OPG/RANK/RANKL 信號(hào)通路在骨質(zhì)疏松癥中的研究進(jìn)展

劉慧蘭，趙愛(ài)國(guó)，侯安麗，繆文斌

（中國(guó)科學(xué)院大學(xué)深圳醫(yī)院<光明>婦科 廣東 深圳 518106）

骨質(zhì)疏松癥（osteoporosis, OP）是臨床上病發(fā)率較高的一種骨科病癥，鑒于該病癥病發(fā)率及病死率的逐年提高，其已經(jīng)成為了全球關(guān)注的重要公共健康問(wèn)題之一。有相關(guān)研究顯示，現(xiàn)階段全球OP 確診人數(shù)已達(dá)到10 億，因OP 所致的骨折患者也達(dá)到了數(shù)十萬(wàn)[1]。從我國(guó)來(lái)看，情況也不容樂(lè)觀，目前我國(guó)40 歲以上OP 患者占比已達(dá)到了20%以上。故考慮到疾病的高發(fā)性及危害性，臨床上對(duì)其病發(fā)機(jī)制也進(jìn)行了更為深入的研究?，F(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)，骨保護(hù)蛋白（osteoprotegerin, OPG）、核因子-Kβ 受體活化因子（receptor-activator of nuclear factor kappa beta, RANK）、核因子-Kβ 受體活化因子配體（receptor-activator of nuclear factor kappa beta ligand,RANKL）信號(hào)通路在骨代謝過(guò)程中發(fā)揮著重要的調(diào)節(jié)作用[2]。故基于該信號(hào)通路入手，搜集相關(guān)文獻(xiàn)資料，對(duì)OP 的防治情況做如下綜述。

1.骨重建機(jī)制

骨重建是在整個(gè)生命階段以動(dòng)態(tài)形式呈現(xiàn)的過(guò)程，該機(jī)制不僅可以確保骨骼完整性得到維持，也能夠有助于骨骼有效地儲(chǔ)存鈣、磷等物質(zhì)。骨重建機(jī)制中包含骨吸收與骨形成，二者間的轉(zhuǎn)變即可促使凈骨量呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化?；诩?xì)胞分子角度來(lái)看，骨細(xì)胞與破骨細(xì)胞（OC）是完成骨重建過(guò)程的重要依托，結(jié)合相關(guān)細(xì)胞功能一般可將其分為3 個(gè)階段：①起始：破骨前體細(xì)胞（osteoclast precursor cells, OPC）分化、激活與骨吸收。②中間：OC 凋亡，骨陷窩聚集并形OB，細(xì)胞分化，形成新骨。③終止：形成類(lèi)骨質(zhì)、礦化；吸收。通常情況下，正常機(jī)體OC 導(dǎo)致的骨吸收需要的時(shí)間僅僅為幾周，而OB-骨形成需要的時(shí)間則為數(shù)月。這顯示防治骨量丟失需以對(duì)OC 作用的抑制為主；而在OC 功能調(diào)節(jié)中，OPG/RANK/RANKL 信號(hào)通路是關(guān)鍵通路之一[3]。RANK 可在輔助巨噬細(xì)胞集落刺激因子情況下與RANKL 結(jié)合，同時(shí)促使多種轉(zhuǎn)錄因子被激活；在相關(guān)因子激活后則可進(jìn)一步誘導(dǎo)相關(guān)物質(zhì)的表達(dá)，并對(duì)破骨基因表達(dá)起到調(diào)節(jié)作用，最終促進(jìn)成熟多核OC 的形成。而OPG 則能夠?qū)C 功能進(jìn)行抑制，故在OP 防治中，合理掌握OPG-RANKRANKL 信號(hào)通路十分關(guān)鍵。

