冠心病是目前老年人致死和致殘的首因,雖然近年來(lái)其生存率有所提高,但冠心病導(dǎo)致的死亡例數(shù)仍居首位[1]。隨著人口老齡化時(shí)代的到來(lái),骨質(zhì)疏松性骨折已成為我國(guó)50歲以上中老年人死亡的重要原因[2]。國(guó)內(nèi)外眾多臨床研究均顯示，骨質(zhì)疏松與冠心病存在相關(guān)性[3-4]。組織蛋白酶K(cathepsin K,CatK)是溶酶體半胱氨酸蛋白酶中番木瓜蛋白酶超家族的成員之一,是骨吸收過(guò)程中的關(guān)鍵酶,可促進(jìn)老年骨質(zhì)疏松的發(fā)生發(fā)展,但CatK與老年動(dòng)脈粥樣硬化是否相關(guān)的研究較少,本研究旨在通過(guò)測(cè)定老年人血清CatK的水平,探討血清CatK與冠心病的相關(guān)性及可能機(jī)制,為臨床冠心病的防治探尋新思路。

1 材料與方法

1.1 研究對(duì)象 納入2015年6月至2017年6月因臨床診斷冠心病入住東南大學(xué)附屬中大醫(yī)院老年科,且年齡>60歲的老年病人133例,其中女61例,男72例,年齡60～93歲,平均(74.8±8.4)歲。收集年齡、性別、身高、體質(zhì)量、疾病史及服藥史等一般臨床資料。排除標(biāo)準(zhǔn):(1)合并有腫瘤病史、內(nèi)分泌代謝疾病、結(jié)締組織疾病、消化系統(tǒng)疾病和營(yíng)養(yǎng)不良性疾病、血液系統(tǒng)疾病、嚴(yán)重肝腎功能不全、長(zhǎng)期臥床制動(dòng)、服用糖皮質(zhì)激素及合并感染者;(2)既往骨折或已接受抗骨質(zhì)疏松治療者。

1.2 研究方法

1.2.1 冠狀動(dòng)脈造影:采用德國(guó)SIEMENS Artis Zee造影儀(配有數(shù)字成像系統(tǒng)和冠狀動(dòng)脈定量分析軟件),以Jundins法常規(guī)體位投照左、右冠狀動(dòng)脈。按左主干、左前降支、左回旋支、右冠狀動(dòng)脈進(jìn)行分段分析,至少有一支冠狀動(dòng)脈或其大分支內(nèi)徑狹窄≥50%診斷為冠心病,<50%為非冠心病。

1.2.2 骨密度測(cè)定:采用HOLOGIC Discovery雙能X線骨密度儀測(cè)定腰椎1～4(L1～L4)正側(cè)位、股骨近端(左側(cè))及Ward’s 區(qū)等不同部位的骨密度值,結(jié)果以T值表示,T值≤-2.5為骨質(zhì)疏松,-1.0

1.2.3 血標(biāo)本的收集和處理:所有病人入院次日清晨抽取靜脈血標(biāo)本6 mL,于檢驗(yàn)科檢測(cè)Ⅰ型膠原羧基末端肽(type Ⅰ collagen cross-linked C-telopeptide,CTX)和總Ⅰ型膠原N端前肽(total N-terminal propeptide of type 1 collagen,TP1NP)以及生化指標(biāo)。留取剩余血標(biāo)本于常溫下自然凝固1 h后離心,吸取上層血清分裝,并保存于-80 ℃冰箱待檢。檢測(cè)前將血清放于室溫下復(fù)融,按照各ELISA試劑盒說(shuō)明書進(jìn)行操作,各實(shí)驗(yàn)均獨(dú)立重復(fù)2次。

2 結(jié)果

2.1 冠心病組與非冠心病組臨床基線特征比較 冠心病組合并糖尿病、高血壓、骨質(zhì)疏松、吸煙的比例和血肌酐(serum creatinine,SCr)、血鈣(Ca2+)、甘油三酯(triglyceride,TG)水平均高于非冠心病組,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);而體質(zhì)量指數(shù)(BMI)、高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)、總膽固醇(TC)、腰椎骨密度、股骨頸骨密度水平均低于非冠心病組,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);2組年齡、性別、服用他汀等藥物、堿性磷酸酶(ALP)水平差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表1。

2.2 冠心病組與非冠心病組血清CTX、TP1NP、基質(zhì)金屬蛋白酶-9(MMP-9)、CatK、腫瘤壞死因子(TNF)-α水平比較 冠心病組血清CTX、CatK、TNF-α水平均高于非冠心病組,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);2組TP1NP、MMP-9的水平差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表2。

