李 靖, 王保興

(河北醫(yī)科大學第三醫(yī)院 腎內(nèi)科，河北 石家莊 050000)

目前全球疾病負擔分析顯示，中國人口的主要疾病已從傳染病轉(zhuǎn)變?yōu)榉莻魅拘约膊?，而慢性腎臟病(chronic kidney disease, CKD)是非傳染性疾病中最主要的一種，已成為公民主要的公共健康問題[1]。隨著人口老齡化，糖尿病、高血壓等疾病的發(fā)病率逐漸增高，相關(guān)的腎臟疾病患病率逐年上升，一項我國橫斷面流行病學研究顯示中國成人CKD患病率已超過10%，危害著1億多國人，同時每年約1‰患者發(fā)展至終末期腎病 (end-stage renal disease, ESRD)，需要接受腎臟替代治療[2]。研究報道指出，ESRD患者的心血管疾病(cardiovascular disease, CVD)相關(guān)的病死率高于一般人群，是其第一的死亡原因[3]。ESRD患者血管鈣化的發(fā)生率高達80%～90%，增加了CKD患者CVD的發(fā)生率。Cano-Megías等[4]的研究結(jié)果表明，血管鈣化是 CKD 患者發(fā)生血管僵硬、脈壓升高、心室肥大及心力衰竭相關(guān)的心血管事件死亡的強預測因子(HR=5.01)，減緩CKD患者血管鈣化的進展與降低病死率有關(guān)。因此，CKD患者相關(guān)心血管鈣化問題是近年來臨床腎內(nèi)科醫(yī)師的重點關(guān)注問題，本文將對CKD患者血管鈣化的臨床特點、發(fā)病機制、評估方法及治療方法的相關(guān)進展進行綜述。

1 CKD血管鈣化臨床特點

血管鈣化是動脈粥樣硬化、高血壓、CKD、糖尿病血管病變患者中普遍存在的病理現(xiàn)象[5]，是CVD的發(fā)生和死亡的主要危險因素之一，也是其發(fā)生的獨立預測因素[6]。根據(jù)鈣磷鹽復合物沉積的部位，血管鈣化可分為內(nèi)膜鈣化、中膜鈣化、瓣膜鈣化及鈣化防御[7]。(1)內(nèi)膜鈣化，好發(fā)于大血管和冠狀動脈內(nèi)膜，病理表現(xiàn)為內(nèi)皮損傷后動脈內(nèi)膜處開始出現(xiàn)脂質(zhì)沉積和結(jié)締組織增生，動脈壁逐漸增厚變硬，最終血管腔狹窄，引起該動脈供血的組織缺血或壞死。內(nèi)膜鈣化為晚期動脈粥樣硬化斑塊的一個標志，多見于高血壓、高血脂患者和吸煙者等。(2)中膜鈣化，好發(fā)于大、中動脈的平滑肌肌層，病理表現(xiàn)為動脈中層的內(nèi)彈力層鈣鹽沉積，導致血管硬度、收縮壓、脈壓及脈率增加等，最終引起左心室肥大、舒張功能障礙及心力衰竭的嚴重后果，最常見于CKD患者。(3)瓣膜鈣化，是長期的機械應力改變和促炎因子作用的結(jié)果，常見于主動脈瓣，可引起瓣膜狹窄。(4)鈣化防御，是一種特殊的血管鈣化，主要發(fā)生在皮膚和皮下的中小動脈，病理表現(xiàn)以小動脈血管壁中層鈣化、內(nèi)膜增生、血管纖維化伴周圍組織缺血性壞死為主，主要表現(xiàn)為皮膚潰瘍，嚴重者可出現(xiàn)壞疽。這種疾病很少見，但致死率高，即使在早期被診斷，病死率也很高。對于CKD患者來說，隨著疾病的進展，漸漸出現(xiàn)的礦物質(zhì)和骨代謝的失調(diào)，常會促進不同類型的血管鈣化，且在血液透析患者上述鈣化更加速進展[8]。

