骨硬化蛋白在慢性腎臟病發病及血管鈣化中作用的研究進展

戴璇，李月紅，姜埃利，袁連方

(1天津市南開醫院，天津300100；2天津醫科大學第二醫院；3天津醫科大學代謝病醫院)

近年來，慢性腎臟病(CKD)患者的數量不斷增加。心腦血管事件是影響CKD患者生存的最主要的原因。目前多項研究認為血管鈣化與CKD患者心腦血管事件的發生密切相關，是CKD患者死亡的獨立危險因素[1]。鈣化是由多種因素參與的復雜的生物礦化過程，與骨或軟骨的發育類似。Wnt/β-catenin信號通路作為骨代謝的重要通路，其在血管鈣化中可能存在的作用受到日益關注。骨硬化蛋白(Sclerostin)是該通路中最主要的調節因子，主要由骨細胞和軟骨細胞產生分泌，在牙骨細胞、腎臟細胞及血管內皮細胞中也有少量分泌。Sclerostin主要功能是作為Wnt/β-catenin信號通路的抑制物，對成骨過程進行負性調節。已有多項研究表明，Sclerostin在骨質疏松癥、CKD、糖尿病、腫瘤中均有重要作用[2～5]。現就Sclerostin在CKD發病及血管鈣化中作用的相關研究進展進行綜述。

1 Sclerostin與CKD發病的關系

1.1 Wnt/β-catenin信號通路在CKD發病中的作用 Wnt/β-catenin信號通路具有高度的生物保守型，在嚙齒類動物及哺乳動物中廣泛存在，并且在生長發育的多個階段均有重要的調節作用，其可通過對腎臟成祖細胞的更新與分化進行調節，從而保證足夠數量的腎單位形成。目前已發現在前小管聚集處表達的Wnt-4蛋白和在輸尿管上皮細胞表達的Wnt-9b蛋白可激活該通路，進而促使間充質干細胞(MSC)向上皮細胞分化，最終形成有效的腎單位。而異常激活的β-catenin信號通路則會造成腎臟發育異常。目前發現RAS系統的組成成分、FSP1、纖溶酶原激活物抑制劑1、FN、Snail蛋白1及MMP-7等一些相關靶點基因均與腎臟纖維化的發生和發展密切相關[6]。同時，多項CKD相關研究均發現β-catenin相關蛋白表達增加，表明β-catenin在慢性腎臟纖維化形成中也起到調節作用。目前認為，當腎臟出現慢性損傷后，Wnt/β-catenin信號通路被異常激活，可能對損傷的腎臟發揮一定的修復作用；而異常高表達的Wnt/β-catenin信號也會造成腎臟功能紊亂，尤其在慢性腎臟損傷中，多種因素通過各種途徑導致Wnt/β-catenin信號通路處于持續異常的高表達狀態，這種狀態可能會加快腎臟纖維化進展，并最終造成腎臟損害。

1.2 Sclerostin在CKD中的表達及作用 Sclerostin由Sclerostin基因通過mRNA轉錄進行表達，目前通過基因檢測技術發現，人類胚腎細胞系中Sclerostin蛋白的mRNA高表達，其表達量與骨組織中的相近，但正常成人腎臟中Sclerostin的含量極低，說明在發育正常的腎臟中Sclerostin基因幾乎不表達。目前已有多項研究表明，Sclerostin在CKD中發揮重要作用。Pelletier等[7]首次報道血清Sclerostin水平從CKD 3期開始逐漸升高，并且各項觀察顯示CKD 5期患者血清Sclerostin水平明顯高于CKD 3、4期患者[8]，為正常對照組的2～4倍。有研究表明血清Sclerostin水平與腎小球濾過率(eGFR)呈負相關[9]。還有研究顯示血清Sclerostin水平與血液透析方式相關，血液透析濾過比血液透析更能降低血清Sclerostin水平，但腹膜透析和血液透析患者的血清Sclerostin水平并無明顯差異[10]。考慮Sclerostin相對分子質量為24 kD，且幾乎不攜帶正電荷[11]，因此其可能通過腎小球濾過后被再吸收，其在體內的含量可能與濾過率相關。但另外一些研究顯示血清Sclerostin水平與殘存腎單位沒有直接關系，更可能是由于成骨細胞增多造成的[12]。雖然目前觀察到Sclerostin在CKD中明顯增高，但對于其升高的原因并未明確。

