骨質(zhì)疏松癥治療藥物研究進展

陳鏡 馮正平

重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院內(nèi)分泌科，重慶 400016

骨質(zhì)疏松癥(osteoporosis，OP)是一種以全身骨量減少，骨組織微結(jié)構(gòu)損壞，骨脆性增加，從而易發(fā)生骨折為特征的全身性骨病。最新調(diào)查結(jié)果顯示我國50歲以上人群骨質(zhì)疏松癥患病率為19.2%，其中男性患病率為6.0%，女性患病率則高達32.1%。顯然骨質(zhì)疏松癥已經(jīng)成為中老年人群繼糖尿病、高血壓后又一重要健康問題。目前臨床抗骨質(zhì)疏松藥物主要分為兩大類，一類是促進骨形成劑，如特立帕肽、羅莫珠單抗；一類是抑制骨吸收劑，如雙膦酸鹽類藥物、雌激素、選擇性雌激素受體調(diào)節(jié)劑、狄諾塞麥等。本文針對骨質(zhì)疏松癥治療藥物研究進展作一綜述。

1 抑制骨吸收劑

1.1 RANKL單克隆抗體

核因子-κB 受體活化因子配體(receptor activator of nuclear factor-κB ligand，RANKL)是主要表達于成骨細胞的跨膜蛋白，其受體核因子-κB受體活化因子(receptor activator of nuclear factor κB，RANK)高表達于破骨細胞及其前體細胞膜。RANK與RANKL結(jié)合后激活TRAF6，繼而激活下游NF-kB和MAPK信號通路促進破骨細胞成熟，增強骨吸收。

狄諾塞麥(denosumab)是一種RANKL單克隆抗體類藥物，動物研究[1-2]證明其不僅能增加去卵巢(ovariectomized，OVX)食蟹猴股骨頸骨密度(bone mineral density，BMD)，還能增加骨皮質(zhì)厚度及骨小梁體積，力學(xué)測試的椎體強度也比對照組增加57%。Cummings等研究[3]結(jié)果顯示狄諾塞麥組新發(fā)椎體、全髖和非椎體骨折發(fā)生相對風(fēng)險分別降低68%、40%和20%，而腰椎及全髖BMD分別增加9.2%和6.0%。隨著該藥的長期使用，新發(fā)椎體及非椎體骨折的年發(fā)生率也保持在較低水平，BMD緩慢持續(xù)增長未見平臺期[4]。在與雙膦酸鹽的對照研究中，狄諾塞麥更大程度地抑制骨吸收，增加所有骨骼部位的BMD[5-6]。最近一項研究[7]表明，狄諾塞麥不僅可以降低骨折風(fēng)險，還可以降低跌倒風(fēng)險，對骨質(zhì)疏松癥患者的肌肉功能及質(zhì)量均有積極影響。盡管狄諾塞麥的作用具有可逆性，停藥后骨量會快速流失，但序貫使用雙膦酸鹽類藥物可維持已獲得的治療效果，加之其在降低骨折發(fā)生風(fēng)險方面的巨大獲益及患者的耐受性和依從性好，臨床應(yīng)用前景值得期待。

1.2 組織蛋白酶K抑制劑

組織蛋白酶K(cathepsin K，CTSK)是一種廣泛存在于骨吸收表面、溶酶體、細胞質(zhì)小泡中的半胱氨酸蛋白酶[8]。CTSK在破骨細胞中高度表達，參與I型膠原蛋白和其他骨基質(zhì)蛋白的降解，促進破骨細胞作用，是骨吸收過程中的一個關(guān)鍵酶。

奧當卡替(odanacatib，ODN)是一種選擇性CTSK抑制劑，可以解偶聯(lián)骨轉(zhuǎn)換[9]。動物研究[10]表明ODN可以防止OVX家兔腰椎BMD的丟失，達到阿侖膦酸鈉相當?shù)乃剑€劑量依賴性地增加股骨近端、股骨頸和粗隆的BMD；同時ODN還可以維持家兔腰椎及股骨中央的骨強度與骨礦物含量的正常關(guān)系，對骨小梁、骨皮質(zhì)部位的骨形成率沒有抑制作用。前期臨床研究顯示ODN可以持續(xù)增加絕經(jīng)后女性低骨量患者多個部位BMD[11]；接著LOFT研究表明ODN降低絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥婦女椎體、髖部和非椎體骨折風(fēng)險分別為53%、50%、24%[12]。LOFT及其延伸研究綜合結(jié)果也顯示各部位骨折累積發(fā)生率均有所降低，而腰椎和全髖的BMD增加，且隨著治療時間的延長BMD增加更明顯[12]。盡管ODN在降低骨折風(fēng)險及改善BMD方面有巨大優(yōu)勢，但其與心血管事件，特別是中風(fēng)的風(fēng)險增加有關(guān)，基于收益和風(fēng)險的總體平衡，研究者決定不再開發(fā)ODN用于治療骨質(zhì)疏松癥。

