骨保護素及骨形態發生蛋白2對冠狀動脈鈣化的影響

金忠志剛，趙紅麗*，姜貞宇，王小溪，馬妍

（1.沈陽醫學院附屬第二醫院心內科，遼寧 沈陽110002；2.科教科）

冠狀動脈斑塊內點狀鈣化可引發斑塊內出血，導致急性冠狀動脈綜合征發生；中重度鈣化、鈣化結節可導致血管壁硬化變脆，順應性降低，介入術中易出現球囊通過困難、擴張不良、球囊破裂，冠狀動脈內膜夾層、冠狀動脈穿孔、支架膨脹不良及貼壁不良，晚期支架再狹窄及支架內血栓，手術難度增加、手術費用高，預后不良。冠狀動脈鈣化 （coronary artery calcification，CAC）是在冠狀動脈粥樣硬化基礎上由多種酶、蛋白質及細胞因子等調控的有序的、主動的調節過程，動脈鈣化的關鍵一步是血管平滑肌細胞由收縮表型向成骨細胞樣轉變，這一過程中有許多成骨細胞和破骨細胞標志性分子參與，例如骨橋蛋白、骨形態發生蛋白 （bone morphogenetic protein，BMP）、骨保護素（osteoprotegerin，OPG）和細胞核因子κB受體活化因子配體（RANKL）等；體內外諸多因素對上述分子起著促進或是抑制性調控作用，進而影響動脈鈣化的進程，但CAC的發生、發展機制尚不完全明確。OPG是一種無跨膜結構的可溶性糖蛋白，在心、腎、肝、腦、肺、胃腸道、皮膚、甲狀腺、胸腺等廣泛表達，在糖代謝、脂代謝、骨代謝中均有參與［1］。BMP是一種多功能糖蛋白，主要在骨皮質、神經系統中表達，其中BMP－2不僅是成骨活性最強的細胞因子，也是能夠誘導異位成骨的細胞因子［2］。本研究擬探尋OPG及BMP－2對CAC的影響，探討OPG及BMP－2在CAC的作用。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2018年7月至2020年10月在沈陽醫學院附屬第二醫院住院的冠心病患者115例，其中男64例，女51例，平均年齡（63.0±8.24）歲；不穩定型心絞痛98例，急性非ST段抬高型心肌梗死17例。均行冠狀動脈造影檢查及前降支血管內超聲（IVUS）檢查，根據測定結果將患者分為無鈣化組30例，Ⅰ級鈣化組（＜90°）24例，Ⅱ級鈣化組（90～180°）23例，Ⅲ級鈣化組（181～270°）20例，Ⅳ級鈣化組（＞270°）18例。排除標準： （1）腎上腺、甲狀腺及甲狀旁腺疾病、骨軟化癥等影響骨代謝疾病患者； （2）風濕性關節炎等免疫性疾病患者； （3）影響鈣及維生素D吸收及調節的消化道（胃切除、腸切除、慢性腹瀉、肝衰竭）和腎臟（腎功能不全）疾病患者；（4）合并腫瘤、血液病患者；（5）長期服用糖皮質激素和其他影響骨代謝藥物患者； （6）嚴重肝腎功能不全者； （7）不同意參與試驗者。本研究經醫院倫理委員會批準，患者均知情同意并簽署知情同意書。

1.2 血管鈣化情況檢測 應用血管內超聲機（型號：H749i－Lab220CART0，美國Boston Scientific公司），采取橈動脈或股動脈入路途徑植入動脈鞘，將指引導管置于冠狀動脈口，推送冠狀動脈工作導絲至前降支血管遠端，經指引導管向冠狀動脈內推注硝酸甘油200μg，經冠狀動脈導絲推送Opti Cross TMCoronary Imaging超聲導管（3.0 F×135 cm，40 MHz）于病變處遠端，0.5 mm／s勻速回撤超聲探頭行血管內超聲檢查。由2名具有3年以上血管超聲使用經驗的介入醫生利用QIvus iMap Basic Viewer 3.0軟件解讀測量影像，以鈣化最重處為準，測定鈣化弧度。血管鈣化在IVUS影像上表現為強回聲，鈣化部位下方伴有強回聲影；微小鈣化表現為高回聲；無鈣化血管表現為低回聲或無回聲。根據鈣化弧度，血管鈣化分為4級：Ⅰ級鈣化（＜90°）、Ⅱ級鈣化（90～180°）、Ⅲ級鈣化（181～270°）、Ⅳ級鈣化（＞270°）［3］。

