糖皮質(zhì)激素誘導骨質(zhì)疏松的機制和治療進展

王保平 賈紅蔚 鄭紡 朱梅

1天津醫(yī)科大學總醫(yī)院內(nèi)分泌代謝科（天津300052）；2天津中醫(yī)藥大學中西醫(yī)結(jié)合學院（天津 300193）

長期使用糖皮質(zhì)激素（glucocorticoids，GCs）造成的骨質(zhì)疏松（glucocorticoid?induced osteoporosis，GIOP）是GCs應用的最嚴重的副作用，也是繼發(fā)性骨質(zhì)疏松最常見的原因［1］。應用GCs的患者中30%～50%會發(fā)生骨折，在使用GCs治療的前3個月內(nèi)，骨密度（BMD）顯著下降之前，骨折的風險即已增加75%［2］。BMD的下降幅度在GCs開始治療的3～6個月達高峰，然后緩慢平穩(wěn)下降。GCs治療早期BMD的迅速下降是由于破骨細胞活性增加造成骨吸收增加，而遠期BMD的緩慢下降與成骨細胞數(shù)量和功能的下降而導致骨形成降低有關(guān)［3］。GIOP發(fā)生與GCs使用劑量和療程密切相關(guān)，但有文獻［4］指出，GCs沒有安全界值，即使?jié)娔崴擅咳談┝?.5～7.5 mg的人群中同樣可以發(fā)生GIOP，吸入的 GCs亦可引起 GIOP［5］。本文就GIOP 的分子機制及治療做一綜述。

1 GIOP的分子機制

GCs引起GIOP的機制復雜：包括抑制成骨細胞的增殖和分化；增加成熟成骨細胞和骨細胞的凋亡；延長破骨細胞的壽命和活性等，促進骨吸收［6］等。

1.1 抑制骨髓間充質(zhì)干細胞的成骨分化 骨髓間充質(zhì)干細胞（bone mesenchymal stem cells，BMSCs）是位于骨髓腔內(nèi)的成體干細胞，具有自我更新和多向分化的能力。在不同的誘導因素作用下，可分化為成骨細胞、脂肪細胞、軟骨細胞等，是成骨細胞的重要來源。Wnt/β連環(huán)蛋白（β?catenin）信號通路是調(diào)控BMSCs向成熟成骨細胞分化的重要通路之一。當Wnt蛋白與膜受體卷曲蛋白（Frizzled，F(xiàn)z）、低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白5/6（low density lipopro?tein receptor?related 5/6，LRP5/6）結(jié)合后，抑制糖原合成激酶3β（glycogen synthase kinase?3β，GSK?3β）的活性，使磷酸化的β?catenin增加，從而進入核內(nèi)，增加T細胞轉(zhuǎn)錄因子（T?cell?specific transcription factor，TCF）/淋巴增強因子 1（lymphoid enhancing factor 1，LEF1）轉(zhuǎn)錄活性，激活調(diào)控成骨分化相關(guān)基因如Runt相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子2（runt?related tran?scription factor 2，Runx2）、骨鈣素等的表達［7］。首先，過量GCs通過上調(diào)Wnt拮抗分子，包括重組人Dickkopf相關(guān)蛋白 1（recombinant human Dickkopf?related protein 1，DKK?1）和骨硬化素（sclerostin）的表達，抑制成熟骨細胞Wnt/β?catenin信號通路活性，使BMSCs向脂肪細胞分化，減少成骨細胞生成［8］。其次，過量GCs還可上調(diào)過氧化物酶體增殖物激活受體γ2（peroxidase proliferation receptors，PPARγ 2），抑制成骨轉(zhuǎn)錄因子Runx2和活化蛋白從而促進BMSCs向脂肪細胞分化［9］。過量的GCs可以調(diào)節(jié)多種MicroRNA（miRNA）的表達，包括miR?29a，miR?106b ，miR?34A?5P和miR?199a?5p，進而影響成骨細胞的分化。過多的GCs通過降低miR?29a的表達，提高了組蛋白去乙酰化酶4（histone deacetylase 4，HDAC4）表達，后者能降低乙酰化的Runx2和β?catenin水平，提高核因子κB受體活化因子配體（re?ceptor activator for nuclear factor?κB ligand，RANKL）水平，從而抑制成骨細胞的分化［10］。GCs還能上調(diào) miR?34a?5p 和miR?106b的表達，上調(diào)的miR?34a?5p減少細胞周期相關(guān)蛋白，包括周期蛋白依賴性激酶4（cyclin?dependent kinase 4，CDK4），CDK6，和G1/S?特異性周期蛋白?D1（Cyclin D1），從而抑制骨髓基質(zhì)細胞的增殖［11］，而miR?106b通過抑制骨形態(tài)蛋白 2（bone morphogenetic protein?2，BMP2）的表達，抑制成骨細胞的分化和骨形成［12］。GCs還能上調(diào)miR?199a?5p的表達，降低Wnt2而抑制成骨細胞的分化［13］。

