维持性血液透析患者血清成纤维细胞生长因子23与血管钙化和左心室肥厚的关系

2015-06-08贾凤玉任红旗王泰娜龚德华章海涛刘志红

肾脏病与透析肾移植杂志 2015年2期

贾凤玉徐斌任红旗王泰娜龚德华章海涛刘志红

·论著·

贾凤玉徐斌任红旗王泰娜龚德华章海涛刘志红

目的：观察182例维持性血液透析(MHD)患者的血清成纤维细胞生长因子23(FGF23)水平、影响因素及与血管钙化和左心室肥厚(LVH)的关系。方法：检测血清全段FGF23水平，钙、磷、全段甲状旁腺素(iPTH)、25羟维生素D及常规实验室指标，记录调节钙磷代谢的用药情况，螺旋CT检测冠脉钙化评分(CACS)，腹部侧位平片检测腹主动脉钙化评分(AACS)，心脏超声检测心脏指标。结果：所有患者的血清FGF23水平显著升高，根据FGF23水平用四分位法将患者分为四组：组1 FGF23为77.7～1 260.8 pg/ml，组2 FGF23为1 290.9～5 934.6 pg/ml，组3 FGF23为6 969.8～27 219.7 pg/ml，组4 FGF23为27 487.3～234 869.2 pg/ml，随着组间FGF23水平升高，患者年龄更大，踝臂指数更低，血红蛋白更低，血磷更高(P<0.05)，FGF23与血磷的相关系数为0.435(P<0.01)。同时，血清25羟维生素D水平呈下降趋势，lgiPTH、活性维生素D的处方率、左心室质量指数(LVMI)、LVH的患病率均呈上升趋势，但无统计学差异。除了AACS≥5的患者随FGF23升高腹主动脉钙化的患病率增加外(P=0.048)，其余各组血管钙化患病率及严重程度有升高趋势，但无统计学差异。结论：血清FGF23水平在MHD患者中明显升高，与血磷升高正相关。高FGF23水平的患者腹主动脉钙化(AACS≥5)的患病率增加，未发现血清FGF23与冠状动脉钙化、LVH患病率的相关性。

维持性血液透析成纤维细胞生长因子23 冠状动脉钙化腹主动脉钙化左心室肥厚

成纤维细胞生长因子23(FGF23)由骨/成骨细胞产生，是人体钙磷代谢的重要调节因子，其主要生理功能是促进肾小管磷的排泄和抑制1,25羟维生素D的合成[1]。在慢性肾脏病(CKD)患者中，血清FGF23水平显著升高[2,3]，具体机制不明，升高的FGF23与CKD患者的高心血管事件发生率及远期预后不良相关[4]。目前认为这种相关性缘于FGF23升高导致血管钙化[5]或直接作用于心脏导致左心室肥厚(LVH)[6]，但结论存在争议。本研究对维持性血液透析(MHD)患者进行了横断面观察，探讨与FGF23水平升高有关的因素，及FGF23升高与血管钙化和心肌重构的关系。

对象和方法

研究对象 2013年6月至9月南京军区南京总医院肾脏科血液净化中心治疗≥3个月的成年(≥18岁)MHD患者182例，排除心律失常(无法进行冠脉钙化评分)、多发性骨髓瘤、淀粉样变性、肉瘤样结节病变、恶性肿瘤及合并严重感染的患者，男性119例(65.4%)，女性63例(34.6%)，平均年龄50.10±13.37岁(19～88岁)，透析龄呈偏态分布，平均5.57±5.51年(1～30年)，原发病为慢性肾小球肾炎63例(34.6%)，IgA肾炎11例(6.0%)，高血压肾损害21例(11.5%)，糖尿病肾病15例(8.2%)，多囊肾12例(6.6%)，间质性肾炎11例(6.0%)，狼疮性肾炎8例(4.4%)，其他及病因不明41例(22.5%)。研究对象均自愿参加，签署书面知情同意书，研究通过了本院伦理委员会的审批。

