【摘 要】　絕經期骨質疏松是一種隨絕經期年齡增長而出現(xiàn)的全身骨量減少。其發(fā)病非常復雜。一般認為是雌激素、遺傳、營養(yǎng)、廢用性、年齡及免疫學等多因素交互作用的結果。近年來隨著免疫學的不斷發(fā)展，細胞因子在婦女絕經期骨質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等細胞因子通過自分泌和旁分泌作用，影響成骨細胞和破骨細胞的分化、增生、成熟和活化，從百影響骨質重建。討論雌激素、細胞因子和絕經期骨質疏松癥三者之間的關系，有助于了解絕經期骨質疏松癥的發(fā)病機理，有助于尋求治療絕經期骨質和疏松癥的免疫學新途徑。

【關鍵詞】：骨質疏松癥　細胞因子　雌激素　絕經期

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

細胞因子

細胞因子(cytokine)是機體炎癥和免疫應答過程中由免疫細胞產生的一類具有免疫調節(jié)與效應功能的小分子多肽或蛋白質，分子量約4000~60000，具有很強的生物學活性。1972年，horton首次發(fā)現(xiàn)骨的吸收作用和細胞因子有關，當時稱作為破骨細胞活化因子(osteoclast activating factor .OAF)OAF)。以后的實驗證明OAF實際上就是一些和骨代謝有關的細胞因子，包括白細胞介素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，影響成骨細胞(osteoclast,OC)的分化、增生，成熟和活化，從而影響骨質重建。婦女絕經期內雌激素變化，一方面可影響細胞因子的分泌，另一方面雌激素和細胞因子通過刺激骨髓中的靶細胞，調節(jié)骨吸收和形成間的平衡。雌激素水平下降后，OC基因表達增加，OB基因表達不足，最終導致骨形成和吸收不平衡，從而引起骨質疏松^①。

細胞因子與骨質疏松

一、IL-1

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

1983年Gowen發(fā)現(xiàn)IL-1是和骨吸收作用有關的細胞因子，這是第一個被純化的和骨吸收有關的細胞因子。Gowen給小鼠注射重組的鼠IL-1后，發(fā)現(xiàn)能誘導產生高鈣血癥和增加骨吸收;婦女雙側卵巢切除(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，這些改變均恢復正常^②。Ralston應用PCR技術研究發(fā)現(xiàn)骨質疏松患者骨組織中IL-1α、IL-1βmRNA表達比同齡經激素替代治療者(HRT)或骨密度正常者^③。

在骨微環(huán)境中，IL-1能促進OC前體細胞分化，成熟OC活化，誘導OB分泌其它促進骨吸收的細胞因子，如IL-6、IL-11、M-CSF等，間接調節(jié)OC前體細胞的增生和分化。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，從而抑制成骨細胞的骨形成作用。也有人認為，IL-1對細胞的作用與細胞的分化程度有關，對分化不全的細胞有促進作用，而對成熟細胞有抑制作用。前列腺素(PGE2)在IL-1誘導的骨吸收中的作用目前報道尚不一致。Joneph在體外實驗中發(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IL-1誘導的骨吸收影響很小：Health認為消炎痛能部分抑制新生鼠顱蓋骨的吸收效應：Bayce等則認為短期應用IL-1誘發(fā)的骨吸收不能被消炎痛抑制，而長期效應則被抑制。因此IL-1誘發(fā)骨吸收可能存在著PG依賴和非PG依賴兩種作用機制。IL-1α和IL-1β雖然具有相似的生物學效應，量對促進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胞因子的協(xié)同作用，因為小鼠只有卵巢切除后兩月，單用il-1Ra才能完全抑制骨吸收^⑤。

二、IL-6

IL-6是單核吞噬細胞等在IL-1、TNF等誘導下產生的一種細胞因子，具有典型的多能性。IL-6受體(IL-6R)是一雙鏈模式，由80KD的配子結合鏈和作為信號轉導子的gp130組成。IL-6通過IL-6—IL-6R自分泌環(huán)促進某些疾病的發(fā)生，gp130和IL-6—IL-6R復合物結合，執(zhí)行其信號傳導作用。具體過程目前仍不清楚^⑥。

