勞 鈺 羅葆明 楊 川 任 萌 劉 丹 田 晶 阮鏡良 嚴(yán) 勵(lì)
血管鈣化指血管壁內(nèi)鈣鹽過量沉積,依據(jù)發(fā)生部位的不同可分為內(nèi)膜鈣化、中膜鈣化、心臟瓣膜鈣化、血管鈣化防御4種主要類型[1]。中膜鈣化發(fā)生于動(dòng)脈的中膜,可獨(dú)立于內(nèi)膜鈣化存在,在糖尿病患者下肢動(dòng)脈病變中尤為常見[2-3]。本團(tuán)隊(duì)既往研究發(fā)現(xiàn),糖尿病患者下肢動(dòng)脈中膜鈣化檢出率較糖耐量正常者高,糖尿病是下肢動(dòng)脈中膜鈣化發(fā)生的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。但糖尿病下肢動(dòng)脈中膜鈣化的病因及發(fā)生機(jī)制目前尚未完全明確,促進(jìn)其發(fā)生發(fā)展的危險(xiǎn)因素鮮有報(bào)道。故本研究將結(jié)合彩色多普勒超聲檢查結(jié)果初步探討糖尿病下肢動(dòng)脈中膜鈣化的可能影響因素,為臨床糖尿病下肢動(dòng)脈中膜鈣化的有效干預(yù)提供參考依據(jù)。
選擇在中山大學(xué)孫逸仙紀(jì)念醫(yī)院內(nèi)分泌科住院患者、門診患者共400例。
納入標(biāo)準(zhǔn):年齡30~80歲;同意參與本次研究。
排除標(biāo)準(zhǔn):①急性高血壓、急性心肌梗死、心力衰竭、腦血管意外、手術(shù)等應(yīng)激狀態(tài),或有感冒、肺炎等明確嚴(yán)重感染性疾??;②嚴(yán)重腎功能不全長(zhǎng)期規(guī)律行血液透析或腹膜透析者;③嚴(yán)重肝功能障礙;④有既往服用避孕藥、糖皮質(zhì)激素等藥物史;⑤1型糖尿病、特殊類型糖尿??;⑥明確腫瘤病史。
2.1.1 臨床資料及體格檢查 包括姓名、年齡、性別、身高、體質(zhì)量、體質(zhì)量指數(shù)(Body Mass Indes, BMI)、腰圍、臀圍、腰臀比、收縮壓(Systolic Pressure,SBP)、舒張壓(Diastolic Pressure,DBP)、高血壓病史、吸煙史,糖尿病病程。
2.1.2 實(shí)驗(yàn)室檢查結(jié)果 糖基化血紅蛋白(Glycosylated Hemoglobin,HbA1c)、空腹血葡萄糖(0-hour Fasting Plasma Glucose, GLU-0 h)、餐后2小時(shí)血葡萄糖(2-hour Postprandial Plasma Glucose, GLU-2 h)、血尿素氮(Blood Urea Nitrogen, BUN)、血鈣(Serum Calcium, Ca)、血磷(Serum Phosphate, P)、血肌酐(Serum Creatinine, SCr)、血尿酸(Uric Acid, UA)、膽固醇(Cholesterol, CHOL)、甘油三酯(Triglyceride, TG)、高密度脂蛋白膽固醇(High Density Lipoprotein Cholesterol, HDL-C)、低密度脂蛋白膽固醇(Low Density Lipoprotein Cholesterol, LDL-C)、超敏C反應(yīng)蛋白(High Sensitivity C-reactive Protein, hCRP)。
采用Esaote MyLab 60(2)彩色多普勒超聲儀器,高頻探頭,頻率4~13 MHz,由2位具有豐富下肢動(dòng)脈彩超檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)的超聲科醫(yī)師負(fù)責(zé)為所有患者檢測(cè)雙側(cè)股淺動(dòng)脈、脛前動(dòng)脈、脛后動(dòng)脈、足背動(dòng)脈,觀察平行于動(dòng)脈走行截圖。
