Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.

Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.

Журнал «Боль. Суставы. Позвоночник» Том 12, №2, 2022

Вернуться к номеру

Артеріальна жорсткість, кальцифікація судин та остеопороз — спільні механізми взаємодії (огляд літератури)

Авторы: Нішкумай О.І., Мостбауер Г.В., Алексєєнко О.О., Москаленко К.І., Лазарєв П.О., Шевчук М.І.
Національний медичний університет імені О.О. Богомольця, м. Київ, Україна

Рубрики: Ревматология, Травматология и ортопедия

Разделы: Справочник специалиста

Версия для печати


Резюме

Актуальність. Проблема серцево-судинної захворюваності та смертності залишається актуальним питанням сучасної медицини, а артеріальна жорсткість є її незалежним предиктором. Жваві дискусії щодо коректного підходу до профілактики та лікування коморбідних станів — підвищеної жорсткості судин як впливового фактора кардіоваскулярних подій та зниженої мінеральної щільності кісткової тканини (остеопорозу) — перш за все виникають на тлі необхідності застосування препаратів кальцію та вітаміну D та оцінки їхньої безпечності. Метою даної роботи був аналіз літературних даних щодо можливих спільних патогенетичних ланок прогресування артеріальної жорсткості й розвитку остеопорозу з метою оцінки безпечності застосування антиостеопоротичних препаратів. Аналіз літературних джерел продемонстрував, що остеогенними факторами, що впливають на артеріальну жорсткість, можуть бути вторинний гіперпаратиреоз, дисбаланс системи RANK/RANKL/OPG, інгібування вітамін-К-залежних матричних протеїнів (Gla-протеїну), остеопонтину тощо. Висновки. На сьогодні існує багато гіпотез, які підтверджують можливість впливу остеогенних факторів на судинну жорсткість та артеріальну кальцифікацію. Тому пошук їх чутливих маркерів та розробка протоколів скринінгових обстежень осіб з факторами ризику як остеопорозу, так і судинних змін є вкрай актуальними. Особливим питанням є можливість застосування монотерапії при цих коморбідних станах, що може безпечно та якісно впливати на запобігання ускладненням — як низькоенергетичним остеопоротичним переломам, так і серцево-судинним катастрофам. На це будуть спрямовані наші подальші дослідження.

Introduction. The problem of cardiovascular morbidity and mortality remains an urgent issue of modern medicine, and arterial stiffness is its independent predictor. Lively discussions about the correct approach to the prevention and treatment of comorbid conditions – increased vascular stiffness as an influential factor of the cardiovascular events and decreased bone mineral density (osteoporosis), primarily arise against the background of the need and safety of calcium and vitamin D supplements. The purpose was to search for literature data as for possible common pathogenetic links in the progression of arterial stiffness and the development of osteoporosis in order to assess the safety of the use of drugs to prevent osteoporotic fractures. Results. Analysis of literature sourses had showed that possible osteogenic factors affecting arterial stiffness may be: secondary hyperparathyroidism, disbalance of the RANK/RANKL/OPG system, inhibition of vitamin K-dependent matrix proteins (Gla-protein), osteopontin, etc. Conclusions. Today, there are many hypotheses confirming the possible influence of osteogenic factors on vascular stiffness and arterial calcification. Therefore, the search for sensitive markers and the development of screening protocols for the patients with risk factors for both osteoporosis and vascular changes are extremely relevant. A special issue is the possibility of using monotherapy for these comorbid pathologies, which can safely and efficiently influence the prevention of complications – both low-energy osteoporotic fractures and cardiovascular catastrophes. This will be the focus of our further research.


Ключевые слова

артеріальна кальцифікація; остеопороз; остеопонтин; остеопротегерин

arterial calcification; osteoporosis; osteopontin; osteoprotegerin


Для ознакомления с полным содержанием статьи необходимо оформить подписку на журнал.


