免疫系統與絕經后骨質疏松癥

趙智明 常文靜 蔡輝

·綜述與講座·

免疫系統與絕經后骨質疏松癥

趙智明 常文靜 蔡輝

絕經后骨質疏松癥;免疫反應;破骨細胞;成骨細胞;雌激素;靶向治療

絕經后骨質疏松癥是指絕經后女性的骨密度值低于骨峰值2.5標準差(SD)，這是最常見的原發性骨質疏松癥。雌激素水平下降導致顯著地刺激骨吸收和骨丟失是絕經后骨質疏松癥發病的重要原因之一，其關鍵在于雌激素缺乏引起相應的免疫功能增強，促進T細胞的激活和增殖，進而調節破骨細胞和成骨細胞的形成和活性，導致骨重建失衡。現將有關免疫系統的作用和治療策略與絕經后骨質疏松癥關系的研究進行綜述。

1 骨質疏松癥

骨質疏松癥是一種全身性骨骼疾病，以骨重建失衡為主要發病機制，以骨量減少、骨微結構破壞、骨脆性增加和易于骨折為主要病理特征［1，2］。骨骼脆性是由于骨骼的最佳質量和最佳力量失衡，過度的骨吸收能導致骨量下降，骨微結構惡化或在骨重建過程中對骨吸收增加反應不足［3］。骨重建過程發生于基礎多細胞單位，其包括破骨細胞、成骨細胞和骨細胞等在內的多種細胞參與，并開始于造血前體激活轉變為破骨細胞，且這通常需要成骨細胞的相互作用。

破骨細胞屬于單核-巨噬細胞系，起源于骨髓來源的單核吞噬細胞和外周血的破骨細胞前體。這些細胞的分化受兩種細胞因子的影響，即巨噬細胞集落刺激因子(M-CSF)和核因子κB受體活化配體(RANKL)。RANKL表達于成骨細胞，其作為一種膜結合蛋白的基質細胞，能被金屬蛋白酶裂解為可溶性分子(可溶性RANKL)，它促進破骨細胞前體的分化和融合，與它特異性受體RANK結合激活成熟的破骨細胞對骨的重吸收。骨保護素(OPG)是由成骨細胞和骨髓間充質干細胞分泌的一種可溶性誘餌受體，與RANK競爭性地和RANKL結合，防止其骨形成的效應［4］。成熟的多核骨吸收的破骨細胞能被破骨細胞關鍵標記物識別，如TRAP、降鈣素受體、組織蛋白酶K、pp60c-src、基質金屬蛋白酶9(MMP9)和αVβ3整合素鏈等［5］。由于骨吸收和骨重建的逆轉階段很短，成骨細胞修復骨的周期很長，因此，任何增加骨重建的速度均會導致骨量的丟失［3］。

絕經后骨質疏松癥可累及30%的女性，而繼發性骨質疏松癥的原因可發生于約30%～60%的男性和50%以上的絕經前女性［6］。發生于孩子的骨質疏松癥主要由于固有的骨異常(通常由于先天遺傳)或繼發基礎的醫療條件和(或)它的治療。最常見的前者是成骨不全癥，是由于骨基質組成成分異常，通常是Ⅰ型膠原蛋白合成缺陷。相反的，局限性骨質疏松癥，其特征為局灶性溶骨性病變，是paget病的一種特殊類型［7］，可累及1%～2%的50歲以上的患者。因此，評估患者的骨質疏松癥應包括詳細地詢問病史、體格檢查和實驗室檢驗，尋找繼發性骨質疏松癥的原因，根據美國臨床內分泌醫師學會指南(AACE)［8］。

2 絕經后骨質疏松癥

絕經后卵巢功能衰退導致雌激素水平的下降和促卵泡素水平的上升，能顯著地刺激骨吸收，造成在一定時間內快速地骨丟失，這是絕經后骨質疏松癥發生的主要原因之一。一些有關絕經后骨丟失的危險因素有不可改變因素:年齡、性別、閉經期和家族骨折史;可改變因素:膳食中鈣的攝入量、低體質量指數、吸煙、體力活動缺乏和過度飲酒。

