骨硬化蛋白在慢性腎臟病發(fā)病及血管鈣化中作用的研究進展

戴璇，李月紅，姜埃利，袁連方

(1天津市南開醫(yī)院，天津300100；2天津醫(yī)科大學第二醫(yī)院；3天津醫(yī)科大學代謝病醫(yī)院)

近年來，慢性腎臟病(CKD)患者的數(shù)量不斷增加。心腦血管事件是影響CKD患者生存的最主要的原因。目前多項研究認為血管鈣化與CKD患者心腦血管事件的發(fā)生密切相關(guān)，是CKD患者死亡的獨立危險因素[1]。鈣化是由多種因素參與的復雜的生物礦化過程，與骨或軟骨的發(fā)育類似。Wnt/β-catenin信號通路作為骨代謝的重要通路，其在血管鈣化中可能存在的作用受到日益關(guān)注。骨硬化蛋白(Sclerostin)是該通路中最主要的調(diào)節(jié)因子，主要由骨細胞和軟骨細胞產(chǎn)生分泌，在牙骨細胞、腎臟細胞及血管內(nèi)皮細胞中也有少量分泌。Sclerostin主要功能是作為Wnt/β-catenin信號通路的抑制物，對成骨過程進行負性調(diào)節(jié)。已有多項研究表明，Sclerostin在骨質(zhì)疏松癥、CKD、糖尿病、腫瘤中均有重要作用[2～5]?，F(xiàn)就Sclerostin在CKD發(fā)病及血管鈣化中作用的相關(guān)研究進展進行綜述。

1 Sclerostin與CKD發(fā)病的關(guān)系

1.1 Wnt/β-catenin信號通路在CKD發(fā)病中的作用 Wnt/β-catenin信號通路具有高度的生物保守型，在嚙齒類動物及哺乳動物中廣泛存在，并且在生長發(fā)育的多個階段均有重要的調(diào)節(jié)作用，其可通過對腎臟成祖細胞的更新與分化進行調(diào)節(jié)，從而保證足夠數(shù)量的腎單位形成。目前已發(fā)現(xiàn)在前小管聚集處表達的Wnt-4蛋白和在輸尿管上皮細胞表達的Wnt-9b蛋白可激活該通路，進而促使間充質(zhì)干細胞(MSC)向上皮細胞分化，最終形成有效的腎單位。而異常激活的β-catenin信號通路則會造成腎臟發(fā)育異常。目前發(fā)現(xiàn)RAS系統(tǒng)的組成成分、FSP1、纖溶酶原激活物抑制劑1、FN、Snail蛋白1及MMP-7等一些相關(guān)靶點基因均與腎臟纖維化的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)[6]。同時，多項CKD相關(guān)研究均發(fā)現(xiàn)β-catenin相關(guān)蛋白表達增加，表明β-catenin在慢性腎臟纖維化形成中也起到調(diào)節(jié)作用。目前認為，當腎臟出現(xiàn)慢性損傷后，Wnt/β-catenin信號通路被異常激活，可能對損傷的腎臟發(fā)揮一定的修復作用；而異常高表達的Wnt/β-catenin信號也會造成腎臟功能紊亂，尤其在慢性腎臟損傷中，多種因素通過各種途徑導致Wnt/β-catenin信號通路處于持續(xù)異常的高表達狀態(tài)，這種狀態(tài)可能會加快腎臟纖維化進展，并最終造成腎臟損害。

1.2 Sclerostin在CKD中的表達及作用 Sclerostin由Sclerostin基因通過mRNA轉(zhuǎn)錄進行表達，目前通過基因檢測技術(shù)發(fā)現(xiàn)，人類胚腎細胞系中Sclerostin蛋白的mRNA高表達，其表達量與骨組織中的相近，但正常成人腎臟中Sclerostin的含量極低，說明在發(fā)育正常的腎臟中Sclerostin基因幾乎不表達。目前已有多項研究表明，Sclerostin在CKD中發(fā)揮重要作用。Pelletier等[7]首次報道血清Sclerostin水平從CKD 3期開始逐漸升高，并且各項觀察顯示CKD 5期患者血清Sclerostin水平明顯高于CKD 3、4期患者[8]，為正常對照組的2～4倍。有研究表明血清Sclerostin水平與腎小球濾過率(eGFR)呈負相關(guān)[9]。還有研究顯示血清Sclerostin水平與血液透析方式相關(guān)，血液透析濾過比血液透析更能降低血清Sclerostin水平，但腹膜透析和血液透析患者的血清Sclerostin水平并無明顯差異[10]?？紤]Sclerostin相對分子質(zhì)量為24 kD，且?guī)缀醪粩y帶正電荷[11]，因此其可能通過腎小球濾過后被再吸收，其在體內(nèi)的含量可能與濾過率相關(guān)。但另外一些研究顯示血清Sclerostin水平與殘存腎單位沒有直接關(guān)系，更可能是由于成骨細胞增多造成的[12]。雖然目前觀察到Sclerostin在CKD中明顯增高，但對于其升高的原因并未明確。

