脂蛋白（a）与钙化性主动脉瓣狭窄的关系

赵振燕综述，宋光远、吴永健审校

目前，钙化性主动脉瓣狭窄（calcific aortic valve stenosis，CAVS）是最常见的瓣膜性心脏病之一，一般中年开始起病，患病率随年龄呈指数增长，在年龄＞80 岁时发病率迅速增加[1-2]。随着老龄化社会的到来，CAVS 在中国也将成为主要的疾病负担。据估计，在2030年全球将会出现＞450 万例临床上明显的主动脉瓣狭窄患者[3]。CAVS 早期是无症状的，一旦出现呼吸困难、心绞痛、心力衰竭和晕厥，病情会急转直下，有明显临床症状的CAVS 患者未治疗的年死亡率高达25%，外科换瓣或经导管主动脉瓣置换术是根治办法。尽管经导管主动脉瓣置换术为无法外科手术或手术中、高危风险的患者提供了绝佳的选择，但由于高龄和合并症限制了总生存率，晚期CAVS 患者的预后仍然很差[4]。目前尚无有效药物或干预措施用于预防或延缓瓣膜钙化狭窄。

传统上，CAVS 被认为是由瓣膜的持续磨损引起的被动性退行性疾病，尽管存在许多公认的CAVS 危险因素，例如年龄、二叶瓣畸形、高血压和低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）水平升高[5-6]，但早期进行的他汀类药物和血管紧张素Ⅱ受体拮抗剂在延缓轻至中度主动脉瓣狭窄进展的随机临床试验均未显示出获益[7]。如今，随着对CAVS 分子机制的不断深入研究，越来越意识到这种疾病的特征是炎症的活跃过程继之以瓣膜的纤维钙化重塑[3，8]。在某种程度上，这可以归因于CAVS 的另一种可能的因果风险因素：脂蛋白（a）[Lp（a）]。本综述将论述脂蛋白（a）[Lp（a）]在CAVS 的潜在风险、作用机制，以探讨有前景的治疗方法。

1 脂蛋白（a）与CAVS 的关系

Lp（a）是一种低密度脂蛋白样颗粒，由LDL-C和载脂蛋白B100（ApoB100）分子共价连接至载脂蛋白（a）[Apo（a）]组成[9]，其中Apo（a）为Lp（a）所独有。Lp（a）与CAVS 之间的风险关系早在90年代已有研究描述[5]。如今，越来越多的证据表明Lp（a）是CAVS 的因果风险因素[6,10-11]。2014年，在欧洲前瞻性癌症调查（EPIC）-诺福克研究中进行了首次纵向研究，三分位数中高Lp（a）水平（＞19.2 mg/dl）的参与者与中下Lp（a）水平（＜7.7 mg/dl）参与者相比，因CAVS 住院或死亡的风险更高（HR=1.57；95%CI:1.02～2.42）[12]，该研究表明Lp（a）是CAVS 的重要危险因素。全基因组关联研究表明，确定血浆Lp（a）水平的基因位点（rs10455872）的遗传变异与CAVS 的存在有关（HR=1.57；95%CI为1.10～2.26）[10]。随后的大规模孟德尔随机研究验证了Lp（a）水平升高与主动脉瓣狭窄风险较高的因果关系[6,11]。在此理论基础上，哥本哈根市心脏研究和哥本哈根总人口研究对77 680例参与者进行长达20年的观察，进一步验证了Lp（a）相应的基因型（rs10455872）可引起血浆Lp（a）水平升高这一结论，发现Lp（a）水平升高与CAVS 风险增加相关，Lp（a）浓度＞90 mg/dl 预测CAVS 患病风险增加三倍[6]。此外，在杂合子家族性高胆固醇血症患者中，LDL-C 负荷水平是最大的危险因素，但经多变量因素分析后，血浆Lp（a）浓度仍是CAVS 的重要预测指标，Lp（a）浓度每增加10 mg/dl,发生CAVS 的风险增加1.1 倍，进一步表明Lp（a）是CAVS 的独立危险因素[13]。即使在已存在冠状动脉疾病的患者中，Lp（a）仍然是CAVS 的危险因素，这也暗示Lp（a）会影响CAVS 的病理生理过程[14]。上述研究表明，升高的Lp（a）水平在CAVS 的发展中起因果作用。

