特發性高鈣尿與骨質疏松的研究進展

張薰月 綜述 馮正平

重慶醫科大學附屬第一醫院內分泌科，重慶 400016

特發性高鈣尿是一種臨床異質性疾病，并與骨量減少、腎結石形成密切相關。其多見于8-14歲的青少年或成人，多有遺傳家族史，女性多于男性。目前已有大量研究表明，高鈣尿主要有兩大危害：一方面容易引起骨量減少、骨質疏松甚至骨折，另一方面高鈣尿患者腎結石患病率明顯升高，但其具體發生機制仍未完全闡明。本文對近年來高鈣尿對骨代謝的影響以及與腎結石發生的可能機制的研究作一綜述。

1 特發性高鈣尿癥的定義

Albright 在1953年首次提出“特發性高鈣尿癥”(idiopathic hypercalciuria，IH)，特點是血鈣正常而尿鈣增高，需排除引起高鈣尿的繼發因素。此病兒童發病率約5.6%[1]，腎結石復發患者的發病率為40%～60%[2]。

2 診斷標準及分類

過去根據性別差異將高鈣尿診斷標準定為女性尿鈣排泄> 250 mg/d、男性尿鈣排泄> 300 mg/d。目前國際上公認將尿鈣排泄量大于4 mg /kg·d作為診斷標準。根據具體發生機制的不同，IH 可分為腸吸收性(absorptive hypercalciuria，AH)、腎性(renal hypercalciuria，RH)、骨吸收性(resorptive hypercalciuria)3 類。

3 高鈣尿臨床后果

高鈣尿患者易引起骨量減少、骨質疏松(Osteoporosis，OP)，并增加骨折和腎結石風險，且具一定遺傳易感性，而針對高鈣尿的治療同時可改善骨密度。已有多項研究證實IH 患者不論是兒童還是成人均常伴有BMD 降低及椎體Z值減少。Artemiukl[3]等對患有特發性高鈣尿的兒童進行研究，發現有25.8%的患兒L1-4BMD 的Z值<-1，而在腰椎骨密度降低的人群中有50%患腎結石。Freundlich等[4]對21 名特發性高尿鈣的兒童和他們無癥狀的母親進行研究，發現8 名兒童和7 名母親的骨密度下降，5 名母親患高鈣尿。骨密度下降的兒童的母親腰椎BMD 顯著下降。Letavernier E[5]對65個特發性高鈣尿合并腎結石患者進行研究，發現該人群中35%有骨量減少，且與正常骨量人群相比前者呈現出更高的空腹尿鈣。同時還發現，空腹尿鈣與BMD呈負相關，空腹尿鈣/肌酐比值大于0.25的人群發生低骨量的風險增加3.5倍。而在骨質疏松患者中，高鈣尿患病率增高現象也普遍存在[6,7]，Rull等[8]將兩組均無腎結石病史的絕經后婦女分為骨質疏松合并骨折組及無骨質疏松組，發現OP組高鈣尿發生率為40%，無骨質疏松組為18.8%， (P=0.04)。

針對高鈣尿的治療不僅可使尿鈣排泄減少，同時可改善骨密度。一項隨訪六年的研究表明[9]，針對高鈣尿的枸櫞酸鉀和噻嗪類利尿治療不僅使尿鈣排泄從治療前的5.0 mg/kg·d減少到2.6 mg/kg·d，同時腰椎骨密度的Z值也從治療前的 -0.763±0.954 (平均值±標準差) 增加到-0.537±0.898 (P<0.0001)。也有研究認為是骨質疏松引起尿鈣增高，高鈣尿可能是骨轉換增加的結果。

高鈣尿與腎結石常伴隨存在，并具一定遺傳因素。Issler N等[10]的一項回顧性研究發現，322名泌尿系結石兒童患者中91名有高鈣尿癥，比例高達28.3%。另外，許多學者發現特發性高鈣尿兒童中有腎結石家族史，證明IH與遺傳有一定有關系。

