骨保護(hù)素與動(dòng)脈粥樣硬化的研究進(jìn)展

于琪力，周江，郭靖濤，王福華

作者單位：1 067000 承德,承德醫(yī)學(xué)院;2 067000 承德,承德醫(yī)學(xué)院第二臨床學(xué)院

從目前全球各類疾病中觀測發(fā)現(xiàn)，心血管系統(tǒng)疾病（CVD）是引起死亡和致殘的主要病因之一。2013年全球約有超過5400萬人因疾病死亡，源于心血管類系統(tǒng)疾病死亡人數(shù)占32%（1700萬）[1]。根據(jù)數(shù)據(jù)預(yù)測，至2020年心血管類疾病，可能會(huì)成為全球疾病中的首要疾病。在我國最新公布的《中國心血管病報(bào)告2017》數(shù)據(jù)顯示，心血管類系統(tǒng)疾病的流行趨向和其所導(dǎo)致的患者將明顯增加[2]。因此，對(duì)于心血管疾病的早發(fā)現(xiàn)、早治療，已成為研究的熱點(diǎn)。骨保護(hù)素（OPG）是1997年由Simonet等對(duì)骨代謝調(diào)節(jié)的觀察中發(fā)現(xiàn)的，屬于一類可溶性糖蛋白，并擁有調(diào)控骨密度和預(yù)防骨質(zhì)疏松的作用，命名為骨保護(hù)素。通過對(duì)OPG的研究，了解到OPG不僅在骨代謝過程中起著調(diào)控作用，且在血管代謝過程中同樣起著調(diào)控作用，尤其是在血管發(fā)生動(dòng)脈粥樣硬化（AS）的始末之中占關(guān)鍵地位[3]。本文就OPG在心血管發(fā)生粥樣硬化過程中的原理、作用、地位及臨床研究等方面進(jìn)行綜述。

1 骨保護(hù)素

1.1 骨保護(hù)素概述 骨保護(hù)素是一類可溶性糖蛋白，是腫瘤壞死因子（TNF）受體超家族的一員，主要由血管平滑肌細(xì)胞產(chǎn)生，同時(shí)隨血管平滑肌細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞所受到的炎癥刺激而引起上調(diào)，或由于其抗炎機(jī)制而下降[3]。OPG廣泛分布于心、血管、肺、肝、腎、脾、胸腺、淋巴結(jié)和骨骼等組織細(xì)胞中，在脂肪及胰腺中也有分布[4]。

1.2 骨保護(hù)素的編碼基因 骨保護(hù)素的編碼基因位于第8號(hào)染色體（8q24），包含5個(gè)外顯子，成熟的OPG由N末端的氨基酸裂解而成。在體內(nèi)OPG有單體蛋白和二聚體蛋白這兩種表現(xiàn)形式，特點(diǎn)各不相同，其中單體蛋白半衰周期更長，相比之下，同源二聚體蛋白則和肝素有更強(qiáng)的親和力及降低血液中游離鈣離子能力[5]。

1.3 OPG/RANK/RANKL系統(tǒng) 骨保護(hù)素對(duì)于骨的代謝調(diào)控過程主要是通過OPG/RANK/RANKL系統(tǒng)完成的。核因子κ B受體活化因子配體（RANKL）屬于TNF配體家族成員，是一種膜受體，主要有可溶型蛋白和膜結(jié)合型蛋白兩種表現(xiàn)形式。RANKL多由成骨細(xì)胞表達(dá)和產(chǎn)生，也可由活化T淋巴細(xì)胞、淋巴結(jié)、胸腺、乳腺、肺、脾和骨髓等組織中表達(dá)。核因子κB受體活化因子（RANK）屬于TNF受體家族成員，是一種類膜受體，是RNKL發(fā)揮其生物學(xué)效應(yīng)的靶受體，分為跨膜蛋白型和可溶型兩種形式，通常存在于破骨細(xì)胞前體、成熟的破骨細(xì)胞、樹突細(xì)胞、B細(xì)胞、T細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞等；同時(shí)在一些癌細(xì)胞（如前列腺癌、乳腺癌等）這類有很高骨轉(zhuǎn)移能力的癌細(xì)胞中，也有相應(yīng)表達(dá)。RANKL與破骨細(xì)胞骨的RANK結(jié)合，刺激破骨細(xì)胞前體分化生長，使破骨細(xì)胞前體分化、活化，最后形成成熟的破骨細(xì)胞，促進(jìn)骨的重建及重吸收。目前Wu等通過對(duì)血管細(xì)胞學(xué)的研究發(fā)現(xiàn)，RANKL還可加劇誘發(fā)血管發(fā)生粥樣硬化過程[6]。OPG可通過和RANK一起競爭與RANKL相結(jié)合，達(dá)到阻止RANKL所介導(dǎo)產(chǎn)生生物學(xué)作用的目的，進(jìn)而阻止破骨細(xì)胞的分化過程，阻止破骨細(xì)胞分化、活化、成熟及誘導(dǎo)其死亡[5]。

