冠状动脉钙化成因及治疗新进展

冠状动脉钙化成因及治疗新进展
作者：周玉杰[1]柴萌[1]
单位：首都医科大学附属北京安贞医院[1]
文章号：W1091982015-9-16 10:14:08
冠状动脉钙化(Coronary artery calcification, CAC)可导致血管僵硬度增加，顺应性降低，心肌灌注受损[1]。

临床研究表明, CAC程度能够预测心肌梗死和突发冠脉事件死亡的危险[2,3]，无论在普通人群还是进行血运重建的冠心病患者，CAC的出现都提示预后不良。

目前其发病机制尚未完全阐明, 近年来证实血管钙化是一个与骨发育类似的主动的、可预防和可逆转的高度可调控的生物学过程。

许多因素都参与了血管钙化的发病过程。

冠状动脉钙化(Coronary artery calcification, CAC)可导致血管僵硬度增加，顺应性降低，心肌灌注受损[1]。

临床研究表明, CAC程度能够预测心肌梗死和突发冠脉事件死亡的危险[2,3]，无论在普通人群还是进行血运重建的冠心病患者，CAC的出现都提示预后不良。

目前其发病机制尚未完全阐明, 近年来证实血管钙化是一个与骨发育类似的主动的、可预防和可逆转的高度可调控的生物学过程。

许多因素都参与了血管钙化的发病过程。

CAC病理生理学及危险因素
血管钙化是一个类似于生理性矿化的主动代谢过程，可发生于几乎全身的血管床，并同时累及血管的中膜和内膜。

血管中膜钙化多与年龄、糖尿病、终末期肾病相关，既往认为它对机体起保护作用，但近年来证实，中膜钙化导致动脉硬化，增加心血管不良事件。

血管内膜钙化则与动脉粥样硬化、炎症关系密切，炎症介质和高脂质含量在动脉粥样硬化损伤中诱导平滑肌细胞成骨化[4]。

CAC的程度与斑块负担密切相关[5]，微钙化如发生于覆盖动脉粥样硬化斑块的脂质核心的纤维帽，可引起微裂缝和斑块破裂[6]；钙化结节可破坏纤维帽
结构,导致血栓形成[7]。

反复的斑块破裂、出血、愈合可导致阻塞性纤维钙化斑块形成,常常见于稳定心绞痛型和猝死型冠心病患者[7, 8]。

许多危险因素可影响CAC(表1)的发生、发展。

有研究甚至发现，CAC可能与常见的等位基因变异(如染色体9 p21)和磷酸代谢的罕见突变相关[9 –11]。

一些微小核糖核酸可诱导平滑肌细胞向成骨样表型转变[12]，也与CAC的进展相关。

表1 CAC的危险因素
危险因素内膜钙化中膜钙化
年龄是是
糖尿病是是
高脂血症是否
高血压是否
男性是否
吸烟是否
肾脏疾病
否是
GFR
否是
高
钙
高
是是
磷
PTH 否否
透否是
析时间
GFR=肾小球滤过率，PTH=甲状旁腺激素
慢性肾病患者心血管发病率和死亡率高很大程度上是由于存在CAC及动脉粥样硬化。

高钙血症和高磷血症均可促进CAC。

磷酸盐除了可调节磷钙平衡外,还能促进血管平滑肌细胞成骨软骨化转型[13]。

慢性肾病患者继发性甲状旁腺功能亢进也是CAC的一个危险因素[14]。

此外,肾素-血管紧张素-醛固酮系统可能在中膜钙化的进展中发挥重要作用,因为在临床前模型中证实，血管紧张素II-1型受体阻滞剂抑制了CAC的进展[15]。

在糖尿病的个体,晚期糖化终产物可能促进微血管钙化，而严格的血糖控制可能会减缓CAC的进展（目前这种现象只发现于1型糖尿病患者）[16]。

此外，大量临床试验均未发现摄入钙饮食或服用补钙药物与CAC存在相关性[17,18]。

这些数据表明，CAC不是简单的钙超载，而是异常调节机制的结果,增强对CAC传导通路的研究，可能有助于发现更有效的治疗方法。

2. CAC的治疗
2.1 药物治疗
近年来多项研究试图证实相关药物治疗能够抑制甚至逆转CAC进展，但大多得到了阴性结果。

早在2005年，St. Francis Heart Study研究中入组1005例CAC患者，随机分为阿托伐他汀20mg与安慰剂组，结果发现他汀治疗组不能抑制钙化[19]，而最新的一些研究甚至发现他汀不仅没能抑制钙化，反而可能促进血管钙化的进展。