Sclerostin作為Wnt信號通路最重要的抑制性因子，可與細胞膜上的LRP5/6共受體相結(jié)合，競爭性抑制Wnt受體復合物生成，從而阻斷細胞內(nèi)蛋白的激活過程，進而阻斷細胞內(nèi)的四聚體(APC、Axin、GSK-3β、β-catenin)解體，其下游轉(zhuǎn)錄過程終止，導致Wnt蛋白靶基因(cyclin D1、Runx2、Osx、c-myc等)的表達降低[13]，最終使Wnt/β-catenin信號通路轉(zhuǎn)導被抑制。因此在CKD中升高的Sclerostin可通過抑制異常高表達的Wnt/β-catenin信號通路轉(zhuǎn)導，減少其對已損傷腎臟的進一步刺激，減輕腎臟損害。另外，CKD的腎臟損傷因素眾多，Sclerostin在CKD中的具體作用與其他影響因子存在一定相關(guān)性。PeTan等[6]也觀察到甲狀旁腺激素(iPTH)與Sclerostin呈負相關(guān)。并且在CKD大鼠模型中升高的iPTH可直接降低Sclerostin mRNA水平，進而抑制Sclerostin的轉(zhuǎn)錄表達[14]。Sclerostin與在CKD進展中有重要作用的轉(zhuǎn)化生長因子β(TGF-β)具有相關(guān)性。目前認為TGF-β1蛋白升高是造成腎臟纖維化的重要原因之一，而Sclerostin可通過下調(diào)TGF-β1及BMP活性抑制纖維化的進展。

目前對于血清Sclerostin在CKD各階段中的具體產(chǎn)生來源并沒有得出一致結(jié)論，但無論是由于生成增多還是濾過率降低造成的Sclerostin含量增加，大部分研究仍然認為Sclerostin作為負反饋調(diào)節(jié)因子對CKD的進展有一定抑制作用，可能在延緩腎臟慢性纖維化及腎臟血管鈣化中起到一定的積極作用，但具體機制及Sclerostin與其他相關(guān)因素之間的作用關(guān)系仍需要進一步探索。

2 Sclerostin在CKD血管鈣化中的作用

2.1 Sclerostin在血管鈣化中的作用 血管鈣化的發(fā)生發(fā)展過程與成骨類似。Wnt/β-catenin信號通路作為骨代謝的主要通路，在血管鈣化中的作用得到廣泛重視。Zhu等[15]在動物實驗中發(fā)現(xiàn)，小鼠發(fā)生鈣化的主動脈瓣Sclerostin水平升高。Hampson等[16]研究顯示絕經(jīng)后女性血清Sclerostin水平與腹主動脈硬化呈正相關(guān)。有學者對T2DM患者的血管鈣化情況進行橫斷面研究，結(jié)果顯示，血清Sclerostin水平與動脈粥樣硬化、主動脈瓣鈣化及頸動脈內(nèi)膜中層厚度異常均呈正相關(guān)，并且血清Sclerostin水平是T2DM患者發(fā)生動脈粥樣硬化性疾病的獨立危險因素[17]。Kim等[18]在對冠心病患者冠狀動脈鈣化情況的研究中發(fā)現(xiàn)，血清Sclerostin水平與冠狀動脈鈣化評分呈正相關(guān)。但目前的基礎(chǔ)研究認為，Sclerostin通過阻礙卷曲蛋白的沉積，抑制成骨細胞的形成[19]。一些研究顯示，當血清Sclerostin水平達到某一程度時，MSC向骨細胞分化減少，鈣化程度降低，表明Sclerostin可能抑制了Wnt/β-catenin信號通路的活動[20]。最新研究顯示，血清Sclerostin水平與血管鈣化程度(AAC)及主動脈瓣鈣化的嚴重程度呈負相關(guān)，可作為AAC的獨立危險因素，表明Sclerostin可能是延緩血管鈣化的保護性因素[21]。上述研究均顯示了Sclerostin在血管鈣化中存在重要作用，并且很可能是血管鈣化的主要保護性因素。

