類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者骨重建標(biāo)志物的研究進(jìn)展

常文靜 綜述，蔡　輝 審校

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

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·綜述·

類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者骨重建標(biāo)志物的研究進(jìn)展

常文靜 綜述，蔡輝 審?！?/p>

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

關(guān)鍵詞:骨重建標(biāo)志物；類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎；炎癥；關(guān)節(jié)破壞；生物制劑

類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎(RA)是以慢性進(jìn)行性軟骨和骨破壞及滑膜改變?yōu)樘卣鞯难仔宰陨砻庖咝约膊?。全身和關(guān)節(jié)滑膜合成的促炎細(xì)胞因子介導(dǎo)RA患者骨丟失，并可能導(dǎo)致骨質(zhì)疏松癥和骨折。骨形成標(biāo)志物有血清Ⅰ型前膠原氨基端前肽(P1NP)、血清Ⅰ型膠原羧基末端前肽 (ⅠCTP)、骨堿性磷酸酶(BAP)、骨鈣素(OC)，骨吸收標(biāo)志物有Ⅰ型膠原羧基末端肽(Ⅰ-CTX)、Ⅰ型膠原氨基末端肽(Ⅰ-NTX)、吡啶諾林(DPD 和 PYD)和抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)。促炎細(xì)胞因子通過促進(jìn)骨保護(hù)素(OPG)和和核因子-KB受體激活子配體(RANKL)比值下降，增加破骨細(xì)胞的生成和骨吸收，進(jìn)而導(dǎo)致關(guān)節(jié)周圍和全身性骨丟失。近年研究發(fā)現(xiàn)，骨重建標(biāo)志物與RA 病情活動(dòng)和關(guān)節(jié)破壞相關(guān)，并可預(yù)測放射學(xué)進(jìn)展及評估藥物療效。本文重點(diǎn)探討骨重建標(biāo)志物評估生物制劑的療效。

1炎癥、關(guān)節(jié)破壞和骨質(zhì)量

RA是以關(guān)節(jié)破壞、關(guān)節(jié)周圍骨丟失為特征的慢性疾病，慢性炎癥增加骨質(zhì)疏松的風(fēng)險(xiǎn)。RA導(dǎo)致全身性骨丟失是多因素的：糖皮質(zhì)激素、體力活動(dòng)減少和疾病本身(尤其是疾病未得到控制)。無論是關(guān)節(jié)周圍骨丟失，還是全身性骨丟失，其機(jī)制都是促炎細(xì)胞因子通過促進(jìn)核因子-κB受體激活子配體，間接或直接地增加破骨細(xì)胞的生成，并促進(jìn)其功能。在RA早期階段，骨丟失與炎癥參數(shù)相關(guān)。用Larsen評分評估關(guān)節(jié)破壞，關(guān)節(jié)破壞與骨密度(BMD)和脊椎畸形相關(guān)。

