引用本文： 趙彩霞, 章旭, 曹娟, 李海濤, 許琴, 印荻, 周長菊, 高永梅. 骨保護素在血管鈣化和骨質疏松關系中的重要作用. 華西醫學, 2014, 29(7): 1220-1223. doi: 10.7507/1002-0179.20140375 復制
越來越多研究發現骨質疏松與心血管鈣化常同時存在于同一個體，并且也在終末期腎功能衰竭（ESRD）患者中得到了證實[1, 2]。2005年由腎臟病改善全球預后（KDIGO）工作組在馬德里會議中首次提出慢性腎臟病礦物質和骨代謝紊亂（CKD-MBD）的定義，是描述礦物質紊亂、骨調節激素異常、各種骨病及軟組織鈣化的廣義臨床綜合征。多數研究已表明維持性血液透析（MHD）患者骨密度與心血管鈣化呈相反關系[1, 2]，但也有不同觀點[3]。目前血管-骨對話的相關機制并未明確，由于骨保護素（OPG）基因敲除的小鼠[4]在發生骨質疏松的同時存在嚴重的主動脈和腎動脈的中層鈣化，這提示共同的因素OPG-細胞核因子κB受體活化因子配基（RANKL）-細胞核因子κB受體活化因子（RANK）系統可能參與了骨質疏松和血管鈣化的發病機制。本研究通過檢測血液透析患者OPG水平、骨密度、血管鈣化等指標，探討骨密度、血管鈣化和OPG三者之間的關系及OPG在血管-骨對話中的作用。
1 資料與方法
1.1 一般資料
選擇2010年5月－2012年12月在我院入住的行MHD患者100例，納入透析齡1年以上，每周透析3次，每周透析時間12～16 h者；排除合并有急、慢性感染、腫瘤、活動性自身免疫性疾病以及患先天性心臟病和心臟瓣膜病者。100例MHD患者中，男51例，女49例；年齡（60.65 ± 12.39）歲；透析齡（5.91 ± 2.46）年，收縮壓（145.80 ± 17.10）mm Hg（1 mm Hg=0.133 kPa），舒張壓（85.10 ± 13.45）mm Hg；原發病以慢性腎小球腎炎最為常見（30%），其次為高血壓腎損害（28%）、糖尿病腎病（18%）、多囊腎（9%），其他原因占15%。
1.2 方法
1.2.1 實驗室檢測
受試者禁食10 h后于清晨空腹采血，均為透析前采血。常規生化指標如血糖、血脂、血常規、肝腎功能、血電解質、甲狀旁腺激素等由本院生化室檢測；血清OPG測定采用酶聯免疫復合物法（美國R&D公司），按照試劑盒操作步驟進行檢測。
1.2.2 血管鈣化檢測
使用Kodak Direct DR 3000 X線機對患者進行側位腹平片、髖關節正位片、雙手正位片X線檢查，評價腹主動脈、髂動脈、股動脈、橈動脈、手指動脈鈣化情況。X線片檢測血管鈣化評分參照相關文獻[5]標準：兩條線將骨盆X線平片分成4個部分，水平線位于股骨頭切面，垂直線位于脊柱位置；雙手正位片共分為4個部分，先以雙手各作為1個部分，再以掌骨上方做水平線進行分隔；上腹部和下腹部以平第2-3腰椎椎間隙分界。共計10個部位，計數每個部位的鈣化，有鈣化記為1分，無鈣化記為0分，最終共為0～10分。1～3分為輕度鈣化，4～6分為中度鈣化，6分以上為重度鈣化。由兩位有經驗的放射科醫師盲法閱片及評分。
1.2.3 骨密度檢測
采用美國Norland公司的XR-36型雙能X線骨密度儀，對患者行股骨頸的骨密度測定。根據中國原發性骨質疏松診斷標準診斷骨質狀態：T值在-1.0～+2.5 s為骨量正常，-1.0～-2.5 s為骨量減少，＜-2.5 s為骨質疏松。
1.3 統計學方法
采用SPSS 11.0統計軟件包進行統計學分析，計量資料以均數±標準差或中位數（四分位數）表示，兩組間指標比較用t檢驗或者秩和檢驗，多組指標比較采用單因素方差分析；多因素分析采用多重線性回歸分析。檢驗水準α=0.05。
