Sclerostin单克隆抗体治疗骨质疏松的研究进展

张阳洋 高艳虹

上海交通大学医学院附属新华医院老年医学科，上海 200092

骨质疏松症是以骨量下降、骨微结构毁坏、骨折风险增高为特点的全身性骨骼疾病。该疾病可分为原发性和继发性两类；原发性骨质疏松症包括绝经后骨质疏松和老年性骨质疏松。继发性骨质疏松常由内分泌代谢疾病(如性腺功能减退症、甲亢、甲旁亢、库欣综合症、1型糖尿病)或全身性疾病、药物诱发。临床以原发性骨质疏松多见，发病主要分布于老年人群。流行病学研究提示，目前国内60岁以上老年人已经达到了2亿。约13%的中国大陆成人患有骨质疏松。共影响了约40.1%女性和22.5%男性[1]，骨质疏松症及其导致的骨折，今后很有可能成为一个严重的健康问题。目前，治疗该疾病的主要药物包括骨形成促进药物(如甲状旁腺激素parathyriodhormone，PTH)、骨吸收抑制剂(雌激素类药物、双膦酸盐、RANKL抗体、降钙素等)。近年来，许多生物制剂都展开了抗骨质疏松的临床研究并显示了良好的运用前景，如PTH可以提高骨质疏松状态下的骨量、骨密度[2]；狄诺塞麦可以提高骨密度，降低骨折发生风险。 Sclerostin单克隆抗体是近年新出现的抗骨质疏松药物，其在促进骨形成方面有一定效果且具有继续深入研究的价值，本文对Sclerostin单克隆抗体在骨质疏松治疗领域的研究进展作一综述。

1 Sclerostin介绍

Sclerostin的发现源于某些遗传代谢性骨病的研究。Van Buchem病(弥漫性骨皮质增生症)是一种常染色体隐性遗传的硬化型骨发育不良性疾病，它是由Van Buchem等在1955年首先发现的。其最典型影像学特征是下颌骨，颅骨(包括颅骨和颅底)、肋骨、锁骨和长骨骨干的骨内膜增生[3]。Van Buchem病常见的临床表现是巨头畸形和下颌骨增大。对于Van Buchem病人的研究提示其病因与SOST基因突变引起功能丧失有关[4]。SOST基因经研究被发现位于17q12-21, 长约200kb,编码由骨细胞分泌具有成骨抑制作用的蛋白Sclerostin,称硬骨素[5]。SOST基因突变引起Sclerostin缺失，是Van Buchem病的重要病因[6]。硬化性骨病(Osteopetrosis)又称大理石骨病，是一类以骨密度异常增加为特征的罕见的遗传性疾病。该疾病发病率约为1∶20000[7]。隐形遗传的典型特点包括骨折、身材矮小、压迫性神经症及其随之而来的低钙血症、精神发育迟滞、皮肤及免疫系统累及等；显性遗传则主要累及骨骼系统，表现为骨折或骨髓炎，常见于青春期。研究证实，硬化性骨病与SOST等基因突变等有关[8]。

2 Sclerostin的作用机制

2.1 调控骨形成

Avsian-Kretchmer等[9]通过研究对Sclerostin作出了描述。Sclerostin属于糖蛋白类Dan家族的一员，是由SOST基因编码的、骨细胞分泌的蛋白质。早期文献认为它与骨形态发生蛋白(bone morphogenetic protein，BMP)有关[10]。Sclerostin可能通过竞争I型和II型BMP受体来结合BMP，以此降低BMP的信号作用，最终减弱成骨细胞的矿化成骨作用。但Rutger L van Bezooijen等[11]和Monroe DG,等[12]持不同观点。他们认为Sclerostin并不影响BMP信号，而是通过拮抗成骨细胞中的Wnt信号来达到它对骨形成的负调控作用。Sclerostin结合LRP5/6后切断其与Wnt之间的联系，从而达到拮抗Wnt蛋白、抑制骨细胞成熟分化、促进其凋亡的目的[13]。