HD方案 MHD 3次/周，4～4.5 h/次，透析液钙浓度1.5 mmol/L，旭化成15UC透析器或费森尤斯FX60透析器，血流量220～280 ml/min，透析液流量500 ml/min，尿素清除指数(Kt/V) 1.51±0.25，推荐患者蛋白摄入量1.0～1.2 g/(kg·d)。

研究方法收集患者的性别、年龄、透析龄、基础肾脏疾病、体质量指数、血压，调节钙磷代谢的用药情况。于透析次日晨采集空腹血，ELISA法检测全段FGF23(日本Kainos，ELISA Kit)，检测血清钙磷、血清全段甲状旁腺素(iPTH)、25羟维生素D，血生化。校正钙(mg/dl)=血清总钙(mg/dl)+0.8×[4-血清白蛋白(g/dl)]。影像学检查在患者透析次日上午进行,螺旋CT平扫胸部，得到冠状动脉Agaston评分，即冠脉钙化积分(CACS)[7]。拍摄腹部侧位平片，Kauppila法得到腹主动脉Kauppila评分，即腹主动脉钙化积分(AACS)[8]。心脏超声检测左室射血分数、E/A值、左心室质量指数(LVMI)，根据LVMI判断是否存在LVH(男性 LVMI≥125 g/1.73m2，女性≥120 g/1.73m2)。CT读片和心脏超声检查由固定的高年资医生完成。

统计方法采用SAS 9.3软件进行统计学分析。正态分布计量资料以均数±标准差表示，偏态分布资料以中位数表示，计数资料或等级资料采用含有频数和频率的列联表表示。计量资料组间比较采用t检验或方差分析，计数资料组间的比较采用χ2检验或Fisher精确检验，等级资料多组间的比较采用Kruskal-WallisH检验。P<0.05为差异有统计学意义，P<0.01为统计学差异显著。

结果

FGF23水平的分布及临床特点患者血清FGF23水平明显升高，从77.66 pg/ml至234 869.13 pg/ml呈偏态分布，中位数5 934.65 pg/ml。用四分位法按FGF23水平将患者分为四组，发现随着FGF23的升高，患者年龄增大、踝臂指数(ABI)降低、贫血加重、血磷升高(P<0.05)。血FGF23与血磷的相关系数为0.435(P=0.001)。同时，lgiPTH呈上升趋势、血清25羟维生素D水平呈下降趋势，活性维生素D的处方率呈升高趋势，但无统计学差异(P>0.05)。透析龄、性别、Kt/V、超敏C反应蛋白(hs-CRP)、血脂异常、血压、血钙未见差异(表1)。

表1 不同FGF23水平患者临床资料的比较

hs-CRP:超敏C反应蛋白；Kt/V：尿素清除指数；FGF23：成纤维细胞生长因子23；*血脂异常的定义为：总胆固醇≥5.7 mmol/L或低密度脂蛋白>3.3 mmol/L或高密度脂蛋白<1.0 mmol/L；#高血压：血压≥140/90 mmHg

不同水平FGF23组间血管钙化评分和严重血管钙化发病率的比较按FGF23水平用四分位法将患者分组，各组间血管钙化评分呈偏态分布，CACS和AACS进行秩和检验后发现差异无统计学意义(表2)。但是将CACS≥100和AACS≥5作为重度血管钙化的划分标准时，χ2检验可发现组间患病率随FGF23水平的升高呈上升趋势，其中AACS≥5患者的患病率组间差别有统计学意义(P=0.048)，CACS≥100患者的患病率也呈上升趋势，但未发现统计学差异(P=0.205)(表2，图1)。以FGF23水平最低组的患病率为参照，将CACS按照>0、≥100，AACS按照>0、≥5不同水平进行患病率的比较，趋势检验发现FGF23升高时CAC、AAC的患病率无统计学差异(图2)。

