慢性腎臟病5 期非透析患者血清骨硬化蛋白與血管鈣化及骨密度關系的研究

黃靜，胡海英，劉春

新疆石河子市石河子大學醫學院第一附屬醫院腎病科，新疆石河子 832000

血管鈣化是慢性腎臟病進展過程中的一種常見并發癥，是導致心血管疾病發生和猝死的重要原因[1]。骨密度減低為CKD 患者另一常見并發癥，骨質異常進一步加重了CKD 患者全因死亡率[2]。骨硬化蛋白（sclerostin） 是由染色體17q12-q21 上的SOST 基因編碼，其分子量為22 kDa，為經典的 Wnt/β-catenin 信號通路的可溶性阻斷劑，生理狀態下幾乎完全由骨細胞產生[3]，有研究發現在鈣化的血管組織（包括血管壁和心臟瓣膜）中骨硬化蛋白存在過表達[4]。近年來發現骨硬化蛋白在慢性腎臟病患者中呈現高表達，其在CKD3期開始升高[5]，并與血管鈣化及骨密度及鈣磷相關。

該研究納入 2018 年11 月—2019 年8 月該院慢性腎臟病5 期非透析患者61 例，旨在探討慢性腎臟病5 期非透析患者血清骨硬化蛋白（sclerostin）水平與血管鈣化、骨密度及鈣磷等的關系，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取該院收治的61 例慢性腎臟病5 期非透析的患者作為病例組，根據是否有血管鈣化分為A 組：CKD5 期無血管鈣化組（32 例），B 組：CKD5 期血管鈣化組（29 例）；選取該院同期住院健康體檢者30 名作為對照組。A 組中，男 15 例，女 17 例；平均年齡為（58.00±11.84）歲，最小 41 歲，最大 70 歲；慢性腎小球腎炎13 例，高血壓腎病10 例，糖尿病腎病9 例。B 組中，男 15 例，女 14 例；平均年齡為（62.69±9.71）歲，最小43 歲，最大72 歲；慢性腎小球腎炎12 例，高血壓腎病 9 例，糖尿病腎病 8 例。A 組與 B 組的性別、年齡、 病情等一般資料比較，差異無統計學意義 （P＞0.05）。對照組中，男 16 名，女 14 名； 平均年齡為（60.80±8.77）歲，最小 40 歲，最大 70 歲。對照組與 A組、B 組的性別、年齡一般資料比較，差異無統計學意義（P＞0.05）。病例組納入標準：①年齡≥18 歲；②符合美國腎臟病基金會制定的K/DOQI 分期為CKD5期患者，eGRF＜15 mL/（min·1.73 m2）； ③尚未開始透析。病例組排除標準：①合并嚴重癥感染；②合并嚴重的心腦血管疾病；③合并惡性腫瘤；④已透析患者；⑤近3 月內服用激素免疫抑制劑。研究通過該院倫理委員會批準，家屬知情同意。

1.2 研究方法

收集所有入選者的臨床資料，包括一般資料及臨床資料。具體如下。

1.2.1 一般資料 所有對象記錄年齡、性別、基礎病病史等一般資料。

1.2.2 臨床資料 所有對象空腹6～12 h 后次晨采外周靜脈血，該院檢驗科統一檢測患者血鈣、 血磷、iPTH、堿性磷酸酶各項指標。

1.2.3 骨硬化蛋白檢測 所有入選者空腹采集肘靜脈血5 mL，室溫靜置 10～20 min,以 3 000 r/min 離心 20 min,仔細取上清液置于凍存管,于-80 ℃冰箱冷藏，統一解凍后，用ELISA 法檢測血清骨硬化蛋白水平。

1.2.4 慢性腎臟病血管鈣化的診斷標準 采用2009年K/DIGO 推薦使用的腹部側位X 線檢測腹主動脈鈣化情況，采用半定量積分法計算腹主動脈鈣化評分( abdominal aortic calcification score，AACs) 。總分為0 ～24 分不等，輕度鈣化 AACs≤4 分，中度鈣化 5～15 分，重度鈣化 16～24 分。由 2 位不了解該研究的高年資放射科醫師獨立讀片評分，檢測范圍包括第11、12 胸椎和第 1～5 腰椎,和第 1、2 節骶椎骨。

1.2.5 骨密度檢測 采用該院雙能X 線骨密度檢測儀檢測患者腰椎及髖部骨密度。測量腰1～腰4 椎體正位骨密度T 值。根據原發性骨質疏松診斷標準：骨質疏松（T≤-2.5），骨量減少（-2.5＜T＜-1），骨量正常（T≥-1）。

1.3 統計方法

采用SPSS 20.0 統計學軟件進行數據的統計處理。計量資料以（±s）表示，組間比較采用t 檢驗；計數資料以頻數和百分率（%）表示，組間比較采用χ2檢驗；數據不符合正態分布時采用Wilcoxon 秩和檢驗。相關性分析采用Pearson 相關分析；P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 一般資料

