成纤维生长因子23对慢性肾脏病患者心血管疾病的影响

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・744・ 中国中西医结合肾病杂志2015年8月第16卷第8期CJITWN。August 2015。Vo1.16.No.8 

成纤维生长因子23对慢性肾脏病患者心血管疾病的影响 张金玉① 周健美① 成纤维细胞生长因子一23(fibroblast growth factor 23, FGF一23)是近年来在慢性肾脏病(chronic kidney diease,CKD) 患者中发现的一个重要的调节矿物质钙磷代谢的因子,钙磷代 谢紊乱是CKD,特别是终末期肾病(ESRD)患者重要的并发症 之一。2009年K/DOQI骨和矿物质代谢指南的新问题中指出: FGF一23是血磷的主要调节激素,可作为CKD进展和CKD透 析患者死亡的生物学标志,并可能成为指导骨和矿物质代谢调 控的指标工具…。大量研究显示,CKD患者的心血管疾病 (cardiovascular disease,CVD)与长期钙磷代谢紊乱密切相关, 是慢性肾脏病患者常见的致死原因,据报告,我国透析患者约 51%死于心脑血管疾病 J,FGF~23水平与CKD患者的心血 管疾病息息相关。本文将FGF一23与CKD患者的心血管疾病 关系做一简要综述。 1 成纤维细胞生长因子23的结构与生理功能 多肽激素成纤维细胞生长因子家族是一个多肽家族,由 22个不同功能的成员组成,FGF一23是其中一员,是一种由骨 细胞和成骨细胞分泌的调节磷与维生素D代谢的重要因子,主 要存在于脑、心脏、胸腺、肝脏、骨髓、甲状腺和甲状旁腺等,首 次发现是作为罕见低磷酸盐综合征的一个致病因子,主要指具 有生物活性的FGF一23引起肾脏排磷增多,血磷酸盐减少,不 同程度地降低1,25(OH) ViD,水平,引起佝偻病,骨软化等。 相反,FGF一23的降低会导致血中磷酸盐水平升高, 1,25(OH):ViD 增多,异位钙化,早期死亡 3 J,定位于人染色体 12p13,命名为FGF一23。FGF一23是FGF19亚家族的组成成 员之一,由251个氨基酸组成,相对分子质量32 000,包含FGF 家族同源的N端信号肽和71位氨基酸的c端。有研究证实 FGF一23全连与FGF一23的180—205氨基酸片段具有相同的 生物学效应,由此可以推断108—205氨基酸片段是其生物学 活性区域 。FGF一23在蛋白水解酶的作用下,于179位精氨 酸一180位丝氨酸间裂解,形成N端片段和c端片段,其中 N端具有FGF受体结合位点,C端片段具有Klotho蛋白的结合 位点 引。 Klotho蛋白是一种表达于多种组织和器官、目前认为主要 表达于肾脏的、与人的生命长短有很大关系的I型跨膜蛋 白 。FGF一23在体内必须依赖Klotho蛋白的协同作用才能 通过激活成纤维细胞生长因子受体(FGFR)发挥生物学活性, Klotho—FGFR的共同表达还能提高FGF一23与其受体结合的 亲和力和特异性 ,Klotho蛋白通过与FGFR和FGF一23的 C端结合将FGFR转化为FGF一23的特异性受体,新近研究发 现FGFR可能就是Klotho—FGFRIe复合物 。 动物实验中同时剔除小鼠的FGF一23基因和Klotho基因 后得到的效果与分别剔除其中一个基因相同,说明Klotho基因 ①皖南医学院弋矶山医院(芜湖241000) △审校 是FGF一23受体活化的必须辅助因子 。通过透射电镜研究 发现Klotho基因表达缺陷小鼠的股骨和胫骨干骺端骨小粱上 的成骨细胞,均显示有欠发达的细胞器,其结果是Klotho缺乏 不仅减少成骨细胞数量,还干扰了骨矿化过程 。 作为新近发现的新型调磷因子,FGF一23在肾脏中的主要 作用是调节体内血磷平衡。其机制有:(1)磷酸盐的重吸收主 要发生在肾脏近曲小管,FGF一23可抑制近端小管刷状缘2a 和2c型Na—P协同转运蛋白的表达从而抑制肾脏对磷酸盐的 重吸收,增加尿中磷酸盐的排泄,进而维持血磷平衡;(2) 1,25(OH) ViD3可以增加肠道对磷的吸收,FGF一23通过下调 25羟维生素D的1 0【羟化酶表达,上调24羟化酶表达,并可抑 制肾脏CYP27B1基因表达,从而减少1,25(OH) ViD,的合成, 减少肠道中磷酸盐的吸收 。此外,PTH可能对FGF一23的 分泌的也有一定影响。有学者实验研究发现短时间内摄入一 定量的PTH会抑制FGF一23的分泌,但长时间持续摄入胛H 则会刺激FGF一23的分泌_l 。 