一些小规模的随机前瞻性研究发现，钙通道阻滞剂[20]、激素[21], 磷酸盐结合剂[22]可以延缓CAC的进程，但仍缺乏大规模的前瞻性试验证据。

2.2 介入手术治疗
多项研究表明,冠脉钙化病变处植入药物洗脱支架(DES)比裸支架（BMS）更有效。

与BMS相比，植入DES组新生内膜增生面积小，再狭窄率低，再次血运重建率低。

然而，即使DES的植入在一定程度上改善了冠脉钙化患者的预后，但CAC患者PCI手术难度高、成功率低、并发症多、预后差，是介入手术中最大的难题之一，亟待解决。

目前临床上常运用一些辅助设备改善钙化病变的顺应性，提高手术成功率。

2.2.1 切割球囊
介入医生常常选择切割球囊处理轻、中度钙化病变的。

切割球囊使用的关键是掌握好适用证、禁忌证，不用于Ⅲ～Ⅳ级钙化病变、弥漫病变、直径小于2m m病变、高度成角和迂曲病变等。

Bittl JA等发表的一篇Meta分析显示与普通球囊扩张术相比，切割球囊得到类似的再狭窄率和MACE事件，且心梗和穿孔率更高[23]。

而近期Vaquerizo等将切割球囊与旋磨术进行对照，发现中短期预后无明显统计学差异，应用切割球囊在钙化病变中进行预扩张可使支架充分膨胀[24]，是PCI术中处理钙化病变的重要辅助方法。

2.2.2 冠状动脉旋磨术（Rotational Atherectomy，RA）
切割球囊不能移除冠脉钙化斑块，而高速转动的带有钻石颗粒的旋磨头可以祛除钙化的动脉硬化斑块，其旋转速度最高可达200000 rpm,可将坚硬组织研磨成极微小的颗粒(< 10mm)[25]。

2013年发表的随机对照研究（ROTAXUS研究），将患者随机分为RA+DES组（120例）及常规PCI组（120例），结果显示尽管旋磨增加介入手术的成功率，却未能减少晚期管腔丢失，更未能在MACE等硬终点上获益[26]。

2014年，英国的一项纳入221669例行PCI患者注册研究显示
行RA术的患者中死亡率更高，经过分析发现，旋磨的患者具有以下显著特点：年龄更大、更多的合并糖尿病、高血压和外周血管疾病等，这表明并非旋磨而是患者高危的本质影响着预后，旋磨术依然是一种安全而有效的辅助手段[27]。

另一项研究更是纳入了≥80岁的左主干患者共42例，发现手术成功率为92.3％，且并发症、MACE事件无明显增加，证实RA仍是一种安全、有效、可提高手术成功率的辅助方法[28]。

做好旋磨的关键是规范操作：旋磨头的选择从较小的磨头开始，逐渐增大（不大于参考血管直径的70％为宜），缓慢推进旋磨导管，
避免转速下降明显；旋磨时应采取边进边退的手法；每次旋磨时间不宜过长，时刻警惕并发症的发生。

2.2.3 准分子激光冠脉斑块消融术
上个世纪90年代，就有人尝试应用激光来攻克介入治疗的难题如再狭窄等。

但是如何选择合适波长的激光，既能消融病变又不对正常血管进行损害并不容易。

所以尽管早期应用激光治疗冠状动脉狭窄其近期效果尚可，但由于可能发生的并发症和难以确定远期预后，以及药物涂层支架的出现，激光治疗淡出人们的视野。

准分子激光术的出现，再次使人们对激光这一技术充满了信心，通过冷激光源，激光以脉冲方式作用于组织，每次一脉冲的作用时间仅为135纳秒（一百亿分之一秒），穿透深度仅为50µm，通过光化学作用破坏分子键，光热学作用产生热能，光机械作用产生动能，最后将消融的斑块裂解为水，气及微小颗粒，化解钙化病变和支架内狭窄的坚固纤维组织。

