骨質疏松與動脈粥樣硬化：基于Ox-LDL的轉導作用

陳彩玲，吳 鐵，楊亞軍，崔 燎,2

(廣東醫科大學 1.藥學院藥理學教研室，2.廣東天然藥物研究與開發重點實驗室，廣東 湛江 524023)

動脈粥樣硬化(atherosclerosis，AS)和骨質疏松癥(osteoporosis，OP)是常見的老年性疾病，流行病學研究證明兩者之間存在很強的相關性，存在共同的影響因素[1]。隨著研究的深入，表明血脂代謝異常與骨質疏松有關[2-3]。作為動脈粥樣硬化的主要發病機制，氧化低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein，Ox-LDL)與老年心腦血管疾病關系密切。近年來的研究表明，Ox-LDL與老年性骨質疏松亦存在關聯：Ox-LDL對骨髓間充質干細胞、成骨細胞、破骨細胞均有影響，少數研究表明其抑制骨髓細胞成骨分化[4]，但對破骨細胞具體作用觀點不一，報道未詳[5-6]。目前對成骨細胞的作用多見報道。本文綜述近年來Ox-LDL對成骨細胞的研究，為通過調控Ox-LDL信號途徑從而尋找新作用靶點藥物研究提供實驗依據，也為深入探討AS和OP關系提供理論依據。

1 動脈粥樣硬化與骨質疏松的臨床流行病學

動脈粥樣硬化與骨質疏松是老年人常見疾病。骨密度降低與心血管疾病存在著顯著的負相關性[7]，骨密度低的絕經婦女發生冠狀動脈粥樣硬化的風險更高[8]。此外，骨質疏松性骨折的風險增加與血管功能障礙和血管結構異常有關[9]，骨密度與頸動脈內膜中層厚度呈負相關[10]，冠狀動脈微血管內皮功能障礙是絕經婦女骨質疏松癥發展的獨立預測因子[11]。骨質疏松人群較非骨質疏松人群更易發生動脈粥樣硬化病變[12]，為此嘗試著去尋找它們共同的危險因素及其發病機理極其重要。

2 Ox-LDL對動脈粥樣硬化的影響

AS是指一組以動脈壁增厚、變硬和彈性減退為特征的動脈疾病。高脂血癥被認為是其主要危險因素。載脂蛋白是低密度脂蛋白(low density lipoprotein,LDL)的一種成分，可介導與LDL受體的結合，LDL受體或APOE的缺失破壞了脂蛋白的清除，則LDL在內皮細胞外基質中積累，并通過活性氧、過氧化物酶和脂氧合酶進行氧化修飾形成Ox-LDL。Ox-LDL是一種公認的AS前體顆粒，Ox-LDL結合清除內皮細胞和巨噬細胞上的清道夫受體(scavenger receptor，SR)和Toll 樣受體(Toll-like receptor,TLR)，刺激細胞因子的產生并激活額外的巨噬細胞和淋巴細胞，活化的巨噬細胞積聚Ox-LDL成為含脂的“泡沫”細胞，與平滑肌細胞一起，開始形成鈣化的動脈粥樣硬化斑塊[13]。因此，Ox-LDL是引起AS的關鍵因素。

3 Ox-LDL對成骨細胞的影響

骨質疏松癥是一種以骨量低下，骨微結構破壞，導致骨脆性增加，易發生骨折為特征的全身性代謝性骨病。骨是一個活躍的不斷重塑的組織，涉及由成骨細胞介導的骨形成和由破骨細胞介導的骨吸收之間的平衡。氧化脂質的生物活性在血管系統和平滑肌細胞中得到公認，近年來，有研究發現其對骨和成骨細胞亦有影響。Ox-LDL在動脈粥樣硬化和骨質疏松之間起著重要作用，但究其對骨的作用機制尚極少有人闡述清楚。

3.1 過氧化物酶體增殖激活受體γ(peroxisome proliferators-activated receptors γ,PPARγ)PPARγ特異表達于脂肪組織，在脂肪形成過程中，PPARγ是脂肪細胞的必需因子。Ox-LDL為PPARγ的天然配體，Ox-LDL能夠產生氧自由基，而氧自由基能破壞骨髓細胞外基質，導致骨吸收增加，骨形成減少。研究表明，不同濃度的PPARγ內源性配體Ox-LDL干預大鼠成骨細胞后，Ox-LDL呈劑量依賴性下調成骨細胞RANKL、ALP、OPG mRNA的表達水平，同時上調PPARγ、 RANK、TRAP mRNA的表達水平。結果提示，Ox-LDL能激活PPARγ轉錄活性，抑制成骨細胞分化[4]。配體激活PPARγ轉錄活性對破骨細胞分化及活性的影響目前仍有爭議，值得進一步研究。

3.2 Wnt信號通路Wnt是一類分泌型糖蛋白，經相關信號通路把信號轉到細胞核，阻斷β-catenin降解，并經轉錄因子TCF/LEF介導,促進靶細胞增殖、分化。Wnt信號通路活化，能促進骨髓干細胞形成成骨細胞，促進成骨細胞生長、增殖。氧化應激引起脂質氧化，促進IL-1、IL-6、TNF等炎癥因子轉錄水平增加，使得Cx43、Wisp1等 Wnt相關蛋白降低，成骨前Wnt配體Wnt6、Wnt10b減少，引起骨丟失[14]。Ox-LDL可能通過激活PPARγ[4]，促進MSC轉向脂肪細胞的分化，抑制Wnt信號，而減弱β-catenin / TCF/LEF轉錄。因此，脂質氧化抑制Wnt信號通路，使得MSC的成骨細胞分化減弱，成骨細胞減少，引起骨質疏松。

