動脈粥樣硬化是多種疾病存在的現(xiàn)象,也是心血管疾病的主要危險因子,其中動脈鈣化是導(dǎo)致動脈粥樣硬化的重要因素,主要分為中層鈣化和內(nèi)層鈣化2種類型,均為動脈壁上鈣過量的沉積。多種因素參與了動脈鈣化的整個過程,其中,胎球蛋白-A作為主要的多途徑影響血管鈣化的骨調(diào)節(jié)蛋白之一,越來越受到人們的關(guān)注。本文就近幾年國外有關(guān)胎球蛋白-A與動脈粥樣硬化的關(guān)系的一些進展做一綜述。
1 胎球蛋白-A的結(jié)構(gòu)和生物學(xué)功能
1.1胎球蛋白-A的結(jié)構(gòu)及分布 胎球蛋白-A(fetuin-A,F(xiàn)A)是一種由肝臟細胞合成分泌的血漿糖蛋白,隨后進入血液,作用于相應(yīng)的靶器官。FA最早從牛血清中分離得到,屬于半胱氨酸蛋白酶抑制劑超家族的fetuin家族成員。其分子由同1條基因編碼的2個亞基通過二硫鍵連接而成,基因位于人類3號染色體(3q27),由7個外顯子和6個內(nèi)含子及1個長約8kb的側(cè)翼序列組成,全長約38kb。共有3個結(jié)構(gòu)域:2個cystatin樣結(jié)構(gòu)域,1個未知結(jié)構(gòu)域。FA在成人血液中的循環(huán)水平約為0.4~0.85g/L,主要運輸?shù)焦腔|(zhì),在成人和胎兒骨質(zhì)中,F(xiàn)A的含量高于其它血漿糖蛋白300倍,隨著由胎兒、嬰兒到成人的成長,F(xiàn)A在骨基質(zhì)中的水平會逐漸下降。FA在腦脊液中含量也比較高,但在鈣化的骨質(zhì)包括異位鈣化損害中濃度最大。
1.2生物學(xué)功能主要表現(xiàn)以下幾方面:①抗炎癥作用:FA是一種抗炎癥介質(zhì),能夠參與巨噬細胞的失活,通過加強巨噬細胞對凋亡細胞的吞噬作用來減輕炎癥的嚴重程度,而其加強吞噬作用呈濃度依賴性;②參與胰島素抵抗:有研究表明不論在離體還是嚙齒類動物試驗中,F(xiàn)A有損害胰島素信號傳遞的作用,可以和胰島素受體的β亞基結(jié)合,結(jié)合后會抑制胰島素受體自身發(fā)生磷酸化,從而抑制胰島素信號通路,調(diào)控糖代謝[1];③抗腫瘤作用:FA具有抑制癌癥的功能。通過與TGF-β結(jié)合,進而抑制TGF-β1與細胞表面的TGF-β受體結(jié)合和TGF-β信號通路,即抑制了Smad2/3的磷酸化和核轉(zhuǎn)位,抑制了TGF-β誘導(dǎo)的上皮間葉細胞的轉(zhuǎn)化,從而抑制了腫瘤的進程。
2 胎球蛋白-A與動脈粥樣硬化
2.1胎球蛋白-A的致動脈粥樣硬化作用 一些代謝性疾病,如糖尿病、脂質(zhì)代謝紊亂易出現(xiàn)動脈粥樣硬化,早期認為,由于FA可導(dǎo)致胰島素抵抗和脂肪細胞功能異常,故可導(dǎo)致動脈粥樣硬化改變。Fiore等最早研究發(fā)現(xiàn)FA水平與頸動脈內(nèi)-中膜厚度(IMT)呈顯著正相關(guān),而后者被認為是早期動脈粥樣硬化的標志[2]。后來進一步分析發(fā)現(xiàn),此研究中315例非糖尿病患者無1例出現(xiàn)IMT大于1 mm,此報道可能強調(diào)的是FA在早期動脈粥樣硬化中的積極作用。因此認為,F(xiàn)A與動脈粥樣硬化顯著正相關(guān),尤其是在動脈粥樣硬化的早期階段。
2.2胎球蛋白-A的抑制動脈粥樣硬化作用
2.2.1胎球蛋白-A抑制鈣磷酸鹽形成的機制 FA抑制鈣磷酸鹽形成作用是被一個游離鹽沉淀試驗和利用培養(yǎng)成骨細胞進行的體外鈣化試驗所證實的,另外,顯性的FA缺乏大鼠體內(nèi)易形成鈣化的體內(nèi)試驗也支持這一結(jié)論,更加精確的說,F(xiàn)A通過形成易溶解的復(fù)合礦物質(zhì)來抑制異位鈣化,這種物質(zhì)被稱為胎球蛋白-礦物質(zhì)復(fù)合體(FMC)或鈣蛋白顆粒(CPPs)。FA通過形成水溶性的FMC和CPPs可緩沖顆粒金屬過飽和和抑制異位鈣化所需的生理濃度。雖然也有報道稱,F(xiàn)MC和CPPs只是存在于大鼠體內(nèi),是否存在于人體內(nèi)尚不明確。最近,Hamano等報道稱人體內(nèi)FMC存在著明顯的鈣化傾向[3]。
2.2.2胎球蛋白-A對血液透析患者的動脈粥樣硬化抑制作用