表2 不同FGF23水平患者血管钙化评分和严重钙化患病率的比较

FGF23：成纤维细胞生长因子23；CACS:冠脉钙化积分；AACS：腹主动脉钙化积分

图1 不同FGF23水平患者冠脉钙化和腹主动脉钙化患病率的比较FGF23：成纤维细胞因子23；CACS：冠脉钙化积分；AACS：腹主动脉钙化积分

不同水平FGF23组间心脏指标的比较按FGF23水平用四分位法将患者分组，比较各组间心脏射血分数、E/A比值、LVMI值和LVH的患病率，结果各项指标均无统计学差异，但可以看出LVMI和LVH患病率呈升高趋势(表3)。

讨论

CKD患者的心血管事件发生率和死亡率居高不下，终末期肾病(ESRD)的心血管死亡风险高达健康人的10～100倍。除了传统危险因素之外，慢性肾脏病矿物质与骨异常(CKD-MBD)作为非传统危险因素与心血管疾病高风险有关。新近引起关注的FGF23被认为是CKD-MBD的关键因素之一，其异常升高与CKD患者的心血管事件高发生率有关[1,2]，被认为是CKD和ESRD预后不良最有力的预测因子之一[5]。

图2 根据不同CACS评分(A)、AACS(B)分层的患病率比FGF23：成纤维细胞因子23；CACS：冠脉钙化积分；AACS：腹主动脉钙化积分

FGF23水平(pg/ml)组1(77.7～1260.8)n=45组2(1290.9～5934.6)n=46组3(6969.8～27219.7)n=46组4(27487.3～234869.2)n=45P值左室射血分数(%)57.42±8.7760.37±5.8460.76±5.7960.42±6.940.081E/A值0.96±0.310.83±0.360.90±0.380.95±0.380.308LVMI98.95±26.40109.07±33.91114.09±27.76118.18±36.230.326LVH,n(%)10(5.49)11(6.04)11(6.04)15(8.24)0.397

LVMI：左心室质量指数；LVH：左心室肥厚；FGF23：成纤维细胞因子23

受检测方法影响，FGF23的正常值尚不统一，文献报道多<70 pg/ml。CKD时，FGF23升高早于血磷和PTH，到ESRD时甚至升高达1 000倍以上[4]，文献报道导致FGF23升高的因素包括磷负荷、活性维生素D、Klotho缺乏、甲状旁腺功能亢进、血钙等因素。本组患者的FGF23明显升高，与血磷水平相关。有研究表明，血磷急剧升高不会引起FGF23水平的增长，而持续的高磷负荷饮食可以在血磷正常的情况下使FGF23水平升高[9]，高FGF23往往提示患者长期处于磷的正平衡。本组患者FGF23最高组的血磷均数为1.68 mmol/L，仍在CKD-MBD诊治指导推荐的范围内(1.13～1.78 mmol/L)[10]，提示本组患者血磷控制达标率尚可，但可能长期处于磷的正平衡状态，导致FGF23明显升高。应用磷结合剂有可能降低FGF23水平，有报道盐酸思维拉姆[11]和碳酸镧[12]可减低透析患者的FGF23水平，而含钙磷结合剂则未能降低FGF23水平[11]，本组患者的磷结合剂均为碳酸钙，不同FGF23水平组间无用药差异。

目前认为，1,25二羟维生素D(活性维生素D)是FGF23的主要调节因子，可以刺激FGF23在骨中生成[13]，活性维生素D治疗导致FGF23水平升高[3,6]。本组患者随着FGF23水平的升高，尽管未发现统计学差异，但可见25羟维生素D水平呈降低趋势，而活性维生素D处方率增加。有很多证据表明活性维生素D对提高透析患者生活质量、改善生存有益，作用机制包括减轻左心室肥厚[14]、抑制血管钙化[15]。而应用活性维生素D可导致FGF23升高，后者使透析患者的死亡风险增加，这种相互矛盾的结局体现了疾病发病机制的复杂性，提示活性维生素D的使用需要谨慎，避免引起FGF23明显升高而导致不良预后，并有必要对作用机制深入研究。