1.3 血清OPG及BMP－2水平測定 取患者清晨空腹靜脈血5 ml置于含有2%EDTA－Na2100μl試管中，4℃3 000 r／min離心10 min，分離上層血清于－70℃冰箱保存待檢。采用ELISA法，按照OPG、BMP－2 ELISA檢測試劑盒（江蘇酶標生物科技有限公司）說明書進行測定，應用ST－30型酶標儀（上海科華實驗系統有限公司）450 nm波長下測定吸光度（OD）并測定相應方程曲線，計算出OPG、BMP－2水平值。

1.4 統計學方法 采用SPSS 23.0軟件進行統計學分析。符合正態分布的計量資料采用均數±標準差表示，組間比較采用獨立樣本t檢驗和方差分析。計數資料采用［n（%）］表示，組間比較采用χ2檢驗，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 CAC組與非CAC組基線指標比較 2組年齡、性別、高血壓、糖尿病、左室舒張末期內徑、左室射血分數、白細胞計數、血紅蛋白、血小板計數、甘油三酯、總膽固醇、低密度脂蛋白、血尿酸、肌酐、谷氨酰胺轉肽酶等比較差異無統計學意義（P＞0.05）。見表1。

表1 CAC組與非CAC組一般資料比較

2.2 CAC組與非CAC組血清OPG和BMP－2水平比較 CAC組與非CAC組血清OPG水平分別為（2 312.08±615.86）pg／ml和（1 009.18±42.50）pg／ml，BMP－2水平分別為（25.56±6.82）μg／L和（13.07±0.98）μg／L，CAC組血清OPG和BMP－2水平均顯著高于非CAC組，差異均有統計學意義（t＝133.286、99.295，P＜0.01）。

2.3 各CAC組血清OPG及BMP－2水平的比較 Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級CAC組較Ⅰ級組血清OPG及BMP－2水平明顯升高（P＜0.01），Ⅲ、Ⅳ級CAC組較Ⅱ級組血清OPG及BMP－2水平明顯升高（P＜0.01），Ⅲ級CAC組與Ⅳ級組血清OPG及BMP－2水平比較差異無統計學意義。見表2。

表2 各CAC組間血清OPG及BMP－2水平比較

3 討論

CAC是冠狀動脈粥樣硬化基礎上鈣鹽沉積于血管壁的病理生理現象。CAC使冠狀動脈明顯重塑，血管順應性降低，進一步影響心肌灌注，介入治療是目前改善心肌灌注的主要治療方法，但輕中重度CAC均可導致斑塊不穩定，可增加介入手術難度及手術費用，并導致預后不良。研究表明，CAC是心血管事件的潛在預測因子［4］。IVUS是目前診斷CAC的金標準，IVUS是將微超聲探頭置于血管腔并發射高頻超聲，通過阻抗不一樣的組織界面時，產生反射、透射、散射現象，收集這些超聲回波信號并經系統電路處理后形成圖像，可實時顯示管壁及管腔結構，對CAC敏感性及特異性均大于90%，可很好地判斷鈣化的位置和弧度［5］、評估鈣化橫向和縱向范圍［6］、對鈣化結節敏感性也很高［6］。根據鈣化病變累及血管腔范圍，將病變依據鈣化范圍＜90°、90～180°、181～270°、＞270°分為Ⅰ～Ⅳ級。但IVUS對CAC的評估也有局限性，由于鈣化聲影的影響，不能評估鈣化厚度［6］，易低估鈣化程度。

