骨保护素在心血管疾病发生中的作用及机制研究进展

徐 刚（综述），高钰琪（审校）

心血管疾病是导致人类死亡的常见疾病，其发病率逐年升高。关于心血管疾病新的致病因子及机制一直是该领域研究的热点，骨保护素(osteoprotegerin，OPG)是新近发现的与骨发生及心血管疾病发生发展密切相关的肿瘤坏死因子受体超家族新成员， 本文就OPG 在心血管疾病发生发展中的作用及机制进行综述。

1 OPG 的分布及作用

OPG 是一种广泛分布于心、血管、肺、肾、肝、脑和骨骼等组织细胞中的分泌型糖蛋白，为肿瘤坏死因子受体超家族的新成员， 于1997 年由Boyle 等在骨硬化病的研究中发现并将其命名为OPG[1]。

OPG 为单拷贝基因，定位于染色体8p24，含有5 个外显子。成熟的OPG 由380 个氨基酸构成7 个结构域，其中包含4 个富含半胱氨酸的N 端结构域（结构域1～4），2 个死亡域同源区（结构域5、6）和C 端肝素结合域（结构域7）。 其中结构域1～4 在结构上与TNF 受体家族相关，能抑制破骨细胞分化，OPG-Fas 嵌合后的结构域5 和6 能介导细胞损伤信号传导， 而C 端末端Cys-400 对于OPG 二聚体形成至关重要[2-3]。

OPG 是NF-κB 受体活化因子配体（receptor activator of nuclear factor kappa B ligand，RANKL）及肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体 （TNF-related apoptosis inducing ligand，TRAIL）的诱饵受体。 RANKL 和TRAIL 均为跨膜糖蛋白。人RANKL 基因定位于染色体13q14， 主要表达于活化T淋巴细胞、成骨细胞和骨基质细胞，RANKL 基因缺失的小鼠不能形成淋巴结，T 细胞发育障碍[4]。 表明RANKL 与机体的免疫功能及成骨细胞分化密切相关。 TRAIL 是TNF家族成员，能选择性地杀伤肿瘤细胞[5]。TRAIL 也参与调控早期炎症细胞的凋亡，并参与先天- 后天免疫转变过程[6]。许多促炎因子[IL-1β、肿瘤坏死因子α（TNF-α）、激素（甲状旁腺激素、雌激素、糖皮质激素和前列腺素][7]和细胞因子（骨形成蛋白2，BMP2） 均可调控OPG 的表达。 如BMP-2可促进Smad Ⅰ合成， 后者与OPG 启动子上的两个Hox位点结合， 从而促进OPG mRNA 的合成和内源性蛋白分泌[8]，说明OPG 与炎症及相关疾病密切相关。

2 OPG 与血管疾病

2.1 OPG 与糖尿病血管病变 血管粥样斑块的形成以及动脉硬化、钙化是动脉粥样硬化、糖尿病和冠心病等疾病的共同病理特征。 Vaccarezza 等[9]研究发现糖尿病大鼠主动脉血管壁中OPG 表达显著增加。 体外研究发现TNF-α 刺激可显著增加人SMCs 中OPG 的分泌，而胰岛素能抑制OPG 的生成，葡萄糖也可调控OPG 的表达[10]。研究发现Ⅱ型糖尿病患者OPG 表达水平显著增高， 并与血管并发症及病情控制情况显著相关[11]，且具有显著的预测价值[12]。 另有研究发现血浆OPG 水平和其基因多态性相关。OPG 有3 个基因多态性位点：T245G，T950C 和G1181C，多见于有颈动脉斑块的患者或糖尿病有缺血性卒中病史患者[13]。

OPG 基因敲除小鼠出现血脂、血糖的降低、快速相胰岛素释放增加和胰岛β 细胞的异常脱颗粒等表现， 提示OPG 参与了体内血糖和血脂的调节， 可能在促进脂肪动员和调节胰岛素分泌中发挥了一定的生理效应。透射电镜发现OPG 基因敲除小鼠胰岛β 细胞的胰岛素分泌颗粒减少，颗粒芯电子密度降低，存在明显的全脱颗粒或半脱颗粒现象，细胞空泡变性。 胰岛β 细胞脱颗粒可使空腹胰岛素维持在一个较高的水平，OPG 可通过抑制p38/MAPK的磷酸化而防止β 细胞受到进一步的损伤[14]，因而认为OPG 有助于保护β 细胞的活性。

2.2 OPG 与冠心病 人群的队列研究中发现OPG 表达增高是心肌梗死、缺血、心血管疾病的危险因素。 多因素logistic 回归分析显示， 血清中OPG 水平是冠心病的独立危险因素。 在动脉粥样硬化稳定和不稳定的斑块中，OPG的表达量也有显著差异[15]。在ApoE 敲除小鼠动脉粥样硬化（AS）模型中，OPG 的损耗加重动脉病理损害和血管钙化[16]。 OPG、LDL-C 浓度越高，HDL-C 浓度越低，冠状动脉病变越严重[17]。 在冠心病的患者中检测发现稳定型心绞痛患者及急性冠脉综合征（ACS）患者的血清OPG 水平显著高于健康者[18]。 说明OPG 对于冠状动脉病变导致的ACS病情严重程度及预后可能具有评估作用。

