骨保护素与动脉粥样硬化的研究进展

于琪力，周江，郭靖涛，王福华

作者单位：1 067000 承德,承德医学院;2 067000 承德,承德医学院第二临床学院

从目前全球各类疾病中观测发现，心血管系统疾病（CVD）是引起死亡和致残的主要病因之一。2013年全球约有超过5400万人因疾病死亡，源于心血管类系统疾病死亡人数占32%（1700万）[1]。根据数据预测，至2020年心血管类疾病，可能会成为全球疾病中的首要疾病。在我国最新公布的《中国心血管病报告2017》数据显示，心血管类系统疾病的流行趋向和其所导致的患者将明显增加[2]。因此，对于心血管疾病的早发现、早治疗，已成为研究的热点。骨保护素（OPG）是1997年由Simonet等对骨代谢调节的观察中发现的，属于一类可溶性糖蛋白，并拥有调控骨密度和预防骨质疏松的作用，命名为骨保护素。通过对OPG的研究，了解到OPG不仅在骨代谢过程中起着调控作用，且在血管代谢过程中同样起着调控作用，尤其是在血管发生动脉粥样硬化（AS）的始末之中占关键地位[3]。本文就OPG在心血管发生粥样硬化过程中的原理、作用、地位及临床研究等方面进行综述。

1 骨保护素

1.1 骨保护素概述 骨保护素是一类可溶性糖蛋白，是肿瘤坏死因子（TNF）受体超家族的一员，主要由血管平滑肌细胞产生，同时随血管平滑肌细胞和内皮细胞所受到的炎症刺激而引起上调，或由于其抗炎机制而下降[3]。OPG广泛分布于心、血管、肺、肝、肾、脾、胸腺、淋巴结和骨骼等组织细胞中，在脂肪及胰腺中也有分布[4]。

1.2 骨保护素的编码基因 骨保护素的编码基因位于第8号染色体（8q24），包含5个外显子，成熟的OPG由N末端的氨基酸裂解而成。在体内OPG有单体蛋白和二聚体蛋白这两种表现形式，特点各不相同，其中单体蛋白半衰周期更长，相比之下，同源二聚体蛋白则和肝素有更强的亲和力及降低血液中游离钙离子能力[5]。

1.3 OPG/RANK/RANKL系统 骨保护素对于骨的代谢调控过程主要是通过OPG/RANK/RANKL系统完成的。核因子κ B受体活化因子配体（RANKL）属于TNF配体家族成员，是一种膜受体，主要有可溶型蛋白和膜结合型蛋白两种表现形式。RANKL多由成骨细胞表达和产生，也可由活化T淋巴细胞、淋巴结、胸腺、乳腺、肺、脾和骨髓等组织中表达。核因子κB受体活化因子（RANK）属于TNF受体家族成员，是一种类膜受体，是RNKL发挥其生物学效应的靶受体，分为跨膜蛋白型和可溶型两种形式，通常存在于破骨细胞前体、成熟的破骨细胞、树突细胞、B细胞、T细胞、成纤维细胞、关节软骨细胞等；同时在一些癌细胞（如前列腺癌、乳腺癌等）这类有很高骨转移能力的癌细胞中，也有相应表达。RANKL与破骨细胞骨的RANK结合，刺激破骨细胞前体分化生长，使破骨细胞前体分化、活化，最后形成成熟的破骨细胞，促进骨的重建及重吸收。目前Wu等通过对血管细胞学的研究发现，RANKL还可加剧诱发血管发生粥样硬化过程[6]。OPG可通过和RANK一起竞争与RANKL相结合，达到阻止RANKL所介导产生生物学作用的目的，进而阻止破骨细胞的分化过程，阻止破骨细胞分化、活化、成熟及诱导其死亡[5]。

