慢性非細菌性骨髓炎研究進展

王菡韶,王 方,王軼雯,陳敏潔

對不能解釋為感染或惡性腫瘤等繼發的復發性或持續性炎癥性病變,應考慮自身炎癥性疾病,在大多數病例中,該類疾病臨床表現首先出現在兒童時期[1]。由于自身炎癥性疾病的發生率低、臨床表現非特異性且多樣、無特異性生物標志物、基因識別不明確,該類疾病診斷常被延遲。慢性非細菌性骨髓炎(chronic nonbacterial osteomyelitis,CNO)是自身炎癥性疾病中基因突變不明的一種病變,曾稱Garré骨髓炎、彌漫性硬化性骨髓炎、原發性慢性骨髓炎、兒童下頜慢性骨髓炎等[2],慢性復發性多灶性骨髓炎(chronic recurrent multifocal osteomyelitis,CRMO)是較為嚴重的類型[3]。CNO可作為綜合征的一部分或單獨表現,通常影響兒童和青少年,具有骨骼腫痛反復發作的特征,單病灶的發病率在10%～56%,且單病灶多發生在下頜骨[4]。本文將主要從CNO的發病機制、診斷標準和治療原則等方面進行綜述。

1 發病機制

關于CNO的發病機制目前尚不清楚,主要有基因突變學說、慢性感染病原體學說、先天免疫系統過度激活學說、促炎因子與抗炎因子失衡學說4種觀點。

1.1 基因突變學說

CNO疾病的易感基因可能位于18號染色體的q21.3～q22部位[5]。在南亞無血緣關系的CNO患者中檢測到細絲蛋白結合LIM蛋白1(filamin-binding LIM protein 1,FBLIM1)基因細絲蛋白結合域的一個純合突變和一個復合雜合突變[6]。FBLIM1是一種抗炎分子,通過細胞外信號調節激酶1/2(extracellular-signal regulated kinase 1/2,ERK1/2)磷酸化激活核因子κB受體活化因子配體(receptor activator of nuclear factor-κB ligand,RANKL)來調節骨重塑。有研究在小鼠ENU(點誘變劑n-乙基-n-亞硝基脲)誘變篩選中分離出存在關節和骨骼自發炎癥的Ali18小鼠,通過測序發現Src家族激酶(SFK)成員FGRC端調控區有一個錯義突變[7],且該小鼠炎癥依賴于FGR產物。通過全外顯子組測序和基因表達微陣列可發現可能的CRMO易感基因。對99例CRMO患者進行全外顯子組測序,發現13例患者的FGR中存在雜合子編碼序列變異,包括2個影響激酶活性的錯義突變蛋白[8]。

脯氨酸-絲氨酸-蘇氨酸相互作用蛋白2(proline-serine-threonine phosphatase-interacting protein 2,PSTPIP2),也被稱為巨噬細胞激動相關蛋白和酪氨酸磷酸化蛋白(macrophage active-associated protein and tyrosine phosphorylation protein,MAYP),基因定位于小鼠和人類的18號染色體上。PSTPIP2能夠抑制炎癥和破骨細胞生成,當基因缺陷時會引起集落刺激因子(colony stimulating factor 1,CSF-1)信號傳導增強,CSF-1能誘導巨噬細胞及其前體細胞增殖,ERK1/2為其主要調節因子[9]。PSTPIP2突變尚未在CNO患者中證實,但小鼠PSTPIP2基因的L98P突變可導致嚴重的自身炎癥性骨疾病,類似于人類的CRMO,這些小鼠被稱為PSTPIP2cmo小鼠。動物實驗表明中性粒細胞在PSTPIP2cmo小鼠的自身炎癥性骨疾病誘導中不可或缺[10],胞內獨特的NLRP3/caspase 1和caspase 8兩種復合物的激活引發過量的IL-1β產生,當兩種caspase在PSTPIP2cmo小鼠中均缺乏時可顯著預防骨疾病。