2.3 OPG 与脑血管疾病 缺血性卒中是一种典型的急性炎症疾病， 缺血后炎症活动情况影响其预后和梗死面积。 血清OPG 水平增高同缺血性卒中损害程度、分型、预后密切相关[19]。 有趣的是，OPG、RANKL 和RNAK 在啮齿类动物正常的脑组织中均有表达，RANKL mRNA 可表达于大脑皮质。 最近的研究发现RANK 蛋白在神经系统主要表达于神经元和前视区的星形胶质细胞、 内侧隔核中，而RNAKL mRNA 表达于横向间隔核中[20]。在正常的脑组织中，RNAKL/RANK 参与体温调节。而体温跟缺血性卒中的预后相关。 有研究发现OPG/RANKL/RANK 可通过调节体温和巨噬细胞调控从而影响缺血性卒中的预后。 抑制OPG 或过表达RANKL 后可阻止梗死区域扩大，减轻水肿形成[21]。 而增高的OPG 能抑制RNAKL 的抗炎作用。

2.4 OPG 与肺动脉高压 肺动脉高压(pulmonary arterial hypertension，PAH) 是一组由各种原因引起的以持续的肺动脉压力增高并伴有右心室肥大的慢性进行性疾病， 以肺血管结构改建和肺血管阻力增加为特征。 肺血管结构改建主要包括血管平滑肌细胞增殖、外膜成纤维细胞增生、细胞外基质增多、细胞表型转变等。 肺动脉中层平滑肌增生，中层显著增厚， 中层肺血管平滑肌细胞表型由收缩表型转变为合成表型，说明平滑肌细胞增殖在PAH 血管重构中的重要作用。而内皮细胞在各种因素作用下受损释放促炎、促增殖等信号被认为是肺动脉高压的启动环节[22]。 最近研究发现， 特发性肺动脉高压 （idiopathic pulmonary arterial hypertension，IPAH）的患者血清和肺组织中OPG 表达显著增加，回顾性队列研究结果显示，血清OPG 浓度同右心房压和心指数显著相关，OPG 浓度超过4728 pg/ml 者生存显著降低[23]，说明OPG 在特发性肺动脉高压的发生和发展中发挥了重要的作用。 重组的OPG 转入人PASMC 可显著增强SMC 增殖，且呈现剂量相关效应[24]，提示OPG 可作为血管平滑肌的一种自分泌因子促进肺血管重构。

另有研究发现， 从IPAH 患者分离出的PASMCs 中TRAIL 和TRAILR 表达显著上调。 体外实验中，TRAIL 能通过激活ERK1/2 促进平滑肌细胞增殖。而TRAIL 抗体能显著减轻野百合碱PAH 模型中肺血管重构程度， 在严重的PAH 小鼠模型中能将重构的肺血管完全逆转， 右心室压力恢复正常[25]。 TRAIL 参与血管重构也间接提示OPG 在肺动脉高压发生发展中具有重要作用。

研究发现，在内皮细胞中，OPG 有促生存和抗凋亡的作用。 OPG 可以抑制内皮细胞凋亡，促进血管形成。 在微血管中，OPG 可以促进内皮细胞增殖。 在TNF 刺激下，OPG 可促进ICAM-1、VCAM-1 和E-selectin 的表达[26]。除影响内皮细胞外，OPG 可增加单核细胞黏附分子的表达，促进与内皮细胞的黏附。 体内实验证实OPG 可促进白细胞/内皮细胞黏附和白细胞滚动[27]。 体内外实验均发现OPG可介导血管纤维化、抑制血管钙化[28-29]。

我们前期研究发现， 在低氧性肺动脉高压(hypoxic pulmonary hypertension，HPH) 大鼠动物模型中， 模拟海拔5000 m 缺氧28 d 的大鼠肺动脉压与外周血清OPG 表达量均显著高于平原组。 进一步研究发现模拟海拔5000 m 缺氧60 d 后返回平原环境60 d 的大鼠， 其肺动脉压与外周血清OPG 含量均显著降低，二者呈显著正相关。 缺氧大鼠肺血管平滑肌细胞OPG 表达是否增加？ OPG 能否刺激缺氧大鼠肺血管平滑肌细胞增殖，致缺氧大鼠肺血管重构，从而促进HPH 的发生、发展？ 这些均值得进一步深入探讨。

3 小结

OPG 在破骨细胞形成和骨重建中起着非常重要的调节作用，最近的研究发现，OPG 也可参与免疫和血管功能的调节，在不少的临床血管疾病检测中发现，血清OPG 水平显著增高。 而OPG 可参与内皮细胞增殖/凋亡，与白细胞的黏附，平滑肌细胞“骨化”，增殖以及巨噬细胞浸润等，从而在血管疾病的发生、发展中具有重要作用。 OPG 水平在众多血管疾病中显著增高，且在疾病的早期阶段表达上调，可以评估疾病的病情发展、预测后续并发症事件发生的风险。 但OPG 作为血管疾病预测生物学标志尚需进一步研究。因此，系统研究OPG 系统作为骨代谢、血管调控、免疫功能的桥梁作用，有助于加深对血管类疾病的整体思考和研究，对于疾病的诊治有指导意义。

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