Список литературы

  1. Oh Y.S. Arterial stiffness and hypertension. Clin. Hypertens. 2018. 24. 17. doi: 10.1186/s40885-018-0102-8.
  2. Laurent S., Boutouyrie P. Arterial stiffness and hypertension in the elderly. Front. Cardiovasc. Med. 2020. 7. 544302. doi: 10.3389/fcvm.2020.544302.
  3. Wilkinson I.B., Mäki-Petäjä K.M., Mitchell G.F. Uses of arterial stiffness in clinical practice. Arterioscler Thromb. Vasc. Biol. 2020. 40(5). 1063-1067. doi: 10.1161/ATVBAHA.120.313130.
  4. Boutouyrie P., Chowienczyk P., Humphrey J.D., Mitchell G.F. Arterial Stiffness and Cardiovascular Risk in Hypertension. Circ. Res. 2021. 128(7). 864-886. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.121.318061.
  5. Para I., Albu A., Porojan M.D. Adipokines and arterial stiffness in obesity. Medicina (Kaunas). 2021. 57(7). 653. doi: 10.3390/medicina57070653.
  6. Zheng M., Zhang X., Chen S. et al. Arterial stiffness preceding diabetes: a longitudinal study. Circ. Res. 2020. 127(12). 1491-1498. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.120.317950.
  7. Chami H.A., Isma’eel H., Mitchel G.F. et al. The association of waterpipe smoking with arterial stiffness and wave reflection in a community-based sample. Blood Press. 2021. 30(5). 300-309. doi: 10.1080/08037051.2021.1947778.
  8. Farah B.Q., Cucato G.G., Andrade-Lima A. et al. Impact of hypertension on arterial stiffness and cardiac autonomic modulation in patients with peripheral artery disease: a cross-sectional study. Einstein (Sao Paulo). 2021. 19. eA06100. doi: 10.31744/einstein_journal/2021AO6100.
  9. Miyoshi T., Ito H. Arterial stiffness in health and disease: The role of cardio-ankle vascular index. Journal of Cardiology. 2021. 78(6). 493-501. doi: 10.1016/j.jjcc.2021.07.011.
  10. Williams B., Mancia G., Spiering W. et al. ESC Scientific Document Group. 2018 ESC/ESH Guidelines for the management of arterial hypertension. Eur. Heart J. 2018. 39(33). 3021-3104. doi: 10.1093/eurheartj/ehy339. Erratum in: Eur. Heart J. 2019. 40(5). 475. PMID: 30165516.
  11. Beutel F., Van Hoof C., Rottenberg X., Reesink K., Hermeling E. Pulse Arrival Time Segmentation Into Cardiac and Vascular Intervals — Implications for Pulse Wave Velocity and Blood Pressure Estimation. IEEE Trans. Biomed. Eng. 2021. 68(9). 2810-2820. doi: 10.1109/TBME.2021.3055154.
  12. Udagawa N., Koide M., Nakamura M. et al. Osteoclast differentiation by RANKL and OPG signaling pathways. J. Bone Miner. Metab. 2021. 39(1). 19-26. doi: 10.1007/s00774-020-01162-6.
  13. Carrillo-López N., Martínez-Arias L., Fernández-Villabrille S. et al. European Renal Osteodystrophy (EUROD) Workgroup. Role of the RANK/RANKL/OPG and Wnt/β-Catenin Systems in CKD Bone and Cardiovascular Disorders. Calcif. Tissue Int. 2021. 108(4). 439-451. doi: 10.1007/s00223-020-00803-2.
  14. Ke G., Chen X., Liao R. et al. Receptor activator of NF-κB mediates podocyte injury in diabetic nephropathy. Kidney Int. 2021. 100(2). 377-390. doi: 10.1016/j.kint.2021.04.036.
  15. Yamada S., Leaf E.M., Chia J.J., Cox T.C., Speer M.Y., Giachelli C.M. PiT-2, a type III sodium-dependent phosphate transporter, protects against vascular calcification in mice with chronic kidney disease fed a high-phosphate diet. Kidney Int. 2018. 94(4). 716-727. doi: 10.1016/j.kint.2018.05.015.
  16. García-Gómez M.C., Vilahur G. Osteoporosis and vascular calcification: A shared scenario. Clin. Investig. Arterioscler. 2020. 32(1). 33-42. doi: 10.1016/j.arteri.2019.03.008.
  17. Cannata-Andía J.B., Carrillo-López N., Messina O.D., Hamdy N.A.T., Panizo S., Ferrari S.L. on behalf of the International Osteoporosis Foundation IOF Working Group on Bone and Cardiovascular Diseases. Pathophysiology of vascular calcification and bone loss: linked disorders of ageing? Nutrients. 2021. 13(11). 3835. doi: 10.3390/nu13113835.
