血管內皮生長因子防治骨質疏松的研究進展

謝興文 李建國 黃晉 何勇 蘇積亮

1. 甘肅省中醫院，甘肅 蘭州 730050 2. 甘肅中醫藥大學，甘肅 蘭州 730000

骨質疏松(oteoporosis，OP)是以骨小梁減少，骨的微觀結構破壞及脆性增加為病理特征的全身代謝性骨病[1]。隨著社會人口老齡化問題日漸突出及OP發病率逐漸增加，對其研究已成為醫學熱點。既往研究發現，VEGF參與偶聯血管與骨的生成與重建[2]，近年來研究發現其作為骨生長因子直接干預骨的形成與重建，在骨代謝中發揮重要的作用[3-4]。同時Senel等[5]發現，絕經后骨質疏松(PMOP)患者VEGF水平明顯低于正常人群，佐證了其在骨代謝方面影響。

1 VEGF與微循環及OP

瘀血在OP的發生過程中發揮著重要的作用，血管生成與OP具有密切的關系，VEGF能夠特異性地作用于內皮細胞，增加毛細血管的通透性，促進局部血管的生成[6]。Helmrich等[7]將VEGF植入大鼠骨缺損的模型發現，骨組織中新形成的豐富血管網是通常大鼠的3倍。宋健等[8]對OP性去卵巢小鼠與骨內血管關系研究發現，骨內微血管數量在OP發生過程中十分重要，骨內微血管數量減少與骨體積分數、小梁骨數量、骨密度正相關。王宇星等[9]研究發現，VEGF通過改善大鼠血供來發揮有效對抗骨量流失的作用。VEGF能提高骨組織微循環，增強骨組織營養、促進骨質量及骨密度(BMD)方面作用明確，在OP的防治中具有良好的應用前景。

2 VEGF與骨代謝

研究證實VEGF能夠促進內皮細胞增殖及血管形成來促進骨的發育，亦能夠作用于骨髓間充質干細胞(BMSCs)、成骨細胞及破骨細胞來參與骨代謝過程，與OP的發生及發展關系緊密。

2.1 VEGF對BMSCs的作用

VEGF在調節BMSCs向成骨細胞分化中發揮著重要的作用，在OP患者體內BMSCs有VEGF受體Flk1與Flt1，研究表明在去除細胞內Flk1與Flt1受體后BMSCs向成骨細胞分化活性降低，成骨細胞數量減少，表明VEGF在骨形成過程中非常重要。Feng等[10]發現，VEGF在促進BMSCs的增殖分化的同時能增加骨鈣素(BGP)，還能夠增加新生血管的數量。龐海濤等[11]發現，VEGF能夠顯著的提高colImRNA表達水平，促進BMSCs成骨分化的活性。張連方等[12]報道，VEGF能夠明顯的促進BMSCs的增殖分化，提高Runx2、Osterix等成骨基因表達及BGP與ALP的表達，亦能夠增加血紅素氧化酶1mRNA的水平。Cai等[13]報道，VEGF與重組人骨形態發生蛋白(rhBMP-2)按照1:10時成骨作用最顯著，同時指出VEGF比例過高則導致成骨作用降低。體外研究表明，VEGF對BMSCs增殖分化作用不明顯，在外源性VEGF經基因轉染后能夠增加BMSCs增殖分化[14]。亦有文獻報道，外周VEGF與患者的骨密度水平無明顯的相關性[15]。Naito等[16]發現，敲除細胞內lamin A/C后Runx2 DNA結合活性降低，成脂細胞數量較成骨細胞數量增加，則更易于出現OP。

2.2 VEGF對成骨細胞的作用

機體骨組織處于不斷的骨形成與骨吸收動態平衡狀態，成骨細胞在骨形成及骨重建過程中發揮著重要的作用，能夠促進鈣化骨基質與成骨基質膠原蛋白的合成來促進成骨[17]。成骨細胞調控機體骨生長代謝過程，通過調節骨細胞生長及VEGF來維持有效的骨代謝平衡[18-19]。VEGF能夠直接作用于成骨細胞，增加成骨細胞ALP活性的表達，促進其增殖分化及鈣結節的形成。Liu等[20]研究報道，VEGF可能通過RNA調控作用來發揮骨生長的過程，miR-210能夠提高BMSCs內VEGF的表達水平。熊軍等[21]應用脂質體介導VEGF能夠促進成骨細胞的增殖及其BGP含量，有效的發揮促進成骨的功能。體外研究發現，接種成骨細胞能夠顯著的促進VEGF表達水平的增加，外源性VEGF能夠有效的促進成骨細胞早期分泌標志物的表達水平[22-23]。朱海燕等[24]研究表明，VEGF對成骨細胞的增殖作用具有時間、劑量依賴性，濃度為1×10-8mol / L，時間為72 h時作用達到峰值，同時發現VEGF能夠有效的增強成骨細胞的活性。

