白，广泛大量地存在于细胞外液，分布表达在不同的组织器官。FetuinA对异位钙化的抑制机制可能包括：在系统上FetuinA可以与钙磷形成高分子量矿化胎球蛋白复合物(FMC)，抑制血清中过饱和的钙磷沉积[25]。在局部，VSMC摄取FetuinA并将其释放至基质囊泡进而抑制矿化核心的形成，抑制细胞凋亡[26]。FetuinA也是转化生长因子(TGF)拮抗剂，可能是通过阻断TGF的信号转导，来抑制其促钙化作用[27]。临床实验表明 ESRD 患者血管异位钙化、心血管病死率与血清FetuinA浓度下降高度相关。其占据血清钙磷沉积抑制作用的50%[28] 。国内的研究显示，FetuinA与心血管疾病密切相关，通过对ESRD患者的血清的检测表明，存在冠脉钙化的FetuinA水平较无冠脉钙化的明显下降[29]。

　　2.2.3　基质Gla 蛋白(MGP)：MGP蛋白多数是由成骨细胞和骨细胞合成和分泌的。其结构内包含有5个羟基谷氨酸(Gla)基团。γ2谷氨酸羧化酶可将无活性的Gla基团羧化为有活性的Gla基团，维生素K是γ2谷氨酸羧化酶的辅助因子。研究表明谷氨酸(Gla)与羟磷灰结晶具有高度亲和力，可以强烈抑制钙盐的沉积以及羟磷灰结晶增长[30]。另外MGP能抑制骨形态发生蛋白-2(bone morphogenetic protein-2，BMP-2)，进而阻止其对血管平滑肌细胞向成骨细胞的转化功能[31]。慢性肾脏病(chronic kidney disease，CKD)患者中，长期服用华法令等抗凝剂抑制维生素K的活性，进而影响了MGP的羧化，引起血管钙化。

　　2.2.4　骨桥蛋白(OPN)：OPN是一种分泌型的磷酸化糖蛋白分子，包含精氨酸-甘氨酸-门冬氨酸结构。OPN是血管钙化的诱导性抑制剂，其可与组织器官中的钙离子 、羟基磷灰石结合，抑制钙盐沉积和羟磷灰石结晶的产生。STEITZ等实验表明，认为OPN是通过抑制钙磷结晶的沉积，并阻断诱导单核细胞中的碳酸酐酶Ⅱ的表达，充分使组织内环境得到酸化，进而使钙盐的溶解和促进钙化的消退发挥主动性[31]。

　　综上所述，血管钙化是一个由细胞介导的，多种炎性介质参与的主动调节过程。促进钙化因素和抑制钙化因素构成了这一复杂的过程的主体，二者之间的不平衡导致了血管钙化的产生。虽然目前MHD患者的血管钙化存在较广泛，并且会产生严重的后果，但是直到现在对血管钙化的确切机制尚未完全阐明。所以进一步研究其发生机制极其调控过程，将有助于我们更深地研究血管钙化，从而更好地为临床服务。

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