  18. Harper E., Rochfort K.D., Smith D., Cummins P.M. RANKL treatment of vascular endothelial cells leading to paracrine pro-calcific signaling involves ROS production. Mol. Cell Biochem. 2020. 464(1-2). 111-117. doi: 10.1007/s11010-019-03653-1.
  19. Oton-Gonzalez L., Mazziotta C., Iaquinta M.R. et al. Genetics and Epigenetics of Bone Remodeling and Metabolic Bone Diseases. Int. J. Mol. Sci. 2022. 23(3). 1500. doi: 10.3390/ijms23031500.
  20. Izquierdo-Gómez M.M., Hernández-Betancor I., García-Niebla J., Marí-López B., Laynez-Cerdeña I., Lacalzada-Almeida J. Valve calcification in aortic stenosis: etiology and diagnostic imaging techniques. Biomed. Res. Int. 2017. 2017. 5178631. doi: 10.1155/2017/5178631.
  21. Driscoll K., Cruz A.D., Butcher J.T. Inflammatory and biomechanical drivers of endothelial-interstitial interactions in calcific aortic valve disease. Circ. Res. 2021. 128(9). 1344-1370. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.121.318011.
  22. Bartoli-Leonard F., Zimmer J., Aikawa E. Innate and adaptive immunity: the understudied driving force of heart valve disease. Cardiovasc. Res. 2021. 117(13). 2506-2524. doi: 10.1093/cvr/cvab273.
  23. Tselepis A.D. Oxidized phospholipids and lipoprotein-associated phospholipase A2 as important determinants of Lp(a) functionality and pathophysiological role. J. Biomed Res. 2018. 31(1). 13-22. doi: 10.7555/JBR.31.20160009.
  24. Di Vito A., Donato A., Presta I. et al. Extracellular Matrix in Calcific Aortic Valve Disease: Architecture, Dynamic and Perspectives. Int. J. Mol. Sci. 2021. 22(2). 913. doi: 10.3390/ijms22020913.
  25. Corrigendum to: 2017 ESC/EACTS Guidelines for the management of valvular heart disease. European Heart Journal. 2018. 39(21). doi: 10.1093/eurheartj/ehx636.
  26. Chen Y., Zhao X., Wu H. Arterial Stiffness. Arteriosclerosis, thrombosis, and vascular biology. 2022. 40(5). 1078-1093. doi: 10.1161/ATVBAHA.120.313131.
  27. Boraldi F., Lofaro F.D., Quaglino D. Apoptosis in the Extraosseous Calcification Process. Cells. 2021. 10(1). 131. doi: 10.3390/cells10010131.
  28. Miyazaki T., Miyazaki A. Dysregulation of calpain proteolytic systems underlies degenerative vascular disorders. J. Atheroscler. Thromb. 2018. 25(1). 1-15. doi: 10.5551/jat.RV17008.
  29. Tritakis V., Tzortzis S., Ikonomidis I. et al. Association of arterial stiffness with coronary flow reserve in revascularized coronary artery disease patients. World J. Cardiol. 2016. 8(2). 231-239. doi: 10.4330/wjc.v8.i2.231.
  30. Zheng M., Zhang X., Chen S. et al. Arterial Stiffness Preceding Diabetes: A Longitudinal Study. Circ. Res. 2020. 127(12). 1491-1498. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.120.317950.
  31. Khera A., Budoff M.J., O’Donnell C.J. et al. Astronaut Cardiovascular Health and Risk Modification (Astro-CHARM) Coronary calcium atherosclerotic cardiovascular disease risk calculator. Circulation. 2018. 138(17). 1819-1827. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.118.033505.
  32. Jaminon A., Reesink K., Kroon A., Schurgers L. The role of vascular smooth muscle cells in arterial remodeling: focus on calcification-related processes. Int. J. Mol. Sci. 2019. 20(22). 5694. doi: 10.3390/ijms20225694.
  33. Bäck M., Aranyi T., Cancela M.L. et al. Endogenous calcification inhibitors in the prevention of vascular calcification: A Consensus Statement From the COST Action EuroSoftCalcNet. Front. Cardiovasc. Med. 2019. 5. 196. doi: 10.3389/fcvm.2018.00196.
  34. Girit S., Senol E. A Rare Diagnosis: Keutel Syndrome. Medeni Med. J. 2019. 34(3). 329-332. doi: 10.5222/MMJ.2019.91979.
