骨保护素在冠心病发生、发展及预后中的研究进展

刘倩茹，李 飞

骨保护素(osteoprotegerin，OPG)在心血管领域的作用日益突出，大量的研究表明OPG很可能成为预测冠心病(coronary heart disease，CHD)发生、发展及预后的一个具有高特异性、高敏感性的血清学标记物，为临床早期发现CHD、评估CHD的危险分层、预后及治疗效果带来更大获益。本研究旨在对OPG在CHD的发生、发展、不良预后及冠状动脉微血管疾病方面的相关研究进展做一综述。

1 OPG概述

OPG是1997年Simonst等在对大鼠小肠cDNA分析测序时，发现的一种可溶性分泌型糖蛋白，是肿瘤坏死因子受体超家族的新成员，因其能抑制破骨细胞的分化、成熟，诱导破骨细胞(OC)的凋亡和增加骨密度，故被命名为 OPG[1]。OPG的基本结构分为3个部分： N-端4个富含半胱氨酸的结构域主要功能是与配体结合，抑制破骨细胞的合成，C端的2个死亡结构域发挥诱导细胞凋亡的作用，C 端的肝素结合区与形成二硫键所需的游离半胱氨酸残基作用可使 OPG形成更具生物活性的同源二聚体。OPG主要通过与核转录因子κB受体活化因子配体( receptor activator of NFκB ligand，RANKL)、肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体( TNF-related apoptosis inducing ligand，TRAIL) 结合后，作为RANKL、TRAIL 的诱导型受体，抑制核转录因子-κB受体活化因子的表达，在骨代谢、免疫系统、肿瘤及心血管等多个系统起到重要的调节作用[2-3]。随着对OPG更深入的研究，OPG与CHD方面的联系值得关注，并进一步去探究其中的机制。

2 OPG在CHD中的作用

2.1 OPG与内皮修复作用 动脉粥样硬化的第一步是内皮细胞受损，内皮细胞一个很重要的作用是可以分泌具有血管保护作用内皮型一氧化氮合酶 (eNOS)，正常情况下，eNOS可通过转化L-精氨酸生成一氧化氮(NO)。NO则通过舒张血管及抑制血小板膜钙离子跨膜转运抑制血小板聚集而发挥拮抗动脉粥样斑块形成、抑制动脉平滑肌增生和保护血管的作用，因此，冠状动脉内皮细胞的完整是预防CHD发生的首要环节。一项以 OPG 作为上游作用因子进行的观察研究[4]，选择人体生理浓度范围(0.5～4.0 ng/mL)及高于人体生理浓度(6.0～100.0 ng/mL)的OPG作用于人血管内皮细胞(HECs)培养48 h后，结果在高于人体生理浓度的OPG水平内，内皮细胞的数量及内皮细胞内NO的生成和eNOS蛋白、基因表达与OPG的浓度呈正相关，表明OPG通过促进内皮细胞增殖及促进eNOS对内皮细胞起到保护修复作用，且该作用是从基因水平至细胞水平多个层面的影响所致。而在人体OPG生理浓度范围内随着OPG浓度增高，所观察的各种项目指标有一定增值趋势，未达到统计学意义。该结果提示在生理状态下，体内OPG已经发挥一定的内皮细胞保护作用，当各种危险因素(高血脂、高血压)等造成内皮细胞功能紊乱或解剖损伤时，损伤的内皮细胞对保护性因子的需求增加，使得OPG的合成、分泌及释放增加，内皮细胞损伤越严重，保护性因子OPG水平越高，内皮细胞是体内分泌血清OPG的主要细胞之一，因此，OPG浓度增高是冠状动脉粥样硬化时内皮受损而启动的自我保护机制。由此推测是否可通过人体内注射高剂量的OPG达到早期预防的目的有待探讨。