2 动脉粥样硬化

2.1 动脉粥样硬化发生 通过对大量人群的统计和分析观察，血管发生粥样硬化与众多传统危险因素紧密相关（如年龄、血脂、高血压、吸烟、肥胖、糖尿病和糖耐量异常、家族史等），最新统计学数据中发现，血管发生粥样硬化与一些非传统性危险因素之间也有着密切关联（如离子代谢紊乱、早期心功能不全、炎症和氧化应激性[7]）。过去认为血管发生粥样硬化的进展，是由于钙盐沉积在血管壁上所引起的被动过程；现有研究表明血管钙化是被动和主动相互作用的过程，包括激素及细胞炎性因子对于血管的相互作用。Harper等研究发现，证明血管发生粥样硬化是被动和主动相互作用的过程，是一种通过多种酶和细胞通路调节所发生的形态演变[8]。这提示我们，某些因素可能参与了成骨和血管钙化发生、发展的过程，导致血管弹性降低[9]，从而增加远期不良心血管事件的发生率。

2.2 血管粥样硬化形式 血管发生粥样硬化大致可分为两种形式，其主要取决于血管壁位置：①中层内膜钙化，血管平滑肌细胞中内膜层钙化，由于钙盐沉积于中层，从而使中层内膜失去弹性，使其能够表达和释放的骨基质蛋白质，从而调控血管发生粥样硬化过程；中层内侧钙化可出现在动脉的任何位置，包括小的分支血管也可受到影响，而引起高血压、冠心病、左室肥厚及增加斑块破裂几率。②内层内膜钙化，是一种以炎症反应综合征为介导，引起内层内膜形成动脉粥样化病变或斑块。主要过程是炎症引起血管内层内膜发生损伤，随着低密度脂蛋白和巨噬细胞的逐渐沉积，引起血管平滑肌细胞迁移及泡沫细胞形成，最后在管腔内演变为不稳定性斑块。内层内膜发生动脉粥样硬化钙化多局限于较大动脉血管（如冠状动脉、主动脉弓、颈动脉、胸主动脉、肾动脉等）；可导致心绞痛、冠状动脉疾病，颈部动脉疾病，外周动脉疾病和慢性肾脏疾病等[10]。

2.3 骨保护素和血管动脉粥样硬化之间的相互关系 在血管系统中，OPG通过与RANKL相联合，可能改善血管发生粥样硬化过程和产生抗血管粥样硬化效应。这个理念最早由Bucay等提出的，通过一系列动物基因敲除实验，并对血管系统的影响因子评估后发现，OPG可保护血管抵抗粥样硬化的发生，OPG基因缺陷可导致严重的骨质疏松及动脉血管内皮粥样硬化。Callegari等通过一项随机对照实验发现，与对照组相比，当OPG载体脂蛋白（ApoE）基因敲除，使小白鼠OPG失活，会导致血管硬化程度增加及动脉粥样硬化所形成的斑块面积扩大。同时发现，当将小白鼠的低密度脂蛋白受体基因敲除后，给予小白鼠高脂饮食和OPG恢复活性处理后，可明显降低血管斑块一步粥样硬化病变，但对于斑块的数量及斑块的病变范围并无明显影响，该结果表明，尽管OPG对血管发生钙化具有一定保护功能，但并不能改变已存在的动脉粥样硬化进展和严重水平[11]。Kichev等研究发现，OPG还可通过多种机制抑制细胞凋亡，对血管内皮细胞形成一定的保护作用[12]。

3 骨保护素基因多态性

3.1 骨保护素基因位点 关于遗传因素引起心血管疾病现已受到广泛关注，从基因多态性角度出发，研究OPG基因多态性是如何引起心血管疾病已成为研究重点。目前对于OPG基因多态性主要存在以下4个基因位点：950T/C、1181G/C、163A/G、209G/A等。

