(二)西医

(二)西医

肾性骨营养不良症,简称肾性骨病,乃慢性肾功能不全伴随的代谢性骨病。引起肾性骨病的因素有肾脏排泄和肾脏内分泌功能异常,药物和饮食作用,各种肾替代疗法等。其中维生素D缺乏,甲状旁腺功能亢进(甲旁亢)和铝沉积是主要原因。这些因素相互作用导致各种类型的肾性骨病的发生。此外,肾性骨病还受其他因素如年龄、性别和肾病类型的影响。

正常骨组织由大量钙化的细胞间质(骨质)及骨原细胞、成骨细胞、骨细胞、破骨细胞等数种细胞构成。骨质包括有机质(35%)和无机质(65%),前者由成骨细胞分泌形成,含有大量层状平行排列的胶原纤维和少量无定形的基质;后者主要是大量钙盐,化学成分以羟磷灰石结晶为主,沿胶原纤维的长轴分布,共同构成骨板。成骨细胞还可分泌碱性磷酸酶和骨钙素等蛋白质参与骨的矿化。破骨细胞主要来源于骨髓的巨噬细胞,能溶解和吸收骨质,促进骨钙释放。正常骨质的维持主要依靠于骨形成(以成骨细胞作用为主)与骨吸收(以破骨细胞为主)之间的平衡,并受PTH、维生素D、降钙素、类固醇激素、生长激素、细胞因子等多种体液因子的调节。通常每日约有400mg钙进出骨骼,并伴有少量磷和碳酸氢盐的运转。上述任何因素发生改变均可影响骨代谢和钙磷平衡。

1.维生素D代谢障碍

肾脏是合成维生素D活性代谢产物1,25(OH)2D3的主要器官,1α羟化酶位于近端肾小管上皮细胞线粒体内。维生素D通过调节小肠黏膜细胞内的肠钙蛋白(基因及非基因调节),促进肠钙吸收。同时维生素D也促进肠磷吸收。维生素D促使骨髓造血祖细胞向破骨细胞分化,释放一种从成骨细胞提取的破骨细胞活性刺激因子,可见维生素D是一种高效骨吸收促进物质,是最强的骨钙动员物质之一。此外,维生素D促进肾小管钙磷重吸收。所有这些作用使细胞外钙磷浓度升高,促进骨样组织和软骨矿化。肾衰早期GFR降至50~60mL/min时,1,25(OH)2D3合成即受损害。此时磷酸盐滞留比肾组织丧失对1,25(OH)2D3合成的意义更大,故可控制磷摄入以恢复1,25(OH)2D3合成。肾衰晚期1,25(OH)2D3因肾脏严重毁损而合成剧减,血浓度很低,控制饮食不再能有效地刺激1,25(OH)2D3合成。慢性肾衰尤其接受透析治疗患者,除1,25(OH)2D3缺乏外,其他一些因素如微量元素铝在软骨病发病中也起重要作用。1,25(OH)2D3治疗使血1,25(OH)2D3维持在正常水平,可防止铝在骨中沉积,而肾衰维生素D缺乏可使铝性骨病易感性增高。血1,25(OH)2D3水平减低与甲旁亢骨病的骨组织学密切相关,可见1,25(OH)2D3缺乏在甲旁亢骨病中的意义。

2.磷酸盐代谢障碍

血磷浓度由饮食中磷摄入、GFR值、肾小管对磷酸盐的重吸收、磷酸盐结合剂的应用以及透析方式决定。肾衰早期血磷、血钙可正常,但以PTH分泌增加为代价。随着肾衰逐步严重,肾小管代偿作用逐渐失效,出现高磷血症和低钙血症。机体通过感受细胞内外磷负荷增加,抑制1,25(OH)2D3合成,降低血钙,刺激PTH分泌,血磷升高可直接降低离子钙浓度而刺激PTH分泌。血磷升高还阻碍PTH、维生素D在骨中协同作用,抑制PTH介导的血钙升高。血磷水平是软骨病的一个重要决定因素。透析性软骨病血磷水平低,而甲旁亢骨病血磷浓度高于正常。可见肾衰晚期的高磷血症有预防软骨病的作用。但血磷与骨矿化的关系尚未确立,提示有其他因素参与作用。慢性肾衰晚期,血磷比血钙波动更大。在骨外软组织钙化发病中,细胞外磷酸盐浓度升高比细胞外钙浓度升高意义更大。

