腹膜透析患者血清成纤维细胞生长因子23的变化及意义

刘　思　综述　毛慧娟　审校

成纤维细胞生长因子(FGF23)的来源、代谢及功能

FGF23的来源与代谢FGF23是含251个氨基酸的糖蛋白，分子量32 kD，主要由骨细胞、成骨细胞表达，在唾液腺等组织亦少许表达，编码基因定位于染色体12p13，包括3个外显子、2个内显子。完整的FGF23在176RxxR179位置降解为N末端与C末端FGF23(cFGF23)，在FGF23降解前，C末端为FGF23与klotho蛋白结合产生下游信号进而发挥生理功能的部位[1]。

FGF23的体内代谢过程及具体机制尚未明确。FGF23的裂解酶作用于FGF23分子中的序列R176H177T178R179/S180可降解FGF23，其机制可能与序列相似家族成员20C(Fam20C)有关。研究提示Fam20C磷酸化FGF23在180位的丝氨酸，抑制多肽N-乙酰氨基半乳糖转移酶3(GalNAc-T3)对FGF23第178位的苏氨酸的氧糖基化作用，促进FGF23的裂解、失活[2]。人Fam20C突变后或鼠Fam20敲除后，均出现低磷血症伴全段FGF23(iFGF23)增加，提示Fam20C的正常表达有利于机体维持FGF23稳态和磷稳态。

Smith等[3]发现全段与C端FGF23的比值(iFGF23:cFGF23)一定程度上反应特定人群体内FGF23的产生与降解情况。健康者和CKD 3～5期患者血样中都检出cFGF23，健康者的检出率更高，而CKD患者体内FGF23降解能力下降，iFGF23聚积。Shimada等[1]应用全段和C段FGF23检测试剂盒分别检测腹膜透析(PD)患者血样发现，PD患者体内几乎只存在有生物活性的iFGF23，未发现FGF23的C末端或N末端片段。至今尚无其他研究得出类似结果，故慢性肾脏病(CKD)或终木期肾病(ESRD)患者体内是否只存在iFGF23仍待考证。

FGF23的生理功能及其作用机制目前认为FGF23主要生理功能是增加肾脏的磷排泄， FGF23通过下调肾近曲小管上皮细胞内的钠磷转运体2a(NPT2a)和NPT2c的表达，减少原尿中磷的重吸收。另一方面FGF23下调1α羟化酶、减少1，25(OH)2D合成，减少肠道磷吸收。

FGF23与FGFR亲和力低，与FGFR-α-klotho复合物亲和力明显增高，故FGF23发挥生理作用与α-klotho蛋白密切相关。既往研究认为FGF23必须依赖klotho蛋白而发挥作用[4]，但Faul等[5]首次通过离体试验及动物实验表明FGF23对心脏有不依赖klotho蛋白的直接作用，血液FGF23水平增高可导致左心室肥厚、心肌重构。

FGF23的改变及影响因素

CKD患者血清FGF23水平的改变在CKD病程中，当肾脏磷清除能力下降，FGF23水平相应增高以维持血磷正常，甚至在CKD 2期、血磷正常的患者，就可发现FGF23水平的升高，故FGF23水平可更早地预测CKD及透析并发症的发生。

透析对FGF23的清除作用目前已证实有多种血液净化方式不同程度地清除ESRD患者体内的FGF23。高通量血液透析(HFD)对FGF23有一定清除作用[治疗后(56.07±26.63) ng/Lvs治疗前(85.53±40.54) ng/L下降，P<0.01][6]。On-line透析滤过(OL-HDF)对FGF23的清除作用优于普通HFD(平均FGF23下降率OL-HDF 55.7％±25.2％vsHFD 36.2％±28.6％，P=0.001)[7]。血液灌流对FGF23也有一定清除作用(治疗前879.5±97.23 ng/Lvs治疗后823.5±89.05 ng/L，P=0.0264)[8]。一项横断面研究显示，每天短时血液透析(HD)患者的血FGF23水平较常规透析患者低[823 RU/ml(263～2 169 RU/ml)vs2 521 RU/ml(909～5 556 RU/ml)]，提示每天短时透析亦是降低FGF23水平的方法之一[9]。