大量研究发现Lp（a）是氧化磷脂（OxPL）的主要脂蛋白载体，后者被认为是高度致动脉粥样硬化的物质，在Lp（a）诱导的CAVS 中起关键作用[15-16]。OxPL 反映了Lp（a）的生物学活性，Capoulade 等[17]文献观察了Lp（a）水平对220例轻至中度主动脉瓣狭窄患者的瓣膜狭窄进展率和瓣膜置换以及心脏死亡的影响，发现在Lp（a）的三分位数最高组中OxPL-apoB 水平更高，患者的主动脉瓣狭窄进展更快。经过多变量因素调整后，升高的Lp（a）或OxPL-apoB 水平仍然是CAVS 病情进展快和预后差的独立预测因子。这些发现支持Lp（a）通过其相关的OxPL 介导CAVS 进展的假设。18F-氟化钠（18F-NaF）是主动脉瓣狭窄疾病活动的新生标记物，最近，一项研究结合了正电子发射计算机断层扫描（PET-CT）、超声心动图检查和OxPL、Lp（a）水平来观察瓣膜钙化活性和CAVS 进展之间的关系。这项研究表明，升高的Lp（a）和OxPL 均与瓣膜18F-NaF 摄取增加有关，提示Lp（a）和OxPL 均可增加瓣膜钙化活性，可预测CAVS 的进展[18]。Zheng等[19]的研究纳入了更多样本，进一步验证了上述假设，同时体外实验证实了OxPL 可诱导由Lp（a）介导的瓣膜间质细胞的成骨分化，而这一过程又可被抗OxPL 的E06 单克隆抗体抑制，表明Lp（a）和OxPL 可驱动瓣膜钙化和疾病进展。

2 Lp（a）诱导CAVS 的病理生理机制

2.1 CAVS 的病理生理学可以分为两个阶段：起始阶段和进展阶段。

（1）CAVS 的起始阶段表现为钙盐沉积、瓣膜硬化，类似于动脉粥样硬化的病理生理过程[20]。在主动脉瓣中，起始阶段是由机械、氧化或剪切应力对瓣膜上皮细胞的破坏而引发，而该上层细胞由瓣膜内皮细胞（VEC）组成[21]。在生理条件下，瓣膜内皮细胞通过调节细胞黏附、通透性和旁分泌信号传导来维持瓣膜稳态。但是，局部炎症和剪切应力导致瓣膜通透性增加，从而使脂蛋白[如LDL-C 和Lp（a）]和炎性细胞（如T 淋巴细胞、巨噬细胞、肥大细胞）渗入瓣膜。渗入瓣膜后，炎性细胞和脂质会在主动脉瓣内层即瓣膜间质细胞（VIC）所在的位置诱发炎症反应，而VIC 是主动脉瓣中最丰富的细胞群[22-23]。在VEC 的受损部位会发生微钙化，进而导致细胞死亡和凋亡小体的释放[20，24]。这些凋亡小体促进羟基磷灰石晶体的形成，通过触发促炎性细胞因子分泌炎症因子如白细胞介素（IL）-1β 和IL-6 促进CAVS 的发展[23]。此外，活化的VEC 释放出骨形态发生蛋白2（BMP2），它是目前研究最为广泛、诱导成骨活性最强的生长因子之一，也是钙化的重要引发剂，一旦出现炎症反应就会导致钙沉积物形成，进而发生主动脉瓣增厚、钙化，这会导致主动脉瓣顺应性下降，进一步加重机械损伤、细胞凋亡和钙化，从而导致钙生钙的恶性循环[25]。Dweck等[18]通过利用多模态成像在人类中证明了这一过程，主动脉瓣中18F-NaF 的摄取反映了微钙化的活度，在高Lp（a）水平患者中显示了微钙化在主动脉瓣狭窄疾病进展阶段是逐步增加的。同时发现，CAVS 患者的瓣膜18F-氟脱氧葡萄糖（一种常用的评估动脉壁炎症的示踪剂）的摄取也有所增加，但18F-氟脱氧葡萄糖的摄取在CAVS 早期和晚期之间没有太大差异。这表明炎症成分在整个疾病过程中保持相当稳定，而钙沉积物可能是后期疾病发展的主要驱动力[26]。

