免疫系統(tǒng)與絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥

趙智明 常文靜 蔡輝

·綜述與講座·

免疫系統(tǒng)與絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥

趙智明 常文靜 蔡輝

絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥;免疫反應(yīng);破骨細(xì)胞;成骨細(xì)胞;雌激素;靶向治療

絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥是指絕經(jīng)后女性的骨密度值低于骨峰值2.5標(biāo)準(zhǔn)差(SD)，這是最常見的原發(fā)性骨質(zhì)疏松癥。雌激素水平下降導(dǎo)致顯著地刺激骨吸收和骨丟失是絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥發(fā)病的重要原因之一，其關(guān)鍵在于雌激素缺乏引起相應(yīng)的免疫功能增強(qiáng)，促進(jìn)T細(xì)胞的激活和增殖，進(jìn)而調(diào)節(jié)破骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞的形成和活性，導(dǎo)致骨重建失衡?，F(xiàn)將有關(guān)免疫系統(tǒng)的作用和治療策略與絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥關(guān)系的研究進(jìn)行綜述。

1 骨質(zhì)疏松癥

骨質(zhì)疏松癥是一種全身性骨骼疾病，以骨重建失衡為主要發(fā)病機(jī)制，以骨量減少、骨微結(jié)構(gòu)破壞、骨脆性增加和易于骨折為主要病理特征［1，2］。骨骼脆性是由于骨骼的最佳質(zhì)量和最佳力量失衡，過度的骨吸收能導(dǎo)致骨量下降，骨微結(jié)構(gòu)惡化或在骨重建過程中對骨吸收增加反應(yīng)不足［3］。骨重建過程發(fā)生于基礎(chǔ)多細(xì)胞單位，其包括破骨細(xì)胞、成骨細(xì)胞和骨細(xì)胞等在內(nèi)的多種細(xì)胞參與，并開始于造血前體激活轉(zhuǎn)變?yōu)槠乒羌?xì)胞，且這通常需要成骨細(xì)胞的相互作用。

破骨細(xì)胞屬于單核-巨噬細(xì)胞系，起源于骨髓來源的單核吞噬細(xì)胞和外周血的破骨細(xì)胞前體。這些細(xì)胞的分化受兩種細(xì)胞因子的影響，即巨噬細(xì)胞集落刺激因子(M-CSF)和核因子κB受體活化配體(RANKL)。RANKL表達(dá)于成骨細(xì)胞，其作為一種膜結(jié)合蛋白的基質(zhì)細(xì)胞，能被金屬蛋白酶裂解為可溶性分子(可溶性RANKL)，它促進(jìn)破骨細(xì)胞前體的分化和融合，與它特異性受體RANK結(jié)合激活成熟的破骨細(xì)胞對骨的重吸收。骨保護(hù)素(OPG)是由成骨細(xì)胞和骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞分泌的一種可溶性誘餌受體，與RANK競爭性地和RANKL結(jié)合，防止其骨形成的效應(yīng)［4］。成熟的多核骨吸收的破骨細(xì)胞能被破骨細(xì)胞關(guān)鍵標(biāo)記物識別，如TRAP、降鈣素受體、組織蛋白酶K、pp60c-src、基質(zhì)金屬蛋白酶9(MMP9)和αVβ3整合素鏈等［5］。由于骨吸收和骨重建的逆轉(zhuǎn)階段很短，成骨細(xì)胞修復(fù)骨的周期很長，因此，任何增加骨重建的速度均會導(dǎo)致骨量的丟失［3］。

絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥可累及30%的女性，而繼發(fā)性骨質(zhì)疏松癥的原因可發(fā)生于約30%～60%的男性和50%以上的絕經(jīng)前女性［6］。發(fā)生于孩子的骨質(zhì)疏松癥主要由于固有的骨異常(通常由于先天遺傳)或繼發(fā)基礎(chǔ)的醫(yī)療條件和(或)它的治療。最常見的前者是成骨不全癥，是由于骨基質(zhì)組成成分異常，通常是Ⅰ型膠原蛋白合成缺陷。相反的，局限性骨質(zhì)疏松癥，其特征為局灶性溶骨性病變，是paget病的一種特殊類型［7］，可累及1%～2%的50歲以上的患者。因此，評估患者的骨質(zhì)疏松癥應(yīng)包括詳細(xì)地詢問病史、體格檢查和實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)，尋找繼發(fā)性骨質(zhì)疏松癥的原因，根據(jù)美國臨床內(nèi)分泌醫(yī)師學(xué)會指南(AACE)［8］。