3.钙代谢障碍

慢性肾衰低钙血症原因复杂,与磷滞留和1,25(OH)2D3缺乏有关,其他因素有肾小管钙重吸收减少,活性及静止骨表面钙转移失常等。透析治疗时钙的跨膜转移取决于血pH值、血浆蛋白浓度、血浆和透析液之间钙浓度梯度。应用低钙透析液会导致骨质疏松,而高钙透析液也不宜采用,乃因高钙透析液会加重骨外钙化,且尽管PTH分泌受抑,骨远期效应却不理想。较理想的透析液浓度是1.5~1.75mmol/L(6~7mg/dL)。但最近研究表明,应用高钙透析液能控制高磷血症且无增加高钙血症发生的危险。维生素D对骨的作用不仅在于对骨代谢的直接作用,还与血钙、磷、PTH浓度的变化有关。饮食中钙严重缺乏使慢性肾衰患者对维生素D丧失反应,而同时提供适当的饮食则能治愈软骨病。

4.甲状旁腺激素(PTH)

血PTH浓度在肾功能不全早期即升高,升高程度与肾衰程度一致。慢性肾衰时低钙血症常见,是刺激PTH分泌的重要因素。但低钙血症并非慢性肾衰继发甲旁亢的必要条件。中度肾衰即GFR 20~25mL/(min·1.73m2)时,甲旁亢可在血钙不低而血磷升高、降低的状况下发生,这与1,25(OH)2D3缺乏使抑制PTH分泌的钙调控域值(抑制PTH最大分泌量到正常一半的血钙浓度)上移有关;甲状旁腺细胞中有1,25(OH)2D3的胞浆和胞核受体。1,25(OH)2D3在DNA转录水平调节PTH基因,减少pro-PTH mRNA的合成,而抑制PTH分泌。尿毒症时甲状旁腺细胞的1,25(OH)2D3受体数量减少,致使1,25(OH)2D3对PTH分泌抑制作用减弱。1,25(OH)2D3缺乏通过两种机制刺激PTH分泌,一是通过降低肠钙吸收引起低钙血症,另一种是直接改变PTH基因转录。动物实验表明,1,25(OH)2D3不仅减少PTH合成,且能抑制甲状旁腺细胞增生,故1,25(OH)2D3合成缺陷可能还是刺激甲状旁腺增生的重要因素。因透析疗法不能改善1,25(OH)2D3缺乏,甲状旁腺腺体量和PTH基本分泌量(每个甲状旁腺细胞有不受血钙影响的最小分泌率)将随透析时间延长而增加。

甲状旁腺细胞有β受体和H2受体,这两种受体的拮抗剂能降低尿毒症血PTH浓度,但不伴有骨和矿质代谢的改变,故此作用可能仅为外周激素代谢改变。血镁与血钙类似,能对PTH分泌起调节作用,但尿毒症血镁变化不大,故意义也不大。铝能抑制PTH分泌。现认为内源性降钙素无拮抗PTH对骨的作用,不能抑制甲旁亢骨病。近来研究表明,维生素A过多时除血循环维生素A浓度升高外,组织内维生素A浓度并不增高,故维生素A过多不会加重甲旁亢骨病。

PTH通过成骨细胞上的受体间接升高破骨细胞的数量和活性,促进骨吸收和骨形成。PTH是甲旁亢骨病的重要决定因素。血PTH浓度与反映甲旁亢骨病严重程度的骨组织学指标密切相关。PTH升高程度与甲旁亢骨病严重程度一致。

5.铝

摄入人体的铝主要由肾脏排出体外,故肾衰患者处于铝中毒危险中。肾衰时铝主要来源是透析液和磷酸盐结合剂中的铝。透析液铝浓度超过2μmol/L(54μg/L)时,铝跨膜转移到血中使血铝升高,故必须控制透析液铝浓度低于此值。透析液铝浓度低于1μmol/L(27μg/L)时,也有铝跨膜转移,但此时肠铝吸收是血铝升高的主要因素,1,25(OH)2D3是否影响肠铝吸收尚无定论。