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

IL-6協(xié)同IL-3誘導克隆形成單位(colony forming units,CFU)發(fā)育，OC由粒細胞巨噬細胞集落生成單位(granuocyte macrophage colony forming units,CFU-GM)分化而來的，OB是由成纖維細胞集落生成單位(colony forming units fibroblasts,CFU-F)分化而來的^①。婦女絕經期雌激素水平下降，促使 oB和骨基質細胞分泌IL-6增加，IL-6進一步刺激OC前體細胞分化為成熟的OC，促進骨吸收。另外，雌激素水平下降時也能刺激單核細胞產生IL-1、TNF，從而增加OB和基質細胞數，間接調節(jié)骨吸收作用^⑤。雌激素是在IL-6基因轉錄水平抑制IL-6分泌的。這是由雌激素受體介導的間接地影響IL-6mRNA啟動子大約255bp序列的轉錄活化^⑧。Tamura在動物實驗中發(fā)現(xiàn)當雌激素水平下降時不僅骨細胞中IL-6分泌增加，同時IL-6R也增加，這是通過gp130介導的^⑨。Lin在體外實驗中發(fā)現(xiàn)，雌激素可減少骨髓基質和OB細胞中IL-6 gp80 mRNA和gp130 mRNA表達的作用。而OVX后小鼠的骨髓細胞培養(yǎng)，其上清液中gp130、gp80和IL-6 mRNA的表達均增加[10]。在多發(fā)性骨髓瘤和類風濕病人的血清中IL-6——IL-6R水平增加，提示了這一復合物可能和這些疾病中骨損傷和高鈣血癥有關。因此可以認為絕經期婦女體內IL-6分泌增加的同時，IL-6R、gp130也可產生變化。當然這一理論尚有待進一步研究。

三、TNF

TNF主要由活化的單核吞噬細胞產生。TNF能刺激單核吞噬細胞合成IL-1、IL-6等細胞因子，誘導血管內皮細膩和成纖維細胞合成CS，促進骨髓中細胞的成熟與分化，促進骨吸收作用。

TNF和IL-1一樣是有效的骨吸收誘導劑。有研究顯示，絕經10年后，骨質疏松婦女血免疫細胞培養(yǎng)TNF-α增加，并和腰椎骨密度下降成負相關。Ammann用表達STNFR1-FCIG3融合蛋白，能拮抗TNF-α的轉基因小刀鼠研究發(fā)現(xiàn)，小鼠OVX后12周后，轉基因小鼠骨量及骨鈣均無變化，而未轉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OC基因表達的，因為只有同時使用IL-1ra和TNF抑制劑TNF結合蛋白(TNF-binding protein,TNF-bp)才能完全抑制OC基因表達^⑤。因此，Ammann認為TNF-α和IL-1是雌激素缺乏時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^⑿。另外，TNF還能誘導OB和骨基質細胞分泌IL-11、CSF等其它因子，間接地誘導OC前體分化，刺激骨吸收。

四、TGF-β

轉化生長因子-β(TGF-β)是一類多功能的調節(jié)細胞生長、分化的細胞因子。在骨礦基質中能提取出三種TGF-β異構體(TGF-β1，TGF-β2，TGF-β3)。骨吸收時釋放入骨基質的是無活性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，TGF-β是由成骨細胞和破骨細胞合成的，局部注射TTGF-β可刺激軟骨或骨形成，全身注射TGF-β可引起全身成骨細胞活性增加。在體外實驗中，TGF-β通過OB誘導細胞外基質分泌，抑制基質礦化，調節(jié)骨祖細胞增生和OB分化指標的表達^⒀。TGF-β作用于不同的細胞可得到不同的效應。動物實驗中發(fā)現(xiàn)，TGF-β能抑制骨髓來源的OC的分化。Erlebacher用高表達TGF-β2的轉基因小鼠研究發(fā)現(xiàn)TGF-β2能同時增加OB和OC的活性，并通過調節(jié)兩者的平衡，影響骨轉換，其結果引起骨吸收增加^⒀。Langdahl用單鏈構象多態(tài)性(single stranded conformation polymorphism,SSCP)結合DNA測序研究TGF-β1基因序列改變和POP的關系，發(fā)現(xiàn)POP組，TGF-β1基因序列變異比例明顯增高，骨轉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。