維生素D影響雙磷酸鹽類藥物治療抗骨質疏松效果的研究進展

張宇博綜述，王巖松審校

0 引 言

中國已步入老齡化社會，中國目前60歲以上人口占總人口比例為15.5%，超過世界衛生組織規定的7%[1-2]。骨質疏松癥發病率與年齡呈明顯正相關，據調查顯示中國60歲以上女性骨質疏松發病率達46.38%，達到4 900萬[3]。可見骨質疏松癥是目前我國急需解決的問題。同時老年人中維生素D缺乏癥極為常見[4-5]。老年人因缺乏日照以及攝入和吸收障礙常有維生素D缺乏，繼而增加了維生素D缺乏癥的發病率從而導致骨質疏松，而骨質疏松癥又會進一步縮短戶外活動時間，從而造成骨量持續下降的惡性循環。因此對維生素D以及骨質疏松癥的研究急需進一步深入。臨床上主要應用雙磷酸鹽類(bisphosphonates,BPs)藥物治療骨質疏松癥。近年研究發現血清維生素D水平可影響雙磷酸鹽類藥物BPs的療效，同時血清維生素D又受地理因素影響。現就維生素D對BPs抗骨質疏松療效影響的研究進展作一綜述。

1 骨質疏松癥的診治

1.1 骨質疏松癥的診斷

1.1.1骨密度(bonemineraldensity,BMD) BMD作為傳統檢測手段早已作為骨質疏松癥診斷的金標準應用于臨床，同時以骨轉換標志物(bone turnover markers, BTM)為代表的生化檢查可作為輔助進行鑒別診斷。

根據世界衛生組織2004年發布的診斷標準：絕經后女性和50 歲以上男性使用雙能X線(dual Energy X-ray Absorptiometry, DXA)測得的股骨頸BMD，參照白種人年輕女性峰值骨量減少2.5個標準差(-2.5SD)及以上，作為骨質疏松癥的診斷標準。由于黃種人峰值骨量低于白種人等原因，國內也推薦使用低于峰值骨量2個標準差(-2.0SD),或者骨量下降25%作為診斷標準[6]。

1.1.2BTMBTM是在骨重塑的不同階段由成骨細胞(osteoblast,OB)和破骨細胞(osteoclast,OC)產生、釋放的蛋白質或基質降解產物。它在評估在一段時間內，藥物和疾病等因素對骨形成與骨吸收的效率的影響方面有很大用處[7]。BTM只可作為輔助進行鑒別診斷，不能用于骨質疏松癥的確診。國際骨質疏松基金會(International Osteoporosis Foundation, IOF)推薦將成骨指標P1NP(N-terminal propeptide of type 1 Precollagen)和破骨指標β-CTX(type I collagen cross-linked C-telopeptide)作為兩個敏感性較好的BTM應用于臨床[8]。

BMD和BTM在兼具診斷功能的同時，作為傳統和新興的兩種檢測方法，可連同骨折風險性一起作為骨質疏松治療的目標參數，影像學和生化監測相互協同，使骨質疏松的治療更加立體化。

1.2骨質疏松癥的治療在治療方面存在基礎治療與藥物干預治療之分。現階段骨質疏松的治療是在以調節生活方式，補充鈣劑、維生素D劑等治療基礎上，進行以抗骨吸收為靶點的BPs治療。這些治療中，鈣和維生素D的補充始終作為高優先級的原則進行輔助治療。

1.2.1基礎措施骨骼健康的建議：①充足的鈣和維生素D的攝入。鈣1000～1200 mg/d，分次服。維生素D 800～1200 IU/d； ②規律的負重和肌肉鍛煉；③嚴格限煙限酒； ④嚴防摔倒[2]。

1.2.2藥物干預抗骨松藥物按作用機制可包括抗骨吸收劑，促骨形成劑，傳統中藥等，目前BPs藥物是抗骨吸收劑的主體[9]。BPs可與骨礦物質牢固結合的能力使它們具備了可被靶器官攝取的獨特屬性。其特殊的P-C-P分子結構可使BPs與骨礦鹽牢固結合并難以被降解，在體內發揮抑制骨吸收，降低骨轉換率的功能。Nancollas等[10]通過實驗得出結論，各種BPs的親和力從弱到強依次為：氯膦酸二鈉<依替膦酸鈉<利塞膦酸鈉<伊班膦酸鈉<阿倫磷酸鈉<唑來膦酸鈉。唑來膦酸鈉在良好的抑制骨吸收的同時，不會引起骨礦化障礙，是目前公認作用最強的BPs[11-12]。

