地诺单抗基于RANKL-RANK-OPG 信号通路对类风湿关节炎骨质疏松症影响的研究进展

王丽君，孙天峰

（武威市中医医院，甘肃 武威 733000）

1 概述

RA 是一种以增生性滑膜炎为特征的慢性疾病。滑膜细胞和血管翳过度增殖及多种炎性细胞浸润是其重要病理基础[5]，未经正规治疗，可导致关节畸形、功能丧失。我国的RA 患病率为0.28%～0.36%。RA 在各年龄阶段皆可发病，30～50 岁发病率更为常见，男女比例约为1∶3。研究表明,骨的代谢活动是一个骨吸收和骨重建交替的动态平衡过程，若这一平衡过程被打破，使骨的代谢发生改变，会出现以骨侵蚀为特点的疾病。而对于人体骨骼健康来说，RANKL-RANK 信号通路显得尤为重要。人体自身抗体可与OPG（骨保护素）进行适当的中和作用可加速患者出OP。当RANKL 和OPG 平衡被打破时，这种影响更加明显,抑制RANKL 与RANK 结合是一种治疗骨质疏松有效并且切实可行的方法[6]。在这种情况下地诺单抗（Denosumab）就应运而生，它和RANKL-RANK-OPG 信号通路与RA 合并OP 关系密切，本文就地诺单抗基于RANKL-RANKOPG 信号通路对RA 合并OP 的研究做一综述。

2 地诺单抗与RA

地诺单抗(Denosumab)作为RANKL 配体的单克隆抗体，能够特异性与RANK 竞争结合位点,通过打破骨吸收与骨重建的动态平衡达到治疗效果[7]。2013 年6 月,经美国FDA 批准，将它应用于不可切除或转移性骨巨细胞瘤（GCTB）,成为唯一一个治疗GCTB 的靶向药物,对于GCTB 的治疗具有里程碑意义[8]。RA 主要以滑膜细胞和血管翳过度增殖及多种炎性细胞浸润为主要病理改变，病程日久，晚期患者常常有功能活动受限,只有通过关节置换手术才能恢复功能[9]。RA 并发的骨质疏松(Osteoporosis,OP),主要在于疾病晚期以及老年患者人群当中，如未进行正规的内科规范化治疗和积极有效的预防,最终导致关节骨组织的破坏，甚至坏死，最终走向手术的道路。所以是否进行有效的药物治疗及手术的时间靶点尤为重要，但相关研究成果不多[9]。有关报道表明绝经后妇女的骨质丢失机会大幅增加，国外一项多中心、随机、双盲、安慰剂对照的三期试验表明Denosumab 可以有效的改善骨代谢,增加BMD[10]。因此它在日常医疗实践中是治疗OP 的良好选择。Denosumab 可特异性拮抗RANK，来抑制破骨细胞活化来减少骨质吸收，增加患者在疾病过程所丢失的骨密度，促进骨重建。研究发现它可以有效的降低绝经后骨质疏松的发生率。对于骨重建的作用可通过特异性碱性磷酸酶(BSAP)、N-端(NTX)等骨更新标记物(BTMs)来评估。研究表明维生素D 在骨骼形成和重塑中起着重要作用[11]虽然维持足够的血清维生素D 水平对于预防骨折是必要的，但缺乏维生素D 是一个世界性的健康问题。Ebe[12]等人最近报道，25-羟维生素D(25(OH)D)水平降低可能表明RA患者发生继发性OP 的风险较高。

3 RANKL-RANK-OPG 信号通路的来源和功能

3.1 RANKL 蛋白

RANKL 蛋白在破骨细胞增殖和分化的过程中充当着非常关键的角色[13],目前研究发现它存在三种亚型，并通过分子作用途径来促进破骨细胞增殖[14]。研究表明骨组织中的RANKL 可由多种细胞表达。RA 所发生的炎症性病理过程与骨细胞中RANKL的表达和应力有关，其中RANKL 表面的细胞分子可能与B 细胞的成熟过程有关[15]。熊琦[16]等研通过为期9 天的动物实验究发现rh RANK 和rh OPGFc 均能抑制破骨前体细胞分化融合为破骨细胞,且rh RANK 的抑制效应较rh OPG-Fc 更为明显。Kim[17]等认为RANKL 增加细胞内的钙离子浓度，从而促使破骨细胞的分化。Xu[18]等认为通过调节RANKL/OPG 的比例可以诱导破骨细胞分化。我们可以发现RANKL 在破骨细胞分化过程中有着非比寻常的作用。它可以在一定程度上延长成熟破骨细胞的分化及存活时间,增强骨吸收能力[19]。从以上研究了解到，通过使用相关抗体等可以抑制RANKL来组织破骨细胞的分化和成熟,所以它可能成为RANKL 治疗骨质疏松症的关键靶位[20]。