對照組、A 組、B 組 3 組性別、年齡比較，差異無統計學意義（P＞0.05）。見表1。

2.2 生化資料分析

B 組患者血清骨硬化蛋白水平高于A 組患者，差異有統計學意義（P＜0.05）；B 組患者骨密度 T 值低于A 組，B 組患者 iPTH 高于 A 組，差異有統計學意義（P＜0.05）；鈣、磷及 AKP 在兩組間比較差異無統計學意義（P＞0.05），見表2；Pearson 相關分析結果顯示：血清骨硬化蛋白水平與血管鈣化積分呈正相關 （r=0.759，P＜0.05），與 iPTH 呈正相關（r=0.316，P＜0.05），與骨密度呈負相關（r=-0.274，P＜0.05），與鈣、磷、AKP無顯著相關。見表3。

表1 3 組性別、年齡及血清骨硬化蛋白表達水平比較

表2 CKD5 期非透析患者無血管鈣化組與血管鈣化組臨床資料分析（±s）

表2 CKD5 期非透析患者無血管鈣化組與血管鈣化組臨床資料分析（±s）

注：甲狀旁腺激素（iPTH）、堿性磷酸酶（AKP）

組別Sclerostin（pmol/L） 骨密度 T 值iPTH（pg/mL） 鈣（mmol/L） 血磷(mmol/L) AKP(U/L)A 組：CKD5 期無血管鈣化組（n=32）B 組：CKD5 期血管鈣化組（n=29）t/χ2/Z 值P 值65.99±23.02 82.30±21.01 2.881 0.006-0.89（-1.88，-0.58）-2.31（-2.56，-1.12）-4.098＜0.001 196.5（163.6，287.5）299.0（188.9，375.2）-2.202 0.028 2.11（1.99，2.23）2.1（2.01，2.26）-0.679 0.497 1.58±0.39 1.57±0.51 0.037 0.971 68（56.75，80.5）68（58.5，111.5）-0.679 0.497

表3 血清骨硬化蛋白與各指標相關關系

3 討論

慢性腎臟病是世界上公認的嚴重威脅公共健康的疾病之一，血管鈣化及骨密度減低是終末期腎臟病常見的并發癥，血管鈣化與心血管疾病相關，骨密度減低導致骨質疏松，加重了CKD 患者全因死亡率，因其發病率高、知曉率低，且治療困難,故這種“鈣化矛盾”（即同合并有骨密度減低及血管鈣化)越來越受到臨床醫生重視。

既往認為血管鈣化是一種退行性病變，目前認為血管鈣化可能是一個類似骨代謝可調節過程，且機制可能更復雜，主要表現為血管平滑肌細胞（vascular smooth muscle cells，VSMCs）向成骨細胞樣分化。骨硬化蛋白是目前發現的在骨代謝中發揮重要作用的分泌型糖蛋白，在骨代謝中能抑制骨形成及骨過度礦化。骨硬化蛋白作為已知的經典的 Wnt/β-catenin 信號通路可溶性阻斷劑，可能成為連接腎-骨-血管軸重要的生物學標記。該研究顯示B 組患者血清骨硬化蛋白明顯高于A 組患者，A 組患者血清骨硬化蛋白明顯高于正常對照組（P＜0.05），這與 Asamiya Y 等[6]研究結果相一致。在正常生理狀態下，骨硬化蛋白幾乎完全由骨細胞產生，在較小程度上由其他細胞類型產生。與腎功能正常的成人相比，血清骨硬化蛋白水平隨著CKD 階段的進展而增加，終末期腎臟病 （ESRD）患者的血清骨硬化蛋白水平最高，Pelletier 等人[8]認為，慢性腎臟病患者中，血清骨硬化蛋白水平升高與腎小球濾過率下降造成其排泄減少有關。有研究表明腎移植成功率下降導致骨硬化蛋白累積增多是終末期腎臟病患者血清骨硬化蛋白升高主要原因之一。而相關學者認為高水平的血清骨硬化蛋白可能與骨代謝活躍有關。慢性腎臟病患者血清骨硬化蛋白來源及去路仍不十分清楚，其具體作用機制及與血管鈣化的關系仍無定論。該研究中CKD5 期非透析患者血管鈣化組血清骨硬化蛋白 （82.30±21.01）pmol/L 顯著高于非血管鈣化組 （65.99±23.02）pmol/L，Pearson 相關分析發現血清骨硬化蛋白與血管鈣化積分呈正相關（r=0.759,P<0.05），與 Pelletier[8]等研究結果一致，Pelletier 等通過對53 例維持性血液透析患者研究輕度鈣化組血清骨硬化蛋白（1.17±0.48）ng/mL，中重度鈣化組血清骨硬化蛋白（1.80±0.39）ng/mL，通過相關性分析發現維持性血液透析患者血清骨硬化蛋白與腹主動脈鈣化呈正相關（P=0.006）；Qureshi 等[9]研究發現中度至廣泛性血管鈣化的患者中發現較高的循環硬化素水平（P=0.003）。因此該研究認為血清骨硬化蛋白水平可在一定程度上反映血管鈣化嚴重程度；Zhu D 等[4]通過建立血管平滑肌鈣化模型發現骨硬化蛋白的升高早于鈣鹽沉積，即在影像學檢測到血管鈣化前檢測到骨硬化蛋白的表達，可能是預測CKD 患者血管鈣化的生物學標記，但該實驗為臨床研究，未來仍需更多的基礎實驗進一步檢測為臨床預測及評估血管鈣化提供更多的臨床依據。