  35. Wei X., Wu W., Li L. et al. Bone morphogenetic proteins 2/4 are upregulated during the early development of vascular calcification in chronic kidney disease. Biomed. Res. Int. 2018. 2018. 8371604. doi: 10.1155/2018/8371604.
  36. Roca-Tey R., Ramírez de Arellano M., González-Oliva J.C. et al. Is fetuin-A a biomarker of dialysis access dysfunction? J. Vasc. Access. 2021. 29. 11297298211035846. doi: 10.1177/11297298211035846.
  37. Van den Bergh G., De Moudt S., Van den Branden A. et al. Endothelial Contribution to Warfarin-Induced Arterial Media Calcification in Mice. Int. J. Mol. Sci. 2021. 22(21). 11615. doi: 10.3390/ijms222111615.
  38. Villa-Bellosta R. ATP-based therapy prevents vascular calcification and extends longevity in a mouse model of Hutchinson-Gilford progeria syndrome. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2019. 116(47). 23698-23704. doi: 10.1073/pnas.1910972116.
  39. Roos C.M., Zhang B., Palmer A.K. et al. Chronic senolytic treatment alleviates established vasomotor dysfunction in aged or atherosclerotic mice. Aging Cell. 2016. 15(5). 973-977. doi: 10.1111/acel.12458.
  40. Furmanik M., Chatrou M., van Gorp R. et al. Reactive oxygen-forming Nox5 links vascular smooth muscle cell phenotypic switching and extracellular vesicle-mediated vascular calcification. Circ. Res. 2020. 127(7). 911-927. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.119.316159.
  41. Kakani E., Elyamny M., Ayach T., El-Husseini A. Pathogenesis and management of vascular calcification in CKD and dialysis patients. Semin. Dial. 2019. 32(6). 553-561. doi: 10.1111/sdi.12840.
  42. Lu Y., Yuan T., Min X., Yuan Z., Cai Z. AMPK: potential therapeutic target for vascular calcification. Front. Cardiovasc. Med. 2021. 8. 670222. doi: 10.3389/fcvm.2021.670222.
  43. Phadwal K., Vrahnas C., Ganley I.G., MacRae V.E. Mitochondrial dysfunction: cause or consequence of vascular calcification? Front. Cell Dev. Biol. 2021. 9. 611922. doi: 10.3389/fcell.2021.611922.
  44. Song X., Li J., Jiao M., Chen Y., Pan K. Effect of endoplasmic reticulum stress-induced apoptosis in the role of periodontitis on vascular calcification in a rat model. J. Mol. Histol. 2021. 52(5). 1097-1104. doi: 10.1007/s10735-021-10015-z. Epub 2021 Sep 4. PMID: 34480678.
  45. Parashar A., Gourgas O., Lau K., Li J. et al. Elastin calcification in in vitro models and its prevention by MGP’s N-terminal peptide. J. Struct. Biol. 2021. 213(1). 107637. doi: 10.1016/j.jsb.2020.107637.
  46. Murshed M. Mechanism of bone mineralization. Cold Spring Harb. Perspect. Med. 2018. 8(12). a031229. doi: 10.1101/cshperspect.a031229.
  47. Deng X.S., Meng X., Li F., Venardos N., Fullerton D., Jaggers J. MMP-12-induced pro-osteogenic responses in human aortic valve interstitial cells. J. Surg. Res. 2019. 235. 44-51. doi: 10.1016/j.jss.2018.09.005.
  48. Yu L., Li M. Roles of klotho and stem cells in mediating vascular calcification (Review). Exp. Ther. Med. 2020. 20(6). 124. doi: 10.3892/etm.2020.9252.
  49. Tesauro M., Mauriello A., Rovella V. et al. Arterial ageing: from endothelial dysfunction to vascular calcification. J. Intern. Med. 2017. 281(5). 471-482. doi: 10.1111/joim.12605.
  50. Jaminon A., Reesink K., Kroon A., Schurgers L. The role of vascular smooth muscle cells in arterial remodeling: focus on calcification-related processes. Int. J. Mol. Sci. 2019. 20(22). 5694. doi: 10.3390/ijms20225694.
  51. Golüke N.M.S., Schoffelmeer M.A., De Jonghe A., Emmelot-Vonk M.H., De Jong P.A., Koek H.L. Serum biomarkers for arterial calcification in humans: A systematic review. Bone Rep. 2022. 17. 101599. doi: 10.1016/j.bonr.2022.101599.
  52. Lightbody R.J., Taylor J.M.W., Dempsie Y., Graham A. MicroRNA sequences modulating inflammation and lipid accumulation in macrophage "foam" cells: Implications for atherosclerosis. World J. Cardiol. 2020. 12(7). 303-333. doi:10.4330/wjc.v12.i7.303.