2細(xì)胞因子和信號(hào)通路

RA 關(guān)節(jié)骨破壞和骨丟失的嚴(yán)重程度取決于破骨細(xì)胞的數(shù)量及功能。促炎細(xì)胞因子在破骨細(xì)胞活化中起著重要作用。核因子-KB受體激活子(RANK)信號(hào)通路參與炎癥過程基因表達(dá)的調(diào)節(jié)。成骨細(xì)胞分泌RANKL，RANKL與破骨前體細(xì)胞表面受體RANK結(jié)合，從而刺激破骨細(xì)胞的生成。成骨細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生OPG，OPG通過結(jié)合RANKL而阻斷RANKL與RANK的結(jié)合，從而負(fù)性調(diào)節(jié)破骨細(xì)胞的生成。因此，OPG與RANKL的相對比例決定了單位時(shí)間里破骨細(xì)胞的數(shù)量及骨丟失的程度。許多促進(jìn)或抑制骨吸收的因素通過調(diào)節(jié)RANKL和OPG的表達(dá)而起作用。腫瘤壞死因子(TNF)和白細(xì)胞介素-1(IL-1)等促炎細(xì)胞因子調(diào)節(jié)RANKL的表達(dá)[1-4]。RANKL值可以評估RA患者對TNF抑制劑治療的療效[5]，而不是OPG[6]。但使用英夫利昔單抗和依那西普治療的RA患者滑膜OPG表達(dá)增加，RANKL卻不受治療的影響。這說明RANKL/OPG比值比每個(gè)單獨(dú)指標(biāo)評估骨吸收更具有重要性[7]。因此，RANKL對骨密度有不利作用，而RANKL單克隆抗體狄諾塞麥可增加RA患者骨密度和減少骨轉(zhuǎn)換[8]。炎癥過程骨形成也下降，DKK-1是dickkopf家族的一種蛋白質(zhì)，TNF-α能增加其表達(dá)，并對Wnt信號(hào)通路發(fā)揮負(fù)調(diào)控作用，阻止成骨細(xì)胞分化和誘導(dǎo)硬化蛋白的表達(dá)，導(dǎo)致骨細(xì)胞死亡[9]。DKK-1水平升高與關(guān)節(jié)侵蝕風(fēng)險(xiǎn)增加相關(guān)，且獨(dú)立于年齡、性別、基線放射學(xué)損傷、C反應(yīng)蛋白和疾病活動(dòng)[10]。IL-6通過調(diào)節(jié)Janus激酶/STAT、STAT3和ERK1/2磷酸化信號(hào)通路直接誘導(dǎo)RA患者滑膜細(xì)胞RANKL分泌[11-12]。

3骨重建標(biāo)志物

骨基質(zhì)主要由Ⅰ型膠原和Ⅰ型膠原肽組成。Ⅰ-CTX和ⅠCTP在血清和尿液中均能檢測到，且是骨降解非常敏感性和特異性的指標(biāo)。這兩種肽是Ⅰ型骨膠原被兩種不同的酶水解釋放的。(1)ⅠCTP是由基質(zhì)金屬蛋白酶酶解Ⅰ型膠原產(chǎn)生，非常有效地反映RA相關(guān)的骨侵蝕。(2)Ⅰ-CTX是由組織蛋白酶K降解Ⅰ型膠原羧基端產(chǎn)生并被分解及釋放入血，可有效地反應(yīng)全身性骨吸收。RA患者ⅠCTP滑液與血清比值增加，而Ⅰ-CTX滑液與血清比值則無顯著變化。表明ⅠCTP是預(yù)測關(guān)節(jié)周圍骨吸收更敏感的標(biāo)志物。這可能與滑膜細(xì)胞基質(zhì)金屬蛋白酶活性增加相關(guān)。

骨重建和軟骨降解與RA密切相關(guān)。雖然Ⅱ-CTX不是骨重建的標(biāo)志物，但是軟骨降解的標(biāo)志物之一。骨和軟骨標(biāo)志物是關(guān)節(jié)侵蝕的獨(dú)立強(qiáng)預(yù)測因子。Straburzynska-Lupa等[13]研究表明，RA早期患者Ⅰ-CTX和Ⅱ-CTX水平均顯著升高，并能預(yù)測關(guān)節(jié)進(jìn)一步破壞。

