Взаимосвязь сосудистой кальцификации, остеопороза и системного воспаления

Сосудистая кальцификация часто встречается у пациентов с коронарной болезнью сердца и сопровождается неблагоприятными кардиоваскулярными событиями. В обзоре литературы отражены современные представления о взаимосвязи остеопороза, сосудистого кальциноза и системного воспаления. Обсуждаются общие патогенетические механизмы снижения минеральной плотности кости и развития сосудистой кальцификации. Несмотря на растущее число исследований, касающихся сочетанной патологии сердечно-сосудистой и костной систем, в настоящее время пока не установлена причинно-следственная связь между сосудистой кальцификацией и снижением костной массы. Кроме этого на сегодняшний день в литературе недостаточно данных о влиянии системного воспаления на процессы кальцификации. В настоящем обзоре на основе анализа имеющихся клинических и экспериментальных исследований описаны главные патогенетические механизмы сосудистой кальцификации при коронарном атеросклерозе. Обсуждаются вопросы влияния препаратов кальция и витамина D на развитие сосудистой кальцификации, а также ранние и отдаленные последствия чрескожного коронарного вмешательства и коронарного шунтирования у пациентов с наличием сосудистого кальциноза.

1. Бланкова З.Н., Самсонова Н.С., Федотенков И.С., Шария М.А., Терновой С.К., Орловский А.А., Свирида О.Н., Агеев Ф.Т. Взаимосвязь артериальной жесткости с кальцинозом коронарных артерий и аорты у пациентов высокого сердечно-сосудистого риска со сниженной минеральной плотностью костной ткани. Евраз. кардиол. ж. 2019;(2S):292.

2. Bastos Gonçalves F., Voûte M.T., Hoeks S.E., Chonchol M.B., Boersma E.E., Stolker R.J., Verhagen H.J. Calcification of the abdominal aorta as an independent predictor of cardiovascular events: a meta-analysis. Heart. 2012;98(13):988–994. doi: 10.1136/heartjnl-2011-301464

3. Marcovitz P.A., Tran H.H., Franklin B.A., O’Neill W.W., Yerkey M., Boura J., Kleerekoper M., Dickinson C.Z. Usefulness of bone mineral density to predict significant coronary artery disease. Am. J. Cardiol. 2005;96(8):1059–1063. doi: 10.1016/j.amjcard.2005.06.034

4. Hyder J.A., Allison M.A., Wong N., Papa A., Lang T.F., Sirlin C., Gapstur S.M., Ouyang P., Carr J.J., Criqui M.H. Association of coronary artery and aortic calcium with lumbar bone density: the MESA Abdominal Aortic Calcium Study. Am. J. Epidemiol. 2009;169(2):186–194. doi:10.1093/aje/kwn303

5. Tintut Y., Demer L.L. Recent advances in multifactorial regulation of vascular сalcification. Curr. Opin. Lipidol. 2001;12(5):555–560. doi: 10.1097/00041433200110000-00012

6. Скрипникова И.А., Абирова Е.С., Алиханова Н.А., Косматова О.В. Жесткость сосудов, кальцификация и остеопороз. Общие патогенетические компоненты. Кардиоваскуляр. терапия и профилакт. 2018;17(4):95–102. doi:10.15829/17288800-2018-4-95-102

7. Ye C., Xu M., Wang S., Jiang S., Chen X., Zhou X., He R. Decreased bone mineral density is an independent predictor for the development of atherosclerosis: a systematic review and meta-analysis. PLoS One. 2016;11(5):e0154740. doi:10.1371/journal.pone.0154740

8. Magnus J.H., Broussard D.L. Relationship between bone mineral density and myocardial infarction in US adults. Osteoporos Int. 2005;16(12):2053–2062. doi:10.1007/s00198-005-1999-9

9. Малюта Е.Б., Раскина Т.А., Барбараш О.Л., Коков А.Н., Масенко В.Л., Воронкина В.А. Взаимосвязь между остеопеническим синдромом и заболеванием коронарных артерий у пациентов мужского пола с ишемической болезнью сердца. Соврем. ревматол. 2014;8(1):18–22. doi: 10.14412/1996-7012-2014-1-18-22

10. Барбараш О.Л., Лебедева Н.Б., Коков А.Н., Новицкая А.А., Хрячкова О.Н., Воронкина А.В., Раскина Т.А., Шибанова И.А. Связь биохимических маркеров метаболизма костной ткани, остеопенического синдрома и коронарного атеросклероза у мужчин со стабильной ишемической болезнью сердца. Атеросклероз. 2015;11(2):5–13.