1.2 促進成骨細胞和骨細胞的凋亡 成骨細胞中的半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶（caspase）家族蛋白家族的活化，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激，細胞自噬等共同參與了GCs誘導的成骨細胞和骨凋亡過程。caspase?3、caspase?9 同屬于 caspase家族蛋白，caspase?9為凋亡始動子，caspase?3為凋亡效應子，激活后的caspase作用于特異性底物使得細胞凋亡。GCs通過上調(diào)caspase?3和caspase?9而使成骨細胞和骨細胞凋亡增加［14］。大劑量GCs還可以增加活性氧自由基含量，通過增加內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激，誘導成骨細胞和骨細胞凋亡［8］。過量GCs還可以通過增加硬化蛋白和DKK?1的表達而抑制Wnt信號通路，進而促進成骨細胞的凋亡［15］。自噬機制可以使骨細胞免于GCs誘導的細胞凋亡。研究表明，高劑量的GCs抑制細胞自噬，誘導骨細胞凋亡［16］。

1.3 延長破骨細胞的壽命和促進破骨細胞的分化 破骨細胞的形成與分化受RANKL/核因子κB受體活化因子（receptor activator for nuclear factor?κB，RNAK）信號通路、巨噬細胞集落刺激因子（macrophage colony stimulating fac?tor，M?CSF）信號通路的調(diào)節(jié)。骨保護素（osteoprotegerin，OPG）是RANK的誘騙受體，能拮抗RANKL與RNAK的結(jié)合。過量GCs可增加DKK?1水平而抑制成骨細胞和BM?SCs分泌OPG，使RANKL/OPG比例增高，抑制破骨細胞的凋亡，延長破骨細胞壽命［17］。GCs還可以通過增加骨髓基質(zhì)細胞和成骨細胞中M?CSF和RANKL而促進破骨細胞的分化［7］。然而隨著GCs治療時間的延長，伴隨著成骨細胞數(shù)量減少的同時，RANKL水平下降而導致破骨細胞數(shù)量減少。這也部分解釋在GCs治療前3個月骨折風險高而之后骨折風險反而降低［6］。

1.4 對血管的影響 最近的研究［1］提示GCs對骨骼的血管有深遠的影響。動物實驗表明，地塞米松和潑尼松龍可抑制血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）的表達，減少骨骼血管生成。GCs也被證明通過內(nèi)皮素?1而收縮血管，減少血流而導致骨組織間液含量減少和骨骼強度下降［18］。

1.5 其他作用 糖皮質(zhì)激素可抑制小腸對鈣、磷的吸收和腎小管的鈣重吸收，可能誘發(fā)低鈣血癥和甲狀旁腺功能亢進，進而促進破骨細胞的活化、導致骨吸收增加。GCs通過減少雌激素及睪酮的合成進而引起骨質(zhì)疏松。GCs可以減少蛋白質(zhì)合成，增加降解，進而使患者的肌肉量和肌力下降。另外，超生理劑量GCs減少I型膠原蛋白和骨鈣素合成，促進I型膠原蛋白分解［9］。

2 GIOP的預防和治療

臨床醫(yī)生GCs治療時應選最小有效劑量和適當?shù)寞煶?，并為患者提供生活方式指導，減少GIOP危險因素。

2.1 一般措施 多個指南指出改變生活方式可以更好地控制 GIOP［19?20］。包括均衡飲食，戒煙，避免過度飲酒，定期的負重或耐力運動以預防骨丟失和跌倒，維持正常體重。

2.2 鈣劑和維生素D 所有預期要使用GCs治療≥3個月的患者，不論劑量多少，建議同時補充鈣和維生素D。中華醫(yī)學會風濕病學分會建議長期接受GCs治療的患者，聯(lián)合使用普通或活性維生素D和鈣劑防治GIOP，每日攝入鈣元素和維生素D總量（包括食物來源）分別為1 200～1 500 mg和800～1 000 U。普通維生素D治療患者血清25?羥維生素D 水平至少達到 50 nmol/L［19］。老年人、腎功能不全及1α?羥化酶缺乏者更適合活性維生素D，包括1，25雙羥維生素D（骨化三醇）和1α羥維生素 D（α?骨化醇），推薦劑量分別為0.25～0.5 μg/d和0.5～1.0 μg/d［19］。