2 CKD血管鈣化機制

2.1危險因素 毋庸置疑，盡管CKD本身是血管鈣化的關(guān)鍵危險因素，但是仍有傳統(tǒng)意義的心血管危險因素，如高齡、高血壓、糖尿病、吸煙、高血脂以及肥胖等均會影響鈣化發(fā)展。目前諸多研究發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的危險因素并不能充分解釋CKD患者如此高的心血管死亡風險，進一步提示存在其他少見的非傳統(tǒng)的危險因素，包括礦物質(zhì)代謝紊亂、內(nèi)分泌系統(tǒng)異常(如甲狀旁腺激素、維生素D等失調(diào))、微炎癥狀態(tài)、氧化應激、含鈣磷結(jié)合劑及活性維生素D的不合理使用等，它們通過不同機制促使患者CVD的發(fā)生，影響患者生存質(zhì)量及預后。

2.2發(fā)病機制 傳統(tǒng)觀念認為血管鈣化是鈣磷代謝紊亂導致鈣鹽被動沉積于血管壁的過程，而當前越來越多的研究證實血管鈣化是一個活躍的、復雜的，類似于骨形成的過程，具有高度可調(diào)節(jié)性和主動性。其關(guān)鍵事件是血管平滑肌細胞(vascular smooth muscle cells，VSMCs)表型向成骨/軟骨樣細胞表型轉(zhuǎn)化，同時伴有成骨基質(zhì)蛋白的增多，與成骨的礦化過程相似[6]。目前已知的血管鈣化的發(fā)病機制包括鈣磷代謝異常、炎癥及氧化應激、細胞自噬、促鈣化及抑鈣化因子失衡、微小RNA(microRNA, miRNA)等眾多因素，它們之間相互交叉、相互作用，進而影響血管鈣化的發(fā)生與發(fā)展。

2.2.1鈣磷代謝異常 ESRD患者隨著病情進展，會逐漸出現(xiàn)水、電解質(zhì)及酸堿平衡失調(diào)，尿毒癥毒素及代謝物潴留，影響患者的生命健康和生存質(zhì)量。慢性腎臟病礦物質(zhì)及骨代謝異常(chronic kidney disease-mineral and bone disorder, CKD-MBD)是CKD患者常見的并發(fā)癥，其血清學表現(xiàn)主要為高磷血癥、血鈣異常、骨代謝紊亂和軟組織鈣化，前三者均被認為是血管鈣化的誘導因素。即使腎功能正常，血清中磷酸鹽增加也與心血管死亡和冠狀動脈鈣化有關(guān)，提示磷酸鹽水平的增加可能是血管鈣化的驅(qū)動力[9]。腎功能的減退，磷排泄的減少，導致血磷升高，高磷酸鹽通過Ⅲ型鈉依賴性磷酸鹽協(xié)同轉(zhuǎn)運蛋白-1(type Ⅲ sodium-dependent phosphate transporter-1, Pit-1)進入細胞內(nèi)，導致VSMCs失去收縮性，間接上調(diào)表達骨標記物Runt相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子2(runt-related transcription factor 2, Runx2)、骨鈣蛋白和堿性磷酸酶，從而引起血管鈣化[9]。此外，ESRD患者尿毒癥環(huán)境和促炎性細胞因子、鈣水平的升高可增加VSMCs中Pit-1的表達，加速鈣磷鹽的沉積。已證實高磷可通過激活NK-κB等信號通路，誘導VSMCs成骨樣分化，從而促進鈣化[10]。另外，高磷酸鹽還可通過誘導VSMCs凋亡，抑制細胞自噬，促進基質(zhì)囊泡的分泌來誘導鈣化[11]。但是這些過程互相并不排斥，反而相互交錯發(fā)揮其促鈣化作用。