2 動(dòng)脈粥樣硬化

2.1 動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生 通過對(duì)大量人群的統(tǒng)計(jì)和分析觀察，血管發(fā)生粥樣硬化與眾多傳統(tǒng)危險(xiǎn)因素緊密相關(guān)（如年齡、血脂、高血壓、吸煙、肥胖、糖尿病和糖耐量異常、家族史等），最新統(tǒng)計(jì)學(xué)數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)，血管發(fā)生粥樣硬化與一些非傳統(tǒng)性危險(xiǎn)因素之間也有著密切關(guān)聯(lián)（如離子代謝紊亂、早期心功能不全、炎癥和氧化應(yīng)激性[7]）。過去認(rèn)為血管發(fā)生粥樣硬化的進(jìn)展，是由于鈣鹽沉積在血管壁上所引起的被動(dòng)過程；現(xiàn)有研究表明血管鈣化是被動(dòng)和主動(dòng)相互作用的過程，包括激素及細(xì)胞炎性因子對(duì)于血管的相互作用。Harper等研究發(fā)現(xiàn)，證明血管發(fā)生粥樣硬化是被動(dòng)和主動(dòng)相互作用的過程，是一種通過多種酶和細(xì)胞通路調(diào)節(jié)所發(fā)生的形態(tài)演變[8]。這提示我們，某些因素可能參與了成骨和血管鈣化發(fā)生、發(fā)展的過程，導(dǎo)致血管彈性降低[9]，從而增加遠(yuǎn)期不良心血管事件的發(fā)生率。

2.2 血管粥樣硬化形式 血管發(fā)生粥樣硬化大致可分為兩種形式，其主要取決于血管壁位置：①中層內(nèi)膜鈣化，血管平滑肌細(xì)胞中內(nèi)膜層鈣化，由于鈣鹽沉積于中層，從而使中層內(nèi)膜失去彈性，使其能夠表達(dá)和釋放的骨基質(zhì)蛋白質(zhì)，從而調(diào)控血管發(fā)生粥樣硬化過程；中層內(nèi)側(cè)鈣化可出現(xiàn)在動(dòng)脈的任何位置，包括小的分支血管也可受到影響，而引起高血壓、冠心病、左室肥厚及增加斑塊破裂幾率。②內(nèi)層內(nèi)膜鈣化，是一種以炎癥反應(yīng)綜合征為介導(dǎo)，引起內(nèi)層內(nèi)膜形成動(dòng)脈粥樣化病變或斑塊。主要過程是炎癥引起血管內(nèi)層內(nèi)膜發(fā)生損傷，隨著低密度脂蛋白和巨噬細(xì)胞的逐漸沉積，引起血管平滑肌細(xì)胞遷移及泡沫細(xì)胞形成，最后在管腔內(nèi)演變?yōu)椴环€(wěn)定性斑塊。內(nèi)層內(nèi)膜發(fā)生動(dòng)脈粥樣硬化鈣化多局限于較大動(dòng)脈血管（如冠狀動(dòng)脈、主動(dòng)脈弓、頸動(dòng)脈、胸主動(dòng)脈、腎動(dòng)脈等）；可導(dǎo)致心絞痛、冠狀動(dòng)脈疾病，頸部動(dòng)脈疾病，外周動(dòng)脈疾病和慢性腎臟疾病等[10]。