研究表明，FGF23通过ERK1/2-SGK1依赖的方式抑制PTH的合成和分泌[16]，反之，甲状旁腺切除可以降低FGF23水平，提示PTH调节CKD时FGF23的产生[17]。临床也发现升高的FGF23往往与难治性继发性甲状旁腺功能亢进有关[18]。这种现象可能与CKD时甲状旁腺的FGFR下调和(或)FGF23的共受体klotho下调，导致机体对FGF23降低PTH的作用产生抵抗有关[19]。本研究中iPTH升高组的患者FGF23水平呈上升趋势，可能与上述抵抗现象有关。目前血磷对FGF23影响的研究很多，血钙的影响相对不受关注，尽管如此，仍有研究表明，高血钙可以刺激FGF23分泌[20]，临床上的高血钙与高FGF23水平相关大多出现在治疗高磷血症使用含钙磷结合剂时[21]，两者可能只是通过高血磷间接相关。本组患者不同FGF23水平见血钙未见差别。

FGF23与血管钙化的相关性存在争议，有观察报道，FGF23与血液透析患者的血管钙化或健康男性的腹主动脉钙化有关[22，23]。来自美国的慢性肾功能不全队列(CRIC)队列(CKD 2～4期)的两项多中心大样本研究持有相反观点，认为FGF23与冠状动脉和胸主动脉钙化无关，但与患者充血性心力衰竭事件风险增高有关，该作者在小鼠主动脉和人平滑肌细胞上未检测到FGF23和Klotho，因此认为FGF23与CKD 2～4期患者血管钙化不相关，并不诱导血管钙化[24]，但FGF23可发挥内分泌作用，在没有Klotho的辅助下，直接作用于心肌，引起心室肥厚，并与不良预后有关[25]。在我们这项小样本、单中心、横断面研究中，FGF23水平高的患者严重的腹主动脉钙化(AAC≥5)患病率明显升高，不同FGF23水平组的冠脉钙化评分有升高趋势，同时，FGF23升高的患者LVMI更高，反映出心肌质量增加的趋势。

本研究的局限性在于未检测患者饮食中的磷，因而无法分析饮食磷对FGF23水平的影响，其次是未检测FGF23的共受体Klotho蛋白的水平，而大量研究报道Klotho蛋白缺乏是FGF23水平升高的原因之一。再次，螺旋CT检查时需要连接心电监测以使图像采集与心脏搏动同步，心律失常时同步效果差，图像往往产生尾影，干扰评分，因此，排除了心律失常的患者，有可能因此造成了入组患者的偏倚。此外，样本量较小可能导致部分统计结果只是表现出变化趋势，而未达到统计学差异。最后，这是一项单中心横断面研究，没有远期随访资料，不能回答不同水平的FGf23对患者血管钙化远期及预后影响的问题。

总之，FGF23与透析患者心血管病变及预后的相关性已备受关注，焦点在于是否与血管钙化有关、是否导致患者心肌肥厚。国外已有大宗的临床和基础研究，结论尚存争议。本研究系小样本横断面的初步研究，尚不足以回答这个复杂的问题，但是我们客观呈现了关键指标之间的关系，虽然统计学上多为阴性结果，但我们认为数据的变化趋势还是呈现了FGF23与血管钙化、心肌肥厚的相关性，提示临床需要关注透析患者FGF23升高的问题，需要研究其影响因素和寻找降低FGF23水平的方法。

1 Kendrick J,Cheung AK,Kaufman JS,et al.FGF-23 associates with death,cardiovascular events,and initiation of chronic dialysis.J Am Soc Nephrol,2011,22(10):1913-22.

2 Parker BD,Schurgers LJ,Brandenburg VM,et al.The associations of fibroblast growth factor 23 and uncarboxylated matrix Gla protein with mortality in coronary artery disease:the Heart and Soul Study.Ann Intern Med,2010,152(10):640-648.