一些相關的自身炎癥性綜合征目前已發現有明確的單基因突變[11-13],如Majeed綜合征中LPIN2隱形突變,白介素(interleukin,IL)-1受體拮抗劑缺乏癥(deficiency of interleukin-1 receptor antagonist,DIRA)中IL1RN隱形突變,化膿性關節炎-壞疽性膿皮病-痤瘡綜合征(pyogenic arthritis,pyoderma gangrenosum,acne syndrome,PAPA)中PSTPIP1基因突變。

1.2 慢性感染病原體學說

目前未從CNO患者的血液或感染灶區中分離出病原菌[14],且抗菌類藥物不能改善癥狀。也有學者認為可能存在潛在的未被人類識別的微生物[15],或微生物群的紊亂改變了免疫細胞的分布[16],從而引發一些疾病的炎癥表現。

1.3 先天免疫系統過度激活學說

內源性分子在無菌條件下可觸發異常的先天性和適應性免疫反應[17]。在自身炎癥性疾病中,NLR信號通路突變可導致炎性小體結構性激活,從而引起先天免疫系統的過度激活;caspase 1通過切割IL-1β前體和IL-18前體激活IL-1β和IL-18[18]。

1.4 促炎因子與抗炎因子失衡學說

隨著研究的深入,目前CNO發病機制逐漸傾向于促炎因子與抗炎因子失衡學說。當腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、IL-1β、IL-6、IL-20等促炎因子表達水平升高,IL-10、IL-19等抗炎因子表達水平減少時可引起全身及骨的炎癥[10,17,19]。TNF-α、IL-1、IL-6可能通過增強核因子κ B受體活化因子(receptor activator of nuclear factor-κ B,RANK)及其可溶性配體RANKL作用于破骨細胞前體細胞,導致破骨細胞分化和活化增加[20-21]。

IL-10表達減少可由多種因素引起,包括轉錄因子網絡的中斷、基因組變異和表觀遺傳模式改變。有研究發現,在CNO患者中,絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)、ERK1/2激活減少可引起IL-10表達受損,導致轉錄因子SP1(specificity protein 1)激活和核穿梭受損,并改變SP1到IL-10啟動子的募集(轉錄起始位點上游-636/-627 bp)。此外,ERK激活減弱也導致IL-10啟動子組蛋白H3S10磷酸化減少[19,22]。另有研究發現,脂多糖激活toll樣受體4(toll-like receptor 4,TLR4)后,CNO患者的單核細胞無法表達免疫調節因子IL-10[19]。單核細胞中表觀遺傳重塑改變(H3S10磷酸化、DNA甲基化)和SP1激活受損,引起CNO患者單核細胞中IL-19表達減少。CNO患者的單核細胞中IL-20 DNA甲基化減少,也可能引起促炎因子IL-20表達增強[20]。由其他MAPK亞家族包括JNK/p38 MAPK誘導的促炎因子(TNF-α、IL-6)表達增加,導致促炎/抗炎值增加,并向促炎信號失衡。

2 診 斷

目前國際上尚無CNO的診斷標準,故其診斷仍屬于排除性診斷[23],需與朗格漢斯組織細胞增生癥、感染性骨髓炎、骨纖維異常增殖癥和Paget骨病等其他疾病加以鑒別。以下4個方面可能提示CNO的存在。

2.1 臨床表現

CNO的臨床表現主要為:①具有復發性、間歇性等特點,多灶性較多;②病灶部位骨骼疼痛和局限性壓痛,局部也可能出現紅腫,無膿腫、瘺管或死骨形成[24];③無感染源病灶;④骨外器官還會出現皮膚銀屑病、掌跖膿皰病、痤瘡、腸道炎癥、滑膜炎等;⑤50%兒童患者的一級或二級家屬患有銀屑病、克羅恩病、潰瘍性結腸炎等[25];⑥大部分患者使用非甾體抗炎藥(non-steroidal anti-inflammatory drugs,NSAIDs)后能改善病情。