4 高鈣尿引起骨質疏松的機制

4.1 骨代謝異常

核因子κB 受體活化因子配體(RANKL) /核因子κB 受體活化因子(RANK) /護骨素(OPG) 通路激活可能是IH患者骨質疏松風險增高的主要機制之一。RANKL 由成骨細胞及骨髓基質細胞分泌, 與破骨細胞前體細胞或破骨細胞表面上的RANK 結合, 刺激前體破骨細胞分化, 促進破骨細胞成熟,引起骨吸收, 而OPG 為RANK RANKL 的誘餌受體,與RANK 競爭結合RANKL, 從而抑制破骨細胞分化、活化。在特發性高鈣尿患者的骨組織學研究中發現，高鈣尿患者骨組織表達RANKL 和OPG明顯升高[11]，骨吸收增加，由此引起骨量減少。

圖1 RANKL/RANK/OPG通路Fig.1 RANKL/RANK/OPG pathway

另一方面，IH患者存在骨轉換、骨吸收增加。骨形成標記物有骨堿性磷酸酶(BALP)，骨吸收標記物有 β-I型膠原降解產物(β-crosslaps)和尿脫氧吡啶啉(DPD)。特發性高鈣尿結石患者，骨代謝標記物不同程度的升高。一方面，IH患者骨吸收標志物升高，Arrabal 等[12]發現 β-crosslaps 與 尿鈣呈正相關。張思偉等[13]發現rIH 患者尿DPD 升高。故認為骨吸收增加導致了BMD的下降。另一方面，骨形成標記物明顯增加，Luna-Cabrera F[14]等發現，24小時尿鈣排泄與BALP顯著正相關。 成骨細胞活性增強, 則BALP分泌增加。認為IH 患者體內存在負鈣平衡，骨鈣丟失、礦化不良最終引起骨轉換增高、BMD 降低，而骨形成標志物增加是骨轉換增高,成骨細胞活性增強的結果。

4.2 遺傳因素

既往研究發現，高鈣尿存在一定的遺傳易感性。對高鈣尿人群的連鎖分析和關聯研究已經發現了許多與其相關的基因。

降鈣素是調節骨轉換和鈣代謝的重要激素，而降鈣素受體(caltitonin receptor，CTR)在骨骼上主要分布在破骨細胞及其前體細胞上。掃描人類CTR基因發現有11個多態性位點，其中一個位點的核苷酸序列1377處的C突變成T，從而使CTR基因產生CC(純脯氨酸)、TT(純亮氨酸)、CT(脯氨酸、亮氨酸雜交型)3種基因型，此為CTR基因型C1377T多態性。該單核苷酸突變影響到其與配體的結合并改變受體信號轉導的特性，從而影響了靶細胞對降鈣素的反應。楊奕等[15]對湖北地區76例特發性高鈣尿患者及 126 例健康對照者外周血標本基因組DNA，檢測并分析CTR 基因C1377T多態性分布，證明了其在該人群特發性高鈣尿的發生中起重要作用。而近年一項Meta分析[16]證實：CTR基因型與腰椎、wards三角部位BMD有關聯。故CTR基因型C1377T多態性可能成為高鈣尿及骨量減少的橋梁，成為聯系兩者的遺傳標志物。

瞬時感受器電位陽離子通道V5(transient receptor potential cation channel V5,TRPV5)是瞬時感受器電位(transient receptor potential,TRP)的一個亞家族成員，V亞家族命名源自最先發現的成員香草精(Vanilloid)受體1(VR1)，該亞家族共有TRPV1-TRPV6六個成員。TRPV5主要表達于腎遠曲小管和集合管，TRPV5基因編碼TRPV5 蛋白，此蛋白作為上皮細胞表面鈣通道，激活遠曲小管對鈣的吸收，故主要作用是對尿鈣主動重吸收，參與鈣環境穩態調節。TRPV5基因敲除小鼠模型對鈣重吸收減少會引起高鈣尿，而鈣穩態主要靠腎臟、腸道及骨骼三個器官調節。在飲食來源的鈣不變時，經腎臟排出的鈣增多，為了保證血鈣平衡，骨鈣釋放入血增加，故骨量減少、骨質疏松風險增高。由此得出結論，可引起TRPV5表達減少的因素會引起高鈣尿及增加骨質疏松風險，目前在動物試驗中已經發現了明確的突變基因。