2.OPG/RANK/RANKL 信號(hào)通路作用機(jī)制

OPG 為OPG/RANK/RANKL 信號(hào)通路中發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)蛋白，隨后經(jīng)臨床研究證實(shí)，其為7 個(gè)結(jié)構(gòu)域+3 個(gè)功能區(qū)構(gòu)成的腫瘤壞死因子受體[4]。后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)，OPG 的N端存在的D1-D4 區(qū)與抑制破骨細(xì)胞作用存在直接關(guān)聯(lián)，D5、D6 區(qū)則可對(duì)細(xì)胞毒性產(chǎn)生介導(dǎo)效應(yīng)，D7 區(qū)則為其功能維持的必要組成。相關(guān)研究證實(shí)，OPG 能夠經(jīng)Ca-p38-MAPK 信號(hào)通路誘導(dǎo)破骨細(xì)胞偽足拆卸，進(jìn)而起到骨皮質(zhì)保護(hù)效果。動(dòng)物研究也顯示，OPG 的高表達(dá)可促使骨硬化，對(duì)骨量維持具有重要作用。RANK 則屬于TNF 超家族之一，其mRNA 可在多個(gè)組織中表達(dá)。在特異性結(jié)合破骨細(xì)胞表達(dá)RANK、RANKL，且經(jīng)M-CSF 參與下，能夠有效激活轉(zhuǎn)錄因子NF-Kβ，進(jìn)而達(dá)到加速破骨細(xì)胞增殖、分化、成熟的作用。RANKL 蛋白則為破骨細(xì)胞活化增殖中必需的生物分子之一，其具有3 種亞型，均可促進(jìn)破骨細(xì)胞增殖。大量研究證實(shí)，RANKL在破骨細(xì)胞分化中承擔(dān)著重要作用，且能夠有效激活成熟破骨細(xì)胞，使其存活時(shí)間延長(zhǎng)，有效強(qiáng)化骨吸收能力。通過(guò)使用相關(guān)抗體、肽及天然化合物等對(duì)RANKL 進(jìn)行抑制能夠有效抑制破骨細(xì)胞形成及相關(guān)功能發(fā)揮，故其可作為骨質(zhì)疏松癥治療的重要靶點(diǎn)。

在骨代謝平衡調(diào)節(jié)中，OPG/RANK/RANKL 為重要的信號(hào)通路之一，其能夠有效調(diào)節(jié)OC 活化情況，進(jìn)而對(duì)骨吸收、骨重建起到一定的促進(jìn)效果[5]。在RANK、RANKL 結(jié)合后，可在腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor,TNF）受體相關(guān)因子參與下，促進(jìn)下游級(jí)連信號(hào)傳導(dǎo)?，F(xiàn)階段研究資料顯示，RANK 能夠結(jié)合TRAF2/5/6 等多種因子，這之中，OC 的生成與TRAF6 息息相關(guān)，對(duì)其途徑進(jìn)行分析可能如下：（1）NF-Kβ：RANK、TRAF6 結(jié)合后，激活NF-Kβ 誘導(dǎo)激酶，進(jìn)而促使NF-Kβ 進(jìn)入細(xì)胞核，增加核內(nèi)c-Fox 表達(dá)，同時(shí)起到結(jié)合活化T 細(xì)胞核因子的效果，促使OC 生成基因轉(zhuǎn)錄、成熟[6]。（2）JNK 途徑：RANK 結(jié)合TRAF6，促使細(xì)胞外存在的信號(hào)調(diào)節(jié)激酶、氨基末端激酶等被激活，進(jìn)而提升OPC 功能活躍性，促進(jìn)OC 生成。（3）蛋白激酶B（PKB）途徑：在RANK 結(jié)合TRAF6 后，可導(dǎo)致磷脂酰肌醇被激活，進(jìn)而參與NF-Kβ活化，加速OC 成熟。在多通路信號(hào)傳導(dǎo)作用下，RANKL則可最終達(dá)到加快OC 分化、成熟的目的。

