炎癥相關(guān)骨質(zhì)疏松癥的發(fā)病機(jī)制
發(fā)布者:  |  發(fā)布時(shí)間:2017.03.28   |  瀏覽量:1222

1.與骨質(zhì)疏松癥相關(guān)的炎性疾病

 

目前的研究發(fā)現(xiàn)多種炎性疾病如類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、系統(tǒng)性紅斑狼瘡、炎性腸病、脂肪瀉、囊性纖維化、牙周炎、慢性阻塞性肺病等都與骨的重吸收有關(guān)。Roldán JF等實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者中,掌骨骨干皮層骨有一個(gè)早相快速的骨質(zhì)丟失期,然后是一個(gè)逐漸變慢的骨丟失期,系統(tǒng)性的炎癥是發(fā)生骨質(zhì)疏松的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。骨骼可能是類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎病程中一個(gè)重要的靶器官。慢性阻塞性肺?。?span lang="EN-US">COPD)是一種影響廣泛的慢性疾病,目前發(fā)現(xiàn)它是一種慢性炎性狀態(tài),重要的致炎因子特別是TNF-alpha是導(dǎo)致肺部病變進(jìn)展的重要因素,也是引起骨質(zhì)破壞,骨量減少的因素。

 

2.炎癥相關(guān)骨質(zhì)疏松癥的發(fā)病機(jī)制

 

升高的致炎性介質(zhì)與臨床上很多慢性炎癥疾病患者發(fā)生骨量減少和骨密度減低有關(guān)。Smith BJ等構(gòu)建了一種慢性系統(tǒng)性炎癥誘導(dǎo)骨質(zhì)丟失的體內(nèi)的模型。在試驗(yàn)中,緩釋微粒劑型的細(xì)菌脂多糖(LPS)被置入3月大的雄性SD大鼠皮下。受試大鼠按LPS劑量分為三組,即低劑量組(3.3 mg/d)、高劑量組(33.3 mg/d)和安慰劑組,分別治療90天。在試驗(yàn)結(jié)束時(shí),低劑量和高劑量組大鼠的股骨密度減低,高劑量組的椎體骨密度減低。CT檢查提示高劑量組大鼠脛骨干骺端骨小梁處骨質(zhì)減少。在LPS干預(yù)組可見(jiàn)骨小梁減少和骨小梁分離,且高劑量組改變有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。在發(fā)生LPS破壞性改變的干骺端,致炎性介質(zhì)環(huán)氧化酶-2COX-2)、白介1、TNF-alpha的濃度增高。

 

環(huán)氧化酶-2COX-2

普遍認(rèn)為環(huán)氧化酶-2在體外能誘導(dǎo)破骨細(xì)胞形成,環(huán)氧化酶-2特異的抑制劑抑制破骨細(xì)胞生成。而在生物體內(nèi),COX-2與骨質(zhì)的作用相對(duì)復(fù)雜。日本學(xué)者在動(dòng)物試驗(yàn)中,使用選擇性COX-2抑制劑塞來(lái)昔布能抑制卵巢切除小鼠的骨吸收,對(duì)骨形成沒(méi)有影響。加拿大的多中心骨質(zhì)疏松研究對(duì)394名病人使用選擇性COX-2抑制劑干預(yù)后認(rèn)為,選擇性COX-2抑制劑使男性的骨密度降低,而在絕經(jīng)后沒(méi)有使用雌激素替代治療的女性中骨密度增高,且其作用隨藥物劑量增加而加強(qiáng)。

 