4生物制劑對RA患者骨代謝的影響

4.1TNF-α抑制劑RA患者BMD與血清TNF-α水平呈負(fù)相關(guān)。TNF-α對 RA患者骨代謝的影響主要是通過促進(jìn)破骨細(xì)胞的形成，而對骨細(xì)胞的影響較小。即TNF-α主要通過促進(jìn)骨吸收來影響骨代謝，而對骨形成影響較小。TNF-α抑制劑通過阻斷TNF-α來發(fā)揮作用，這就決定了TNF-α抑制劑對骨吸收的抑制作用強(qiáng)，而對骨形成的作用弱。因此，骨吸收標(biāo)志物較骨形成標(biāo)志物更能反映TNF-α抑制劑對骨代謝的影響。Vis等[14]對102例RA患者進(jìn)行了開放式隊(duì)列研究，觀察使用英夫利昔單抗治療一年的RA患者腰椎、髖部和手的變化以及骨重建標(biāo)志物的變化，結(jié)果顯示，RA患者腰椎和髖部BMD無顯著變化，但手BMD下降0.8%，提示RA患者掌骨皮質(zhì)骨經(jīng)英夫利昔單抗治療一年后仍在持續(xù)丟失。且歐洲抗風(fēng)濕病聯(lián)盟評分改善明顯的患者在髖部骨密度上的獲益也是同步的，其血清CTX和RANKL在0、14、30、46周較基線水平明顯下降，且血清CTX的下降與疾病活動(dòng)評分和C反應(yīng)蛋白的下降是同步的。Chopin等[15]進(jìn)行了多中心前瞻性隊(duì)列研究，48例經(jīng)其他改變病情抗風(fēng)濕藥治療失敗的病程超過10年的重度RA女性使用1年的英夫利昔單抗，這些患者沒有使用雙磷酸鹽制劑，其中77%患者在使用糖皮質(zhì)激素治療，結(jié)果顯示，RA患者經(jīng)治療1年后BMD沒有變化，但血清Ⅰ-CTX水平在第6周、第22周分別下降19%、22%，而54周時(shí)又回到基線水平。相反地，RA患者血清PINP水平穩(wěn)定，PINP/Ⅰ-CTX比值改善30%～40%，有利于骨形成。另外，軟骨降解標(biāo)志物Ⅱ-CTX在研究期間也沒有變化。總之，骨形成/骨吸收標(biāo)志物的改善提示英夫利昔對RA患者全身和局部骨有有利影響。在“BeST”研究中，研究者對218例早期RA患者應(yīng)用四種不同的治療方法：連續(xù)單藥治療、加強(qiáng)聯(lián)合治療、聯(lián)合糖皮質(zhì)激素治療和聯(lián)合英夫利昔單抗治療。治療1、2年后檢測患者腰椎、髖部和手指(第2～4掌指關(guān)節(jié))BMD。所有治療組患者經(jīng)1、2年治療后腰椎、髖部和手指都存在骨丟失，但手指骨丟失較腰椎和髖部骨丟失嚴(yán)重，而聯(lián)合糖皮質(zhì)激素治療患者或聯(lián)合英夫利昔單抗治療患者手指骨丟失較輕。關(guān)節(jié)侵蝕的進(jìn)展與手指和髖部BMD降低有關(guān)。二磷酸鹽只保護(hù)腰椎和髖部骨丟失[16]。用PubMed數(shù)據(jù)庫查詢TNF-α抑制劑對RA患者BMD和骨重建標(biāo)志物的影響，發(fā)現(xiàn)有四個(gè)研究表明RA患者BMD穩(wěn)定或腰椎BMD增加(高達(dá)2.8%)和髖部BMD增加(高達(dá)13.1%)[17-20]，而有一個(gè)研究表明結(jié)果是陰性的[15]。骨重建標(biāo)志物的變化是不同的，但是骨吸收略有減少而骨形成增加。

