新型炎症因子与原发性骨质疏松症的研究进展

冯红红 高飞

1.山西医科大学，山西 太原 030000 2.山西医科大学第一医院，山西 太原 030000

随着全球人口老龄化的不断加剧，骨质疏松症(osteoporosis,OP)的发生率逐年升高，目前已成为一种最常见的老年性疾病。流行病学调查[1]显示，OP患者发生骨质疏松性骨折的风险高达40%，然而OP的发病并不明显，绝大多数患者是在发生脆性骨折后才被确诊，延误了最佳预防及治疗时机，所以OP的早期诊断至关重要。

2000年Arron 和 Choi[2]两位学者提出了研究范畴为免疫系统与骨骼之间相互作用的骨骼免疫学(osteoimmunology)，由此骨骼与免疫系统的相互作用成为OP发病机制新的研究方向。现有临床研究[3]已经证实慢性炎症与OP有着密切的联系，而这种联系可能与OP发生的重要机制增龄性氧化应激和免疫系统低度活化有关。增龄使机体处于持续氧化应激及免疫系统功能持续低度活化状态，免疫机能失调会不同程度地影响T、B淋巴细胞系统，使炎症因子及保护性免疫因子对骨代谢的调节平衡被打破。T细胞亚群及活化途径发生显著改变，使Th1型细胞因子大量转换为Th2型细胞因子，炎性细胞因子增多及氧化应激使机体长期处于炎性反应状态，骨吸收增强，骨形成相应减少[4]。其主要机制就是炎症导致了骨保护蛋白(OPG)/核因子-κβ受体活化因子(RANK)/核因子-κβ受体活化因子配体(RANKL)体系的失衡[5]。这为OP的早期诊断提供了新思路，慢性炎症过程中的各项炎症指标可能对OP的预测及早期诊断具有重要作用，以下将就此展开论述。

1 各项炎症因子及免疫细胞与骨质疏松症的研究进展

1.1 骨质疏松症相关炎症因子

RANKL是成骨细胞前体细胞上表达的膜结合肿瘤坏死因子受体，RANKL与RANK的结合激活6个相关信号通路，启动破骨细胞(OC)生成基因的转录，诱导OC成熟[6]。由此有研究[7]表明OP患者血清RANKL、25-羟维生素D水平较正常人群有显著差异，二者联合应用对诊断OP具有一定价值。RANKL的抑制剂迪诺塞麦目前已在临床上广泛应用，能抑制其与RANK结合，对绝经后骨质疏松症(PMOP)疗效良好。

肿瘤坏死因子-α(TNF-α) 是T细胞分泌的炎症介质，与破骨活化相关。TNF-α通过骨髓基质细胞和破骨细胞前体细胞(OCP)的TNF-α受体促进骨髓基质细胞产生RANKL、集落刺激因子(M-CSF)和白介素1(IL-1)，进而刺激OC形成和激活，抑制其凋亡，并且与RANKL具有协同作用[8]；其次在炎症高峰期，TNF-α通过激活转化生长因子β(TGF-β)直接刺激OCP来促进OC形成。M-CSF由骨髓基质细胞合成，与OCP上的受体结合，促进其增殖。在体外实验[9]中，仅用RANKL和M-CSF诱导，OCP就可转化为成熟OC。Wang等[10]通过研究发现集落刺激因子1受体(CSF 1R)抑制剂PLX3397可抑制OC形成进而抑制LPS诱导的骨丢失，为OP防治提供新思路。

生长分化因子15(GDF15)是应激反应蛋白，当机体出现炎症或遭受损伤时，GDF15水平升高，促使细胞产生应激反应，分泌炎症因子，从而影响骨代谢[11]。多项相关研究[11]表明绝经后女性或老年男性OP患者，GDF-15水平显著高于健康老年人，与骨形成标志物呈负相关，通过抑制骨形成导致OP，对OP的早期诊断具有一定价值。骨桥蛋白(OPN)是由成骨细胞(OB)和OC产生的抑制OB的增殖和分化的非胶原蛋白，是OC形成的关键激活剂[12]，王建等[13]研究发现，血清高OPN水平是围绝经期女性发生OP的重要危险因素，可作为围绝经期OP的早期诊断标志之一。王文瑜[14]在对PMOP相关炎症因子筛选的研究中发现B细胞趋化因子(BLC)与骨密度(BMD)呈负相关，这与BLC可增强RANKL的表达有关。