圖2 血鈣穩態的調節Fig.2 The regulation of calcium homeostasis

Loh[17]等認為TRPV5與常染色體顯性遺傳有關，他們發現TRPV5中第682位密碼子T到C的突變引起TRPV5減少，顯性基因是致病基因。與野生型(隱性基因)相比，雜合子和純合子(顯性基因)老鼠高鈣尿發生率明顯增多，腎遠曲小管上對TRVP5選擇性的表達減少與鈣轉運缺陷現象一致。他們還發現純合子TRPV5(682P/682P)老鼠腎組織中細胞內鈣結合蛋白減少，與TRPV 5-介導的腎重吸收鈣缺陷現象吻合。故基因突變也是重要的機制之一。

近年對維生素D受體(VDR)基因的研究也頗多。1，25-(OH)2D3最重要的功能是調節鈣、磷代謝，其主要是通過VDR介導的。人VDR基因存在單個堿基突變，這種突變在人群中有一定的分布頻率，即單核苷酸多態性。IH相關的VDR基因多態性主要對應于4個限制性內切酶ApaI、BsnI、FokI、TaqI的酶位切點，對VDR基因多態性與IH相關性研究主要集中與上述酶位切點的多態性。Goknar N等發現[18]與正常尿鈣的腎結石患者相比，高鈣尿性腎結石患者中ApaI 中A等位基因的表達明顯更高(P=0.036)。過去的研究已經證明， ApaIAA基因型組中血骨鈣素水平高于Aa/ aa基因型，而骨鈣素評估骨轉換率及骨形成的靈敏和特異性指標。故ApaI AA基因型可能導致高鈣尿和骨折疏松。但最近也有研究發現Apa1基因型 與骨質疏松無關[19]。目前關于ApaI 基因與高鈣尿及骨質疏松的關系尚無定論，有待下一步研究。同樣的，FokI基因與IH間的關系也有不同的結論。上述不一致的結論可能與種族等因素有關，不同人群IH易感性存在基因水平的差異。

高鈣尿還可以通過VDR受體增多影響骨代謝。許多研究通過篩選正常雌雄大鼠(Sprague-Dawley rats，SD rats)中尿鈣值的個體的交配繁殖并傳代建立了遺傳性高鈣尿結石鼠(genetic hypercalciuric stone-forming rat，GHS rats)，一般自第7代起，GHS表現出穩定的遺傳特性：24 h尿鈣排泄量顯著高于正常對照組，同時BMD降低，而血鈣、磷及 1，25-(OH)2D3是正常的，符合IH患者的臨床特點。因此GHS鼠被公認為研究特發性高鈣尿的理想模型[20]。維持鈣平衡主要靠腸道、腎、骨三個器官，Frick 等[21]發現低鈣飲食下，相同劑量的1,25(OH)2D3刺激，GHS組與對照組尿鈣均有所增加，且GHS增加更為明顯(P< 0.001)。已限定低鈣飲食，而尿鈣顯著增加，故一定存在骨吸收增加。而Bai S等[22]發現高鈣尿癥伴尿石癥大鼠小腸上皮和腎皮質VDR的表達無論是在mRNA還是在蛋白水平上均顯著高于正常鼠,而且在微小劑量的 1α, 25(OH)2D3作用下, GHS 鼠VDR 的mRNA水平迅速升高 2.5-3.1倍。故認為尿鈣在GHS組遠超過SD組的原因是GHS大鼠VDR增多引起的對維生素D的高反應性。而在人群中，Favus[23]發現高鈣尿結石患者外周血單核細胞中VDR的表達增高，但是否代表組織中VDR升高仍待進一步研究。

