氧化应激与慢性肾脏病血管钙化关系的研究进展

卢莹莹，巴应贵

（1.青海大学研究生院，青海 西宁 810000；2.青海大学附属医院肾内科，青海 西宁 810000）

血管钙化在非透析依赖型慢性肾脏病（CKD）和透析依赖型终末期肾病（ESRD）患者中非常普遍。在非透析依赖型CKD患者中，血管钙化增加了全因死亡率、心血管疾病事件和死亡率以及住院的风险。在透析依赖型ESRD患者中，血管钙化是全原因死亡率的独立和递增的预测因子。当羟磷灰石晶体沉积在动脉内膜或中层时，血管钙化就会出现。这是一个主动调节的过程，与骨形成有许多相似之处。

1 氧化应激的产生

ROS和活性氮是氧和氮的反应性自由基和非自由基衍生物，自由基可以通过失去或接受单个电子在细胞中产生，表现为氧化剂或还原剂。ROS包括超氧阴离子（O2-）、羟基自由基（.OH）、臭氧（O3）等多种物质。自由基在正常生理条件下低水平产生，并被内源性抗氧化系统清除。ROS代表了生命系统中产生的最重要的一类自由基物种。

ROS的产生分为内源性来源及外源性来源，一般我们认为线粒体是细胞内ROS的主要来源，绝大多数超氧阴离子被超氧化物歧化酶（SOD）歧化为过氧化氢（H2O2）。H2O2经过进一步反应形成羟基自由基（.OH）。ROS外源性来源包括空气和水污染、香烟烟雾、酒精、重金属或过渡金属、药物、工业溶剂和辐射等，这些物质可以通过不同的途径进入人体，最终代谢成自由基。

2 血管钙化

血管钙化有两种形式，一种是动脉粥样硬化性钙化，发生在内膜，主要与细胞坏死、炎症和脂质沉积有关，会导致动脉发生管腔狭窄；另一种是Monckeberg硬化症，也称为内侧动脉钙化，发生在中膜，其指在没有脂质沉积和炎症的情况下，动脉中膜钙化沿着同心弹性蛋白纤维发生，管腔没有消失，但动脉僵硬的增加导致动脉顺应性差。第二种钙化在CKD及糖尿病患者中更为常见。

3 氧化应激与慢性肾脏病血管钙化

OS在CKD的早期阶段就已经出现，并随着肾脏损害的进展而增加。尤其是在ESRD中，OS的发生率要高得多，在接受肾脏替代治疗的患者中，由于程序相关的因素OS会进一步加重，血液透析（HD）的患者更是如此。除了年龄、高血压、糖尿病、贫血、血脂异常和肥胖等常见因素外，HD过程本身会导致OS增加。在一项604例肾移植人群的前瞻性研究中，可以发现OS生物标记物丙二醛（MDA）浓度与心血管死亡的长期风险独立相关[1]。

OS在CKD血管钙化的发病机制中占据重要的地位。OS可能通过以下途径参与慢性肾脏病血管钙化：（1）诱导VSMCs成骨样变性；（2）抗氧化系统的失衡；（3）钙化调节因子的改变

3.1 氧化应激参与血管平滑肌的成骨样变性

血管平滑肌（VSMCs）在血管钙化过程中占据非常重要的地位。在生理条件下，VSMCs具有收缩表型，有利于血管系统的收缩和扩张。在受到刺激时，VSMC丢失收缩性标志物，分化为成骨样VSMCs，导致内膜和中膜钙化，增加心血管发病率和死亡率。在β-甘油磷酸酯（β-GP）诱导的在牛主动脉VSMCs的体外钙化模型中，线粒体膜出现超极化导致ROS增加。使用呼吸链抑制剂抑制线粒体源性ROS生成时，钙沉积和WSMCs从收缩表型向成骨表型的转换减少。H2O2可以通过PI3K/AKT通路上调Runt相关转录因子2（Runx2）的表达，以浓度依赖的方式诱导VSMCs钙化。黄梅等人对CKD-5期的透析患者进行了监测，发现CKD5伴血管钙化组OS明显升高，而不伴血管钙化组OS无明显升高，此外，CKD2-3期血清和CKD血清均可诱导原代血管平滑肌蛋白22α和钙调蛋白表达显著降低，RUNX2和I型胶原的表达显著上调，OS和钙沉积明显增加，而CKD2-3期患者的血清磷并没有升高，这说明OS可能通过直接诱导VSMCs发生成骨细胞转化而在血管钙化中产生特定的影响[2]。

3.2 抗氧化系统的失衡促进慢性肾脏病血管钙化

正常情况下，生物体内有完整的抗氧化系统,能够保护生物系统免受自由基的侵害，当人体内抗氧化系统失衡或抗氧化物质减少时，就会发生OS，进一步促进血管钙化。

一项研究测定HD患者和年龄、性别匹配的健康人的血液生化指标、抗氧化矿物质（硒）（Se）、锌（Zn）、铜（Cu）、镁（Mg）和几种钙化促进剂和抑制剂。发现与健康人相比，HD患者血浆Se、Zn浓度明显降低，Cu、Mg浓度明显升高，OS和炎症标志物（Cu/Zn比值、MDA、AGEs和C反应蛋白）水平明显升高，HD患者血清MGP浓度明显降低，FGF-23、MMP-2和MMP-9、TIMP-1和TIMP-2水平显著升高，MMP-2/TIMP-2和MMP-9/TIMP-1比值显著升高。表明抗氧化矿物质（Se、Zn、Cu、Mg）的动态平衡变化可能参与OS和炎症状态的影响，从而参与了长期HD患者血管钙化加速的机制[3]。当人体内抗氧化物的减少或紊乱与CKD血管钙化密切相关。

3.3 氧化应激导致钙化调节因子改变

有研究表明糖尿病大鼠肾组织中MDA含量明显升高，SOD活性明显降低，miR-135B的表达明显上调，而骨形态发生蛋白7（BMP-7）mRNA和蛋白水平则下调。使用OS抑制剂α-LA可阻断高糖诱导的肾小管上皮细胞miR-135B表达上调，表明OS可上调miR-135B的表达，使用miR-135B抑制剂使肾小管上皮细胞BMP7mRNA和蛋白水平升高，表明OS可间接下调BMP7mRNA和蛋白水平。一项研究表明去卵巢大鼠体内的MDA含量增加，骨保护素mRNA的水平降低且与MDA具有相关性，这表明OS能够减少钙化抑制因子骨保护素的表达。胎球蛋白-A（fetuin-A）是全身和局部异位钙化和炎症反应的抑制剂。

4 总结及展望

综上所述，CVD是CKD和ESRD死亡和发病的主要原因。血管钙化是CKD的主要血管疾病形式，OS诱导VSMCs发生成骨样变性、抗氧化系统失衡以及氧化应激对钙化调节因子的影响是OS导致CKD血管钙化的主要原因。但目前的研究结果尚不能完全解释CKD相关血管钙化的发病机制，未来还需要更多临床及实验性研究来进一步研究OS在促进CKD患者血管钙化形成中的具体机制及治疗措施。