准激光技术成功率较高（93.4％），并发症低。

我团队于年内完成3例准分子激光冠脉斑块消融术处理中度钙化病变，手术顺利、成功，随访至今未出现心血管事件。

准分子激光术是一项创新技术，其发展可能给CAC患者带来福音。

2.2.4 其它PCI相关器械的选择
其它PCI相关器械的选择也极为重要：（1）强支撑力指引导管（EBU、XB、Amplatz等）；（2）亲水涂层（或聚合物涂层）指引导丝；（3）辐射张力强的支架，必要时可选择短支架进行拼接。

2014年，Lee Y等的研究证实更薄的药物支架可显著改善旋磨术后患者预后[29]。

在当代的支架谱中，Cyper支架的钢梁厚度为140µm，Taxus Liberty为132µm，新一代药物支架Resolute为9 1µm，Xience V为81µm，Superia甚至薄至65µm。

因此在处理严重钙化病变时，我们应该优先选择薄梁药物支架。

结语
冠状动脉钙化（CAC）是触发冠心病及影响冠心病患者预后的独立危险因素，许多因素都参与了血管钙化的发病过程。

他汀类药物在抑制冠脉钙化的疗效中得到了阴性结果，而其他药物治疗的小规模试验仍有待进一步证实。

临床试验证实，经PCI治疗可以改善冠脉钙化患者预后，减少心血管事件发生率，通过应用了切割球囊、冠脉旋磨技术等技术可显著提高钙化病变PCI手术成功率，但并不能改善患者预后，冠脉钙化人群的不良事件发生率仍然很高，在这一方面，准分子激光冠脉斑块消融术给CAC患者提供一个新的选择，但仍需大规模随机对照试验证实。