2 絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥

絕經(jīng)后卵巢功能衰退導(dǎo)致雌激素水平的下降和促卵泡素水平的上升，能顯著地刺激骨吸收，造成在一定時間內(nèi)快速地骨丟失，這是絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥發(fā)生的主要原因之一。一些有關(guān)絕經(jīng)后骨丟失的危險因素有不可改變因素:年齡、性別、閉經(jīng)期和家族骨折史;可改變因素:膳食中鈣的攝入量、低體質(zhì)量指數(shù)、吸煙、體力活動缺乏和過度飲酒。

2.1 雌激素對骨重建的影響雌激素是調(diào)節(jié)人體骨代謝的重要因素。在成骨細(xì)胞、破骨細(xì)胞和骨細(xì)胞中均有雌激素受體的存在。雌激素對骨的作用主要是通過對成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞的協(xié)同調(diào)節(jié)完成的。雌激素對破骨細(xì)胞的直接作用有減少破骨細(xì)胞凋亡和抑制破骨細(xì)胞形成。有研究顯示，雌激素通過降低破骨細(xì)胞前體對破骨細(xì)胞形成細(xì)胞因子RANKL的反應(yīng)性來抑制破骨細(xì)胞的形成［9］，并且，雌激素通過誘導(dǎo)雌激素受體α與支架蛋白BCAR1結(jié)合，抑制RANKL刺激人類單核細(xì)胞向破骨細(xì)胞分化;然后雌激素受體受體α/ BCAR1復(fù)合物下調(diào)TNF受體相關(guān)因子6(TRAF6)，導(dǎo)致NF-κB活化下降和RANKL誘導(dǎo)破骨細(xì)胞形成減少［10］。除了直接作用于破骨細(xì)胞，雌激素也可間接調(diào)節(jié)破骨細(xì)胞的形成和活性。體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)均表明，雌激素可抑制成骨細(xì)胞、T細(xì)胞和B細(xì)胞RANKL的產(chǎn)生［11］，同時增加其受體骨保戶素(OPG)的產(chǎn)生［12］。在小鼠模型中，雌激素可調(diào)節(jié)大量骨吸收的細(xì)胞因子產(chǎn)生，包括白細(xì)胞介素(IL)-1、IL-6、腫瘤壞死因子-α (TNF-α)、M-CSF和前列腺素，因此，雌激素對破骨細(xì)胞形成的間接調(diào)節(jié)作用更為重要，雌激素缺乏能上調(diào)小鼠細(xì)胞因子產(chǎn)生誘導(dǎo)骨丟失［13］。關(guān)于雌激素對成骨細(xì)胞的作用，已有研究證實(shí)其可抑制成骨細(xì)胞凋亡，增加成骨細(xì)胞壽命［14］。