白細(xì)胞介素、白細(xì)胞介素1受體相關(guān)激酶M

目前已有相當(dāng)多的研究聚焦于骨質(zhì)疏松患者的白介素的改變。研究者發(fā)現(xiàn)絕經(jīng)后婦女骨質(zhì)疏松與白介素1beta、白介素6的基因多態(tài)性相關(guān)。Jurado等研究發(fā)現(xiàn)白介素1 beta可以增加骨保護(hù)素(OPG)和RANKLmRNA表達(dá),導(dǎo)致破骨細(xì)胞活化,骨吸收增加。當(dāng)單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞遭遇到細(xì)菌或腫瘤細(xì)胞時(shí),它產(chǎn)生一種免疫系統(tǒng)的無(wú)反應(yīng)狀態(tài),這種狀態(tài)現(xiàn)在被證實(shí)在患敗血癥、白血病、急性冠脈綜合癥的病人中出現(xiàn),與病人血循環(huán)中單核細(xì)胞過(guò)度表達(dá)白介素1受體相關(guān)激酶M有關(guān)。而且這種假性激酶是破骨細(xì)胞分化和活化的中心調(diào)節(jié)因子,被認(rèn)為與骨質(zhì)疏松的發(fā)病相關(guān)。

 

腫瘤壞死因子αTNF-alpha

腫瘤壞死因子alpha被認(rèn)為與破骨活化,骨重吸收相關(guān)。D'Amelio P等對(duì)絕經(jīng)后婦女的研究發(fā)現(xiàn)雌激素減少可以升高TNF-alpha水平從而增加破骨細(xì)胞和外周血中的前破骨細(xì)胞,增加骨吸收,從而導(dǎo)致骨質(zhì)疏松。Pacifici R認(rèn)為雌激素減少,可通過(guò)IFNgamma, IL-7 和轉(zhuǎn)移生長(zhǎng)因子beta等復(fù)合機(jī)制誘導(dǎo)T細(xì)胞分泌更多的TNF-alpha,而TNF-alpha可直接活化破骨細(xì)胞或通過(guò)激活RANKL系統(tǒng)活化破骨細(xì)胞,導(dǎo)致骨吸收。荷蘭學(xué)者用TNF-alpha阻斷劑adalimumab治療活動(dòng)性類風(fēng)濕患者,發(fā)現(xiàn)治療組較對(duì)照組骨吸收被抑制,骨丟失停止。

 

RANKL/RANK/OPG系統(tǒng)

RANKL是腫瘤壞死因子家族的一員,由成骨細(xì)胞生成,與破骨細(xì)胞形成、產(chǎn)生效用和存活相關(guān)的調(diào)節(jié)因子,在廣義上是涉及骨丟失的因子。RANKLRANK由涉及骨重塑、涉及免疫系統(tǒng)等多種組織細(xì)胞表達(dá)。在動(dòng)物的炎癥模型中,RANKL的抑制預(yù)防了骨丟失,但對(duì)免疫介質(zhì)或炎癥沒(méi)有可以探查到的影響。骨保護(hù)素(OPG)是RANKL的拮抗劑,可抑制破骨細(xì)胞,抑制骨吸收。Jabbar等證實(shí),患骨質(zhì)疏松癥的婦女其RANKLOPG水平較正常對(duì)照明顯升高,且RANKLOPG水平與股骨頸、腰椎的骨密度成反比。近期的研究對(duì)RANKL/RANK/OPG途徑的作用已趨于統(tǒng)一,即RANKLOPG水平保持動(dòng)態(tài)平衡,使成骨和破骨維持平衡,減少骨丟失和維持正常的骨轉(zhuǎn)換率?,F(xiàn)有的文獻(xiàn)證實(shí),相當(dāng)多的炎性疾病可激活RANKL/RANK/OPG途徑,影響骨代謝。如Franchimont N等的研究發(fā)現(xiàn),克隆病患者血清RANKL/RANK/OPG水平升高,并以此來(lái)解釋克隆病患者常常合并骨密度減低的情況。Mori H等發(fā)現(xiàn)在II型膠原誘發(fā)的小鼠滑膜炎模型中,發(fā)生炎癥的滑膜中,抗酒石酸酸性磷酸酶陽(yáng)性的單核或多個(gè)核細(xì)胞都是RANK陽(yáng)性的真性破骨細(xì)胞或其前體。圍繞這些表達(dá)RANK的細(xì)胞的則是滑膜成纖維細(xì)胞,而這些成纖維細(xì)胞上表達(dá)了很強(qiáng)的RANKL,提示RANK/RANKL與炎癥反應(yīng)相關(guān),可能是炎癥反應(yīng)激活骨溶解過(guò)程的通路之一。