2 結果
2.1 實驗室檢測結果
甘油三酯（1.70 ± 0.82）mmol/L，總膽固醇（3.95 ± 1.50）mmol/L，血鈣（2.03 ± 0.32）mmol/L，血磷（2.45 ± 0.35）mmol/L，白蛋白（39.31 ± 5.42）g/L，甲狀旁腺激素（39.45 ± 38.20）mmol/L。
2.2 OPG和血管鈣化的關系
100例患者中血管鈣化者占74%，其中輕度鈣化40例（40%），中度鈣化20例（20%），重度鈣化14例（14%）；無鈣化者26例（26%），各組OPG水平檢測分別為（266.82 ± 108.07）、（339.43 ± 111.10）、（470.93 ± 157.77）、（158.75 ± 61.19）ng/L。方差分析結果表明隨著血管鈣化程度的增加，OPG水平逐漸增高，差異有統計學意義（P＜0.05）。
2.3 OPG和骨密度的關系
100例中骨密度正常組40例（40%），骨量減少組6例（6%），骨質疏松組54例（54%）。將后兩組合并為骨密度異常組60例（60%）。兩組的OPG水平分別為（209.41 ± 115.29）、（330.09 ± 143.15）ng/L，骨密度異常組的OPG水平明顯高于骨密度正常組，兩組比較差異有統計學意義（P＜0.05）。
2.4 血管鈣化和骨密度的關系
根據血管鈣化與否分組，無血管鈣化組的骨密度異常檢出率（23.1%）明顯低于血管鈣化組的骨密度異常檢出率（73.0%），兩組比較差異有統計學意義（χ2=19.958，P＜0.001），見表 1。
表1
無血管鈣化組和血管鈣化組患者骨密度異常檢出率
2.5 多重線性回歸分析
以骨密度數值作為因變量，把血管鈣化評分、透析時間、年齡、收縮壓、舒張壓、血紅蛋白、甘油三酯、總膽固醇、血鈣、血磷、血白蛋白、甲狀旁腺激素、OPG水平納入多重線性回歸方程。結果顯示血管鈣化評分、OPG水平、年齡是骨密度的獨立影響因素，見表 2。
表2
影響骨密度的多重線性回歸分析
以血管鈣化評分作為因變量，把骨密度數值、OPG水平及上述指標納入多重線性回歸方程。結果顯示透析時間、OPG水平、血白蛋白、骨密度是血管鈣化評分的獨立影響因素，見表 3。
表3
影響血管鈣化評分的多重線性回歸分析
3 討論
OPG是腫瘤壞死因子受體超家族的一員[6]，又稱為破骨細胞形成抑制因子，具有調節骨密度的作用。在人體內，OPG 廣泛分布在肺、心、腎、胎盤、肝、胃、皮膚、腦、脊髓、甲狀腺和骨骼等組織[7]。OPG-RANKL-RANK系統可以抑制成骨細胞的分化及破骨細胞的增殖，RANKL和RANK的相互作用激活核因子κB[8]，繼而開始對破骨細胞分化所需的特定基因進行轉錄，OPG通過與RANK競爭結合RANKL，抑制RANKL-RANK的相互作用，從而防止破骨細胞的分化、增殖，抑制骨吸收。OPG基因敲除的小鼠會表現漸進加重性骨質疏松[4]，臨床研究也發現OPG-RANKL-RANK系統的失衡可以導致人體骨質疏松。OPG在人群骨病中的研究較多，部分已經用于臨床治療。2001年，Bekker等[9]首次用OPG-Fc融合蛋白單次皮下注射治療絕經后婦女骨質疏松，取得良好療效。另有研究表明，OPG在阻止類風濕關節炎骨質破壞進展中有效[10]。在慢性腎臟病（CKD）領域，研究也表明OPG和骨代謝及骨密度之間有很大相關性。林珊等[11]研究發現MHD患者OPG和RANKL表達水平均增高，骨質疏松比例較健康人明顯增加，推測可能與患者體內OPG分泌不足或存在OPG骨抵抗有關，即升高的OPG不足以對抗RANKL溶骨作用的增強，導致骨質狀態的改變。本研究也顯示，骨密度異常組的OPG水平顯著高于骨密度正常組，與文獻報道基本一致。
