老年人血清骨硬化蛋白與冠心病及骨質(zhì)疏松的相關(guān)性研究

賀無恙 陳慶偉 柯大智 李桂瓊 陳靖

重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院老年病科，重慶 400010

我國冠心病發(fā)生率呈逐年升高的趨勢，已成為威脅老年人健康的重大問題。現(xiàn)有研究表明骨質(zhì)疏松患者罹患冠心病的風(fēng)險(xiǎn)增高[1,2]，提示骨代謝與動(dòng)脈粥樣硬化并非相互獨(dú)立的過程。骨組織與血管間由炎癥反應(yīng)、氧化應(yīng)激反應(yīng)及細(xì)胞、激素構(gòu)成的信號通路等緊密聯(lián)系，而這種聯(lián)系被稱為“骨-血管軸”[3]。血管是人體第二大鈣化結(jié)構(gòu)，動(dòng)脈鈣化過程中骨硬化蛋白(sclerostin,SOST)、骨保護(hù)素(osteoprotegerin,OPG)等骨相關(guān)蛋白在血管壁的表達(dá)[4]，提示血管平滑肌細(xì)胞表型可能向成骨細(xì)胞或成軟骨細(xì)胞轉(zhuǎn)化，并發(fā)生與骨組織相似的礦化、成骨，其中骨硬化蛋白在“骨-血管”軸中的作用逐漸成為研究熱點(diǎn)。目前國內(nèi)外罕有研究報(bào)道骨硬化蛋白與冠心病的關(guān)系，本研究以老年患者(尤其是合并骨質(zhì)疏松的患者)為研究對象，探討血清骨硬化蛋白水平與冠心病的相關(guān)性，以期為骨質(zhì)疏松及冠心病的共同防治提供新思路。

1 材料和方法

1.1 研究對象

入選重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院老年心血管病科2014年10月至2015年10月因胸痛待查入院行冠狀動(dòng)脈造影的老年患者313例，年齡在60～91歲，平均年齡75.1±9.1歲。其中男性患者132例(42.2%)，平均年齡74.8±9.1歲；女性患者181例(57.8%)，平均年齡75.5±9.2歲。根據(jù)冠狀動(dòng)脈造影結(jié)果(左冠狀動(dòng)脈主干、前降支、回旋支、右冠狀動(dòng)脈及其主要分支至少1支狹窄程度≥50%診斷冠心病)將研究對象分為冠心病組(CHD組，n=163)及非冠心病組(非CHD組，n=150)。排除標(biāo)準(zhǔn)：①嚴(yán)重感染、創(chuàng)傷及肝功能不全、嚴(yán)重慢性腎臟病(CKD3～5期)、甲狀腺功能異常、惡性腫瘤等引起繼發(fā)性骨質(zhì)疏松的病因；②近期(6個(gè)月內(nèi))服用鈣劑、維生素D等抗骨質(zhì)疏松藥物，甲狀腺激素、噻唑烷二酮、噻嗪類、皮質(zhì)醇等影響骨代謝的藥物。本研究獲得重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有入選患者均簽署知情同意書。

1.2 一般資料

采用問卷法收集性別、年齡、吸煙史、飲酒史、疾病史、服藥情況等一般資料，記錄患者入院時(shí)體重指數(shù)(BMI)，行24 h動(dòng)態(tài)血壓檢測記取入院當(dāng)天全日平均收縮壓及舒張壓。

1.3 血液生化指標(biāo)

所有患者行冠狀動(dòng)脈造影術(shù)前采集空腹靜脈血，以3 500 r/min轉(zhuǎn)速離心15 min后取上層血清放入-80℃冰箱內(nèi)待測，采用美國R&D SYSTEMS公司試劑盒(編號DY1406)，通過酶聯(lián)免疫吸附法(ELISA)檢測樣本中骨硬化蛋白(SOST)的水平。另測定血液生化指標(biāo)包括：血清肌酐(Scr)、糖化血紅蛋白(HbA1c)、甘油三酯(TG)、總膽固醇(TC)、高密度脂蛋白(HDL-C)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)、超敏C反應(yīng)蛋白(hs-CRP)等冠心病危險(xiǎn)因子；以及血鈣(Ca2+)、血磷(P)、甲狀旁腺激素(PTH)、25-羥基維生素D3(25(OH) VitD)、骨型堿性磷酸酶(BALP)、I型膠原氨基端延長肽(PINP)、 I型膠原羧基端肽β特殊序列(β-CTX)、骨鈣素N端片段(N-MID)等骨轉(zhuǎn)換標(biāo)志物。