項(xiàng)目冠心病組(n=68)非冠心病組(n=65)P年齡(歲)75.1±9.574.5±7.20.699性別(n,男/女)42/2630/350.071糖尿病(n)288<0.001高血壓(n)5229<0.001骨質(zhì)疏松(n)36230.042他汀類藥物(n)30220.225抗血小板聚集藥物(n)37270.137β受體阻滯劑(n)19160.663ACEI/ARB類藥物(n)30230.304硝酸酯類(n)25190.356吸煙(n)2040.001TG(mmol/L)1.41±0.91.02±0.40.002TC(mmol/L)3.97±0.94.36±0.80.008BMI23.9±2.825.7±4.00.003SCr(μmol/L)88.6±17.672.9±16.5<0.001Ca2+(mmol/L)2.2±0.22.2±0.10.002ALP(IU/L)63.8±17.670.0±22.70.081HDL-C(mmol/L)1.1±0.31.4±0.2<0.001LDL-C(mmol/L)2.3±0.82.6±0.60.019腰椎骨密度(g/m2)0.8±0.20.9±0.20.002股骨頸骨密度(g/m2)0.7±0.10.7±0.20.043

項(xiàng)目冠心病組(n=68)非冠心病組(n=65)PCTX(ng/mL)0.5±0.20.3±0.20.001TP1NP(ng/mL)44.5±21.345.7±9.50.654MMP-9(ng/mL)322.5±211.5340.6±187.90.604CatK(pmol/L)99.0±37.670.6±45.3<0.001TNF-α(pg/mL)37.2±8.526.6±9.4<0.001

2.3 影響血清CatK水平的相關(guān)因素分析 以CatK為因變量,將年齡、TG、TC、BMI、SCr、Ca2+、ALP、HDL-C、LDL-C、CTX、TP1NP、MMP-9、TNF-α作為自變量納入多元線性回歸模型。結(jié)果顯示血清CatK水平與TNF-α(β=0.393,P<0.01)、年齡(β=0.300,P<0.01)、CTX(β=0.225,P<0.01)、ALP(β=0.175,P<0.01)、HDL-C(β=0.235,P<0.01)呈正相關(guān);與血鈣(β=-0.254,P<0.01)呈負(fù)相關(guān)。

2.4 血清CatK與冠心病的關(guān)系 將冠心病作為因變量,糖尿病、高血壓、吸煙、性別、CatK、骨密度等級(jí)作為自變量納入多因素Logistic回歸分析,結(jié)果顯示,糖尿病(OR=5.632,95%CI1.767～17.950,P<0.01)、高血壓(OR=4.530,95%CI1.482～13.844,P<0.01)、吸煙(OR=8.164,95%CI1.942～34.319,P<0.01)、骨密度(OR=2.402,95%CI1.294～4.462,P<0.01)、CatK(OR=1.022,95%CI1.008～1.036,P<0.01)、女性(OR=0.223,95%CI0.081～0.613,P<0.01)均與冠心病發(fā)病顯著相關(guān)。

3 討論

CatK大量表達(dá)于破骨細(xì)胞,由破骨細(xì)胞分泌至骨表面,具有降解骨膠原的功能,其降解Ⅰ型膠原蛋白的N-端肽,產(chǎn)生Ⅰ型膠原氨基末端肽;降解Ⅰ型膠原蛋白的C-端肽,產(chǎn)生CTX。而Ⅰ型膠原蛋白是含量最多的骨基質(zhì)蛋白,占整個(gè)基質(zhì)的90%,為礦物質(zhì)的沉積提供支架。除此之外,它也有促進(jìn)骨組織中的非膠原蛋白失活和加速其降解的作用,是破骨細(xì)胞表達(dá)量最高、溶骨活性最強(qiáng)的一種半胱氨酸蛋白酶,是骨吸收過(guò)程中的關(guān)鍵酶。本研究顯示，血清CatK的水平與反映骨代謝的指標(biāo)CTX、ALP呈線性正相關(guān)。目前CatK抑制劑用于治療骨質(zhì)疏松已進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段。與其他抗骨吸收藥物相比,CatK抑制劑對(duì)骨吸收生化指標(biāo)的降低幾乎同樣有效,但對(duì)骨形成標(biāo)記物的抑制作用相對(duì)較弱[5]。

