炎癥、氧化應激與終末期腎病血管鈣化

杜亞琴，李 怡，王 莉,△

(1.川北醫學院腎臟病研究所，四川 南充 637000；2.四川省醫學科學院·四川省人民醫院腎臟內科，四川 成都 610072)

炎癥、氧化應激與終末期腎病血管鈣化

杜亞琴1，2，李 怡2，王 莉2,△

(1.川北醫學院腎臟病研究所，四川 南充 637000；2.四川省醫學科學院·四川省人民醫院腎臟內科，四川 成都 610072)

心血管疾病是慢性腎病常見的并發癥，是導致患者死亡的首要因素，而血管鈣化是心血管事件發生率和死亡率增加的重要危險因素。前期研究已證明炎癥、氧化應激可導致綜末期腎病血管鈣化，本文主要闡述炎癥、氧化應激與血管鈣化的關系以及一些治療策略。

炎癥；氧化應激；終末期腎病；抗氧化因子相關因子2

心血管疾病是慢性腎病常見的并發癥，也是導致患者死亡的首要因素，血管鈣化是心血管事件發生率和死亡率增加的重要危險因素。既往研究表明高血壓、糖尿病、脂質代謝紊亂、甲狀旁腺功能亢進是引起血管鈣化的危險因素，目前已有研究發現高磷通過線粒體產生過多的活性氧(ROS)激活核因子-κB(NFκB)介導血管鈣化，因此本文將闡述炎癥、氧化應激與終末期腎病血管鈣化的關系。

1 鈣化分類

典型異位鈣化以羥基磷灰石形式存在，以鈣化的部位不同，可分為以下幾種：①血管內膜：羥基磷灰石鈣結晶以斑片狀沉積，脂質代謝異常、炎癥參與，涉及內膜增生和炎性細胞浸潤，血管管腔狹窄，最終阻塞。②血管中膜：羥基磷灰石晶體鈣線性沉積，彌散整個中膜，脂質沉積及炎癥細胞浸潤不參與其病變。③心臟瓣膜：心臟瓣膜纖維退行性變及瓣膜鈣鹽沉積。④鈣化防御(鈣性尿毒癥性小動脈病)：是比較特殊的血管鈣化，屬于中膜鈣化的一種，主要見于尿毒癥繼發性甲狀旁腺功能亢進癥。然而在慢性腎臟病(CKD)動脈硬化中內膜鈣化和中膜鈣化常可并存[1]。

2 血管鈣化機制

既往認為血管鈣化的發生是由血鈣磷過飽和所致的一個被動過程，現認為其是一種類似骨與軟骨形成的主動過程，它涉及一些骨相關蛋白的表達[2]。血管鈣化可能存在以下機制：①血管平滑肌細胞的表型改變：高磷刺激血管平滑肌細胞在核心結合因子α1(Runx2)的影響下轉化成軟骨樣或骨樣細胞，成骨細胞特異性的I型膠原蛋白、骨形成蛋白(BMP2)、堿性磷酸酶(ALP)及成骨細胞特異性轉錄因子Cbfa1表達上調。②血管平滑肌細胞的凋亡：最主要特征是細胞表型發生轉變，基質小泡的出現是細胞表型發生轉變的重要特征[3]，研究提示[4]凋亡的血管平滑肌細胞(VSMCs)釋放凋亡小體，其富含鈣與膜結合的小泡，它類似軟骨細胞釋放的基質小泡。Dai等[5]研究表明，高磷本身可以通過促進線粒體超氧陰離子產生，進而引起VSMCs 發生自噬，而抑制自噬后，顯著增加高磷誘導的基質小泡的釋放，而加速血管鈣化的發生和發展。③血管鈣化抑制物減少：胎球蛋白A(Fetuin)、基質Gla蛋白(matrix-Gla-protein，MGP)、骨形成蛋白7(BMP-7)、焦磷酸鹽、OPG/RANK/RANKL系統等能抑制血管鈣化的分子減少。

3 炎癥、氧化應激與血管鈣化的關系

目前發現多種機制參與血管壁鈣鹽沉積[6]，近年來炎癥、氧化應激在血管鈣化中的作用越來越受到重視。

3.1 炎癥與血管鈣化 慢性炎癥在終末期腎病中普遍存在，在動脈粥樣硬化中，浸潤的巨噬細胞或者是T淋巴細胞產生促炎癥因子，誘發平滑肌細胞(SMC)凋亡，轉分化為成軟骨細胞。Jing等[7]已發現炎癥阻礙低密度脂蛋白途徑，增加BMP2、I型膠原蛋白的表達，而加速透析患者血管鈣化及動脈粥樣硬化。因此炎癥因子如腫瘤壞死因子α(TNF-α)、白細胞介素6(IL-6)、轉錄生長因子β(TGF-β)在血管鈣化中起著重要作用。