11. Rodríguez A.J., Scott D., Hodge A., English D.R., Giles G.G., Ebeling P.R. Associations between hip bone mineral density, aortic calcification and cardiac workload in community-dwelling older Australians. Osteoporos Int. 2017;28(7):2239–2245. doi: 10.1007/s00198-017-4024-1

12. Wei D., Zheng G., Gao Y., Guo J., Zhang T. Abdominal aortic calcification and the risk of bone fractures: a meta-analysis of prospective cohort studies. J. Bone Miner. Metab. 2018;36(4):439–446. doi: 10.1007/S00774-017-0849-0

13. Qiao J.H., Mishra V., Fishbein M.C., Sinha S.K., Rajavashisth T.B. Multinucleated giant cells in atherosclerotic plaques of human carotid arteries: Identification of osteoclast-like cells and their specific proteins in artery wall. Exp. Mol. Pathol. 2015;99(3):654–662. doi: 10.1016/j.yexmp.2015.11.010

14. Higgins C.L., Isbilir S., Basto P., Chen I.Y., Vaduganathan M., Vaduganathan P., Reardon M.J., Lawrie G., Peterson L., Morrisett J.D. Distribution of alkaline phosphatase, osteopontin, RANK ligand and osteoprotegerin in calcified human carotid atheroma. Protein J. 2015;34(5):315–318. doi: 10.1007/s10930-015-9620-3

15. Steitz S.A., Speer M.Y., McKee M.D., Liaw L., Almeida M., Yang H., Giachelli C.M. Osteopontin inhibits mineral deposition and promotes regression of ectopic calcification. Am. J. Pathol. 2002;161(6):2035– 2046. doi: 10.1016/S0002-9440(10)64482-3

16. Doherty T.M., Fitzpatrick L.A., Inoue D., Qiao J.H., Fishbein M.C., Detrano R.C., Shah P.K., Rajavashisth T.B. Molecular, endocrine, and genetic mechanisms of arterial calcification. Endocr. Rev. 2004; 25(4):629–672. doi: 10.1210/er.2003-0015

17. Вербовой А.Ф., Цанава И.А., Митрошина Е.В., Шаронова Л.А. Остеопротегерин – новый маркер сердечно-сосудистых заболеваний. Терапевт. арх. 2017;89(4):91–94.

18. Panizo S., Cardus A., Encinas M., Parisi E., Valcheva P., López-Ongil S., Coll B., Fernandez E., Valdivielso J.M. RANKL increases vascular smooth muscle cell calcification through a RANK-BMP4-dependent pathway. Circ. Res. 2009;104(9):1041–1048. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.108.189001

19. Ярославцева M.В., Ульянова И.Н., Галстян Г.Р. Система остеопротегерин (OPG) – лиганд рецептора-активатора ядерного фактора каппа-В (RANKL) при диабетической нейроостеоартропатии и облитерирующем атеросклерозе артерий нижних конечностей. Сах. диабет. 2007;10(2):24–27. doi:10.14341/2072-0351-5792

20. Ярославцева M.В., Ульянова И.Н., Галстян Г.Р., Ильин А.В., Никанкина Л.В., Ремизов О.В. Состояние системы остеопротегерин (OPG) – лиганд рецептора-активатора ядерного фактора каппа-В (RANKL) у пациентов с диабетической остеоартропатией и медиакальцинозом артерий нижних конечностей. Остеопороз и остеопатии. 2008;11(1):9–13. doi: 10.14341/osteo200819-13

