慢性肾脏病5期患者血清BMP-2及BMP-7与颈动脉钙化的相关性研究

王冬梅，王　科，方　媛，刘静静，江洁龙，任　伟

慢性肾脏病5期患者血清BMP-2及BMP-7与颈动脉钙化的相关性研究

王冬梅，王科，方媛，刘静静，江洁龙，任伟

选取慢性肾脏病5期（CKD5期）住院患者52例，予以颈动脉多普勒检查，并记录颈动脉中膜厚度以评估血管钙化情况，同期健康体检人员40例为对照组。参加者均检测血清骨形态蛋白2（BMP-2）、骨形态蛋白7（BMP-7）、高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）、低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）、钙（Ca）、磷（P）、全段PTH（iPTH）指标。结果显示病例组血清BMP-7低于对照组，BMP-2高于对照组。病例组中颈动脉钙化发生率高于对照组，与高BMP-2、低BMP-7相关；血清BMP-2与BMP-7呈负相关性。

慢性肾脏病；血管钙化；颈动脉中膜厚度；BMP-2；BMP-7

网络出版时间：2016-4-19 11：04：48 网络出版地址：http：//www.cnki.net/kcms/detail/34.1065.R.20160419.1104.072.html

血管钙化（vascular calcification，VC）是慢性肾脏病（chronic kidney disease，CKD）常见的并发症且其是终末期肾病患者心血管疾病发生的重要病因，CKD5期患者VC患病率高达80%～99%，较 CKD3期的40%明显上升［1］。其中血管平滑肌细胞（vascular smooth muscle cell，VSMC）向成骨样细胞的表型转化在血管的钙化中起核心作用［2］。骨形成蛋白（bone morphogenetic proteins，BMPs）广泛表达于动脉粥样硬化损伤的内皮细胞中，参与成骨细胞的生长与分化。血清骨形态蛋白2（bone morphogenetic protein 2，BMP-2）与骨形态蛋白7（bonemorphogenetic protein 7，BMP-7）均为骨形成蛋白，同属于转化生长因子β（transforming growth factor-β，TGF-β）家族，BMP-2为高效骨诱导因子，是动脉钙化强有力基本因素，BMP-7则可通过抑制VSMC的增殖，改善VC。该研究观察CKD5期患者血清BMP-2及BMP-7水平与VC的关系，通过两者水平测定来评估VC的情况，为早期干预VC提供依据。

1　材料与方法

1.1病例资料 病例组：收集安徽医科大学附属省立医院2014年11月～2015年6月入住肾脏内科治疗患者52例，其中男32例，女20例；年龄22～83（50.58±13.06）岁，入选标准如下：① 年龄≥18岁；②通过计算肾小球滤过率公式，肾小球滤过率＜15 ml/min·1.732，且尚未进入透析；③非糖尿病患者（通过病史询问，并行糖化血红蛋白、葡萄糖耐量试验、空腹血糖检查及5点血糖的监测予以排除）；④无感染、急性心脑血管、肝脏疾病，否认有恶性肿瘤病史；⑤近期未服用钙剂、骨化三醇、磷结合剂、降酯药物等影响钙磷代谢、血脂水平药物。对照组：同期我院健康体检人群40例，其中男26例，女14例，年龄22～75（51.85±12.73）岁，年龄（t= 0.47，P=0.64）、性别（Χ2=0.12，P=0.83）与病例组匹配，无慢性肾脏病，体检肾功能正常，无血尿蛋白尿。所有参与人员对本次研究知情同意并予以签字。

1.2血清学检测 所有参加者空腹送检静脉血：应用全自动生化分析仪测定血清钙（calcium，Ca）、磷（phosphorus，P）、高密度脂蛋白胆固醇（high density lipoprotein cholesterol，HDL-C）、低密度脂蛋白胆固醇（low density lipoprotein cholesterol，LDL-C），应用电化学发光法测定血清全段甲状旁腺素（intact parathyroid hormone，iPTH）。参照试剂盒（上海源叶生物技术有限公司，E10883/E10864）说明书，应用ELISA法测定血清BMP-2及BMP-7水平。