2.3 雙膦酸鹽 雙膦酸鹽可以抑制骨吸收，提高患者腰椎和股骨近端BMD，并降低椎體骨折風險，被許多指南推薦作為GIOP治療的一線藥物［19?20］。需要用藥人群包括絕經(jīng)后女性和50歲以上男性，具有：確定骨質(zhì)疏松（T≤-2.5或者有脆性骨折史）；或骨量減少（-2.5≤T≤-1），服用潑尼松≥7.5 mg/日持續(xù)3個月以上；或骨量減少，服用潑尼松≤7.5 mg/日，F(xiàn)RAX評估為骨折高風險［21］。對于絕經(jīng)前女性和年輕男性不推薦雙膦酸鹽治療，需要平衡長期用藥潛在風險性和致畸性［22］。

一線藥物首選阿侖膦酸鈉或者利塞膦酸鈉口服，不能耐受口服制劑的也可以選用靜脈唑來膦酸鈉［19］。雙膦酸鹽不能用于肌酐清除率＜30 mL/min的患者。下頜骨壞死和不典型股骨骨折是雙膦酸鹽治療的兩個罕見的副作用。下頜骨壞死發(fā)生率在服用雙膦酸鹽的患者中占十萬分之一到萬分之一，在使用大劑量的靜脈雙膦酸鹽的癌癥患者如乳腺癌或多發(fā)性骨髓瘤中發(fā)生率要更高［22］。對于有GIOP風險的患者進行雙膦酸鹽治療不推薦進入藥物假期［23］。但有文獻報道，長期雙膦酸鹽類藥物治可引起骨微損傷持續(xù)蓄積，進而影響骨小梁結(jié)構(gòu)的完整性而導致骨機械強度下降［24］。

2.4 其他藥物 狄諾塞麥（RANKL的單克隆抗體）和特立帕肽（重組人甲狀旁腺激素）可以考慮用于雙膦酸鹽不耐受或者需要長期治療的患者。狄諾塞麥［25］和特立帕肽［26］均能升高GCs治療患者的腰椎BMD。每周一次特立帕肽能降低雙磷酸鹽治療的GIOP患者的骨折事件和增加患者腰椎BMD［27］，并且能促進成骨細胞的自噬功能進而減少凋亡［28］。VitK2，能增加骨鈣素的谷氨酸殘基的羧化，改善GCs治療引起的骨形成下降［29］，提高GIOP患者的骨轉(zhuǎn)換［30］。鹿瓜多肽是一種注射液，主要為梅花鹿的骨骼、葫蘆科植物甜瓜種子的提取物。有文獻報道鹿瓜多肽聯(lián)合唑來膦酸治療GIOP具有顯著的臨床療效［31］，可明顯緩解疼痛并提高BMD?？Х人岜揭阴ィ╟affeic acid phenethyl es?ter，CAPE）是一種核轉(zhuǎn)錄因子?κB（nucleartranscription factor?κB，NF?κB）的抑制劑，具有抗氧化作用，它可以調(diào)節(jié)RunX2和RANKL/OPG信號通路從而改善GIOP［32］。

另外還有一些藥物對GIOP有預防和治療作用，但對這些藥物的研究目前僅限于動物實驗。川芎嗪可以通過增加AMP激活的蛋白激酶（AMP activated protein kinase，AMPK）/哺乳動物雷帕霉素靶向基因（mammalian target of rapamycin，mTOR）信號通路，促進BMSCs自噬，從而預防和治療GIOP［33］。β?蛻皮甾酮也可通過活化mTOR，誘導成骨細胞的自噬，從而對GIOP有一定的預防作用［16］。多肽化合物LLP2A與阿倫膦酸鹽（Ale）共價結(jié)合形成的LLP2A?Ale，與MSCs表面的的整合素α4β1具有高親和性，能促進MSCs向骨表面遷移和分化，促進骨形成和增加骨量，對GIOP有預防和改善作用［34］。姜黃素是姜黃植物根莖的提取物，具有抗炎和抗氧化等活性。姜黃素可通過減少成骨細胞凋亡，從而改善GIOP，可能與活化細胞外調(diào)節(jié)激酶通路有關(guān)［35］。

3 小結(jié)

GCs引起B(yǎng)MD的下降早期與骨吸收增加有關(guān)，而遠期與骨形成降低有關(guān)。雖然雙膦酸鹽可降低椎體骨折風險，但其主要作用是抑制骨吸收，長期應用會導致骨微損傷蓄積。狄諾塞麥，特立帕肽，VitK2等藥物可改善GCs治療引起的患者骨形成下降，從而改善GIOP。但目前尚待大規(guī)模循證研究以為GIOP的預防和治療提供更多選擇。