2.3 骨保護(hù)素和血管動(dòng)脈粥樣硬化之間的相互關(guān)系 在血管系統(tǒng)中，OPG通過與RANKL相聯(lián)合，可能改善血管發(fā)生粥樣硬化過程和產(chǎn)生抗血管粥樣硬化效應(yīng)。這個(gè)理念最早由Bucay等提出的，通過一系列動(dòng)物基因敲除實(shí)驗(yàn)，并對(duì)血管系統(tǒng)的影響因子評(píng)估后發(fā)現(xiàn)，OPG可保護(hù)血管抵抗粥樣硬化的發(fā)生，OPG基因缺陷可導(dǎo)致嚴(yán)重的骨質(zhì)疏松及動(dòng)脈血管內(nèi)皮粥樣硬化。Callegari等通過一項(xiàng)隨機(jī)對(duì)照實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，當(dāng)OPG載體脂蛋白（ApoE）基因敲除，使小白鼠OPG失活，會(huì)導(dǎo)致血管硬化程度增加及動(dòng)脈粥樣硬化所形成的斑塊面積擴(kuò)大。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)將小白鼠的低密度脂蛋白受體基因敲除后，給予小白鼠高脂飲食和OPG恢復(fù)活性處理后，可明顯降低血管斑塊一步粥樣硬化病變，但對(duì)于斑塊的數(shù)量及斑塊的病變范圍并無明顯影響，該結(jié)果表明，盡管OPG對(duì)血管發(fā)生鈣化具有一定保護(hù)功能，但并不能改變已存在的動(dòng)脈粥樣硬化進(jìn)展和嚴(yán)重水平[11]。Kichev等研究發(fā)現(xiàn)，OPG還可通過多種機(jī)制抑制細(xì)胞凋亡，對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞形成一定的保護(hù)作用[12]。

3 骨保護(hù)素基因多態(tài)性

3.1 骨保護(hù)素基因位點(diǎn) 關(guān)于遺傳因素引起心血管疾病現(xiàn)已受到廣泛關(guān)注，從基因多態(tài)性角度出發(fā)，研究OPG基因多態(tài)性是如何引起心血管疾病已成為研究重點(diǎn)。目前對(duì)于OPG基因多態(tài)性主要存在以下4個(gè)基因位點(diǎn)：950T/C、1181G/C、163A/G、209G/A等。

3.2 骨保護(hù)素基因多態(tài)性與疾病間關(guān)系 骨保護(hù)素基因多態(tài)性和高血壓二者間有相互性，Br ndstr m等通過研究發(fā)現(xiàn)，在健康人群中，OPG950T/C與血管發(fā)生形態(tài)和功能的改變存在密切相關(guān)性。隨后分析了大量患高血壓及左心室肥厚的人群，并進(jìn)行了6年的隨訪，數(shù)據(jù)表明，關(guān)于OPG基因多態(tài)性和高血壓間存在密切聯(lián)系[13]。在一項(xiàng)包含468例男性患者的研究中發(fā)現(xiàn)，盡管單基因多形態(tài)與冠狀動(dòng)脈血管性疾病沒有明顯相關(guān)性，但已患冠狀動(dòng)脈疾病或可能患有冠狀動(dòng)脈疾病風(fēng)險(xiǎn)的男性中，其950T/C、1181G/C雙基因位點(diǎn)明顯表達(dá)增加。Chung等通過研究表明，編碼OPG的多態(tài)性基因163A/G、209G/A和類風(fēng)濕患者發(fā)生冠心病間存在明顯相關(guān)性[14]。

4 骨保護(hù)素和心血管類系統(tǒng)疾病的臨床研究

4.1 動(dòng)脈粥樣硬化和心血管類疾病關(guān)系 血管發(fā)生粥樣硬化對(duì)于引起心血管疾病的發(fā)病率、住院率和病死率是主要影響因素之一。早期研究表明，血管發(fā)生粥樣硬化與心源性死亡相關(guān)（如冠狀動(dòng)脈粥樣硬化與冠心病的病死率間呈現(xiàn)明顯相關(guān)性）。通過臨床角度分析血管發(fā)生粥樣硬化，或許可對(duì)心血管疾病進(jìn)行更好的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和疾病管理[15]。

