卵泡刺激素對圍絕經(jīng)期骨質(zhì)疏松癥的影響及其作用機(jī)制

杜旖旎，王雪，陳怡潔，賈涔琳，黃堅(jiān)，金雪靜，張治芬

隨著人口老齡化，骨質(zhì)疏松癥的發(fā)病率正在逐年上升。世界衛(wèi)生組織發(fā)布的關(guān)于老齡化與健康的全球報(bào)告中指出包括骨質(zhì)疏松性骨折在內(nèi)的骨骼肌肉疾病給發(fā)達(dá)國家及發(fā)展中國家均帶來沉重的負(fù)擔(dān)。絕經(jīng)狀態(tài)是老年女性骨質(zhì)疏松、骨折的重要危險(xiǎn)因素[1]。流行病學(xué)研究表明約50%的50歲以上圍絕經(jīng)期女性受骨質(zhì)疏松癥的影響[2]。圍絕經(jīng)期骨質(zhì)疏松癥（peri-menopausal osteoporosis，PMOP）是全身骨量減少，骨微結(jié)構(gòu)損害，從而導(dǎo)致骨折風(fēng)險(xiǎn)增高的一種骨骼疾病。PMOP診斷的金標(biāo)準(zhǔn)為雙能X線吸收法測定的骨密度（bone mineral density，BMD），BMD為骨骼狀態(tài)的靜態(tài)測量[3]。而骨骼的動態(tài)測量為骨轉(zhuǎn)換標(biāo)志物的監(jiān)測，包括來自骨細(xì)胞、骨基質(zhì)及其降解產(chǎn)物的酶，獨(dú)立于BMD且與BMD測量互補(bǔ)[4]。目前用于預(yù)防和治療PMOP的方法有限，且雌激素補(bǔ)充治療、雙膦酸鹽等治療方法均存在一定風(fēng)險(xiǎn)[5]。因此，PMOP仍然是全球公共衛(wèi)生問題，迫切需要新的有效且安全的治療方法。

卵泡刺激素（FSH）是垂體前葉促性腺激素細(xì)胞分泌的一種異二聚糖蛋白激素。FSH主要通過與FSH受體（FSHR）結(jié)合發(fā)揮其生物學(xué)功能，其受體特異性結(jié)合位點(diǎn)為卵泡刺激素β亞基（FSHβ）。FSHR的表達(dá)決定了其生物學(xué)作用的靶點(diǎn)和程度。既往認(rèn)為FSHR是性腺特異性的，而近年研究發(fā)現(xiàn)FSHR存在性腺外表達(dá)，如破骨細(xì)胞、單核細(xì)胞、人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞、肝臟組織等[6-8]。既往認(rèn)為雌激素水平下降為PMOP的主要原因，而有研究表明FSH也可影響B(tài)MD及骨轉(zhuǎn)換標(biāo)志物，高血清FSH水平亦增加PMOP的發(fā)生率?，F(xiàn)就FSH與PMOP之間的流行病學(xué)研究、FSH影響骨代謝的相關(guān)作用機(jī)制及基于FSH的新型抗骨質(zhì)疏松藥物進(jìn)行綜述。

1 FSH與PMOP的關(guān)系

圍絕經(jīng)期女性的骨質(zhì)丟失加速通常歸因于雌激素缺乏，且研究發(fā)現(xiàn)雌激素補(bǔ)充治療可有效防治骨質(zhì)丟失。然而，骨質(zhì)丟失通常開始于末次月經(jīng)前2～3年[9]，此時(shí)體內(nèi)激素水平的變化表現(xiàn)為FSH升高，而雌激素水平尚未開始下降。全美女性健康研究（The Study of Women’s Health Across the Nation，SWAN）發(fā)現(xiàn)FSH于絕經(jīng)前6年開始上升，在絕經(jīng)前2年開始加速，而雌二醇于絕經(jīng)前2年方開始發(fā)生變化。在圍絕經(jīng)期，血清FSH水平從15.39 IU/L增加到91.58 IU/L，而血清雌二醇水平從60.12 pg/mL降至18.35 pg/mL[10]。由此可知，血清FSH變化較雌激素變化早且顯著。因此，單純雌激素缺乏不能完全解釋該時(shí)期加速的骨質(zhì)丟失。

