1 磷酸盐与VC

  VC分为4种类型：内膜钙化、中膜钙化、瓣膜钙化及钙化防御。在终末期肾脏病（End stage renal disease，ESRD）患者中，内膜钙化和中膜钙化同时发生，但中膜钙化更为常见，因此内膜及中膜钙化可能是导致ESRD患者心血管死亡风险增加10～100倍的主要因素［1］。内膜钙化及中膜钙化所导致的临床后果虽然通常在同一患者中共存，但是二者是完全不同的，内膜钙化的主要后果可能是斑块破裂和急性血管闭塞；而中膜钙化会引起动脉僵硬而导致收缩压升高，导致左心室肥大。流行病学和临床研究已经强调血清磷酸盐水平和VC之间的关联，这种关联存在于CKD的每一个阶段。为了更好的阐明钙及磷酸盐失调与VC的关系，提出了两种不同的机制：被动机制即血管中直接的磷酸钙沉积以及通过诱导骨相关基因而产生的主动机制。血管平滑肌细胞（Vascular smooth muscle cell，VSMC）典型的表型为收缩表型，存在于血管介质中。这些细胞高表达维持肌丝功能和结构所需的基因，VSMC表型的特征是能够可逆的转变成合成状态，一旦获得合成表型，VSMC就会改变形态、快速增殖、迁移并合成大量细胞外基质成分，从而导致动脉重塑。但VSMC可能会诱导多种血管疾病的发生，包括高血压、动脉粥样硬化以及心血管钙化。CKD患者高磷血症和VC之间存在的众所周知的联系，可以在VSMC暴露于高浓度无机磷酸盐的实验中证明，涉及VSMC细胞外基质诱导的钙化过程，骨分化的主控基因Cbfa-1或Runx2驱动磷酸进入VSMC胞浆内，诱导细胞外基质产生骨基质蛋白。与骨骼钙化相似，骨骼外钙化可以通过分子和细胞机制获得，包括基质囊泡和生物磷灰石合成。此外，磷酸盐直接诱导VSMC表型转换，使他们从收缩表型转变为成骨软骨表型。体外研究证实了磷酸盐如何诱导VSMC表型的转变，例如体外培养的人主动脉平滑肌细胞在不同浓度的细胞外磷酸盐下转变为成骨细胞表型，显示出钙沉积到细胞外基质中，且呈现剂量依赖性增加。类似的动物实验中，对牛主动脉VSMC的研究发现，在有机磷酸盐供体β-甘油磷酸酯的情况下，培养物中的矿化作用与平滑肌特异性基因表达的大量减少有关［2］，在CKD各个阶段，磷酸盐负荷增加并沉积在骨骼外的组织及器官，从而确凿了磷酸盐为尿毒症毒素的事实。实际上，高磷血症与血管及瓣膜钙化、动脉硬化以及心血管死亡风险的增加密切相关，这种情况在ESRD患者中表现得尤为明显。VSMC凋亡和VC之间存在密切关联，一些研究表明细胞凋亡是VSMC钙化的关键调节因子。在体外VSMC钙化模型中，凋亡发生在钙盐沉积之前，抑制凋亡会抑制钙化，相反刺激凋亡则会使钙化增加。10年前，Shroff RC等［3］研究了透析对加速动脉粥样硬化的影响，部分是通过触发VSMC凋亡实现的。在透析环境中，尿毒症毒素和持续暴露于高PI条件下导致细胞凋亡，相反增加了局部钙离子的沉积，降低了VSMC衍生的矿化抑制剂的水平，从而增强了VSMC的骨/软骨细胞的分化。凋亡细胞形成钙化灶，释放富含钙的凋亡小体，从而使羟基磷灰石在细胞外基质中沉积，导致钙化过程。