1.3颈动脉超声检查 采用我院IU Elite彩色多普勒超声诊断仪，探头频率为3～9 MHz，患者取平卧位，充分暴露双侧颈部，在舒张末期测量血管内膜表面经中层到中层外膜移行处距离，则为颈动脉中膜厚度（intima-media thickness，IMT）。IMT增厚定义为：颈总动脉＞1.0 mm或颈动脉分叉处＞1.0 mm。突出血管内壁表面的局限性动脉壁增厚，其厚度超过相邻区域至少50%，回声不均匀或明显增厚（IMT＞1.3 mm）定义为粥样硬化斑块形成。

1.4统计学处理 采用SPSS 17.0软件进行分析，计量资料以¯x±s表示，病例组及对照组均数比较采用两样本比较的t检验。多组间比较根据方差齐性检验结果，先采用单因素方差分析，后根据LSD方法进行两两比较方法。血管钙化情况与各血清指标之间的关系采用Spearman相关分析。BMP-2及BMP-7与各指标之间的相关性采用Pearson相关分析。

2　结果

2.1病例组与对照组的血清学比较 病例组血清BMP-7、Ca、HDL-C低于对照组，BMP-2、P、iPTH、钙磷乘积（Ca×P）高于对照组（P＜0.05）。见表1。

表1　病例组与对照组各项指标的比较

表1　病例组与对照组各项指标的比较

项目病例组（n=52）　对照组（n=40）　t值　P值年龄（岁）50.58±13.06　51.85±12.73　-0.47　0.64 iPTH（ng/L）　904.47±234.01　57.35±23.32　22.78　＜0.01 Ca（mmol/L）　2.01±0.34　2.15±0.11　-2.45　0.02 P（mmol/L）　2.27±0.53　1.32±0.11　11.21　＜0.01 HDL-C（mmol/L）　1.09±0.26　1.35±0.18　-5.25　＜0.01 LDL-C（mmol/L）　2.60±0.66　2.57±0.75　0.22　0.83 Ca×P（mg/dl）　54.09±13.58　34.43±3.28　8.95　＜0.01 BMP-2（ng/L）　9.68±3.64　3.0±1.08　11.20　＜0.01 BMP-7（ng/L）533.20±233.73 1 013.15±245.49　-9.464　＜0.01

2.2颈动脉超声结果 52例尿毒症患者中无IMT增厚的为28例，IMT增厚的为24例（其中伴有粥样斑块形成9例）；对照组无IMT增厚31例，IMT增厚的为9例（其中伴有粥样斑块形成2例）。颈动脉超声结果见图1。病例组出现IMT增厚的阳性率高于对照组（Χ2=5.50，P＜0.05）。在病例组无IMT增厚、存在 IMT增厚、粥样斑块形成3组间比较血清P、BMP-2、BMP-7、Ca×P水平差异有统计学意义（P＜0.05）。见表2。

2.3相关性分析 病例组利用Spearman相关分析提示VC程度与血清BMP-2呈正相关性（rs=0.77， P＜0.05），与血清P、iPTH、Ca×P及年龄呈正相关性（P＜0.05），而与血清BMP-7呈负相关性（rs=-0.48，P＜0.05）。利用Pearson相关分析可见血清BMP-2与血P、Ca×P呈正相关性，血清BMP-2与BMP-7呈负相关性（rs=-0.47，P＜0.05）。见表3。

图1　颈动脉多普勒彩超结果A：无颈动脉中膜增厚；B：IMT增厚；C：IMT明显增厚伴粥样斑块形成

3　讨论

CKD 5期患者VC的发生率显著增高。人体中存在天然 VC抑制因子，如血清基质Gla蛋白、胎球蛋白A、BMP-7等。BMP-7广泛表达于肾脏组织中，在胚胎肾脏的发育及成体肾脏功能维持上密切相关。Davies et al［3］用BMP-7处理动慢性肾衰竭伴有动脉硬化的大鼠，结果显示其能维持VSMC表型，降低血磷水平，有效改善VC程度。但目前国内外对BMP-7抑制VC的机制尚不清楚，研究［4］报道，BMP-7可能通过诱导p21蛋白和上调smad6和smad7基因的表达来阻止VSMC表型的分化，从而抑制细胞钙化的发生。本研究显示CKD5期患者BMP-7较正常人明显减低，并与颈动脉钙化程度呈负相关性，提示BMP-7能有效抑制CKD患者VC的发生发展。