1.3 Src激酶抑制劑

Src激酶是Src蛋白酪氨酸激酶家族的成員之一，在破骨細胞中高水平表達，有助于破骨細胞的生存和骨吸收表面褶皺邊緣的發(fā)育。在動物模型中證實Src激酶失活會導(dǎo)致骨化病，高骨量表型。Src激酶表達的缺失或降低也與增強破骨細胞分化和骨形成相關(guān)。Src激酶抑制劑塞卡替尼(saracatinib)在體外通過抑制破骨細胞的形成和活性而具有強大的抗吸收作用，還可逆地阻止破骨細胞前體遷移。I期臨床試驗表明，口服塞卡替尼組骨吸收標志物呈劑量依賴性降低，而對骨形成標志物沒有顯著影響，也沒有嚴重不良反應(yīng)[13]。在對標準治療耐藥的晚期實體惡性腫瘤患者進行的I期試驗中也觀察到了類似結(jié)果[14]。盡管因為這些結(jié)果看到了塞卡替尼作為一種抗骨吸收藥物的希望，但其目前主要用于各種晚期癌癥的研究，骨質(zhì)疏松癥方面的療效仍需Ⅱ、Ⅲ期臨床試驗進一步驗證。

1.4 IKKβ抑制劑

RANKL誘導(dǎo)的破骨細胞分化需要多條信號通路的激活，其中NF-kB信號通路活化涉及IkB激酶復(fù)合物(IKK)的磷酸化。靶向IKK上游可有效阻斷NF-kB信號通路，進而阻斷破骨細胞分化。IMD0354是一種非ATP結(jié)合的IKKβ分子抑制劑，在體外IMD0354能夠抑制RANKL誘導(dǎo)的破骨細胞分化并損害破骨細胞性骨吸收而不減弱成骨作用[15]。IMD0354治療的OVX小鼠骨體積/組織體積(BV/TV)、骨小梁厚度(Tb.Th)及骨小梁數(shù)量(Tb.N)較對照組明顯升高，而骨小梁間距(Tb.Sp)和骨表面/骨體積(BS/BV)降低[15]。此外TRAP染色顯示破骨細胞數(shù)減少，血清骨吸收標志物水平降低，破骨細胞相關(guān)基因CTSK、Dc-STAMP等的表達減少；而骨形成標志物及成骨細胞相關(guān)基因Runx2和OCN的表達較對照組無明顯變化。這表示IMD0354能夠抑制骨吸收、減少骨丟失而不影響骨形成，可能是治療骨質(zhì)疏松癥的潛在藥物，期待進一步的臨床研究。

1.5 p38MAPK抑制劑

p38是MAPK家族的重要組成部分，在破骨細胞分化過程中調(diào)節(jié)c-Fos和NFATc1的表達。Pomopimod(PAM)是一種選擇性p38MAPK抑制劑，最近研究表明PAM通過抑制p38/NFATc1誘導(dǎo)的破骨細胞形成和下調(diào)ADAM12的表達減弱骨吸收來預(yù)防OVX誘導(dǎo)的骨丟失[16]。OVX小鼠經(jīng)PAM治療后脛骨近端BV/TV、Tb.Th、Tb.N升高，Tb.Sp、BS/BV降低，多核破骨細胞數(shù)和每骨表面破骨細胞百分比(Oc.S/BS%)降低，對成骨分化無明顯作用。在另外兩種抑制劑TAT-TN13和SB239063對破骨細胞分化及OVX小鼠骨量影響的研究中也觀察到類似結(jié)果[17-18]。其中TAT-TN13通過抑制NF-κB和NFATc1的活化來抑制破骨細胞形成。而SB239 063則通過抑制MEF2C的磷酸化導(dǎo)致MEF2C降解，從而抑制破骨細胞形成和骨吸收；同時SB239063還可以抑制MEF2C對c-Fos轉(zhuǎn)錄的正向調(diào)控。因此，P38抑制劑可能是未來治療骨質(zhì)疏松癥的潛在靶向藥物。