总之，探索新型药物及干预治疗方法仍是未来治疗冠脉钙化病变的发展方向。

Kalra SS, Shanahan CM. Vascular calcification and hypertension: cause and effect. Ann Med 2012; 44 Suppl 1:S85–92.
Murshed M, SchinkeT, McKeeMD, et al. Extracellular matrix mineralizati on is regulated locally; different roles of two gla-containing proteins [J]. J Cell Biol. 2004; 165 (5): 625- 630.
Hoffmann U, Massaro JM, Fox CS, et al. Defining normal distributions of coronary artery calcium in women and men (from the Framingham Hear t Study) [J].Am J Cardiol, 2008; 102(9): 1136-1141.
Abedin M, Tintut Y, Demer LL. Vascular calcification: mechanisms and c linical ramifications. Arterioscler Thromb Vasc Biol, 2004;24:1161–70.
Sangiorgi G, Rumberger JA, Severson A, et al. Arterial calcification and not lumen stenosis is highly correlated with atherosclerotic plaque burden in humans: a histologic study of 723 coronary artery segments using non decalcifying methodology. J Am Coll Cardiol, 1998; 31: 126–33.
Kelly-Arnold A, Maldonado N, Laudier D, et al. Revised microcalcificati on hypothesis for fibrous cap rupture in human coronary arteries. Proc Nat l Acad Sci USA, 2013;110:10741–6.
Virmani R, Kolodgie FD, Burke AP, Farb A, Schwartz SM. Lessons from sudden coronary death: a comprehensive morphological classification sche me for atherosclerotic lesions. Arterioscler Thromb Vasc Biol, 2000;20:1262–75.
Burke AP, Weber DK, Kolodgie FD, et al. Pathophysiology of calcium d eposition in coronary arteries. Herz 2001; 26: 239–44.
van Setten J, Isgum I, Smolonska J, et al. Genome-wide association stu dy of coronary and aortic calcification implicates risk loci for coronary arter y disease and myocardial infarction. Atherosclerosis 2013; 228:400–5.
Hofmann Bowman MA, McNally EM. Genetic pathways of vascular calci fication. Trends Cardiovasc Med 2012;22: 93–8.
O’Donnell CJ, Kavousi M, Smith AV, et al. Genome-wide association st udy for coronary artery calcification with follow-up in myocardial infarction. Circulation 2011; 124: 2855–64.
Goettsch C, Hutcheson JD, Aikawa E. MicroRNA in cardiovascular calcifi cation: focus on targets and extracellular vesicle delivery mechanisms. Circ Res 2013; 112: 1073–84.
Speer MY, Li X, Hiremath PG, Giachelli CM. Runx2/Cbfa1, but not loss of myocardin, is required for smooth muscle cell lineage reprogramming to ward osteochondrogenesis. J Cell Biochem, 2010; 110: 935–47.
Demer LL, Tintut Y. Vascular calcification: pathobiology of a multifacete d disease. Circulation 2008; 117: 2938–48.
Armstrong ZB, Boughner DR, Drangova M, Rogers KA. Angiotensin II t ype 1 receptor blocker inhibits arterial calcification in a preclinical model. C ardiovasc Res 2011; 90: 165–70.
Cleary PA, Orchard TJ, Genuth S, et al. The effect of intensive glycemi c treatment on coronary artery calcification in type 1 diabetic participants of the Diabetes Control and Complications Trial/Epidemiology of Diabetes I
nterventions and Complications (DCCT/EDIC) Study. Diabetes 2006; 55: 3556–65.
Samelson EJ, Booth SL, Fox CS, et al. Calcium intake is not associated with increased coronary artery calcification: the Framingham Study. Am J Cl in Nutr 2012; 96: 1274–80.
Wang L, Manson JE, Sesso HD. Calcium intake and risk of cardiovascul ar disease: a review of prospective studies and randomized clinical trials. A m J Cardiovasc Drugs 2012;12:105–16
Arad Y, Spadaro LA, Roth M, et al. Treatment of asymptomatic adults with elevated coronary calcium scores with atorvastatin, vitamin C, and vita min E: the St. Francis Heart Study randomized clinical trial. J Am Coll Cardi ol, 2005;46:166–72
Motro M, Shemesh J. Calcium channel blocker nifedipine slows down progression of coronary calcification in hypertensive patients compared with diuretics. Hypertension 2001; 37: 1410–3.
Manson JE, Allison MA, Rossouw JE, et al. Estrogen therapy and coron ary-artery calcification. N Engl J Med 2007; 356: 2591–602.
Qunibi W, Moustafa M, Muenz LR, et al. A 1-year randomized trial of calcium acetate versus sevelamer on progression of coronary artery calcific ation in hemodialysis patients with comparable lipid control: the Calcium A cetate Renagel Evaluation-2 (CARE-2) study. Am J Kidney Dis 2008; 51: 95 2–65.
Bittl JA, Chew DP, Topol EJ, et al. Meta-analysis of randomized trials o
f percutaneous transluminal coronary angioplasty versus atherectomy, cuttin
g balloon atherotomy, or laser angioplasty. J Am Coll Cardiol 2004; 43: 93 6–42.
de Ribamar Costa J Jr., Mintz GS, Carlier SG, et al. Nonrandomized co mparison of coronary stenting under intravascular ultrasound guidance of d irect stenting without predilation versus conventional predilation with a sem i-compliant balloon versus predilation with a new scoring balloon. Am J Ca rdiol, 2007; 100: 812–7.
Zimarino M, Corcos T, Bramucci E, Tamburino C. Rotational atherectom y: a “survivor”in the drug-eluting stent era. Cardiovasc Revasc Med, 2012; 13: 185–92.
Abdel-Wahab M,Richardt G,Joachim Büttner H, et al. High-speed r otational atherectomy before paclitaxel-eluting stent implantation in comple x calcified coronary lesions: the randomized ROTAXUS (Rotational Atherecto my Prior to Taxus Stent Treatment for Complex Native Coronary Artery Dis ease) trial. JACC Cardiovasc Interv.2013; 6(1):10-9.
Cockburn J,Hildick-Smith D,Cotton J, et al. Contemporary clinical o utcomes of patients treated with or without rotational coronary atherectom y--an analysis of the UK central cardiac audit database. Int J Cardiol.201 4; 170(3): 381-7.
Dahdouh Z,Roule V,DuguéAE, et al. Rotational atherectomy for lef t main coronary artery disease in octogenarians: transradial approach in
a tertiary center and literature review. J Interv Cardiol.2013; 26(2): 173-8
2.
Lee Y1,Tanaka A,Mori N, et al. Thin-strut drug-eluting stents ar e more favorable for severe calcified lesions after rotational atherect omy than thick-strut drug-eluting stents.。