2.2 OPG与炎症的关系 有研究结果提示，OPG可显著促进人脐血管内皮细胞与白细胞的黏附，且在0.1～0.5 ng/mL范围内表现出最强的黏附性[1]。国内的一项研究证实表明，OPG与白介素-6(IL-6)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、C反应蛋白(CRP)、血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)及血管内皮黏附分子(VCAM-1)等呈正相关，冠心病组的这些炎症指标明显高于对照组，且表达水平随冠状动脉病变支数增加而增加[5]。上述研究提示：一方面各种炎性因子促进OPG的分泌，OPG则可能通过上调AngⅡ的表达来增强VCAM-1对TNF-α的反应；另一方面提示炎症参与了CHD的发生发展过程，病理条件下OPG浓度的升高可能会导致以慢性炎性状态为特征的心血管疾病。

动脉粥样硬化是一种慢性炎症性疾病，炎症是动脉粥样硬化的主要机制，贯穿于动脉粥样硬化斑块形成、发展和破裂的全过程[6-7]。庄瑞娟等[6]研究显示，冠心病组病人治疗前及治疗1周、2周、4周后血清OPG浓度较对照组明显增高，此结论支持CHD是一种慢性炎症反应性疾病的说法。冠状动脉粥样斑块内炎症反复持续存在可能是冠状动脉内斑块面积增大、斑块不稳定甚至破裂及冠状动脉治疗后再狭窄的重要原因，为临床上重视和坚持CHD缓解期的持续优化治疗提供重要依据，且CHD病人病程中血清OPG水平变化可能作为其病情轻重及转归的指标，可作为CHD二级预防中反映治疗效果的监测指标。根据目前的研究，OPG与炎症之间的关系可总结为以下方面：①血清OPG可能是动脉粥样硬化的炎症标志物，各种炎性因子如TNF-α、白介素-1(IL-1)、血小板源性生长因子能促进血管内皮细胞表达和释放OPG[8]，高水平的OPG可提示持续的内皮细胞损伤和平滑肌的增殖，可促进CHD的发展和冠状动脉粥样斑块的不稳定性。②OPG通过上调AngⅡ的表达刺激VCAM-1、E-选择素表达，增强内皮细胞对TNF-α等炎性细胞和介质的反应和黏附[5]。③OPG可通过其肝素结合域和白细胞表面表达的RANKL和TRAIL受体增强内皮细胞、白细胞的黏附、粥样斑块的反复炎症状态。④OPG本身参与动脉粥样硬化过程的不同步骤，OPG在内皮细胞刺激和功能异常[9]、巨噬细胞渗透[10]、白细胞黏附[1]、促进血管平滑肌增殖等病理生理方面发挥重要作用。

综上所述，体内OPG水平的升高可通过多种途径建立一个“瀑布式”的炎症反应过程，而此结论与OPG可促进内皮细胞的增殖、修复而阻碍CHD形成似乎相互矛盾，但通过OPG在两者中的浓度对比，可得出结论：低于生理浓度的OPG(<0.5 ng/L)水平主要通过上述途径发挥其促炎作用，而高浓度的OPG(>0.5 ng/L)主要通过抗损伤机制抑制冠状动脉粥样硬化的进一步形成和发展。

2.3 OPG对CHD危险分层的预测价值 CHD的危险因素包括年龄、血脂、血糖等，这些危险因素尚不能完全解释CHD的患病率及严重程度。徐美林等[11]研究显示，血清OPG水平随着冠状动脉病变支数呈增加而明显增加，冠状动脉病变支数越多，血清OPG水平升高越明显(P<0.001)；多元回归分析显示OPG与血管病变支数呈独立正相关(P<0.001)；OPG与Gensini评分呈正相关(r=0.623，P<0.001)。冠状动脉Gensini评分是评估冠状动脉病变程度的一种经典方法，OPG可作为冠状动脉病变严重程度的独立预测指标。Esteghamati 等[12]对155例CHD病人进行横断面研究发现，升高的 OPG 水平与CHD的严重程度独立相关。李双宏等[13]研究显示，相比稳定型心绞痛病人，不稳定型心绞痛病人OPG、超敏C反应蛋白(hs-CRP)明显增高，差异有统计学意义(P<0.05)，而对于不稳定型心绞痛病人，随着冠状动脉病变支数增多，血清OPG浓度也增加，差异有统计学意义(P<0.05)，hs-CRP浓度也增加，但差异无统计学意义(P>0.05)。hs-CRP是一种急性时相反应蛋白，在排除合并其他炎症反应的情况下，hs-CRP对预测急性冠脉综合征(ACS)的发生及危险分层有重要的临床意义。该研究说明hs-CRP的升高主要体现CHD的活动阶段，与冠状动脉病变严重程度无明显相关性，因此，OPG相比hs-CRP对于评估冠状动脉病变严重程度更有临床实用价值。