1.4 骨密度測定

采用美國Lunar雙能X線骨密度儀測量患者左側(cè)股骨近端(femoral neck, FN)骨密度(BMD)(取股骨頸、粗隆、Ward三角區(qū)BMD平均值)、T值以及腰椎(lumber spine, LS) BMD(取L1～L4椎體BMD平均值)、T值。根據(jù)WHO推薦的骨質(zhì)疏松診斷標(biāo)準(zhǔn)，將T值≤-2.5或-2.5-2.5且未發(fā)生脆性骨折定義為非骨質(zhì)疏松(非OP)患者。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

2 結(jié)果

2.1 冠心病組與非冠心病組骨硬化蛋白水平

納入本研究的313例老年患者中，冠心病組較非冠心病組的年齡(P<0.01)、TC(P<0.05)、舒張壓(P<0.05)均升高，骨硬化蛋白、HDL-C水平降低(均P<0.01)，男性比例、糖尿病患病率、高血壓患病率、骨質(zhì)疏松患病率、Scr、HbA1c及Ca2+、P、25(OH)VitD、PTH、PINP、β-CTX、N-MID等骨轉(zhuǎn)換標(biāo)志物組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P>0.05)(表1)。在校正年齡、骨密度、骨轉(zhuǎn)換標(biāo)志物等因素影響后，冠心病組骨硬化蛋白水平仍低于非冠心病組[(178.0±0.6)pg/mLvs(180.6±0.6)pg/mL，P<0.05]。

表1 冠心病組與非冠心病組臨床基線特征Table 1 Baseline characteristics in CHD group and non-CHD group

注：SCr：血清肌酐，HbA1c：糖化血紅蛋白，TG：甘油三酯，TC：總膽固醇，HDL-c：高密度脂蛋白膽固醇， LDL-c：低密度脂蛋白膽固醇， Ca2+：血鈣，P血磷，PTH：血清甲狀旁腺激素，CT：降鈣素，hs-CRP：超敏C-反應(yīng)蛋白，25(OH)VitD：25-羥基維生素D，BALP：骨型堿性磷酸酶，PINP：總I型膠原，β-CTX：I型膠原羧基端肽β特殊序列，N-MID：骨鈣素N端片段；表2、3、4同此。

Note: Scr, serum creatine; HbA1c, glyated hemoglobin; TG, triglycerides; TC, total cholesterol; HDL-C, high-density lipoprotein cholesterol; LDL-C, low-density lipoprotein cholesterol; CT, cacitonin; 25(OH)VitD, 25-Hydroxyvitamin D; BALP, bone alkaline phosphatase; PINP, propeptide of type I procollagen; β-CTX, C-terminal cross-linked telopeptide; N-MID, N-MID osteocalcin;hs-CRP, hypersensitive C-reactive protein.(the same as Table2,3,4).

2.2 骨質(zhì)疏松患者與非骨質(zhì)疏松患者骨硬化蛋白水平

將研究對象分為骨質(zhì)疏松患者與非骨質(zhì)疏松患者后，骨質(zhì)疏松患者較非骨質(zhì)疏松患者BMI(P<0.01)、HDL-C(P<0.05)、BALP(P<0.01)、PINP(P<0.01)、N-MID(P<0.01)水平及冠心病患病率(P<0.05)升高，CT(P<0.05)、骨硬化蛋白(P<0.05)、腰椎骨密度(P<0.01)、股骨頸骨密度(P<0.01)降低(表2)。骨質(zhì)疏松患者中冠心病組(OP+CHD)骨硬化蛋白水平顯著低于非冠心病組(OP+非CHD[(177.4+7.1)pg/mLvs(180.1+3.4)pg/mL，P=0.018]。非骨質(zhì)疏松患者中冠心病組(非OP+CHD)骨硬化蛋白水平與非冠心病組(非OP+非CHD)無明顯差異(P>0.05)(圖1)。

表2 骨質(zhì)疏松患者與非骨質(zhì)疏松患者臨床基線特征Table 2 Baseline characteristics in OP patients and non-OP patients

圖1 骨質(zhì)疏松及非骨質(zhì)疏松患者中CHD組與非CHD組骨硬化蛋白水平(*P<0.05)Fig.1 Comparison of serum concentrations of sclerostin between patients in CHD group and in non-CHD group with or without osteoporosis(*P<0.05)

