维生素D与药物相关性颌骨坏死关系的研究进展

戢晓 朱桂全

口腔疾病研究国家重点实验室 国家口腔疾病临床医学研究中心四川大学华西口腔医院头颈肿瘤外科 成都 610041

双膦酸盐（bisphosphonates，BPs）类药物是一类以抑制破骨细胞为主要机制的抗骨吸收药物，目前被广泛应用于治疗骨质疏松，恶性肿瘤伴发的高钙血症，以及多发性骨髓瘤、乳腺癌和前列腺癌等恶性肿瘤的继发性骨肿瘤等[1]。颌骨坏死是双膦酸盐静脉注射治疗过程中可能发生的并发症之一。2007年，美国口腔颌面外科医师协会（American Association of Oral and Maxillofacial Surgeons，AAOMS）将这一并发症命名为双膦酸盐相关性颌骨坏死（bisphosphonate related osteonecrosis of the jaws，BRONJ）[2]。随着涉及其他抗骨吸收药物和抗血管生成药物的颌骨坏死病例不断增加，2014年，AAMOS建议将BRONJ的命名更正为药物相关性颌骨坏死（medication-related osteonecrosis of the jaw，MRONJ）[1]。流行病学研究[3]发现MRONJ的危险因素众多，包括绝经、拔牙、静脉注射、牙周炎、吸烟、糖尿病等。遗传学研究[4]表明MRONJ还与CYP2C8基因的多态性有关，该基因属于细胞色素P450超家族，参与调节大量药物的代谢。但MRONJ的确切发病机制尚缺乏细胞和分子生物学证据。目前，主要的机制假说认为：MRONJ是由于药物抑制了破骨细胞介导的骨重建和血管生成而导致的。破骨细胞在所有骨骼的重建中都起着至关重要的作用，但MRONJ的骨坏死主要发生在颌骨的牙槽突区域，这显示了颌骨骨坏死易感性与其他骨骼不同[1]。其他MRONJ发病机制的假说包括炎症（感染）、免疫抑制、软组织毒性、颌骨微裂纹（microcrack）等[5]。

MRONJ是抗骨吸收药物和抗血管生成药物使用过程中或过后出现的一种药物不良反应[1]，其诊断需要满足：1）目前或以前接受过抗骨吸收药物和或抗血管生成药物的治疗；2）死骨暴露，或可通过口内或口外瘘管探查到死骨，且持续时间超过8周；3）颌骨无放射治疗史或明显的转移性疾病[1]。MRONJ的治疗方法包括抗菌漱口水、口服抗生素等保守治疗和手术治疗，但理想的治疗方案尚处于探索讨论阶段。此外还有一些辅助治疗方法如高压氧舱、己酮可可碱联合维生素E、臭氧、特立帕肽（teriparatide）[6-7]和血小板浓缩制品等，但都缺乏足够的证据支持其有效性，治疗机制也不明确[8]。

维生素D（vitamin D，VitD）是一种脂溶性维生素，具有调节钙磷代谢、细胞周期和免疫等作用[4,9]。在MRONJ的研究中，VitD逐渐受到关注，因其可能通过多种途径参与MRONJ的发生发展。本文就VitD与MRONJ关系的研究进展作一综述，以期为VitD在MRONJ防治中的应用和进一步的研究提供帮助。

1 VitD的功能与VitD缺乏

VitD最重要的生理作用是维持钙平衡。当血清Ca2+的浓度上升时，甲状腺滤泡旁细胞释放降钙素，抑制甲状旁腺激素（parathyroid hormone，PTH）分泌，从而抑制VitD的活化并刺激成骨细胞的活性[4]。相反，当血清Ca2+浓度下降时，PTH分泌增加，通过羟基化反应活化VitD，增加肠道对钙的吸收以及肾脏对钙和磷酸盐的重吸收，提高血清Ca2+浓度，并刺激破骨细胞的活性。当VitD水平非常低时，即使PTH水平很高，肠道也无法进行钙吸收。另外，VitD对于自身免疫和大部分免疫细胞功能等均有一定作用。氧化应激与许多自身免疫病的发生有关，而酪氨酸羟化酶是氧化应激中的一种关键酶，VitD可以增加酪氨酸羟化酶的表达[10]。VitD也能够调节巨噬细胞、B细胞和T细胞的功能。此外，VitD还与大量负责调节细胞增殖、细胞周期停滞和细胞凋亡的基因调控有一定关系[9]。

VitD除了通过饮食摄取，90%的VitD通过皮肤接触阳光中的紫外线而被人体合成。因此，日光照射不足、食物结构不当等原因可导致VitD缺乏，这一问题在全世界普遍存在[11]。目前评估机体VitD状态的最佳指标是25-羟维生素D[25-(OH)D]。一般25-(OH)D≥50 nmol·L-1可以认为VitD足够，25-(OH)D为50～75 nmol·L-1或更高为适宜状态[12]。但在全球范围内，约30%的年轻人、50%～70%的中年人和未接受护理的老年人，以及80%的接受护理的老年人并未达到50 nmol·L-1[9]。