2 維生素D對BPs抗骨質疏松療效的影響及其機制

維生素D是調節鈣磷代謝的重要激素，是典型的骨代謝調控激素。它可促進小腸和腎小管對鈣磷的重吸收，促進骨礦物質動員，廣泛參與骨代謝和機體細胞代謝。維生素D缺乏癥在全球范圍趨于流行化[13]。在中國維生素D缺乏的問題相當普遍，即便在高鈣飲食、高輻射量光照地區同樣如此，如果采用血清25-羥基維生素D[25(OH)D]<50 nmol /L (20 ng/mL)對此病癥加以界定，大部分區域調研發現，患此病癥幾率在60%以上；若由25(OH)D<75 nmol /L (30 ng/mL)對此病癥加以界定，大部分區域調研發現，患此病癥幾率在90%以上[14]。近年研究發現，維生素D還可作用于OB和軟骨細胞表面的維生素D受體(vitamin D receptor, VDR)，起到調節骨穩態的作用。并且維持適宜水平的血清維生素D濃度可使抗骨質疏松治療達到最大療效[15]。

2.1維生素D對BPs抗骨質疏松療效的影響

2.1.1維生素D可提高無藥物應答的Bps使用者的BMD并非所有骨質疏松患者都會對Bps產生應答，在關于接受依替膦酸鈉和阿倫磷酸鈉治療的患者中，尚有15%和5%的Bps使用者BMD水平仍持續下降[16]。Cairoli等[17]在后續研究中報道多達25%的患者對Bps產生了低預期的BMD應答。Adami等[18]指出這種不充分的治療應答系未在基礎治療中充分補充維生素D所致。 Heckman等[16]發現在對Bps無應答患者加用1年的維生素D 1000 IU/d輔助治療后，患者的腰椎BMD上升了2.19%，而加用輔助治療前患者的BMD較正式開始抗骨質疏松治療時下降了0.55%,實驗證實對于Bps治療無效的患者,應用維生素D協同治療可有效提升腰椎BMD。但研究者尚未找到維生素D可改善Bps患者BMD恢復情況的確實依據[16]。

2.1.2維生素D對Bps療效的易化作用伴隨著研究的持續進展越來越多的證據指出維生素D可有效提升Bps的療效。Mastaglia等[18]研究發現去維生素D喂養可明顯弱化Bps治療大鼠骨質疏松的效果。Adami等[19]及其團隊就接受阿侖膦酸鈉、利塞膦酸鈉、雷洛昔芬等藥物治療的骨質疏松患者展開研究，發現相較于維生素D缺乏組[25(OH)D<20 ng/L]，維生素D正常組患者的BMD變化要高3～5倍，骨折發生率低1.5倍,類似研究也支持這一觀點，其中之一指出普遍存在的維生素D缺乏可降低骨密度對阿倫磷酸鈉治療的反應[20]。基于以上理論， Mosali等[21]就維生素D對唑來膦酸鈉的療效展開研究，不僅驗證了適宜濃度的維生素D可顯著提升唑來膦酸鈉的療效，而且發現維生素D缺乏引起的繼發性甲狀旁腺亢進可明顯降低唑來膦酸鈉治療的有效率。

在臨床上維生素D往往與鈣劑合用。很難分辨出維生素D和鈣劑對于易化療效的區別， Bonnick等[22]將接受阿倫磷酸鈉治療的患者分為阿倫磷酸鈉、阿倫磷酸鈉+維生素D、阿倫磷酸鈉+鈣劑，發現阿倫磷酸鈉+維生素D組的BMD變化要高于阿侖膦酸鈉組和阿侖膦酸鈉+鈣劑組，而阿侖膦酸鈉和阿侖膦酸鈉+鈣劑無明顯差異，可見輔助治療中是維生素D主要起到易化Bps療效作用。維生素D可改善肌肉功能，增強肌肉收縮速度，增加機體協調性。因此在治療上維生素D還可協同Bps降低跌倒風險[23]。