2.3 骨硬化蛋白與冠心病關(guān)系

以有無CHD作為因變量，將骨硬化蛋白、年齡、性別、舒張壓、hs-CRP、Scr、HbA1c、BMI、TC、TG、HDL-C、LDL-C、股骨頸骨密度、腰椎骨密度等作為自變量納入多因素logistic回歸，針對全體研究對象的多因素logistic回歸提示骨硬化蛋白(OR=0.859, 95%CI0.767～0.945,P<0.05)、HDL-C(OR=0.200， 95%CI0.034～0.482,P<0.05)均與CHD發(fā)生密切相關(guān)；對骨質(zhì)疏松人群作logistic回歸提示，骨硬化蛋白(OR=0.767, 95%CI0.603～0.898,P<0.01)、HbA1c(OR=2.183, 95%CI1.121～4.254,P<0.05)與CHD顯著相關(guān)，骨硬化蛋白水平升高可降低骨質(zhì)疏松患者罹患CHD的風(fēng)險(xiǎn)；以非骨質(zhì)疏松人群為研究對象的logistic回歸中，舒張壓(OR=0.867, 95%CI0.823～0.983,P<0.05)與CHD相關(guān)，而骨硬化蛋白與CHD無相關(guān)關(guān)系(P>0.05)(表3)。

2.4 影響骨硬化蛋白的相關(guān)因素分析

以骨硬化蛋白為因變量，將年齡、性別、BMI、HbA1c、Scr、骨密度、骨轉(zhuǎn)換標(biāo)志物等作為自變量納入多元線性回歸模型。其中血清骨硬化蛋白水平與年齡(β=-0.162,P<0.05)呈負(fù)相關(guān)，與腰椎骨密度(β=0.224,P<0.01)、PINP(β=0.161,P<0.05)呈正相關(guān)(表4)。

3 討論

動(dòng)脈鈣化作為動(dòng)脈粥樣硬化的特征性病變，對動(dòng)脈粥樣硬化性心血管疾病(ASCVD)風(fēng)險(xiǎn)有預(yù)測作用[5]?，F(xiàn)“鈣化矛盾”(即同時(shí)合并骨量丟失及動(dòng)脈鈣化)現(xiàn)象已得到研究者的廣泛關(guān)注，經(jīng)典Wnt信號通路被認(rèn)為是其中重要的調(diào)控機(jī)制。骨硬化蛋白主要通過與共受體低密度脂蛋白相關(guān)蛋白復(fù)合受體4/5/6(LRP4/5/6)結(jié)合以抑制經(jīng)典Wnt通路，從而調(diào)節(jié)骨形成。研究發(fā)現(xiàn)LRP5/6基因的錯(cuò)義突變與骨質(zhì)疏松及早期冠心病發(fā)生均相關(guān)[6]， Kuipers等[7]揭示循環(huán)骨硬化蛋白水平與冠狀動(dòng)脈鈣化呈正相關(guān)，然而Morales等[8]報(bào)道了兩者間負(fù)相關(guān)的關(guān)系。以上研究提示骨硬化蛋白參與骨量丟失-動(dòng)脈粥樣硬化這一動(dòng)態(tài)過程，但其作用機(jī)制尚不明確，循環(huán)骨硬化蛋白究竟是動(dòng)脈粥樣硬化的危險(xiǎn)因素或保護(hù)因素仍存爭議。

表3 CHD獨(dú)立影響因素的多因素logistic回歸Table 3 Independent factors of CHD in multivariate analysis

表4 影響骨硬化蛋白的相關(guān)因素分析Table 4 Correlation analysis between sclerostin and clinical indexes

本研究結(jié)果顯示在校正年齡、骨轉(zhuǎn)換標(biāo)志物、骨密度等影響因素后，老年CHD組血清骨硬化蛋白水平顯著低于非CHD組，這提示老年人群血清骨硬化蛋白水平降低可能是促進(jìn)冠心病的內(nèi)在致病因素。與本研究結(jié)果一致，多項(xiàng)隊(duì)列研究表明循環(huán)骨硬化蛋白水平降低可升高慢性腎病患者心血管事件風(fēng)險(xiǎn)及心血管死亡率[9,10]。離體研究發(fā)現(xiàn)動(dòng)脈鈣化過程中，骨硬化蛋白在血管平滑肌細(xì)胞表達(dá)上調(diào)[4]，提示血清骨硬化蛋白水平下降可能影響血管壁骨硬化蛋白的表達(dá)，其機(jī)制與血管壁的經(jīng)典WNT通路反饋性激活，促使血管壁的祖細(xì)胞(如血管平滑肌細(xì)胞、周細(xì)胞等)表型發(fā)生類骨轉(zhuǎn)化有關(guān)[11]。而血管壁的異位礦化可進(jìn)一步促進(jìn)動(dòng)脈粥樣斑塊的進(jìn)展、破裂及栓塞。