充足的VitD有助于延长寿命，而VitD缺乏增加了骨质疏松、骨软化症、骨折、感染、心血管疾病、糖尿病、癌症等疾病发生的风险[13-14]。VitD在口腔健康中也有重要作用[15]。VitD缺乏与儿童龋齿风险增加存在关联。VitD也有助于维持健康的牙周组织，可以通过激活免疫反应减少牙龈炎和慢性牙周炎的风险。

2 VitD与MRONJ的相关性

VitD和MRONJ的关系尚未明确。一些研究认为VitD水平与MRONJ的发生并无关联。如2019年的一项研究[16]调查了829例骨质疏松患者进行静脉滴注唑来膦酸治疗后出现的不良反应，结果显示：血清VitD水平与颌骨坏死的关系无统计学意义，但与发热、卡他症状、肌肉疼痛和骨痛加剧存在负相关（P＜0.05）。然而该调查所纳入患者中仅有1例出现了下颌骨坏死，数量过低，其结论尚需进一步验证。下颌骨坏死病例数偏低可能是因为此项研究中纳入对象为骨质疏松患者，而骨质疏松患者使用抗骨吸收药物后MRONJ的发生风险相对较低，约是使用抗骨吸收药物的癌症患者的百分之一[1]。这可能是因为骨质疏松患者的抗骨吸收药物使用剂量较肿瘤患者小的缘故。但无论用于治疗何种疾病，抗骨吸收药物治疗的持续时间都是发生MRONJ的影响因素[1]。

除了上述观点外，多数学者认为VitD水平与MRONJ的发生存在关联。2020年，Demircan等[17]的病例对照研究评估了MRONJ患者的血清骨代谢标志物水平，结果发现：与健康对照者相比，MRONJ患者的VitD水平较低，同时促甲状腺激素、骨钙素和Ⅰ型胶原吡啶交联氨基末端肽（Ntelopeptide of typeⅠcollagen，NTx）水平也偏低，而PTH水平较高。2017年，Heim等[18]对63名接受抗骨吸收药物治疗的患者进行了回顾性研究，发现采用地诺单抗或双膦酸盐治疗的患者的MRONJ患病率都随血清25-(OH)D的降低而增加。

除此之外，VitD缺乏的人群也与MRONJ的高危人群相重合。流行病学调查显示：30.2%的乳腺癌患者血浆VitD＜50 nmol·L-1[19]；40%的多发性骨髓瘤患者血清VitD≤36 nmol·L-1[20]。VitD缺乏被认为是乳腺癌和前列腺癌的危险因素[21]，而且这两种恶性肿瘤的转移好发于骨骼，需要双磷酸盐静脉注射治疗，MRONJ患病风险增高。但MRONJ对患者体内VitD水平是否存在影响尚待进一步研究。

由此可见，机体VitD水平可能与MRONJ存在相关性，VitD缺乏可能参与了MRONJ的发生发展，这意味着VitD可能是一种潜在的MRONJ的防治药物。

3 VitD缺乏参与MRONJ发病的可能机制

MRONJ的发病机制可能涉及相关药物和VitD缺乏相互作用导致的机体骨钙平衡失调和免疫功能受损。

VitD缺乏可以影响拔牙后牙槽骨的骨代谢情况。2010年，Hokugo等[22]通过对大鼠静脉注射唑来膦酸钠（zoledronate，ZOL）、拔除上颌磨牙和诱发VitD缺乏[VitD(-)]等方法建立了MRONJ大鼠模型，结果显示：VitD(-)/ZOL组的颌骨坏死发病率为66.7%，明显高于对照组（仅拔牙，0%）、单独VitD(-)组（0%）和单独ZOL组（14.3%）（P＜0.05）。这项研究对大鼠进行了18F-氟脱氧葡萄糖微型正电子发射断层成像仪（18F-2-fluro-D-deoxyglucose micro positron emission tomography，18FFDG µPET）检查，发现VitD(-)/ZOL组拔牙创处的骨形成活动明显减少，成骨细胞活性降低，推测可能与双膦酸盐的使用和VitD缺乏诱发大鼠的继发性甲状旁腺功能亢进有关。此外，大鼠拔牙后牙槽骨外表面会出现短暂的、局部的破骨细胞生成，通常在4周后恢复基线水平，但VitD的缺乏

[单独VitD(-)组和VitD(-)/ZOL组]使得大鼠在拔牙4周后还能维持破骨细胞生成，破骨细胞数量相较对照组增加，而单独ZOL组破骨细胞生成较对照组少。另一项动物实验[23]对不同VitD水平的大鼠的股骨进行了研究，结果发现：大鼠股骨表面的破骨细胞水平与血清25-(OH)D水平呈负相关，与股骨骨髓中核因子κB受体活化因子配体（receptor activator of nuclear factor-κB ligand，RANKL）和骨保护素（osteoprotegerin，OPG）的mRNA水平之比呈正相关，且当血清25-(OH)D低于80 nmol·L-1时出现骨质疏松。由此可以推测，破骨细胞增生可能与RANKL和OPG的mRNA水平之比的上升有关。然而，在单独ZOL组和VitD(-)/ZOL组的牙槽骨中，近50%的破骨细胞出现了凋亡，而在对照组和单独VitD(-)组的牙槽骨中，凋亡的破骨细胞约为10%。因此VitD缺乏和ZOL治疗的结合可能导致牙槽骨内广泛的破骨细胞凋亡，可能是MRONJ发生的原因[1]。

