新型炎癥因子與原發性骨質疏松癥的研究進展

馮紅紅 高飛

1.山西醫科大學，山西 太原 030000 2.山西醫科大學第一醫院，山西 太原 030000

隨著全球人口老齡化的不斷加劇，骨質疏松癥(osteoporosis,OP)的發生率逐年升高，目前已成為一種最常見的老年性疾病。流行病學調查[1]顯示，OP患者發生骨質疏松性骨折的風險高達40%，然而OP的發病并不明顯，絕大多數患者是在發生脆性骨折后才被確診，延誤了最佳預防及治療時機，所以OP的早期診斷至關重要。

2000年Arron 和 Choi[2]兩位學者提出了研究范疇為免疫系統與骨骼之間相互作用的骨骼免疫學(osteoimmunology)，由此骨骼與免疫系統的相互作用成為OP發病機制新的研究方向。現有臨床研究[3]已經證實慢性炎癥與OP有著密切的聯系，而這種聯系可能與OP發生的重要機制增齡性氧化應激和免疫系統低度活化有關。增齡使機體處于持續氧化應激及免疫系統功能持續低度活化狀態，免疫機能失調會不同程度地影響T、B淋巴細胞系統，使炎癥因子及保護性免疫因子對骨代謝的調節平衡被打破。T細胞亞群及活化途徑發生顯著改變，使Th1型細胞因子大量轉換為Th2型細胞因子，炎性細胞因子增多及氧化應激使機體長期處于炎性反應狀態，骨吸收增強，骨形成相應減少[4]。其主要機制就是炎癥導致了骨保護蛋白(OPG)/核因子-κβ受體活化因子(RANK)/核因子-κβ受體活化因子配體(RANKL)體系的失衡[5]。這為OP的早期診斷提供了新思路，慢性炎癥過程中的各項炎癥指標可能對OP的預測及早期診斷具有重要作用，以下將就此展開論述。

1 各項炎癥因子及免疫細胞與骨質疏松癥的研究進展

1.1 骨質疏松癥相關炎癥因子

RANKL是成骨細胞前體細胞上表達的膜結合腫瘤壞死因子受體，RANKL與RANK的結合激活6個相關信號通路，啟動破骨細胞(OC)生成基因的轉錄，誘導OC成熟[6]。由此有研究[7]表明OP患者血清RANKL、25-羥維生素D水平較正常人群有顯著差異，二者聯合應用對診斷OP具有一定價值。RANKL的抑制劑迪諾塞麥目前已在臨床上廣泛應用，能抑制其與RANK結合，對絕經后骨質疏松癥(PMOP)療效良好。

腫瘤壞死因子-α(TNF-α) 是T細胞分泌的炎癥介質，與破骨活化相關。TNF-α通過骨髓基質細胞和破骨細胞前體細胞(OCP)的TNF-α受體促進骨髓基質細胞產生RANKL、集落刺激因子(M-CSF)和白介素1(IL-1)，進而刺激OC形成和激活，抑制其凋亡，并且與RANKL具有協同作用[8]；其次在炎癥高峰期，TNF-α通過激活轉化生長因子β(TGF-β)直接刺激OCP來促進OC形成。M-CSF由骨髓基質細胞合成，與OCP上的受體結合，促進其增殖。在體外實驗[9]中，僅用RANKL和M-CSF誘導，OCP就可轉化為成熟OC。Wang等[10]通過研究發現集落刺激因子1受體(CSF 1R)抑制劑PLX3397可抑制OC形成進而抑制LPS誘導的骨丟失，為OP防治提供新思路。

生長分化因子15(GDF15)是應激反應蛋白，當機體出現炎癥或遭受損傷時，GDF15水平升高，促使細胞產生應激反應，分泌炎癥因子，從而影響骨代謝[11]。多項相關研究[11]表明絕經后女性或老年男性OP患者，GDF-15水平顯著高于健康老年人，與骨形成標志物呈負相關，通過抑制骨形成導致OP，對OP的早期診斷具有一定價值。骨橋蛋白(OPN)是由成骨細胞(OB)和OC產生的抑制OB的增殖和分化的非膠原蛋白，是OC形成的關鍵激活劑[12]，王建等[13]研究發現，血清高OPN水平是圍絕經期女性發生OP的重要危險因素，可作為圍絕經期OP的早期診斷標志之一。王文瑜[14]在對PMOP相關炎癥因子篩選的研究中發現B細胞趨化因子(BLC)與骨密度(BMD)呈負相關，這與BLC可增強RANKL的表達有關。