2.2 影响骨吸收

有研究提示sclerostin可以通过核因子κ B受体活化因子配体(Receptor Activator for Nuclear Factor-κ B Ligand，RANKL)通路激活破骨细胞功能，影响骨吸收，从而发挥破骨作用[14]。sclerostin还可上调骨细胞表达的碳酸酐酶2(CA2/Car2)、组织蛋白酶K (CTSK/Ctsk)及酒石酸盐，刺激碳酸酐酶2 mRNA和蛋白质的释放，降低细胞内外的pH值，从而使矿化基质中的钙离子释放，达到溶骨的目的[15]。

3 Sclerostin单克隆抗体抗骨质疏松研究进展

在研究了Sclerostin对抑制成骨的作用机制后，针对以Sclerostin作为靶点治疗骨质疏松的Sclerostin单克隆抗体的研究也在近年成为热点。目前许多动物实验和临床研究都已展开，并取得了新进展[16]。

3.1 动物实验研究

Sclerostin单克隆抗体的动物实验提示其可以增加骨量、促进骨折愈合[17]。

SCL-ABIV是一种Sclerostin单克隆抗体，研究提示SCL-ABIV可以使雌性食蟹猴骨量提高[18]。该研究选取了平均年龄3.9岁的雌性食蟹猴为研究对象，给予皮下注射不同剂量SCL-ABIV(在实验第1天和第29天分别注射3、10、30 mg/kg两次)，结果显示SCL-ABIV的峰浓度出现在注射后第一周。在第一次注射后两周和第二次注射后一周时间，血清总1型前胶原氨基端延长链(procollagen Type1 amino-terminal propeptide P1NP)水平在所有三种剂量注射组都出现明显上升，而血清骨钙素的上升要比P1NP来的晚一周时间，其上升最明显的是30 mg/kg注射组，P1NP和骨钙素上升水平都超过了基础水平的50%；而血清C端肽(C terminal peptide CTX)水平则没有明显改变。该实验还用四环素和钙黄绿素标记了新生成的矿化骨并分析了雌性食蟹猴的第二腰椎、胫骨、股骨骨小梁，研究结果显示SCL-ABIV显著促进了骨小梁和骨皮质的生成，其中最高剂量的注射组骨小梁的厚度增加，其表面标记的新生成骨范围最为宽广，说明SCL-ABIV有助于促进雌性食蟹猴的骨生成，且其对骨生成的促进作用具有剂量依赖性。除SCL-ABIV外， Sclerostin单克隆抗体还包括SCL-ABI、SCL-ABII等，对于增加骨量和骨密度亦有作用。Veverka等进行的大鼠模型实验[19]证明SCL-ABI可以阻断Wnt信号通路。在大鼠模型实验中该抗体被观察到显著增加了大鼠的骨密度。Ominsky等[20]针对SCL-ABII的研究表明该药物对于增加去卵巢雌性大鼠的骨量、骨密度有明显效果。该试验对6个月大的雌鼠进行卵巢切除并在之后1年不予任何治疗，在大鼠因雌激素缺乏引起明显骨量流失时给予5周SCL-ABII治疗，结果大鼠骨膜、骨小梁、骨皮质骨量相比用药前明显提高。

动物模型实验提示sclerostin单克隆抗体对于骨折愈合存在促进作用，其机制与影响Wnt/β-catenin通路有关[21，22]。例如Gao Feng[23]等人对于幼年大鼠股骨截骨模型的研究提示sclerostin单克隆抗体在骨折后1-2周可以明显增加增殖细胞核抗原(PCNA)含量和骨形态发生蛋白2(BMP-2)的表达，并观察到软骨量比对照组更低，提示sclerostin单克隆抗体有利于骨折更快愈合；4-6周骨量增加更明显、愈合组织的活动能力更强。期待未来这一领域有进一步研究数据出现。