 

C反應(yīng)蛋白

Koh等對(duì)健康女性血清高敏C反應(yīng)蛋白和骨密度的關(guān)系進(jìn)行了研究。在骨量減少和骨質(zhì)疏松癥女性中,對(duì)數(shù)處理的血清高敏C反應(yīng)蛋白的水平升高,且經(jīng)年齡、BMI、月經(jīng)狀態(tài)校正后,經(jīng)對(duì)數(shù)處理的C反應(yīng)蛋白的水平與骨量直線相關(guān)。有更高C反應(yīng)蛋白水平的五分之一的患者血清總ALP水平比低C反應(yīng)蛋白水平患者高。具有高C反應(yīng)蛋白水平的婦女絕經(jīng)前發(fā)生骨量減少和骨質(zhì)疏松的OR值為1.35 (95% CI, 1.08 to 1.68),絕經(jīng)后其OR值為1.54 (95% CI, 1.10 to 2.53),因此研究者認(rèn)為亞臨床的系統(tǒng)性炎癥可能與健康女性的骨轉(zhuǎn)換率和骨密度相關(guān)。

 

一氧化氮

早在20世紀(jì)90年代,Armour等制造了炎癥誘導(dǎo)骨質(zhì)疏松的動(dòng)物模型,并研究了一氧化氮對(duì)該動(dòng)物模型的致病作用。他們發(fā)現(xiàn)在炎癥誘導(dǎo)的骨質(zhì)疏松動(dòng)物模型中,NO的水平升高,這與骨髓部位一氧化氮合成酶的活化相關(guān)。骨質(zhì)疏松模型動(dòng)物的骨密度降低,其成骨細(xì)胞數(shù)量減少而破骨細(xì)胞數(shù)量增加。一氧化氮合成酶抑制劑L-NMMA可以反轉(zhuǎn)炎癥誘導(dǎo)骨質(zhì)疏松動(dòng)物的破壞性的骨量減少和骨轉(zhuǎn)換,卻不能使對(duì)照組動(dòng)物的骨密度發(fā)生改變。一些疾病如類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、強(qiáng)直性脊柱炎、炎性腸病等即與NO的水平升高相關(guān),該實(shí)驗(yàn)解釋了患有這些慢性系統(tǒng)性炎性疾病患者易發(fā)生骨質(zhì)疏松的機(jī)制。

 

端粒酶

端粒酶缺損導(dǎo)致端??s短,端粒縮短使體外培養(yǎng)的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞加快衰老,而端粒酶的過(guò)度表達(dá)使端粒酶加長(zhǎng),骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞壽命延長(zhǎng),促進(jìn)骨形成。在端粒酶缺乏表型的小鼠,加速的年齡相關(guān)的骨流失在小鼠3個(gè)月大時(shí)即開(kāi)始并在其后的12月中持續(xù)發(fā)生(雙能X線)。骨組織形態(tài)測(cè)定法發(fā)現(xiàn)礦化的骨表面減少,骨形成率降低,而破骨細(xì)胞則增多,變大。在端粒酶缺乏表型小鼠中分離出來(lái)的間充質(zhì)細(xì)胞和骨始祖細(xì)胞都存在內(nèi)在缺陷,其細(xì)胞復(fù)制數(shù)量減少,成骨的分化能力受損。微陣列分析發(fā)現(xiàn)在端粒酶缺乏的小鼠骨組織中大量致炎性基因的過(guò)度表達(dá)參與進(jìn)破骨細(xì)胞的分化。端粒酶缺乏表型小鼠的血清可以促進(jìn)野生型小鼠骨髓培養(yǎng)中破骨細(xì)胞的生成。內(nèi)在的成骨缺陷和致炎性的破骨細(xì)胞激活的微環(huán)境是端粒酶引起年齡相關(guān)骨丟失的機(jī)制。

 

