炎症与冠状动脉钙化

金富璐，熊 惠，赵良平

(苏州大学附属第二医院，江苏 苏州 215004)

冠状动脉粥样硬化病是一种血管内皮受损后发生的慢性炎症性动脉硬化性疾病，在中国其发生率呈现逐年上升趋势，严重威胁我国人民的生命健康[1]。动脉钙化常发生在动脉粥样硬化处，随着对钙化检测手段和技术的不断提高，发现90%的冠心病患者存在动脉钙化，因此动脉钙化可作为识别动脉粥样硬化的标志[2]。在冠状动脉粥样硬化进程中，动脉钙化可能是一个致病因素，钙化的严重程度与远期不良心脏事件的发生呈正相关[3]。关于炎症与动脉钙化的关系一直备受关注。探讨冠状动脉钙化(coronary artery calcification，CAC)的危险因素、原因及机制对预防心血管事件有一定的帮助。本文主要对炎症与CAC的关系进行综述。

1 动脉粥样硬化与动脉钙化

1.1动脉粥样硬化 冠状动脉性心脏病(coronary heart disease，CHD)是心肌缺血缺氧或坏死而引起的心脏病 ，由冠状动脉粥样硬化使血管腔狭窄或阻塞，和(或)因冠状动脉功能性改变(痉挛)导致。冠状动脉粥样硬化是CHD的基本病变，斑块的形成是其起始环节。动脉粥样硬化斑块是具有生物活性的组织。氧化型低密度脂蛋白颗粒诱导内皮细胞表达白细胞黏附分子(如血管细胞黏附分子-1、选择素等)，这些黏附分子促进循环单核细胞和T淋巴细胞的聚集，从而释放细胞因子并放大炎症级联。单核细胞分化为巨噬细胞，巨噬细胞吞噬氧化型低密度脂蛋白，随后演变为泡沫细胞。当炎症细胞和脂质在动脉粥样硬化瘤内积聚时，粥样斑块就会逐渐增大[4]。

1.2动脉钙化 动脉钙化常是钙盐结晶在动脉粥样硬化斑块形成处沉积，而不发生于正常血管壁。Demer等[5]研究发现，钙化可以区分为3种类型：①动脉粥样硬化相关内膜钙化，冠状动脉的钙化主要是这一类型，斑块发生于有大量脂质细胞和巨噬细胞浸润的血管壁上，随着疾病的发展，导致冠状动脉逐渐变硬，顺应性下降，心肌灌注减少。②中膜钙化,主要与肾脏病和糖尿病相关，定位在弹性蛋白纤维和平滑肌细胞上。③遗传性疾病相关钙化,常发生在动脉内膜，与Marfan综合征和遗传疾病(弹性假黄瘤、婴儿全身动脉钙化、CD73缺乏引起的动脉钙化等)相关。也有研究认为，平滑肌细胞不仅参与了中膜钙化，也参与了内膜钙化，在动脉粥样硬化斑块部位以点状或片状存在[6]。

动脉钙化和动脉粥样硬化具有相同的影响因素，包括血脂、年龄 、性别 、高血压、糖尿病、慢性肾脏疾病、吸烟、睡眠情况以及情绪等[7-9]。有研究认为，动脉钙化在年龄很小时便可出现，随着年龄增长，钙化程度逐渐加重，呈现出与动脉粥样硬化发展变化相平行的趋势。另有研究发现，钙盐沉积可以不发生在动脉粥样斑块上，其可先于斑块形成，加之动脉钙化个体差异性的存在，有时动脉粥样硬化与动脉钙化之间并非平行发展。

2 钙化的检测方法

2.1CT与CTA 血管钙化广泛分布在人体中，其有显著的不良临床影响，包括收缩期高血压、左室肥厚、冠状动脉缺血、充血性心力衰竭等。有研究表明，血管钙化相对于传统的Framingham危险评分，有更好的不良事件的预测和预后价值[10]。早期检测血管钙化对预防心血管不良事件的发生发展有很大的意义。

CT是一种传统的检测钙化的方法，虽能直观显示出大片钙化，但对微钙化和点状钙化的辨识度不高，对血管结构的显示也不甚明了[11]。相比之下，同样使用CT的冠状动脉血管造影(coronary CT angiography，CCTA)由于先进的技术，可以以较少的辐射量获得更高质量的心脏血管结构的显示，使其在日常应用中得到了更广泛的接受[12]。一项基于45项研究2 045例患者的Meta分析显示，以患者为基础的血管狭窄的CCTA敏感性和特异性分别为99%和88%[13]。Budoff等[14]研究了来自美国16个中心230例患者，CCTA对冠脉狭窄的敏感性和特异性分别为95%和83%，阴性预测值为99%。由此可见，CCTA有很强的敏感性和阴性预测值。然而，有研究表明，广泛的动脉钙化会减弱CCTA的准确性。对于钙化中的大钙化灶来说，相对比较稳定，发生心血管不良事件的概率小，使用传统的检测手段即可发现。而微钙化在CT上并不可见。