4.2IL-6抑制劑在體外，IL-6抑制劑能減少RANKL或RANKL加TNF-α刺激培養(yǎng)的單核細(xì)胞破骨細(xì)胞分化和骨吸收；在體內(nèi)，IL-6抑制劑能抑制轉(zhuǎn)基因小鼠破骨細(xì)胞形成和骨吸收[21]。一項(xiàng)試點(diǎn)研究比較22例活動(dòng)性RA女性患者和22例非骨質(zhì)減少的健康女性對照者注射8 mg/kg托珠單抗血清骨重塑標(biāo)志物早期變化[22]。在基線，RA患者血清OPG/RANKL比值較對照者低5倍；RA患者血清Dkk-1、硬化蛋白、β-CTX和骨鈣素水平升高與其高重塑狀態(tài)和骨形成減慢相關(guān)；RA患者血清OPG水平與其DAS28評分呈負(fù)相關(guān)，而RA患者血清RANKL水平與其C反應(yīng)蛋白水平呈正相關(guān)。2月后，RA患者血清OPG/RANKL比值增加，而其血清Dkk-1水平下降。10例患者疾病緩解或低活動(dòng)的10例RA患者血清OPG/RANKL比值較疾病活動(dòng)的12例RA患者增加尤為顯著，而兩者血清Dkk-1和硬化蛋白水平相似。因此，IL-6抑制劑因迅速抑制炎癥而糾正骨骼平衡?！癘PTION”多中心隨機(jī)對照研究評估托珠單抗對骨和軟骨重塑的影響。623例患者中的416例中重度RA患者納入該研究，且這些患者對甲氨蝶呤療效欠佳。患者隨機(jī)給予托珠單抗(每4周4 mg/kg或每4周8 mg/kg)聯(lián)合甲氨蝶呤或安慰劑聯(lián)合甲氨蝶呤。結(jié)果顯示，托珠單抗在第4、16、24周后呈劑量依賴性降低Ⅱ型前膠原氨基端肽、膠原螺旋肽和基質(zhì)金屬蛋白酶-3；在骨形成標(biāo)志物中，托珠單抗者只有血清PINP較對照者顯著升高，而骨吸收標(biāo)志物Ⅰ-CTX和ⅠCTP顯著降低[23]。全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)患者骨髓活檢研究顯示，托珠單抗通過增加OPG表達(dá)來增加骨形成，而非生物制劑甲氨蝶呤沒有這一作用[24]。另外，托珠單抗還降低dickkopf水平來增加OPG/RANKL比值[22]?！癛ADIATE”研究顯示，托珠單抗通過降低CTX-Ⅰ和CTX-Ⅰ/OC比值來抑制組織蛋白酶K介導(dǎo)的骨吸收[25]。此外，用尿C-端交聯(lián)端肽(uCTX-Ⅱ)、尿吡啶啉/脫氧吡啶啉比值、體質(zhì)量指數(shù)和關(guān)節(jié)間隙狹窄評分4個(gè)指標(biāo)來預(yù)測關(guān)節(jié)破壞進(jìn)展的程度。托珠單抗單藥治療RA患者1年。與低風(fēng)險(xiǎn)患者相比，托珠單抗能顯著抑制高風(fēng)險(xiǎn)患者放射學(xué)進(jìn)展[26]。

5利妥昔單抗

B淋巴細(xì)胞通過分泌RANKL來增加RA骨吸收。B淋巴細(xì)胞抑制劑利妥昔單抗能降低RA患者骨吸收標(biāo)記物以及抑制RA患者破骨細(xì)胞生成。有研究顯示，利妥昔單抗能減少RA患者滑膜破骨細(xì)胞前體數(shù)目，并能增加RA患者血清OPG/RANKL比值，從而保護(hù)了RA患者的BMD[27]。前瞻性研究[28]表明，RA患者應(yīng)用利妥昔單抗3～15個(gè)月，骨形成標(biāo)志物BAP、ⅠCTP沒有顯著變化，而能輕微降低RANKL(OPG沒有變化)以及顯著降低骨降解標(biāo)志物Ⅰ-CTX。因此，利妥昔單抗能降低破骨細(xì)胞活性。

6阿巴西普

CTLA4-Ig抑制CTLA4與單核細(xì)胞表面受體CD80/CD86結(jié)合，并能下調(diào)破骨細(xì)胞分化和成熟。在無T細(xì)胞存在的情況下，CTLA4在體外呈劑量依賴性抑制RANKL和TNF介導(dǎo)的破骨細(xì)胞生成。另外，阿巴西普能抑制甲狀旁腺素引起小鼠骨丟失，提示阿巴西普可能對RA骨丟失有保護(hù)作用[29]。

7結(jié)論

RA患者體內(nèi)骨重建標(biāo)志物水平的改變可以反映骨形成和骨吸收情況，并能進(jìn)一步預(yù)測骨折的風(fēng)險(xiǎn)。因此，骨重建標(biāo)志物與RA病情活動(dòng)及骨丟失相關(guān)，并可預(yù)測放射學(xué)進(jìn)展及評估藥物療效。而骨重建標(biāo)志物不能用于診斷，它容易受到年齡、性別、飲食、絕經(jīng)、肝腎功能等眾多因素的影響，并且在某些疾病中如肺癌、乳腺癌、前列腺癌、腎癌等疾病中也會(huì)升高[30]，在分析病情時(shí)應(yīng)該考慮到。除了特定抗骨質(zhì)疏松藥物外，生物制劑通過減少炎癥誘導(dǎo)的骨丟失來預(yù)防RA患者骨丟失和骨質(zhì)疏松性骨折。

參考文獻(xiàn)

[1]Hofbauer LC,Lacey DL,Dunstan CR,et al.Interleukin-1beta and tumor necrosis factor-alpha,but not interleukin-6,stimulate osteoprotegerin ligand gene expression in human osteoblastic cells[J].Bone,1999,25(3):255-259.