長期的鈣磷代謝紊亂及維生素D合成減少，直接或間接刺激甲狀旁腺細胞增生，引起甲狀旁腺激素水平升高，導致繼發(fā)性甲狀旁腺功能亢進(secondary hyperparathyroidism, SHPT)。SHPT患者由于甲狀旁腺受損及鈣敏感受體表達減少間接導致鈣化進展，高甲狀旁腺激素破壞了成骨細胞與破骨細胞的平衡，增加骨骼中鈣和磷的釋放，導致細胞內(nèi)鈣的水平升高，加劇高磷、高鈣的促鈣化作用。

2.2.2炎癥與氧化應激 CKD患者長期處于一種微炎癥和氧化應激狀態(tài)，其表現(xiàn)為體內(nèi)自由基和其他氧化物的產(chǎn)生增加和清除減少，導致體內(nèi)氧化與抗氧化機制失衡并促進炎癥反應的發(fā)生。高磷酸鹽、高級糖基化終產(chǎn)物、低氧誘導因子-1α(hypoxia-inducible factor 1α，HIF-1α)均參與氧化應激過程。有研究發(fā)現(xiàn)，腎臟疾病本身可以增強機體的氧化應激，引起血管內(nèi)皮損傷，其異常的氧化應激會促進循環(huán)脂質(zhì)和脂蛋白的酶聯(lián)修飾，甲酰蛋白通過一氧化氮通路損傷內(nèi)皮功能，誘發(fā)炎癥反應，促進動脈粥樣硬化發(fā)展[12]。再者，CKD患者由于貧血、微循環(huán)及線粒體功能障礙等因素使機體處于低氧狀態(tài)，此時，體內(nèi)HIF-1α可上調(diào)腫瘤壞死因子表達，激活NK-κB通路及引發(fā)活性氧產(chǎn)生增加，而這些因子反向上調(diào)HIF-1α，炎癥、HIF-1α與氧化應激三者之間形成復雜的網(wǎng)絡(luò)，互為因果，相互促進，綜合調(diào)控血管鈣化[13-14]。

2.2.3細胞自噬 自噬是一種真核細胞利用溶酶體降解自身受損、老化的細胞器，清除功能失調(diào)的線粒體或蛋白質(zhì)等分子物質(zhì)的“自我吞噬”生物學過程。對于減少促凋亡介質(zhì)和活性氧的釋放，保護細胞存活是必不可少的過程。研究表明，自噬在調(diào)節(jié)尿毒癥患者血管鈣化過程中有重要作用，這可能與自噬在維持VSMCs表型、減少基質(zhì)囊泡的釋放而抑制成骨型轉(zhuǎn)變的作用有關(guān)[15]。Wang等[16]研究發(fā)現(xiàn)，高磷處理VSMCs后miR-30b的表達會出現(xiàn)異常。過表達miR-30b后，自噬相關(guān)標記基因(如BECLIN1、ATG5和LC3b)的表達受到抑制。Xu等[17]也發(fā)現(xiàn)，藥物誘導大鼠的主動脈出現(xiàn)鈣化結(jié)節(jié)后，miR-30b可以誘導線粒體膜電位(mitochondrial membrane potential，MMP)的變化，通過調(diào)節(jié)LC3Ⅱ/LC3Ⅰ的比例并影響自噬相關(guān)基因Beclin1的表達，促進自噬的發(fā)生。Peng等[18]的實驗表明自噬在動脈鈣化過程中起作用，但他們使用的是非CKD鈣化模型?？偟膩碚f，增加自噬可能是改善CKD人群中血管鈣化的一個有前景的策略。

