骨質(zhì)疏松癥與銀屑病之間的相互關系

李志超 李娜 徐展望 薛海鵬,*

1.山東中醫(yī)藥大學，山東 濟南 250014

2.濟南市歷下區(qū)人民醫(yī)院，山東 濟南 250014

3.山東中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院，山東 濟南 250014

銀屑病(psoriasis)是一種受遺傳與環(huán)境影響的慢性炎癥性免疫疾病，臨床多表現(xiàn)為局部或全身分布的鱗屑性紅斑或斑塊，威脅患者身心健康[1]。骨質(zhì)疏松癥(osteoporosis，OP)常以骨密度降低、微觀結(jié)構(gòu)退化、脆性增加為典型表現(xiàn)，往往伴隨巨大的骨折風險[2]。銀屑病對于關節(jié)的炎性損害近年來已被熟知，但逐漸深入的研究表明，銀屑病小關節(jié)長期的炎癥狀態(tài)會增加骨質(zhì)疏松風險，需提高關注[3]。

銀屑病的發(fā)病往往涉及多種細胞生物過程，這種復雜的生理變化除引起皮膚損害外，往往容易引起糖、脂肪、蛋白以及骨代謝異常，導致骨吸收速率加快，破骨活性增強，引起骨質(zhì)疏松[4]。血清骨鈣素是反應骨代謝最具特異性指標之一，王繼文等[5]通過對照實驗發(fā)現(xiàn)銀屑病患者體內(nèi)骨鈣素水平升高, 甲狀旁腺素水平降低進一步支持了這觀點。本文借助各疾病數(shù)據(jù)庫從蛋白、通路角度挖掘銀屑病與骨質(zhì)疏松之間可能影響機制，以期更深層次探索復雜疾病間的網(wǎng)絡樣關系并開拓治療新思路。

1 材料和方法

在Disgenet、TTD、OMIM、Drugbank、GeneCards數(shù)據(jù)庫中分別檢索骨質(zhì)疏松癥、銀屑病的相關靶點，將兩組靶點進行Venny分析，查找共同影響銀屑病及OP的交集靶點，通過STRING平臺進行蛋白互作網(wǎng)絡構(gòu)建。將導出數(shù)據(jù)文件通過Cytoscape3.7.2軟件進行處理，進一步根據(jù)靶點間關系作用數(shù)目篩選核心靶點，制作核心靶點圖。最后依托DAVID數(shù)據(jù)庫對最終靶基因行基因注釋，利用GO分析獲知靶點作用，通過KEGG分析得到在銀屑病及OP相互影響過程中的關鍵通路及信號傳導。

2 結(jié)果

2.1 銀屑病與骨質(zhì)疏松映射關鍵靶點

檢索到骨質(zhì)疏松癥相關靶點875個，銀屑病預測靶點478個。通過Venny分析發(fā)現(xiàn)兩組靶點含Hub節(jié)點93個(見圖1)，說明二者之間具有緊密靶點間聯(lián)系。經(jīng)String數(shù)據(jù)庫以medium confidence>0.400生成如圖2所示PPI網(wǎng)絡，93個Hub節(jié)點間具有1 339條作用關系。通過數(shù)據(jù)篩選，得到如圖3所示核心靶點18個(degree≥50)，這些靶點大部分參與體內(nèi)炎癥免疫及氧化應激來影響銀屑病與OP。

2.2 銀屑病與骨質(zhì)疏松相互信號通路

將18個核心靶點輸入經(jīng)DAVID數(shù)據(jù)庫，行功能注釋后獲得148項GO結(jié)果(P<0.05)，并且44條KEGG信號通路具有顯著意義(P<0.05)，前20個富集注釋結(jié)果如圖4、圖5所示。重要通路下靶點如表1所示。

表1 通路下靶點(前20條)Table 1 Target contained pathway (top 20)

3 討論

銀屑病是一種慢性炎性皮膚疾病，往往涉及多個器官和生理過程，其中包括骨代謝異常。銀屑病從多個方面影響骨代謝過程，目前研究多涉及以下方面[6]：①銀屑病患者體內(nèi)血清及皮膚處均存在多種炎性因子存在，且諸多炎性因子能夠調(diào)控破骨細胞加速骨吸收；②銀屑病患者體內(nèi)T細胞免疫過程異常，T淋巴細胞活化進而引起骨代謝紊亂, 誘發(fā)骨丟失；③銀屑病患者體內(nèi)血清鈣、鋅、硒離子代謝紊亂也可能引起骨代謝失衡。此外銀屑病患者大量免疫抑制劑及激素治療，同樣在一定程度上誘發(fā)骨質(zhì)疏松[7]。

