免疫系统与绝经后骨质疏松症

赵智明 常文静 蔡辉

·综述与讲座·

免疫系统与绝经后骨质疏松症

赵智明 常文静 蔡辉

绝经后骨质疏松症;免疫反应;破骨细胞;成骨细胞;雌激素;靶向治疗

绝经后骨质疏松症是指绝经后女性的骨密度值低于骨峰值2.5标准差(SD)，这是最常见的原发性骨质疏松症。雌激素水平下降导致显著地刺激骨吸收和骨丢失是绝经后骨质疏松症发病的重要原因之一，其关键在于雌激素缺乏引起相应的免疫功能增强，促进T细胞的激活和增殖，进而调节破骨细胞和成骨细胞的形成和活性，导致骨重建失衡。现将有关免疫系统的作用和治疗策略与绝经后骨质疏松症关系的研究进行综述。

1 骨质疏松症

骨质疏松症是一种全身性骨骼疾病，以骨重建失衡为主要发病机制，以骨量减少、骨微结构破坏、骨脆性增加和易于骨折为主要病理特征［1，2］。骨骼脆性是由于骨骼的最佳质量和最佳力量失衡，过度的骨吸收能导致骨量下降，骨微结构恶化或在骨重建过程中对骨吸收增加反应不足［3］。骨重建过程发生于基础多细胞单位，其包括破骨细胞、成骨细胞和骨细胞等在内的多种细胞参与，并开始于造血前体激活转变为破骨细胞，且这通常需要成骨细胞的相互作用。

破骨细胞属于单核-巨噬细胞系，起源于骨髓来源的单核吞噬细胞和外周血的破骨细胞前体。这些细胞的分化受两种细胞因子的影响，即巨噬细胞集落刺激因子(M-CSF)和核因子κB受体活化配体(RANKL)。RANKL表达于成骨细胞，其作为一种膜结合蛋白的基质细胞，能被金属蛋白酶裂解为可溶性分子(可溶性RANKL)，它促进破骨细胞前体的分化和融合，与它特异性受体RANK结合激活成熟的破骨细胞对骨的重吸收。骨保护素(OPG)是由成骨细胞和骨髓间充质干细胞分泌的一种可溶性诱饵受体，与RANK竞争性地和RANKL结合，防止其骨形成的效应［4］。成熟的多核骨吸收的破骨细胞能被破骨细胞关键标记物识别，如TRAP、降钙素受体、组织蛋白酶K、pp60c-src、基质金属蛋白酶9(MMP9)和αVβ3整合素链等［5］。由于骨吸收和骨重建的逆转阶段很短，成骨细胞修复骨的周期很长，因此，任何增加骨重建的速度均会导致骨量的丢失［3］。

绝经后骨质疏松症可累及30%的女性，而继发性骨质疏松症的原因可发生于约30%～60%的男性和50%以上的绝经前女性［6］。发生于孩子的骨质疏松症主要由于固有的骨异常(通常由于先天遗传)或继发基础的医疗条件和(或)它的治疗。最常见的前者是成骨不全症，是由于骨基质组成成分异常，通常是Ⅰ型胶原蛋白合成缺陷。相反的，局限性骨质疏松症，其特征为局灶性溶骨性病变，是paget病的一种特殊类型［7］，可累及1%～2%的50岁以上的患者。因此，评估患者的骨质疏松症应包括详细地询问病史、体格检查和实验室检验，寻找继发性骨质疏松症的原因，根据美国临床内分泌医师学会指南(AACE)［8］。

2 绝经后骨质疏松症

绝经后卵巢功能衰退导致雌激素水平的下降和促卵泡素水平的上升，能显著地刺激骨吸收，造成在一定时间内快速地骨丢失，这是绝经后骨质疏松症发生的主要原因之一。一些有关绝经后骨丢失的危险因素有不可改变因素:年龄、性别、闭经期和家族骨折史;可改变因素:膳食中钙的摄入量、低体质量指数、吸烟、体力活动缺乏和过度饮酒。