本研究進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，CHD與非CHD組間骨硬化蛋白水平的差異僅在骨質(zhì)疏松患者中顯著，骨質(zhì)疏松患者血清骨硬化蛋白水平與冠心病發(fā)生密切相關(guān)，骨硬化蛋白可作為降低骨質(zhì)疏松患者冠心病風(fēng)險(xiǎn)的保護(hù)因素。以透析患者或糖尿病患者為對象的臨床研究發(fā)現(xiàn)血清骨硬化蛋白水平與動(dòng)脈鈣化積分呈負(fù)相關(guān)，同時(shí)與骨密度正相關(guān)[12,13]。這些結(jié)果表明骨硬化蛋白有潛能成為治療動(dòng)脈粥樣硬化的靶點(diǎn)?，F(xiàn)抗骨硬化蛋白抗體作為骨質(zhì)疏松的治療藥物，已進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段，并被證明具有促骨形成、增加骨密度的作用[14]，但抗骨硬化蛋白抗體能否通過改善骨代謝，實(shí)現(xiàn)對骨質(zhì)疏松合并冠心病的共病治療，還需廣泛、多中心的臨床研究以明確。

循環(huán)骨硬化蛋白主要來源于骨組織，為成熟骨細(xì)胞分泌的特異性糖蛋白[15]。本研究發(fā)現(xiàn)血清骨硬化蛋白與腰椎骨密度正相關(guān)，提示血清骨硬化蛋白與骨量水平的變化趨勢相同[16]。PINP是反映骨形成最靈敏的指標(biāo)，本研究中血清骨硬化蛋白與PINP呈正相關(guān)，這可能與老年人群低轉(zhuǎn)換型骨代謝特點(diǎn)有關(guān)。骨形成率降低一方面加速骨量丟失、減少成熟骨細(xì)胞數(shù)目，使血清骨硬化蛋白水平隨之下降；另一方面增加局部骨組織的機(jī)械張力，進(jìn)一步下調(diào)血液中骨硬化蛋白表達(dá)。異常骨代謝與動(dòng)脈鈣化密切聯(lián)系，故骨硬化蛋白可能在“骨-血管軸”中發(fā)揮信使作用：骨量丟失使成熟骨細(xì)胞分泌并釋放至循環(huán)的骨硬化蛋白水平下降，削弱對骨組織經(jīng)典WNT通路的成骨抑制作用，同時(shí)激活血管壁異常成骨過程，促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)展。

骨質(zhì)疏松與冠心病均為增齡相關(guān)的退行性疾病，本研究發(fā)現(xiàn)血清骨硬化蛋白水平與年齡顯著負(fù)相關(guān)。增齡使有潛能分化為成骨細(xì)胞的骨髓基質(zhì)細(xì)胞(hMSCs)發(fā)生一系列內(nèi)在變化，如抑制增殖與分化、增加衰老相關(guān)β-半乳糖苷酶表達(dá)陽性的細(xì)胞、hMSCs凋亡等，從而抑制骨形成并誘導(dǎo)增齡相關(guān)的骨量丟失[17]，影響成熟骨細(xì)胞數(shù)目。Canepa M等[18].研究發(fā)現(xiàn)增齡相關(guān)的骨量丟失與動(dòng)脈鈣化呈負(fù)相關(guān)，提示增齡可能是“骨量丟失-動(dòng)脈粥樣硬化”這一動(dòng)態(tài)過程的啟動(dòng)因子。

本研究具有一定局限性，病例對照研究不能區(qū)分骨硬化蛋白與冠心病病理機(jī)制之間的因果關(guān)系，亟待更深入的基礎(chǔ)研究及前瞻性研究以進(jìn)行探索。但此局限性不影響本研究結(jié)果，血清骨硬化蛋白水平下降與老年患者(尤其是合并骨質(zhì)疏松的患者)冠心病風(fēng)險(xiǎn)密切相關(guān)，同時(shí)血清骨硬化蛋白水平與腰椎骨密度、PINP呈正相關(guān)，與年齡呈負(fù)相關(guān)，提示骨硬化蛋白在“骨-血管”軸中的信使作用，有潛能成為骨質(zhì)疏松合并冠心病的治療靶點(diǎn)。