2.2 雌激素缺乏對骨重建的影響雌激素缺乏可增加造血祖細(xì)胞，并提供一個更大的招募破骨細(xì)胞前體池，從而增加破骨細(xì)胞的形成。上調(diào)破骨細(xì)胞的形成和活性能增加皮質(zhì)孔隙和擴(kuò)大骨小梁表面吸收面積。此外，雌激素缺乏也能增加破骨細(xì)胞壽命，這又導(dǎo)致長時間骨丟失、骨吸收腔加深、骨小梁穿孔，骨的脆性增加的重要因素之一。同時這又有助于急性骨丟失后有一個更長期和更緩慢的骨丟失過程。增加間充質(zhì)組細(xì)胞數(shù)向成骨細(xì)胞系分化，促進(jìn)早期成骨細(xì)胞前體增殖，從而增加骨形成，部分代償骨丟失。然而，雌激素缺乏有助于增加成骨細(xì)胞凋亡。因此，雌激素缺乏能增加骨重建的強(qiáng)度，但骨吸收和骨形成之間存在著不平衡。然而，雌激素缺乏引起骨丟失的機(jī)制似乎更復(fù)雜，雌激素缺乏和免疫細(xì)胞之間的相互作用在調(diào)節(jié)絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥骨吸收方面可能發(fā)揮了舉足輕重的作用。事實(shí)上，雌激素是免疫系統(tǒng)和T細(xì)胞功能的重要調(diào)節(jié)器。一項(xiàng)研究顯示，采用兩色流式細(xì)胞儀定量分析絕經(jīng)前女性、絕經(jīng)女性和年齡相匹配的雌激素治療的絕經(jīng)后女性的離體骨髓單個核細(xì)胞表面RANKL表達(dá)，與絕經(jīng)前女性和雌激素治療的絕經(jīng)后女性相比，絕經(jīng)女性的每個細(xì)胞表面RANKL濃度顯著升高，間充質(zhì)干細(xì)胞、T細(xì)胞、B細(xì)胞RANKL總濃度升高2～3倍［11］，研究提示雌激素缺乏的女性T細(xì)胞和B細(xì)胞產(chǎn)生的RANKL有助于骨丟失，這在小鼠動物模型中也得到證實(shí)［15］。另一項(xiàng)臨床研究也強(qiáng)調(diào)T細(xì)胞在人類絕經(jīng)后骨丟失中的作用，與健康絕經(jīng)后女性相比，絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥女性T細(xì)胞活性、TNFα和RANKL濃度、破骨細(xì)胞的形成和活性顯著增加［16］。尤其是，流式細(xì)胞儀檢測顯示，與對照組相比，絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥女性外周血單個核細(xì)胞(PBMC)破骨細(xì)胞前體(的 +/VNR+cells)顯著增加，CD11b和VNR的平均熒光強(qiáng)度顯著升高，而CD14的平均熒光強(qiáng)度顯著下降，研究提示破骨細(xì)胞前體在患者中更有助于向破骨細(xì)胞系分化［16］。最近的臨床研究報道，與絕經(jīng)前女性相比，絕經(jīng)后女性血漿硬化蛋白顯著升高，且血漿硬化蛋白水平與游離的雌激素指數(shù)呈負(fù)相關(guān)［17］。體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)研究顯示，TNF-α可能通過MEF2轉(zhuǎn)錄因子刺激硬化蛋白表達(dá)，因此，TNF-α介導(dǎo)硬化蛋白表達(dá)增加可能是絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥部分發(fā)病機(jī)制［18］。最新的研究表明，Th17細(xì)胞成員IL-17通過促進(jìn)破骨細(xì)胞形成和抑制成骨細(xì)胞分化而促進(jìn)骨丟失，這些物質(zhì)的產(chǎn)物對雌激素均具有負(fù)調(diào)控作用，并且，應(yīng)用抗體抑制IL-17可防治絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥［19］。

2.3 B淋巴細(xì)胞在絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥中的作用在衰老和雌激素缺乏中B細(xì)胞的改變是有證據(jù)可查的，但在骨質(zhì)疏松癥中卻知之甚少。近年大量證據(jù)表明其與骨代謝之間的關(guān)系密切。盡管所有女性都經(jīng)歷絕經(jīng)和雌激素缺乏，但只有1/3的女性患有骨質(zhì)疏松癥。Breuil等［13］觀察26例伴有骨質(zhì)疏松性骨折的絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥的女性和與年齡和雌激素水平匹配的24例健康對照組的免疫細(xì)胞表型和功能特性。他們首次觀察到B淋巴細(xì)胞數(shù)目減少，尤其是B淋巴細(xì)胞(CD1+9)，記憶性B淋巴細(xì)胞記憶性B淋巴細(xì)胞表達(dá)以及RANK+記憶性淋巴細(xì)胞數(shù)目在患有骨質(zhì)疏松癥的女性中顯著減少，并與骨密度值呈負(fù)相關(guān)。作者推測B細(xì)胞的這種改變可能與體內(nèi)骨髓微環(huán)境改變有關(guān)，并且獨(dú)立于年齡和雌激素狀態(tài)。此外，因?yàn)橛洃浶訠淋巴細(xì)胞對感染的免疫反應(yīng)發(fā)揮著重要作用，因此，B淋巴細(xì)胞的改變可能在一定程度上增加了骨質(zhì)疏松性骨折的發(fā)病率和病死率［20］。