2 FGF一23对CKD患者CVD的影响 研究发现,随着CKD病程的进展,血清FGF一23的水平也 不断升高 ,多项研究证实,MHD患者血清FGF一23水平升 高,比正常值高10—600倍” ’ 。CKD患者血循环FGF一23 水平升高主要是由于随着肾小球滤过率的下降,血磷滤过不足 导致尿磷排泄障碍,血液透析不能完全清除MHD患者体内多 余磷结果产生高磷血症。高磷是促进血管钙化的重要因素,同 时也促进FGF一23和 H产生 ,PTH表达上调升高循环中 FGF一23的水平,但具体机制尚不明确;CKD患者体内活性维 生素D下降,应用活性维生素D药物可升高FGF一23浓度;不 合理饮食,摄入高磷食物等,但血清磷酸盐水平的的快速升高 却并不能引起FGF一23的迅速增加,持续高磷酸盐摄人才是 FGF一23的有效刺激物…j。 高血磷酸盐、高PTH及低活性维生素D会增加终末期肾 病患者的全因和心血管死亡率,FGF一23作为以上三种因素的 共同调节因子,可能与对CKD患者钙磷代谢紊乱所致的预后 不良起一定作用。 Seiler等 副通过对长期透析患者2年生存率的研究分析发 现。患者的血清FGF一23水平显著高于正常,高浓度FGF一23 与患者的心血管死亡率增加有关且独立于血清磷酸盐水平。 然而与抗凝剂,继发性甲状旁腺功能亢进及其治疗相比较,血 清磷酸盐仍是影响FGF一23的主要因素,FGF一23与磷酸盐负 荷过多终末期肾病患者的心血管疾病发病率和死亡率密切相 关,这点似乎相矛盾。155例接受维持性血液透析的CKD 5期患者的研究表明,心血管事件组外周血FGF一23水平显著 高于非心血管事件组,相关分析发现,维持性血液透析患者外 中国中西医结合肾病杂志2015年8月第l6卷第8期CJITWN,August 2015.Vo1.16。No.8 周血FGF一23水平与心血管事件的发生显著正相关,可作为心 血管事件发生的预警指标之一l19],FGF一23水平越高,心血管 

疾病死亡风险越大 。 研究证实FGF一23与普通人群及CKD患者动脉内膜增厚 及动脉粥样硬化的严重程度密切相关 ,在血管内皮细胞中, FGF23一Klotho通过干扰一氧化氮(NO)合成酶影响血管反应 性,高FGF一23的CKD患者血流介导内皮依赖性血管舒张功 能更低,FGF一23也可以通过作用于下游Egr一1(early growth response)因子促进动脉粥样硬化的发生,因为FGF一23能调节 肾脏近曲小管Ⅱ型钠磷共同转运体的表达,推测它可能对广泛 分布的Ⅲ型钠磷共同转运体也有影响,进而促进血管钙化,特 别是可用来解释为何在没有出现高磷血症之前,CKD患者出现 的血管钙化 J。 既往研究发现在动静脉血管内中膜表达FGFR1和 FGFR4,心肌细胞表达FGFR1,FGFs激活受体后可刺激血管内 膜增生、纤维化及心肌肥厚 。动脉粥样硬化和血管功能紊 乱是CKD患者心血管发病率及死亡率的主要因素 。血清 FGF一23水平随着肾小球滤过率的下降逐渐升高,同时颈动脉 钙化发生的风险也越来越高,FGF一23水平与颈动脉钙化发生 率密切相关 J,之后的研究证实FGF一23是维持性血液透析 患者动脉粥样硬化的独立危险因子 J。 FGF一23还可诱导心室重塑和心肌肥厚 ,这可能由于 升高的FGF一23非选择性激动与心脏肥大和动脉粥样硬化受 体,是与CKD患者死亡率相关的生物学基础 “ 。Negishi 等 通过对同一透析中心87位维持性血液透析患者的研究 发现,FGF一23与左室质量指数(LVMI)明显相关,可认为是左 室过度负荷的一个新标志物,同时也与MHD患者高风险死亡 率密切相关。 另项通过对实验组62例CKD患者和对照组58例进行心 脏超声和断层计算机扫描检查结果的研究分析发现,FGF一23 与左室肥大及左室心肌活动指数相关 。FGF一23尚可直接 诱导LVH,动物实验证实,给小鼠左心室心肌层注射重组 FGF一23后在5 d和14 d分别处死小鼠,发现小鼠心脏均伴有 LVH,且心脏重量、左心室壁厚度和心肌肥大标志物表达均明 显增加 33]。 