那么PD对FGF23有无清除作用？对有残余肾功能的10例PD患者的研究发现，血FGF23水平与尿FGF23水平正相关(r=0.92，P<0.001)，与PD流出液FGF23水平有正相关趋势(r=0.6，P=0.06)。据此我们可以明确，PD对FGF23有一定清除能力，且清除FGF23的多少可能与血FGF23水平相关。通过检测PD患者的血、尿及PD流出液标本中FGF23水平，计算出PD患者的平均肾脏FGF23清除率0.2 ml/min(0.1～0.3 ml/min)，平均PD FGF23清除率0.8 ml/min(0.5～1.8 ml/min)，平均总FGF23清除率1.2 ml/min[10]。

但PD对FGF23的清除能力是否能代偿PD患者丧失的那部分肾脏清除FGF23的能力？Larsson等[11]在一项研究中纳入6例健康志愿者，他们的血FGF23平均水平(38±8) RU/ml，与Jonsson等[12]的数据相近[(55±50) RU/ml]。假设肾功能正常的健康志愿者平均尿量2 L/d，则其肾脏FGF23清除率为1.1 ml/min。与PD患者肾脏和腹膜总的清除率相当[10]。

上述数据提示腹膜存在清除FGF23的能力，PD患者对FGF23的总清除速率基本能达到健康志愿者的肾脏清除速率。但由于ESRD患者体内多种促FGF23生成因素及机体对FGF23降解减少，造成PD患者血FGF23水平明显高于健康人群。

PD患者血FGF23水平的影响因素

透析龄、残余肾功能、肾磷清除率和高磷血症透析龄增加、残余肾功能下降、肾脏磷清除率下降和持续高磷血症是导致血FGF23水平增高的重要因素。另有多项研究发现PD患者血FGF23水平与残肾功能负相关，与血磷水平正相关,与肾脏磷清除率无关[13]。

拟钙剂及维生素D治疗拟钙剂西那卡塞能降低CKD患者的血FGF23水平，其机制之一可能是通过降低甲状旁腺激素(PTH)水平来降低各期CKD患者的FGF23水平。以PD患者为研究对象进行的一项多中心随机对照研究，将PD患者随机纳入西那卡塞组(每日予西那卡塞和维生素D)和对照组(每日予维生素D)治疗12周，发现西那卡塞组FGF23水平明显降低，对照组无明显改变，排除混杂因素后发现西那卡塞能降低血FGF23的水平，且该作用独立于血钙、磷、甲状旁腺激素、维生素D水平的改变[14]。

维生素D治疗对FGF23水平的影响是多方面的。FGF23的转录启动受一种维生素D信号传导相关反应元件的影响。在维生素D受体缺失鼠，即使予高磷食物，仍无法检出血FGF23[15]。在1α羟化酶缺失鼠，也不能检出到血FGF23[16]。上述研究表明，体内维生素D的存在及其生理功能的正常是FGF23生成的必备条件。那么补充维生素D是否增加FGF23的产生？有研究发现活性维生素D水平增加可使CKD患者FGF23的水平升高，但对于基线FGF23水平较低，补充活性维生素D后FGF23轻度升高的CKD患者，生存预期较长[17]。

铁剂治疗人体内缺铁环境可刺激机体FGF23的合成及分泌增加。Deger等[18]证实，在规律PD及HD的CKD患者中，铁剂的应用与血FGF23水平负相关，铁剂治疗或可通过降低FGF23水平改善患者的骨代谢。

铁剂对FGF23水平产生影响的机制未明，据上述各项研究结果我们推测健康人正常骨细胞处于铁缺乏的体内环境时，FGF23的合成及分泌增加，同时机体适应性地适当增加FGF23的裂解，维持体内FGF23稳态及磷稳态；而PD患者的铁缺乏状态，与高磷血症等其他因素共同刺激FGF23合成，同时FGF23降解减少，造成PD患者体内iFGF23水平明显较高。铁剂治疗或可降低PD患者或所有CKD患者的FGF23水平。

糖尿病及胰岛素抵抗既往研究提示合并糖尿病的CKD患者血FGF23水平低于无糖尿病的CKD患者[19]。最近针对PD患者的研究中也发现这一现象，合并糖尿病的PD患者的血FGF23水平较无糖尿病的PD患者低[20]。根据PD患者基线FGF23水平，将其分为高FGF23水平组与低FGF23水平组，发现高FGF23水平组患者中糖尿病患病率更低[21]。 糖尿病或胰岛素抵抗与FGF23水平之间的相互作用机制目前未明确，有学者曾提出假设，糖尿病患者常存在无动力性骨病，使FGF23的生成受影响[21]，但未见相关研究结果支持该假设。