估算腎小球?yàn)V過率使用MDRD公式 eGFR(mL/min·1.73 m2)=170×(Scr)-0.999×(Age)-0.176×(BUN)-0.17×(ALB)+0.318×0.762(女性)[4]; 按照美國(guó)腎臟病基金會(huì)K/DOQI專家組對(duì)CKD分期的建議分期:CKD1期,eGFR水平為≥90;CKD2期,eGFR水平60~89;CKD3期,eGFR水平為30~59;CKD4期, eGFR水平為15~29;CKD5期, eGFR水平為<15。CKD1-2期合并尿蛋白陽(yáng)性、CKD3期或以上考慮存在慢性腎臟病。
動(dòng)脈中膜鈣化在超聲下表現(xiàn)為血管壁內(nèi)連續(xù)、平滑、線性的高回聲,內(nèi)膜鈣化表現(xiàn)為斑片狀突出于管腔、不聯(lián)系、不規(guī)則高回聲,容易相鑒別(詳見圖1、圖2)。參考Liu KH等[5]研究方法,每條動(dòng)脈截取病變部位4 cm作為單位觀察長(zhǎng)度,依據(jù)該觀察長(zhǎng)度里中膜鈣化長(zhǎng)度評(píng)分:0分(未見中膜鈣化),1分(0.1 cm
注:箭頭所指為鈣化部分
注:箭頭所指為鈣化部分
圖3 53歲女性,左側(cè)足背動(dòng)脈正常血管壁,中膜鈣化嚴(yán)重程度評(píng)分為0分
注:箭頭所指為測(cè)量中膜鈣化部分
圖4 a.56歲男性左側(cè)脛前動(dòng)脈,l鈣化長(zhǎng)度≤1 cm,中膜鈣化嚴(yán)重程度評(píng)分為1分;b.61歲男性左側(cè)脛前動(dòng)脈,1 cm
研究對(duì)象平均年齡(59.1±11.1)歲,男性220例(占55.0%),彩色多普勒超聲檢出動(dòng)脈中膜鈣化者共207例(占51.8%),詳見表1。依據(jù)OGTT結(jié)果分為糖尿病足(DM group)和糖耐量正常組(NGT group),下肢動(dòng)脈中膜鈣化檢出率高;依據(jù)下肢動(dòng)脈是否檢出中膜鈣化分為中膜鈣化組與無(wú)鈣化組,結(jié)果顯示兩組之間年齡、體質(zhì)量指數(shù)、血肌酐、高密度脂蛋白膽固醇、估算腎小球?yàn)V過率比例差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,而收縮壓、血鈣水平間差異有較明顯趨勢(shì),然分析結(jié)果無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。各指標(biāo)水平中體質(zhì)量指數(shù)、估算腎小球?yàn)V過率為無(wú)鈣化組高,其余為鈣化組高,詳見表2。糖尿病患者膝下動(dòng)脈中膜鈣化檢出率高于比膝上動(dòng)脈(37.7% vs. 31.6%,P<0.001)。另外,糖尿病患者重度中膜鈣化檢出率也高于糖耐量正常組,詳見表3。
表1 本研究患者總體資料 n(%)
注:1)為中位數(shù)(四分位數(shù)間距P25~P75)表示
表2 糖尿病患者下肢動(dòng)脈中膜鈣化組與無(wú)鈣化組基本資料比較
注:1)P有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,2)為中位數(shù)(四分位數(shù)間距P25~P75)表示,3)單位為mL·min·1.73m-2
表3 糖尿病組與糖耐量正常組不同動(dòng)脈中膜鈣化嚴(yán)重程度比較 n(%)
