维生素D影响双磷酸盐类药物治疗抗骨质疏松效果的研究进展

张宇博综述，王岩松审校

0 引 言

中国已步入老龄化社会，中国目前60岁以上人口占总人口比例为15.5%，超过世界卫生组织规定的7%[1-2]。骨质疏松症发病率与年龄呈明显正相关，据调查显示中国60岁以上女性骨质疏松发病率达46.38%，达到4 900万[3]。可见骨质疏松症是目前我国急需解决的问题。同时老年人中维生素D缺乏症极为常见[4-5]。老年人因缺乏日照以及摄入和吸收障碍常有维生素D缺乏，继而增加了维生素D缺乏症的发病率从而导致骨质疏松，而骨质疏松症又会进一步缩短户外活动时间，从而造成骨量持续下降的恶性循环。因此对维生素D以及骨质疏松症的研究急需进一步深入。临床上主要应用双磷酸盐类(bisphosphonates,BPs)药物治疗骨质疏松症。近年研究发现血清维生素D水平可影响双磷酸盐类药物BPs的疗效，同时血清维生素D又受地理因素影响。现就维生素D对BPs抗骨质疏松疗效影响的研究进展作一综述。

1 骨质疏松症的诊治

1.1 骨质疏松症的诊断

1.1.1骨密度(bonemineraldensity,BMD) BMD作为传统检测手段早已作为骨质疏松症诊断的金标准应用于临床，同时以骨转换标志物(bone turnover markers, BTM)为代表的生化检查可作为辅助进行鉴别诊断。

根据世界卫生组织2004年发布的诊断标准：绝经后女性和50 岁以上男性使用双能X线(dual Energy X-ray Absorptiometry, DXA)测得的股骨颈BMD，参照白种人年轻女性峰值骨量减少2.5个标准差(-2.5SD)及以上，作为骨质疏松症的诊断标准。由于黄种人峰值骨量低于白种人等原因，国内也推荐使用低于峰值骨量2个标准差(-2.0SD),或者骨量下降25%作为诊断标准[6]。

1.1.2BTMBTM是在骨重塑的不同阶段由成骨细胞(osteoblast,OB)和破骨细胞(osteoclast,OC)产生、释放的蛋白质或基质降解产物。它在评估在一段时间内，药物和疾病等因素对骨形成与骨吸收的效率的影响方面有很大用处[7]。BTM只可作为辅助进行鉴别诊断，不能用于骨质疏松症的确诊。国际骨质疏松基金会(International Osteoporosis Foundation, IOF)推荐将成骨指标P1NP(N-terminal propeptide of type 1 Precollagen)和破骨指标β-CTX(type I collagen cross-linked C-telopeptide)作为两个敏感性较好的BTM应用于临床[8]。

BMD和BTM在兼具诊断功能的同时，作为传统和新兴的两种检测方法，可连同骨折风险性一起作为骨质疏松治疗的目标参数，影像学和生化监测相互协同，使骨质疏松的治疗更加立体化。

1.2骨质疏松症的治疗在治疗方面存在基础治疗与药物干预治疗之分。现阶段骨质疏松的治疗是在以调节生活方式，补充钙剂、维生素D剂等治疗基础上，进行以抗骨吸收为靶点的BPs治疗。这些治疗中，钙和维生素D的补充始终作为高优先级的原则进行辅助治疗。

1.2.1基础措施骨骼健康的建议：①充足的钙和维生素D的摄入。钙1000～1200 mg/d，分次服。维生素D 800～1200 IU/d； ②规律的负重和肌肉锻炼；③严格限烟限酒； ④严防摔倒[2]。

1.2.2药物干预抗骨松药物按作用机制可包括抗骨吸收剂，促骨形成剂，传统中药等，目前BPs药物是抗骨吸收剂的主体[9]。BPs可与骨矿物质牢固结合的能力使它们具备了可被靶器官摄取的独特属性。其特殊的P-C-P分子结构可使BPs与骨矿盐牢固结合并难以被降解，在体内发挥抑制骨吸收，降低骨转换率的功能。Nancollas等[10]通过实验得出结论，各种BPs的亲和力从弱到强依次为：氯膦酸二钠<依替膦酸钠<利塞膦酸钠<伊班膦酸钠<阿伦磷酸钠<唑来膦酸钠。唑来膦酸钠在良好的抑制骨吸收的同时，不会引起骨矿化障碍，是目前公认作用最强的BPs[11-12]。

