绝经期骨质疏松症和细胞因子 -凯发k8网页登录

【摘 要】　绝经期骨质疏松是一种随绝经期年龄增长而出现的全身骨量减少。其发病非常复杂。一般认为是雌激素、遗传、营养、废用性、年龄及免疫学等多因素交互作用的结果。近年来随着免疫学的不断发展，细胞因子在妇女绝经期骨质疏松症中的作用日益受到人们的重视。il-1、il-6、tnf、tgf、il-11、igf、csf等细胞因子通过自分泌和旁分泌作用，影响成骨细胞和破骨细胞的分化、增生、成熟和活化，从百影响骨质重建。讨论雌激素、细胞因子和绝经期骨质疏松症三者之间的关系，有助于了解绝经期骨质疏松症的发病机理，有助于寻求治疗绝经期骨质和疏松症的免疫学新途径。

【关键词】：骨质疏松症　细胞因子　雌激素　绝经期

绝经期骨质疏松症(postmenopausal osteoporosis,pop)是一种随绝经期年龄增长而出现的全身骨量的减少，并以骨矿物质、骨基质等减少为特征，病理骨折发生的危险性增高。在骨质疏松症分类中属原发性骨质疏松症。绝经期骨质疏松症的发病机理非常复杂，有些问题至今未阐明。一般认为是激素、遗传、营养、废用、年龄及免疫学等多因素交互作用的结果。近年来有随着免疫学的不断发展，细胞因子在绝经期骨质疏松症发病机制中的作用日益受到重视。本文综合近年有关文献，着重讨论细胞因子、雌激素、绝经期骨质疏松症三者间的关系，并期望寻求到治疗绝经期骨质疏松症的免疫学新途径。

细胞因子

细胞因子(cytokine)是机体炎症和免疫应答过程中由免疫细胞产生的一类具有免疫调节与效应功能的小分子多肽或蛋白质，分子量约4000~60000，具有很强的生物学活性。1972年，horton首次发现骨的吸收作用和细胞因子有关，当时称作为破骨细胞活化因子(osteoclast activating factor .oaf)oaf)。以后的实验证明oaf实际上就是一些和骨代谢有关的细胞因子，包括白细胞介素1(interleukin-1,il-1)，il-6，il-11，肿瘤坏死因子(tumornecrosis factor,tnf)，集落刺激因子(colony stimulating factor,csf)，转化生长因子(transforming growth factor,tgf)，胰岛素样生长因子(insulin like growth facto,igf)等，通过自分泌和旁分泌作用，影响成骨细胞(osteoclast,oc)的分化、增生，成熟和活化，从而影响骨质重建。妇女绝经期内雌激素变化，一方面可影响细胞因子的分泌，另一方面雌激素和细胞因子通过刺激骨髓中的靶细胞，调节骨吸收和形成间的平衡。雌激素水平下降后，oc基因表达增加，ob基因表达不足，最终导致骨形成和吸收不平衡，从而引起骨质疏松^①。

细胞因子与骨质疏松

一、il-1

il-1主要由单核细胞-巨噬细胞产生。il-1具有两种分子类型：il-1α和il-1β，两者抗原性不同，但靶细胞上受体和生物学活性相似。

1983年gowen发现il-1是和骨吸收作用有关的细胞因子，这是第一个被纯化的和骨吸收有关的细胞因子。gowen给小鼠注射重组的鼠il-1后，发现能诱导产生高钙血症和增加骨吸收;妇女双侧卵巢切除(ovarectomy,ovx)后，外周血il-1增加，血钙、羟脯氨酸/肌酐和钙/肌酐等骨吸收指标增高，但若在ovx的给予雌激素或il-1受体拮抗剂i(il-1 receptor antagonist,il-1ra)治疗后，这些改变均恢复正常^②。ralston应用pcr技术研究发现骨质疏松患者骨组织中il-1α、il-1βmrna表达比同龄经激素替代治疗者(hrt)或骨密度正常者^③。

在骨微环境中，il-1能促进oc前体细胞分化，成熟oc活化，诱导ob分泌其它促进骨吸收的细胞因子，如il-6、il-11、m-csf等，间接调节oc前体细胞的增生和分化。另外il-1刺激ob合成分泌骨钙素(osteocalcin,bgp),抑制其碱性磷酸酶活性，从而抑制成骨细胞的骨形成作用。也有人认为，il-1对细胞的作用与细胞的分化程度有关，对分化不全的细胞有促进作用，而对成熟细胞有抑制作用。前列腺素(pge2)在il-1诱导的骨吸收中的作用目前报道尚不一致。joneph在体外实验中发现il-1能刺激骨吸收和pg合成，但是pg抑制剂——消炎痛对il-1诱导的骨吸收影响很小：health认为消炎痛能部分抑制新生鼠颅盖骨的吸收效应：bayce等则认为短期应用il-1诱发的骨吸收不能被消炎痛抑制，而长期效应则被抑制。因此il-1诱发骨吸收可能存在着pg依赖和非pg依赖两种作用机制。il-1α和il-1β虽然具有相似的生物学效应，量对促进骨吸收的作用尚有争议^④。另外，kimble发现在雌激素水平下降的早期尚存在其它细胞因子的协同作用，因为小鼠只有卵巢切除后两月，单用il-1ra才能完全抑制骨吸收^⑤。

