RANK/RANKL/OPG 信號通路在骨巨細胞瘤治療中的作用

崔曉龍，白 銳

（1.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)內(nèi)蒙古 呼和浩特 010059；2.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院小兒骨科）

骨巨細胞瘤（giant cell tumor of bone，GCTB）屬于交界性腫瘤伴廣泛的溶骨性缺損和骨破壞。1940年，Jaff根據(jù)單核基質(zhì)細胞占比及其異型性、核分裂情況確定了GCTB 的名稱。WHO 將其定義為潛在的侵襲性惡性腫瘤[1]。組織學(xué)上，GCTB 由散在分布的破骨細胞樣多核巨細胞、成纖維細胞樣單核梭形基質(zhì)細胞和其他單核細胞組成，其中單核梭形基質(zhì)細胞已被證明是GCTB的腫瘤成分[2]，通過表達和分泌多種趨化因子誘導(dǎo)多核巨細胞的形成、促進腫瘤的發(fā)生[3]，而多核巨細胞是腫瘤的反應(yīng)性破骨細胞[4]。

GCTB占所有原發(fā)性骨腫瘤的4%～9%，占良性骨腫瘤的20%，女性略高于男性[5～7]，也有研究發(fā)現(xiàn)中國人群中男性更多見且發(fā)病率更高[8～10]，好發(fā)年齡為20～40 歲，常見于四肢長骨骨骺端上下，其中膝關(guān)節(jié)上下尤其是脛骨近端是最常見的部位[11]，多表現(xiàn)為單處病變，多中心病變較為罕見[12]，約有1%～5%的病例出現(xiàn)肺轉(zhuǎn)移，肺部轉(zhuǎn)移瘤多為良性，手術(shù)切除預(yù)后良好[13]。

GCTB 具有局部侵襲性和破壞性，生長迅速，破壞骨骼并擴散到周圍軟組織，主要臨床表現(xiàn)為局部疼痛、腫脹、畸形和關(guān)節(jié)活動受限，偶爾出現(xiàn)神經(jīng)壓迫和病理性骨折[13]。GCTB 潛在的惡性傾向和高復(fù)發(fā)率使其治療成為一大難題，GCTB 的復(fù)發(fā)率在文獻報道中不斷上升，廣泛手術(shù)切除的復(fù)發(fā)率為20%，病灶內(nèi)刮除術(shù)的復(fù)發(fā)率則更高，這可能是由于殘留的單核基質(zhì)細胞重新增殖形成的[16]，骶骨和足部骨骼是最常見的復(fù)發(fā)部位[11]。無論是原發(fā)性還是復(fù)發(fā)性GCTB，手術(shù)切除都是首選的治療方案[15，16]，對于無法手術(shù)切除的，目前常用RANKL 單克隆抗體地諾單抗治療。探索GCTB發(fā)病機制的最新進展對于開發(fā)像GCTB這樣以局部溶骨性破壞為特征的原發(fā)性骨腫瘤的治療方法具有重大意義。本文綜述了RANK/RANKL/OPG 信號通路在GCTB 發(fā)生和治療中的作用，旨在通過對GCTB 研究現(xiàn)狀的探討進一步揭示其發(fā)病機制，展望未來的研究方向，為臨床診斷和治療提供幫助。

2 RANK通路在正常骨重建和GCTB中的作用

骨骼在破骨細胞和成骨細胞的作用下經(jīng)歷著不斷的重塑，此過程的平衡是維持正常骨量的關(guān)鍵，RANK 通路是骨重建的關(guān)鍵信號通路，核因子-kB（NF-kB）受體激活劑（RANK）及其配體（RANKL）和骨保護素（OPG）是RANK 通路的主要組成部分。正常生理條件下，成骨細胞產(chǎn)生RANKL，在破骨細胞前體表面與RANK 結(jié)合誘導(dǎo)其分化為多核破骨細胞，并激活破骨細胞導(dǎo)致骨吸收，隨后破骨細胞可能產(chǎn)生一種或多種對成骨細胞有營養(yǎng)作用的因子，促進成骨細胞生成新骨，OPG 由成骨細胞和成骨基質(zhì)干細胞分泌，它通過與RANKL 結(jié)合，阻止RANKL與RANK的相互作用，保護骨骼免受過度的骨吸收，RANKL 和OPG 的相互平衡是破骨細胞生成、骨重塑以及維持骨量和骨骼完整性的重要決定因素[2，7，17]。