（2）进展阶段主要表现为VIC 分化为成骨细胞样表型，引起钙化。在健康个体中，VIC 可以合成胶原蛋白、弹性蛋白和糖胺聚糖，从而提供强度、弹性以及与VIC 间的交互作用[25-26]。在体外，人源性VIC 在Lp（a）中（100 mg/dl）孵育一周会导致关键炎症介质IL-6 和主要成骨细胞转录因子BMP2和RUNX2 的基因表达增加，与仅成骨培养基相比，Lp（a）使IL-6 表达增加2.1 倍，BMP2 表达增加3.2倍和RUNX2 表达增加2.2 倍。重要的是，一旦将Lp（a）与针对OxPL 的E06 单克隆抗体进行孵育可显著减弱Lp（a）介导的成骨分化作用[19]。人主动脉瓣间质细胞暴露于从正常个体中纯化的Lp（a），可显著提高碱性磷酸酶活性，释放磷酸盐，引起钙沉积、细胞凋亡和基质囊泡形成，这是引发微钙化、磷酸化信号转导的一种重要机制[27]。为了进一步证明这种由OxPL 介导的钙化作用，Bouchareb 等文献提出了Lp（a）及其相关的OxPL 通过自分泌生物素-溶血磷脂酸受体信号途径诱导人VIC 钙化。简言之，由ENPP2 基因编码的自分泌生物素是一种由各种类型的细胞（包括VIC）分泌的酶，其可将溶血磷脂酰胆碱转化为溶血磷脂酸，溶血磷脂酸与VIC 表达的G 偶联蛋白受体溶血磷脂受体结合，从而引发核因子激活的B 细胞的κ-轻链增强（NF-κB）介导的炎症级联反应，促进羟基磷灰石在主动脉瓣小叶中的强烈沉积，并加速CAVS 进展。来自CAVS 受试者的瓣膜显示溶血磷脂酸和自分泌生物素均明显增加。行免疫组化分析显示，高水平的自分泌生物素与OxPL 和Apo（a）共定位存在，表明在Lp（a）上存在自分泌生物素。ATX-溶血磷脂酸通过NF-κB/IL-6/骨形态发生蛋白途径促进主动脉瓣的矿化[27]。并且缺乏溶血磷脂受体的小鼠显示出骨量减少和成骨作用降低，表明溶血磷脂受体在成骨作用中的重要性。因此，瓣膜中Lp（a）的堆积允许自分泌生物素将溶血磷脂酰胆碱转化为溶血磷脂酸，并通过与溶血磷脂受体结合而直接作用于VIC，从而启动成骨环境。

2.2 Lp（a）可通过炎症途径促进钙化

众多研究表明，CAVS 的钙化途径和炎症途径密切相关。狭窄主动脉瓣中的自分泌生物素 mRNA水平与IL-6 mRNA 表达有关，IL-6 mRNA 是已知的NF-κB 下游靶点[27]。后者在高水平含自分泌生物素的瓣膜中通过IKKα（NF-κB 的一个亚基）的磷酸化增加而显示，表明存在促炎环境。用溶血磷脂酰胆碱体外诱导刺激人源性VIC 的IL-6 分泌，进而促进RUNX2 和BMP2 的表达，从而导致VIC 的成骨细胞表型[28]。另外，Diala 等文献先前报道IL-6 通过Akt-1 信号传导促进钙化。这表明Lp（a）及其相关的OxPLs 会引起炎症（即VIC 分泌IL-6），从而有助于主动脉瓣钙化[28]。Lp（a）/OxPL 可能促进钙化并且驱动成骨的其他主要信号传导级联途径是钙调节途径NOTCH1 和Wnt/β-catenin[23]。通 常，NOTCH1信号通过抑制成骨细胞转录因子RUNX2 来防止钙化，而NOTCH1 中功能丧失的突变会导致BMP2 上调。此外，Wnt/β-catenin 信号通路中糖原合酶激酶3（GSK-3β）和β-catenin 的激活还通过增加碱性磷酸酶的产生而导致VIC的成骨分化[12]。与这些调节途径的激活一起，促炎性细胞因子IL-6 和促成骨细胞因子的释放增加，进一步促进了VIC 的成骨分化[14]。