透析患者中往往存在明顯的血管鈣化。因此,F(xiàn)A在這類病人中的抑制血管鈣化作用非常明顯。Ketteler等關(guān)注了此類病人FA與血管鈣化的相關(guān)性,他們發(fā)現(xiàn)透析患者血清FA水平明顯低于健康對照組;從低水平FA患者提取的血清難以在體外實驗中發(fā)揮異位鈣化作用。更為重要的是,透析患者中低水平的FA與心血管和全因死亡率有關(guān),其機制可能是通過加劇血管鈣化所致。所以,在透析患者中,F(xiàn)A或許可以有效的抑制血管鈣化。
2.2.3胎球蛋白-A對腎功能正常人群的動脈粥樣硬化抑制作用 與上述結(jié)論相反的是,Mikami等[4]報道,糖尿病腎病的透析前期患者中FA水平與CAC無明顯相關(guān)性。在腎功能正常患者中,F(xiàn)A與CAC無明顯相關(guān)性。目前很難解釋為什么FA與非透析患者的血管鈣化無相關(guān)性??赡苡幸韵路矫嬖颍孩偬悄虿】赡苁且粋€重要的因素,因為它與胰島素抵抗和血管鈣化均有關(guān)聯(lián)。糖尿病和FA可協(xié)同促進胰島素抵抗和早期的動脈粥樣硬化,在早期,糖尿病掩蓋了FA的血管鈣化抑制作用;糖尿病本身或藥物治療或糖尿病合并的其它代謝性疾病等均可調(diào)節(jié)FA的功能和改變其水平;②檢測方法不一致。Hamano等[3]表明,進行FMC而不是血清FA檢測評估血管鈣化的重要性。目前FMC通過離心方法從上清液中分離(游離的FA),通過計算游離的FA能更好的評估與血管鈣化的相關(guān)性;③診斷技術(shù)的提高。隨著CT的廣泛應(yīng)用,不僅可發(fā)現(xiàn)血管鈣化,而且能進行鈣化積分計算。但有兩種不同病理學(xué)形態(tài)的鈣化需引起重視,內(nèi)膜和中膜的鈣化[5]。
內(nèi)膜的鈣化發(fā)生在粥樣硬化斑塊中,其中一些危險因素,如高血壓,脂質(zhì)代謝異常,吸煙等導(dǎo)致炎癥參與其中,往往導(dǎo)致血管狹窄和阻塞病變。然而,在透析患者和/或糖尿病患者較為常見的中膜鈣化往往沒有癥狀,但它可以出現(xiàn)血管硬化,導(dǎo)致血液動力學(xué)影響和繼發(fā)性的不良后果。由于FA在透析患者中很重要,所以中膜鈣化比粥樣斑塊中更重要。不幸的是,目前運用先進的CT仍無法區(qū)分內(nèi)膜鈣化還是中膜鈣化。糖尿病可加速內(nèi)膜和中膜鈣化,在透析患者中與中膜鈣化顯著相關(guān)。這種診斷的局限性將FA與血管鈣化的相關(guān)性變得很復(fù)雜。
2.2.4胎球蛋白-A在心血管疾病中的雙重作用 然而關(guān)于FA升高或降低是否會反應(yīng)血管病變,我們必須考慮到FA的雙重性作用。首先,血管僵硬度是一種動脈壁的功能性改變。已有報道,健康人群中FA與動脈僵硬度呈顯著正相關(guān),可以作為一個致動脈粥樣硬化的因子[6-7]。然而,在透析患者中,F(xiàn)A與通過PMV檢測的動脈硬度呈負相關(guān)。另外 ,一個縱向的研究表明,低水平的FA可以導(dǎo)致3、4期慢性腎功能衰竭患者1年后出現(xiàn)嚴重的血管硬化。因此FA與血管硬化的關(guān)系是錯綜復(fù)雜的。其次,F(xiàn)A參與外周血管硬化(PAD)中血管狹窄或阻塞病變已有很多報道,提示FA與外周血管硬化有相關(guān)性[8]。FA在合并PAD患者中水平明顯升高。再者,因為合并PAD的患者通常會被認為受到進一步的系統(tǒng)性的動脈粥樣硬化,所以,臨床表現(xiàn)和血管硬化的嚴重性需考慮其中。相應(yīng)的,Lorant等[9]發(fā)現(xiàn)合并PAD的患者FA水平升高,在同樣的PAD患者中,他們比較了有中膜硬化和沒有中膜硬化的患者中FA水平,后者可能會反應(yīng)中膜鈣化,PAD合并中膜鈣化的患者中FA水平低于沒有中膜鈣化的患者。這個例子說明了FA的雙重作用,因為在同一時間,他的促進動脈粥樣因素和抑制鈣化因素同時存在[10]。因此,在PAD患者中,F(xiàn)A水平可能依賴于動脈粥樣硬化進展和血管鈣化之間的平衡。
3 展望
綜上所述,對于FA的研究已涉及其結(jié)構(gòu)、基因和生物學(xué)功能等方面。但在FA與動脈粥樣硬化方面的研究,未能明確闡明兩者之間的關(guān)系,甚至存在截然不同的意見。FA在不同的疾病及疾病的不同時期對動脈的硬化發(fā)揮不同的作用,但未能明確闡述其作用機制,隨著對FA研究的深入,有望成為臨床上動脈硬化檢測、預(yù)防和治療的新\"靶點\"。
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編輯/金昊天