欧洲心脏学会调查显示约70％的冠心病患者合并高血糖，近20年我国冠心病合并糖尿病患病率迅速上升，我国对3513例确诊的冠心病住院患者进行了高血糖筛查，调查显示约52.9％的冠心病患者合并糖尿病。大量研究表明冠心病合并糖尿病患者存在广泛血管钙化。Kramer等对41例CKD3~5期患者的研究表明，不伴糖尿病者（n=28）冠状动脉钙化发生率为25％，伴糖尿病者（n=13）高达 93％。糖尿病是冠心病等危症，且互为不良推动因素，冠心病合并糖尿病患者的临床表现多不典型、病死率高、预后差、介入术中并发症、术后再狭窄率较高，其中血管钙化是影响此预后不佳的主要原因之一。

    1 冠心病合并糖尿病患者血管钙化的特点

    血管钙化主要分内膜钙化和中膜钙化两种形式，内膜钙化为动脉粥样硬化的表现之一，由脂质代谢异常和炎症反应参与，并且与内皮细胞受损，内皮祖细胞（endothelial progenitor cells, EPCs）修复障碍密切相关，多呈分散的斑片状沉积，使斑块不稳定，易导致组织缺血；而中膜钙化主要发生于无炎性细胞浸润及脂质沉积的环境中，钙化沉积呈连续线性，弥散于整个富含弹性胶原的终末，与血管平滑肌细胞去分化密切相关。糖尿病血管中膜钙化的程度是预测2型胰岛素非依赖性糖尿病患者心血管事件死亡率、脑卒中、截肢的最佳指标，而冠脉中膜钙化对斑块破裂影响作用不大。近年针对血管钙化的研究主要聚焦于内膜钙化，因为相比于中膜钙化，内膜的钙化更易导致斑块的破裂、血栓的形成，与急性心血管事件的发生密切相关。最新Meta-analysis 结果就表明，糖尿病患者血管钙化程度较对照组严重，且更易出现急性血管性事件，患者预后更差。

    2 血管钙化在冠心病合并糖尿病发生及进展中的机制研究

    与传统上对血管钙化的认识不同，现今发现血管钙化形成是一个由多种细胞启动并与骨发育相似的、主动的、高度可调控的生物学过程。其主要发病机制有：（1）成骨细胞及破骨细胞的标志分子（如BMP、OPG等）参与血管钙化的发生发展。（2）血管组织局部旁分泌或自分泌的活性因子对血管钙化的发生发展具有重要调节作用。（3）大量研究证实动脉中膜细胞凋亡或坏死后的降解产物—基质囊泡是血管平滑肌细胞（vascular smooth muscle cells，VSMCs）钙化的始动环节或起始点。（4）内质网应激诱导的凋亡参与血管钙化的发生。（5）血管钙化的细胞来源具有多样性。

    冠心病合并糖尿病的血管钙化在细胞水平上改变了多种细胞的功能，由于体内糖代谢的紊乱状态，微环境的变化，造成了许多细胞功能的改变，诱发了内皮细胞和血管平滑肌细胞功能障碍。血糖升高及糖基化终末产物（Advanced glycation end products, AGEs）增加、高胰岛素血症、氧化应激、脂质代谢紊乱、炎症、细胞凋亡和骨调节蛋白表达异常等是诱发血管钙化的主要因素，与血管钙化的发生发展密切相关。其中AGEs在该过程中发挥了重要作用。AGEs不仅能促进LDL的氧化，还可抑制内皮eNOS的激活，减少NO的产生，使血管舒张功能受损诱发内皮功能失调。

    2.1 细胞功能紊乱诱发内膜钙化灶形成

    血管内皮细胞直接与循环中高糖、血脂紊乱等代谢异常接触，产生损伤，激活炎症反应。有研究显示，在冠状动脉粥样硬化的患者血液循环中发现大量骨钙素阳性的内皮祖细胞[osteocalcin（+）endothelial progenitor cells, OCN（+）EPCs]，这种OCN（+）EPCs不参加血管内源性内皮的修复，而参与血管内膜钙化的形成。该研究提示，EPCs在接受成骨调节信号后发生成骨表型的转化，参与血管内膜微小钙化灶的发生和发展。

    此外，有大量研究证实动脉中膜细胞凋亡或坏死后的降解产物—基质囊泡是血管平滑肌细胞钙化的始动环节或起始点。基质囊泡（matrix vesicle）是由增殖的软骨细胞或骨细胞浆膜形成的独立于细胞外的细胞器。VSMCs不是一种细胞，而是一类多表型、多功能的特殊细胞类群，是各种血管病最重要的发病因素。 VSMCs分为收缩和合成两个表型，当收缩型转化为合成型时，大量增殖，并由中膜向内膜迁移，吞噬脂质转化为泡沫细胞，同时分泌细胞基质，参与动脉粥样硬化斑块的形成。合成型VSMCs在各种致钙化因素刺激下受损，基质囊泡从受损的活的或即将死亡的VSMC中释出，并含有碱性磷酸酶活性，形成易于碱性钙磷沉积的微环境，并含有大量的钙和磷，基质囊泡结合细胞外的基质蛋白启动血管的钙化。 Shroff等利用电子显微镜发现受损的或死亡的VSMCs释放的基质囊泡中含有羟基磷灰石单晶体，提示凋亡和基质囊泡的形成是启动血管钙化的始动环节。