以有無(wú)下肢動(dòng)脈中膜鈣化為因變量行Logistic回歸分析,得出糖尿病是下肢動(dòng)脈中膜鈣化發(fā)生的獨(dú)立危險(xiǎn)因素(Odds Ratio,OR), 3.1; 95%(Confidence Interval,CI), 1.6~5.7,P<0.05。將表2中變量與有無(wú)下肢動(dòng)脈中膜鈣化行Spearman秩相關(guān)分析,得出年齡、體質(zhì)量指數(shù)、收縮壓、血肌酐、血鈣、高密度脂蛋白膽固醇、估算腎小球?yàn)V過率、與有無(wú)下肢動(dòng)脈中膜鈣化相關(guān);再使用單因素Logistic回歸分析后年齡、體質(zhì)量指數(shù)、血鈣、高密度脂蛋白膽固醇符合P<0.10,取上述變量放置于同一回歸模型中,以有無(wú)下肢動(dòng)脈中膜鈣化為因變量行多因素Logistic回歸分析,校正年齡、體質(zhì)量指數(shù)、性別后,年齡、高密度脂蛋白膽固醇與下肢動(dòng)脈中膜鈣化仍存在關(guān)聯(lián)(詳見表4)。提示糖尿病患者中增齡、低高密度脂蛋白膽固醇血癥可能與下肢動(dòng)脈中膜鈣化的發(fā)生相關(guān)。相同步驟觀察表2中變量與下肢動(dòng)脈重度中膜鈣化的關(guān)系,最終取得收縮壓放置于同一回歸模型,以下肢動(dòng)脈重度中膜鈣化作為因變量行多因素Logistic回歸分析,校正年齡、體質(zhì)量指數(shù)、性別后收縮壓與下肢動(dòng)脈重度中膜鈣化仍存在關(guān)聯(lián)(詳見表5)。提示高收縮壓可能是下肢動(dòng)脈重度中膜鈣化發(fā)生的影響因素。
表4 糖尿病下肢動(dòng)脈中膜鈣化發(fā)生的影響因素篩查
注:1)P有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,其中r值為相關(guān)系數(shù),B值為回歸系數(shù)
表5 糖尿病下肢動(dòng)脈重度中膜鈣化發(fā)生的影響因素篩查
注:1)P有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,其中r值為相關(guān)系數(shù),B值為回歸系數(shù)
用彩色多普勒超聲觀察下肢動(dòng)脈中膜鈣化的同時(shí)亦收集了內(nèi)膜鈣化的數(shù)據(jù),彩色多普勒超聲檢出下肢動(dòng)脈內(nèi)膜鈣化有193例(64.8%)。進(jìn)一步行Spearman秩相關(guān)分析得出兩者之間存在正性相關(guān)關(guān)系(r= 0.56,P<0.001),提示兩者的發(fā)生存在著伴隨關(guān)系(詳見表6)。
表6 下肢動(dòng)脈內(nèi)膜鈣化與中膜鈣化發(fā)生的相關(guān)性分析
注:1)P有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義
下肢血管病變的防治越來(lái)越引起人們的重視。本團(tuán)隊(duì)既往研究發(fā)現(xiàn),糖尿病患者下肢動(dòng)脈中膜鈣化檢出率高,糖尿病是下肢動(dòng)脈中膜鈣化發(fā)生的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。糖尿病下肢動(dòng)脈中膜鈣化是糖尿病患者下肢血管病變的重要表現(xiàn),也是引起糖尿病患者下肢缺血、缺氧的重要原因,應(yīng)引起高度重視,須及早診斷并予有效干預(yù)治療。