1.2 免疫細胞與原發性骨質疏松癥

免疫細胞通過選擇性產生炎癥因子進而特異性的影響骨代謝，新型炎癥指標中性粒細胞/淋巴細胞比率(neutrophil-to-lymphocyte ratio，NLR)、全身免疫炎癥指數(systemic immune-inflammation index，SII)等由血液各項免疫細胞數計算得來，其對OP的預測價值來源于各免疫細胞對骨代謝不同的影響。

T 淋巴細胞發生于骨髓造血干細胞，在胸腺分化成熟后一部分歸巢到次級淋巴器官，包括骨髓里。與骨代謝相關的CD4+T 細胞按分泌細胞因子不同，分為Th1、Th2和Th17細胞。首先Th17細胞可表達高水平的RANKL，其次其分泌的IL-17既能直接誘導OB和骨髓基質細胞表達RANKL，也可通過誘導巨噬細胞產生TNF-α、IL-6等炎癥因子促進OB和骨髓基質細胞表達RANKL[15]，促進OC成熟。Th1細胞分泌γ干擾素(IFN-γ)，與OCP表面的受體結合，阻止其分化與成熟[16]。Th2細胞分泌的IL-4是抗OC形成的重要免疫調節蛋白，IL-4與OCP表面的受體結合，干擾基因轉錄，從而抑制OC形成[17]。調節性T細胞表達CTLA-4，與OCP表面的CD80、CD86結合，促進其凋亡，抑制骨吸收[18]。

在生理或病理條件下，B淋巴細胞通過調控RANKL和OPG的比例，通過免疫反應與骨骼系統相互作用，影響骨代謝[19]。最初體外研究[5]發現，CD40 結合到B細胞，刺激B細胞表達OPG。OPG是RANKL的生理性拮抗劑，可競爭性抑制并有效阻斷RANKL與OCP上的RANK結合，且競爭結合能力優于RANKL，延緩OCP的活化，抑制骨吸收。進一步的體內研究[20]也證實了這一觀點：在生理條件下，體內骨微環境中OPG的主要來源就是B細胞，小鼠敲除B細胞后表現出骨質疏松的基本特征，并隨著成長，破骨細胞型的骨吸收更加明顯[21]。在炎癥環境下，B細胞表達大量的RANKL，但在抗體和CD40的共刺激下，B細胞表達的OPG也顯著上升[22]。

中性粒細胞通常是第一個遷移到受損部位的細胞類型，包括骨骼。中性粒細胞通過分泌CCL2和CCL20聚集Th17細胞，進而促進骨吸收，此外炎癥部位活化的中性粒細胞可表達RANKL[23]。綜上，目前的研究表明，激活的中性粒細胞可誘導OC生成。

血小板在出血凝血過程中發揮重要作用。它不僅可以與T細胞、中性粒細胞、單核巨噬細胞等相互作用，還可轉化TGF-β為血管內皮生長因子，生成促炎因子(IL-1、IL-6等)，啟動并加劇炎癥，活化的血小板也可以刺激白細胞遷移并粘附到血管壁觸發炎癥反應[24]。

2 新型炎癥指標與骨質疏松癥研究進展

2.1 中性粒細胞/淋巴細胞比率(NLR)與骨質疏松癥研究進展

中性粒細胞增加反映系統炎癥惡化，淋巴細胞降低反映機體應激加劇，而NLR作為新提出的炎癥指標可以綜合兩者的優點，更好地反映機體的炎癥、應激程度。NLR增高代表機體炎癥加劇。NLR已被證實對惡性腫瘤、類風濕性關節炎等炎性疾病、心腦血管疾病等具有早期診斷、預測預后的價值[25]。