2.1 雌激素对骨重建的影响雌激素是调节人体骨代谢的重要因素。在成骨细胞、破骨细胞和骨细胞中均有雌激素受体的存在。雌激素对骨的作用主要是通过对成骨细胞和破骨细胞的协同调节完成的。雌激素对破骨细胞的直接作用有减少破骨细胞凋亡和抑制破骨细胞形成。有研究显示，雌激素通过降低破骨细胞前体对破骨细胞形成细胞因子RANKL的反应性来抑制破骨细胞的形成［9］，并且，雌激素通过诱导雌激素受体α与支架蛋白BCAR1结合，抑制RANKL刺激人类单核细胞向破骨细胞分化;然后雌激素受体受体α/ BCAR1复合物下调TNF受体相关因子6(TRAF6)，导致NF-κB活化下降和RANKL诱导破骨细胞形成减少［10］。除了直接作用于破骨细胞，雌激素也可间接调节破骨细胞的形成和活性。体内外实验均表明，雌激素可抑制成骨细胞、T细胞和B细胞RANKL的产生［11］，同时增加其受体骨保户素(OPG)的产生［12］。在小鼠模型中，雌激素可调节大量骨吸收的细胞因子产生，包括白细胞介素(IL)-1、IL-6、肿瘤坏死因子-α (TNF-α)、M-CSF和前列腺素，因此，雌激素对破骨细胞形成的间接调节作用更为重要，雌激素缺乏能上调小鼠细胞因子产生诱导骨丢失［13］。关于雌激素对成骨细胞的作用，已有研究证实其可抑制成骨细胞凋亡，增加成骨细胞寿命［14］。

2.2 雌激素缺乏对骨重建的影响雌激素缺乏可增加造血祖细胞，并提供一个更大的招募破骨细胞前体池，从而增加破骨细胞的形成。上调破骨细胞的形成和活性能增加皮质孔隙和扩大骨小梁表面吸收面积。此外，雌激素缺乏也能增加破骨细胞寿命，这又导致长时间骨丢失、骨吸收腔加深、骨小梁穿孔，骨的脆性增加的重要因素之一。同时这又有助于急性骨丢失后有一个更长期和更缓慢的骨丢失过程。增加间充质组细胞数向成骨细胞系分化，促进早期成骨细胞前体增殖，从而增加骨形成，部分代偿骨丢失。然而，雌激素缺乏有助于增加成骨细胞凋亡。因此，雌激素缺乏能增加骨重建的强度，但骨吸收和骨形成之间存在着不平衡。然而，雌激素缺乏引起骨丢失的机制似乎更复杂，雌激素缺乏和免疫细胞之间的相互作用在调节绝经后骨质疏松症骨吸收方面可能发挥了举足轻重的作用。事实上，雌激素是免疫系统和T细胞功能的重要调节器。一项研究显示，采用两色流式细胞仪定量分析绝经前女性、绝经女性和年龄相匹配的雌激素治疗的绝经后女性的离体骨髓单个核细胞表面RANKL表达，与绝经前女性和雌激素治疗的绝经后女性相比，绝经女性的每个细胞表面RANKL浓度显著升高，间充质干细胞、T细胞、B细胞RANKL总浓度升高2～3倍［11］，研究提示雌激素缺乏的女性T细胞和B细胞产生的RANKL有助于骨丢失，这在小鼠动物模型中也得到证实［15］。另一项临床研究也强调T细胞在人类绝经后骨丢失中的作用，与健康绝经后女性相比，绝经后骨质疏松症女性T细胞活性、TNFα和RANKL浓度、破骨细胞的形成和活性显著增加［16］。尤其是，流式细胞仪检测显示，与对照组相比，绝经后骨质疏松症女性外周血单个核细胞(PBMC)破骨细胞前体(的 +/VNR+cells)显著增加，CD11b和VNR的平均荧光强度显著升高，而CD14的平均荧光强度显著下降，研究提示破骨细胞前体在患者中更有助于向破骨细胞系分化［16］。最近的临床研究报道，与绝经前女性相比，绝经后女性血浆硬化蛋白显著升高，且血浆硬化蛋白水平与游离的雌激素指数呈负相关［17］。体内外实验研究显示，TNF-α可能通过MEF2转录因子刺激硬化蛋白表达，因此，TNF-α介导硬化蛋白表达增加可能是绝经后骨质疏松症部分发病机制［18］。最新的研究表明，Th17细胞成员IL-17通过促进破骨细胞形成和抑制成骨细胞分化而促进骨丢失，这些物质的产物对雌激素均具有负调控作用，并且，应用抗体抑制IL-17可防治绝经后骨质疏松症［19］。