部分研究指出，維生素D與Bps無明顯相關性，后續研究解釋可能研究樣本維生素D水平過高，使Bps的療效達到平臺期有關[24]。并且此類研究利用口服雙磷酸鹽進行研究，受試者的依從性成為實驗不可控的干擾因素。

2.1.3維生素D易化Bps的最適濃度越來越多的研究者在探尋使Bps發揮最大療效的維生素D濃度，通過對1515名絕經后女性研究對象進行試驗，Adami等[19]發現，所有研究對象在經過抗骨吸收藥物平均13y治療期后，25(OH)D≥20 ng /mL患者新發骨折率達8.8%，在全髖骨密度、腰椎骨密度、股骨頸骨密度3指標分別提升了1.88%、2.3%和0.93%；25OH低于20 ng /mL患者則新發骨折率為12.3%，全髖骨密度只增多了0. 13%，腰椎骨密度與股骨頸骨密度則有所下降，程度分別為0.54%和1.13%[19]。在應用阿侖膦酸鈉來促進骨密度增大方面，Ishijima等[25]提出使此藥物起效的最低劑量的25(OH)D濃度為 25 ng/mL，經過半年治療，此參數在25 ng/mL以下患者腰椎骨密度至提升了3.3%，但是，此參數≥25 ng /mL患者，腰椎骨密度則提高了6. 8%。在采取雙膦酸鹽療法方面，Carmel等[26]提出25(OH)D≥33 ng /mL能夠實現最好治療效果，在治療有效率上，可相比未實施此療法時，提升了4.5 倍。故而，保守判斷血清25(OH)D≥30 ng /mL(或33 ng /mL )這一水平下，維生素D可能效能最強，以及雙膦酸鹽可能達最好治療效果[27]。造成維生素D及其代謝物對BPs療效的良性影響的機制尚不明確，現階段主要有2種理論：自分泌/旁分泌途徑與內分泌途徑。

第一種機制：維生素D可通過自分泌/旁分泌方式直接發揮作用[28]。從而使處于最適濃度的維生素D與BPs協同作用，維持骨骼礦化并減少OC對骨骼的吸收。相關體外實驗證實維生素D可通過促進OB成熟，并表達與骨礦化相關的基因來增強骨骼的礦化[29]。此外，在血清1,25-二羥維生素D3[1,25 (OH)2 D3]濃度充足時OC活性將有所降低，后續文獻指出維生素D可顯著降低核因子κ B受體活化因子配體(receptor activator for nuclear factor-κ B ligand, RANKL)表達，阻礙骨重構的信號轉導[30-31]。同時，經由對骨保護蛋白(osteoclastogenesis inhibitory factor, OPG)/核因子Kβ受體活化因子(receptor activator of nuclear factor-κ B, RANK)/ RANKL這一信號通路施以干預，實現對骨穩態的調節32。

維生素D對骨轉換過程中的不同細胞的作用各異。①1,25(OH)2D3/VDR對OC的調控：OC屬于多核巨細胞，具備高度分化特征。OC是機體中僅有的進行骨吸收的細胞，在很大程度上影響著骨骼平衡與發育。在機體骨礦代謝中，作為調節因子，維生素D與此物質代謝物起著關鍵作用，可經由諸多渠道對OC分化和活性施以間接(或直接)介導，同時發揮雙向調控效能，即若濃度在生理水平以下，會使OC 活性減弱與OC 分化受抑；反之會對其介導的骨吸收效應加以強化，同時可見劑量依賴性特征。現已明確，1,25 (OH)2D3能夠結合其受體VDR，實現使RANKL表達增強目的。通過分析基因芯片證實，在增強RANKL表達上，1,25 (OH)2D3作用機制可能為使Kruppel樣因子4(Kruppel-like factor 4， KLF4)表達減弱。在骨代謝環節，KLF4會同VDR競爭來和RANKL基因啟動子進行結合，由此使上述提及的RANKL表達明顯下降。待將劑量為10 nmol /L的1,25 (OH)2D3加入，會抑制KLF4結合RANKL基因啟動子，由此提高VDR同此啟動子結合率，實現對RANKL高表達加以誘導、增強骨吸收活性與加速OC產生目的[33]。②1,25(OH)2D3/VDR對OB的調控：維生素D對OB的調控取決于其分化階段，體外研究發現，對于早期OB 分化，1,25(OH)2D3具備抑制作用，使諸多分化標志物[包括ALP(堿性磷酸酶)、骨鈣素與Col-1(I型膠原)等]表達減弱，還能夠使更多 OPN(骨橋蛋白)、PPi(無機焦磷酸)等產生，實現刺激OC產生目的，妨礙OB產生礦化結節;若OB發展至成熟階段，1，25 (OH)2D3對其分化可施以積極影響，同時使骨鈣素表達上升以及沉積大量礦物質，間接降低骨吸收1,25(OH)2D3/VDR對軟骨細胞的調控能力[33]。

