【摘 要】　絕經(jīng)期骨質(zhì)疏松是一種隨絕經(jīng)期年齡增長而出現(xiàn)的全身骨量減少。其發(fā)病非常復(fù)雜。一般認(rèn)為是雌激素、遺傳、營養(yǎng)、廢用性、年齡及免疫學(xué)等多因素交互作用的結(jié)果。近年來隨著免疫學(xué)的不斷發(fā)展，細(xì)胞因子在婦女絕經(jīng)期骨質(zhì)疏松癥中的作用日益受到人們的重視。IL-1、IL-6、TNF、TGF、IL-11、IGF、CSF等細(xì)胞因子通過自分泌和旁分泌作用，影響成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞的分化、增生、成熟和活化，從百影響骨質(zhì)重建。討論雌激素、細(xì)胞因子和絕經(jīng)期骨質(zhì)疏松癥三者之間的關(guān)系，有助于了解絕經(jīng)期骨質(zhì)疏松癥的發(fā)病機(jī)理，有助于尋求治療絕經(jīng)期骨質(zhì)和疏松癥的免疫學(xué)新途徑。

【關(guān)鍵詞】：骨質(zhì)疏松癥　細(xì)胞因子　雌激素　絕經(jīng)期

絕經(jīng)期骨質(zhì)疏松癥(postmenopausal osteoporosis,POP)是一種隨絕經(jīng)期年齡增長而出現(xiàn)的全身骨量的減少，并以骨礦物質(zhì)、骨基質(zhì)等減少為特征，病理骨折發(fā)生的危險(xiǎn)性增高。在骨質(zhì)疏松癥分類中屬原發(fā)性骨質(zhì)疏松癥。絕經(jīng)期骨質(zhì)疏松癥的發(fā)病機(jī)理非常復(fù)雜，有些問題至今未闡明。一般認(rèn)為是激素、遺傳、營養(yǎng)、廢用、年齡及免疫學(xué)等多因素交互作用的結(jié)果。近年來有隨著免疫學(xué)的不斷發(fā)展，細(xì)胞因子在絕經(jīng)期骨質(zhì)疏松癥發(fā)病機(jī)制中的作用日益受到重視。本文綜合近年有關(guān)文獻(xiàn)，著重討論細(xì)胞因子、雌激素、絕經(jīng)期骨質(zhì)疏松癥三者間的關(guān)系，并期望尋求到治療絕經(jīng)期骨質(zhì)疏松癥的免疫學(xué)新途徑。

細(xì)胞因子

細(xì)胞因子(cytokine)是機(jī)體炎癥和免疫應(yīng)答過程中由免疫細(xì)胞產(chǎn)生的一類具有免疫調(diào)節(jié)與效應(yīng)功能的小分子多肽或蛋白質(zhì)，分子量約4000~60000，具有很強(qiáng)的生物學(xué)活性。1972年，horton首次發(fā)現(xiàn)骨的吸收作用和細(xì)胞因子有關(guān)，當(dāng)時(shí)稱作為破骨細(xì)胞活化因子(osteoclast activating factor .OAF)OAF)。以后的實(shí)驗(yàn)證明OAF實(shí)際上就是一些和骨代謝有關(guān)的細(xì)胞因子，包括白細(xì)胞介素1(interleukin-1,IL-1)，IL-6，IL-11，腫瘤壞死因子(tumornecrosis factor,TNF)，集落刺激因子(colony stimulating factor,CSF)，轉(zhuǎn)化生長因子(transforming growth factor,TGF)，胰島素樣生長因子(insulin like growth facto,IGF)等，通過自分泌和旁分泌作用，影響成骨細(xì)胞(osteoclast,OC)的分化、增生，成熟和活化，從而影響骨質(zhì)重建。婦女絕經(jīng)期內(nèi)雌激素變化，一方面可影響細(xì)胞因子的分泌，另一方面雌激素和細(xì)胞因子通過刺激骨髓中的靶細(xì)胞，調(diào)節(jié)骨吸收和形成間的平衡。雌激素水平下降后，OC基因表達(dá)增加，OB基因表達(dá)不足，最終導(dǎo)致骨形成和吸收不平衡，從而引起骨質(zhì)疏松^①。

細(xì)胞因子與骨質(zhì)疏松

一、IL-1

IL-1主要由單核細(xì)胞-巨噬細(xì)胞產(chǎn)生。IL-1具有兩種分子類型：IL-1α和IL-1β，兩者抗原性不同，但靶細(xì)胞上受體和生物學(xué)活性相似。