3 Masuyama R,Stockmans I,Torrekens S,et al.Vitamin D receptor in chondrocytes promotes osteoclastogenesis and regulates FGF23 production in osteoblasts.J Clin Invest,2006,116(12):3150-3159.

4 Shimada T,Urakawa I,Isakova T, et al.Circulating fibroblast growth factor 23 in patients with end-stage renal disease treated by peritoneal dialysis is intact and biologically active.J Clin Endocrinol Metab,2010,95(2):578-585.

5 Kovesdy CP,Quarles LD.Fibroblast growth factor-23:what we know,what we don't know,and what we need to know.Nephrol Dial Transplant,2013,28(9):2228-2236.

6 Hansen D,Rasmussen K,Pedersen SM,et al.Changes in fibroblast growth factor 23 during treatment of secondary hyperparathyroidism with alfacalcidol or paricalcitol.Nephrol Dial Transplant,2012,27(6):2263-2269.

7 Agatston AS,Janowitz WR,Hildner FJ,et al.Quantification of coronary artery calcium using ultrafast computed tomography.J Am Coll Cardiol,1990,15(4):827-832.

8 Kauppila LI,Polak JF,Cupples LA,et al.New indices to classify location,severity and progression of calcific lesions in the abdominal aorta:a 25-year follow-up study.Atherosclerosis,1997,132(2):245-250.

9 Hu MC,Shiizaki K,Kuro-o M,et al.Fibroblast growth factor 23 and Klotho:physiology and pathophysiology of an endocrine network of mineral metabolism.Annu Rev Physiol,2013,75:503-533.

10 王莉,李贵森,刘志红.中华医学会肾脏病学分会《慢性肾脏病矿物质和骨异常诊治指导》.肾脏病与透析肾移植杂志,2013,22(6):554-559.

11 Koiwa F,Kazama JJ,Tokumoto A,et al.Sevelamer hydrochloride and calcium bicarbonate reduce serum fibroblast growth factor 23 levels in dialysis patients.Ther Apher Dial,2005,9(4):336-339.

12 Gonzalez-Parra E,Gonzalez-Casaus ML,Galán A, et al.Lanthanum carbonate reduces FGF23 in chronic kidney disease Stage 3 patients.Nephrol Dial Transplant,2011,26(8):2567-2571.

13 Liu S,Tang W,Zhou J,et al.Fibroblast growth factor 23 is a counter-regulatory phosphaturic hormone for vitamin D.J Am Soc Nephrol,2006,17(5):1305-1315.

14 Thadhani R,Appelbaum E,Pritchett Y,et al.Vitamin D therapy and cardiac structure and function in patients with chronic kidney disease:the PRIMO randomized controlled trial.JAMA,2012,307(7):674-684.

15 Aoshima Y,Mizobuchi M,Ogata H, et al.Vitamin D receptor activators inhibit vascular smooth muscle cell mineralization induced by phosphate and TNF -α.Nephrol Dial Transplant,2012,27(5):1800-1806.

16 Krajisnik T,Björklund P,Marsell R,et al.Fibroblast growth factor-23 regulates parathyroid hormone and 1alpha-hydroxylase expression in cultured bovine parathyroid cells.J Endocrinol,2007,195(1):125-131.

17 Kawata T,Imanishi Y,Kobayashi K,et al.Parathyroid hormone regulates fibroblast growth factor-23 in a mouse model of primary hyperparathyroidism.J Am Soc Nephrol,2007,18(10):2683-2688.

18 Nakanishi S,Kazama JJ,Nii-Kono T,et al.Serum fibroblast growth factor-23 levels predict the future refractory hyperparathyroidism in dialysis patients.Kidney Int,2005,67(3):1171-1178.

19 Galitzer H,Ben-Dov IZ,Silver J,et al.Parathyroid cell resistance to fibroblast growth factor 23 in secondary hyperparathyroidism of chronic kidney disease.Kidney Int,2010,77(3):211-218.