在近年的研究中，OPG與心血管疾病的關系越來越被重視。研究表明RANKL通過激活血管平滑肌細胞表面的RANK及上調骨形成蛋白的表達激活Wnt信號通路從而導致了血管鈣化的發生[12]，OPG可以通過中和RANKL限制炎癥反應，抑制鈣化發生。研究發現急性冠狀動脈綜合征患者血清OPG水平明顯高于穩定型心絞痛患者及正常對照組，而血清OPG水平與冠狀動脈狹窄的嚴重程度和冠狀動脈病變支數也存在相關性[13]。Kurnatowska等[14]對47例MHD患者進行為期30個月的隨訪研究中，發現最初無血管鈣化的患者研究結束時仍無鈣化發生，并且這部分患者體內的OPG水平一直明顯低于鈣化的患者，從而認為OPG可以作為ESRD患者血管鈣化的一個重要預測因子。本研究發現隨著血管鈣化程度的加重，OPG水平逐漸增高，結合文獻[15-17]報道，我們分析血管病變時OPG水平升高是機體的一種自我保護機制，以對抗動脈硬化、血管鈣化及血管損傷的其他因子，但也有可能OPG是動脈粥樣硬化的危險因素，血清OPG 水平增加可引起血管損傷，動脈粥樣硬化，增強斑塊的不穩定性及炎癥反應，尚需進一步研究明確。
越來越多的研究發現骨質疏松與心血管鈣化常同時存在。多數研究表明MHD患者骨密度與心血管鈣化呈相反關系[1, 2]，但也有不同觀點[3]。本研究顯示血管鈣化患者中骨密度降低的比例更高。但是血管-骨對話的相關機制并不清楚，可能原因之一是心血管鈣化是骨代謝異常的元兇，因為心血管鈣化影響骨骼血液循環供應進而影響骨代謝；原因之二是骨代謝異常是心血管鈣化的元兇，成骨細胞可以影響脂肪組織代謝、能量消耗、胰島素分泌等生理過程，而這些因素都對心血管功能有直接影響；原因之三就是存在共同因素導致了心血管鈣化和骨代謝異常的發生，由于OPG基因敲除的小鼠在發生骨質疏松的同時存在嚴重的主動脈和腎動脈的中層鈣化[4]，這提示共同的因素OPG-RANKL-RANK系統可能參與了骨質疏松和血管鈣化的發病機制。本研究發現血管鈣化評分、OPG水平、年齡是骨密度的獨立影響因素，可見排除了年齡對骨密度的影響，血管鈣化評分仍與骨密度有相關性；另外發現透析時間、OPG水平、血白蛋白、骨密度是血管鈣化評分的獨立影響因素；可見OPG既是骨密度的獨立影響因素，也是血管鈣化評分的獨立影響因素。我們大膽推測OPG不僅是血管鈣化和骨代謝異常的重要標志物，而且是極其重要的參與者。但有研究者持相反結論，Bakhireva等[18]對92例絕經期婦女的研究表明OPG及相關受體RNAKL在血管鈣化和骨質疏松相關性的研究中并無明顯作用。我們考慮在CKD-ESRD患者中，血管鈣化和骨代謝紊亂常伴隨鈣磷代謝紊亂、內分泌異常、甲狀旁腺激素、成纖維細胞成長因子23/Klotho（FGF-23/Klotho）及其他因素的變化，最近有研究顯示FGF-23/Klotho在骨代謝和血管鈣化中也有極其重要的作用[19]，并且CKD早期就可發生變化，它與OPG之間也存在相關影響[20]，可以預想除了OPG，其他因素如FGF-23/Klotho等也可能與OPG共同作用導致了血管鈣化和骨質疏松的發生。
總之，本研究表明MHD患者血管鈣化的同時常有骨質疏松存在，OPG在血管鈣化和骨質疏松關系的發生發展過程中起了極其重要的作用。但是OPG水平升高是代償性保護因素還是危險因素尚不明確，血管-骨的對話機制也未完全闡明，OPG在其中的具體作用尚需更多研究證實。目前通過干預措施來研究OPG在CKD發病機制中的作用尚無人報道。我們期待更多大規模的前瞻性研究闡明OPG在CKD-MBD的致病中的具體作用，以期尋找到可能延緩CKD-MBD發生發展的途徑。