流行病學(xué)研究顯示血清FSH水平較雌激素能更好地預(yù)測圍絕經(jīng)期骨質(zhì)丟失。SWAN發(fā)現(xiàn)圍絕經(jīng)期女性骨轉(zhuǎn)換標(biāo)志物及BMD的變化與血清FSH水平呈負(fù)相關(guān)，且4年內(nèi)FSH水平的變化可預(yù)測骨質(zhì)丟失程度[11]。西班牙的一項(xiàng)囊括92名絕經(jīng)后女性的研究及中國的一項(xiàng)囊括464名圍絕經(jīng)期女性的研究均顯示，F(xiàn)SH與骨轉(zhuǎn)換標(biāo)志物骨鈣素（OC）、Ⅰ型膠原交聯(lián)羧基端肽區(qū)（CTX）獨(dú)立相關(guān)，提示血清FSH水平升高是圍絕經(jīng)期和絕經(jīng)后女性骨質(zhì)丟失的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[12-13]。血清FSH也可作為乳腺癌化療后女性1年內(nèi)骨質(zhì)丟失的預(yù)測因子[14]。另一項(xiàng)中國研究將圍絕經(jīng)期女性以血清FSH水平為界分為4組，其中位于血清FSH最高四分位間距（＞40 IU/L）的女性骨丟失率比最低四分位間距（＜5.8 IU/L）女性高1.3～2.3倍[15]。美國第3次全國健康體檢與營養(yǎng)調(diào)查（NHANESⅢ）隊(duì)列研究發(fā)現(xiàn)42～60歲女性血清FSH和股骨頸BMD之間有強(qiáng)相關(guān)性[16]。中國的一項(xiàng)橫斷面研究顯示血清FSH與所有骨骼部位的BMD均呈負(fù)相關(guān)，其中相關(guān)性最高的為后前位脊柱[7-8]，當(dāng)FSH濃度增加10 IU/L，后前位脊柱、側(cè)位[9]脊柱、全髖關(guān)節(jié)、尺橈骨的BMD分別下降5.5%、4.2%、3.6%和4.8%[17]。Wu等[18]也發(fā)現(xiàn)預(yù)測BMD下降率最重要的因素為血清FSH，而非雌激素水平。血清FSH在股骨頸、腰椎、尺橈骨遠(yuǎn)端的BMD變化率中分別占18.2%、33.3%和29.9%。Crandall等[19]對720名圍絕經(jīng)期女性進(jìn)行長達(dá)10年的隨訪，發(fā)現(xiàn)圍絕經(jīng)期血清FSH水平每增加1倍，受試者腰椎BMD的下降速度增長0.35%/年。因此，上述研究提示血清FSH與PMOP密切相關(guān)，且其作用獨(dú)立于雌激素水平。

2 FSH影響骨代謝的作用機(jī)制

2.1 FSH與骨吸收 現(xiàn)已有學(xué)者在人單核細(xì)胞（與破骨細(xì)胞同源）、破骨細(xì)胞及間充質(zhì)干細(xì)胞中檢測到FSHR蛋白，且其表達(dá)水平不受性激素的影響[7，20]。FSH對骨吸收的作用機(jī)制主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。①直接作用：Sun等[20]發(fā)現(xiàn)當(dāng)缺乏G蛋白-2a亞型（inhibitory adenylate cyclase g protein-2a，Gi2a）時(shí)骨對血清FSH的變化表現(xiàn)為無反應(yīng)，提示Gi2a蛋白可能為FSH對骨組織的作用靶點(diǎn)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)高血清FSH水平可通過Gi2a耦聯(lián)FSHR直接作用于破骨細(xì)胞，激活絲裂原活化蛋白激酶/細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（MEK/ERK）、核因子 κB（NF-κB）和蛋白激酶B（AKT）等信號傳導(dǎo)通路，直接促進(jìn)各類巨噬細(xì)胞形成破骨細(xì)胞樣細(xì)胞[7，21-22]。并且FSH以劑量依賴式上調(diào)參與破骨細(xì)胞表型和功能的mRNA基因表達(dá)，例如NF-κB受體活化因子（RANK）、抗酒石酸性磷酸酶（TRAP）、基質(zhì)金屬蛋白酶 9（MMP-9）和組織蛋白酶K（CTSK）等[22]。②間接作用：FSH增加RANK/RANKL的表達(dá)并通過釋放細(xì)胞因子，即白細(xì)胞介素 1β（IL-1β）、IL-6、腫瘤壞死因子 α（TNF-α）等間接刺激破骨細(xì)胞生成[20，23-24]。Iqbal等[25]發(fā)現(xiàn) FSH可刺激骨髓粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞釋放TNF-α，從而擴(kuò)大骨髓破骨細(xì)胞前體的數(shù)量并增強(qiáng)成骨細(xì)胞的形成，導(dǎo)致高轉(zhuǎn)換性骨丟失。③免疫因素：FSH可通過免疫受體酪氨酸激活基序信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與免疫受體復(fù)合物之間的相互作用增加破骨細(xì)胞分化與成熟[26]。