2.2PET/CT 新的技术应运而生，使用氟化钠(NaF)和脱氧葡萄糖(FDG)PET/CT能够检测和量化体内微钙化过程(钙化<50 μm的沉积，主要发生在纤维帽中)，对微钙化的检测具有一定的实用价值[15]。动脉粥样硬化斑块的泡沫细胞形成时，单核-巨噬细胞会消耗大量葡萄糖，积累脱氧葡萄糖，从而起到检测的目的。18F-氟化钠是一种用于肿瘤学的PET/CT放射性示踪剂，可取代羟基用于检测转移性骨的扩散，同样可以用于动脉粥样硬化斑块的检测。在动脉粥样硬化内，微钙化很大程度上是由血管平滑肌衍生的成骨细胞驱动的一个活跃的过程。坏死细胞释放出的磷酸钙的被动沉积也可能起到一定的作用。氟化钠定位于活跃的微钙化部位，在活性微钙化部位的羟基磷灰石中的结合方式与其肿瘤学应用中的方法相似。

2.3SPECT CCTA对于血管结构有很好的显示，而对于解剖血流动力学有一定的局限性。心肌灌注单光子发射计算机断层显像(SPECT)可以弥补这一缺点，有效地判断心肌的灌注和损伤。SPECT和CTA是分别提供功能性和解剖学信息的诊断成像方式。Kirisli等[16]开发了独特的三维融合软件SMARTVis系统，可将心脏CTA和SPECT MPI进行综合分析，使融合的三维椭球心肌影像被展开并重新格式化成一个二维环平面，更直观地反映血管变化，并将其应用于临床。在此基础上，Nakahara等[17]设计了改进的三维SPECT-CCTA融合的显示形式基于融合的公牛眼(FBE)，通过软件将CTA和SPECT融合的三维图像转化为FBE图像。但由于FBE生成费时费力，缺乏大量研究数据的支持，其敏感性和特异性还未得到充分证实，尚未在临床上广泛应用。

3 炎症与钙化

3.1动脉钙化的影响因素 随着对动脉钙化的研究越来越多，多项研究证明，基因、年龄、性别、愤怒抑郁情绪、吸烟、睡眠情况、高血压、高血糖、高血脂症、肾脏疾病等多种因素都可影响动脉钙化的形成，但具体机制尚不完全清楚[7-8]。目前已有研究显示多种主动调节过程影响着动脉钙化：①维生素K2可通过抗氧化应激，减少活性氧的生成，从而减缓动脉钙化的进程[18-19]。②核心结合因子a1(core binding factor a1，CBFA1)被认为是血管平滑肌细胞向成骨细胞/软骨细胞表型分化的早期调控因子之一，其可通过增加骨桥蛋白(OPN)、骨钙素(OCN)、核因子 κB 受体活化因子配基和碱性磷酸酶(ALP)等物质表达来促进血管平滑肌细胞表型分化，分化的血管平滑肌细胞又可增加Runx2基因的表达进一步促进血管钙化[20]。③基质蛋白的表达和分泌增加产生基质金属蛋白酶，使现有的基质被移除。钙化血管细胞产生的细胞外基质含有更多的Ⅰ型胶原和纤维连接蛋白，而Ⅳ型胶原含量较少，从而使钙化的血管细胞可能具有更强的黏附性和刚性，进一步加重钙化[21]。