Sclerostin作為Wnt信號通路最重要的抑制性因子，可與細胞膜上的LRP5/6共受體相結合，競爭性抑制Wnt受體復合物生成，從而阻斷細胞內蛋白的激活過程，進而阻斷細胞內的四聚體(APC、Axin、GSK-3β、β-catenin)解體，其下游轉錄過程終止，導致Wnt蛋白靶基因(cyclin D1、Runx2、Osx、c-myc等)的表達降低[13]，最終使Wnt/β-catenin信號通路轉導被抑制。因此在CKD中升高的Sclerostin可通過抑制異常高表達的Wnt/β-catenin信號通路轉導，減少其對已損傷腎臟的進一步刺激，減輕腎臟損害。另外，CKD的腎臟損傷因素眾多，Sclerostin在CKD中的具體作用與其他影響因子存在一定相關性。PeTan等[6]也觀察到甲狀旁腺激素(iPTH)與Sclerostin呈負相關。并且在CKD大鼠模型中升高的iPTH可直接降低Sclerostin mRNA水平，進而抑制Sclerostin的轉錄表達[14]。Sclerostin與在CKD進展中有重要作用的轉化生長因子β(TGF-β)具有相關性。目前認為TGF-β1蛋白升高是造成腎臟纖維化的重要原因之一，而Sclerostin可通過下調TGF-β1及BMP活性抑制纖維化的進展。

目前對于血清Sclerostin在CKD各階段中的具體產生來源并沒有得出一致結論，但無論是由于生成增多還是濾過率降低造成的Sclerostin含量增加，大部分研究仍然認為Sclerostin作為負反饋調節因子對CKD的進展有一定抑制作用，可能在延緩腎臟慢性纖維化及腎臟血管鈣化中起到一定的積極作用，但具體機制及Sclerostin與其他相關因素之間的作用關系仍需要進一步探索。

2 Sclerostin在CKD血管鈣化中的作用

2.1 Sclerostin在血管鈣化中的作用 血管鈣化的發生發展過程與成骨類似。Wnt/β-catenin信號通路作為骨代謝的主要通路，在血管鈣化中的作用得到廣泛重視。Zhu等[15]在動物實驗中發現，小鼠發生鈣化的主動脈瓣Sclerostin水平升高。Hampson等[16]研究顯示絕經后女性血清Sclerostin水平與腹主動脈硬化呈正相關。有學者對T2DM患者的血管鈣化情況進行橫斷面研究，結果顯示，血清Sclerostin水平與動脈粥樣硬化、主動脈瓣鈣化及頸動脈內膜中層厚度異常均呈正相關，并且血清Sclerostin水平是T2DM患者發生動脈粥樣硬化性疾病的獨立危險因素[17]。Kim等[18]在對冠心病患者冠狀動脈鈣化情況的研究中發現，血清Sclerostin水平與冠狀動脈鈣化評分呈正相關。但目前的基礎研究認為，Sclerostin通過阻礙卷曲蛋白的沉積，抑制成骨細胞的形成[19]。一些研究顯示，當血清Sclerostin水平達到某一程度時，MSC向骨細胞分化減少，鈣化程度降低，表明Sclerostin可能抑制了Wnt/β-catenin信號通路的活動[20]。最新研究顯示，血清Sclerostin水平與血管鈣化程度(AAC)及主動脈瓣鈣化的嚴重程度呈負相關，可作為AAC的獨立危險因素，表明Sclerostin可能是延緩血管鈣化的保護性因素[21]。上述研究均顯示了Sclerostin在血管鈣化中存在重要作用，并且很可能是血管鈣化的主要保護性因素。