3.2 临床研究

许多临床试验进一步证明了Sclerostin单克隆抗体可以提高人类的骨量及骨密度、使骨形成标志物增加、使骨吸收标志物下降，并有助于促进骨折修复和愈合，在治疗骨质疏松方面可以作出一定贡献[24]。

一项针对Romosozumab(AMG 785)的研究提示Romosozumab可以提升受试患者腰椎和髋关节的骨密度[25]。该项实验纳入72名健康男性和绝经后女性，所有受试者按3∶1分为试验组及安慰剂组，试验组受试者给予Romosozumab皮下注射0.1、0.3、1、3、5、10 mg/kg或Romosozumab静脉注射1 mg/kg、5 mg/kg。结果显示相对于安慰剂组，Romosozumab组血清P1NP、骨碱性磷酸酶(BAP)、骨钙素均上升，CTX则下降；其中最大剂量的Romosozumab皮下、静脉途径P1NP、BAP、骨钙素较基础水平升幅最大，分别为184%、126%、176%以及167%、125%、143%；CTX降幅最大的也是10 mg/kg皮下和5 mg/kg静脉注射，分别为54%及49%，BMD提升最大的是10 mg/kg皮下和5 mg/kg静脉注射组，分别为腰椎5.3%、髋关节2.8%和腰椎5.2%和髋关节1.1%，说明Romosozumab可以使受试者血清骨形成标志物上升，骨吸收标志物下降，并对提高受试者骨量、骨密度有一定效果。

Michael R等[26]则对比了Romosozumab与其他抗骨松药物的疗效。该实验为随机对照双盲多中心研究，纳入了419例55-85岁骨质疏松(腰椎T评分小于等于-2，髋关节小于等于-3.5)的绝经后妇女，随机分配为口服阿仑膦酸盐组、皮下注射特立帕肽组、皮下注射Romosozumab组和对照组，其中阿仑膦酸盐用量为70 mg/周，特立帕肽用量为20μg/天，Romosozumab用量为70 mg、140 mg、210 mg/月，或140 mg、210 mg/3个月五种用法。1年后皮下注射Romosozumab210 mg/月的受试者腰椎BMD上升11.3%，对照组下降0.1%，阿仑膦酸盐组上升4.1%，特立帕肽组上升7.1%，结果显示Romosozumab对于绝经后低骨量女性有提高髋关节BMD、使血清骨形成标志物指标上升、使骨吸收标志物水平下降等作用，其治疗效果可以比肩阿仑膦酸盐、特立帕肽等药物。

Blosozumab是另一种已进行临床试验的Sclerostin单克隆抗体。Robert.R.Recker等[27]研究了该药物对于绝经后低骨量妇女的作用。实验为随机对照双盲多中心研究，纳入绝经后低骨量的妇女(共120人，平均年龄65.8岁，腰椎T评分-2.0至-3.5，平均分-2.8)，并将受试者分为研究组和对照组，研究组受试者随机接受每4周皮下注射Blosozumab 180 mg、每2周皮下注射Blosozumab 180 mg或每2周皮下注射Blosozumab 270 mg,；对照组使用安慰剂并跟踪随访1年，结果最高剂量的皮下注射Blosozumab受试者脊柱BMD相对基础水平提高了17.7%，髋关节提高了6.2%；皮下注射Blosozumab受试者其血清骨形成标志物亦快速升高，然而，最高剂量的皮下注射Blosozumab受试者在研究终止时其骨特异性碱性磷酸酶水平仍然高于安慰剂组；皮下注射Blosozumab受试者血清CTX水平在起初就开始下降，在两周后其浓度维持在低于安慰剂组的水平。实验结果提示皮下注射Blosozumab的受试者相比于安慰剂组在脊柱、股骨颈、髋关节的骨密度上表现出显著的剂量相关性的升高。研究过程中32名注射Blosozumab的患者出现抗药物抗体，其中影响Blosozumab有效性的仅1例，主要表现为腰椎、髋关节骨密度增幅较小(脊柱BMD相对基础水平提高了3.2%，髋关节提高了0.2%)。而Christopher P Recknor等的研究[28]则侧重于使用Blosozumab治疗骨质疏松的停药后情况。该研究选取参加了之前随机对照双盲多中心研究的120名妇女，在她们停用Blosozumab后进行了为期1年的随访(120名妇女最初参加了这项研究，106名妇女完成治疗，并继续进行随访，88名妇女完成1年随访)，在随访之初，除了皮下注射Blosozumab受试者的腰椎、髋关节BMD较高外，受试者其余临床(年龄、种族、BMI)特征维持匹配。在随访期结束时，即停药1年后，总体上受试者腰椎和髋关节骨密度出现不同程度下降，但皮下注射Blosozumab的受试者者腰椎和髋关节骨密度仍显著高于对照组受试者；在随访期中Blosozumab受试者与对照组血清P1NP、CTX中位数水平没有显著差异，研究结果提示Blosozumab对于提高绝经后女性骨量、骨密度具有良好效果，且能提高血清骨形成标志物。