2 促骨形成劑

2.1 甲狀旁腺素相關(guān)肽

甲狀旁腺素相關(guān)肽(parathyroid hormone-related protein，PTHrP)是一種多肽類物質(zhì)，其激活PTHR1后可促進間充質(zhì)干細胞向成骨細胞分化、成熟并抑制成骨細胞凋亡，最終使成骨細胞數(shù)量增加，功能增強。

阿巴洛帕肽(Abaloparatide)是一種PTHrP類似物，在OVX大鼠模型中，其能夠增加大鼠骨小梁、皮質(zhì)內(nèi)和骨膜表面骨形成，而不增加破骨細胞或侵蝕表面；使骨形成標志物水平升高，而不影響血鈣水平、骨吸收指標[19]。Ⅱ期臨床研究[20]表明皮下注射Abaloparatide 24周能有效增加腰椎、股骨頸尤其是髖部BMD，并且在80 μg組各部位BMD增加程度均大于市場劑量的特立帕肽。在Miller等的研究[21]中，Abaloparatide降低新發(fā)椎體和非椎體骨折風(fēng)險分別為86%和43%，并顯著增加全髖、股骨頸及腰椎BMD。接著在其延伸研究[22]中，Abaloparatide組新發(fā)椎體及非椎體骨折發(fā)生率仍明顯低于安慰劑組，相對風(fēng)險分別降低87%和52%，而各部位BMD繼續(xù)增加。Abaloparatide雖與高鈣血癥風(fēng)險相關(guān)，但相比于特立帕肽明顯降低[20-21]。與其他PTHrP類似，在動物研究中發(fā)現(xiàn)Abaloparatide會導(dǎo)致大鼠發(fā)生骨肉瘤，且呈劑量依賴性[23]，在一些具有骨肉瘤潛在風(fēng)險的患者應(yīng)避免使用?？傮w而言，Abaloparatide治療絕經(jīng)后女性骨質(zhì)疏松癥有較好的療效，不良反應(yīng)相對較少，臨床應(yīng)用前景較好。

2.2 骨硬化蛋白單克隆抗體

骨硬化蛋白(Sclerostin)是一種由骨細胞分泌的含有胱氨酸結(jié)構(gòu)的糖蛋白，通過阻止Wnt與受體LRP5/6的相互作用而使關(guān)鍵調(diào)控因子β-catenin磷酸化和降解，從而抑制成骨細胞的分化和功能。此外，骨硬化蛋白還可以通過RANKL依賴的信號通路促進破骨細胞形成。

羅莫珠單抗(Romosozumab)作為骨硬化蛋白的人源化IgG2單克隆抗體，動物研究表明其能劑量依賴性增加OVX食蟹猴腰椎、股骨等部位的BMD，顯著增加骨小梁和骨皮質(zhì)的骨量及體積[24]。Cosman等研究[25]顯示，Romosozumab治療組患者新發(fā)椎體骨折和臨床骨折的風(fēng)險分別降低73%和36%，并能使患者BMD顯著增加。類似的，在ARCH研究中也表明與單獨接受阿侖膦酸鈉治療相比Romosozumab組在所有測量部位及所有時間點的BMD較基線均有更大的提高[26]。除此之外，在治療男性骨質(zhì)疏松癥的Ⅲ期臨床試驗[27]中也顯示Romosozumab組腰椎和全髖BMD較基線的平均百分比變化顯著大于安慰劑組。Romosozumab大部分不良反應(yīng)與對照組相比基本平衡，但其“心血管風(fēng)險”在ARCH研究[26]中較為明顯，該藥可能會增加心肌梗死、中風(fēng)和心血管死亡的風(fēng)險，未來仍需更大規(guī)模的前瞻性臨床試驗進一步評估Romosozumab在心血管疾病方面的安全性。

2.3 DKK-1單克隆抗體

經(jīng)典的Wnt/LRP-5,6/β-catenin途徑的其他生理拮抗劑，如Dickkopf-1(DKK-1)和分泌型卷曲相關(guān)蛋白(sFrps)也作為新的骨質(zhì)疏松癥治療的潛在靶點正在研究中。針對DKK-1的抗體在不同的動物模型中均具有骨合成代謝作用[28-29]。有動物研究表明骨硬化蛋白抗體治療后DKK-1水平升高，這提示了一種限制Wnt驅(qū)動骨形成的負反饋機制。而同時針對骨硬化蛋白和DKK-1的雙特異性抗體已經(jīng)被開發(fā)出來，并在嚙齒動物和非人類靈長類動物身上進行了測試，顯示出比單獨使用骨硬化蛋白抗體或DKK-1抗體治療的協(xié)同骨形成作用[30]。對此，期待未來有臨床試驗進一步評估此類藥物的療效及安全性。