4.2 骨保護(hù)素在臨床中的應(yīng)用 目前研究發(fā)現(xiàn)，OPG可能是多種心血管疾病，尤其是心血管代謝綜合征和肺動(dòng)脈高壓的生物學(xué)標(biāo)記物。在臨床對(duì)照性試驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)，高血壓患者中，其血清中OPG含量要遠(yuǎn)高于正常人群。Karatolios等研究發(fā)現(xiàn)，在心力衰竭、左室心功能不全、心肌梗死及中風(fēng)、惡性及良性心包積液的患者中，其血清OPG水平明顯高于正常值，且血清OPG水平越高，預(yù)后越差。血清中OPG含量已被視為預(yù)測心力衰竭及急性冠脈綜合征的患者長期預(yù)后的獨(dú)立因子[16]。楊朋康等[17]在一項(xiàng)病例對(duì)照性試驗(yàn)數(shù)據(jù)中指出，心房顫動(dòng)（房顫）的患者血清OPG含量較正常人升高，且持續(xù)性房顫、永久性房顫患者分別與陣發(fā)性房顫患者相比，其血清中OPG含量升高更為明顯。多中心研究發(fā)現(xiàn)，在多靶器官損傷、缺血性心肌病、高膽固醇血癥等患者中，其血清OPG含量要明顯高于正常人。此外，大量臨床數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表明，高濃度血清OPG含量和不同心血管疾病間的關(guān)系密切（如不穩(wěn)定心絞痛、外周動(dòng)脈疾病、頸動(dòng)脈狹窄和左心室功能不全等）。從現(xiàn)有文獻(xiàn)數(shù)據(jù)得出，血清OPG和心血管疾病存在明顯相關(guān)性，但要詳細(xì)闡明血清OPG在動(dòng)脈粥樣硬化和心血管疾病中的地位，仍需大量實(shí)驗(yàn)室及臨床學(xué)研究，予以證實(shí)。

4.3 骨保護(hù)素作為生物標(biāo)記物的展望 2016年《美國心臟病學(xué)會(huì)雜志》的一篇報(bào)道顯示，心肌梗死后，壞死心肌細(xì)胞所引起的炎癥刺激持續(xù)存在的時(shí)間越長，越不利于心肌梗死后心肌細(xì)胞射血分?jǐn)?shù)的恢復(fù)[18]。近年來，通過大量臨床研究數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，血清中OPG含量與心血管疾病有著明顯相關(guān)性。Shoppet等研究表明，與健康人群相比，冠狀動(dòng)脈硬化性疾病患者的血清OPG含量顯著升高；且血清OPG含量的高低程度與動(dòng)脈發(fā)生粥樣硬化的病變嚴(yán)重性呈明顯正相關(guān)[19]。Abedin等對(duì)3386例平均年齡30～65歲的人群進(jìn)行研究，除去年齡、性別、吸煙史、糖尿病、高脂血癥及家族遺傳病史等混雜因素后，進(jìn)行l(wèi)ogistic回歸分析后發(fā)現(xiàn)，血清中OPG水平為冠狀動(dòng)脈粥樣硬化和主動(dòng)脈粥樣硬化的獨(dú)立危險(xiǎn)因素之一，且與血管動(dòng)脈粥樣硬化的病變嚴(yán)重程度呈相關(guān)性，在ST段抬高型心肌梗死患者中，血清OPG含量和后期心肌斷層顯像測定梗塞面積的大小呈正相關(guān)[20]。

5 結(jié)語

目前研究顯示，雖然OPG/RANK/RANKL系統(tǒng)存在較大爭議，但從分子角度上看，OPG可能會(huì)成為聯(lián)系骨骼和血管系統(tǒng)之間的橋梁。機(jī)體血清OPG水平升高，反映了血管系統(tǒng)的損傷和持續(xù)炎癥反應(yīng)所導(dǎo)致的動(dòng)脈粥樣硬化，或許可用血清OPG水平來評(píng)估心血管疾病的發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后，但仍需大量實(shí)驗(yàn)室和臨床研究數(shù)據(jù)用來證明，OPG在臨床預(yù)測和診斷心血管疾病中的價(jià)值。