越來越多研究發現骨質疏松與心血管鈣化常同時存在于同一個體，并且也在終末期腎功能衰竭（ESRD）患者中得到了證實[1, 2]。2005年由腎臟病改善全球預后（KDIGO）工作組在馬德里會議中首次提出慢性腎臟病礦物質和骨代謝紊亂（CKD-MBD）的定義，是描述礦物質紊亂、骨調節激素異常、各種骨病及軟組織鈣化的廣義臨床綜合征。多數研究已表明維持性血液透析（MHD）患者骨密度與心血管鈣化呈相反關系[1, 2]，但也有不同觀點[3]。目前血管-骨對話的相關機制并未明確，由于骨保護素（OPG）基因敲除的小鼠[4]在發生骨質疏松的同時存在嚴重的主動脈和腎動脈的中層鈣化，這提示共同的因素OPG-細胞核因子κB受體活化因子配基（RANKL）-細胞核因子κB受體活化因子（RANK）系統可能參與了骨質疏松和血管鈣化的發病機制。本研究通過檢測血液透析患者OPG水平、骨密度、血管鈣化等指標，探討骨密度、血管鈣化和OPG三者之間的關系及OPG在血管-骨對話中的作用。
1 資料與方法
1.1 一般資料
選擇2010年5月－2012年12月在我院入住的行MHD患者100例，納入透析齡1年以上，每周透析3次，每周透析時間12～16 h者；排除合并有急、慢性感染、腫瘤、活動性自身免疫性疾病以及患先天性心臟病和心臟瓣膜病者。100例MHD患者中，男51例，女49例；年齡（60.65 ± 12.39）歲；透析齡（5.91 ± 2.46）年，收縮壓（145.80 ± 17.10）mm Hg（1 mm Hg=0.133 kPa），舒張壓（85.10 ± 13.45）mm Hg；原發病以慢性腎小球腎炎最為常見（30%），其次為高血壓腎損害（28%）、糖尿病腎病（18%）、多囊腎（9%），其他原因占15%。
1.2 方法
1.2.1 實驗室檢測
受試者禁食10 h后于清晨空腹采血，均為透析前采血。常規生化指標如血糖、血脂、血常規、肝腎功能、血電解質、甲狀旁腺激素等由本院生化室檢測；血清OPG測定采用酶聯免疫復合物法（美國R&D公司），按照試劑盒操作步驟進行檢測。
1.2.2 血管鈣化檢測
使用Kodak Direct DR 3000 X線機對患者進行側位腹平片、髖關節正位片、雙手正位片X線檢查，評價腹主動脈、髂動脈、股動脈、橈動脈、手指動脈鈣化情況。X線片檢測血管鈣化評分參照相關文獻[5]標準：兩條線將骨盆X線平片分成4個部分，水平線位于股骨頭切面，垂直線位于脊柱位置；雙手正位片共分為4個部分，先以雙手各作為1個部分，再以掌骨上方做水平線進行分隔；上腹部和下腹部以平第2-3腰椎椎間隙分界。共計10個部位，計數每個部位的鈣化，有鈣化記為1分，無鈣化記為0分，最終共為0～10分。1～3分為輕度鈣化，4～6分為中度鈣化，6分以上為重度鈣化。由兩位有經驗的放射科醫師盲法閱片及評分。
1.2.3 骨密度檢測
采用美國Norland公司的XR-36型雙能X線骨密度儀，對患者行股骨頸的骨密度測定。根據中國原發性骨質疏松診斷標準診斷骨質狀態：T值在-1.0～+2.5 s為骨量正常，-1.0～-2.5 s為骨量減少，＜-2.5 s為骨質疏松。
1.3 統計學方法
采用SPSS 11.0統計軟件包進行統計學分析，計量資料以均數±標準差或中位數（四分位數）表示，兩組間指標比較用t檢驗或者秩和檢驗，多組指標比較采用單因素方差分析；多因素分析采用多重線性回歸分析。檢驗水準α=0.05。
2 結果
2.1 實驗室檢測結果