2.1 雌激素對骨重建的影響雌激素是調節人體骨代謝的重要因素。在成骨細胞、破骨細胞和骨細胞中均有雌激素受體的存在。雌激素對骨的作用主要是通過對成骨細胞和破骨細胞的協同調節完成的。雌激素對破骨細胞的直接作用有減少破骨細胞凋亡和抑制破骨細胞形成。有研究顯示，雌激素通過降低破骨細胞前體對破骨細胞形成細胞因子RANKL的反應性來抑制破骨細胞的形成［9］，并且，雌激素通過誘導雌激素受體α與支架蛋白BCAR1結合，抑制RANKL刺激人類單核細胞向破骨細胞分化;然后雌激素受體受體α/ BCAR1復合物下調TNF受體相關因子6(TRAF6)，導致NF-κB活化下降和RANKL誘導破骨細胞形成減少［10］。除了直接作用于破骨細胞，雌激素也可間接調節破骨細胞的形成和活性。體內外實驗均表明，雌激素可抑制成骨細胞、T細胞和B細胞RANKL的產生［11］，同時增加其受體骨保戶素(OPG)的產生［12］。在小鼠模型中，雌激素可調節大量骨吸收的細胞因子產生，包括白細胞介素(IL)-1、IL-6、腫瘤壞死因子-α (TNF-α)、M-CSF和前列腺素，因此，雌激素對破骨細胞形成的間接調節作用更為重要，雌激素缺乏能上調小鼠細胞因子產生誘導骨丟失［13］。關于雌激素對成骨細胞的作用，已有研究證實其可抑制成骨細胞凋亡，增加成骨細胞壽命［14］。

2.2 雌激素缺乏對骨重建的影響雌激素缺乏可增加造血祖細胞，并提供一個更大的招募破骨細胞前體池，從而增加破骨細胞的形成。上調破骨細胞的形成和活性能增加皮質孔隙和擴大骨小梁表面吸收面積。此外，雌激素缺乏也能增加破骨細胞壽命，這又導致長時間骨丟失、骨吸收腔加深、骨小梁穿孔，骨的脆性增加的重要因素之一。同時這又有助于急性骨丟失后有一個更長期和更緩慢的骨丟失過程。增加間充質組細胞數向成骨細胞系分化，促進早期成骨細胞前體增殖，從而增加骨形成，部分代償骨丟失。然而，雌激素缺乏有助于增加成骨細胞凋亡。因此，雌激素缺乏能增加骨重建的強度，但骨吸收和骨形成之間存在著不平衡。然而，雌激素缺乏引起骨丟失的機制似乎更復雜，雌激素缺乏和免疫細胞之間的相互作用在調節絕經后骨質疏松癥骨吸收方面可能發揮了舉足輕重的作用。事實上，雌激素是免疫系統和T細胞功能的重要調節器。一項研究顯示，采用兩色流式細胞儀定量分析絕經前女性、絕經女性和年齡相匹配的雌激素治療的絕經后女性的離體骨髓單個核細胞表面RANKL表達，與絕經前女性和雌激素治療的絕經后女性相比，絕經女性的每個細胞表面RANKL濃度顯著升高，間充質干細胞、T細胞、B細胞RANKL總濃度升高2～3倍［11］，研究提示雌激素缺乏的女性T細胞和B細胞產生的RANKL有助于骨丟失，這在小鼠動物模型中也得到證實［15］。另一項臨床研究也強調T細胞在人類絕經后骨丟失中的作用，與健康絕經后女性相比，絕經后骨質疏松癥女性T細胞活性、TNFα和RANKL濃度、破骨細胞的形成和活性顯著增加［16］。尤其是，流式細胞儀檢測顯示，與對照組相比，絕經后骨質疏松癥女性外周血單個核細胞(PBMC)破骨細胞前體(的 +/VNR+cells)顯著增加，CD11b和VNR的平均熒光強度顯著升高，而CD14的平均熒光強度顯著下降，研究提示破骨細胞前體在患者中更有助于向破骨細胞系分化［16］。最近的臨床研究報道，與絕經前女性相比，絕經后女性血漿硬化蛋白顯著升高，且血漿硬化蛋白水平與游離的雌激素指數呈負相關［17］。體內外實驗研究顯示，TNF-α可能通過MEF2轉錄因子刺激硬化蛋白表達，因此，TNF-α介導硬化蛋白表達增加可能是絕經后骨質疏松癥部分發病機制［18］。最新的研究表明，Th17細胞成員IL-17通過促進破骨細胞形成和抑制成骨細胞分化而促進骨丟失，這些物質的產物對雌激素均具有負調控作用，并且，應用抗體抑制IL-17可防治絕經后骨質疏松癥［19］。