兒童的平均發病年齡9～10歲,約70%患者為女性,好發于下肢骨(超過50%)、脊椎(3%～30%),鎖骨(10%～30%)、骨盆(16%)、前胸壁(11%～13%)、下頜骨(2%～5%)等[26-29]。累及脊椎的CNO可能會導致患者脊椎壓縮性骨折和脊椎塌陷,出現脊柱后凸、側凸、壓迫性損傷等;累及生長板的CNO可能導致患者骨骺提前閉合,進而發展成肢體畸形[30];累及下頜骨患者將出現張口受限、髁突動度消失,嚴重的出現骨性強直。

2.2 實驗室檢查

實驗室檢查目前沒有特異性生物標志物,多是炎癥標志物,如白細胞計數正常,血沉、C反應蛋白等輕度升高或正常。促炎細胞因子如TNF-α和IL-6增加,而抗炎細胞因子減少,特別是IL-10。7%～33%的患者會有總免疫球蛋白IgG及其亞類IgG1、IgG2、IgG3以及IgD的升高[27]。細菌培養多為陰性。

2.3 影像學檢查

影像學檢查呈亞急性或慢性骨髓炎表現(圖1),初期X線表現可能正常[31],之后逐步呈溶骨性和(或)成骨性改變,后期可表現為受累骨骼骨破壞伴邊緣硬化。骨膜反應的程度取決于疾病的持續時間和所涉及的解剖部位[26]。MRI對疾病早期高度敏感,可在骨破壞和硬化形成之前檢測到骨髓水腫,并可評估周圍軟組織炎癥反應[32]。全身MRI是一種很好的檢查方法,它能夠識別臨床無癥狀病變,不過由于價格貴、患兒配合度不足等原因較少使用,考慮合并其他器官有典型特征時可酌情使用。骨掃描可顯示骨關節多發的異常的放射性濃聚,早期放射性物質攝取提示炎癥,晚期放射性物質攝取提示骨硬化,其缺陷是生長板的生理性高攝取且對兒童及青少年有一定輻射損傷[33]。

A:CT水平面示右下頜角區頜骨膨隆,小區域溶骨改變,舌側骨膜反應;B:CT冠狀面示右下頜支頜骨膨隆,可見透射溶骨區

2.4 病理學檢查

骨組織活檢可排除慢性感染、惡性腫瘤或其他疾病,CNO通常表現為非特異性骨髓炎,早期主要有中性粒細胞、巨噬細胞等炎性細胞浸潤和骨質溶解;慢性期可見反應性骨生成、骨硬化、骨纖維化和骨增生,以淋巴細胞浸潤為主,同一活檢標本中可見急性、亞急性、慢性炎性反應并存[34-35]。當患者表現為單灶性病變難以診斷時可通過骨活檢明確,若臨床表現較為典型(如多灶性、反復性、存在其他器官表現等),可減少這類創傷性檢查。

3 治療及預后

有學者認為CNO有自限性,治療主要以緩解癥狀、促進骨愈合、避免畸形、預防復發為目標[14],通常以藥物治療為主。

目前較為認可的一線藥物是NSAIDs,但尚未發現哪種療效最佳,NSAIDs在累及脊椎或有關節炎的CNO患者中療效一般[30]。另有一項隊列研究發現,雖然NSAIDs可以改善癥狀,但在疾病早期使用也不能阻止炎癥的發展[36],長期有效率僅為11%[37]。糖皮質激素可在急性發作期迅速抑制炎癥反應,常作為短期聯合用藥(最多6周)[25],但因其使用劑量和間隔給藥時間未達成共識,在青少年患者中應慎重考慮長期使用帶來的不良反應。