2 钙蛋白颗粒及基质囊泡与VC

  在CKD晚期，继发性甲状旁腺功能亢进引起的骨吸收加速增加了从骨组织释放的钙和磷酸盐的量。结合蛋白的尿毒症毒素减少了成骨细胞的矿化作用，进一步导致骨外磷酸钙晶体的沉积。与成骨转化引起的主动钙化相反，这种被动钙化涉及钙蛋白颗粒（Calciprotein particle，CPP）及基质囊泡（Matrix vesicle，MV）［4］。为了抵消结合蛋白的尿毒症毒素和高磷血症促进VSMC的钙化过程，血清中存在几种抑制剂，包括分泌型klotho蛋白、基质Gla蛋白（Matrix gla protein，MGP）、骨桥蛋白、骨保护素（Osteoprotegerin，OPG）、胎球蛋白、维生素K、焦磷酸盐和镁［5］。CCP的成分主要由18%的矿物质、80%的胎球蛋白-A以及2%的MGP组成［6］。CPP1是圆形的，直径为60～75 nm，主要由非晶态磷酸钙组成，以胶体形式存在；CPP2包含羟基磷灰石钙，是由内核中的磷酸钙结晶形成的，直径为120～150 nm。在胎球蛋白-A/MGP失调或不足的情况下，CPP1将转化为CPP2。与CPP1相比，CPP2的胎球蛋白-A及表面电荷较低，载脂蛋白含量较高。因此，较高比例的CPP2直接影响血管内皮损伤［7］，积累的CPP2沉积在细胞外基质中，加剧骨外钙化。因此，血清钙化抑制剂水平不足可预示血管钙化［8］。日本学者发现限制CKD患者的饮食会导致钙化抑制剂形成不足，这与严重的血管钙化相关［9］。此外，另有研究表明，CKD患者中CPP1加速向CPP2转化，这种加速的转化与VC有关，根据ELOLVE实验的事后分析，将CPP1转化为CPP2的多少可预测接受拟钙剂治疗的CKD患者因血管钙化导致的死亡率［10］。Irene R等［11］报道了CKD患者的原发性和继发性CPP的变化以及血管钙化的临床事件，在拟钙剂停药超过12个月的患者中，甲状旁腺激素和CPP1的血清水平升高，在这些患者中，1年死亡率为19%，尽管没有直接证据表明死亡率与拟钙剂的停用有直接相关性，但在CKD患者中应注意VC引起的CPPs相关变化。CPP类型之间的转化在尿毒症血管钙化中起着至关重要的作用，需要进一步研究。在CPP2沉积在细胞外基质后，释放的MV在调节VSMC钙化过程中发挥作用［12］。MV是细胞外囊泡（Extracellular vesicle，EV）的一个亚群，包埋在双层膜中，由磷脂酰丝氨酸和膜联蛋白组成，各种细胞向细胞外环境释放囊泡以应对细胞凋亡［13］。血管内的造血细胞，如内皮祖细胞、单核细胞、血小板及红细胞释放EV。释放的EV与内皮细胞相互作用，并通过氧化应激、ICAM-1或其他趋化因子诱导内皮功能障碍，在动脉中层，过量的磷酸盐通过内吞作用进入VSMC，溶酶体释放的钙激活成骨表达，并将MV释放到细胞外基质中［14］。在CKD患者中，高磷血症和骨外钙进入VSMC，诱导细胞内氧化和内皮网状应激，这种氧化应激增加钙和磷酸盐通过MVs进入细胞外基质中并加速其沉积。CKD患者血清中EV易于血管钙化，因为他们携带较高百分比的钙化相关标记物，如GRP。由于高磷血症和钙沉积失调直接激活血管钙化，因此应考虑针对CPP和MV进行干预，以防止尿毒症钙化。