20 Evenepoel P,Viaene L,Meijers B.PTH,FGF23,and calcium:it takes three to tango.Kidney Int,2011,80(12):1377.

21 Wolf M.Update on fibroblast growth factor 23 in chronic kidney disease.Kidney Int,2012,82(7):737-747.

22 Desjardins L,Liabeuf S,Renard C,et al.FGF23 is independently associated with vascular calcification but not bone mineral density in patients at various CKD stages.Osteoporos Int,2012,23(7):2017-2025.

23 Schoppet M,Hofbauer LC,Brinskelle-Schmal N,et al.Serum level of the phosphaturic factor FGF23 is associated with abdominal aortic calcification in men:the STRAMBO study.J Clin Endocrinol Metab,2012,97(4):E575-583.

24 Scialla JJ,Lau WL,Reilly MP,et al.Fibroblast growth factor 23 is not associated with and does not induce arterial calcification.Kidney Int,2013,83(6):1159-1168.

25 Scialla JJ,Xie H,Rahman M,et al.Fibroblast growth factor-23 and cardiovascular events in CKD.J Am Soc Nephrol,2014,25(2):349-360.

(本文编辑律舟)

Association of serum FGF23 with the cardiovascular calcification and left ventricular hypertrophy in maintenance hemodialysis patients

JIAFengyu,XUBin,RENHongqi,WANGTaina,GONGDehua,ZHANGhaitao,LIUZhihong

NationalClinicalResearchCenterofKidneyDiseases,JinlingHospital,NanjingClinicalSchoolofSecondMilitaryMedicalUniversity,NanjingUniversitySchoolofMedicine,Nanjing210016,China.

LIUZhihong(E-mail:liuzhihong@nju.edu.cn)

Objective：To determine the serum levels of fibroblast growth factor (FGF23) and to explore the relationships of FGF23 with vascular calcification and left ventricular hypertrophy (LVH) in patients with maintenance hemodialysis (MHD). Methodology：A cross-sectional observation on one hundred eighty two patients with MHD was performed in this study. The serum intact FGF23, serum calcium and phosphorus, intact parathyroid hormone (iPTH), 25 hydroxy vitamin D, and routine laboratory examination index were examined. The agents for regulating the metabolism of calcium and phosphorus were recorded. Patients undergone spiral CT to get coronary calcification score (CACS), abdominal lateral plain film examine to get abdominal aortic calcification score (AACS), and cardiac ultrasound examine to get cardiac indexs. Results：The levels of serum FGF23 were significantly increased in our patients with MHD. According to the levels of FGF23, the patients were divided into four groups. With the increasing levels of FGF23, the patients were older, ankle brachial index was lower, hemoglobin was lower, and serum phosphorus was higher (P<0.05). The correlation coefficient of serum FGF23 and serum phosphorus was 0.435(P=0.001). The levels of serum 25 (OH) D showed a decreasing trend, while lgiPTH, prescription of vitamin D, Left ventricular mass index(LVMI), the prevalence of left ventricular hypertrophy (LVH) showed an increasing trend, but the difference was not statistically significant. In addition to the patients with AACS≥5, the prevalence of abdominal aortic calcification was increased with FGF23 elevation (P=0.048), the prevalence and severity of vascular calcification of the other groups had a rising trend, but the difference was not statistically significant. Conclusion：The levels of serum FGF23 were increased significantly in patients with, which was related with the increasing levels of serum phosphorus. No relationships of serum FGF23 levels with coronary artery calcification and prevalence of LVH was found, except the patients with abdominal aorta calcification(AACS≥5).

maintenance hemodialysis fibroblast growth factor 23 coronary artery calcification abdominal aortic calcification left ventricular hypertrophy

国家科技支撑计划课题(2013BAI09B04)(2015BAI12B05)；江苏省临床医学中心项目(BL2012007)

第二军医大学金陵医院(南京军区南京总医院)肾脏科博士研究生(贾凤玉)，国家肾脏疾病临床医学研究中心全军肾脏病研究所(南京,210016)

刘志红(E-mail:liuzhihong@nju.edu.cn)

2015-01-23