3.2 RANK 蛋白

RANK 被称破骨细胞分化受体(osteoclast differentiation and activation receptor,ODAR)、是RANKL 调节破骨细胞（OC）发育过程中唯一的信号受体。RANK 属于TNF 超家族受体,是一种Ⅰ型同源三聚体跨膜蛋白,人、鼠同源性为60%[21]。RANK通过转导由RANKL 发起的细胞信号,诱导OCPs 分化成OC,在控制骨骼重塑中起着重要作用[22]。

3.3 OPG

Simonet[23]等人在做新生大鼠肠cDNA 文库测序时发现在RANK/RANKL 信号通路上存在一种蛋白分子。同年,日本的Tsuda[24]等研究人员通过纯化抑制破骨细胞生成的人胚胎成纤维细胞因子发现了一种相同的分子。它是一种直接的信号性能、分泌型糖蛋白，也被称为肿瘤坏死因子受体超家族成员11B(tumor necrosis factor receptor superfamily,TNFRSF-11B)。Liu[25]等认为在Fas-FasL 途径中OPG可以进行性诱导诱导破骨细胞及其前体细胞的凋亡。有研究表明，它可以通过Ca-p38-MAPK 信号通路等途径促进破骨细胞伪足的拆卸,保护骨皮质[26]。在一项动物实验中,也证实了骨组织中高浓度的OPG含量，可以使骨发生硬化,骨髓腔消失[27]。

3.4 RANKL-RANK-OPG 信号通路的作用机制

OPG-RANK-RANKL 信号通路是调节骨代谢平衡的重要通路,它始终贯穿于调节骨吸收和骨重建的整个过程。当破骨前体细胞表面的RANK 与成骨细胞释放的RANKL 结合后,在相应的促炎因子参与下发生连动反应来表达信号传导。当前有研究表明RANK 可与TRAF6 结合，参与破骨细胞的生成过程,主要信号途径有以下四种:(1)NF-κB 途径，NF-κB 是p50、p65 的异二聚体形式在胞浆内环境中，通过RANK 与TRAF6 结合后激活NF-κB 诱导激酶，受到激活后可以释放炎性介质与活化的T 细胞核因子结合诱导破骨细胞生成基因的转录[28]。(2)JNK 途径,JNK 属于丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)中的一员,它可以通过磷酸化JNK 上Thr183/Tyr185而完全活化JNK,增加其生物活性。而骨组织中的RANK 与TRAF6 结合后激活JNK,被活化的JNK 使c-Fos 表达增加，并且进入细胞核内使c-Jun 蛋白增加并活化,最终破骨细胞前体细胞分化生成破骨细胞[29]；(3)蛋白激酶B(又称为Akt)途径,R 通过RANK与TRAF6 结合后激活Akt,参与NF-KB 活化,促进破骨细胞成熟；(4)NFAT 是一种接受钙离子调节的转录激活因子,RANK 将信号传递给TRAF6 后,TRAF6 激活Src 蛋白,活化的Src 蛋白通过激活IP3引起钙库释放钙离子,随着胞浆内钙离子浓度的升高,CN 发生脱磷酸作用促使NFATc1 活化进入到细胞核内与激活蛋白(AP)配合启动破骨细胞基因的转录[30]。有研究发现,即使没有RANKL 的刺激NFAT cl 依然可以诱导破骨细胞前体细胞的分化。如图1 所示。

图1 OPG/RANKL/RANK 系统与骨代谢关系示意简图

3.5 地诺单抗与RANKL-RANK-OPG 信号通路

Denosumab 可阻断其与RANK 的结合，抑制破骨细胞的发育和活性，减少骨吸收，增加骨密度。鉴于其独特的作用，denosumab 可用于治疗骨质疏松症；有研究选取7868 名年龄在60 至90 岁之间的女性[32]她们的腰椎骨密度T 评分低于-2.5 但腰部不低于-4.0。受试者被随机分配接受60mg denosumab 或安慰剂，每6 个月皮下注射60mg[33]发现出现新的椎骨骨折，次要终点包括非椎骨和髋部骨折;与安慰剂相比，denosumab 降低了新的放射性椎体骨折的风险，denosumab 组的累积发生率为2.3%，而安慰剂组为7.2%，相对减少68%。在停用长期denosumab 后，患者应转换为另一种抗体吸收剂以维持denosumab 所带来的益处。一项开放标签、前瞻性、随机试验[34]以评估地诺单抗抑制RANKL预防肾移植术后第一年骨密度损失的有效性和安全性。90 例肾移植受者在术后12 周随机分组，接受地诺单抗治疗不接受治疗。12 个月后，denosumab 组46 例患者腰椎总面积BMD 增加4.6%，对照组44例患者腰椎总面积BMD 减少-0.5%。也有研究发现它能够特异性与RANK 竞争结合位点,它通过打破骨吸收与骨重建的动态平衡来降低骨折的发生率[35]。在国外一项为期18 个月的回顾性研究中发现地诺单抗治疗RA 患者OP 的疗效方面有很大差异。研究表明，地诺单抗在应用于基线在18 个月和每6个月评估腰1-4 椎体(L-BMD)和总髋部(H-BMD)的骨密度(BMD)时。其显著增加了治疗组H-BMD 的变化百分比。它的作用机制可能因为破骨细胞的分化存在Il-17 和可溶性白介素受体通过RANKL 诱导而被抑制,然而这些发现中,并未观察到肿瘤坏死因子的存在或IL-17 存在于RA 滑膜细胞患者中。研究表明[36]Denosumab 能潜在的更大程度上抑制OP比其他生物制剂来说更为有效。地诺单抗与RANKL 所结合而表现出较为高的亲和力,就能在一定浓度下延缓破骨细胞的分化和成熟,有效的增加了骨密度和强度[37]。Zebaze[38]等通过为期3 年的临床试验证明Denosumab 可有效地降低绝经后妇女近端股骨皮质孔隙，增加骨皮质骨量,降低骨折风险[39]。近年来随着人们生活方式的改变，糖皮质激素性骨质疏松(glucocorticoid induced osteoporosis,GIOP)的发生率也逐年提高，而双膦酸盐治疗后仍有中高级别骨折风险者，推荐除钙剂及维生素D 外,仍继续服用地诺单抗等维持抗骨质疏松药[40]，由此可以发现RANKL-RANK-OPG 信号通路贯穿于整个骨吸收和骨重建的过程中，Denosumab 作为该通路的抑制剂,它所引起的不良反应及安全性评估有待于进一步发现。