3.1.1 TNF-α與血管鈣化 TNF-α作為一個多效應分子，在細菌感染、細胞外基質損傷時巨噬細胞可分泌。目前Yin等[8]研究表明TNF-α通過cAMP途徑促進鈣化，此外TNF-α也可通過NFκB促進鈣化，而TNF-α可以介導IκBα磷酸化及降解，激活NFκBp65核轉位。此外TNF-α激活NFκB還可使不穩定因子tristetraprolin (TTP)表達增加，最終使ANKH、焦磷酸分泌減少，促進由磷介導的血管鈣化。Hye-Lim等[9]發現TNF-α可通過激活NFκB使Msx2表達增加，而TNF-α并不直接引起ALP表達升高，只在當Msx2過表達的時可使ALP表達增加，使血管平滑肌鈣化。此外Al-Aly等[10]研究顯示在2型糖尿病的動物模型中，TNF-α誘導Msx2，Msx2通過Wnt信號形成成骨環境促進心瓣膜和血管中膜鈣化。

3.1.2 IL6與血管鈣化 IL6通過與細胞表面的I型分子組成的IL6配體結合，使STAT3磷酸化、激活ALP，使CVCs經歷成骨細胞分化[11]。Deuell等[12]發現骨髓來源的巨噬細胞與SMC在磷誘導的培養基條件下共同孵育并給予巨噬細胞集落因子(M-CSF)、RANKL后平滑肌鈣化程度加重，給予M-CSF、RANKL處理后IL6及TNF-α水平升高，抑制IL6、TNF-α后檢測到血管平滑肌鈣化減輕。Callegari等[13]發現在骨保護素(OPG)缺乏的ApoE小鼠，RANKL可使MGP表達降低、骨橋蛋白(OPN)表達升高，IL6水平升高。同時也發現IL6自身可引起誘導OPG缺乏的血管平滑肌鈣化。此外IL6能促進C反應蛋白(CRP)的表達，因CRP可減少內皮型一氧化氮和酶(eNOS)的表達而促進鈣化。

3.1.3 TGF-β與血管鈣化 TGF-β家族包括TGFβ1、2、3，活化素、TGF蛋白如BMP等，一系列TGFβ分子在自身免疫、血管疾病中起著重要作用。TGFβ與其跨膜受體結合后發揮作用，兩個I、II型絲氨酸/蘇氨酸激酶受體與其結合。I型受體包括ALK1-ALK7，II型受體包括活化素受體(ActRIIA、ActRIIB)、骨形態發生蛋白II型受體(BMPRII)、TGFβII 型受體(TGFβRII)、(AMHRII)，當配體與受體結合后I受體被II型受體磷酸化，被磷酸化的I型受體管理Smad2、3，結合共同介質受體Smad4形成RSmad(受體激活型)/CoSmad轉運至細胞核，通過與DNA上的smad結合元件結合，激活特定的靶基因。已有研究顯示II型受體中TGFβII型受體突變與動脈粥樣硬化及血管細胞的狹窄相關。

3.2 氧化應激與血管鈣化

3.2.1 氧化應激 氧化應激是指機體在遭受各種有害刺激時，高活性分子如活性氧自由基(ROS)和活性氮自由基(RNS)產生過多，氧化程度超出氧化物的清除，氧化系統和抗氧化系統失衡，而導致的細胞、組織的損傷。正常情況下機體中的超氧化物歧化酶(SOD)、醌氧化還原酶(NQO-1)等能將ROS清除。但終末期腎病患者的尿素、晚期糖基化終末產物等毒素引起活性氧自由基的生成增加，超過其抗氧化系統的防御能力時[14]引起ROS的蓄積引起細胞及組織的損傷。

3.2.2 氧化應激的產生 EL ASSar等[15]認為在機體內NADPH氧化酶、黃嘌呤氧化酶、非偶聯的一氧化氮合酶、線粒體呼吸鏈是體內ROS產生的主要途徑。NADPH酶(NOX)作為一種跨膜蛋白把電子從胞質的NADPH轉移致分子氧形成過氧化物。NOX有7種不同亞型，產生過氧化物是位于血管平滑肌上的有NOX1、2、4。在正常情況下一氧化氮合酶(NOS)可促進L-精氨酸變成L-瓜氨酸，并產生一氧化氮(NO)。當內生型一氧化氮合酶(eNOS)二聚體、L-精氨酸、四氫生物蝶呤缺乏時，eNOS產生過氧化物。而線粒體呼吸鏈產生過氧化物是在線粒體電子傳輸過程中的電子逃逸，它主要位于呼吸鏈復合酶I和III。