3.炎性相關(guān)骨質(zhì)疏松治療藥物

 

雙磷酸鹽是目前最好的治療選擇,但新的治療措施也在不斷的研究出來(lái),如denosumab、白介1受體拮抗劑、TNF-alpha 受體阻斷劑作為潛在的新的治療措施,逐漸用于炎癥引起的骨質(zhì)疏松。

Denosumab是近來(lái)骨質(zhì)疏松藥物研究的熱點(diǎn)。它是一種人單克隆抗體,可以與RANKL結(jié)合,抑制RANKLRANK結(jié)合,從而阻斷RANKL\RANK\OPG通路,抑制骨重吸收。2期臨床試驗(yàn)提示RANKL抑制劑denosumab可以使絕經(jīng)后婦女的骨量增加,而其副作用僅相當(dāng)于安慰劑或阿侖膦酸鹽。另一些大樣本的臨床試驗(yàn)提示denosumab可以顯著減少絕經(jīng)后婦女發(fā)生椎體骨折、股骨頸和其他部位骨折的風(fēng)險(xiǎn),與安慰劑對(duì)比,發(fā)生腫瘤、感染、心血管疾病、骨折延遲愈合、低鈣血癥的風(fēng)險(xiǎn)沒(méi)有升高,而且沒(méi)有病例發(fā)生頜骨骨壞死和注射藥物引起的副反應(yīng)。在類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者中使用denosumab治療也取得了很好的療效。Cohen SB等的多中心隨機(jī)雙盲臨床試驗(yàn)在用甲氨喋呤進(jìn)行治療的類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者中使用denosumab,治療組較安慰劑組在磁共振上的骨侵蝕評(píng)分明顯減低,且治療組骨轉(zhuǎn)換指標(biāo)也顯著受到持續(xù)的抑制,提示對(duì)于系統(tǒng)性炎癥患者的骨質(zhì)疏松,denosumab能抑制骨轉(zhuǎn)換,防止骨破壞。 

Icariin能夠抑制破骨細(xì)胞的分化,使其分化標(biāo)志物酒石酸酸性磷酸酶降低,減少破骨細(xì)胞形成。它能抑制脂多糖誘導(dǎo)的骨重吸收,抑制白介素6、腫瘤壞死因子的表達(dá),使骨保護(hù)素表達(dá)上調(diào),而RANKL水平下調(diào)。在破骨細(xì)胞,它抑制COX-2和前列腺素E2合成。Icariin能抑制脂多糖活化的p38JNK途徑,而在成骨細(xì)胞,它抑制脂多糖誘導(dǎo)活化的ERK1/2I-kappa-B-alpha (IκBα)途徑。

 

4.小結(jié)

 

隨著研究的開(kāi)展,越來(lái)越多的證據(jù)表明炎癥也是導(dǎo)致骨轉(zhuǎn)換率改變,破骨活化,骨質(zhì)丟失的重要因素,與其發(fā)病機(jī)制相關(guān)的環(huán)氧化酶、RANKL/RANK/OPG途徑、腫瘤壞死因子、白細(xì)胞介素、C反應(yīng)蛋白、一氧化氮、端粒酶等與骨質(zhì)疏松癥的聯(lián)系越來(lái)越明確,這不僅進(jìn)一步明確了炎癥對(duì)骨質(zhì)疏松發(fā)生的誘導(dǎo)作用,也提示了通過(guò)抑制炎癥對(duì)骨質(zhì)疏松進(jìn)行治療的可能性。目前通過(guò)對(duì)炎癥相關(guān)骨質(zhì)疏松癥發(fā)病機(jī)制的研究已開(kāi)發(fā)出了多種生物治療藥物,如denosumab等,而這些治療藥物的相關(guān)臨床試驗(yàn)正在進(jìn)行中??梢哉雇c抑制炎癥機(jī)制相關(guān)的生物治療藥物將為骨質(zhì)疏松癥的治療增加了更多的選擇。

 

 (來(lái)源:中國(guó)骨質(zhì)疏松雜志,李雙慶 )

 

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