動(dòng)脈中膜鈣化的發(fā)生機(jī)制仍未明確,其起始于中膜的彈性纖維,鈣化環(huán)境多無(wú)脂質(zhì)沉淀[2]。中膜鈣化可獨(dú)立于內(nèi)膜鈣化存在,兩者的發(fā)生機(jī)制不完全一致。除了鈣磷代謝紊亂、細(xì)胞凋亡、細(xì)胞外基質(zhì)降解等可能機(jī)制外,目前研究關(guān)注的觀點(diǎn)認(rèn)為動(dòng)脈中膜鈣化形成是彈性纖維鈣化、成骨信號(hào)分子上調(diào)促進(jìn)血管壁內(nèi)具有分化成骨或軟骨細(xì)胞潛在能力的間充質(zhì)細(xì)胞遷移增殖并向成骨細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化,介導(dǎo)異位骨形成的主動(dòng)調(diào)節(jié)過程[1, 6-7]。而了解糖尿病下肢動(dòng)脈中膜鈣化發(fā)生及嚴(yán)重程度改變的危險(xiǎn)因素,對(duì)指導(dǎo)治療有重要的臨床意義。
本團(tuán)隊(duì)既往研究已發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)糖尿病為下肢動(dòng)脈中膜鈣化發(fā)生的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。進(jìn)一步分析結(jié)果提示增齡、高收縮壓、低高密度脂蛋白膽固醇血癥、進(jìn)展的慢性腎臟病等影響因素可能參與了糖尿病患者下肢動(dòng)脈中膜鈣化發(fā)生以及鈣化嚴(yán)重程度向重度中膜鈣化發(fā)展。
動(dòng)脈中膜鈣化的形成傳統(tǒng)機(jī)制主要一下幾條:①細(xì)胞凋亡增多,凋亡小體形成:體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),凋亡的細(xì)胞刺激鈣化的發(fā)生[6, 8];②鈣磷代謝異常:體外實(shí)驗(yàn)表明鈣、磷可誘導(dǎo)促進(jìn)細(xì)胞凋亡,也會(huì)促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)礦化[6, 8];③基質(zhì)的降解或成分改變:血管壁細(xì)胞外基質(zhì)對(duì)血管有著保護(hù)作用,且基質(zhì)與血管壁細(xì)胞之間的相互作用,可影響細(xì)胞的遷移、分化功能,其組成和表達(dá)的變化參與血管鈣化進(jìn)程的主動(dòng)調(diào)節(jié)[6, 9]。目前研究關(guān)注的主要機(jī)制認(rèn)為動(dòng)脈中膜鈣化是在機(jī)體雙向調(diào)節(jié)因素失衡狀態(tài)下,成骨信號(hào)傳導(dǎo)通路激活,具有分化成骨或軟骨細(xì)胞潛在能力的間充質(zhì)細(xì)胞(包括血管平滑肌細(xì)胞、鈣化的血管壁細(xì)胞、周皮細(xì)胞、循環(huán)肝細(xì)胞)遷移增殖并向成骨細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化,并具備分泌堿性磷酸酶(Alkaline Phosphatase, ALP)、合成血管中膜鈣化主要成分——羥磷灰石結(jié)晶的能力,于血管壁逐漸發(fā)展成板狀的類骨質(zhì)[1-2]。傳統(tǒng)成骨信號(hào)傳導(dǎo)通路——骨形態(tài)發(fā)生蛋白(Bone Morphogenetic Proteins, BMPs)信號(hào)通路與Wnt信號(hào)通路,在骨形成過程中,能夠促進(jìn)成骨細(xì)胞分化,促進(jìn)成骨細(xì)胞分泌的細(xì)胞外基質(zhì)礦化[10-12]。在動(dòng)脈管壁中上述兩條信號(hào)通路激活可以使間充質(zhì)細(xì)胞分化成為成骨細(xì)胞,介導(dǎo)血管鈣化形成;細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中抑制上述通路信號(hào)傳導(dǎo)可有效控制動(dòng)脈中膜鈣化的發(fā)生發(fā)展[11, 13-14]。