2.2 Sclerostin在CKD血管鈣化中的表達及作用 血管鈣化在CKD患者中普遍存在，主要類型是發生在中小動脈的中膜鈣化及心臟瓣膜鈣化，是CKD患者心腦血管事件發生的獨立危險因素。在CKD患者的相關研究中表明，Sclerostin在血管鈣化的發生中具有重要作用[22]。Qureshi等[23]對CKD患者進行動脈活檢，發現血清Sclerostin水平與動脈鈣化呈正相關。有學者[11]對非透析CKD患者進行調查，結果顯示血清Sclerostin水平隨GFR下降而升高，是冠狀動脈粥樣硬化的獨立危險因素，并且Sclerostin和骨保護素可能存在疊加作用。王喆等[24]在維持性血液透析(MHD)患者冠狀動脈鈣化的研究中發現,血清Sclerostin水平與冠狀動脈鈣化評分呈正相關，高水平血清Sclerostin是冠狀動脈鈣化的獨立危險因素。Pelletier等[25]的研究表明，MHD患者腹主動脈鈣化程度與血清Sclerostin水平呈正相關，高水平血清Sclerostin是腹主動脈鈣化的獨立危險因素。然而，Yang等[26]研究發現，MHD患者血清Sclerostin水平與主動脈鈣化評分呈負相關。Claes等[27]對非透析CKD患者進行橫斷面研究顯示，存在主動脈鈣化的患者血清Sclerostin水平較高，但經多元Logistic回歸分析校正相關變量后發現血清Sclerostin水平與血管鈣化程度負相關。Balci等[28]分析發現,年齡、外周血管疾病和低水平血清Sclerostin是動靜脈內瘺鈣化異常的獨立危險因素。Register等[29]研究顯示，在男性患者中，血清Sclerostin水平與頸動脈鈣化呈負相關。一項腎移植患者相關研究也證實,血清Sclerostin水平與血管鈣化嚴重程度呈負相關[30]。此外，Brandenburg等[31]發現CKD患者血清Sclerostin主要來自發生鈣化血管的原位分泌，且與心臟瓣膜鈣化呈正相關；其另一項研究在鈣化的主動脈瓣及皮膚活檢中均發現Sclerostin mRNA表達明顯上調[32]。Jean等[33]對MHD患者進行研究發現，高血清Sclerostin水平與低死亡率相關。由此可見，對于Sclerostin在CKD血管鈣化中的作用結論尚不統一。多數研究更加傾向于認為升高的Sclerostin主要來源于發生鈣化部位本身的原位分泌，通過負反饋調節抑制Wnt/β-catenin通路的信號轉導，減弱Wnt/β-catenin信號通路的激活狀態，從而抑制鈣化的進展，減輕血管鈣化程度。但Sclerostin在血管鈣化發生發展不同階段中的具體作用機制仍需要進一步研究。

2.3 Sclerostin與CKD血管鈣化相關因素之間的關系 目前認為CKD血管鈣化相關的因素除骨礦化異常外還包括甲狀旁腺功能亢進、高磷血癥、維生素D代謝異常及成纖維細胞生長因子23(FGF23)、骨保護素、血管鈣化抑制因子等。臨床觀察發現,雖然CKD患者同時存在血清Sclerostin水平升高及高iPTH，但在相關性分析中卻顯示血清Sclerostin與iPTH呈負相關[6]。高磷誘導的血管平滑肌細胞骨樣細胞轉化可能與Wnt/β-catenin信號通路相關[34]。有學者發現,給予患者磷結合劑治療后，血清Sclerostin表達水平下降[35]。因此Sclerostin作為Wnt/β-catenin通路的抑制劑可能存在一定的阻斷作用，但具體機制需進一步研究。文獻[36]報道CKD患者血清Sclerostin不僅與iPTH呈負相關，同時與維生素D的活性代謝產物1,25-(OH)2D3水平呈負相關。另有研究顯示，作為CKD骨礦化增強早期標志物的FGF23可能通過調節血磷水平間接抑制Wnt/β-catenin通路信號轉導。

總之，目前關于Sclerostin的研究主要集中在骨代謝及腫瘤等相關領域，Sclerostin在糖尿病、心腦血管疾病及CKD等疾病中的作用也得到了廣泛關注。基礎研究表明，Sclerostin是Wnt/β-catenin信號通路中最重要的抑制因子。相關體外及體內研究均顯示,Sclerostin在CKD的進展及血管鈣化的發生發展過程中有重要作用。Sclerostin可能通過其抑制作用拮抗腎臟纖維化的發展，減緩CKD的進展。并且Sclerostin可能與其他相關因子共同參與血管鈣化的發生發展過程，但其與血管鈣化的具體關系結論不一，關于其是否對鈣化血管有保護作用仍有爭論。具體的作用機制仍需更多的研究與探討。