1.2 免疫细胞与原发性骨质疏松症

免疫细胞通过选择性产生炎症因子进而特异性的影响骨代谢，新型炎症指标中性粒细胞/淋巴细胞比率(neutrophil-to-lymphocyte ratio，NLR)、全身免疫炎症指数(systemic immune-inflammation index，SII)等由血液各项免疫细胞数计算得来，其对OP的预测价值来源于各免疫细胞对骨代谢不同的影响。

T 淋巴细胞发生于骨髓造血干细胞，在胸腺分化成熟后一部分归巢到次级淋巴器官，包括骨髓里。与骨代谢相关的CD4+T 细胞按分泌细胞因子不同，分为Th1、Th2和Th17细胞。首先Th17细胞可表达高水平的RANKL，其次其分泌的IL-17既能直接诱导OB和骨髓基质细胞表达RANKL，也可通过诱导巨噬细胞产生TNF-α、IL-6等炎症因子促进OB和骨髓基质细胞表达RANKL[15]，促进OC成熟。Th1细胞分泌γ干扰素(IFN-γ)，与OCP表面的受体结合，阻止其分化与成熟[16]。Th2细胞分泌的IL-4是抗OC形成的重要免疫调节蛋白，IL-4与OCP表面的受体结合，干扰基因转录，从而抑制OC形成[17]。调节性T细胞表达CTLA-4，与OCP表面的CD80、CD86结合，促进其凋亡，抑制骨吸收[18]。

在生理或病理条件下，B淋巴细胞通过调控RANKL和OPG的比例，通过免疫反应与骨骼系统相互作用，影响骨代谢[19]。最初体外研究[5]发现，CD40 结合到B细胞，刺激B细胞表达OPG。OPG是RANKL的生理性拮抗剂，可竞争性抑制并有效阻断RANKL与OCP上的RANK结合，且竞争结合能力优于RANKL，延缓OCP的活化，抑制骨吸收。进一步的体内研究[20]也证实了这一观点：在生理条件下，体内骨微环境中OPG的主要来源就是B细胞，小鼠敲除B细胞后表现出骨质疏松的基本特征，并随着成长，破骨细胞型的骨吸收更加明显[21]。在炎症环境下，B细胞表达大量的RANKL，但在抗体和CD40的共刺激下，B细胞表达的OPG也显著上升[22]。

中性粒细胞通常是第一个迁移到受损部位的细胞类型，包括骨骼。中性粒细胞通过分泌CCL2和CCL20聚集Th17细胞，进而促进骨吸收，此外炎症部位活化的中性粒细胞可表达RANKL[23]。综上，目前的研究表明，激活的中性粒细胞可诱导OC生成。

血小板在出血凝血过程中发挥重要作用。它不仅可以与T细胞、中性粒细胞、单核巨噬细胞等相互作用，还可转化TGF-β为血管内皮生长因子，生成促炎因子(IL-1、IL-6等)，启动并加剧炎症，活化的血小板也可以刺激白细胞迁移并粘附到血管壁触发炎症反应[24]。

2 新型炎症指标与骨质疏松症研究进展

2.1 中性粒细胞/淋巴细胞比率(NLR)与骨质疏松症研究进展

中性粒细胞增加反映系统炎症恶化，淋巴细胞降低反映机体应激加剧，而NLR作为新提出的炎症指标可以综合两者的优点，更好地反映机体的炎症、应激程度。NLR增高代表机体炎症加剧。NLR已被证实对恶性肿瘤、类风湿性关节炎等炎性疾病、心脑血管疾病等具有早期诊断、预测预后的价值[25]。