外周血核因子κB受體因子(Receptor Activator of Nuclear Factor Kappa B,RANK)是破骨細(xì)胞表面分泌的Ⅰ型膜蛋白,通過與其上游配體RANKL相互作用調(diào)節(jié)破骨細(xì)胞的分化、激活及存活;骨保護(hù)素(Osteoprotegerin, OPG)則是由成骨細(xì)胞分泌,作為誘捕受體與RANKL結(jié)合,抑制RANK信號(hào)傳導(dǎo)[15]。研究發(fā)現(xiàn),在多種炎癥因子的刺激與作用下,血管內(nèi)皮細(xì)胞可分泌RANKL,激活血管平滑肌細(xì)胞成骨化分化,并與RANK相互作用,促進(jìn)新生血管形成及動(dòng)脈鈣化[15-16]。
本次研究中糖尿病患者中糖尿病病程、血糖控制情況(如糖基化血紅蛋白、靜脈血葡萄糖等)、血胰島素水平、炎癥指標(biāo)(超敏C反應(yīng)蛋白)等均未得出與下肢動(dòng)脈中膜鈣化的相關(guān)關(guān)系,考慮原因?yàn)楸狙芯繉儆跈M斷面研究,不能完全體現(xiàn)既往病程中各項(xiàng)變量的水平,而下肢動(dòng)脈中膜鈣化的發(fā)生發(fā)展是一個(gè)慢性的過程。另外,糖尿病患者下肢動(dòng)脈中膜鈣化的發(fā)生發(fā)展還可能與高血糖“代謝記憶”有關(guān)。由于中國(guó)人群普遍缺乏體檢意識(shí)及醫(yī)從性差,糖尿病發(fā)現(xiàn)晚、血糖控制欠佳,故病情控制后下肢動(dòng)脈中膜鈣化仍可發(fā)生或繼續(xù)發(fā)展[17]。因此,相關(guān)變量與下肢動(dòng)脈中膜鈣化的關(guān)系有待進(jìn)一步前瞻性研究再予分析。
增齡導(dǎo)致動(dòng)脈中膜鈣化發(fā)生發(fā)展的可能原因有隨著年齡增長(zhǎng),管壁內(nèi)彈性纖維退行性變發(fā)生礦化,平滑肌細(xì)胞凋亡增多、凋亡小體形成;另一方面,年齡也反映了動(dòng)脈中膜在其他影響因素中的累積暴露[18]。
高血壓患者(尤其是高腎素型高血壓)常存在腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)功能障礙,醛固酮可通過刺激Wnt信號(hào)通路誘導(dǎo)動(dòng)脈管壁血管平滑肌細(xì)胞成骨樣轉(zhuǎn)變[19]。本研究糖尿病患者只有高收縮壓與下肢動(dòng)脈重度中膜鈣化的發(fā)生相關(guān),舒張壓、高血壓病史等均無(wú)提示其與下肢重度中膜鈣化之間存在相關(guān)關(guān)系。原因考慮可能由于本研究中入組對(duì)象大部分存在動(dòng)脈硬化、血管彈性減弱導(dǎo)致舒張壓不高;而高血壓患者病程、是否服用藥物治療、治療效果等混雜因素存在,需要完善資料、跟蹤隨訪,以改善樣本偏性后再行進(jìn)一步分析。
脂肪代謝紊亂也是糖尿病病理生理特點(diǎn),高密度脂蛋白膽固醇降低為主要表現(xiàn)之一。既往研究認(rèn)為,高密度脂蛋白膽固醇具有抗動(dòng)脈硬化作用;體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)顯示未發(fā)生氧化修飾的高密度脂蛋白膽固醇可有抑制血管鈣化的作用[20]。同時(shí),高密度脂蛋白膽固醇水平降低常伴有血循環(huán)中瘦素水平升高,瘦素水平升高可上調(diào)BMPs成骨信號(hào)通路,刺激血管壁平滑肌細(xì)胞分化為成骨細(xì)胞,介導(dǎo)血管鈣化形成[2]。