2 维生素D对BPs抗骨质疏松疗效的影响及其机制

维生素D是调节钙磷代谢的重要激素，是典型的骨代谢调控激素。它可促进小肠和肾小管对钙磷的重吸收，促进骨矿物质动员，广泛参与骨代谢和机体细胞代谢。维生素D缺乏症在全球范围趋于流行化[13]。在中国维生素D缺乏的问题相当普遍，即便在高钙饮食、高辐射量光照地区同样如此，如果采用血清25-羟基维生素D[25(OH)D]<50 nmol /L (20 ng/mL)对此病症加以界定，大部分区域调研发现，患此病症几率在60%以上；若由25(OH)D<75 nmol /L (30 ng/mL)对此病症加以界定，大部分区域调研发现，患此病症几率在90%以上[14]。近年研究发现，维生素D还可作用于OB和软骨细胞表面的维生素D受体(vitamin D receptor, VDR)，起到调节骨稳态的作用。并且维持适宜水平的血清维生素D浓度可使抗骨质疏松治疗达到最大疗效[15]。

2.1维生素D对BPs抗骨质疏松疗效的影响

2.1.1维生素D可提高无药物应答的Bps使用者的BMD并非所有骨质疏松患者都会对Bps产生应答，在关于接受依替膦酸钠和阿伦磷酸钠治疗的患者中，尚有15%和5%的Bps使用者BMD水平仍持续下降[16]。Cairoli等[17]在后续研究中报道多达25%的患者对Bps产生了低预期的BMD应答。Adami等[18]指出这种不充分的治疗应答系未在基础治疗中充分补充维生素D所致。 Heckman等[16]发现在对Bps无应答患者加用1年的维生素D 1000 IU/d辅助治疗后，患者的腰椎BMD上升了2.19%，而加用辅助治疗前患者的BMD较正式开始抗骨质疏松治疗时下降了0.55%,实验证实对于Bps治疗无效的患者,应用维生素D协同治疗可有效提升腰椎BMD。但研究者尚未找到维生素D可改善Bps患者BMD恢复情况的确实依据[16]。

2.1.2维生素D对Bps疗效的易化作用伴随着研究的持续进展越来越多的证据指出维生素D可有效提升Bps的疗效。Mastaglia等[18]研究发现去维生素D喂养可明显弱化Bps治疗大鼠骨质疏松的效果。Adami等[19]及其团队就接受阿仑膦酸钠、利塞膦酸钠、雷洛昔芬等药物治疗的骨质疏松患者展开研究，发现相较于维生素D缺乏组[25(OH)D<20 ng/L]，维生素D正常组患者的BMD变化要高3～5倍，骨折发生率低1.5倍,类似研究也支持这一观点，其中之一指出普遍存在的维生素D缺乏可降低骨密度对阿伦磷酸钠治疗的反应[20]。基于以上理论， Mosali等[21]就维生素D对唑来膦酸钠的疗效展开研究，不仅验证了适宜浓度的维生素D可显著提升唑来膦酸钠的疗效，而且发现维生素D缺乏引起的继发性甲状旁腺亢进可明显降低唑来膦酸钠治疗的有效率。

在临床上维生素D往往与钙剂合用。很难分辨出维生素D和钙剂对于易化疗效的区别， Bonnick等[22]将接受阿伦磷酸钠治疗的患者分为阿伦磷酸钠、阿伦磷酸钠+维生素D、阿伦磷酸钠+钙剂，发现阿伦磷酸钠+维生素D组的BMD变化要高于阿仑膦酸钠组和阿仑膦酸钠+钙剂组，而阿仑膦酸钠和阿仑膦酸钠+钙剂无明显差异，可见辅助治疗中是维生素D主要起到易化Bps疗效作用。维生素D可改善肌肉功能，增强肌肉收缩速度，增加机体协调性。因此在治疗上维生素D还可协同Bps降低跌倒风险[23]。