1983年Gowen發(fā)現(xiàn)IL-1是和骨吸收作用有關(guān)的細(xì)胞因子，這是第一個(gè)被純化的和骨吸收有關(guān)的細(xì)胞因子。Gowen給小鼠注射重組的鼠IL-1后，發(fā)現(xiàn)能誘導(dǎo)產(chǎn)生高鈣血癥和增加骨吸收;婦女雙側(cè)卵巢切除(ovarectomy,OVX)后，外周血IL-1增加，血鈣、羥脯氨酸/肌酐和鈣/肌酐等骨吸收指標(biāo)增高，但若在OVX的給予雌激素或IL-1受體拮抗劑I(IL-1 receptor antagonist,IL-1Ra)治療后，這些改變均恢復(fù)正常^②。Ralston應(yīng)用PCR技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)骨質(zhì)疏松患者骨組織中IL-1α、IL-1βmRNA表達(dá)比同齡經(jīng)激素替代治療者(HRT)或骨密度正常者^③。

在骨微環(huán)境中，IL-1能促進(jìn)OC前體細(xì)胞分化，成熟OC活化，誘導(dǎo)OB分泌其它促進(jìn)骨吸收的細(xì)胞因子，如IL-6、IL-11、M-CSF等，間接調(diào)節(jié)OC前體細(xì)胞的增生和分化。另外IL-1刺激OB合成分泌骨鈣素(osteocalcin,BGP),抑制其堿性磷酸酶活性，從而抑制成骨細(xì)胞的骨形成作用。也有人認(rèn)為，IL-1對(duì)細(xì)胞的作用與細(xì)胞的分化程度有關(guān)，對(duì)分化不全的細(xì)胞有促進(jìn)作用，而對(duì)成熟細(xì)胞有抑制作用。前列腺素(PGE2)在IL-1誘導(dǎo)的骨吸收中的作用目前報(bào)道尚不一致。Joneph在體外實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)IL-1能刺激骨吸收和PG合成，但是PG抑制劑——消炎痛對(duì)IL-1誘導(dǎo)的骨吸收影響很小：Health認(rèn)為消炎痛能部分抑制新生鼠顱蓋骨的吸收效應(yīng)：Bayce等則認(rèn)為短期應(yīng)用IL-1誘發(fā)的骨吸收不能被消炎痛抑制，而長期效應(yīng)則被抑制。因此IL-1誘發(fā)骨吸收可能存在著PG依賴和非PG依賴兩種作用機(jī)制。IL-1α和IL-1β雖然具有相似的生物學(xué)效應(yīng)，量對(duì)促進(jìn)骨吸收的作用尚有爭議^④。另外，Kimble發(fā)現(xiàn)在雌激素水平下降的早期尚存在其它細(xì)胞因子的協(xié)同作用，因?yàn)樾∈笾挥新殉睬谐髢稍拢瑔斡胕l-1Ra才能完全抑制骨吸收^⑤。

二、IL-6

IL-6是單核吞噬細(xì)胞等在IL-1、TNF等誘導(dǎo)下產(chǎn)生的一種細(xì)胞因子，具有典型的多能性。IL-6受體(IL-6R)是一雙鏈模式，由80KD的配子結(jié)合鏈和作為信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)子的gp130組成。IL-6通過IL-6—IL-6R自分泌環(huán)促進(jìn)某些疾病的發(fā)生，gp130和IL-6—IL-6R復(fù)合物結(jié)合，執(zhí)行其信號(hào)傳導(dǎo)作用。具體過程目前仍不清楚^⑥。

一些體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)均證明，IL-6是與骨吸收有關(guān)的細(xì)胞因子。IL-6在骨微環(huán)境中，由IL-1、TNF和脂多糖刺激OB細(xì)胞系和骨基質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生。在體外培養(yǎng)中IL-6能促進(jìn)OC成熟，增加小梁骨中OC數(shù)。給祼鼠移植含有高水平的重組IL-6細(xì)胞后可引起高鈣血癥，IL-6抗體能抑制這種改變。來源于OVX后小鼠的骨髓細(xì)胞培養(yǎng)產(chǎn)生的IL-6明顯比假手術(shù)組織和HRT組高。絕經(jīng)期骨質(zhì)疏松婦女血細(xì)胞培養(yǎng)產(chǎn)生的IL-6也比正常絕經(jīng)婦女多，因此可以認(rèn)為雌激素水平下降可增加IL-6分泌，促進(jìn)骨吸收，引起骨質(zhì)疏^⑦。