CAC的機制目前尚不明確，研究表明，血管鈣化是由多種酶、蛋白質及細胞因子等調控的有序的、主動的調節過程［7］，同時，基因、遺傳、內皮損傷、氧化應激、飲食、環境、感染、藥物等多種因素均參與血管鈣化發生發展。Fuery等［8］對動脈鈣化斑塊病理學研究發現鈣化斑塊中有骨骼成骨的典型表現，表明動脈鈣化的發生與成骨機制類似，許多骨形成機制中的調節因子如BMP、骨橋蛋白、OPG和RANKL等同樣參與血管鈣化的發生發展。

OPG是一種可溶性分泌型糖蛋白，屬于腫瘤壞死因子受體超家族成員之一，擁有調控骨密度和預防骨質疏松的作用。RANKL與破骨細胞前體細胞表面的核因子－κB受體活化因子（RANK）特異性結合以刺激破骨細胞前體細胞活化為成熟破骨細胞，OPG作為RANKL競爭受體，亦可競爭性地與RANKL結合，進而抑制破骨細胞分化、成熟，誘導破骨細胞凋亡，從而增加骨密度和預防骨質疏松［9］。近年來，OPG參與血管鈣化發生發展已獲得大家認可，但OPG在血管鈣化發生發展中起促進還是抑制作用呈現兩極化觀點。動物實驗研究結果顯示OPG可抑制血管鈣化，防止血管損傷［10－11］；但臨床研究結果顯示，CAC患者血清OPG水平明顯高于非鈣化患者，認為OPG是高血壓患者血管鈣化的危險因素［12］。

BMP作為轉化生長因子β（TGF－β）超家族成員之一，是一種多功能的糖蛋白，在人體內主要存在于骨皮質、神經組織及多種間充質組織中，是目前發現惟一能夠誘導異位成骨的細胞因子。目前已發現40余種單體亞型中，BMP－2是成骨活性最強的細胞因子，其可能通過microRNAs、MGP、細胞凋亡、氧化應激及高血糖等多方面誘導細胞趨化、細胞有絲分裂增生、細胞分化，最終誘導異位骨形成，導致CAC形成。Chen等［13］研究發現外源BMP－2可促進體外血管平滑肌細胞鈣的沉積；Dhore等［14］發現在CAC時BMP－2表達明顯上調。本研究結果均與上述研究一致，提示BMP－2在CAC中的重要促進作用。

本研究中，CAC各組血清OPG及BMP－2水平均較無鈣化組明顯升高（P＜0.01），Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級鈣化組較Ⅰ級鈣化組，Ⅲ、Ⅳ級鈣化組較Ⅱ級鈣化組血清OPG及BMP－2水平明顯升高（P＜0.01），提示血管鈣化程度與血漿OPG及BMP－2水平明顯相關，但這不能說明OPG就是促進血管鈣化的危險因子，基于OPG在體內的作用機制，OPG水平升高可能是機體對血管鈣化的保護性反應，升高的血清OPG可能起到對抗血管鈣化進一步發展和加重的作用；BMP－2表達上調加速血管鈣化發生發展。本研究中，Ⅲ級與Ⅳ級鈣化組血清OPG及BMP－2水平比較差異無統計學意義，考慮IVUS評估CAC角度時，因鈣化聲影的影響，無法充分評估重度斑塊厚度，特別當鈣化角度＞180°時，更易低估鈣化程度，當鈣化角度＞180°時，鈣化角度可能與全身血管病變總鈣化量不成正比。

綜上所述，血管鈣化程度與血清OPG及BPM－2水平相關，但本研究入選病例較少，且由于患者對IVUS檢查接受程度、檢查費用、急診手術開通血管時間要求等原因影響，未能將隱匿性心肌缺血、穩定型心絞痛、急性ST段抬高型心肌梗死患者納入研究，造成冠心病患者入選的相對局限性。OPG及BMP－2是否可作為有無CAC及鈣化程度的臨床評測指標還待大樣本研究。同時，CAC目前尚無有效治療方法，OPG補充劑或刺激因子以及BMP－2抑制劑能否成為預防或延緩CAC的治療方法，還待進一步研究。