表2　病例组不同　VC的血清学指标比较

表2　病例组不同　VC的血清学指标比较

与无　IMT增厚组比较：*P＜0.05；与IMT增厚组比较：#P＜0.05

项目无IMT增厚（n=28）　IMT增厚（n=15）伴有粥样斑块形成（n=9）　F值　P值年龄（岁）　48.11±14.44　50.27±10.40　58.78±9.89*2.40　0.101 iPTH（ng/L）　867.10±249.24　879.69±197.98　1 062.01±192.09*　2.64　0.081 Ca（mmol/L）　2.05±0.34　1.98±0.28　1.94±0.45　0.43　0.65 P（mmol/L）　2.0±0.52　2.43±0.34*　2.87±0.68*#　16.12＜0.01 HDL-C（mmo/L）　1.18±0.25　1.05±0.23　0.91±0.23　4.66　0.14 LDL-C（mmol/L）　2.54±0.66　2.78±0.52　2.50±0.85　0.753　0.476 Ca×P（mg/dl）　48.62±11.79　57.51±7.61*　65.40±18.31*　7.32　0.02 BMP-2（ng/L）　7.56±2.30　10.10±1.22*　15.56±3.05*#　45.27＜0.01 BMP-7（ng/L）　591.53±236.91　571.08±222.08　288.61±51.57*#7.21　0.02

表3　病例组血清　BMP-2、BMP-7与其他血清学指标的相关性分析

表3　病例组血清　BMP-2、BMP-7与其他血清学指标的相关性分析

*P＜0.05

项目年龄iPTH　Ca　P　HDL-C　LDL-C　Ca×P　BMP-2　BMP-7 VC积分　0.382*　0.28*　-0.11　0.69*　-0.40　0.04　0.47*　0.77*　-0.48*BMP-2　0.11　0.29　-0.15　0.61*　-0.25　0.07　0.42*　1.00　-0.47*BMP-7　0.87　0.06　-0.13　-0.15　0.26　0.35　-0.19　-0.47*1.00

VC过去一直被认为是被动的过程，但研究［5］显示，VC类似于骨钙化，有主动性、可逆性、高度可控性的生物学特点。VSMC介导的主动调节过程是其发生发展的主要机制之一［6］。进入终末期肾衰竭后，VSMC受上调的细胞核结合因子（Cbfa-1）/ Runx2的影响转化为软骨或骨样细胞，转分化的VSMC能够主动沉积羟基磷灰石，促进VC的发生。研究［7］显示，BMP-2可通过下调多个 mincoRNA，从而增加Cbfa-1/Runx2在冠状动脉平滑肌细胞表达，导致细胞钙化。BMP-2亦可活化还原型辅酶Ⅱ氧化酶，提高氧化应激，使得Runx2表达增加［8］，促进钙化发生。本研究对CKD5期患者颈动脉钙化程度与BMP-2水平进行相关性分析，结果显示两者呈正相关性，提示BMP-2在终末期肾病患者VC过程中起到重要的作用。

BMP-2及BMP-7同属于TGF-β家族，且都参与动脉钙化的发生发展，两者在不同钙化组水平差异有统计意义。本研究对两者血清学水平进行相关性分析，发现两者呈负相关性，但国内外对两者相关性的研究鲜有报道。TGF-β家族主要通过smad蛋白参与信号传导，从而产生一系列的生物学效应［9］。其中smad6为BMP-7信号通路的调节因子，属于抑制性smad［10］，可竞争性与BMP-I型受体结合，从而负性调控BMP-2的表达。当出现肾功能损害时，BMP-7分泌减少，其对BMP-2负性调控减弱，而BMP-2又可竞争抑制影响BMP-7的表达，通过一系列复杂的反馈调节最终导致两者血清学不同的变化。

目前，国外已将BMP-7用于骨科疾病的治疗，但对于肾病的方面的研究尚处于实验室阶段。文献［11］报道BMP-2的抑制剂对于VC有很好的抑制作用。希望通过对BMP-2与BMP-7的研究，能够找到对终末期肾病患者VC更好的治疗措施。

［1］ Liu ZH，China Dialysis Calcification Study（CDCS）Group.Vascular calcification burden of Chinese patients with chronic kidney disease：methodology of a cohort study［J］.BMC Nephrol，2015，16：129.