2.2.4血管鈣化促進因素 成纖維細胞生長因子23(fibroblast growth factor-23, FGF23)是內(nèi)分泌成纖維細胞生長因子之一，是維持血清磷濃度的主要調(diào)節(jié)劑，與其輔助因子α-Klotho蛋白和成纖維細胞生長因子受體的結(jié)合對其活性至關(guān)重要，在CKD-MBD中發(fā)揮重要調(diào)控作用[19]。FGF23主要通過鈉磷協(xié)同轉(zhuǎn)運蛋白的內(nèi)移和降解作用來促進腎小管中尿磷排泄，從而減少對磷酸鹽的重吸收，最終降低血磷水平。此外，F(xiàn)GF23的循環(huán)水平升高會導致磷酸鹽穩(wěn)態(tài)失調(diào)，并強烈抑制腎臟1α-羥化酶的表達，從而導致腎臟近端小管中維生素D及血清1, 25(OH)2D3的合成減少[20]。Chen等[21]在大鼠實驗中發(fā)現(xiàn)FGF23/Klotho的過表達可通過抑制Wnt7b/β-catenin 信號傳導減弱磷酸鹽誘導的鈣化。但也有研究顯示FGF23通過細胞外信號調(diào)節(jié)激酶1/2信號傳導通路促進成骨細胞分化并加速血管鈣化，明確FGF23引起CVD的具體機制可對其進行早期干預及有效治療。

血清和糖皮質(zhì)激素誘導的蛋白激酶1(serum and glucocorticoid induced protein kinase 1，SGK1)是一種調(diào)節(jié)多種生物學功能的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶。既往研究證實，SGK1可通過促進單核細胞和巨噬細胞增殖、遷移來發(fā)揮其在血管炎癥以及動脈粥樣硬化形成過程中的重要作用[22]。臨床研究表明，SGK1基因表達具有高度的動態(tài)性，與血管鈣化密切有關(guān)，其表達水平受多種促鈣化因子的調(diào)控。磷酸鹽和醛固酮等均能上調(diào)VSMCs中SGK1表達從而增強VSMCs的成骨轉(zhuǎn)分化[23]。此外，SGK1能夠通過激活NF-κB通路來誘導VSMCs的骨/軟骨轉(zhuǎn)分化，而抑制SGK1基因則能延緩或消除血管鈣化[24]，對未來CKD-MBD的診療具有指示作用。

2.2.5血管鈣化抑制因素 在生理條件下，存在天然的鈣化抑制劑，如胎球蛋白-A、焦磷酸鹽、基質(zhì)Gla蛋白(matrix gla protein, MGP)等，還有近年來新發(fā)現(xiàn)的抑制軟組織鈣化的因子如骨保護素(osteoprotegerin，OPG)、骨硬化蛋白等。隨著外界環(huán)境的改變，鈣化抑制劑的相應減少和功能缺陷會加重血管鈣化。

OPG是由成骨細胞產(chǎn)生的一種骨調(diào)節(jié)蛋白，屬于腫瘤壞死因子受體超家族，其配體是核因子kB配體(TNF-related apoptosis-inducing ligand, RANKL)的受體激活劑。臨床及基礎(chǔ)研究顯示OPG不僅參與骨代謝的過程，而且與血管鈣化相關(guān)的心腦血管疾病密切相關(guān)[25-26]。體外和體內(nèi)研究表明，OPG可以防止血管鈣化，而RANKL可以促進這一過程，但是確切的機制可能更復雜并且尚未完全了解，相反，與動物研究顯示的OPG具有抗鈣化作用相反，在人體鈣化的軟組織中OPG表達卻升高[27]。故OPG在骨-血管軸發(fā)病機制中的作用仍需要更多的臨床試驗研究及數(shù)據(jù)為OPG用于血管鈣化疾病的診斷和干預提供理論基礎(chǔ)。