21. Косматова О.В., Мягкова М.А., Скрипникова И.А. Влияние витамина D и кальция на сердечнососудистую систему: вопросы безопасности. Профилакт. мед. 2020;23(3):140–148. doi: 10.17116/profmed202023031140

22. Кузнецова А.Ф., Слободенюк Т.Ф. Взаимосвязь ожирения и дефицита витамина D. Забайк. мед. вестн. 2020;(1):89–103. doi:10.52485/19986173_2020_1_89

23. Giovannucci E., Liu Y., Hollis B.W., Rimm E.B. 25-hydroxyvitamin D and risk of myocardial infarction in men: a prospective study. Arch. Intern. Med. 2008;168(11):1174–1180. doi:10.1001/archinte.168.11.1174

24. Hill T.R., Aspray T.J. The role of vitamin D in maintaining bone health in older people. Ther. Adv. Musculoskelet. Dis. 2017;9(4):89–95. doi: 10.1177/1759720X17692502

25. Verdoia M., Schaffer A., Sartori C., Barbieri L., Cassetti E., Marino P., Galasso G., de Luca G. Vitamin D deficiency is independently associated with the extent of coronary artery disease. Eur. J. Clin. Invest. 2014;44(7):634–642. doi: 10.1111/eci.12281

26. Takeda M., Yamashita T., Sasaki N., Nakajima K., Kita T., Shinohara M., Ishida T., Hirata K. Oral administration of an active form of vitamin D3 (calcitriol) decreases atherosclerosis in mice by inducing regulatory T cells and immature dendritic cells with tolerogenic functions. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 2010;30(12):2495–2503. doi: 10.1161/ATVBAHA.110.215459

27. Li X., Speer M.Y., Yang H., Bergen J., Giachelli C.M. Vitamin D receptor activators induce an anticalcific paracrine program in macrophages: requirement of osteopontin. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 2010;30(2):321–326. doi: 10.1161/ATVBAHA.109.196576

28. Wakasugi M., Noguchi T., Inoue M., Kazama Y., Tawata M., Kanemaru Y., Onaya T. Vitamin D3 stimulates the production of prostacyclin by vascular smooth muscle cells. Prostaglandins. 1991;42(2):127–136. doi: 10.1016/0090-6980(91)90072-n

29. Bolland M.J., Avenell A., Baron J.A., Grey A., MacLennan G.S., Gamble G.D., Reid I.R. Effect of calcium supplements on risk of myocardial infarction and cardiovascular events: meta-analysis. BMJ. 2010;341:c3691. doi: 10.1136/bmj.c3691

30. Joshi F.R., Rajani N.K., Abt M., Woodward M., Bucerius J., Mani V., Tawakol A., Kallend D., Fayad Z.A., Rudd J.H. Does vascular calcification accelerate inflammation?: A substudy of the dal-PLAQUE trial. J. Am. Coll. Cardiol. 2016;67(1):69–78. doi: 10.1016/j.jacc.2015.10.050

31. Карагодин В.П., Бобрышев Ю.В., Орехов А.Н. Воспаление, иммунокомпетентные клетки, цитокины – роль в атерогенезе. Патогенез. 2014; 12(1):21–35.

32. Аймагамбетова А.О. Атерогенез и воспаление. Наука и здравоохр. 2016;(1):24–39.

33. Fatkhullina A.R., Peshkova I.O., Koltsova E.K. The role of cytokines in the development of atherosclerosis. Biochemistry (Mosc). 2016;81(11):1358–1370. doi: 10.1134/S0006297916110134

34. Tedgui A., Mallat Z. Cytokines in atherosclerosis: pathogenic and regulatory pathways. Physiol. Rev. 2006;86(2):515–581. doi: 10.1152/physrev.00024.2005

35. Aikawa E., Nahrendorf M., Figueiredo J.L., Swirski F.K., Shtatland T., Kohler R.H., Jaffer F.A., Aikawa M., Weissleder R. Osteogenesis associates with inflammation in early-stage atherosclerosis evaluated by molecular imaging in vivo. Circulation. 2007;116(24):2841–2850. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.107.732867