OPG 則能夠競(jìng)爭(zhēng)性對(duì)RANK、RANKL 結(jié)合產(chǎn)生抑制，且具有較強(qiáng)的親和力，能夠抑制RANKL 結(jié)合OPC 上的RANK，抑制前體OC 活化及骨吸收。沈麗英等[7]研究發(fā)現(xiàn)，RANK 能夠在腫瘤上皮細(xì)胞中大量表達(dá)，RANKL 則與之相反；同時(shí)，在腫瘤上皮中檢測(cè)到OPG 的概率對(duì)比基質(zhì)有顯著提升，這顯示OPG 能夠在一定程度上達(dá)到誘使RANKL功能性失活的作用。由此可見(jiàn)，在OPG/RANK/RANKL 信號(hào)通路，只要有任何一種基因發(fā)生突變，均會(huì)導(dǎo)致多種骨代謝疾病發(fā)生，這也顯示在骨代謝中，OPG/RANK/RANKL可發(fā)揮關(guān)鍵作用。

3.OPG/RANK/RANKL 信號(hào)通路相關(guān)藥物

盡管有大量研究顯示天然OPG 可起到調(diào)節(jié)OC 分化的作用，但在小鼠實(shí)驗(yàn)中顯示，若要起到骨保護(hù)效果，需要較高的OPG 劑量（一般＞30 mg/kg）[8]。故基于OPG/RANK/RANKL 研發(fā)的OP 防治藥物隨之而出?，F(xiàn)階段臨床上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了多種天然或人工合成藥物，其能夠在一定程度上影響OPG/RANK/RANKL 信號(hào)通路的OC 生成功能，如鍶類(lèi)化合物、重組人骨保護(hù)素以及天然橄欖油提取物——橄欖苦苷等。這之中，重組人骨保護(hù)素是一種基于天然OPG 增加了新藥物結(jié)構(gòu)形成的藥物，具有更強(qiáng)的生物活性及半衰期。有研究顯示，該藥物能夠有效抑制OC 活性，并對(duì)早期骨折端骨質(zhì)吸收產(chǎn)生抑制，可促使骨生成、骨吸收動(dòng)態(tài)平衡被打破，進(jìn)而增加骨痂，加速骨成熟，抑制骨吸收，提升骨密度水平[9]。目前研究顯示，重組人骨保護(hù)素能夠預(yù)防并治療骨丟失性疾病，且能夠在牙周炎牙槽骨吸收過(guò)程中起到抑制作用；但是其具有較大的分子量，故長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)用有引發(fā)免疫反應(yīng)率[10]。鍶則同時(shí)能夠發(fā)揮促進(jìn)骨形成及抗骨吸收效果。有相關(guān)研究顯示，鍶類(lèi)在抗骨吸收中主要經(jīng)OPG/RANK/RANKL 發(fā)揮效用。狄諾塞麥則屬于人源性IgG2 單克隆抗體的一種，其能夠特異性與RANKL 結(jié)合，進(jìn)而對(duì)OC 形成、活化及存活產(chǎn)生抑制，有效規(guī)避骨折的發(fā)生。此外，其對(duì)RANKL的親和力也較高，故可在較低濃度下降低骨重建循環(huán)，對(duì)OC 作用產(chǎn)生抑制，提升骨密度與強(qiáng)度。有相關(guān)人員在研究中發(fā)現(xiàn)，狄諾塞麥在降低絕經(jīng)后OP 近端股骨皮質(zhì)孔隙方面具有良好效果[11]。在既往以絕經(jīng)期女性為研究對(duì)象的研究中，通過(guò)3 年臨床研究證實(shí)，該藥物能夠有效促進(jìn)患者股骨關(guān)鍵部位骨皮質(zhì)骨量的增加，進(jìn)而規(guī)避骨折的發(fā)生[12]。但是由于OPG/RANK/RANKL 信號(hào)通路在機(jī)體免疫反應(yīng)中也有參與，故作為該通路抑制劑，狄諾塞麥在應(yīng)用中可能存在引發(fā)免疫性疾病的風(fēng)險(xiǎn)，故其該藥物長(zhǎng)期服用的安全性還需進(jìn)一步探析[13]。