透析患者铝积聚可导致数种疾病,如铝性骨病,透析性脑病,低色素性贫血和关节损害。慢性肾衰时铝在骨和甲状旁腺中的积聚共同导致铝性骨病。在血管中,铝不仅沉积于骨基质,也沉积于成骨细胞线粒体内。体外实验显示,铝对成骨细胞增生,胶原蛋白生成均有直接抑制作用,铝对羟磷灰石结晶形成和生长也有直接抑制作用。铝沉积于矿化骨与骨样组织交界面,有阻碍骨形成骨矿化作用。铝积聚与透析性软骨病密切相关,而动力缺陷性骨病(ABD)可能是软骨病的早期病变。铝性骨病血PTH较低,铝能直接抑制PTH分泌。铝可能与钙一样通过降低甲状旁腺细胞内降钙素水平,使蛋白酶C活性下降而抑制PTH分泌;铝也可能与磷类似通过阻止钙向细胞外转移,使胞浆钙浓度升高而抑制PTH分泌。肾衰甲状旁腺切除术后易患软骨病,可能系甲旁切术后PTH分泌下降,骨转化减弱,铝沉积到矿化骨表面阻碍进一步矿化之故。铝性骨病常伴轻度自发性高钙血症,也可能系铝阻碍钙质沉着使之返回血流,而使血钙升高,铝也可能通过这种高钙血症间接地抑制PTH分泌。

6.其他因素

(1)铁

铁与铝均可沉积于矿化骨——骨样组织交界面。两者均可用玫红三羧酸胺染色,故可能将由铁沉积引起的骨病归因于铝。铁沉积与ABD有关。

(2)皮质类固醇

肾移植中广泛应用免疫抑制剂皮质类固醇,使骨形成受抑,而骨吸收或增强或不受影响,故骨量减少,骨折多见。皮质类固醇也与骨坏死有关。

(3)肝素大剂量

肝素会导致骨质疏松。但尚未证实用作血透抗凝剂的肝素是否使骨量减少。

(4)性激素类固醇

雌激素缺乏会使骨重建(bone remodelling)失衡。女性易患骨病,似因性腺功能异常,雌激素缺乏之故。

(5)淀粉样蛋白(https://www.daowen.com)

慢性肾衰伴随的自发性淀粉样变性与病理性骨折有关。

(6)饮食因素

蛋白质缺乏的饮食限制了机体维生素C和维生素B6的摄入,而后两者均为合成骨胶原蛋白所必需。

慢性肾衰尿毒症期(SCr>445μmol/L,BUN>20mmol/L,Ccr<25mL/min)骨病发生率甚高,尤其是维持性透析患者发生率更高。

Massry SG提出,终末期肾衰和维持性血透患者肾性骨病的发生率为90%~100%。Smith AJ等报告尿毒症血透患者100%有肾性骨病的病理生理变化。上海第二医科大学瑞金医院肾内科总结51例尿毒症血透患者骨病理活检结果,也证实100%病例有不同程度不同类型的肾性骨病的病理变化。

慢性肾功能衰竭(CRF)患者的骨病症状,如骨折、骨畸形通常发生于疾病的晚期,但骨组织学的变化可以很早出现。生化研究证明,在CRF早期,CRF为60~80mL/min时,即可出现血清甲状旁腺素(PTH)的升高和甲状旁腺主细胞肥大,即出现了引起骨病的病理基础。据研究,当CRF下降至正常的50%时,半数以上的CRF患者可出现骨组织学异常;当CRF下降为40mL/min时,开始出现骨矿化异常;当CRF低于40mL/min时,骨矿化异常伴四环素标记的骨动力学改变。因此CRF患者疑有骨病,应及早骨活检,以明确诊断和早期治疗。

低血钙、高血磷、PTH分泌的亢进、1,25(OH)2D3的缺乏及血微量元素铝的沉着是肾性骨病发生的主要病理生理基础。另外酸中毒、降钙素的相对不足,钙调节点的上升,以及饮食影响等也参与其发生。

关于尿毒症骨病的发病机制,近年来又有不少研究。1996年11月美国肾脏病学年会中有报告指出,尿毒症患者维生素D受体基因的多态性与CRF时继发性甲旁亢的发生与程度有一定关系,该研究用PCR方法分析发现,患者维生素D受体基因呈BB亚型者,很少发生继发性甲旁亢。