研究還發(fā)現(xiàn)了一種新的參與骨-血管軸的蛋白—骨硬化蛋白，主要由骨細胞和軟骨細胞產(chǎn)生分泌。骨硬化蛋白作為Wnt途徑的一種特定且受調(diào)控的負調(diào)節(jié)劑，可在多種組織中起作用，尤其是在骨骼和血管[28]。Lips等[29]對血液透析患者(n=396)進行的一項前瞻性隊列研究，觀察到較高的循環(huán)骨硬化蛋白水平與其死亡風險減低有關(guān)。相反，Pelletier等[30]發(fā)現(xiàn)血液透析患者的腹主動脈鈣化程度與血清骨硬化蛋白水平呈正相關(guān)，且是其高危因素。由此可見，對于骨硬化蛋白在CKD患者血管鈣化中的作用結(jié)論尚不統(tǒng)一。目前多數(shù)研究更加傾向于認為升高的骨硬化蛋白主要來源于發(fā)生鈣化部位本身的原位分泌，通過負反饋調(diào)節(jié)抑制Wnt/β-catenin通路的信號轉(zhuǎn)導，減弱Wnt/β-catenin信號通路的激活狀態(tài)，從而抑制鈣化的進展，減輕鈣化程度。但骨硬化蛋白在血管鈣化發(fā)生發(fā)展不同階段中的具體作用機制仍需要進一步研究。

2.2.6miRNA 近年來越來越多的研究表明， miRNA與血管鈣化的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，有望成為治療血管鈣化的新靶點。miRNA是一種大小為21～23個堿基的單鏈小分子RNA，可以通過調(diào)控轉(zhuǎn)錄后基因的表達來影響細胞生物學功能。Zhao等[31]應用大鼠的VSMCs在體外進行鈣化處理后，miR-155-5p可以通過調(diào)控大鼠VSMCs中轉(zhuǎn)錄生長因子(transforming growth factor-β1，TGF-β1)、pSmad-2和pSmad-3蛋白的表達來影響TGF-β1/Smad2/3信號通路的傳導，通過增強堿性磷酸酶活性來逆轉(zhuǎn)大鼠的VSMCs鈣化過程，表明上調(diào)miR-155-5p的表達可以避免血管增厚、纖維化，同時還能減少腹主動脈鈣化。此外，長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA，LncRNA)可通過與miRNA相互作用參與調(diào)節(jié)調(diào)控血管鈣化的過程。人主動脈血管平滑肌的鈣化、衰老可受LncRNA-ES3/miR-34c-5p/BMF軸調(diào)節(jié)，通過抑制LncRNA-ES3表達可進一步抑制人主動脈血管平滑肌的鈣化及衰老[32]。

3 CKD血管鈣化評估

血管鈣化的檢測最可靠的方法是對血管標本進行病理活檢，但因為創(chuàng)傷性且獲取標本較為困難，臨床應用很少。由于CKD患者血管鈣化的表現(xiàn)形式可有冠狀動脈、腹主動脈、心臟瓣膜、外周血管等部位的鈣化，因而可通過CT、X線片、超聲、脈搏傳導速度(pulse wave velocity, PWV)等方法來評估不同部位的血管鈣化的狀況，目前認為評估血管鈣化的“金標準”是電子束CT和多層螺旋CT，可以提供定量的鈣化評分，但因設(shè)備需求高和高昂費用，限制了CT在血管鈣化檢測中的廣泛使用。相比之下，X線片簡單、易行、便宜，可優(yōu)先用于鈣化的評估，但其敏感性隨鈣化的嚴重程度增加而改變。目前，無創(chuàng)性檢查PWV可通過直接評價血管僵硬度間接反映血管鈣化[33]。

4 CKD血管鈣化治療

血管鈣化一旦發(fā)生則難以逆轉(zhuǎn)，目前臨床治療方案以早期預防為主。主要包括控制鈣磷代謝紊亂(如磷結(jié)合劑、鈣敏感受體激動劑等)和針對血管鈣化的干預治療兩種，雖然這些藥物的臨床效果有個體化差異，但多數(shù)研究已經(jīng)證實了其有益效果。

4.1控制鈣磷代謝紊亂

4.1.1磷酸鹽結(jié)合劑 當飲食限制不足時，患有高磷血癥的CKD患者則需要應用磷酸鹽結(jié)合劑治療。磷酸鹽結(jié)合劑主要通過結(jié)合飲食中所攝入的磷并增加其在腸道中的排泄來發(fā)揮其降磷酸鹽的目的。目前磷酸鹽結(jié)合劑主要有兩種：含鈣結(jié)合劑，如醋酸鈣、碳酸鈣等；無鈣結(jié)合劑，如碳酸司維拉姆、碳酸鑭、鐵基磷酸鹽結(jié)合劑等。司維拉姆除降磷這一主要作用外，還具有降低總膽固醇、低密度脂蛋白的作用，通過間接降低FGF-23，減少循環(huán)中的炎癥和氧化因子、尿毒癥毒素，以減少鈣化相關(guān)的心血管并發(fā)癥[34]。