3 维生素K、维生素D与VC

  根据横断面研究，摄入叶绿醌或甲基萘醌的量可预测冠状动脉钙化，Rattazzi M等［15］研究提供证据表明，维生素K拮抗剂华法林在动脉粥样硬化小鼠模型中使动脉瓣钙化加重。维生素K通过抑制动脉粥样硬化动物模型中的Toll样受体来减弱血管钙化。Zaragatski E等［16］研究也证实维生素K拮抗剂可加重CKD大鼠的内膜增生。此外，骨钙蛋白的维生素K依赖性的羧化作用可调节骨骼的重塑作用。在高周转率疾病中，羧化骨钙素促进骨形成及矿化，因此较少的钙和磷酸盐将被释放到脉管系统中，并且可能阻碍血管钙化。补充维生素K可能会逆转CKD患者的未羧化的MGP。维生素K涉及与维生素K依赖蛋白羧化过程，磷酸化的MGP在被维生素K依赖蛋白羧化后，在以下几个方面起着钙化抑制剂的作用：（1）直接充当钙和该晶体的螯合剂。（2）结合BMP-2避免VSMC的成骨分化。（3）发挥抗凋亡作用。在CKD中未羧化的MGP和Fetuin-A缺乏症导致矿物质成熟水平升高，随后VSMC钙化。在维生素K缺乏的患者中，羧化过程受阻，血管钙化可能恶化，维生素K含量不足会导致严重的心血管并发症，在糖尿病肾病患者中未羧化MGP的血清，使动脉硬化程度增加［17］。维生素D已经被证实与维生素K依赖性蛋白存在密切关系，维生素K依赖蛋白包括多种凝血因子及骨骼和软组织矿化蛋白，如OC和MGP，OC被维生素K羧化，羧化的OC与细胞外基质中的羟基磷灰石结合，补充维生素D有助于OC和MGP的羧化过程，并进一步磷酸化为磷酸化的羧化产物（pcOC和pcMGP）而改善CKD患者的骨矿化并减轻血管钙化程度。在最近的一项研究中，维生素K通过激活维生素D3介导的骨钙素释放帮助人类间充质干细胞成骨。Poon CC等［18］发现维生素K2与1，25-（OH）2D3的结合可增加糖尿病大鼠的成骨细胞合成代谢，通过增强骨合成代谢来减少骨外钙化。综上所述，维生素K对于维持基质γ-羧化至关重要，而这一羧化过程受到维生素D结合蛋白相关基因表达的调节，对于恢复基质的γ-羧化过程维生素D与维生素K的补充同等重要，两者可协同减轻ESRD患者VC的程度。

4 miRs与VC

  MicroRNA是小型非编码RNA家族，他们通过影响细胞增殖、分化和凋亡而降解或抑制mRNA在基因表达方面发挥作用。参与Runx2和Osterix的表达、协同其他信号通路调控平滑肌细胞的转分化。近年来miRs在血管钙化中的新兴作用引起人们的兴趣，据报道涉及20多个miRs。在动脉粥样硬化的发病机制中，血管平滑肌细胞、内皮细胞、单核细胞和淋巴细胞均受miRs通过不同分子途径调节。动物研究发现几种miRs与血管平滑肌细胞炎症和动脉钙化有关，患有动脉粥样硬化的CKD患者miR-223水平较高，在动脉粥样硬化的动脉中检测到高水平的miR-21。Lee CT等［19］通过研究61例稳定血液透析患者发现，miR-29a、miR-29b和miR-223在患有血管钙化的患者的血清中明显升高，并且miR-29a/b、miR-21与iPTH呈正相关，miR-29a/b与钙化评分呈正相关。Sohyun J等［20］发现miR-3680-5p与腹透析患者血清甲状旁腺激素水平有关。Shilo V等［21］研究显示，miR-148和let-7在继发性甲状旁腺功能亢进症中调节甲状腺素的分泌。目前miRs与甲状旁腺素水平相关性的发病机制尚不完全清楚，需要我们进一步的研究。骨保护素（OPG）具有抑制破骨细胞分化、抑制其骨吸收活性及其凋亡的作用，Morena M等［22］研究发现慢性肾脏病非透析患者肾功能下降与OPG显著升高有关，且伴有冠状动脉钙化的主要原因是OPG的高表达，许多研究证实血清骨保护素水平越高，冠状动脉钙化和主动脉钙化越严重。Chao C等［23］发现miR-125b与骨保护素有明显相关性，并证明血清OPG＞400 pg/ml与低血清miR-125b水平可协同评估VC风险。

5 展望

  随着慢性肾脏病患者病程的延长，VC已经成为影响患者生存率的主要原因。目前认为VC是一个细胞介导、多种炎性因子参与、促钙化因素、抑钙化因素构成的复杂过程。随着对VC病因及发病机制研究的逐步完善，有利于我们对VC的进一步了解，更好的服务于临床工作，为慢性肾脏病患者带来更大益处。

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