解强等[14]研究结果表明，血清OPG可作为ACS及经皮冠状动脉介入治疗术(PCI)后发生主要不良心血管事件(MACE)的预测因子。冠状动脉易损斑块(不稳定斑块和混合型斑块)破裂是诱发ACS发生及进展的罪魁祸首。纤维帽的厚度、脂质核的大小和成分及局部炎症反应构成不稳定斑块的组织学特征。段玉玲等[15]研究不稳定型斑块损伤时发现OPG水平增加和RANKL在T淋巴细胞表达增多，而RANKL会显著增加不稳定型心绞痛病人血管平滑肌基质金属蛋白酶(MMPs)的活性。MMPs是细胞外基质降解的重要限速酶，其活性可被组织型基质金属蛋白酶抑制剂(TIMPs)抑制[16]。国外的一项研究提示动脉斑块失稳定及破裂与MMPs/TIMPs比例失衡有关[17]。研究表明动脉粥样硬化斑块的肩部区域(即斑块与正常动脉交界处)对基质金属蛋白酶-2(MMP-2)表达明显增强，当MMPs/TIMP调节失衡时会促使基膜发生降解[18]，削弱纤维帽的强度和破坏纤维帽结构，导致斑块松动、裂纹或破裂，从而造成冠状动脉完全或不完全闭塞。近期的一项研究显示，血清OPG与急性心肌梗死病人院内MACE的发生呈正相关，高OPG水平可独立预测院内MACE事件的发生，经ROC曲线分析示ROC曲线下面积为0.80[95%CI(0.72，0.88)，P<0.01]，最佳预测截点为1.68 ng/mL，预测的敏感性为68%，特异性为78%[19]。根据目前的研究其机制可能有：①血清OPG与各种促炎因子相互作用诱导较强的炎症反应水平，从而增加急性心肌梗死病人急诊介入术后早期的缺血/再灌注损伤和心肌组织的破坏[20]。②高水平的OPG上调MMP-2的活性，使得斑块由相对稳定的形式向不稳定形式转变，增加斑块破裂的可能性，从而引起心肌再梗死等不良事件。③ST段抬高型心肌梗死(STEMI)病人入院时高OPG水平与其急诊介入术后的无复流现象有关[21]，这也可能是导致病人院内MACE发生的一个因素。因此，OPG可帮助判定病人冠状动脉病情严重程度，识别CHD的高危人群及评估PCI治疗后病人的预后。此外，也对冠状动脉斑块稳定性的诊断及治疗提供了新的思路。

2.4 OPG与CHD不良预后 “心肌就是时间，心肌就是生命”的理念使得急性心肌梗死病人在早期通过开通阻塞血管促进阻塞血管的再通，恢复心肌缺血细胞的血流供应，改善心血管结局事件。然而心肌梗死后心力衰竭及冠状动脉再狭窄等成为病人不良预后的重要原因。