3总结与展望 综上所述,FGF一23水平与CKD患者的血管功能紊乱、血 管钙化、动脉粥样硬化及左室功能密切相关,与CKD患者的心 血管死亡率紧密相连,将来能否把FGF一23作为CKD患者新 的治疗靶目标,通过早期干预防止血清FGF一23水平升高进而 改善MHD患者的长期预后提供方向,则需要对FGF一23介导 CKD患者CVD发生的机制进行更深入的研究。 参考文献 1.Patel TV,Singh AK.Kidney disease outcomes quality initiative guidelines for bone and mineral metabolism:emerging questions. Semin Nephrol。2009,29(2):105—112. 2.谢杨,尹立雪.超声心动图在慢性肾脏病变诊断中的应用进 展.中华超声影像学杂志,2014,23(10):911—913. 3.Isakova T,Xie H,Barchi—Chung A,et a1.Fibroblast growth fac- tor 23 in patients undergoing peritoneal dialysis.Clin J Am Soc ・745・ Nephrol,2011,6(11):2688—2695. 4.Yokota H,Raposo JF.Chen A.et a1.Evaluation of the role of FGF23 in Mineral Metabolism.Gene Regul Syst Bio,2009,3 (3):131—142. 5.Liu S,Quarles LD.How fibroblast growth factor 23 works.J Am Soc Nephrol,2007,18(6):1637—1647. 6.Xu XJ,Liang XH,Hu GM,et a1.Renal Function and Klotho Gene Polymorphisms among Uygur and Kazak Populations in Xinjiang, China.Med Sci Monit,2015,21(1):44—51. 7.Nitta K,Nagano N,Tsuchiya K.Fibroblast Growth Factor 23/ Klotho Axis in Chronic Kidney Disease.Nephron Clin Pract, 2014,128(1):1—10. 8.Hu MC,Shi M,Zhang J,et a1.Klotho:a novel phosphaturic sub- stance acting as an autocrine enzyme in the renal proximal tu— bule.FASEB J,2010,24(9):3438—3450. 9.Suzuki H,Amizuka N,Oda K,et a1.Histological and elemental analyses of impaired bone mineralization in Klotho—deficient mice.Anat,2008,212(3):275—285. 10.Urakawa I,Yamazaki Y。Shimada T。et a1.Klotho converts ca. nonieal FGF receptor into a specific receptor for FGF23.Na— ture,2006,444(7120):770—774. 11.Ramon I,Kleynen P,Body JJ,et a1.Blast growth factor 23 and itsrole in phosphate homeostasis.Eur J Endocrinol,2010,162 (1):1—10. 12.Guti6rrez OM,Smith KT,Barchi—Chung A,et a1.(1—34)Par- athyroid hormone infusion acutely lowers fibroblast growth factor 23 concentrations in adult volunteers.Clin J Am Soc Nephrol。 2012,7(1):139—145. 13.Zi6kowska H,Okarska—Napieraa M,Stelmaszczyk—Emmel A, et a1.Serum fibroblast growth factor 23 and calcium—phosphor— us metabolism parameters in children with chronic kidney dis— ease—preliminary report.Dev Period Med,2014,18(2):194— 202. 14.Chert Z,Chen X,Xie J,et a1.Fibroblast growth factor23 is a predictor of aortic artery calcification in maintenance hemodialy・ sis patients.Ren Fail,2013,35(5):660—666. 15.Ashikaga E,Honda H,Suzuki H,et a1.Impact of fibroblast growth factor on lipids and atherosclerosis in hemodialysis pa- tients.Ther Apher Dia,2010,14(3):3t5—322. 16.高占辉,汪宁宁.成纤维细胞生长因子23在慢性。肾脏病中 的检测意义.中国血液净化,2014,13(9):658—660. 17.Arai—Nunota N,Mizobuchi M,Ogata H,et a1.Intravenous phosphate loading increases fibroblast growth factor 23 in ure・ mic rats.PLoS One,2014,9(3):91—96. 18.Seiler S,Cremers B,Rebling NM,et a1.The phosphatonin fibro— blast growth factor 23 links calcium—phosphate metabolism with left—ventrieular dysfunction and atrial fibrillation.Eur Heart J,2011,32(21):2688—2696. 19.李开龙,陈菁,张莹,等.维持性血液透析患者外周血成纤维 细胞生长因子23水平与心血管事件关系的研究.中国血液 净化,2011,10(4):194—197. 20.Lutsey PL,Alonso A,Selvin E,et a1.Fibroblast growth factor—