4.3 雌激素缺乏

雌激素可使OPG增加，RANKL減少，抑制骨吸收，是骨質疏松的保護因素。絕經后婦女雌激素驟然下降，易患骨質疏松[24]。近期對大樣本含鈣腎結石患者進行研究發現，與既往許多小型橫向結果不同，Sakhaee K[25]發現：僅在沒接受雌激素替代治療的絕經后婦女中呈現出高尿鈣、低骨量趨勢，其余各組間尿鈣排泄及骨密度均無顯著差異。強調了雌激素在骨的完整性中的重要性，也再次印證了雌激素可能是引起骨質疏松、高鈣尿的重要機制。絕經后婦女中患高鈣尿率增高，一項研究[26]中發現204個雌激素缺乏的婦女中20%患高鈣尿，尿鈣排泄高于雌激素充足的婦女。而在1 572個老年男性骨質疏松骨折患者中沒有發現高鈣尿[27]。這都說明了雌激素缺乏的人群中尿鈣排泄有所增加。故雌激素缺乏的婦女發生骨質疏松，除破骨細胞活性生成增加外，尿鈣排泄增多也是重要的原因。

雌激素缺乏還可通過影響TRPV5的表達起作用。Dong X L等[28]發現切除卵巢的雌性大鼠，無論低鈣還是高鈣飲食下TRPV5 mRNA表達水平都比正常對照組明顯減少。此研究從反面證實了雌激素對TRPV5及鈣代謝的作用，與臨床上婦女絕經前少見鈣丟失、少見骨質疏松、IH發病少于男性的現象相符。提示雌激素缺乏可能還通過減少對TRPV5的表達從而減少鈣重吸收起作用，一方面增加了尿鈣排泄，另一方面也是骨質疏松的危險因素。由此得出結論，雌激素缺乏是高鈣尿患者患骨質疏松的重要機制之一。

4.4 細胞因子增加

過去的研究已經發現BMD降低的高鈣尿結石患者血、尿IL-1、IL-6、TNF濃度常有增高，普遍認為它們是通過與RNAKL結合，刺激破骨細胞增殖及功能表達，從而導致高鈣尿及BMD降低的。但近年學者有不同的發現，并發現了一些新的細胞因子。Santos等[29]發現在IH患者中血、尿IL-1β, IL-6, IL-8,和TNF并沒有增加。 而He D等[30]發現IH患者轉化生長因子β1(TGFβ1)、骨形態發生蛋白(BMP2)和骨橋蛋白(OPN)的表達水平均高于對照組，解釋了骨量減少。Santos 等[29]發現特發性高鈣尿人群血清中單核細胞趨化因子-1(MCP-1)含量明顯高于尿鈣正常人群，而 MCP-1與BMD減少及雌二醇含量減少有關[31]，故可能通過骨量減少及雌激素缺乏引起骨質疏松。

4.5 飲食

攝取過多的蛋白質會引起一系列代謝性酸改變，一方面抑制腎小管重吸收鈣，從而鈣排泄增加，引起IH；另一方面會使成骨細胞基質蛋白合成和BALP活性受到抑制，PGE2產生增多，成骨細胞表達RANKL 增加，促進破骨細胞的生成，導致OP。然而研究證明[32]高蛋白飲食盡管會加重尿鈣排泄，但并不是引起尿鈣排泄增加的主要原因。

5 高鈣尿引起腎結石的可能機制

高鈣尿可通過骨吸收增強、氧化應激損傷及遺傳因素等多種機制引起腎結石，并且可能通過共同的通道引起骨量減少及腎結石。

總之，血鈣平衡主要靠腸道鈣吸收，腎鈣的排泄及骨鈣的再吸收維持，高鈣尿的出現意味著三者維系的平衡被打破，從而引起骨代謝異常及泌尿系結石兩大主要危害。近年來高鈣尿受到人們的重視，而糾正高鈣尿既能防止 BMD 的降低亦能預防泌尿系結石的發生，因此，對高鈣尿引起骨質疏松、腎結石機制的研究臨床意義大，而遺傳因素可能是未來研究的方向。