钙化性主动脉瓣疾病的研究进展

师瑞 综述 周晓莉 审校

(重庆医科大学附属第一医院心血管内科，重庆400016)

钙化性主动脉瓣疾病(calcific aortic valve disease,CAVD)是临床常见的一类心脏瓣膜疾病，根据疾病演变进程可分为主动脉瓣钙化与钙化性主动脉瓣狭窄。随着风湿性心脏病发病率的降低以及人口老龄化，其发病率逐年上升，已成为继冠心病及高血压之后的第三大心血管疾病[1]。既往CAVD被认为是“自然磨损”过程；但近年来研究发现内皮损伤、炎症、基质重塑、血管生成、钙化及骨形成及多种血管活性肽等多种途径均参与其中[2]。此外，CAVD尚无有效的药物治疗方案，他汀类药物及肾素-血管紧张素系统(renin-angiotensin system,RAS)阻滞剂是研究最多的两类药物，但仍存在较多争议。而近年来，在治疗方面主动脉瓣置换手术及经导管主动脉瓣置换术(transcatheter aortic valve replacement，TAVR)成为治疗CAVD的有效方案，但对于不能耐受手术的患者，治疗则受限。现就CAVD的发病机制及治疗进展做一综述。

1 流行病学

在美国，85岁以上人群中，CAVD的患病率为48%～57%。在欧洲，81.9%的主动脉瓣狭窄以及50.3%的主动脉瓣反流是由钙化性病变引起。据估计到2030年，发达国家CAVD患者将由2000年的250万增加至450万，带来严重的医疗负担[1]。在中国，一项基于心脏彩超诊断CAVD的研究发现在年龄≥75岁的患者中，CAVD的患病率为32.9%；在年龄≥84岁的患者中则为54.4%[3]。目前中国缺乏CAVD大样本的流行病学资料，随着人口老龄化，CAVD发病率逐步升高，并将成为影响人类健康的主要心血管疾病之一。

2 危险因素

既往研究表明CAVD的危险因素与动脉粥样硬化有相互交叉的部分，包括年龄、性别、肥胖、吸烟、高血压、高胆固醇血症、糖尿病、肾功能不全等[4]。此外，50%的CAVD患者合并动脉粥样硬化[5]，证实CAVD与动脉粥样硬化有共同的疾病进展过程。近年来，研究发现CAVD与钙磷代谢、骨代谢、激素水平、基因变异及小分子RNA等有密切关系[6]。

3 发病机制

既往认为CAVD是与衰老相关的退行性改变，是不可逆转和修复的机体的老化过程，但随着基础研究的逐渐深入，目前认为CAVD的发生过程可能由以下多种机制共同参与，其中血管活性肽的作用在近年来更受关注。

3.1 内皮损伤、脂质沉积、炎症细胞浸润及氧化应激

内皮损伤是引起CAVD瓣膜一系列损伤的起始事件，当机体长期处于高血压或其他使心脏负荷增高等情况时，引起血流动力学紊乱。瓣膜在血流冲刷下，内皮细胞承受的机械应力可导致细胞受损，基底膜断裂[7]。血浆中的脂质如载脂蛋白B、E及脂蛋白即在内皮下沉积，从而诱导慢性无菌性炎症反应。Otto等[8]在CAVD病变瓣膜组织中发现巨噬细胞和T细胞浸润，且存在显著矿化。近期又有研究发现氧化低密度脂蛋白和脂蛋白(a)可通过激活炎症细胞、释放自由基、激活瓣膜成纤维细胞、释放细胞外脂质、促进钙化结节形成以及降低内皮NO释放水平而参与CAVD的发生发展过程[4，9]。

3.2 细胞外基质重塑

细胞外基质重塑及成纤维细胞增殖是CAVD瓣膜增厚、弹性及活动度下降的主要原因。正常情况下，降解细胞外基质的酶——基质金属蛋白酶与相应的抑制剂组织金属蛋白酶抑制剂处于动态平衡。而在CAVD的病变瓣膜中，由于各种炎性因子浸润，基质金属蛋白酶表达明显增高，上述平衡打破，成纤维细胞增殖，原本由胶原纤维及弹性纤维规律排列组成的瓣膜间质，出现胶原成分明显增多，弹性纤维断裂，从而导致结构重塑[10]。

3.3 微血管形成

正常瓣膜组织不存在血管生成。近年来研究发现，血管内皮生长因子及其受体Flk-1在CAVD瓣膜组织中表达显著增高[11]，而血管生长抑制因子、软骨调节素-1表达则减少，从而导致血管生成。有研究证实血管生成可以促进炎症反应、输送骨祖细胞、诱导成骨分化、促进钙化过程而促进CAVD的发生及发展[12]。而对于新生血管的来源，Chalajour等通过免疫组化发现在CAVD病变钙化瓣膜中发现间质细胞标志的平滑肌肌动蛋白阳性，同时表达血管内皮生长因子-2和酪氨酸激酶受体-2等内皮细胞标志，提示形成血管的细胞为内皮-间质细胞群。Arevalos等[13]将瓣膜内皮细胞在含促血管生成信号因子的环境中培养，瓣膜内皮细胞获得了侵入性间质细胞特征，从而形成兼具内皮细胞与间质细胞功能的中间表型。因此，在一系列血管生成信号通路的影响下，瓣膜内皮细胞与间质细胞之间的交流及转化所诱导的微血管形成在CAVD疾病中有重要作用。