除上述藥物外，在雌激素下降引發(fā)的骨質(zhì)疏松癥治療中，多可使用激素替代治療（HRT）加以干預(yù)。但HRT盡管能夠有效降低骨質(zhì)疏松及骨折發(fā)生的危險(xiǎn)，卻為卵巢癌的發(fā)生發(fā)展埋下了危險(xiǎn)隱患。對(duì)此，有相關(guān)研究顯示，天然橄欖油中含有的橄欖苦苷在進(jìn)入機(jī)體后能夠有效起到降低骨量丟失，抗炎、抗氧化以及抗乳腺癌、抗子宮內(nèi)膜癌等功效，在預(yù)防絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥方面具有較為顯著的應(yīng)用效果[14]。有相關(guān)研究人員在橄欖苦苷在防治骨質(zhì)疏松中發(fā)揮作用的研究中發(fā)現(xiàn)，該作用成分能夠有效通過(guò)促進(jìn)OBOPG 的表達(dá)，對(duì)RANKL 表達(dá)進(jìn)行抑制，進(jìn)而阻斷骨吸收信號(hào)傳遞，抑制OC 分化、激活以及成熟OC 骨吸收活性，以加速誘導(dǎo)OC 調(diào)亡，達(dá)到治療骨質(zhì)疏松的效果[15]。故推測(cè)橄欖苦苷在相關(guān)骨疾病治療中能夠發(fā)揮較好的療效，但其實(shí)際應(yīng)用價(jià)值還有待進(jìn)一步研究。

另外，相關(guān)研究還顯示，多種中藥成分在OPG/RANK/RANKL 信號(hào)通路中也可發(fā)揮顯著效果。淫羊藿即為一種補(bǔ)腎陽(yáng)、強(qiáng)筋骨的補(bǔ)陽(yáng)藥物[16]?，F(xiàn)階段藥理學(xué)研究顯示，其化學(xué)成分主要為淫羊藿黃酮、淫羊藿多糖及淫羊藿苷，這之中，淫羊藿苷既能夠發(fā)揮促進(jìn)骨形成，提升細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度的效果，同時(shí)也能夠促進(jìn)OPG 基因表達(dá)量的升高，進(jìn)而抑制破骨細(xì)胞的骨吸收。補(bǔ)骨脂則具有溫脾腎、補(bǔ)陽(yáng)氣的作用，其包含的黃酮類(lèi)、香豆素類(lèi)等成分可有效發(fā)揮抗骨質(zhì)疏松效果；其黃酮類(lèi)成分具有與植物雌激素樣相似作用，可對(duì)破骨細(xì)胞分化及活性產(chǎn)生抑制，臨床上針對(duì)絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松具有較好的治療效果，且毒副作用較低，用藥安全性高。骨碎補(bǔ)屬于一種活血療傷藥，其提取物主要包含柚皮苷及骨碎補(bǔ)總黃酮，該有效成分可有效抑制破骨細(xì)胞。除上述藥物，巴戟天、地黃、紅景天等藥物也可有效發(fā)揮抑制骨吸收的作用。但針對(duì)具體藥物的實(shí)際臨床作用，還需在進(jìn)一步研究中作針對(duì)性分析。

綜上所述，在骨代謝調(diào)整中，OPG/RANK/RANKL 是十分重要的途徑之一，其與OC 功能存在緊密聯(lián)系，故進(jìn)一步了解該通路對(duì)了解包含OP 在內(nèi)的多種骨代謝性病癥病發(fā)機(jī)制有一定的促進(jìn)價(jià)值?，F(xiàn)階段臨床上針對(duì)該通路的研究較多，但對(duì)其精準(zhǔn)作用機(jī)制的分析尚未明確。結(jié)合近年研究顯示，OPG/RANK/RANKL 對(duì)OC 分化成熟的調(diào)節(jié)與Notch 可能存在一定關(guān)聯(lián)，而OPG 在OB 中的表達(dá)則受到Wnt/β-catenin 調(diào)節(jié)，這顯示骨重建過(guò)程中參與的信號(hào)通路可能有多種。在OP 治療中，OPG/RANK/RANKL 相關(guān)藥物可發(fā)揮顯著價(jià)值，但由于其在免疫系統(tǒng)調(diào)節(jié)中也有參與，故針對(duì)該類(lèi)藥物的使用安全性仍有待深究。