通過相關疾病數(shù)據(jù)庫挖掘整合后發(fā)現(xiàn)銀屑病及骨質(zhì)疏松均含有大量靶點信息，但在各自龐大的基因網(wǎng)絡中，也有部分重合的基因信息。根據(jù)degree值篩選到TNF、IL-6、IL-10、IL-2、IL-1B等核心靶點可能直接或間接參與銀屑病引起骨質(zhì)疏松的調(diào)控過程。銀屑病的重要作用機制是由于T細胞主導的免疫功能紊亂而引起的表皮細胞異常增殖，T細胞功能紊亂通常會引起IL-1、IL-6、TNF-α等炎性因子釋放。有研究[8]通過對銀屑病患者皮膚及血清行實驗室檢查發(fā)現(xiàn)上述因子確實呈高表達狀態(tài)，同樣IL-10、IL-2在銀屑病相關炎癥中也發(fā)揮重要作用[9-10]。各類炎性因子能夠促進破骨細胞活性，從而加速骨的吸收過程，進一步引起骨質(zhì)疏松。絕經(jīng)女性體內(nèi)TNF-α、IL-6水平升高，活化破骨細胞，導致骨代謝失衡，最終造成絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松[11]。另研究[12]證實IL-1能夠增加絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松患病風險，應用IL-1受體拮抗劑可以明顯延緩卵巢切除術(shù)后因雌激素缺乏引起的骨量丟失。而IL-10能夠抑制破骨細胞形成，有效降低破骨細胞祖細胞向破骨細胞的分化[13]。IL-2不僅可在機體中調(diào)節(jié)免疫功能, 而且能夠促進成骨細胞活性[14]。綜上所述銀屑病與骨質(zhì)疏松之間存在眾多靶基因，尤其以諸多炎性因子作用最為顯著，導致骨代謝的異常失衡從而引起骨質(zhì)疏松，因此在銀屑病治療過程中，應注意改善機體炎癥反應及降低氧化應激水平，以有效干預銀屑病帶來的骨量丟失過程。

通過對諸多核心靶點GO富集分析發(fā)現(xiàn)靶點間通過相互作用發(fā)揮免疫反應、調(diào)節(jié)細胞因子活性、炎癥反應等分子功能，于細胞外空間、質(zhì)膜的外側(cè)等細胞組分正向調(diào)控一氧化氮生物合成等生物過程，使得銀屑病影響骨代謝平衡。當然諸多靶點主要是通過炎性腸病信號通路、TNF信號通路等多條特異性通路發(fā)揮協(xié)調(diào)作用。越來越多證據(jù)表明炎癥性腸病與銀屑病聯(lián)系尤為密切，約有7%～11%的炎性腸病患者同時患有銀屑病[15]，一項流行病學研究同樣發(fā)現(xiàn)銀屑病患者并發(fā)炎性腸病的概率明顯高于健康人群[16]。Scher等[17]研究發(fā)現(xiàn)，銀屑病患者腸道內(nèi)炎性細胞浸潤同炎性腸病患者具有相似性。因此推測銀屑病全身性炎癥與免疫引起腸道菌群紊亂，進而發(fā)生炎性腸病。而骨質(zhì)疏松是炎癥性腸病的典型并發(fā)癥之一，由于炎性腸病患者體內(nèi)成骨相關礦物及維生素攝入不足，導致營養(yǎng)吸收障礙，成骨受限引起骨質(zhì)疏松。且此類患者常伴隨體內(nèi)各類炎性因子的高水平表達，導致骨骼吸收增加，骨量減少[18]。HIF-1主要以HIF1α形式表達其活性功能，在缺氧條件下活性增強使組織細胞適應缺氧環(huán)境。有研究認為銀屑病患者表皮角質(zhì)層、真皮乳頭層的異常增殖與HIF-1的表達息息相關。涂晨等[19]認為角質(zhì)增生造成組織缺氧，激活HIF-1α并誘導下游VEGF、GLUT、COX-2等相關因子轉(zhuǎn)錄，促進血管生成構(gòu)建，導致炎性因子浸潤，加速角質(zhì)異常增殖，誘發(fā)銀屑病。同樣在缺氧狀態(tài)能，大鼠骨量丟失嚴重，研究表明HIF-1α能夠促進破骨細胞分化，是雌激素缺乏條件下骨質(zhì)疏松癥發(fā)展所必需條件，雌激素能夠持續(xù)抑制破骨細胞中HIF-1α積累，預防骨質(zhì)疏松[20]。因TNF-α拮抗劑治療銀屑病的療效顯著，可推測TNF-α的表達與銀屑病關系密切。炎癥浸潤是銀屑病的主要病理過程，TNF-α是作為主要促炎因子，能夠通過激活相關趨化及粘附因子誘導免疫細胞引發(fā)炎性反應，炎性浸潤的長期維持是推動銀屑病發(fā)生發(fā)展重要因素[21]。炎性反應本身會引起骨量丟失，而TNF-α可以通過增強ROS活性，二者協(xié)同作用誘導破骨細胞進行骨吸收，引起骨質(zhì)疏松，并且在絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松中發(fā)揮重要作用[22]。雖然很少有學者研究通路對銀屑病及骨質(zhì)疏松產(chǎn)生的共同影響，但臨床觀察發(fā)現(xiàn)銀屑病與OP之間存在相關影響機制，且銀屑病與OP存在多條共同通路與炎癥反應有關，并調(diào)節(jié)骨代謝，誘發(fā)骨質(zhì)疏松。當然越來越多對骨代謝的研究發(fā)現(xiàn)，全身以及局部酸化，同樣能夠調(diào)控破骨細胞分化遷移過程，促進骨吸收。袁鳳來等[23]通過研究發(fā)現(xiàn)阻斷酸敏感離子通道1a可抑制酸誘導的NFATC1蛋白表達，下調(diào)破骨細胞分化及骨吸收過程，調(diào)控骨代謝。

本研究通過探尋基因庫找到銀屑病與OP相關聯(lián)靶點，采用靶點映射、富集分析等方法，探究兩病種之間在分子層面的網(wǎng)絡樣作用關系。本研究方法為整合、搜集基因庫靶點信息，因此尚需進一步臨床及生物實驗數(shù)據(jù)來驗證支持，為臨床治療骨質(zhì)疏松及銀屑病提供新的參考依據(jù)。