IL-6協(xié)同IL-3誘導(dǎo)克隆形成單位(colony forming units,CFU)發(fā)育，OC由粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落生成單位(granuocyte macrophage colony forming units,CFU-GM)分化而來的，OB是由成纖維細(xì)胞集落生成單位(colony forming units fibroblasts,CFU-F)分化而來的^①。婦女絕經(jīng)期雌激素水平下降，促使 oB和骨基質(zhì)細(xì)胞分泌IL-6增加，IL-6進(jìn)一步刺激OC前體細(xì)胞分化為成熟的OC，促進(jìn)骨吸收。另外，雌激素水平下降時(shí)也能刺激單核細(xì)胞產(chǎn)生IL-1、TNF，從而增加OB和基質(zhì)細(xì)胞數(shù)，間接調(diào)節(jié)骨吸收作用^⑤。雌激素是在IL-6基因轉(zhuǎn)錄水平抑制IL-6分泌的。這是由雌激素受體介導(dǎo)的間接地影響IL-6mRNA啟動(dòng)子大約255bp序列的轉(zhuǎn)錄活化^⑧。Tamura在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)當(dāng)雌激素水平下降時(shí)不僅骨細(xì)胞中IL-6分泌增加，同時(shí)IL-6R也增加，這是通過gp130介導(dǎo)的^⑨。Lin在體外實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，雌激素可減少骨髓基質(zhì)和OB細(xì)胞中IL-6 gp80 mRNA和gp130 mRNA表達(dá)的作用。而OVX后小鼠的骨髓細(xì)胞培養(yǎng)，其上清液中g(shù)p130、gp80和IL-6 mRNA的表達(dá)均增加[10]。在多發(fā)性骨髓瘤和類風(fēng)濕病人的血清中IL-6——IL-6R水平增加，提示了這一復(fù)合物可能和這些疾病中骨損傷和高鈣血癥有關(guān)。因此可以認(rèn)為絕經(jīng)期婦女體內(nèi)IL-6分泌增加的同時(shí)，IL-6R、gp130也可產(chǎn)生變化。當(dāng)然這一理論尚有待進(jìn)一步研究。

三、TNF

TNF主要由活化的單核吞噬細(xì)胞產(chǎn)生。TNF能刺激單核吞噬細(xì)胞合成IL-1、IL-6等細(xì)胞因子，誘導(dǎo)血管內(nèi)皮細(xì)膩和成纖維細(xì)胞合成CS，促進(jìn)骨髓中細(xì)胞的成熟與分化，促進(jìn)骨吸收作用。

TNF和IL-1一樣是有效的骨吸收誘導(dǎo)劑。有研究顯示，絕經(jīng)10年后，骨質(zhì)疏松婦女血免疫細(xì)胞培養(yǎng)TNF-α增加，并和腰椎骨密度下降成負(fù)相關(guān)。Ammann用表達(dá)STNFR1-FCIG3融合蛋白，能拮抗TNF-α的轉(zhuǎn)基因小刀鼠研究發(fā)現(xiàn)，小鼠OVX后12周后，轉(zhuǎn)基因小鼠骨量及骨鈣均無變化，而未轉(zhuǎn)基因小鼠骨量及骨鈣均減少。Kimble發(fā)現(xiàn)在OVX后早期丟失中，TNF是協(xié)同IL-1誘導(dǎo)OC基因表達(dá)的，因?yàn)橹挥型瑫r(shí)使用IL-1ra和TNF抑制劑TNF結(jié)合蛋白(TNF-binding protein,TNF-bp)才能完全抑制OC基因表達(dá)^⑤。因此，Ammann認(rèn)為TNF-α和IL-1是雌激素缺乏時(shí)刺激骨吸收作用的第一步，而這一作用的完成，有賴于IL-6介導(dǎo)^⑿。另外，TNF還能誘導(dǎo)OB和骨基質(zhì)細(xì)胞分泌IL-11、CSF等其它因子，間接地誘導(dǎo)OC前體分化，刺激骨吸收。

四、TGF-β

轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)是一類多功能的調(diào)節(jié)細(xì)胞生長、分化的細(xì)胞因子。在骨礦基質(zhì)中能提取出三種TGF-β異構(gòu)體(TGF-β1，TGF-β2，TGF-β3)。骨吸收時(shí)釋放入骨基質(zhì)的是無活性TGF-β前肽，能被周圍環(huán)境中的pH值改變等外界因素刺激而激活。在體內(nèi)，TGF-β是由成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞合成的，局部注射TTGF-β可刺激軟骨或骨形成，全身注射TGF-β可引起全身成骨細(xì)胞活性增加。在體外實(shí)驗(yàn)中，TGF-β通過OB誘導(dǎo)細(xì)胞外基質(zhì)分泌，抑制基質(zhì)礦化，調(diào)節(jié)骨祖細(xì)胞增生和OB分化指標(biāo)的表達(dá)^⒀。TGF-β作用于不同的細(xì)胞可得到不同的效應(yīng)。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，TGF-β能抑制骨髓來源的OC的分化。Erlebacher用高表達(dá)TGF-β2的轉(zhuǎn)基因小鼠研究發(fā)現(xiàn)TGF-β2能同時(shí)增加OB和OC的活性，并通過調(diào)節(jié)兩者的平衡，影響骨轉(zhuǎn)換，其結(jié)果引起骨吸收增加^⒀。Langdahl用單鏈構(gòu)象多態(tài)性(single stranded conformation polymorphism,SSCP)結(jié)合DNA測(cè)序研究TGF-β1基因序列改變和POP的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)POP組，TGF-β1基因序列變異比例明顯增高，骨轉(zhuǎn)換指示骨堿性磷酸酶(BAP)、尿羧脯氨酸增加，腰椎骨量下降，可能的解釋是TGF-β1合成受損。