Kizer等克隆出一种上皮细胞钠通道基因,它不仅参与钠离子跨上皮转运,同时还参与骨骼代谢的调节,它通过感知牵张反应诱发阳离子通道的表达,也诱导成骨细胞的表达。Walkr等通过透析患者的骨活检,发现骨软化型肾性骨病中骨锶含量明显高于其他类型的骨病,动物实验如给肾衰鼠注入锶后,可导致骨软化,推测锶在透析骨病中起一定的作用。

近年还发现,低运转性骨病日趋增加,且骨矿化密度降低,有报告认为可能与大量使用碳酸氢盐透析液有关,发现血碳酸氢盐浓度升高可导致骨运转低下,血碱性磷酸酶、血PTH水平及PTH对骨的反应性与血碳酸氢盐浓度呈负相关。

7.分类

(1)高转化骨病(high turnover ostedystrophy)

高转化骨病,又称甲旁亢骨病(hyperparathyroid bone disease)。常见于严重的甲状旁腺功能亢进(PTH)患者。骨活检主要为纤维性骨炎、成骨细胞和破骨细胞增生活跃,骨重建增加,矿化速度、小梁形成和排列不规则,骨组织失去规则的板层结构,甚至形成布纹状骨,骨面积大量增加,纤维增生致整个小梁区以致骨髓发生纤维化,骨小梁可能会有假性囊腔存在。骨小梁上骨量增加的区域常与假性囊腔毗邻,且增粗的骨小梁多由交织骨样组织提前不完全地矿化而成,强度差而易于骨折。生化改变包括血钙降低和血磷、碱性磷酸盐、骨钙素及甲状旁腺激素(iPTH)水平显著升高。骨X线检查可发现骨膜下吸收、骨硬化等特征性改变。

(2)低转化骨病(low turnover ostedystrophy)

低转化骨病以骨生成减少和骨矿化障碍为突出表现,据骨活检的改变可分为两型。

①软骨病 以骨矿化障碍为突出表现。骨活检示成骨细胞和破骨细胞数目和活性降低,即软骨病时骨矿化障碍甚于骨形成障碍而致板层骨样组织堆积,骨的生成、吸收、钙化面积减少,基质相对增多。生化检查示血钙正常,血磷、血铝水平升高,碱性磷酸盐、骨钙素及iPTH水平降低。X线主要表现为假性骨折。

②动力缺陷性骨病(dynamic rend bone disease,ABD) 以骨生成显著减少为表现,有铝相关性和非铝相关性两种形式。非铝相关性动力障碍性骨病所占比例有所上升,约占一半,常发生于高龄、治疗继发性HTP时用药不当、iPTH分泌不足、骨生长因子缺乏、低磷等状况。骨组织学改变为骨细胞活性明显降低,成骨细胞面积和骨生成减少,骨前质的形成和矿化受抑制,骨小梁面积减少。生化检查示血磷正常,钙、碱性磷酸盐、骨钙素及iPTH正常或轻度降低。此外,骨生成障碍亦与铁负荷超载有关。

总之,低转化骨病包括软骨病和动力缺陷性骨病。它们的共同特征是骨转化率和矿化率降低,铝在体内尤其骨中大量沉积。软骨病时骨矿化障碍甚于骨形成障碍而致板层骨样组织堆积,ABD时骨矿化障碍与骨形成障碍相平行,故骨样组织量不增加。这两种骨病易发生骨折。软骨病骨骼易变形,总骨量变化不定。ABD总骨量减少。

(3)混合性骨病

混合性骨病由甲旁亢和矿化缺陷引起,为兼有以上二者骨损害特点的骨病。骨形成率可正常或降低。交织骨样组织与板层骨样组织共存。总骨量变化不定。组织学表现为纤维性骨炎和骨软化并存,多数透析患者(45%~80%)及非透析的终末期肾衰竭患者的骨病变属此类型。

(4)铝性骨病

铝性骨病指铝在骨中沉积引起的一系列骨组织学改变。铝性骨病不同程度地并发于上述三种类型肾性骨病中,尤以低转化骨病的并发率为高,但不能将铝性骨病等同于低转化骨病。

(5)骨外软组织钙化

骨外软组织钙化多因持续性钙磷乘积增高引起。常见部位是皮下、关节周围软组织、血管壁中层、结膜、内脏如心肺等。严重病例可在关节周围形成巨大肿瘤性钙化病影响关节活动,软组织钙化的症状有时先于骨病引起患者注意,先于骨骼病变而被发现,比骨骼病变更能影响患者的长期预后。