[2]Bezerra MC,Carvalho JF,Prokopowitsch AS,et al.RANK,RANKL and osteoprotegerin in arthritic bone loss[J].Bra Med Bio Res,2005,38(2):161-170.

[3]Barnabe C,Hanley DA.Effect of tumor necrosis factor alpha inhibition on bone density and turnover markers in patients with rheumatoid arthritis and spondyloarthropathy[J].Semin Arthritis Rheum,2009,39(2):116-122.

[4]Sakthiswary R,Das S.The effects of TNF α antagonist therapy on bone metabolism in rheumatoid arthritis:a systematic review[J].Curr Drug Targets,2013,14(13):1552-1557.

[5]Van Tuyl LH,Voskuyl AE,Boers M,et al.Baseline RANKL:OPG ratio and markers of bone and cartilage degradation predict annual radiological progression over 11 years in rheumatoid arthritis[J].Ann Rheum Dis,2010,69(9):1623-1628.

[6]Gonzalez-Alvaro I,Tomero E.Baseline serum rankl levels May serve to predict remission in rheumatoid arthritis patients treated with tnf antagonists[J].Ann Rheum Dis,2007,66(12):1675-1678.

[7]Catrina AI,Af Klint E,Ernestam S,et al.Anti-tumor necrosis factor therapy increases synovial osteoprotegerin expression in rheumatoid arthritis[J].Arthritis Rheum,2006,54(1):76-81.

[8]Dore RK,Cohen SB,Lane NE,et al.Effects of denosumab on bone mineral density and bone turnover in patients with rheumatoid arthritis receiving concurrent glucocorticoids or bisphosphonates[J].Ann Rheum Dis,2010,69(5):872-875.

[9]Heiland GR,Zwerina K,Baum W,et al.Neutralisation of Dkk-1 protects from systemic bone loss during inflammation and reduces sclerostin expression[J].Ann Rheum Dis,2010,69(12):2152-2159.

[10]Garnero P,Tabassi NC,Voorzanger-Rousselot N.Circulating dickkopf-1 and radiological progression in patients with early rheumatoid arthritis treated with etanercept[J].J Rheumatol,2008,35(12):2313-2315.

[11]Hashizume M,Hayakawa N,Mihara M.IL-6 trans-signalling directly induces RANKL on fibroblast-like synovial cells and is involved in RANKL induction by TNF-alpha and IL-17[J].Rheumatology(Oxford),2008,47(11):1635-1640.

[12]Wong PK,Quinn JM,Sims NA,et al.Interleukin-6 modulates production of T lymphocyte-derived cytokines in antigen-induced arthritis and drives inflammation-induced osteoclastogenesis[J].Arthritis Rheum,2006,54(1):158-168.

[13]Straburzyńska-Lupa A,Nowak A,Romanowski W,et al.A study of the Link between bone turnover markers and bone mineral density with inflammation and body mass in postmenopausal women with active rheumatoid arthritis[J].J Bone Miner Metab,2013,31(2):169-176.

[14]Vis M,Havaardsholm EA,Haugeberg G,et al.Evaluation of bone mineral density,bone metabolism,osteoprotegerin and receptor activator of the NFkappaB ligand serum levels during treatment with infliximab in patients with rheumatoid arthritis[J].Ann Rheum Dis,2006,65(11):1495-1499.

[15]Chopin F,Garnero P,Le Henanff A,et al.Long-term effects of infliximab on bone and cartilage turnover markers in patients with rheumatoid arthritis[J].Ann Rheum Dis,2008,67(3):353-357.

[16]Güler-Yüksel M,Allaart CF,Goekoop-Ruiterman YP,et al.Changes in hand and generalised bone mineral density in patients with recent-onset rheumatoid arthritis[J].Ann Rheum Dis,2009,68(3):330-336.