血钙水平在维生素D受体(VDR)敲除的小鼠，几乎无法检出血FGF23，高钙饮食喂养4周后血钙水平上升伴随血FGF23水平明显上升，提示血钙可能通过非VDR依赖的途径调节FGF23水平[15]。用三种不同的饲养方案喂养肾功能正常大鼠6周，发现低钙低维生素D正常磷的食物、低钙低维生素D高磷的食物均使大鼠出现低钙血症伴高甲状旁腺激素(PTH)、高维生素D水平，两组血磷水平与正常饮食的对照组无区别，但低钙低维生素D正常磷组FGF23水平较对照组下降，低钙低维生素D高磷组FGF23水平与正常饮食组无差别[22]。而在出现继发性甲状旁腺功能亢进的肾5/6切除的大鼠模型，高磷食物喂养使大鼠出现低钙血症伴高PTH血症、高FGF23血症，说明高磷饮食可导致肾功能不全的大鼠出现低钙血症伴高磷血症，此时低钙血症不能降低FGF23水平。且多因素回归分析后发现血钙水平与FGF23水平独立正相关[22]。这说明在磷供给正常情况下，低钙血症可导致肾功能正常大鼠FGF23水平降低；而磷供给高于正常水平时，低钙血症不能使FGF23水平下降，无论肾功能是否正常、是否出现高磷血症。

在正常小鼠、PTH基因敲除小鼠和PTH基因-钙敏感受体基因双敲除鼠，腹膜注射葡萄糖酸钙连续7d后， 小鼠FGF23水平随血钙水平升高而升高[23]。但Gravesen等[24]经大鼠腹膜注射葡萄糖酸钙(升高血钙)或乙二醇四乙酸(降低血钙)后60 min内取血样检测发现，大鼠出现急性高钙血症或低钙血症不会影响FGF23的水平。故推测，在一段较长时间内维持高钙血症，体内FGF23水平将有所上升，但仅数小时的高钙血症不会引起FGF23水平的明显改变。但目前尚无明确的研究提示CKD患者长期高钙饮食或上调血钙水平可导致FGF23水平上升。

α-klotho水平活性维生素D是α-klotho的上调因子，随着CKD患者活性维生素D的减少，klotho的合成表达亦减少。故CKD早期患者FGF23的增加通过减少维生素D的生成间接地减少α-klotho的合成。那么α-klotho水平是否对FGF23水平亦有影响？目前未有明确的研究结果说明这一点。据以往研究报道，FGF23的生理作用之一是直接抑制甲状旁腺分泌PTH，下调维生素D水平、血磷水平 ，间接升高循环PTH，总体作用是使PTH水平下降。当CKD患者疾病逐渐进展，活性维生素D水平渐降低，甲状旁腺klotho 低表达，FGF23对PTH的抑制作用弱化，可进一步诱发FGF23抵抗、刺激FGF23合成增加[25]。我们推测，α-klotho持续低水平可诱发机体FGF23抵抗，进一步通过某种机制刺激FGF23的分泌合成增加。

代谢性酸中毒肾功能正常志愿者口服氯化铵7d后，体内形成慢性代谢性酸中毒的环境，此时机体钙、磷排泄分数增加，出现低磷血症、低钙血症，伴血FGF23水平下降，口服补充磷剂后血FGF23可回复正常[26]。提示肾功能正常的人体内，代谢性酸中毒的环境导致的低磷血症可引起机体负反馈调节而减少骨细胞或成骨细胞合成、分泌FGF23。

CKD患者常存在不同程度的酸中毒，酸中毒对骨细胞活性有影响。细胞实验发现在偏酸性环境中培养24h或48h的新生小鼠颅骨细胞较中性环境中产生更多的FGF23 ，培养基质中亦有更高水平的FGF23-mRNA；同样分别在偏酸性环境及中性环境中培养小鼠原始颅骨成骨细胞6h后，检测到前者环境中有更多的FGF23-mRNA及FGF23分子[27]。这说明体外偏酸性环境是FGF23产生的促进因素。