甘油三酯（1.70 ± 0.82）mmol/L，總膽固醇（3.95 ± 1.50）mmol/L，血鈣（2.03 ± 0.32）mmol/L，血磷（2.45 ± 0.35）mmol/L，白蛋白（39.31 ± 5.42）g/L，甲狀旁腺激素（39.45 ± 38.20）mmol/L。
2.2 OPG和血管鈣化的關系
100例患者中血管鈣化者占74%，其中輕度鈣化40例（40%），中度鈣化20例（20%），重度鈣化14例（14%）；無鈣化者26例（26%），各組OPG水平檢測分別為（266.82 ± 108.07）、（339.43 ± 111.10）、（470.93 ± 157.77）、（158.75 ± 61.19）ng/L。方差分析結果表明隨著血管鈣化程度的增加，OPG水平逐漸增高，差異有統計學意義（P＜0.05）。
2.3 OPG和骨密度的關系
100例中骨密度正常組40例（40%），骨量減少組6例（6%），骨質疏松組54例（54%）。將后兩組合并為骨密度異常組60例（60%）。兩組的OPG水平分別為（209.41 ± 115.29）、（330.09 ± 143.15）ng/L，骨密度異常組的OPG水平明顯高于骨密度正常組，兩組比較差異有統計學意義（P＜0.05）。
2.4 血管鈣化和骨密度的關系
根據血管鈣化與否分組，無血管鈣化組的骨密度異常檢出率（23.1%）明顯低于血管鈣化組的骨密度異常檢出率（73.0%），兩組比較差異有統計學意義（χ2=19.958，P＜0.001），見表 1。
表1
無血管鈣化組和血管鈣化組患者骨密度異常檢出率
2.5 多重線性回歸分析
以骨密度數值作為因變量，把血管鈣化評分、透析時間、年齡、收縮壓、舒張壓、血紅蛋白、甘油三酯、總膽固醇、血鈣、血磷、血白蛋白、甲狀旁腺激素、OPG水平納入多重線性回歸方程。結果顯示血管鈣化評分、OPG水平、年齡是骨密度的獨立影響因素，見表 2。
表2
影響骨密度的多重線性回歸分析
以血管鈣化評分作為因變量，把骨密度數值、OPG水平及上述指標納入多重線性回歸方程。結果顯示透析時間、OPG水平、血白蛋白、骨密度是血管鈣化評分的獨立影響因素，見表 3。
表3
影響血管鈣化評分的多重線性回歸分析
3 討論
OPG是腫瘤壞死因子受體超家族的一員[6]，又稱為破骨細胞形成抑制因子，具有調節骨密度的作用。在人體內，OPG 廣泛分布在肺、心、腎、胎盤、肝、胃、皮膚、腦、脊髓、甲狀腺和骨骼等組織[7]。OPG-RANKL-RANK系統可以抑制成骨細胞的分化及破骨細胞的增殖，RANKL和RANK的相互作用激活核因子κB[8]，繼而開始對破骨細胞分化所需的特定基因進行轉錄，OPG通過與RANK競爭結合RANKL，抑制RANKL-RANK的相互作用，從而防止破骨細胞的分化、增殖，抑制骨吸收。OPG基因敲除的小鼠會表現漸進加重性骨質疏松[4]，臨床研究也發現OPG-RANKL-RANK系統的失衡可以導致人體骨質疏松。OPG在人群骨病中的研究較多，部分已經用于臨床治療。2001年，Bekker等[9]首次用OPG-Fc融合蛋白單次皮下注射治療絕經后婦女骨質疏松，取得良好療效。另有研究表明，OPG在阻止類風濕關節炎骨質破壞進展中有效[10]。在慢性腎臟病（CKD）領域，研究也表明OPG和骨代謝及骨密度之間有很大相關性。林珊等[11]研究發現MHD患者OPG和RANKL表達水平均增高，骨質疏松比例較健康人明顯增加，推測可能與患者體內OPG分泌不足或存在OPG骨抵抗有關，即升高的OPG不足以對抗RANKL溶骨作用的增強，導致骨質狀態的改變。本研究也顯示，骨密度異常組的OPG水平顯著高于骨密度正常組，與文獻報道基本一致。