[17]Marotte H,Pallot-Prades B,Grange L,et al.A 1-year case-control study in patients with rheumatoid arthritis indicates prevention of loss of bone mineral density in both responders and nonresponders to infliximab[J].Arthritis Res Ther,2007,9(3):61.

[18]Seriolo B,Paolino S,Sulli A,et al.Bone metabolism changes during anti-TNF-alpha therapy in patients with active rheumatoid arthritis[J].Ann N Y Acad Sci,2006,1069(1):420-427.

[19]Briot K,Garnero P,Le Henanff A,et al.Body weight,body composition,and bone turnover changes in patients with spondyloarthropathy receiving anti-tumour necrosis factor {alpha} treatment[J].Ann Rheum Dis,2005,64(8):1137-1140.

[20]Lange U,Teichmann J,Müller-Ladner U,et al.Increase in bone mineral density of patients with rheumatoid arthritis treated with anti-TNF-alpha antibody:a prospective open-label pilot study[J].Rheumatology(Oxford),2005,44(12):1546-1548.

[21]Axmann R,B?hm C,Kr?nke G,et al.Inhibition of interleukin-6 receptor directly blocks osteoclast formation in vitro and in vivo[J].Arthritis Rheum,2009,60(9):2747-2756.

[22]Terpos E,Fragiadaki K,Konsta M,et al.Early effects of IL-6 receptor inhibition on bone homeostasis:a pilot study in women with rheumatoid arthritis[J].Clin Exp Rheumatol,2011,29(6):921-925.

[23]Garnero P,Thompson E,Woodworth TA.Rapid and sustained improvement in bone and cartilage turnover markers with the Anti-Interleukin-6 receptor inhibitor tocilizumab plus methotrexate in rheumatoid arthritis patients with an inadequate response to methotrexate results from a substudy of the multicenter Double-Blind,Placebo-Controlled trial of tocilizumab in inadequate responders to methotrexate alone[J].Arthritis Rheum,2010,62(1):33-43.

[24]Kanbe K,Nakamura A,Inoue Y,et al.Osteoprotegerin expression in bone marrow by treatment with tocilizumab in rheumatoid arthritis[J].Rheumatol Int,2012,32(9):2669-2674.

[25]Karsdal MA,Schett G,Emery P,et al.IL-6 receptor inhibition positively modulates bone balance in rheumatoid arthritis patients with an inadequate response to anti-tumor necrosis factor therapy:biochemical marker analysis of bone metabolism in the tocilizumab RADIATE study(NCT00106522)[J].Semin Arthritis Rheum,2012,42(2):131-139.

[26]Hashimoto J,Garnero P,Van Der Heijde D,et al.Humanized anti-interleukin-6-receptor antibody(tocilizumab) monotherapy is more effective in slowing radiographic progression in patients with rheumatoid arthritis at high baseline risk for structural damage evaluated with levels of biomarkers,radiography,and BMI:data from the SAMURAI study[J].Mod Rheumatol,2011,21(1):10-15.

[27]De Hair MJ,Zijlstra IA,Boumans MJ,et al.Hunting for the pathogenesis of rheumatoid arthritis:core-needle biopsy of inguinal lymph nodes as a new research tool[J].Ann Rheum Dis,2012,71(11):1911-1912.

[28]Hein G,Eidner T,Oelzner P,et al.Influence of rituximab on markers of bone remodeling in patients with rheumatoid arthritis:a prospective open-label pilot study[J].Rheumatol Int,2011,31(2):269-272.

[29]Bedi B,Li JY,Grassi F,et al.Inhibition of antigen presentation and T cell costimulation blocks PTH-induced bone loss[J].Ann N Y Acad Sci,2010,1192(1):215-221.

[30]Jung K,Lein M.Bone turnover markers in serum and urine as diagnostic,prognostic and monitoring biomarkers of bone metastasis[J].Biochim Biophys Acta,2014,1846(2):425-438.

(收稿日期：2016-01-21)

DOI:10.3969/j.issn.1673-4130.2016.09.034

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-4130(2016)09-1236-03

作者簡介：常文靜，女，醫(yī)師，主要從事中西醫(yī)結(jié)合風(fēng)濕免疫病的研究?！魍ㄓ嵶髡?，E-mail：caihuipdh@163.com。