GCTB 的發(fā)病機制可能就是由于RANKLRANK相互作用，導(dǎo)致破骨細胞活化，從而產(chǎn)生溶骨表現(xiàn)[18]。GCTB不僅表達破骨細胞表達的基因，其單核基質(zhì)細胞也分泌高水平的RANKL，具有成骨細胞的特征，Grimaud 等人[19]檢測到 GCTB 病人血清中RANKL 的濃度高于對照組。許多研究已經(jīng)探討了GCTB 單核基質(zhì)細胞RANKL 表達增加的潛在原因，Morgan T 等人[20]在體外分離培養(yǎng)的GCTB 基質(zhì)細胞中發(fā)現(xiàn)RANKL 表達明顯下降，這表明RANKL 的表達并不全依賴于腫瘤基質(zhì)細胞，它受體內(nèi)多種內(nèi)源性激素和因子的調(diào)節(jié)。RANKL 將破骨細胞前體從血液募集到腫瘤中，與破骨細胞前體表達的RANK相互結(jié)合，誘導(dǎo)、刺激其分化為多核破骨細胞[2，4，21]，與正常骨重建類似，破骨細胞可能產(chǎn)生一個或多個對GCTB 單核基質(zhì)細胞有營養(yǎng)作用的因子，Dougall WC 等人[17]的研究發(fā)現(xiàn)，GCTB 的單核基質(zhì)細胞通過RANK 通路分泌一些細胞因子和腫瘤源性生長因子，這些因子增加了成骨細胞RANKL 的表達或降低了OPG的表達，使RANKL/OPG的比值增加，導(dǎo)致破骨細胞分化和功能增強，加速骨溶解和吸收。由于破骨細胞活性增強，骨骼微環(huán)境中發(fā)生了許多變化，例如鈣水平的增加使骨基質(zhì)釋放活化生長因子，并增加了骨源性生長因子的生成，導(dǎo)致破骨細胞介導(dǎo)的骨吸收增強，以及腫瘤基質(zhì)細胞增殖增強，如此形成一個交叉促進的惡性循環(huán)。

3 RANK通路在GCTB治療中的應(yīng)用和發(fā)展

一些無法手術(shù)切除或手術(shù)切除將產(chǎn)生嚴重并發(fā)癥的GCTB病人，如關(guān)節(jié)內(nèi)、脊柱、骨盆的腫瘤，在保證充分刮除以降低復(fù)發(fā)率的同時最大限度地保留相應(yīng)關(guān)節(jié)功能對骨科醫(yī)生來說極具挑戰(zhàn)。

GCTB 的病理生理學(xué)是支持靶向治療的，如上所述，腫瘤基質(zhì)細胞表達高濃度的RANKL，并激活RANK陽性的破骨細胞樣巨細胞及其前體。地諾單抗是RANKL 單克隆抗體，基于目前的研究，已經(jīng)被美國食品與藥品監(jiān)督管理局（FDA）批準用于成人無法切除或外科切除可能導(dǎo)致嚴重功能障礙的GCTB病人的治療。我國國家藥品監(jiān)督管理局也在今年有條件批準地諾單抗上市，適應(yīng)證與美國類似[22]。

在動物模型中發(fā)現(xiàn)，通過抑制RANKL的活性，能夠有效地對RANKL 誘導(dǎo)的破骨細胞形成產(chǎn)生功能性抑制[23]。地諾單抗抑制RANKL 的表達既可以阻斷其誘導(dǎo)的破骨進程，同時也減少了破骨細胞可能產(chǎn)生的對腫瘤單核基質(zhì)細胞有營養(yǎng)作用的因子[24]。

Chawla S 等人[25]的多中心、長期研究證實了地諾單抗可以有效、安全地控制GCTB 的進展。推薦治療劑量為每4 周皮下注射一次120mg 的地諾單抗，第8天和第15天再次給予120 mg地諾單抗的負荷量，持續(xù)觀察疾病進展，直到因出現(xiàn)副作用、病人自行決定停止治療或懷孕等其他因素才終止治療，其中懷孕是絕對禁忌癥。地諾單抗最常見的副作用包括骨壞死、尿路感染、上呼吸道感染、便秘、腹瀉、低鈣血癥、低磷血癥等，推薦每日補充至少500mg 的鈣和400IU 的維生素來預(yù)防。這項研究發(fā)現(xiàn)，在無法進行手術(shù)切除的病人中，地諾單抗有效地控制了疾病進展，只有11%的病人在研究期間病情持續(xù)進展。而在停用地諾單抗后，復(fù)發(fā)地風險明顯增高（25%）。因嚴重并發(fā)癥無法手術(shù)的病人中，有37%的在應(yīng)用地諾單抗輔助治療后無須手術(shù)，有80%的晚期病人避免或改善了手術(shù)的創(chuàng)傷性。其中刮除手術(shù)的復(fù)發(fā)率高于切除手術(shù)，這與其他相關(guān)研究一致。長期使用地諾單抗會增加上述副作用的發(fā)生率，這些病人應(yīng)該定期隨訪，嚴格監(jiān)測，對可能出現(xiàn)的嚴重副作用及早發(fā)現(xiàn)和應(yīng)對。國內(nèi)相關(guān)研究也顯示了類似的安全性和有效性。