3.2.3 氧化應激的危害 近年研究證實氧化應激在激活血管相關成骨基因調控程序中的重要作用，Byon等[16]發現ROS可以促進VSMC由收縮型向成骨細胞的表型轉換，并且上調調控成骨細胞分化的轉錄因子Runx2的表達而導致血管鈣化。此外ROS能激活p38MApK，引起IKKβ磷酸化，進而降解IκBα，NFκB的P50核定位信號、P56DNA結合位點暴露后使NFκB發生核移位，與靶基因結合促進基因轉錄、表達。同時也發現外源性過氧化氫(0.1～0.4 mmol/L)可通過IP3/AKT途徑促進Msx2和cbfa1的表達，從而促進平滑肌細胞表達ALP向成骨細胞轉化，抑制AKT信號后可阻斷RUNX2、cbfa1的表達和血管鈣化，而抑制EPK信號途徑后血管鈣化未能改善。

4 血管鈣化的治療

4.1 針對炎癥的治療 NFκB作為一種炎癥介質，激活后的NFκB可誘導一系列分子參與血管鈣化，Wang等[17]用AGEs介導的NFκB引起的血管鈣化，使用NFκB抑制劑-吡咯烷二硫代甲酸胺(PDTC)后鈣化被抑制。

4.2 針對氧化應激的治療 流行病學及臨床資料表明傳統因素如糖尿病、高血壓、高同型半胱氨酸血癥[18]、高脂血癥[19]等是終末期腎病及心血管事件的危險因素。既往應用維生素C、維生素E等物質治療終末期腎病及心血管疾病未取得預想結果。近年來發現的一種核轉錄因子抗氧化因子相關因子2(Nrf2)，被認為是機體在對抗細胞氧化應激反應后的重要因子。

4.2.1 Nrf2 Nrf2是CNC堿性亮氨酸拉鏈結構家族的轉錄分子[20]，Nrf2在小鼠和人類的組織中廣泛存在，生理條件下Nrf2以非活性狀態通過其Neh2區域中的DLG基序和ETGE基序與二聚體存在的Kelch樣環氧氯丙烷相關蛋白-1(Keap1)的 Kelch結構域結合，被瞄定在細胞質中。而Keap1通過其BTB/POZ結構域結合Cul3(cullin 3)-依賴的E3泛素連接酶，通過26S蛋白酶使Nrf2通過泛素化而被降解，Nrf2從而以非游離狀態處于非活性狀態。目前認為Nrf2通過與ARE相結合，Nrf2-ARE信號通路介導下游的II相解毒酶以及抗氧化酶而發揮抗氧化作用，被認為是清除ROS以抗氧化應激最敏感的信號[21]。當機體遭受ROS或親電物質刺激時，Kelch樣環氧氯丙烷相關蛋白-1(Keap1)的半胱氨酸殘基被修飾，Nrf2與Keap1解離。解離后的Nrf2通過Maf蛋白與ARE結合，啟動下游II相解毒酶和細胞保護蛋白基因表達[22]。此外Nrf2做為一種轉錄因子，也可通過結合自身5端的ARE序列，調節自身蛋白的轉錄活性[23]。如前文所訴泛素可介導Nrf2的降解，但是其也可被Nrf2-ARE通路抑制，形成正反饋維持胞質中Nrf2濃度以便發揮抗氧化的作用。而機體恢復氧化還原平衡后，Nrf2轉回胞質中經泛素-蛋白酶體途徑降解或通過負反饋調節使其消耗后恢復到正常水平[24]。

4.2.2 Nrf2及Nrf2-ARE下游信號的作用 還原性谷胱甘肽(GSH)可使凋亡調控基因bcl-2蛋白表達上調，bax蛋白表達下調，也可通過清除體內自由基，使bax/bcl-2的比值降低減少細胞凋亡而減輕血管鈣化，Nrf2可增加GSH的水平。此外Ha等[25]發現鈣磷介導的血管平滑肌細胞Runx2、BMP2升高，而使用Nrf2的激動劑富馬酸二甲酯(DMF)可使其表達下降。Nrf2-ARE通路下游的抗氧化蛋白錳超氧化物歧化酶(MnSOD)過表達可通過抑制PKC、NFκB、氨基己糖通路的激活和晚期糖基化終末產物的生成，有效減輕ROS對高糖培養的牛主動脈內皮細胞的氧化應激損害[26]，另外發現AGE修飾的牛血清白蛋白誘導牛主動脈內皮細胞ROS產生，并激活Nrf2依賴的HO-1和NQO1兩個抗氧化基因的產生而對抗ROS損害[27]。

綜上所述，血管鈣化在綜末期腎病中普遍存在，炎癥及氧化應激誘導血管平滑肌細胞向成骨細胞表型轉換，上調成骨細胞分化的轉錄因子。已有研究發現對抗炎癥、氧化應激可減輕血管鈣化，但是針對炎癥及氧化應激與終末期腎病血管鈣化的機制及治療仍需要更多的研究。

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Inflammation，oxidative stress and vascular calcification in end stage renal diseas

DU Ya-qin1，2，LI Yi2，WANG Li2

國家自然科學基金資助項目(編號：81270828)

R692.5

B

1672-6170(2016)05-0218-04

2016-02-24；

2016-05-24)

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