第二種機制：維生素D通過內分泌途徑，以負反饋的方式與甲狀旁腺激素(parathyroid hormone，PTH)成纖維細胞生長因子23(fibroblast growth factor 23，FGF23)形成相互協調，相互制約的調控網絡[34]。有研究指出當25(OH)D濃度<50 nmol/L時PTH的平均濃度為44 ng/L，并發現PTH<44 ng/L的患者，相比于PTH>44 ng/L的患者，其表現出更高的髖部BMD應答和更低水平的CTX濃度。可見高濃度PTH可抵消或降低唑來膦酸抗骨吸收的能力[21]。

2.1.4維生素D在Bps圍治療期的作用眾所周知在Bps應用過程中需要結合維生素D進行治療，并且在治療前提高維生素D濃度可以強化Bps療效。其實維生素D在Bps治療后亦可不同程度提高療效。對于長期應用BPs藥物治療的患者，在停用BPs后繼續補充維生素D和元素鈣，可使BMD下降并維持BMD值在一個相對穩定的水平[35]。而對于Bps無應答患者，在用藥后提高維生素D治療強度可提升應答率[19]。可見，維生素D在Bps的整個治療期都起到加強療效的作用。

2.2維生素D與地理因素維生素D主要通過皮膚吸收紫外線合成，少量通過小腸吸收，維生素D水平與膚色、日照時長，太陽能輻射強度，海拔高度，當地飲食習慣有關[36]。因此具有地區特異性，有調查顯示，維生素D與緯度呈負相關[4]。Arantes等[37]調查發現維生素D與緯度有明顯的負相關性，緯度每上升1度可使維生素D下降約0.7 nmol/L(0.28 ng/mL)。國內一篇多地區報道顯示：按照緯度從高到低，北京、上海、武漢、重慶及廣州維生素D 水平總體呈上升趨勢[38]。隨著緯度逐漸上升，當其超過北緯 35°時，由于太陽入射角度過小，光照的量和強度都受到削弱，冬季時產生的日照量無法供給體內合成維生素D，人體合成維生素D功能降低，甚至為零[39]。這與緯度對日光輻射質量的影響有關，研究發現低緯度地區紫外線指數明顯高于高緯度地區。季節也可影響到達地表的紫外線強度，有研究指出高緯度地區城市居民冬夏血清維生素D濃度變化較低緯度地區更為明顯[40]。中國北緯35°以上地區約占國土面積54%，約半數人口受維生素D合成不足的影響。由于血清維生素D對BPs療效的影響，地域之間的抗骨質疏松療效可能存在區別。

3 展 望

隨著人口老齡化的進展，治療及監測骨質疏松癥已成為不可忽視的問題。目前臨床上骨質疏松的治療主要以抗骨質吸收治療為主。其監測參數包括BMD和BTM。隨著BTM研究的逐漸深入，監測骨質疏松治療的效率得到顯著提升。維生素D在骨轉換、骨穩態的調節中起著重要作用，OC和OB中均存在VDR，并且充足的維生素D水平可以提高BPs抗骨質吸收治療的療效。維生素D受地理因素尤其是緯度的影響較大，因其地域特異性，受地理因素影響，不同地區抗骨質吸收治療的效果有所差異，目前尚未發現國內存在維生素D對BPs療效影響的報道，其深度和廣度有待后續相關研究，同時既往相關研究均是以BMD作為參數進行療效評估，若利用BTM變化的時效性，可大大提高研究效率。

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