3 多靶點作用藥物

3.1 骨形態(tài)發(fā)生蛋白9

骨形態(tài)發(fā)生蛋白9(bone morphogenetic protein 9，BMP9)是TGF-β/BMP超家族成員，主要由肝臟產(chǎn)生。BMP9基因敲除小鼠的牙本質(zhì)和牙齒-牙槽骨復(fù)合體缺損，證明了其在骨骼系統(tǒng)中的作用[31]。最近研究報道BMP9通過上調(diào)LGR6和激活Wnt/β-catenin通路，增加成骨基因標志物ALP、OCN、RUNX2的表達和ALP活性；還通過抑制Akt-NF-κB-NFATc1通路，抑制RANKL誘導(dǎo)的骨單核巨噬細胞向破骨細胞分化。在OVX小鼠模型中，BMP9通過增加骨形成活性和抑制骨吸收活性，減輕了體內(nèi)的骨丟失，改善了骨生物力學(xué)性能[32]。因此BMP9作為一種新的骨形成和骨吸收雙重調(diào)節(jié)因子在骨質(zhì)疏松癥治療中的潛在應(yīng)用值得進一步研究。

3.2 激活素A

激活素A(activin A)是細胞外骨基質(zhì)的關(guān)鍵信號蛋白，屬于TGF-β超家族成員，通過典型和非典型激活素信號通路調(diào)節(jié)成骨細胞和破骨細胞的分化和活性。在動物模型中，不同的激活素受體抑制劑已經(jīng)被證明可以防止OVX和癌癥引起的骨丟失，以及廢用性骨量減少[33]。其中，sotatercept(ACE-011，一種可溶性激活素受體IIA型融合蛋白)可以增加食蟹猴的骨形成，減少骨吸收，從而改善松質(zhì)骨體積、骨微結(jié)構(gòu)的機械強度[34]。一項針對健康絕經(jīng)后女性單劑量接受ACE-011或安慰劑治療的對照研究[35]表明，ACE-011可以使骨形成標志物水平快速持續(xù)升高，并劑量依賴性降低骨吸收標志物水平。基于此，激活素A抑制劑可能成為抗骨質(zhì)疏松藥物的研究方向。

3.3 信號素3 A

信號素3 A(semaphorin 3 A，Sema3A)作為信號素家族中的一種分泌型蛋白，是骨發(fā)育過程中的重要調(diào)節(jié)因子。在骨重建過程中，其與受體神經(jīng)纖毛蛋白-1(neuropilin-1，Nrp1)結(jié)合可以抑制ITAM信號通路的激活來影響RANKL誘導(dǎo)的破骨細胞分化，還可以抑制RhoA激活來阻礙破骨細胞前體遷移。此外，Sema3A和Nrp1結(jié)合激活Racl，推進β-catenin在細胞核內(nèi)聚集，從而促進成骨細胞分化。在動物研究[36]中，重組Sema3A的應(yīng)用可以增加小鼠股骨遠端骨小梁體積和骨小梁參數(shù)；OVX誘導(dǎo)的骨質(zhì)疏松小鼠模型也顯示Sema3A可以通過抑制破骨細胞性骨吸收和促進成骨細胞性骨形成來減少卵巢切除后的骨丟失。而在人類中，Sema3A的血清水平隨年齡的增長或絕經(jīng)而降低[37]，與在小鼠中得到的結(jié)果類似。近來研究表明糖尿病可能通過Sema3A/IGF1/β-catenin途徑干擾骨丟失[38]，而外源性Sema3A可以增加糖尿病動物模型的骨量和BMD[39]。因此Sema3A可能成為治療骨質(zhì)疏松癥的新靶點，特別是糖尿病合并骨質(zhì)疏松癥。

4 總結(jié)

目前研究表明骨質(zhì)疏松癥的發(fā)生是多因素相互作用的結(jié)果，隨著對其發(fā)病機制的深入研究，越來越多的信號通路及作用靶點逐漸被發(fā)現(xiàn)，這為更好地防治骨質(zhì)疏松癥提供了理論基礎(chǔ)。我們也期待未來能夠有更新作用機制和更加安全的抗骨質(zhì)疏松藥物出現(xiàn)，為臨床治療提供更多的選擇。