Agarwal MG 等人的研究發(fā)現(xiàn)，使用地諾單抗組的25名病人中有11名（44%）出現(xiàn)復(fù)發(fā)，而對照組中34 名病人中只有7 名（21%）出現(xiàn)復(fù)發(fā)，他們認為雖然無法證明地諾單抗可以有效降低GCTB的復(fù)發(fā)率，但術(shù)前應(yīng)用地諾單抗會防止腫瘤擴散，建議在不同病人中合理應(yīng)用地諾單抗。然而，Branstetter DG 等人的研究發(fā)現(xiàn)，地諾單抗不但可以顯著減少腫瘤中的巨細胞，同時降低了單核基質(zhì)細胞的相對含量，但新生骨會使手術(shù)前很難準確界定腫瘤的范圍。

自從地諾單抗被運用于GCTB 的治療，大部分的文獻報道了令人滿意的結(jié)果，但是近年來一些研究對其降低復(fù)發(fā)率的作用提出質(zhì)疑，以及上述一些已被證明的嚴重的副作用，這都提示臨床醫(yī)生在GCTB 的診療方案中應(yīng)該謹慎、合理地使用地諾單抗。Matcuk等人最近報告了一例停藥后GCTB迅速復(fù)發(fā)和生長的病例，同時體外實驗也發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用地諾單抗后，腫瘤巨細胞消失，但基質(zhì)細胞仍存在并以緩慢的速度增殖，這提示地諾單抗可能導(dǎo)致細胞抑制反應(yīng)，而不是真正的細胞毒性反應(yīng)[22]。更加值得注意的是在重新應(yīng)用地諾單抗后病人顯示出一定的耐藥性，這可能是因為一些產(chǎn)生了耐藥性的腫瘤組織在停藥前處于抑制狀態(tài)，而在停藥后迅速增殖和生長。抗酒石酸酸性磷酸酶5b（tartrate-resistant acid phosphatase 5b ，TRACP-5b）是破骨細胞分泌的一種骨吸收標志物，在GCTB 病人中通常很高。Chen J 等人的研究表明，TRACP-5b 和Ⅰ型膠原交聯(lián)氨基末端肽（N-telopeptide of typeⅠcollagen，NTx）的血清水平在GCTB 病人中明顯上升，是作為反映GCTB病人骨代謝異常敏感而簡便的生物標記物。Watanabe 等人的研究結(jié)果顯示，在首次注射地諾單抗后，TRACP-5b 的血清水平迅速下降到正常范圍。因此，在GCTB 病人接受迪諾單抗治療期間TRACP-5b血清水平可作為監(jiān)測其腫瘤活性的一個有用標記物。同樣可以觀察在停止地諾單抗治療后病人TRACP5b血清水平是否升高，以預(yù)測腫瘤復(fù)發(fā)的可能。由于目前并沒有標準化的地諾單抗治療方案，一些GCTB 病人可能需要終生用藥以維持治療，或者在停止治療前應(yīng)進行確切的外科切除。未來需要更多的類似TRACP-5b和NTx等可以用于監(jiān)測治療的標記物來建立針對不同病人的標準化治療方案。同時進一步結(jié)合組織病理學(xué)和影像學(xué)的研究，多學(xué)科聯(lián)合診治將會明確地諾單抗在GCTB 治療過程中的確切作用和副作用，量化相關(guān)指標權(quán)衡利弊，以指導(dǎo)其在臨床中合理應(yīng)用。

4 討論

RANK-RANKL-OPG 信號通路在骨骼動態(tài)平衡中是必不可少的，該信號通路的失調(diào)導(dǎo)致破骨細胞介導(dǎo)的骨吸收很好地解釋了GCTB溶骨性破壞的過程，可能是其發(fā)病機制之一。然而，腫瘤的發(fā)生是多因素的，可能涉及多個基因和信號通路及相關(guān)mRNA、蛋白質(zhì)的表達異常，尚需進一步研究。目前，針對RANK 通路這一途徑，特別是阻斷RANKL的表達，似乎已經(jīng)成為了GCTB 除手術(shù)治療外的最佳方法。對于可手術(shù)切除的病人，如何使地諾單抗的輔助治療獲益最大，哪些病人僅需單獨接受地諾單抗的治療，合理規(guī)范術(shù)前術(shù)后用藥的時間及劑量，這些問題在不同的研究中意見不一，仍然需要更合理的、更長隨訪時間的研究來解決。總的來說，加深RANK 通路在GCTB 中作用的認知有助于進一步揭示其分子發(fā)病機制，使地諾單抗靶向治療在GCTB中更合理的應(yīng)用。