3.2炎症与动脉粥样硬化 炎症与动脉粥样硬化以及动脉钙化的发生发展存在关联，动脉粥样硬化的炎症假说得到越来越多的研究证实[22]。炎症可导致动脉粥样硬化斑块不稳定和破裂，进而引发急性冠脉综合征[23]。低级别慢性炎症导致动脉粥样硬化血栓形成的各个阶段，包括早期斑块形成、斑块生长以及心肌梗死、中风和心血管事件发生前的急性斑块破裂。C反应蛋白(C reaction protein，CRP)是由肝脏合成和分泌的非特异性的急性相反应蛋白，是炎症和组织破裂的敏感标志，为国际公认的、最典型的炎症标志物之一[24-25]。作为炎症下游的标记物，CRP使临床上衡量炎症对动脉粥样硬化的影响变得可测量。相关研究表明，CRP 存在于动脉粥样硬化的全过程，对其发生、发展及预后影响重大。CRP 可与脂蛋白结合，促进补体系统激活及其他炎症因子的释放，增加氧自由基释放，损伤血管内膜，导致血管痉挛、循环功能障碍。CRP 水平可较好地反映心肌细胞损伤程度和疾病演变过程，对是否存在心室重构等风险、冠心病的严重程度及危险分层有着重要的指导意义[26]。多项研究表明，CRP是急性冠脉综合征、冠状动脉介入治疗术后支架血栓形成、动脉僵硬的发生以及钙化型主动脉瓣膜病等的预测因子[27-28]。Ridker等[29]随机对照研究显示，在心肌梗死患者中使用卡纳金单抗(Canakinumab，抗白细胞介素-1β的人单克隆抗体，具有抗炎作用)，与安慰剂相比，可以显著降低高敏CRP水平，降低血栓形成及心血管事件发生率，为炎症假说提供依据。

3.3炎症与钙化 炎症与钙化的关系得到越来越多的研究证实。Shang等[30]选择腹膜透析患者进行冠状动脉钙化(CAC)评分、随访和相关因素分析，结果显示血清磷酸盐水平和超敏CRP是CAC发生的独立危险因素。Kestenbaum等[31]对1 123例慢性肾脏病患者进行了平均3.3年的随访，结果显示，25.1%基线无CAC的患者发生了CAC，18.0%基线有CAC的患者出现CAC进展。在校正其他相关因素后，发现白细胞介素-6(IL-6)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)是CAC发生和进展的预测因子。有研究显示，无心血管疾病的慢性肾脏病患者中，与女性患者相比，男性患者容易发生CAC[32]。一项研究以绝经女性冠心病患者为研究对象，探讨雌二醇水平及炎症状态与CAC的关系，结果显示，高钙化积分组患者的血清雌二醇水平明显低于低钙化积分组和无钙化组，而高敏CRP、IL-6、TNF-α水平明显高于低钙化积分组和无钙化组。血清雌二醇水平与IL-6、TNF-α水平呈负相关，提示绝经后女性冠心病患者雌激素水平降低可能导致体内的炎症状态增强，进而影响冠状动脉钙化形成和进展[33]。Henze等[34]采用重组人CRP对原代人主动脉平滑肌细胞(Human aortic smooth muscle cell，HAoSMC)进行处理，使用定量RT-PCR、蛋白质分离与Western等方法对处理后的HAoSMC进行分析发现，上调CRP后，CBFA1(一种成骨转录调控因子)mRNA和蛋白表达以及血管诱导活性均明显增加。CRP也增加了成骨酶组织非特异性碱性磷酸酶(ALP)的表达和活性。将CRP加入高浓度磷酸盐状态下的HAoSMC，同样明显增强成骨标记物的表达。此外，CRP可直接增强高磷状态下HAoSMC向成骨细胞/软骨细胞的分化，促进钙化的进程。Henze等[34]进一步对CRP促进钙化的可能机制进行研究，结果提示，CRP可增加氧化应激标志物mRNA的表达并降低总抗氧化能力，增加了氧化应激下游信号，激活p38MAPK信号通路，使p38MAPK磷酸化增强，进而促进HAoSMC向成骨/软骨细胞转化和钙化形成。由此可见，炎症因子诱导细胞氧化应激，激活细胞内促钙化信号通路，促进了血管平滑肌细胞骨/软骨细胞转分化，并加重磷酸盐诱导的骨/软骨细胞转分化和钙化，有利于血管钙化的进展。

4 总 结

动脉粥样硬化的炎症假说不断得到证实，CRP与动脉粥样硬化和钙化的关系逐渐明朗。CRP等炎症介质可以预测冠心病危险程度及不良事件的发生，是动脉钙化的危险因素，但其与两者的发生机制仍不清楚，越来越多研究认为CRP等炎症介质不仅仅是一个指标，它也可通过信号通路、炎症因子、补体等参与导致动脉粥样硬化和钙化的形成过程。动脉钙化是否可以在粥样硬化之前发生、动脉钙化又如何作用于粥样硬化并加速其进展；对于不同研究结论的差异性，原因是否在于现有研究样本数过小、个体的差异及对CRP测量中受到潜伏感染和免疫性疾病的影响等一些外部条件，还需要做进一步的研究。目前临床对于钙化的检测手段多种多样，但对于微钙化、早期钙化的发现缺乏有效的技术，也尚未有一种更安全经济的手段早期发现钙化，这也是未来研究方向之一。

利益冲突：所有作者均声明不存在利益冲突。