3 治疗目标及未来展望

截至目前，已有尝试对抗瓣膜钙化狭窄的治疗研究，但尚无医学方法可以明确预防或延缓主动脉瓣钙化的发生和进展。（1）他汀类药物：对他汀类药物在CAVS 中的作用进行的系统复习和荟萃分析表明，他汀类药物的阳性作用仅表现在回顾性非随机研究中，而前瞻性随机研究并未证实。并且所有试验都是在入选人群年龄较大且已患有明显的瓣膜疾病中进行的。如果CAVS 的早期阶段出现炎症而尚未出现钙化之前就使用他汀类药物或许会产生积极的作用。基于此假设，Dimitrow 等[29]对早期主动脉瓣疾病进行阿托伐他汀治疗，显示三种钙化生物标志物的水平均下降。因此对他汀类药物的使用时机需进一步研究探讨。（2）PCSK9 抑制剂：另一种降脂疗法是使用PCSK9 抑制剂。与WT 小鼠相比，PCSK9-/-小鼠的瓣膜钙化程度较低，这在体外PCSK9-/-VIC 钙化中得到了进一步证实。与非钙化瓣膜相比，人钙化主动脉瓣显示PCSK9 高表达，表明抑制PCSK9 可能是治疗CAVS 的一种有潜力的选择。但是，这可能仅是Lp（a）低水平患者的一种选择，因为依洛尤单抗给药只会在Lp（a）水平高的患者中实现较小的百分比降低[12]。（3）溶血磷脂受体拮抗剂：对抗瓣膜钙化狭窄的另一种方法是调节溶血磷脂受体信号。体外用溶血磷脂受体拮抗剂可阻止溶血磷脂酰胆碱刺激VIC，并减少了炎性细胞因子IL-6 的分泌。此外，以溶血磷脂受体为目标可减少VIC 的矿化[30]。同时，缺乏溶血磷脂受体的小鼠显示出成骨细胞分化减少，从而导致骨量减少。这表明，拮抗溶血磷脂受体信号可能成为预防瓣膜钙化狭窄的治疗靶点。（4）抗炎治疗：抗炎治疗可能成为治疗CAVS 的重要选择。最近发现，接受瓣膜置换手术的主动脉瓣狭窄患者术后血浆IL-6 水平较低，这表明降低IL-6 水平可能有利于延缓CAVS 的进展[30]。IL-6 受体的单克隆人源化小鼠抗体抑制剂（Tocilizumab）通过阻止IL-6 与相应受体的结合来拮抗IL-6 信号传导，该受体目前已被批准用于治疗类风湿关节炎。在血管平滑肌细胞中显示，使用抗IL-6 抗体在体外中和IL-6 会降低BMP2 和RUNX2 表达，从而降低钙化。因此，抗IL-6 治疗将成为针对Lp（a）水平升高患者延缓CAVS 的有前景的治疗方法[12]。

综上所述，升高的Lp（a）及其相关的OxPL 是CAVS 发生发展的独立风险因素，可以预测疾病的发展和不良结局。其可能通过促炎作用及多种钙调节途径促进瓣膜间质细成骨钙化、狭窄。因疾病晚期预后较差，尚需进一步探索预防或减缓CAVS 进展的治疗策略。

利益冲突：所有作者均声明不存在利益冲突