2.3 B淋巴细胞在绝经后骨质疏松症中的作用在衰老和雌激素缺乏中B细胞的改变是有证据可查的，但在骨质疏松症中却知之甚少。近年大量证据表明其与骨代谢之间的关系密切。尽管所有女性都经历绝经和雌激素缺乏，但只有1/3的女性患有骨质疏松症。Breuil等［13］观察26例伴有骨质疏松性骨折的绝经后骨质疏松症的女性和与年龄和雌激素水平匹配的24例健康对照组的免疫细胞表型和功能特性。他们首次观察到B淋巴细胞数目减少，尤其是B淋巴细胞(CD1+9)，记忆性B淋巴细胞记忆性B淋巴细胞表达以及RANK+记忆性淋巴细胞数目在患有骨质疏松症的女性中显著减少，并与骨密度值呈负相关。作者推测B细胞的这种改变可能与体内骨髓微环境改变有关，并且独立于年龄和雌激素状态。此外，因为记忆性B淋巴细胞对感染的免疫反应发挥着重要作用，因此，B淋巴细胞的改变可能在一定程度上增加了骨质疏松性骨折的发病率和病死率［20］。

3 绝经后骨质疏松症的治疗策略

治疗骨质疏松症的目的在于减少与疾病相关脊椎和非脊椎性骨折的发病率［21］和稳定或增加骨质量和骨强度［22］。两种主要治疗骨质疏松症的药物是抗代谢和合成代谢的药物，前者抑制骨吸收，后者刺激新骨形成。抗代谢药物包括双膦酸盐类，如依替膦酸钠、阿仑膦酸钠、利塞膦酸钠和唑来膦酸;雌激素与选择性雌激素受体调节剂(SERM)雷洛昔芬;鲑鱼降钙素和狄诺塞麦。目前唯一的合成代谢药物是特立帕肽［23］。双膦酸盐治疗可低骨折风险。双膦酸盐通过抑制法呢基焦磷酸合成酶增加骨矿物相和减少OC活性［24］。可以每天、每周、每月口服或每季、每年静脉注射。于1995年在美国上市，已知关于他们可能产生的副作用，如颌骨坏死、肌肉骨骼疼痛、房颤、非典型骨折和食道癌等，但似乎非常罕见，可能也不存在因果关系［25］。因此，对于骨质疏松症患者治疗时，应权衡效益与风险之比。在治疗的一个新的进展是地诺单抗，它是最新的抗吸收剂，一种新的作用机制——完全型人类单克隆可溶性RANKL抗体［26］。它的作用就像OPG，阻止RANKL与破骨细胞受体RANK结合，因此，破骨细胞募集、成熟的作用被抑制，骨吸收减少。不像双膦酸盐，地诺单抗不会在骨积聚。它在循环中的半衰期为约26 d，其通过网状内皮系统清除，并且不依赖肾清除率［27］。

在过去的几年里，许多研究显示免疫系统在生理病理条件下是如何影响和调节骨骼的。虽然大多数的证据来自于动物模型的研究，但是最近新的证据表明在人类绝经后骨质疏松症中免疫系统和骨骼之间的关系密切。这些研究表明，绝经期雌激素缺乏引起的骨丢失是一个多条信号通路和多种细胞因子协同调节破骨细胞和成骨细胞复杂作用的。在这些细胞因子中，RANKL和TNFα在诱导破骨细胞形成和活性中似乎起着关键作用，而IL-17通过促进破骨细胞形成和和抑制成骨细胞分化而促进骨丢失。这些发现对治疗骨代谢性疾病提供新的线索。地诺单抗是一个完全型人类单克隆可溶性RANKL抗体，它代表了在治疗骨质疏松症的一种新的进展。

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2014-07-31)

10．3969/j．issn．1002－7386．2015．02．040

210002南京市，南京军区南京总医院中西医结合科

蔡辉，210002南京军区南京总医院中西医结合科; E-mail:caihuiphd@163.com