36. Wu M., Rementer C., Giachelli C.M. Vascular calcification: an update on mechanisms and challenges in treatment. Calcif. Tissue Int. 2013;93(4):365–373. doi: 10.1007/s00223-013-9712-z

37. Criqui M.H., Denenberg J.O., Ix J.H., McClelland R.L., Wassel C.L., Rifkin D.E., Carr J.J., Budoff M.J., Allison M.A. Calcium density of coronary artery plaque and risk of incident cardiovascular events. JAMA. 2014;311(3):271–278. doi: 10.1001/jama.2013.282535

38. Aghagolzadeh P., Bachtler M., Bijarnia R., Jackson C., Smith E.R., Odermatt A., Radpour R., Pasch A. Calcification of vascular smooth muscle cells is induced by secondary calciprotein particles and enhanced by tumor necrosis factor-α. Atherosclerosis. 2016;251:404– 414. doi: 10.1016/j.atherosclerosis.2016.05.044

39. Aikawa E., Nahrendorf M., Figueiredo J.L., Swirski F.K., Shtatland T., Kohler R.H., Jaffer F.A., Aikawa M., Weissleder R. Osteogenesis associates with inflammation in early-stage atherosclerosis evaluated by molecular imaging in vivo. Circulation. 2007;116(24):2841–2850. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.107.732867

40. Tintut Y., Patel J., Pahmani F., Demer L.L. Tumor necrosis factor-alpha promotes in vitro calcification of vascular cells via the cAMP pathway. Circulation. 2000;102:2636–2642. doi: 10.1161/01.cir.102.21.2636

41. Ikeda K., Souma Y., Akakabe Y., Kitamura Y., Matsuo K., Shimoda Y., Ueyama T., Matoba S., Yamada H., Okigaki M., Matsubara H. Macrophages play a unique role in the plaque calcification by enhancing the osteogenic signals exerted by vascular smooth muscle cells. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2012;425(1):39–44. doi: 10.1016/j.bbrc.2012.07.045

42. Chai M., Zhang H.T., Zhou Y.J., Ji Q.W., Yang Q., Liu Y.Y., Zhao Y.X., Shi D.M., Liu W., Yang L.X., Zhang L.L., Liang J. Elevated IL-37 levels in the plasma of patients with severe coronary artery calcification. J. Geriatr. Cardiol. 2017;14(5):285–291. doi: 10.11909/j.issn.1671-5411.2017.05.013

43. Zheng W., Kang H., Shu C., Tang M.L., Fang P.Z., Xie J., He J., Wang M. Expression and significance of inflammatory factors and bone formation mediators in carotid atherosclerotic plaque. Zhong Nan Da Xue Xue Bao Yi Xue Ban. 2008;33(8):746–750. [In Chinese].

44. Hamirani Y.S., Pandey S., Rivera J.J., Ndumele C., Budoff M.J., Blumenthal R.S., Nasir K. Markers of inflammation and coronary artery calcification: a systematic review. Atherosclerosis. 2008;201(1):1–7. doi: 10.1016/j.atherosclerosis.2008.04.045

45. Wang N.C., Matthews K.A., Barinas-Mitchell E.J., Chang C.C., El Khoudary S.R. Inflammatory/ hemostatic biomarkers and coronary artery calcium progression in women at midlife (from the study of Women’s Health Across the Nation, heart study). Am. J. Cardiol. 2016;118(3):311–318. doi: 10.1016/j.amjcard.2016.05.009

46. Budoff M.J., Raggi P. Coronary artery disease progression assessed by electronbeam computed tomography. Am. J. Cardiol. 2001;88(2A):46–50. doi: 10.1016/s0002-9149(01)01767-2

47. Лутай М.И., Голикова И.П., Ломаковский А.Н., Гавриленко Т.И. Кальциноз артерий сердца при коронарном атеросклерозе. Укр. кардіол. ж. 2018;25(4):105–111. doi: 10.31928/1608-635X2018.4.105111

48. Bangalore S., Vlachos H.A., Selzer F., Wilensky R.L., Kip K.E., Williams D.O., Faxon D.P. Percutaneous coronary intervention of moderate to severe calcified coronary lesions: insights from the National Heart, Lung, and Blood Institute Dynamic Registry. Catheter. Cardiovasc. Interv. 2011;77(1):22–28. doi: 10.1002/ccd.22613