2.2 FSH與骨形成 盡管未在成骨細(xì)胞內(nèi)監(jiān)測到FSHR蛋白，但FSH可增強(qiáng)小鼠胚胎成纖維細(xì)胞的成骨潛能。研究發(fā)現(xiàn)外源性FSHβ可通過環(huán)磷酸腺苷（cAMP）依賴途徑促進(jìn)骨形態(tài)發(fā)生蛋白9（BMP-9）誘導(dǎo)的BMP/Smad信號傳導(dǎo)，從而顯著增加BMP-9誘導(dǎo)的堿性磷酸酶活性，成骨轉(zhuǎn)錄因子以及骨形成標(biāo)志物——骨橋蛋白、骨鈣素的表達(dá)[27]。Allan等[28]使用表達(dá)人類FSH（Transgenic FSH，TgFSH）的轉(zhuǎn)基因雌性小鼠觀察到TgFSH以劑量依賴式增加脛骨及椎體骨小梁的體積，且其誘導(dǎo)的骨量增加獨(dú)立于黃體生成激素（LH）或雌激素水平。這一結(jié)果可能與小鼠體內(nèi)的高抑制素A及高睪酮水平有關(guān)。較高的TgFSH水平也可刺激新生骨形成，導(dǎo)致骨髓腔內(nèi)編織骨的形成及骨小梁成骨細(xì)胞表面的增加。而去卵巢的轉(zhuǎn)基因小鼠則表現(xiàn)為骨體積減少，TRAP減少，Ⅰ型前膠原N段前肽（PINP）減少，提示FSH通過卵巢依賴途徑對骨形成存在劑量依賴式的合成代謝作用。

除此之外，F(xiàn)SHR基因型也對圍絕經(jīng)期女性骨骼健康存在一定影響。一項(xiàng)納入289名女性的FSHR基因多態(tài)性研究顯示，AA rs6166基因型的女性相比于GG rs6166 FSHR基因型的女性骨堿性磷酸酶及CTX水平較高，股骨頸及全身BMD水平較低。多元回歸分析證實(shí)AArs6166基因型女性骨質(zhì)疏松、骨量減少的風(fēng)險(xiǎn)高于GGrs6166基因型[29]。

3 基于FSH的新型抗骨質(zhì)疏松藥物

基于FSH與骨質(zhì)疏松癥之間的密切聯(lián)系，許多學(xué)者致力于研究新型抗骨質(zhì)疏松藥物，如FSHβ抗體、FSHβ抗原、FSHR變構(gòu)劑等。Ji等[30]提出了2種結(jié)合人類、小鼠FSHβ的單克隆抗體——Hf2和Mf4，其中Hf2針對人類FSHβ表位，Mf4針對小鼠FSHβ表位。2種抗體均在去卵巢小鼠中顯示出顯著的骨保護(hù)作用。FSHβ抗體可在體外阻斷FSH對破骨細(xì)胞形成的作用。在去卵巢小鼠中，F(xiàn)SHβ抗體通過抑制骨吸收、刺激骨形成2種途徑減少骨丟失，且可增加成骨細(xì)胞前體數(shù)量[31-32]。Geng等[33]用FSHβ抗原免疫去卵巢大鼠發(fā)現(xiàn)，其可顯著預(yù)防骨小梁丟失，從而增強(qiáng)骨強(qiáng)度，提示重組FSHβ抗原在體內(nèi)誘導(dǎo)產(chǎn)生抗FSH抗體可能是治療PMOP的有效方法。Sahu等[34]通過3D模型模擬了FSHR的跨膜結(jié)構(gòu)域，并篩選出與其具有良好親和力的分子。該研究發(fā)現(xiàn)1，3-二苯基-1H-吡唑-5-羧酸乙酯可抑制FSH結(jié)合活性（25%～30%），并抑制FSH誘導(dǎo)的cAMP活性（80%），為設(shè)計(jì)新型、有效的FSHR變構(gòu)劑提供有力的基礎(chǔ)。上述研究證實(shí)了基于FSH相關(guān)藥物的骨保護(hù)作用，將來或許可作為PMOP預(yù)防及治療的優(yōu)勢手段，但其安全性及可行性仍需更深入的研究。

4 結(jié)語

流行病學(xué)研究提示FSH水平與圍絕經(jīng)期女性骨骼健康呈負(fù)相關(guān)。動物研究提示FSH通過炎癥細(xì)胞因子間接增加破骨細(xì)胞前體的增殖，通過與信號通路的相互作用直接促進(jìn)破骨細(xì)胞成熟、分化。FSH也可增強(qiáng)多能干細(xì)胞的成骨潛能，通過卵巢途徑促進(jìn)骨形成。然而，目前對FSH增加PMOP風(fēng)險(xiǎn)的機(jī)制尚未完全明確，仍有待進(jìn)一步闡明。新型抗骨質(zhì)疏松藥物的出現(xiàn)或許為PMOP的預(yù)防及治療做出了新的解答，但目前尚無足夠證據(jù)支持阻斷FSH的作用對人類骨骼健康有益。由于體內(nèi)激素水平的變化存在協(xié)同作用，目前仍無法明確FSH水平的上升和雌激素水平的下降2個(gè)因素中，究竟哪一個(gè)在POMP的發(fā)病過程中占主導(dǎo)地位?？傊娴乩斫饧に厮降淖兓赑MOP發(fā)病過程中的作用機(jī)制，才能更好地改善其管理與治療，更好地促進(jìn)圍絕經(jīng)期女性骨骼健康。