近年來(lái)CatK與心血管疾病的相關(guān)性成為了研究的熱點(diǎn)。 CatK除了明確與破骨細(xì)胞相關(guān),也已發(fā)現(xiàn)其在血管平滑肌細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞以及浸潤(rùn)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的巨噬細(xì)胞中含量豐富[6],提示這些細(xì)胞可能分泌CatK,從而降解Ⅰ型膠原和彈性蛋白。在動(dòng)脈粥樣斑塊中,發(fā)現(xiàn)同時(shí)存在成骨樣細(xì)胞、破骨樣細(xì)胞、膽固醇沉積、礦物質(zhì)、代謝碎片以及一些外來(lái)碎片等。破骨樣細(xì)胞主要破壞礦物質(zhì)的沉積,阻止血管鈣化的形成,與成骨樣細(xì)胞的作用起動(dòng)態(tài)平衡的作用[7]。本研究顯示老年冠心病組骨質(zhì)疏松患病率及血清CatK水平顯著升高,血清CatK水平升高使老年人罹患冠心病的風(fēng)險(xiǎn)增加,這與之前的研究結(jié)果相符[8-9]?？紤]到血清CatK水平升高還與人動(dòng)脈粥樣硬化斑塊不穩(wěn)定性相關(guān)[10],而MMP-9的活性增強(qiáng)是造成斑塊不穩(wěn)定的主要因素,MMP-9是非鈣化斑塊和混合斑塊的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子,MMP-9≥531.6 ng/mL提示存在非鈣化斑塊和混合斑塊的中度風(fēng)險(xiǎn)[11]。本研究中納入的是穩(wěn)定型心絞痛病人,且根據(jù)2組血清MMP-9水平進(jìn)一步佐證了斑塊的穩(wěn)定性,排除因斑塊不穩(wěn)定導(dǎo)致的血清CatK水平升高。

骨質(zhì)疏松或骨量減少與冠心病的相關(guān)性已得到公認(rèn),而本研究并未得出骨質(zhì)疏松與冠心病直接相關(guān),但Logistic回歸分析已顯示骨密度越低,冠心病患病風(fēng)險(xiǎn)增高。考慮可能的原因與樣本量較少或臨床混雜因素有關(guān)。(1)他汀類藥物雖在冠心病組和非冠心病組使用率無(wú)差異,但冠心病組與非冠心病組比較,TC、LDL-C水平顯著降低,結(jié)合臨床資料考慮與冠心病組使用他汀類藥物的強(qiáng)度高于后者有關(guān)。而親脂性他汀已被證實(shí)除了可降低膽固醇的合成外,還可以降低骨轉(zhuǎn)換,促進(jìn)骨形成[12]。因此,強(qiáng)化他汀治療可能導(dǎo)致冠心病組骨質(zhì)疏松患病率下降。(2)低體質(zhì)量是公認(rèn)的骨質(zhì)疏松的高危因素,增加體質(zhì)量有助于加強(qiáng)骨骼強(qiáng)度。但也有研究認(rèn)為體質(zhì)量過(guò)高和過(guò)低都是引起骨質(zhì)疏松性骨折的危險(xiǎn)因素[13],本研究中非冠心病組BMI值顯著高于冠心病組,且有肥胖病人,可能導(dǎo)致非冠心病組骨質(zhì)疏松的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)增加。后續(xù),我們尚需擴(kuò)大樣本量,按他汀的使用強(qiáng)度分層,并排除BMI的組間差異來(lái)證實(shí)冠心病與骨質(zhì)疏松的關(guān)系。

動(dòng)脈粥樣硬化是一種慢性炎癥性疾病,TNF-α是炎性細(xì)胞因子。研究表明人血管內(nèi)皮細(xì)胞有血流紊亂和血流剪切力的部位,TNF-α水平被上調(diào),誘導(dǎo)單核細(xì)胞粘附聚集,并可獨(dú)立刺激CatK的表達(dá)和激活[14]。本研究結(jié)果顯示,血清CatK和TNF-α水平在老年冠心病組顯著升高,且血清TNF-α與CatK水平呈線性正相關(guān),由此推測(cè),血清CatK導(dǎo)致的動(dòng)脈粥樣病變進(jìn)展可能由炎癥反應(yīng)介導(dǎo)。

綜上所述,血清CatK水平升高,不僅參與了骨質(zhì)疏松的發(fā)生發(fā)展,還使冠心病的患病風(fēng)險(xiǎn)增加,有望成為在骨密度下降的老年人群中預(yù)測(cè)冠心病患病風(fēng)險(xiǎn)的敏感指標(biāo)之一,其作用機(jī)制可能與炎癥有關(guān)。