  53. Pérez-Hernández N., Aptilon-Duque G., Blachman-Braun R. Vascular Calcification: Current Genetics Underlying This Complex Phenomenon. Chin. Med. J. (Engl). 2017. 130(9). 1113-1121. doi: 10.4103/0366-6999.204931.
  54. Lee S.J., Lee I.K., Jeon J.H. Vascular calcification — new insights into its mechanism. Int. J. Mol. Sci. 2020. 21(8). 2685. doi: 10.3390/ijms21082685.
  55. Guo J., Fujiyoshi A., Willcox B., Choo J. et al. ERA JUMP Study Group. Increased aortic calcification is associated with arterial stiffness progression in multiethnic middle-aged men. Hypertension. 2017. 69(1). 102-108. doi: 10.1161/HYPERTENSIONAHA.116.08459.
  56. Tang K., Zhang Q., Peng N. et al. Brachial-ankle pulse wave velocity is associated with the risk of osteoporosis: a cross-sectional evidence from a Chinese community-based cohort. J. Orthop. Surg. Res. 2021. 16(1). 3. doi: 10.1186/s13018-020-02125-3.
  57. Hamaguchi K., Kurihara T., Fujimoto M. et al. Associations among Bone Mineral Density, Physical Activity and Nutritional Intake in Middle-Aged Women with High Levels of Arterial Stiffness: A Pilot Study. Int. J. Environ Res. Public Health. 2020. 17(5). 1620. doi: 10.3390/ijerph17051620.
  58. Gaudio A., Xourafa A., Zanoli L. et al. Early vascular ageing biomarkers in osteoporotic outpatients: a pilot study. Sci. Rep. 2020. 10(1). 19421. doi: 10.1038/s41598-020-76427-1.
  59. Jaalkhorol M., Fujita Y., Kouda K. et al. Low bone mineral density is associated with an elevated risk of developing increased arterial stiffness: A 10-year follow-up of Japanese women from the Japanese Population-based Osteoporosis (JPOS) cohort study. Maturitas. 2019. 119. 39-45. doi: 10.1016/j.maturitas.2018.11.001. PMID: 30502749.
  60. Lewis J.R., Eggermont C.J., Schousboe J.T. et al. Association between abdominal aortic calcification, bone mineral density, and fracture in older women. J. Bone Miner. Res. 2019. 34(11). 2052-2060. doi: 10.1002/jbmr.3830.
  61. Dadoniene J., Čypienė A., Rinkūnienė E., Badariene J., Laucevičius A. Vitamin D, cardiovascular and bone health in postmenopausal women with metabolic syndrome. Adv. Clin. Exp. Med. 2018. 27(11). 1555-1560. doi: 10.17219/acem/75147.
  62. Tesfamariam B. Involvement of Vitamin K-Dependent proteins in vascular calcification. J. Cardiovasc. Pharmacol. Ther. 2019. 24(4). 323-333. doi: 10.1177/1074248419838501.
  63. Tacey A., Qaradakhi T., Brennan-Speranza T., Hayes A., Zulli A., Levinger I. Potential role for osteocalcin in the development of atherosclerosis and blood vessel disease. Nutrients. 2018. 10(10). 1426. doi: 10.3390/nu10101426.
  64. Popa D.S., Bigman G., Rusu M.E. The Role of Vitamin K in Humans: Implication in aging and age-associated diseases. Antioxidants (Basel). 2021. 10(4). 566. doi: 10.3390/antiox10040566.
  65. Ukkat J., Hoang-Vu C., Trojanowicz B., Rebelo A. Osteocalcin, Osteopontin and RUNX2 expression in patients’ leucocytes with arteriosclerosis. Diseases. 2021. 9(1). 19. doi: 10.3390/diseases9010019.
  66. Wen L., Chen J., Duan L., Li S. Vitamin K-dependent proteins involved in bone and cardiovascular health (Review). Mol. Med. Rep. 2018. 18(1). 3-15. doi: 10.3892/mmr.2018.8940.
  67. Li W., Zhang S., Liu J., Liu Y., Liang Q. Vitamin K2 stimulates MC3T3-E1 osteoblast differentiation and mineralization through autophagy induction. Mol. Med. Rep. 2019. 19(5). 3676-3684. doi: 10.3892/mmr.2019.10040.
  68. Chi P.J., Lin Y.L., Tasi J.P. et al. Osteocalcin and carotid-femoral pulse wave velocity in patients on peritoneal dialysis. Ci Ji Yi Xue Z. 2019. 31(1). 23-28. doi: 10.4103/tcmj.tcmj_12_18.

Вернуться к номеру