3.4 钙化及骨形成

主动脉瓣钙化是一个涉及从基因到多条细胞通路参与的复杂的骨矿化及吸收的过程。在瓣膜水平，Steiner等[14-15]通过术中钙化瓣膜分析发现超过13%的钙化瓣膜中含有成骨细胞和破骨细胞，且以往大量的体外细胞及组织培养证实，在病变瓣膜中存在多种成骨细胞分化成熟的标志物，如：骨桥蛋白、骨唾液蛋白、骨形成蛋白、碱性磷酸酶等。在细胞水平，瓣膜中的成纤维细胞分化为肌成纤维细胞，在多种细胞因子刺激下，可进一步分化为成骨样细胞。这种分化过程涉及介导成骨分化的Lrp5/Wnt/β-catenin通路及介导破骨细胞分化和激活的骨保护素/核因子κB受体活化因子/核因子κB受体活化因子配体(OPG/RANK/RANKL)通路[16]。

3.5 血管活性肽的参与

血管活性肽作为近年来CAVD研究的热点，在疾病发生发展中的作用逐渐受到关注，其中经典的RAS，更是CAVD药物治疗的研究热点，随着研究日趋深入，以多种新兴的血管活性肽为靶点的治疗或许是未来CAVD药物治疗的主要方向。现就证据较多的活性肽做如下介绍。

3.5.1 RAS

3.5.1.1 肾素(前体)及其受体：肾素是一种无活性的蛋白水解酶，黏附血管紧张素(Ang)原形成AngⅠ，与特异性肾素(前体)受体结合激活并产生局部AngⅡ，同时激活与促纤维化、促进增殖以及新生血管形成相关的信号通路[17]。据报道，与正常瓣膜相比，狭窄的瓣膜内皮细胞中肾素(前体)受体在新生血管中表达增多，从而通过促进血管生成参与CAVD疾病进程[18]。

3.5.1.2 血管紧张素转化酶(ACE)/AngⅡ/AngⅡ1型受体轴：ACE/AngⅡ/AngⅡ1型受体轴在血管钙化中的作用已被广泛研究，并成为药物治疗CAVD的临床研究热点之一。研究表明，组织内RAS以自分泌或旁分泌的形式存在于主动脉瓣中，AngⅡ既可增加脂质过氧化及氧自由基形成，加重内皮功能障碍，也可诱导血管钙化促进主动脉瓣增厚。在钙化瓣膜组织中，ACE的mRNA水平及蛋白质水平均增加，且AngⅡ1型受体的表达也远远高于非狭窄瓣膜[19]。此外，RAS与RANKL系统可相互作用，体外实验显示外源性的AngⅡ及RANKL联合对人主动脉血管平滑肌细胞的促钙化作用更强，因此二者可形成恶性循环，加重钙化过程而参与CAVD疾病过程。同时，这也为抑制RAS提供了除血管紧张素转化酶抑制剂(ACEI)/血管紧张素Ⅱ受体阻滞剂(ARB)以外的新的治疗靶向，即抑制RANKL通路，从而打破该恶性循环，延缓钙化[20]。

3.5.1.3 ACE2-Ang1-7-Mas轴：除了经典的RAS成分，新成员如ACE2、Ang1-7及受体Mas原癌基因也为CAVD药物治疗提供了潜在目标。ACE2具有介导抗纤维化、抗增生及抗炎等与AngⅡ相反的作用。继Santos提出Ang1-7的生成与ACE2相关后，随后的实验数据进一步表明Ang1-7是AngⅡ的生理性拮抗剂，能够激活Mas受体发挥舒张血管、抑制血管再生、抗细胞增殖等作用。且有研究在大鼠血管钙化模型中发现Ang1-7 能显著降低钙盐沉积，发挥抗钙化作用，但在CAVD中的作用尚无相关研究。同时有研究发现在狭窄的主动脉瓣组织中，ACE2-Ang1-7-Mas轴的表达下调[21-22]，因此ACE表达增多及ACE2表达下降是促进主动脉瓣钙化的潜在因素。

3.5.2 其他血管活性肽

3.5.2.1 利尿钠肽：利尿钠肽家族由心房钠尿肽、B型利尿钠肽和C型利尿钠肽(CNP)组成。在大鼠钙化主动脉和血管平滑肌细胞中，CNP可通过环鸟苷酸/蛋白激酶G途径减少钙化，但研究发现CNP在狭窄的瓣膜中下调[23]，因此CNP降低可促进CAVD疾病发生。此外，研究提出CNP降解酶的潜在抑制剂沙库必曲理论上可以改善CAVD患者的预后[24]。