4 安全性评价

一项纳入了7808 例患者的临床试验，通过为期3 年的试验研究，系统评价了Denosumab 的安全性[41]。通过试验发现两组所有原因的死亡率分别为1.8%(n=70)和2.3%(n=90);两组导致的不良反应的发生率则分别为25.0%和24.2%。其中报道背痛(发生率为34.7%)，为其最常见不良反应、四肢疼痛(11.7%)、肌肉骨骼疼痛(7.6%)、高胆固醇血症(7.2%)和膀胱炎(5.9%)，而在此过程中最常见的不良反应以乳腺癌、背痛和便秘为主，这也是导致其在疗程中停药的主要原因。余不良反应还包括:循环系统、呼吸系统、血液系统，如贫血(3.3%)、心绞痛(2.6%)、心房颤动(2.0%)、眩晕(5.0%)、上呼吸道感染(4.9%)、肺炎(3.9%)、咽炎(2.3%)、带状疱疹(2.0%)、脊柱骨关节炎(2.1%)[42]。在其余两项临床试验[43]发现还有导致下颌骨坏死的可能，发生率为1.1%～2.0%，这可能与较大剂量的使用地诺单抗有关(120mg，每月1 次)。通过整个研究还发现其他的不良反应，主要以钙磷代谢失衡为主。有研究选取了795 名患者[44]（其中505名为糖皮质激素继续，其中290 名为糖皮质激素引发）被随机分配（398 名为denosumab，397 名为利塞膦酸盐）。Denosumab 在12 个月时均为非劣效且优于利塞膦酸盐，对腰椎骨质矿物质密度的影响均为糖皮质激素持续和糖皮质激素起始亚种群。治疗组之间严重不良事件（包括感染）和骨折的发生率相似。最常见的不良反应是背痛和关节痛。利塞膦酸盐组中15 例（4%）患者发生严重感染，denosumab组中有17 例（4%）患者发生严重感染。此外，本品是人源性单克隆抗体，长期使用可能会对人体免疫系统产生一定影响。

5 结语

骨质疏松症(Osteoporosis,OP)是一种慢性代谢性疾病，是以单位体积内骨组织含量的平衡被打破，骨质吸收增多所致的一类病症，它是骨科及风湿免疫科临床中常见的一类疾病,而以这种单位体积内骨组织内的平衡被打破后所导致的以骨代谢失衡为病理基础的病症，临床上常以破骨细胞作为治疗溶骨性疾病作为一种靶向治疗的新手段。其特征是骨量的逐渐减少和微结构的恶化，可增加脆性骨折的风险。虽然双膦酸盐(BPs)是治疗OP 的一线药物，但是最近的一项试验已经证明了其他抗吸收药物的疗效，如去甲氧西林(去甲氧西林)，这些药物对于OP 的一级和二级治疗都是有效的[45-47]。最近Zerbini等人综述了RA 患者中使用生物制剂的治疗与骨丢失的减少有关，TNFis 表现为L-BMD 和H-BMD 的保留或增加，以及骨标志物的轮廓较好。研究发现地诺单抗显著抑制了骨标志物的表达，因此BMD可能显著升高。RA 合并OP,尤其RA 晚期和老年患者中并发OP 更为多见。随着靶向生物制剂研究的深入,人们发现在靶向制剂药物可通过RANKLRANK-OPG 信号通路调节某些分子之间的架构,甚至可以通过竞争性抑制该靶点的信号分子，从而达到治疗的效果，但在骨代谢的领域相关报道较少,进一步深入研究可能为生物制剂基于RANKL-RANKOPG 信号通路治疗RA 合并OP 提出新的理论基础,而且为骨吸收类疾病的治疗拓展新的方向。