3 絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥的治療策略

治療骨質(zhì)疏松癥的目的在于減少與疾病相關(guān)脊椎和非脊椎性骨折的發(fā)病率［21］和穩(wěn)定或增加骨質(zhì)量和骨強(qiáng)度［22］。兩種主要治療骨質(zhì)疏松癥的藥物是抗代謝和合成代謝的藥物，前者抑制骨吸收，后者刺激新骨形成?？勾x藥物包括雙膦酸鹽類，如依替膦酸鈉、阿侖膦酸鈉、利塞膦酸鈉和唑來膦酸;雌激素與選擇性雌激素受體調(diào)節(jié)劑(SERM)雷洛昔芬;鮭魚降鈣素和狄諾塞麥。目前唯一的合成代謝藥物是特立帕肽［23］。雙膦酸鹽治療可低骨折風(fēng)險。雙膦酸鹽通過抑制法呢基焦磷酸合成酶增加骨礦物相和減少OC活性［24］?？梢悦刻臁⒚恐?、每月口服或每季、每年靜脈注射。于1995年在美國上市，已知關(guān)于他們可能產(chǎn)生的副作用，如頜骨壞死、肌肉骨骼疼痛、房顫、非典型骨折和食道癌等，但似乎非常罕見，可能也不存在因果關(guān)系［25］。因此，對于骨質(zhì)疏松癥患者治療時，應(yīng)權(quán)衡效益與風(fēng)險之比。在治療的一個新的進(jìn)展是地諾單抗，它是最新的抗吸收劑，一種新的作用機(jī)制——完全型人類單克隆可溶性RANKL抗體［26］。它的作用就像OPG，阻止RANKL與破骨細(xì)胞受體RANK結(jié)合，因此，破骨細(xì)胞募集、成熟的作用被抑制，骨吸收減少。不像雙膦酸鹽，地諾單抗不會在骨積聚。它在循環(huán)中的半衰期為約26 d，其通過網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)清除，并且不依賴腎清除率［27］。

在過去的幾年里，許多研究顯示免疫系統(tǒng)在生理病理?xiàng)l件下是如何影響和調(diào)節(jié)骨骼的。雖然大多數(shù)的證據(jù)來自于動物模型的研究，但是最近新的證據(jù)表明在人類絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥中免疫系統(tǒng)和骨骼之間的關(guān)系密切。這些研究表明，絕經(jīng)期雌激素缺乏引起的骨丟失是一個多條信號通路和多種細(xì)胞因子協(xié)同調(diào)節(jié)破骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞復(fù)雜作用的。在這些細(xì)胞因子中，RANKL和TNFα在誘導(dǎo)破骨細(xì)胞形成和活性中似乎起著關(guān)鍵作用，而IL-17通過促進(jìn)破骨細(xì)胞形成和和抑制成骨細(xì)胞分化而促進(jìn)骨丟失。這些發(fā)現(xiàn)對治療骨代謝性疾病提供新的線索。地諾單抗是一個完全型人類單克隆可溶性RANKL抗體，它代表了在治療骨質(zhì)疏松癥的一種新的進(jìn)展。

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1002-7386(2015)02-0262-03

2014-07-31)

10．3969/j．issn．1002－7386．2015．02．040

210002南京市，南京軍區(qū)南京總醫(yī)院中西醫(yī)結(jié)合科

蔡輝，210002南京軍區(qū)南京總醫(yī)院中西醫(yī)結(jié)合科; E-mail:caihuiphd@163.com