据此推测，CKD患者肾功能及磷排泄能力下降，同时骨细胞或成骨细胞长期受代谢性酸中毒的环境影响，机体不能像肾功能正常者一样完成“代谢性酸中毒-磷排泄增加-FGF23水平下降”的反馈过程，长期代谢酸中毒成为促进FGF23生成的因素之一。若推测成立，则碳酸氢钠的应用或可通过改善酸性环境、弱化酸中毒对骨细胞及成骨细胞的刺激作用，从而降低血FGF23水平。

血清中高水平FGF23对PD患者的影响

FGF23与心血管钙化关于FGF23水平与血管钙化的关系，既往在透析前患者或HD患者中的研究存在不一致的结果。大多数研究提示FGF23是CKD 2～5期患者及HD患者发生血管钙化的独立危险因素。血清FGF23水平与患者冠状动脉，主动脉钙化程度正相关[28]。但也有研究认为CKD患者的FGF23水平与血管钙化无明确相关关系。如Asicioglu等[29]用CT对1 501例CKD患者进行冠状动脉及主动脉钙化评分发现，基线FGF23水平与冠脉钙化或主动脉钙化无关；在细胞研究中发现人或鼠的血管平滑肌均不表达FGF23受体或其共受体klotho，且FGF23不能影响血管平滑肌的钙摄入及血管钙化的发生，即使在高磷环境下，FGF23及可溶性klotho不能诱导血管钙化。

目前单独针对PD患者血管钙化与FGF23水平的研究较少且结果不一致。有学者通过骨盆X线摄片及计算血管钙化积分发现PD患者血清FGF23水平与血管钙化程度呈正相关[30]。国内学者发现，CAPD患者FGF23水平高于正常，其中有心瓣膜钙化的患者血清FGF23水平高于无钙化组，FGF23高水平者发生钙化的危险度增加4.22倍[31]。但Kim等[21]根据PD患者基线FGF23水平，将其分为高水平组和低FGF23水平组，发现组间脉搏波传播速度及腹主动脉钙化程度无统计学差异。上述研究结果不一致的原因之一，可能是分析FGF23水平与血管钙化关系时未排除糖尿病或胰岛素抵抗的影响。

目前比较PD与各种HD方式对FGF23的清除能力及对心血管钙化发生率影响的研究较少。Srivaths等[32]调查了PD与HD治疗ESRD儿童患者的心脏钙化情况发现，合并心脏钙化的透析患儿血FGF23水平及血磷水平均高于无心脏钙化患儿，其中PD患儿FGF23水平低于HD患儿，心脏钙化患病率(2/17)亦低于HD(9/21)患儿。提示儿童透析患者，PD可能更有利于患儿维持低FGF23水平、减少心脏钙化等相关并发症。

FGF23与继发性甲状旁腺功能亢进(SHPT)多项研究表明FGF23是ESRD发生SHPT的独立预测因子，也是预测并发轻度SHPT的长期透析患者发展成难治性SHPT的有效指标，可用于评估CKD患者SHPT的发展、预测活性维生素D治疗效果[25]。目前暂无单独针对FGF23与长期PD患者SHPT相关关系的研究报道。

FGF23与免疫功能Bacchetta等[33]研究发现，FGF23除抑制肾脏1，25(OH)2D的合成外，同时可抑制健康志愿者的外周血单核细胞、PD患者PD液中单核细胞合成1，25(OH)2D的能力，同时影响单核细胞对1，25(OH)2D的细胞内应答过程。1，25(OH)2D是单核细胞发挥非特异性免疫作用的有效刺激因素，因此猜测FGF23的这一作用是CKD患者易发生感染的决定性因素之一。关于FGF23水平与PD患者感染的发生或与PD相关腹膜炎的关系，尚未见相关报道。

小结：PD透析龄、残余肾功能、血磷水平、维生素D及拟钙剂应用、血钙水平、代谢性酸中毒、铁剂的应用及是否合并糖尿病或胰岛素抵抗与长期PD患者血清FGF23水平密切相关。多数研究认为高血清FGF23水平有增加CKD患者及PD患者发生心脏瓣膜及血管钙化风险，但有部分研究提出相反观念。既往研究表明高水平FGF23与HD患者并发SHPT密切相关，目前暂未见单独针对发生SHPT的PD患者的研究。FGF23还可能通过影响肾外维生素D合成及维生素D在单核细胞等非特异免疫相关细胞内应答过程，减弱机体免疫功能、增加感染风险。临床应关注并积极干预PD患者血清FGF23的水平。

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