以上临床研究同时关注了药物的安全性。注射Romosozumab的研究中出现的严重不良反应包括COPD，乳腺癌，非心源性胸痛，尺桡骨骨折和肾嗜酸性细胞瘤(各1例)，没有证据证明这些不良反应与使用Romosozumab存在必然联系[26]。Blosozumab的研究过程中有4名女性被诊断为乳腺癌，2人在接受Blosozumab注射3个月内确诊，1人在注射最后1剂Blosozumab后3个月确诊，1人在注射最后1剂Blosozumab后约1年确诊。其中1人在确诊乳腺癌时已伴有骨转移，其乳腺X线检查提示在研究纳入之前已有微钙化点；3人在纳入研究前4年内没有进行过乳腺X线检查；且4名受试者的肿瘤病理学、分期特点不一，基于乳腺癌诊断的时间点和肿块大小的考虑，研究人员认为肿瘤在纳入研究前就存在的可能性较大；且在之前的细胞学实验、动物实验中，没有证据表明Blosozumab与乳腺病变有联系[28]。除此以外，有文献提到Sclerostin单克隆抗体可能与骨肉瘤相关[29，30]。抑制人成骨肉瘤细胞MG63细胞Sclerostin表达，可以使具有骨形成作用的骨代谢调节相关蛋白表达水平上升、具有骨吸收作用的骨代谢调节相关蛋白表达水平下降。骨肉瘤细胞学研究[31]则提示Sost重组腺病毒沉默可促进MG63细胞增殖、提高ALP活性,降低钙离子浓度, 其机制可能与过表达的Sost基因竞争Lrp5，从而抑制Wnt信号通路的开放有关。目前尚缺少明确提示Sclerostin单克隆抗体与骨肉瘤疾病相关的证据，相关研究有待展开。

4 小结

Sclerostin是时下骨质疏松领域的研究热点之一，而Sclerostin单克隆抗体在骨质疏松的治疗领域已展现了一定价值。针对Sclerostin单克隆抗体治疗骨质疏松的疗效，研究人员开展了大量实验，结果证明了Sclerostin单克隆抗体可以提高骨密度、增加骨量、提高血清骨形成标志物、降低骨吸收标志物，其临床效果可比肩其他一些骨质疏松治疗药物。目前对Sclerostin单克隆抗体的研究的不足在于现有临床研究的对象多为绝经后女性，缺乏针对继发性骨质疏松症疗效的研究数据，此外，对于Sclerostin单克隆抗体可否降低骨折发生率、对骨折愈合的影响等方面研究数据报道不多，也需要进一步展开研究。目前的临床研究提示Sclerostin单克隆抗体安全性尚可，但其是否与肿瘤有关目前没有定论，期待未来有进一步研究证据。综上所述，Sclerostin单克隆抗体作为治疗骨质疏松的新药物，有继续研究的价值。