    2.2 成骨信号通路异常诱导血管异位骨化

    近期的研究表明鞘氨醇激酶1/1-磷酸鞘氨醇（sphingosine kinase 1/ sphingosine 1-phosphate，SphK1/S1P）信号通路参与成骨、成软骨相关代谢途径的调控，尤其与骨形态发生蛋白（bone morphogenetic proteins, BMPs）家族信号调节和钙磷代谢异常有关。Nakagawa等提出血管受外源性刺激后，可激活 BMPs 信号通路，导致血管内膜成骨前体细胞发生成骨表型转化，成骨相关基因 Runx2 和碱性磷酸酶表达增高，进而使钙磷代谢异常，形成羟磷灰石结晶，最终形成血管内膜微小钙化灶。Yao等在转基因小鼠模型上实现了对BMPs信号通路的抑制，结果显示斑块大小、血管钙化程度和炎症都被明显的抑制。两者的实验均验证BMPs信号通路对钙化有调节效应。S1P是一类具有生物学活性的鞘脂类，由SphK 催化鞘氨醇（sphingosine, Sph）磷酸化生成，可调节多种细胞生物学功能，如细胞迁移、分化、炎症、免疫、血管新生和钙平衡等。Pederson等发现 SphK1表达增高刺激S1P 大量产生的同时，还发现Wnt/BMP-6 信号通路被激活，采用BMP-6 特异性中和抗体和S1P 抑制剂干预后，成骨活动被抑制。提示S1P 信号通路，与成骨关键信号通路蛋白BMPs 家族相交联，参与成骨活动的调控。通过上述实验结论，我们可以看出多条信号通路激活交互作用，共同推进血管钙化。

    在多条信号通路激活诱导血管钙化的同时，多种功能复杂的糖蛋白也参与这一过程，这些糖蛋白主要是与新骨生成和钙化有关的蛋白，如骨保护素 （osteoprotegerin，OPG）、骨钙素（osteoealein, OC）、骨桥蛋白 （Osteopontin，OPN）以及BMPs等。许多研究证实，冠心病及糖尿病患者血清 OPG水平显著高于健康人。Zannettino等对201例行冠状动脉造影患者检测血清中OPG，结果显示：血清中OPG在冠脉狭窄的患者与冠脉无狭窄的患者相比显著升高，多元Logistic回归分析显示血清中OPG与冠心病病变程度显著相关。OPG 升高的原因目前还不清楚，长期高糖及慢性血管炎症刺激炎性反应因子和促骨质疏松因子分泌增加，OPG对抗其作用而反应性增加是可能造成OPG升高的原因。另有研究发现绝经后妇女血清OPG水平随着年龄的增加而增加，推测雌激素缺乏时破骨细胞功能活跃，骨吸收增加，骨丢失加快，刺激机体代偿性骨形成增加，血清OPG相应增加。该研究同时也解释了冠心病合并糖尿病“男女平等”的发病特点，由于绝经后女性失去了雌激素的保护作用，从而使得发病率不再有性别差异。BMPs 是促进成骨细胞分化极其有效的细胞因子， 它可通过Smads蛋白诱导Runx2的表达最终影响成骨细胞的分化。其中BMP-2和4能够诱导动物或人体间充质细胞分化为骨、软骨等组织。动脉粥样硬化斑块中发现骨形态发生蛋白2和4, 且BMP-2还可促进肌成纤维细胞的钙化。

    2.3 表观遗传学调控参与钙磷代谢紊乱

    血管钙化与骨形成有类似的分子机制，血管平滑肌细胞发生了表型转化，它和成骨细胞来源于共同的间质祖细胞，核结合因子（Cbfa）-1可能是该祖细胞向成骨细胞表型转化的转录因子。在对动脉粥样硬化斑块钙化的研究中发现，钙化血管局部OPG表达下调，成骨细胞及软骨细胞的标志物表达上调。这提示OPG是血管钙化的内源性抑制物。RANK／RANKL（核转录因子NF-kB受体激活因子的配体）途径是目前所知的OPG抑制钙化的主要通路，OPG通过与RANK竞争结合RANKL来调节下游的信号。有研究提示RANK／OPG的比例是影响骨量、骨骼完整性及血管钙化发展情况的重要因素。总之，炎症因子等功能蛋白调控血管平滑肌细胞转型可能成为冠心病合并糖尿病血管钙化的根本机制，但其具体的调控机制有待进一步研究。

    3 结语

    近年冠心病合并糖尿病血管钙化的相关研究迅猛增长，随着医学科学知识的不断进步，使得该领域研究不断深入拓展，但现阶段我们面临的还是漫长的道路。由于其病理生理过程的复杂性、发病机制和细胞来源的多样性，导致临床预防和治疗效果尚不理想。故我们需要进行更多的基础及临床研究来阐明其发病机制。相关细胞表型转化在血管钙化中起着至关重要的作用，随着细胞表型转化机制研究的不断深入，未来对于临床预防和逆转血管钙化的发病可能具有指导价值。（上海市第二军医大学附属长征医院 作者：梁春）