［2］ Niita K，Oguwa T.Aortic arch calcification and clinical outcome in patients with end-stage renal disease［J］.Tohoku J Exp Med，2011，223（2）：79-84.

［3］ Davies M R，Lund R J，Hruska K A.BMP-7 is an efficacious treatment of vascular calcification in amurinemodel of atherosclerosis and chronic renal failure［J］.JAm Soc Nephrol，2003，14（6）：1559-67.

［4］ Hruska K A，Mathew S，Saab G.Bonemorphogenetic proteins in vascular calci-fication［J］.Circ Res，2005，97（2）：105-14.

［5］ Hruska K A.The pathogenesis of vasular calcification in the chronic kindey dieasemineral bone disorder：the links between bone and vasculcature［J］.Senin Nephrol，2009，29（2）：156-65.

［6］ Duer M J，Friscic T，ProudfootD，etal.Mineral surface in calcified plaque is like thatof bone.Further evidence for regulatedmineralization［J］.Arterioscler Thromb Vasc Biol，2008，28（11）：2030-4.

［7］ Balderman JA，Lee H Y，Mahoney C E，et al.Bonemorphogenetic protein-2 decreases microRNA-30b and microRNA-30c to promote vascular smooth muscle cell calcification［J］.JAm Heart Assoc，2012，1（6）：e003905.

［8］ Liberman M，Johnson R C，Handy D E，etal.Bonemorphogenetic protein-2 activates NADPH oxidase to increase endoplasmic reticulum stressand human coronary artery smoothmuscle cell calcification［J］.Biochem Biophys Res Commun，2011，413（3）：436 -41.

［9］ Nishimura R，Hata K，Matsubara T，et al.Regulation of bone and cartilage development by network between BMP signalling and transcription factors［J］.JBiochem，2012，151（3）：247-54.

［10］Meng X M，Chung A C，Lan H Y.Role of the TGF-β/BMP-7/ Smad pathways in renal diseases［J］.Clin Sci（Lond），2013，124（4）：243-54.

［11］Derwall M，Malhotra R，LaiCS，etal.Inhibition ofbonemorphogenetic protein signaling reduces vascular calcification and atherosclerosis［J］.Arterioscler Thromb Vasc Biol，2012，32（13）：613 -22.

Correlation between serum concentrations of BMP-2 and BMP-7 and calcification of carotid artery in patients w ith CKD5

Wang Dongmei，Ren Wei，Wang Ke，et al
（Dept of Nephrology，Affiliated Provincial Hospital of Anhui Medical University，Hefei 230001）

52 patientswith CKD5（experimental group）were recruited in nephrology department，while 40 people in good health（control group）were included as control.The color Doppler ultrasonographywas conducted in 52 patientswith CKD5 stage and the carotidmedia thicknesswas recorded to evaluate the carotid artery calcification.The serum concentrations of bonemorphogenetic protein 2（BMP-2），bonemorphogenetic protein 7（BMP-7），HDL-C，LDL-C，Ca，P，and iPTH were all included as items of inspection.The concentration of BMP-7 in experimental group was lower than that in control one.On the contrary，the concentration of BMP-2 was higher in experimental group.The incidence of carotid artery calcification in experimental group was higher than that in control one.This phenomenon was associated with the higher concentration of BMP-2 and the lower of BMP-7.Serum BMP-2 is negatively correlated with BMP-7.

chronic kidney disease；vascular calcification；IMT；BMP-2；BMP-7

R 692.5；R 543.4

A

1000-1492（2016）05-0762-03

2016-02-22接收

安徽省卫生厅医学科研课题（编号：2010C040）

安徽医科大学附属省立医院肾脏内科，合肥 230001

王冬梅，女，硕士研究生；

任 伟，男，教授，主任医师，硕士生导师，责任作者，E-mail：renweisn@163.com