2.2 Sclerostin在CKD血管鈣化中的表達及作用 血管鈣化在CKD患者中普遍存在，主要類型是發(fā)生在中小動脈的中膜鈣化及心臟瓣膜鈣化，是CKD患者心腦血管事件發(fā)生的獨立危險因素。在CKD患者的相關(guān)研究中表明，Sclerostin在血管鈣化的發(fā)生中具有重要作用[22]。Qureshi等[23]對CKD患者進行動脈活檢，發(fā)現(xiàn)血清Sclerostin水平與動脈鈣化呈正相關(guān)。有學者[11]對非透析CKD患者進行調(diào)查，結(jié)果顯示血清Sclerostin水平隨GFR下降而升高，是冠狀動脈粥樣硬化的獨立危險因素，并且Sclerostin和骨保護素可能存在疊加作用。王喆等[24]在維持性血液透析(MHD)患者冠狀動脈鈣化的研究中發(fā)現(xiàn),血清Sclerostin水平與冠狀動脈鈣化評分呈正相關(guān)，高水平血清Sclerostin是冠狀動脈鈣化的獨立危險因素。Pelletier等[25]的研究表明，MHD患者腹主動脈鈣化程度與血清Sclerostin水平呈正相關(guān)，高水平血清Sclerostin是腹主動脈鈣化的獨立危險因素。然而，Yang等[26]研究發(fā)現(xiàn)，MHD患者血清Sclerostin水平與主動脈鈣化評分呈負相關(guān)。Claes等[27]對非透析CKD患者進行橫斷面研究顯示，存在主動脈鈣化的患者血清Sclerostin水平較高，但經(jīng)多元Logistic回歸分析校正相關(guān)變量后發(fā)現(xiàn)血清Sclerostin水平與血管鈣化程度負相關(guān)。Balci等[28]分析發(fā)現(xiàn),年齡、外周血管疾病和低水平血清Sclerostin是動靜脈內(nèi)瘺鈣化異常的獨立危險因素。Register等[29]研究顯示，在男性患者中，血清Sclerostin水平與頸動脈鈣化呈負相關(guān)。一項腎移植患者相關(guān)研究也證實,血清Sclerostin水平與血管鈣化嚴重程度呈負相關(guān)[30]。此外，Brandenburg等[31]發(fā)現(xiàn)CKD患者血清Sclerostin主要來自發(fā)生鈣化血管的原位分泌，且與心臟瓣膜鈣化呈正相關(guān)；其另一項研究在鈣化的主動脈瓣及皮膚活檢中均發(fā)現(xiàn)Sclerostin mRNA表達明顯上調(diào)[32]。Jean等[33]對MHD患者進行研究發(fā)現(xiàn)，高血清Sclerostin水平與低死亡率相關(guān)。由此可見，對于Sclerostin在CKD血管鈣化中的作用結(jié)論尚不統(tǒng)一。多數(shù)研究更加傾向于認為升高的Sclerostin主要來源于發(fā)生鈣化部位本身的原位分泌，通過負反饋調(diào)節(jié)抑制Wnt/β-catenin通路的信號轉(zhuǎn)導，減弱Wnt/β-catenin信號通路的激活狀態(tài)，從而抑制鈣化的進展，減輕血管鈣化程度。但Sclerostin在血管鈣化發(fā)生發(fā)展不同階段中的具體作用機制仍需要進一步研究。

2.3 Sclerostin與CKD血管鈣化相關(guān)因素之間的關(guān)系 目前認為CKD血管鈣化相關(guān)的因素除骨礦化異常外還包括甲狀旁腺功能亢進、高磷血癥、維生素D代謝異常及成纖維細胞生長因子23(FGF23)、骨保護素、血管鈣化抑制因子等。臨床觀察發(fā)現(xiàn),雖然CKD患者同時存在血清Sclerostin水平升高及高iPTH，但在相關(guān)性分析中卻顯示血清Sclerostin與iPTH呈負相關(guān)[6]。高磷誘導的血管平滑肌細胞骨樣細胞轉(zhuǎn)化可能與Wnt/β-catenin信號通路相關(guān)[34]。有學者發(fā)現(xiàn),給予患者磷結(jié)合劑治療后，血清Sclerostin表達水平下降[35]。因此Sclerostin作為Wnt/β-catenin通路的抑制劑可能存在一定的阻斷作用，但具體機制需進一步研究。文獻[36]報道CKD患者血清Sclerostin不僅與iPTH呈負相關(guān)，同時與維生素D的活性代謝產(chǎn)物1,25-(OH)2D3水平呈負相關(guān)。另有研究顯示，作為CKD骨礦化增強早期標志物的FGF23可能通過調(diào)節(jié)血磷水平間接抑制Wnt/β-catenin通路信號轉(zhuǎn)導。

總之，目前關(guān)于Sclerostin的研究主要集中在骨代謝及腫瘤等相關(guān)領(lǐng)域，Sclerostin在糖尿病、心腦血管疾病及CKD等疾病中的作用也得到了廣泛關(guān)注?；A(chǔ)研究表明，Sclerostin是Wnt/β-catenin信號通路中最重要的抑制因子。相關(guān)體外及體內(nèi)研究均顯示,Sclerostin在CKD的進展及血管鈣化的發(fā)生發(fā)展過程中有重要作用。Sclerostin可能通過其抑制作用拮抗腎臟纖維化的發(fā)展，減緩CKD的進展。并且Sclerostin可能與其他相關(guān)因子共同參與血管鈣化的發(fā)生發(fā)展過程，但其與血管鈣化的具體關(guān)系結(jié)論不一，關(guān)于其是否對鈣化血管有保護作用仍有爭論。具體的作用機制仍需更多的研究與探討。