2.3 VEGF對破骨細胞的影響

破骨細胞介導的骨吸收作用是骨形成及骨重建過程中的重要的步驟，VEGF在破骨細胞的形成、分化過程及骨代謝中發揮著重要的作用。研究[25]表明，VEGF能夠通過調控血管通透性來加速破骨細胞的形成及維持骨吸收等功能。Taylor等[26]研究發現，VEGF能夠發揮M-CSF樣的作用，能夠誘導人破骨細胞形成，能夠對破骨細胞形態學產生影響，能夠促進破骨細胞的形成及發揮破骨細胞介導的骨吸收的作用。Motokawa等[27]研究發現，VEGF能夠誘導破骨細胞促進骨吸收，造成的骨吸收陷窩更大，表明VEGF在破骨細胞分化及骨吸收過程中發揮著不可忽視的作用。研究發現，VEGF能夠直接或間接的促進破骨細胞的活性，VEGF能夠通過調節VEGFR-2通路直接作用于破骨細胞，增強破骨細胞對骨的吸收及破骨細胞的存活[28]。

3 VEGF與OP

VEGF通過骨代謝細胞直接參與骨代謝，在OP的發生中十分關鍵。ALP、BGP、TRAP5b及CTX-Ⅰ等骨代謝指標為反應OP病情的重要指標[29]。研究[30]表明，外源性VEGF能夠增加成骨細胞ALP及表達水平，加速成骨。趙莉等[31]研究發現，血管損傷與OP發生關系密切，反復的血管壁破損導致鈣離子吸附與血管壁，引起血管壁肌肉收縮及炎癥發生，最終使血管壁鈣化和OP形成。趙光宗等[32]對男性原發性OP患者VEGF與相關骨代謝指標研究，發現VEGF與TGF-β1、TRACP 5b及CTX-I等骨代謝指標呈正相關(P<0.05)，與BGP 呈負相關(P<0.05)。楊迪等[33]對PMOP患者體內VEGF與骨代謝相關指標的相關性進行研究，發現VEGF與TGF-β1、OC呈正相關，與TRAP5b、CTX-Ⅰ呈負相關，得出VEGF為女性OP發生的重要影響因素。

4 VEGF介導的臨床治療進展

近年來研究發現，應用活血法調節VEGF治療OP效果顯著。VEGF作為強有力的血管生成因子及有絲分裂原，能夠通過與VEGFR-2及VEGFR-1相互協同來發揮調節內皮細胞活動作用[34]，進而能夠促進骨組織內血管網的生成，顯著的縮短OP性骨折的愈合時間[35]。袁翰[36]研究發現，補腎通絡方通過上調血管下游VEGF的表達，進而調節RANKL/OPG比例來改善骨代謝，得出介導VEGF能夠有效的防治PMOP，特別伴有微循環障礙者效果更佳明顯。蔡嚇明等[37]研究發現，染料木黃酮能夠通過介導VEGF來發揮治療OP 的作用，機制與VEGF促進血管內皮細胞增殖與血管形成，改善骨內的血供相關。趙子星等[38]發現體外沖擊波聯合仙桃草能夠通過VEGF促進成骨細胞增殖來促進兔骨不連斷端骨痂的形成。段世博等[39]發現VEGF血清表達水平增加是促進骨折伴顱腦損傷患者骨折的愈合的重要原因。

5 總結

近年來隨著對OP研究的不斷深入，發現VEGF在OP的發生過程中發揮著重要的作用，對其進一步研究有望成為治療OP的新靶點。目前研究發現，VEGF一方面增加骨內微循環數量及面積來改善骨內血供，給予骨代謝必要的營養物質，促進骨骼健康；另一方面，VEGF作用于BMSCs、成骨細胞及破骨細胞來改善骨的微觀結構，增加BMD及骨強度。在骨組織生成、重建及OP防治方面顯示出良好的應用前景。但研究中仍存在一定的局限，如外源性VEGF對骨代謝作用研究不明確；VEGF促進骨形成的具體通路及作用機制尚不明確；過度的使用VEGF治療是否會導致血管畸形及腫瘤發生等安全性問題。但相信隨著醫療科學技術及對VEGF研究方法、理論的不斷完善，將為OP的治療提供新的研究思路及新的治療靶點。