糖尿病患者常合并腎損害,慢性腎臟病患者常伴有鈣磷代謝異常,血磷水平升高可促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化[2]。另外,慢性腎臟病患者常合并骨質(zhì)疏松癥。RANK/RANKL/OPG之間的平衡是維持機(jī)體內(nèi)鈣分配穩(wěn)定的重要機(jī)制之一。機(jī)體內(nèi)鈣的分配不平衡可導(dǎo)致其從骨質(zhì)轉(zhuǎn)移至動(dòng)脈壁形成異位鈣化,同時(shí)血管內(nèi)皮細(xì)胞分泌RANKL可激活血管平滑肌細(xì)胞成骨化分化,并與RANK相互作用促進(jìn)動(dòng)脈中膜鈣化形成[15, 21]。
本研究中,下肢動(dòng)脈中膜鈣化組血鈣水平較無(wú)鈣化組低(P=0.05),但回歸分析結(jié)果無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,提示本研究結(jié)果未顯示血鈣水平與糖尿病下肢動(dòng)脈中膜鈣化的發(fā)生之間存在關(guān)聯(lián)。既往研究通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)、細(xì)胞實(shí)驗(yàn)證實(shí),嚴(yán)重的動(dòng)脈鈣化往往伴隨升高的血鈣濃度,而細(xì)胞內(nèi)、外鈣濃度升高可誘導(dǎo)血管壁平滑肌細(xì)胞成骨樣轉(zhuǎn)變,促進(jìn)血管鈣化[22]。然而也有研究發(fā)現(xiàn),鈣磷代謝異常并非糖尿病中膜鈣化的發(fā)生的必要因素[23]。因此,血鈣與糖尿病下肢動(dòng)脈中膜鈣化間關(guān)系有待擴(kuò)大樣本量、排除如腎功能等因素影響后再行分析。
另外,吸煙、男性、高血尿酸水平等均有研究發(fā)現(xiàn)與動(dòng)脈內(nèi)膜鈣化或全血管壁鈣化(包含內(nèi)膜鈣化及中膜鈣化)的發(fā)生相關(guān)[24-25]。但本研究結(jié)果未顯示上述變量與下肢動(dòng)脈中膜鈣化發(fā)生之間存在關(guān)聯(lián)。考慮本次研究為橫斷面研究、整體樣本數(shù)量少、入組對(duì)象男性比例多等情況,須進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量分析再行分析上述指標(biāo)是否糖尿病患者下肢動(dòng)脈中膜鈣化發(fā)生發(fā)展的危險(xiǎn)因素。
本研究還發(fā)現(xiàn)下肢動(dòng)脈中膜鈣化的發(fā)生與內(nèi)膜鈣化存在正性相關(guān)關(guān)系。動(dòng)脈內(nèi)膜鈣化發(fā)生發(fā)展機(jī)制與動(dòng)脈中膜鈣化不完全一致,但兩者之間存在共享機(jī)制。糖尿病共同的病理生理因素刺激作用可加快病變進(jìn)展,兩者在下肢動(dòng)脈病變的發(fā)生發(fā)展中可能起著協(xié)同的作用。
增齡、高收縮壓、低高密度脂蛋白膽固醇血癥等影響因素可能參與了糖尿病患者下肢動(dòng)脈中膜鈣化發(fā)生以及鈣化嚴(yán)重程度向重度中膜鈣化發(fā)展。本研究發(fā)現(xiàn)糖尿病下肢動(dòng)脈中膜鈣化影響因素提醒臨床上可予以相應(yīng)的防治措施,然其中的作用機(jī)制尚不明確,有待完善前瞻性及動(dòng)物、細(xì)胞學(xué)實(shí)驗(yàn)研究后進(jìn)一步明確。糖尿病下肢動(dòng)脈內(nèi)膜鈣化與中膜鈣化發(fā)生發(fā)展的具體關(guān)系及兩者對(duì)糖尿病下肢動(dòng)脈病變、糖尿病足病情發(fā)展、預(yù)后的影響有待進(jìn)一步前瞻性研究。