部分研究指出，维生素D与Bps无明显相关性，后续研究解释可能研究样本维生素D水平过高，使Bps的疗效达到平台期有关[24]。并且此类研究利用口服双磷酸盐进行研究，受试者的依从性成为实验不可控的干扰因素。

2.1.3维生素D易化Bps的最适浓度越来越多的研究者在探寻使Bps发挥最大疗效的维生素D浓度，通过对1515名绝经后女性研究对象进行试验，Adami等[19]发现，所有研究对象在经过抗骨吸收药物平均13y治疗期后，25(OH)D≥20 ng /mL患者新发骨折率达8.8%，在全髋骨密度、腰椎骨密度、股骨颈骨密度3指标分别提升了1.88%、2.3%和0.93%；25OH低于20 ng /mL患者则新发骨折率为12.3%，全髋骨密度只增多了0. 13%，腰椎骨密度与股骨颈骨密度则有所下降，程度分别为0.54%和1.13%[19]。在应用阿仑膦酸钠来促进骨密度增大方面，Ishijima等[25]提出使此药物起效的最低剂量的25(OH)D浓度为 25 ng/mL，经过半年治疗，此参数在25 ng/mL以下患者腰椎骨密度至提升了3.3%，但是，此参数≥25 ng /mL患者，腰椎骨密度则提高了6. 8%。在采取双膦酸盐疗法方面，Carmel等[26]提出25(OH)D≥33 ng /mL能够实现最好治疗效果，在治疗有效率上，可相比未实施此疗法时，提升了4.5 倍。故而，保守判断血清25(OH)D≥30 ng /mL(或33 ng /mL )这一水平下，维生素D可能效能最强，以及双膦酸盐可能达最好治疗效果[27]。造成维生素D及其代谢物对BPs疗效的良性影响的机制尚不明确，现阶段主要有2种理论：自分泌/旁分泌途径与内分泌途径。

第一种机制：维生素D可通过自分泌/旁分泌方式直接发挥作用[28]。从而使处于最适浓度的维生素D与BPs协同作用，维持骨骼矿化并减少OC对骨骼的吸收。相关体外实验证实维生素D可通过促进OB成熟，并表达与骨矿化相关的基因来增强骨骼的矿化[29]。此外，在血清1,25-二羟维生素D3[1,25 (OH)2 D3]浓度充足时OC活性将有所降低，后续文献指出维生素D可显著降低核因子κ B受体活化因子配体(receptor activator for nuclear factor-κ B ligand, RANKL)表达，阻碍骨重构的信号转导[30-31]。同时，经由对骨保护蛋白(osteoclastogenesis inhibitory factor, OPG)/核因子Kβ受体活化因子(receptor activator of nuclear factor-κ B, RANK)/ RANKL这一信号通路施以干预，实现对骨稳态的调节32。

维生素D对骨转换过程中的不同细胞的作用各异。①1,25(OH)2D3/VDR对OC的调控：OC属于多核巨细胞，具备高度分化特征。OC是机体中仅有的进行骨吸收的细胞，在很大程度上影响着骨骼平衡与发育。在机体骨矿代谢中，作为调节因子，维生素D与此物质代谢物起着关键作用，可经由诸多渠道对OC分化和活性施以间接(或直接)介导，同时发挥双向调控效能，即若浓度在生理水平以下，会使OC 活性减弱与OC 分化受抑；反之会对其介导的骨吸收效应加以强化，同时可见剂量依赖性特征。现已明确，1,25 (OH)2D3能够结合其受体VDR，实现使RANKL表达增强目的。通过分析基因芯片证实，在增强RANKL表达上，1,25 (OH)2D3作用机制可能为使Kruppel样因子4(Kruppel-like factor 4， KLF4)表达减弱。在骨代谢环节，KLF4会同VDR竞争来和RANKL基因启动子进行结合，由此使上述提及的RANKL表达明显下降。待将剂量为10 nmol /L的1,25 (OH)2D3加入，会抑制KLF4结合RANKL基因启动子，由此提高VDR同此启动子结合率，实现对RANKL高表达加以诱导、增强骨吸收活性与加速OC产生目的[33]。②1,25(OH)2D3/VDR对OB的调控：维生素D对OB的调控取决于其分化阶段，体外研究发现，对于早期OB 分化，1,25(OH)2D3具备抑制作用，使诸多分化标志物[包括ALP(碱性磷酸酶)、骨钙素与Col-1(I型胶原)等]表达减弱，还能够使更多 OPN(骨桥蛋白)、PPi(无机焦磷酸)等产生，实现刺激OC产生目的，妨碍OB产生矿化结节;若OB发展至成熟阶段，1，25 (OH)2D3对其分化可施以积极影响，同时使骨钙素表达上升以及沉积大量矿物质，间接降低骨吸收1,25(OH)2D3/VDR对软骨细胞的调控能力[33]。