二、il-6

il-6是单核吞噬细胞等在il-1、tnf等诱导下产生的一种细胞因子，具有典型的多能性。il-6受体(il-6r)是一双链模式，由80kd的配子结合链和作为信号转导子的gp130组成。il-6通过il-6—il-6r自分泌环促进某些疾病的发生，gp130和il-6—il-6r复合物结合，执行其信号传导作用。具体过程目前仍不清楚^⑥。

一些体内外实验均证明，il-6是与骨吸收有关的细胞因子。il-6在骨微环境中，由il-1、tnf和脂多糖刺激ob细胞系和骨基质细胞产生。在体外培养中il-6能促进oc成熟，增加小梁骨中oc数。给祼鼠移植含有高水平的重组il-6细胞后可引起高钙血症，il-6抗体能抑制这种改变。来源于ovx后小鼠的骨髓细胞培养产生的il-6明显比假手术组织和hrt组高。绝经期骨质疏松妇女血细胞培养产生的il-6也比正常绝经妇女多，因此可以认为雌激素水平下降可增加il-6分泌，促进骨吸收，引起骨质疏^⑦。

il-6协同il-3诱导克隆形成单位(colony forming units,cfu)发育，oc由粒细胞巨噬细胞集落生成单位(granuocyte macrophage colony forming units,cfu-gm)分化而来的，ob是由成纤维细胞集落生成单位(colony forming units fibroblasts,cfu-f)分化而来的^①。妇女绝经期雌激素水平下降，促使 ob和骨基质细胞分泌il-6增加，il-6进一步刺激oc前体细胞分化为成熟的oc，促进骨吸收。另外，雌激素水平下降时也能刺激单核细胞产生il-1、tnf，从而增加ob和基质细胞数，间接调节骨吸收作用^⑤。雌激素是在il-6基因转录水平抑制il-6分泌的。这是由雌激素受体介导的间接地影响il-6mrna启动子大约255bp序列的转录活化^⑧。tamura在动物实验中发现当雌激素水平下降时不仅骨细胞中il-6分泌增加，同时il-6r也增加，这是通过gp130介导的^⑨。lin在体外实验中发现，雌激素可减少骨髓基质和ob细胞中il-6 gp80 mrna和gp130 mrna表达的作用。而ovx后小鼠的骨髓细胞培养，其上清液中gp130、gp80和il-6 mrna的表达均增加[10]。在多发性骨髓瘤和类风湿病人的血清中il-6——il-6r水平增加，提示了这一复合物可能和这些疾病中骨损伤和高钙血症有关。因此可以认为绝经期妇女体内il-6分泌增加的同时，il-6r、gp130也可产生变化。当然这一理论尚有待进一步研究。

三、tnf

tnf主要由活化的单核吞噬细胞产生。tnf能刺激单核吞噬细胞合成il-1、il-6等细胞因子，诱导血管内皮细腻和成纤维细胞合成cs，促进骨髓中细胞的成熟与分化，促进骨吸收作用。

tnf和il-1一样是有效的骨吸收诱导剂。有研究显示，绝经10年后，骨质疏松妇女血免疫细胞培养tnf-α增加，并和腰椎骨密度下降成负相关。ammann用表达stnfr1-fcig3融合蛋白，能拮抗tnf-α的转基因小刀鼠研究发现，小鼠ovx后12周后，转基因小鼠骨量及骨钙均无变化，而未转基因小鼠骨量及骨钙均减少。kimble发现在ovx后早期丢失中，tnf是协同il-1诱导oc基因表达的，因为只有同时使用il-1ra和tnf抑制剂tnf结合蛋白(tnf-binding protein,tnf-bp)才能完全抑制oc基因表达^⑤。因此，ammann认为tnf-α和il-1是雌激素缺乏时刺激骨吸收作用的第一步，而这一作用的完成，有赖于il-6介导^⑿。另外，tnf还能诱导ob和骨基质细胞分泌il-11、csf等其它因子，间接地诱导oc前体分化，刺激骨吸收。

四、tgf-β

转化生长因子-β(tgf-β)是一类多功能的调节细胞生长、分化的细胞因子。在骨矿基质中能提取出三种tgf-β异构体(tgf-β1，tgf-β2，tgf-β3)。骨吸收时释放入骨基质的是无活性tgf-β前肽，能被周围环境中的ph值改变等外界因素刺激而激活。在体内，tgf-β是由成骨细胞和破骨细胞合成的，局部注射ttgf-β可刺激软骨或骨形成，全身注射tgf-β可引起全身成骨细胞活性增加。在体外实验中，tgf-β通过ob诱导细胞外基质分泌，抑制基质矿化，调节骨祖细胞增生和ob分化指标的表达^⒀。tgf-β作用于不同的细胞可得到不同的效应。动物实验中发现，tgf-β能抑制骨髓来源的oc的分化。erlebacher用高表达tgf-β2的转基因小鼠研究发现tgf-β2能同时增加ob和oc的活性，并通过调节两者的平衡，影响骨转换，其结果引起骨吸收增加^⒀。langdahl用单链构象多态性(single stranded conformation polymorphism,sscp)结合dna测序研究tgf-β1基因序列改变和pop的关系，发现pop组，tgf-β1基因序列变异比例明显增高，骨转换指示骨碱性磷酸酶(bap)、尿羧脯氨酸增加，腰椎骨量下降，可能的解释是tgf-β1合成受损。