3.2 骨保护素基因多态性与疾病间关系 骨保护素基因多态性和高血压二者间有相互性，Br ndstr m等通过研究发现，在健康人群中，OPG950T/C与血管发生形态和功能的改变存在密切相关性。随后分析了大量患高血压及左心室肥厚的人群，并进行了6年的随访，数据表明，关于OPG基因多态性和高血压间存在密切联系[13]。在一项包含468例男性患者的研究中发现，尽管单基因多形态与冠状动脉血管性疾病没有明显相关性，但已患冠状动脉疾病或可能患有冠状动脉疾病风险的男性中，其950T/C、1181G/C双基因位点明显表达增加。Chung等通过研究表明，编码OPG的多态性基因163A/G、209G/A和类风湿患者发生冠心病间存在明显相关性[14]。

4 骨保护素和心血管类系统疾病的临床研究

4.1 动脉粥样硬化和心血管类疾病关系 血管发生粥样硬化对于引起心血管疾病的发病率、住院率和病死率是主要影响因素之一。早期研究表明，血管发生粥样硬化与心源性死亡相关（如冠状动脉粥样硬化与冠心病的病死率间呈现明显相关性）。通过临床角度分析血管发生粥样硬化，或许可对心血管疾病进行更好的风险评估和疾病管理[15]。

4.2 骨保护素在临床中的应用 目前研究发现，OPG可能是多种心血管疾病，尤其是心血管代谢综合征和肺动脉高压的生物学标记物。在临床对照性试验研究中发现，高血压患者中，其血清中OPG含量要远高于正常人群。Karatolios等研究发现，在心力衰竭、左室心功能不全、心肌梗死及中风、恶性及良性心包积液的患者中，其血清OPG水平明显高于正常值，且血清OPG水平越高，预后越差。血清中OPG含量已被视为预测心力衰竭及急性冠脉综合征的患者长期预后的独立因子[16]。杨朋康等[17]在一项病例对照性试验数据中指出，心房颤动（房颤）的患者血清OPG含量较正常人升高，且持续性房颤、永久性房颤患者分别与阵发性房颤患者相比，其血清中OPG含量升高更为明显。多中心研究发现，在多靶器官损伤、缺血性心肌病、高胆固醇血症等患者中，其血清OPG含量要明显高于正常人。此外，大量临床数据统计表明，高浓度血清OPG含量和不同心血管疾病间的关系密切（如不稳定心绞痛、外周动脉疾病、颈动脉狭窄和左心室功能不全等）。从现有文献数据得出，血清OPG和心血管疾病存在明显相关性，但要详细阐明血清OPG在动脉粥样硬化和心血管疾病中的地位，仍需大量实验室及临床学研究，予以证实。

4.3 骨保护素作为生物标记物的展望 2016年《美国心脏病学会杂志》的一篇报道显示，心肌梗死后，坏死心肌细胞所引起的炎症刺激持续存在的时间越长，越不利于心肌梗死后心肌细胞射血分数的恢复[18]。近年来，通过大量临床研究数据发现，血清中OPG含量与心血管疾病有着明显相关性。Shoppet等研究表明，与健康人群相比，冠状动脉硬化性疾病患者的血清OPG含量显著升高；且血清OPG含量的高低程度与动脉发生粥样硬化的病变严重性呈明显正相关[19]。Abedin等对3386例平均年龄30～65岁的人群进行研究，除去年龄、性别、吸烟史、糖尿病、高脂血症及家族遗传病史等混杂因素后，进行logistic回归分析后发现，血清中OPG水平为冠状动脉粥样硬化和主动脉粥样硬化的独立危险因素之一，且与血管动脉粥样硬化的病变严重程度呈相关性，在ST段抬高型心肌梗死患者中，血清OPG含量和后期心肌断层显像测定梗塞面积的大小呈正相关[20]。

5 结语

目前研究显示，虽然OPG/RANK/RANKL系统存在较大争议，但从分子角度上看，OPG可能会成为联系骨骼和血管系统之间的桥梁。机体血清OPG水平升高，反映了血管系统的损伤和持续炎症反应所导致的动脉粥样硬化，或许可用血清OPG水平来评估心血管疾病的发生、发展及预后，但仍需大量实验室和临床研究数据用来证明，OPG在临床预测和诊断心血管疾病中的价值。