第二种机制：维生素D通过内分泌途径，以负反馈的方式与甲状旁腺激素(parathyroid hormone，PTH)成纤维细胞生长因子23(fibroblast growth factor 23，FGF23)形成相互协调，相互制约的调控网络[34]。有研究指出当25(OH)D浓度<50 nmol/L时PTH的平均浓度为44 ng/L，并发现PTH<44 ng/L的患者，相比于PTH>44 ng/L的患者，其表现出更高的髋部BMD应答和更低水平的CTX浓度。可见高浓度PTH可抵消或降低唑来膦酸抗骨吸收的能力[21]。

2.1.4维生素D在Bps围治疗期的作用众所周知在Bps应用过程中需要结合维生素D进行治疗，并且在治疗前提高维生素D浓度可以强化Bps疗效。其实维生素D在Bps治疗后亦可不同程度提高疗效。对于长期应用BPs药物治疗的患者，在停用BPs后继续补充维生素D和元素钙，可使BMD下降并维持BMD值在一个相对稳定的水平[35]。而对于Bps无应答患者，在用药后提高维生素D治疗强度可提升应答率[19]。可见，维生素D在Bps的整个治疗期都起到加强疗效的作用。

2.2维生素D与地理因素维生素D主要通过皮肤吸收紫外线合成，少量通过小肠吸收，维生素D水平与肤色、日照时长，太阳能辐射强度，海拔高度，当地饮食习惯有关[36]。因此具有地区特异性，有调查显示，维生素D与纬度呈负相关[4]。Arantes等[37]调查发现维生素D与纬度有明显的负相关性，纬度每上升1度可使维生素D下降约0.7 nmol/L(0.28 ng/mL)。国内一篇多地区报道显示：按照纬度从高到低，北京、上海、武汉、重庆及广州维生素D 水平总体呈上升趋势[38]。随着纬度逐渐上升，当其超过北纬 35°时，由于太阳入射角度过小，光照的量和强度都受到削弱，冬季时产生的日照量无法供给体内合成维生素D，人体合成维生素D功能降低，甚至为零[39]。这与纬度对日光辐射质量的影响有关，研究发现低纬度地区紫外线指数明显高于高纬度地区。季节也可影响到达地表的紫外线强度，有研究指出高纬度地区城市居民冬夏血清维生素D浓度变化较低纬度地区更为明显[40]。中国北纬35°以上地区约占国土面积54%，约半数人口受维生素D合成不足的影响。由于血清维生素D对BPs疗效的影响，地域之间的抗骨质疏松疗效可能存在区别。

3 展 望

随着人口老龄化的进展，治疗及监测骨质疏松症已成为不可忽视的问题。目前临床上骨质疏松的治疗主要以抗骨质吸收治疗为主。其监测参数包括BMD和BTM。随着BTM研究的逐渐深入，监测骨质疏松治疗的效率得到显著提升。维生素D在骨转换、骨稳态的调节中起着重要作用，OC和OB中均存在VDR，并且充足的维生素D水平可以提高BPs抗骨质吸收治疗的疗效。维生素D受地理因素尤其是纬度的影响较大，因其地域特异性，受地理因素影响，不同地区抗骨质吸收治疗的效果有所差异，目前尚未发现国内存在维生素D对BPs疗效影响的报道，其深度和广度有待后续相关研究，同时既往相关研究均是以BMD作为参数进行疗效评估，若利用BTM变化的时效性，可大大提高研究效率。

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