綜上中性粒細胞及淋巴細胞分別對骨代謝影響的闡述，可從理論上說明NLR對OP具有早期預測價值，而目前的臨床研究映證了這一理論：Huang等[26-27]通過對圍絕經期、絕經后女性的研究發現，發生OP的女性患者NLR明顯升高，且與腰椎BMD呈負相關，NLR是OP的獨立危險因素，可預測圍絕經期女性OP的發生。陳玉鳳等[28-29]的研究發現NLR與2型糖尿病合并OP有顯著相關性，無論絕經前、絕經后女性或男性T2DM患者，OP組的NLR水平均比骨量正常組和骨量減少組明顯升高；與絕經前女性相比，絕經后女性BMD顯著下降，NLR顯著升高。高坤等[30-31]的研究進一步映證了NLR對OP的診斷價值。

2.2 全身免疫炎癥指數(SII)與骨質疏松癥

SII是一個新興的炎癥指標，可以全面反映機體炎癥和免疫狀態。2014 年，Bo等[32]基于對肝細胞癌患者預后的一項研究首次定義了SII作為新的免疫評價指標，由血小板數*中心粒細胞數/淋巴細胞數所得，較高的SII表明患者具有更強的炎癥和較弱的免疫反應，故提示腫瘤預后差。隨后的研究[33]也相繼證實SII是惡性腫瘤的一個緊急指標，對惡性腫瘤及心腦血管疾病的早期診斷及預后評價具有重要作用。綜上免疫細胞對骨代謝影響的闡述，可從理論上說明SII對OP有早期診斷價值，高水平的中性粒細胞和血小板、低水平的淋巴細胞表明患者體內具有更多的促進骨吸收的炎癥因子和較少的抑制骨吸收的保護性因子，提示骨質疏松風險高。且由于血小板、中性粒細胞和淋巴細胞容易受個體差異的影響，而SII由這些指標的比值構建，可以減弱個體差異，說明SII的診斷價值可能優于NLR。現有的臨床研究亦證實了這一理論：Fang等[34]對PMOP的一項多中心前瞻性研究，首次揭示了較高的SII可使絕經后女性患PMOP的風險明顯升高，根據分析中評估的調整后的優勢比，SII與OP的相關性幾乎與絕經持續時間與OP的相關性相等，表明SII升高可被視為PMOP診斷的強有力指標，不僅如此，研究發現SII還可以很好地預測PMOP患者的脆性骨折風險。

2.3 單核細胞/淋巴細胞比率(MLR)、血小板/淋巴細胞比率(PLR)與骨質疏松癥

Gao等[35]對316名OP患者的橫斷面研究中發現MLR對OP亦有早期診斷價值，且優于NLR。多項研究[36-37]表明PLR對心血管、腫瘤等疾病的診斷及預后評估具有輔助作用，而其對OP的診斷價值各研究結果卻不一致[27,38]。

OP目前的診斷金標準為雙能X線骨密度測定，但其存在滯后性，不能早期發現OP。與DEXA掃描相比，NLR、SII等可以很容易和經濟地從血常規中獲得。因此，在未來的臨床實踐中，臨床醫生可以通過這些新型炎癥指標，結合年齡、絕經時間等高危因素，進行OP高危人群篩查。

3 結論

綜上所述，骨骼免疫學的提出映證了慢性炎癥是OP的發病機制之一，所以對慢性炎癥的及時監測可能對OP早期診斷和預測有重要作用。作為近年來較受關注的新型炎癥指標，SII、NLR、MLR、PLR可能比白細胞亞群及各項炎癥因子更適合于對系統炎癥狀態的評價。但它們在臨床應用方面仍有局限，NLR、SII等在早期診斷OP時，要求條件苛刻，僅對于無基礎疾病、無免疫系統疾病及無明顯全身或局部感染等疾病的患者有一定的診斷價值。它們的波動對療效的影響也不明確。此外，也有學者認為NLR、SII等是血細胞參數的比值，而血細胞可受如脫水、體內水分過多、血液標本的稀釋等多種因素影響，存在不穩定性，故臨床常規單獨使用它們診斷及預測疾病尚不可靠[39]。因此，如果僅通過監測NLR、SII判定患者機體炎癥情況，可能存在偏頗，須聯合其他的炎癥指標及臨床實驗室化驗進行綜合判斷。另外目前關于NLR、SII等在診斷及評估OP及骨質疏松性骨折風險中的切點值，國內外標準尚不統一，需要更多的臨床大樣本和基礎研究為此提供參考依據。因此，這些方面將是今后研究的重要方向，還需要更大規模、前瞻性和隨機化的研究。