雙膦酸鹽類藥物在報道中的長期有效率達67%[37],適合對以成骨不全為主的CNO患者骨改建治療[14],帕米膦酸鹽顯示在兒童中具有長期安全性和良好的耐受性[38]。由于劑量、給藥間隔時間、不良反應等問題尚未解決,所以青少年的使用規范還需進一步研究,有研究報道停止帕米膦酸鈉治療8年后在患者尿液樣本中仍檢測到帕米膦酸鹽[39]。另外帕米膦酸鹽治療還會引起不良藥物反應,比如罕見但嚴重的腎功能不全[40]。接受雙膦酸鹽治療的年輕患者發生藥物相關性頜骨骨壞死的風險可能會降低[2,41]。

抗風濕類藥物被用于嚴重的、反復發作或多發的,且前兩種藥物無法控制的CNO患者,包括傳統的非生物抗風濕類藥物(如甲氨蝶呤或柳氮磺胺嘧啶)和TNF-α抑制劑、IL-1受體抑制劑等生物制劑。非生物抗風濕類藥物的療效低于TNF抑制劑和雙膦酸鹽[25]。有研究顯示,TNF抑制劑聯合甲氨蝶呤使用,伴或不伴雙膦酸鹽的積極聯合治療都能緩解CNO患者臨床癥狀,并顯著降低影像學上的活動性病變[42]。也有研究顯示英夫利昔單抗和依那西普可顯著改善CNO患者炎癥性疼痛、發熱及炎性指標[35]。Anakinra是一種重組IL-1受體拮抗劑,也是首個獲批的抗IL-1藥物,被成功用于治療各種單基因、多基因或不明原因的全身自炎性疾病[43]。有研究使用重組IL-1受體拮抗劑治療兒童和成年CNO患者,顯示其能夠改善并控制病情。對于難治性CNO(NSAIDs、糖皮質激素、帕米膦酸鹽治療無效)使用Anakinra治療6個月后,56%患者的C反應蛋白和血沉恢復正常[44]。

總的來說,臨床緩解率較好的是帕米膦酸鹽(67%)[37]、TNF-α抑制劑(46%),其次是糖皮質激素(37%)、甲氨蝶呤(20%)、柳氮磺胺吡啶(18%)和NSAIDs(13%),柳氮磺胺吡啶和NSAIDs之間的臨床反應差異無統計學意義[36],抗TNF治療和帕米膦酸鹽治療的完全應答率顯著高于NSAIDs單藥治療[2]。帕米膦酸鈉在更年輕的患者中的治療效果更好,并且比使用抗TNF治療的患者起效更快。

其他具有前景的治療方法仍處于動物實驗或臨床試驗階段,如RANKL阻滯劑和重組RANKL配體抑制劑可能減少破骨細胞活動和炎癥性骨丟失,目前還沒有關于這個治療方案在患者中成功應用的報道[3]。還有研究表明PSTPIP2cmo小鼠被喂食富含脂肪和膽固醇的飲食后,保持了正常體重且對炎癥性骨病和骨質侵蝕有明顯的保護作用[45]。飲食誘導對骨髓炎的保護伴隨著腸道普雷沃氏菌水平和中性粒細胞IL-1β前體表達的顯著降低,提示在PSTPIP2cmo小鼠中,腸道普雷沃氏菌對小鼠炎癥具有促進作用,而乳桿菌屬具有保護作用。許多研究也都強調了乳桿菌對宿主免疫系統的免疫調節作用,它和腸道相關免疫細胞之間相互作用誘導TLR2表達增加,是一種很有前途和潛力的治療性益生菌[46]。

4 總 結

CNO由于臨床癥狀及輔助檢查均無特異指標,診斷上易誤診或延遲診斷,目前仍以排除性診斷為主。治療藥物有NSAIDs、糖皮質激素、雙膦酸鹽類、抗風濕藥、TNF-α拮抗劑類等。一般無嚴重的后遺癥,當累及重要結構可能出現畸形。在發病機制研究上目前更傾向抗炎因子和促炎因子的失衡,未來期望在基因和分子層面有更進一步的研究發現,并提供更好的治療方法。