3.5.2.2 内皮素(endothelin，ET)-1：ET-1是一种由21个氨基酸组成的环形多肽，具有收缩血管、升高血压、调节促进细胞增殖等作用。病理状态下，ET-1主要通过与其特异性受体ETA和ETB结合参与动脉粥样硬化、高血压及心力衰竭等疾病的发生发展。近年来研究发现在狭窄的瓣膜中，ET-1含量与其受体表达均增加。而替唑生坦作为一种ET受体拮抗剂可减少硬化的主动脉瓣组织中ET-1的摄取[25]，但其能否作为延缓CAVD进展的新型药物治疗方案仍待进一步的研究。

脂肪因子及其受体系统、缓激肽及其受体等血管活性肽在CAVD的发生发展中的作用机制也正在逐渐被发现。随着研究的进一步深入，针对这些系统的特异性激动剂或拮抗剂也将成为CAVD药物治疗的新热点[21]。

4 治疗

目前针对CAVD的治疗主要为控制危险因素、药物治疗及手术治疗，其中药物治疗及手术治疗近年来研究较多。

4.1 药物治疗

目前为止，CAVD尚缺乏有效的药物治疗，目前研究最多的主要有以下三类。

4.1.1 降脂治疗

CAVD相关危险因素与动脉粥样硬化有相互交叉的部分，包括:年龄、性别、吸烟、糖尿病、高血压、高血脂等。他汀类药物降脂因其降脂及抗炎作用，被认为是延缓CAVD 进展的有效药物，虽然部分基础实验及观察性研究发现他汀类药物有延缓主动脉瓣狭窄的作用；但该结论未被前瞻性随机对照研究所证实，因此美国及欧洲的瓣膜疾病指南均不再推荐他汀类药物单独用于治疗CAVD。有研究认为这一区别主要是由于入组患者的主动脉瓣狭窄病变较重，但也有研究认为CAVD以瓣膜钙化、成骨分化、纤维化为主要表现，涉及多个钙化、骨化相关通路，而粥样硬化则以脂质沉积为主，且药物干预的早晚也会影响CAVD对他汀类药物的反应性[26]。此外，有研究发现他汀类药物降脂可能通过增加脂蛋白(a)水平而促进CAVD进展，因此一项旨在评估尼克酸，一种可降低脂蛋白(a)水平的非他汀类药物降脂，在主动脉硬化或轻度主动脉瓣狭窄患者中的疗效试验——EAVaLL试验正在进行中(ClinicalTrials.gov ID：NCT02109614)。这一临床结果的公布将会进一步阐释降脂治疗在CAVD中的作用。

4.1.2 ACEI/ARB

基于RAS在CAVD疾病发展中的作用机制，已有多项临床研究评估ACEI/ARB在主动脉瓣狭窄患者中的疗效，一项大型回顾性研究表明ACEI/ARB可改善主动脉瓣狭窄患者的死亡率及重大心血管事件；但是，迄今为止尚未公布关于ACEI的前瞻性大型试验结果，有研究者提出，CAVD和动脉粥样硬化具有相似的危险因素和病理生理特征，因此，同时具有冠状动脉疾病和心肌缺血的CAVD患者可以更能受益于ACEI治疗[27]。此外，日本主动脉瓣狭窄研究(JASS)显示，在CAVD早期即开始ARB治疗可有效减缓疾病进展，但也有研究表明对有显著主动脉瓣狭窄的患者予以坎地沙坦治疗5个月，患者死亡率或左室功能并无明显获益[21]。因此，ARB对改善CAVD患者预后及延缓疾病进展还有待进一步的临床研究证实。

4.1.3 抗骨质疏松药物

几项回顾性分析均提示抗骨质疏松症药物可减缓主动脉瓣狭窄的疾病进展。如双膦酸盐，其作用机制除了通过抑制破骨细胞功能、降低血钙磷水平、减少骨化原料以外，还可以通过抗炎和降血脂作用而在延缓CAVD进程中有一定作用[28-29]，但这一结论仍需大样本量、多中心的随机对照研究来支持。

4.2 手术治疗

换瓣手术是有明显症状的CAVD患者最主要的治疗手段。近年来，TAVR发展迅速，已经成为高龄且合并严重的主动脉瓣狭窄等高危患者的首选治疗方式，但近期一项meta分析提示在低中危患者中，TAVR也可成为替代的手术方式，进一步扩大了其适用范围[30]。

5 总结及展望

综上，CAVD的发病机制除了经典的内皮损伤、脂质浸润、基质重塑、钙化及骨化等过程外，血管活性肽及基因变异的参与也逐渐被认识，但具体涉及的信号通路及相互作用仍有待进一步研究证实。RAS抑制剂及降脂治疗将仍是药物研究的热点，但需大型随机对照试验评估其临床疗效，并探索以血管活性肽及其受体为靶点的药物研究，为CAVD的药物治疗提供新的理论基础及方向。