在近年的研究中，OPG與心血管疾病的關系越來越被重視。研究表明RANKL通過激活血管平滑肌細胞表面的RANK及上調骨形成蛋白的表達激活Wnt信號通路從而導致了血管鈣化的發生[12]，OPG可以通過中和RANKL限制炎癥反應，抑制鈣化發生。研究發現急性冠狀動脈綜合征患者血清OPG水平明顯高于穩定型心絞痛患者及正常對照組，而血清OPG水平與冠狀動脈狹窄的嚴重程度和冠狀動脈病變支數也存在相關性[13]。Kurnatowska等[14]對47例MHD患者進行為期30個月的隨訪研究中，發現最初無血管鈣化的患者研究結束時仍無鈣化發生，并且這部分患者體內的OPG水平一直明顯低于鈣化的患者，從而認為OPG可以作為ESRD患者血管鈣化的一個重要預測因子。本研究發現隨著血管鈣化程度的加重，OPG水平逐漸增高，結合文獻[15-17]報道，我們分析血管病變時OPG水平升高是機體的一種自我保護機制，以對抗動脈硬化、血管鈣化及血管損傷的其他因子，但也有可能OPG是動脈粥樣硬化的危險因素，血清OPG 水平增加可引起血管損傷，動脈粥樣硬化，增強斑塊的不穩定性及炎癥反應，尚需進一步研究明確。
越來越多的研究發現骨質疏松與心血管鈣化常同時存在。多數研究表明MHD患者骨密度與心血管鈣化呈相反關系[1, 2]，但也有不同觀點[3]。本研究顯示血管鈣化患者中骨密度降低的比例更高。但是血管-骨對話的相關機制并不清楚，可能原因之一是心血管鈣化是骨代謝異常的元兇，因為心血管鈣化影響骨骼血液循環供應進而影響骨代謝；原因之二是骨代謝異常是心血管鈣化的元兇，成骨細胞可以影響脂肪組織代謝、能量消耗、胰島素分泌等生理過程，而這些因素都對心血管功能有直接影響；原因之三就是存在共同因素導致了心血管鈣化和骨代謝異常的發生，由于OPG基因敲除的小鼠在發生骨質疏松的同時存在嚴重的主動脈和腎動脈的中層鈣化[4]，這提示共同的因素OPG-RANKL-RANK系統可能參與了骨質疏松和血管鈣化的發病機制。本研究發現血管鈣化評分、OPG水平、年齡是骨密度的獨立影響因素，可見排除了年齡對骨密度的影響，血管鈣化評分仍與骨密度有相關性；另外發現透析時間、OPG水平、血白蛋白、骨密度是血管鈣化評分的獨立影響因素；可見OPG既是骨密度的獨立影響因素，也是血管鈣化評分的獨立影響因素。我們大膽推測OPG不僅是血管鈣化和骨代謝異常的重要標志物，而且是極其重要的參與者。但有研究者持相反結論，Bakhireva等[18]對92例絕經期婦女的研究表明OPG及相關受體RNAKL在血管鈣化和骨質疏松相關性的研究中并無明顯作用。我們考慮在CKD-ESRD患者中，血管鈣化和骨代謝紊亂常伴隨鈣磷代謝紊亂、內分泌異常、甲狀旁腺激素、成纖維細胞成長因子23/Klotho（FGF-23/Klotho）及其他因素的變化，最近有研究顯示FGF-23/Klotho在骨代謝和血管鈣化中也有極其重要的作用[19]，并且CKD早期就可發生變化，它與OPG之間也存在相關影響[20]，可以預想除了OPG，其他因素如FGF-23/Klotho等也可能與OPG共同作用導致了血管鈣化和骨質疏松的發生。
總之，本研究表明MHD患者血管鈣化的同時常有骨質疏松存在，OPG在血管鈣化和骨質疏松關系的發生發展過程中起了極其重要的作用。但是OPG水平升高是代償性保護因素還是危險因素尚不明確，血管-骨的對話機制也未完全闡明，OPG在其中的具體作用尚需更多研究證實。目前通過干預措施來研究OPG在CKD發病機制中的作用尚無人報道。我們期待更多大規模的前瞻性研究闡明OPG在CKD-MBD的致病中的具體作用，以期尋找到可能延緩CKD-MBD發生發展的途徑。