在該研究中還發現，血清骨硬化蛋白水平與骨密度呈負相關（r=-0.274，P＜0.05）,鈣化組骨密度明顯低于非鈣化組（P＜0.05）。首先在動物實驗中發現，與正常小鼠比較，敲除了骨硬化蛋白基因的小鼠在骨密度、骨強度及骨的形成速率均明顯增加。Moysés 等[10]研究發現骨硬化蛋白在骨骼重塑過程中發揮負向調節作用。劉蕾等[11]對 66 例透析腹膜透析患者的研究發現血清骨硬化蛋白與骨密度密切相關。其作用機制可能與經典 Wnt/β-catenin 通路有關。Wnt/β-catenin信號通路被認為是調節骨代謝重要途徑：Wnt 蛋白通過與卷曲蛋白及低密度脂蛋白受體相關蛋白（LRP5/6）結合，使下游蛋白糖原合成激酶 3β（CSK-3β）磷酸化并失去活性，使得 β-catenin 滅活減少，當 βcatenin 在胞質內聚集一定程度，即轉入細胞核，通過與Tcf 及Lef 等轉錄因子結合，調控靶基因表達，促進骨細胞再生。骨硬化蛋白可通過競爭性抑制Wnt 蛋白，加速β-catenin 的滅活，使信號通路終止，進而抑制骨細胞再生，使骨密度下降。慢性腎臟病患者中尤其是終末期腎臟病患者，骨質疏松普遍存在，并隨著透析齡的增加，其患病率也在逐漸增加，骨質疏松、骨量減少使終末期腎臟病患者骨折發生率升高，嚴重影響患者的生存質量，因此血清骨硬化蛋白的表達水平可在一定程度反映患者骨密度情況，骨硬化蛋白作為骨代謝一個作用靶點，有望成為未來靶向治療骨質疏松新的研究方向，目前骨硬化蛋白單克隆抗體已被應用于動物實驗，并取得陽性結果。

甲狀旁腺激素有 4 種形式，即完整的 PTH（iPTH）、氨基端片段（N-PTH）、中間段（M-PTH）和羧基端片段（C-PTH），而能夠發揮生物學作用的主要是前兩種形式，其半衰期較短，主要經肝臟代謝，少部分經腎臟代謝。而無活性的羧基端片段（C-PTH）在人體中濃度最高，主要經腎臟代謝，因此在尿毒癥患者中此片段明顯升高。該實驗結果顯示B 組患者iPTH 水平高于 A 組患者（P＜0.05）。經 Pearson 相關性分析顯示血清骨硬化蛋白與 iPTH 呈正相關 （r=0.316，P＜0.05），與血鈣、血磷、AKP 無顯著相關。有體外實驗iPTH 可在體外實驗中直接抑制SOST 基因表達；在Barbara 等[12]的研究中發現血清骨硬化蛋白水平與iPTH 呈負相關。該研究結果認為血清骨硬化蛋白與iPTH 呈正相關。可能的原因分析如下：慢性腎臟病患者中以C-PTH 升高為主，大量蓄積的C-PTH 與CPTH 受體結合，可拮抗iPTH 的生理活性，減少對骨硬化蛋白的抑制作用。也有研究認為尿毒癥患者中存在iPTH 受體下調，同樣降低了iPTH 對骨硬化蛋白的抑制作用，解釋了晚期CKD 患者高水平的骨硬化蛋白與高iPTH 可以共存。該研究還發現骨硬化蛋白與鈣、磷、AKP 無關，與 Pelletier 等[5]研究結果存在不一致性，可能跟入組患者口服鈣劑、磷結合劑及低磷飲食相關，且在入組前相對長的一段時間，患者尿量基本正常或輕度減少，對磷的排泄影響較小。因此骨硬化蛋白與鈣、 磷、iPTH、AKP 等關系還需在糾正可能的混雜因素、統一檢測骨硬化蛋白標準及多中心大樣本的臨床研究及更多的基礎實驗來進一步確定。

綜上所述，骨硬化蛋白在CKD 患者中的作用正日益受到重視，它與鈣、磷代謝、血管鈣化及骨密度之間關系也將逐漸被揭開。隨著進一步的臨床及基礎實驗，骨硬化蛋白將在CKD 患者血管鈣化及 CKDMBD 的診斷及治療發揮更多的作用。