2.3 B淋巴細胞在絕經后骨質疏松癥中的作用在衰老和雌激素缺乏中B細胞的改變是有證據可查的，但在骨質疏松癥中卻知之甚少。近年大量證據表明其與骨代謝之間的關系密切。盡管所有女性都經歷絕經和雌激素缺乏，但只有1/3的女性患有骨質疏松癥。Breuil等［13］觀察26例伴有骨質疏松性骨折的絕經后骨質疏松癥的女性和與年齡和雌激素水平匹配的24例健康對照組的免疫細胞表型和功能特性。他們首次觀察到B淋巴細胞數目減少，尤其是B淋巴細胞(CD1+9)，記憶性B淋巴細胞記憶性B淋巴細胞表達以及RANK+記憶性淋巴細胞數目在患有骨質疏松癥的女性中顯著減少，并與骨密度值呈負相關。作者推測B細胞的這種改變可能與體內骨髓微環境改變有關，并且獨立于年齡和雌激素狀態。此外，因為記憶性B淋巴細胞對感染的免疫反應發揮著重要作用，因此，B淋巴細胞的改變可能在一定程度上增加了骨質疏松性骨折的發病率和病死率［20］。

3 絕經后骨質疏松癥的治療策略

治療骨質疏松癥的目的在于減少與疾病相關脊椎和非脊椎性骨折的發病率［21］和穩定或增加骨質量和骨強度［22］。兩種主要治療骨質疏松癥的藥物是抗代謝和合成代謝的藥物，前者抑制骨吸收，后者刺激新骨形成。抗代謝藥物包括雙膦酸鹽類，如依替膦酸鈉、阿侖膦酸鈉、利塞膦酸鈉和唑來膦酸;雌激素與選擇性雌激素受體調節劑(SERM)雷洛昔芬;鮭魚降鈣素和狄諾塞麥。目前唯一的合成代謝藥物是特立帕肽［23］。雙膦酸鹽治療可低骨折風險。雙膦酸鹽通過抑制法呢基焦磷酸合成酶增加骨礦物相和減少OC活性［24］。可以每天、每周、每月口服或每季、每年靜脈注射。于1995年在美國上市，已知關于他們可能產生的副作用，如頜骨壞死、肌肉骨骼疼痛、房顫、非典型骨折和食道癌等，但似乎非常罕見，可能也不存在因果關系［25］。因此，對于骨質疏松癥患者治療時，應權衡效益與風險之比。在治療的一個新的進展是地諾單抗，它是最新的抗吸收劑，一種新的作用機制——完全型人類單克隆可溶性RANKL抗體［26］。它的作用就像OPG，阻止RANKL與破骨細胞受體RANK結合，因此，破骨細胞募集、成熟的作用被抑制，骨吸收減少。不像雙膦酸鹽，地諾單抗不會在骨積聚。它在循環中的半衰期為約26 d，其通過網狀內皮系統清除，并且不依賴腎清除率［27］。

在過去的幾年里，許多研究顯示免疫系統在生理病理條件下是如何影響和調節骨骼的。雖然大多數的證據來自于動物模型的研究，但是最近新的證據表明在人類絕經后骨質疏松癥中免疫系統和骨骼之間的關系密切。這些研究表明，絕經期雌激素缺乏引起的骨丟失是一個多條信號通路和多種細胞因子協同調節破骨細胞和成骨細胞復雜作用的。在這些細胞因子中，RANKL和TNFα在誘導破骨細胞形成和活性中似乎起著關鍵作用，而IL-17通過促進破骨細胞形成和和抑制成骨細胞分化而促進骨丟失。這些發現對治療骨代謝性疾病提供新的線索。地諾單抗是一個完全型人類單克隆可溶性RANKL抗體，它代表了在治療骨質疏松癥的一種新的進展。

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1002-7386(2015)02-0262-03

2014-07-31)

10．3969/j．issn．1002－7386．2015．02．040

210002南京市，南京軍區南京總醫院中西醫結合科

蔡輝，210002南京軍區南京總醫院中西醫結合科; E-mail:caihuiphd@163.com