49. Tan K., Sulke N., Taub N., Sowton E. Clinical and lesion morphologic determinants of coronary angioplasty success and complications: current experience. J. Am. Coll. Cardiol. 1995;25(4):855–865. doi:10.1016/0735-1097(94)00462-y

50. Fitzgerald P.J., Ports T.A., Yock P.G. Contribution of localized calcium deposits to dissection after angioplasty. An observational study using intravascular ultrasound. Circulation. 1992;86(1):64–70. doi:10.1161/01.CIR.86.1.64

51. Mosseri M., Satler L.F., Pichard A.D., Waksman R. Impact of vessel calcification on outcomes after coronary stenting. Cardiovasc. Revasc. Med. 2005;6(4):147–153. doi:10.1016/j.carrev.2005.08.008

52. Moussa I., Ellis S.G., Jones M., Kereiakes D.J., McMartin D., Rutherford B., Mehran R., Collins M., Leon M.B., Popma J.J., Russell M.E., Stone G.W. Impact of coronary culprit lesion calcium in patients undergoing paclitaxeleluting stent implantation (a TAXUS-IV sub study). Am. J. Cardiol. 2005;96(9):1242–1247. doi:10.1016/j.amjcard.2005.06.064

53. Onuma Y., Tanimoto S., Ruygrok P., Neuzner J., Piek J.J., Seth A., Schofer J.J., Richardt G., Wiemer M., Carrié D., … Serruys P.W. Efficacy of everolimus eluting stent implantation in patients with calcified coronary culprit lesions: Two-year angiographic and threeyear clinical results from the SPIRIT II study. Catheter. Cardiovasc. Interv. 2010;76(5):634–642. doi: 10.1002/ccd.22541

54. Kume T., Okura H., Kawamoto T., Akasaka T., Toyota E., Neishi Y., Watanabe N., Sukmawan R., Yamada R., Sadahira Y., Yoshida K. Assessment of the histological characteristics of coronary arterial plaque with severe calcification. Circ. J. 2007;71(5):643–647. doi: 10.1253/circj.71.643

55. Castagna M.T., Mintz G.S., Ohlmann P., Kotani J., Maehara A., Gevorkian N., Cheneau E., Stabile E., Ajani A.E., Suddath W.O., … Weissman N.J. Incidence, location, magnitude, and clinical correlates of saphenous vein graft calcification: an intravascular ultrasound and angiographic study. Circulation. 2005;111(9):1148– 1152. doi: 10.1161/01.CIR.0000157160.69812.55

56. Ertelt K., Généreux P., Mintz G.S., Reiss G.R., Kirtane A.J., Madhavan M.V., Fahy M., Williams M.R., Brener S.J., Mehran R., Stone G.W. Impact of the severity of coronary artery calcification on clinical events in patients undergoing coronary artery bypass grafting (from the Acute Catheterization and Urgent Intervention Triage Strategy Trial). Am. J. Cardiol. 2013;112(11):1730–1737. doi: 10.1016/j.amjcard.2013.07.038

57. Bourantas C.V., Zhang Y.J., Garg S., Mack M., Dawkins K.D., Kappetein A.P., Mohr F.W., Colombo A., Holmes D.R., Ståhle E., … Serruys P.W. Prognostic Implications of Severe Coronary Calcification in Patients Undergoing Coronary Artery Bypass Surgery: An Analysis of the SYNTAX Study. Catheter. Cardiovasc. Interv. 2015;85(2):199–206. doi: 10.1002/ccd.25545

58. Акчурин Р.С., Ширяев А.А., Васильев В.П., Галяутдинов Д.М., Власова Э.Е., Федотенков И.С., Курбанов С.К., Майоров Г.Б. Особенности и госпитальные результаты коронарного шунтирования у пациентов с кальцинозом целевых коронарных артерий. Рос. кардиол. ж. 2020;25(8):3687. doi: 10.15829/1560-4071-2020-3687