4.1.2鈣敏感受體(calcium-sensing receptor，CaSR)激動劑 CaSR在多種組織中表達，尤其在甲狀旁腺中表達，這使其成為治療CKD患者SHPT和礦物質(zhì)代謝紊亂的有效生物靶點。鈣敏感受體激動劑與CaSR結(jié)合后，可異位增加甲狀旁腺細胞對細胞外鈣離子的敏感性，增加細胞內(nèi)鈣的水平并抑制PTH分泌。鹽酸西那卡塞是研究出的第一個變構(gòu)G蛋白偶聯(lián)受體調(diào)節(jié)劑，它通過降低PTH、血鈣水平來延緩尿毒癥大鼠的主動脈鈣化，部分機制可能是通過抑制內(nèi)皮向間充質(zhì)轉(zhuǎn)化來實現(xiàn)[35]。最近的研究報道一種在CaSR的不同部位起作用的靜脈擬鈣劑維考西肽，并且在一項頭對頭研究中，在生化終點方面比西那卡塞更有效[36]，但是尚未研究其對血管鈣化或臨床事件的影響。

4.2針對血管鈣化的干預 焦磷酸鹽是羥基磷灰石晶體成核和鈣化發(fā)展的內(nèi)源性抑制劑。但由于其固有的理化性質(zhì)，口服給藥會在胃中降解，極大降低了其臨床療效。故近年來研發(fā)出了不易被水解且不良作用小的焦磷酸鹽類似物-雙膦酸鹽[37]。

新型羥基磷灰石結(jié)晶的靜脈注射抑制劑-肌醇六磷酸，它通過干擾新的鈣和磷離子在羥基磷灰石晶體上的沉積而起作用，從而抑制鈣化的進展[38]，且應用肌醇六磷酸不會增加血液透析患者鈣失衡。在2018年，Perelló等[39]進行了肌醇六磷酸的人體臨床試驗，結(jié)果表明肌醇六磷酸在人群中具有可接受的安全性和耐受性[40]。盡管如此，仍需要更多的研究來證實這一藥物的臨床療效。最新報道了一項多中心，隨機，雙盲，安慰劑對照的Ⅱb期研究[41]，274例接受血液透析的ESRD患者被隨機給予2種不同劑量(300 mg或600 mg)的肌醇六磷酸或安慰劑，持續(xù)52周。第12個月的結(jié)果顯示，與安慰劑相比，肌醇六磷酸顯著減輕了接受標準血液透析治療的ESRD患者的冠狀動脈鈣化和主動脈瓣鈣化的進展。但對于減輕心血管病死率的影響還需要進一步的研究證實。

5 展望

血管鈣化是一種主動調(diào)控的復雜的生物學過程，在許多病理條件下會加速，如CKD、糖尿病等。尤其在CKD中，它的機制更加復雜，包括鈣磷代謝紊亂、炎癥及氧化應激、細胞自噬、鈣化促進因素和抑制因素的失衡等。血管鈣化不僅增加了CKD患者CVD的發(fā)生率，更是提升CKD患者的心血管死亡風險，因此需要尋找有效的方法來預防和延緩鈣化進展，目前隨著對鈣化機制的深入探索，先后發(fā)現(xiàn)磷結(jié)合劑、鈣敏感受體激動劑、焦磷酸鹽、肌醇六磷酸等可一定程度地延緩CKD患者血管鈣化的進展，但是不同的方法根據(jù)個體差異都有其不良反應，未來仍需要大量的基礎(chǔ)及臨床研究來開發(fā)和探索。