Fig 1 Ox-LDL ascommon pathogenesis of AS and OP

3.3 無機磷酸鹽(Pi)信號通路Pi是骨吸收過程中釋放的信號因子，通過ERK和PKC激酶誘導OPN基因的表達，促進成骨細胞礦化。氧化應激作用抑制成骨細胞的Pi信號傳導和Pi誘導的礦化。Ox-LDL通過ERK/JNK和AP1/CREB損害Pi信號,下調成骨細胞特異性基因的表達，如Cbfa1/Runx2、OPN和RANKL。因此，Ox-LDL抑制Pi信號通路，減少成骨細胞礦化，在骨中形成負面作用[15]，

3.4 sirt1和runx2Sirt1(NAD-依賴性乙?；竤irtuin-1)是人類基因組中由Sirt1基因編碼的蛋白，其功能是蛋白質上的去乙?；，F已證明在調控成骨細胞和間充質干細胞分化中也起著關鍵作用。Runx2是一種早期的轉錄因子，附著在DNA的特定區域，啟動成骨譜系的轉錄程序，參與了骨細胞的發育。骨髓間充質干細胞(bone marrow mesenchyml stem cell，BMSC)長期暴露于Ox-LDL可降低sirt1和runx2的表達，Ox-LDL對Apoe-/-小鼠成骨分化過程中，誘導sirt1表達成時間依賴性下降[16]。不同濃度Ox-LDL對成骨細胞的影響不一樣，低濃度的Ox-LDL誘導成骨細胞的增殖[17]，高濃度的Ox-LDL對細胞產生毒性作用，這可能是Ox-LDL誘導的激素樣效應特征[18]。所以，Ox-LDL對成骨細胞的影響與濃度和時間有關，但具體的濃度和時間下Ox-LDL是如何降低sirt1和runx2表達的，還未見報道。

3.5 RANKL信號通路氧化應激參與RANKL誘導的破骨細胞分化[19]，在小鼠中，Ox-LDL抑制Pi誘導的成骨細胞分化和礦化的同時增強RANKL誘導的ROS生成，對RANKL下游信號ERK、p38、JNK 激酶和NFkappaB、 NFAT轉錄因子傳導起到抑制作用，降低RANKL誘導的破骨細胞前體分化[20]。在人成骨細胞中， Cu2+-Ox-LDL通過信號通路ERK、NFkappaB和NFAT的參與，增強人成骨細胞樣細胞中RANKL的表達，其氧化脂質的部分調節成骨細胞和破骨細胞的骨重建之間的關系[21]。Ox-LDL通過RANKL信號通路對破骨細胞的作用還存在爭議，有待考究。

3.6 氧化特異性表位氧化特異性表位是脂質過氧化產生高反應性降解的產物，如Ox-LDL，與蛋白質和其他脂質上的氨基反應形成物質的統稱，其可與細胞上的SRs和TLRs結合，刺激細胞產生炎癥因子。在成骨細胞中，破骨細胞和骨髓巨噬細胞存在SRs和TLRs，增加了氧化特異性表位的生理或病理生成，影響骨穩態的可能性[22]。E06單鏈抗體和IK17單鏈抗體可分別阻斷PC-OXPL和MDA的作用，降低Ox-LDL的促炎活性，抑制骨丟失[23]。

有趣的是，眾所周知，血管鈣化可能是HDL在動脈壁作用的一個靶點。相關研究表明，HDL對成骨細胞的作用與Ox-LDL相反，HDL調節血管細胞的成骨細胞分化和鈣化[5]，阻斷Ox-LDL與成骨細胞的聯系，抑制Ox-LDL誘導的成骨細胞凋亡[24]，逆轉Ox-LDL對成骨細胞的破壞。 HDL可以通過直接抑制血管細胞的成骨分化來調節血管鈣化，對此機制尚未清楚。

4 動脈粥樣硬化與骨質疏松的共同治療

目前心血管疾病和骨質疏松癥都是廣泛流行的疾病，臨床上已將骨測量與動脈粥樣硬化相關的測量聯系起來[25]，并表明他汀類藥物(一種用于預防心血管疾病的降膽固醇藥物)有利于改善患者骨密度水平[26]，骨質疏松癥和他汀類藥物治療之間的聯系還有待進一步研究。丹參一直以來都是作為典型的治療心血管疾病的藥物，具有活血化瘀，疏通血管的藥理作用。近年來研究發現，丹參有效成分在治療骨質疏松上有一定的療效,闡述了脂溶性丹參醇通過KLF15 /PPARγ2/ FoxO3a/Wnt途徑抑制脂肪形成而減輕受損的骨形成[27]，水溶性丹參素、丹酚酸B可以顯著減輕地塞米松處理的大鼠骨組織有害氧化變化和氧化應激[28-29]，這提示我們可以通過抗脂質過氧化治療骨質疏松和心血管疾病，這為治療動脈粥樣硬化和骨質疏松提供了統一途徑。

5 總結與展望

隨著年齡的增長以及生活方式的改變，血脂代謝異常、相關炎癥因子等因素引起的心血管疾病和老年性疾病存在密切聯系。近年來，隨著對老年性疾病的不斷研究，發現氧化應激在老年性相關疾病中發揮主要作用[30]。因此，尋找引起動脈粥樣硬化和骨質疏松癥之間的轉導因素，有望成為治療動脈粥樣硬化伴隨骨質疏松癥的新靶點。