大量研究显示，OPG与心力衰竭(heart failure，HF)病人病情严重程度密切相关，可作为评价心力衰竭预后的新指标[22-23]。有学者指出OPG/RANKL在心力衰竭的发生与发展过程中起到十分重要的作用[23]。当前OPG在心力衰竭中的机制可能是通过OPG/RANKL轴引发以下途径：①RANKL可以诱导MMP尤其是基质金属蛋白酶9(MMP-9)在心肌组织和成纤维组织中的表达[24]，MMP与TIMPs的平衡对于维持正常心脏形态结构至关重要，OPG水平增高可中和结合RANKL、抑制RANKL诱导的MMP-9产生，维持MMP/TIMPs的平衡，在这方面心力衰竭病人体内OPG水平升高是一种抗心力衰竭机制；②OPG及RANKL参与免疫反应[25]，可调节树突细胞产生两个效应：一方面OPG延长树突细胞的生存时间和增加细胞因子，如白介素-15(IL-15)等的释放引起持久炎症反应；另一方面骨髓树突细胞能促进Th0细胞向Th1细胞亚群分化使得Th0/Th1比值增高，导致炎症介质明显增加，而抗炎症介质增加不明显或降低，致细胞因子网络失衡引起持续炎症反应[26]；③慢性心力衰竭(CHF)中降低的IGF-I减弱了对血清OPG的抑制，使血清OPG水平升高，升高的OPG通过OPG/RANKL 轴参与心力衰竭的病理生理过程[22]。因此，OPG有望成为CHD病人心功能评价的新的生物学指标，在治疗心力衰竭过程中是否可通过药物有效阻断OPG/RANKL轴而明显改善病人的预后，OPG可能为CHD后心力衰竭病人治疗及随访期间带来福音。

PCI术可在短时间内促进阻塞血管的再通，恢复心肌缺血细胞的血流供应，挽救濒死心肌，是当前治疗心肌梗死的主要方法。但PCI术后并发的冠状动脉血管再狭窄(ISR)是目前临床上影响PCI治疗的重要因素，术后血管再次发生狭窄时其血栓、心肌梗死复发等的风险高，明显影响病人的临床获益，尽早获得评估ISR的风险手段将会降低病人再次血运重建的概率，改善病人长期预后[27]。国内有关研究表明PCI术后OPG的升高幅度与ISR发生率呈正相关，是急性心肌梗死病人 PCI 后再狭窄的独立危险因素[28-29]。OPG具有促进内皮细胞修复及增殖的效应，OPG 表达增多是一种血管保护的代偿机制。那么，PCI术后OPG水平上升则可能与术后血管刺激及修复程度相关，这与术后ISR 病理过程相符合[30]，此外可能与PCI术后引起的冠状动脉无复流有关[21]。这些研究提示可通过监测OPG 浓度预测ISR的发生，这种手段是否可作为预测ISR的概率还需大规模的临床试验做更深入的探讨。

2.5 OPG与冠状动脉微血管疾病 冠状动脉微血管是指由微动脉(<300 μm)、心肌组织毛细血管(平均8 μm)和微静脉(<500 μm)构成的微循环系统[31]，是心脏行使正常生理功能的重要场所。2013年欧洲心脏学会(ESC)发表的《稳定性冠状动脉疾病管理指南》将冠状动脉微血管疾病也定义为冠心病的一种类型[32]，提示对冠状动脉微血管障碍的认识及干预成为心血管界急需关注的问题。Ayhan等[33]的一项研究通过对47例STEMI病人血清OPG浓度和微循环阻力指数(IMR)的研究，发现高OPG组病人IMR明显高于低OPG组，多元线性回归分析示OPG与IMR直接独立相关，提示OPG可能是冠状动脉微循环障碍的指标之一。目前对于冠状动脉微循环障碍的检测复杂，价格昂贵，不能用于临床。因此，寻找能反映冠状动脉微循环情况的简单易行的指标迫在眉睫。OPG与冠状动脉微循环之间独立相关性的机制及OPG能否作为预测冠状动脉微循环的敏感而特异性的指标，仍需大量的研究来进一步证实。

3 总结与展望

血清OPG浓度的不同，其发挥的作用不同，高于生理浓度的OPG主要对冠状动脉发生粥样硬化起保护作用；低于生理浓度的OPG则主要与炎性细胞及炎性细胞因子相互作用引起持续的炎症反应诱发ACS等不良心血管事件，明显降低CHD病人的临床获益。相信未来经过更多学者对OPG的进一步探究，OPG对CHD的预测价值及针对OPG治疗的药物能运用于临床，从而让更多的CHD病人受益。