综上中性粒细胞及淋巴细胞分别对骨代谢影响的阐述，可从理论上说明NLR对OP具有早期预测价值，而目前的临床研究映证了这一理论：Huang等[26-27]通过对围绝经期、绝经后女性的研究发现，发生OP的女性患者NLR明显升高，且与腰椎BMD呈负相关，NLR是OP的独立危险因素，可预测围绝经期女性OP的发生。陈玉凤等[28-29]的研究发现NLR与2型糖尿病合并OP有显著相关性，无论绝经前、绝经后女性或男性T2DM患者，OP组的NLR水平均比骨量正常组和骨量减少组明显升高；与绝经前女性相比，绝经后女性BMD显著下降，NLR显著升高。高坤等[30-31]的研究进一步映证了NLR对OP的诊断价值。

2.2 全身免疫炎症指数(SII)与骨质疏松症

SII是一个新兴的炎症指标，可以全面反映机体炎症和免疫状态。2014 年，Bo等[32]基于对肝细胞癌患者预后的一项研究首次定义了SII作为新的免疫评价指标，由血小板数*中心粒细胞数/淋巴细胞数所得，较高的SII表明患者具有更强的炎症和较弱的免疫反应，故提示肿瘤预后差。随后的研究[33]也相继证实SII是恶性肿瘤的一个紧急指标，对恶性肿瘤及心脑血管疾病的早期诊断及预后评价具有重要作用。综上免疫细胞对骨代谢影响的阐述，可从理论上说明SII对OP有早期诊断价值，高水平的中性粒细胞和血小板、低水平的淋巴细胞表明患者体内具有更多的促进骨吸收的炎症因子和较少的抑制骨吸收的保护性因子，提示骨质疏松风险高。且由于血小板、中性粒细胞和淋巴细胞容易受个体差异的影响，而SII由这些指标的比值构建，可以减弱个体差异，说明SII的诊断价值可能优于NLR。现有的临床研究亦证实了这一理论：Fang等[34]对PMOP的一项多中心前瞻性研究，首次揭示了较高的SII可使绝经后女性患PMOP的风险明显升高，根据分析中评估的调整后的优势比，SII与OP的相关性几乎与绝经持续时间与OP的相关性相等，表明SII升高可被视为PMOP诊断的强有力指标，不仅如此，研究发现SII还可以很好地预测PMOP患者的脆性骨折风险。

2.3 单核细胞/淋巴细胞比率(MLR)、血小板/淋巴细胞比率(PLR)与骨质疏松症

Gao等[35]对316名OP患者的横断面研究中发现MLR对OP亦有早期诊断价值，且优于NLR。多项研究[36-37]表明PLR对心血管、肿瘤等疾病的诊断及预后评估具有辅助作用，而其对OP的诊断价值各研究结果却不一致[27,38]。

OP目前的诊断金标准为双能X线骨密度测定，但其存在滞后性，不能早期发现OP。与DEXA扫描相比，NLR、SII等可以很容易和经济地从血常规中获得。因此，在未来的临床实践中，临床医生可以通过这些新型炎症指标，结合年龄、绝经时间等高危因素，进行OP高危人群筛查。

3 结论

综上所述，骨骼免疫学的提出映证了慢性炎症是OP的发病机制之一，所以对慢性炎症的及时监测可能对OP早期诊断和预测有重要作用。作为近年来较受关注的新型炎症指标，SII、NLR、MLR、PLR可能比白细胞亚群及各项炎症因子更适合于对系统炎症状态的评价。但它们在临床应用方面仍有局限，NLR、SII等在早期诊断OP时，要求条件苛刻，仅对于无基础疾病、无免疫系统疾病及无明显全身或局部感染等疾病的患者有一定的诊断价值。它们的波动对疗效的影响也不明确。此外，也有学者认为NLR、SII等是血细胞参数的比值，而血细胞可受如脱水、体内水分过多、血液标本的稀释等多种因素影响，存在不稳定性，故临床常规单独使用它们诊断及预测疾病尚不可靠[39]。因此，如果仅通过监测NLR、SII判定患者机体炎症情况，可能存在偏颇，须联合其他的炎症指标及临床实验室化验进行综合判断。另外目前关于NLR、SII等在诊断及评估OP及骨质疏松性骨折风险中的切点值，国内外标准尚不统一，需要更多的临床大样本和基础研究为此提供参考依据。因此，这些方面将是今后研究的重要方向，还需要更大规模、前瞻性和随机化的研究。