MRONJ的颌骨炎症表现与VitD缺乏有关。Hokugo等[22]建立的大鼠模型中，VitD(-)/ZOL组拔牙后牙槽骨与人类MRONJ病例一样都存在明显的炎症。坏死骨附近有密集的炎症细胞堆积，主要由中性粒细胞和淋巴细胞组成，与化脓性骨髓炎的病理学表现类似[24]。有研究发现：微生物可激活人类巨噬细胞中的toll样受体，从而上调VitD受体（vitamin D receptors，VDRs）和CYP27B1基因[25-(OH)D3-1α羟化酶]的表达，而活化后的VitD[1,25-(OH)2D3]与VDRs结合可以上调cathelicidin抗菌 肽（cathelicidin antimicrobial peptide，CAMP）基因的表达[25-26]。CAMP由口腔、食道、肺等暴露于环境微生物的器官组织合成和分泌，具有多种功能，包括抗菌、抗败血症、化学性诱导（chemoattraction），以及促进血管生成和伤口愈合[26]。因此VitD有助于增强机体免疫功能，VitD缺乏可能增加了微生物感染的易感性，增加发生颌骨骨髓炎的风险。

此外，VitD缺乏患者的MRONJ易感性也可能与其他骨代谢标志物，如血清钙、骨钙素和PTH等有关[27-28]。甲状旁腺调控血清钙的水平，而VitD3参与调节甲状旁腺分泌和甲状旁腺细胞的增殖，加之VitD对肠道钙吸收的影响，VitD缺乏患者发生低钙血症的风险增加[29-30]。研究[31]显示：VitD缺乏可以增强双膦酸盐导致低钙血症的作用，特别是对于唑来膦酸。VitD与PTH呈负相关。一项前瞻性临床研究[32]发现：MRONJ患者在颌骨坏死发生前一段时间血清PTH水平明显升高，出现继发性甲状旁腺功能亢进，同时血钙水平下降。VitD缺乏与持续的甲状旁腺功能亢进可能参与了MRONJ的复杂发病机制，因此根据血清钙和PTH水平，为每位患者量身定制钙和VitD的摄入计划，可以预防MRONJ的发生[32]。

VitD缺乏促进MRONJ的机制还与免疫反应有关。Hokugo等[22]的研究还发现：与ZOL组相比，VitD(-)/ZOL组还有明显的Th1细胞因子[包括肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、白细胞介素（interleukin，IL）-12b和干扰素γ]表达升高的趋势。口腔黏膜中的巨噬细胞可以以25-(OH)D为原料生成活化的1,25-(OH)2D，而1,25-(OH)2D可通过受体促进先天性免疫反应并限制局部炎症微环境中的Th1免疫反应[33]。因此，当25-(OH)D水平较低，口腔黏膜中1,25-(OH)2D生成减少，Th1反应被放大，Th2反应被削弱，即受阻碍的先天性和适应性免疫反应可能也是VitD缺乏促进MRONJ的可能机制之一[22]。总之，VitD缺乏和BPs治疗的相互作用导致成骨细胞活性降低，破骨细胞数量增加，骨重建偶联失衡，加之中性粒细胞、淋巴细胞等炎症/免疫细胞的招募和TH1细胞因子的增加，促进假上皮瘤样增生和颌骨长期暴露于口腔，MRONJ发生风险增加[22]。其他研究也佐证了VitD缺乏可以通过影响免疫促进MRONJ的发生。2016年的一项动物实验[34]应用基因芯片技术研究了大鼠应用唑来膦酸后颌骨组织基因谱的变化，结果显示：相较单纯应用唑来膦酸组，滤泡样树突细胞分泌蛋白（follicular dendritic cell secreted protein，FDC-SP）在唑来膦酸合并钙剂和VitD组特异性高表达。感染可能加速骨吸收，增加对骨修复的需求，超过骨的代偿能力，导致局限性骨坏死，促进MRONJ的发生。而FDC-SP可锚定于B细胞表面，能够上调抗体应答和B细胞趋化。FDC-SP还表达于龈沟内结合上皮这一口腔免疫防御关键结构中，参与细胞黏附于羟磷灰石或牙槽骨表面的过程，具有重要的口腔自然免疫作用，是牙周健康状况的特异性生物标志物[35]。钙剂、VitD可 能 通 过 上 调FDC-SP预 防MRONJ的发生。

4 VitD在MRONJ防治中的应用

抗骨吸收药物和抗血管生成药物虽然在临床中可引起多种药物不良反应，但其疗效也是不可否认的，因此应在合理使用药物的前提下积极防治不良反应。

VitD治疗可能是一种有效的MRONJ防治方法。VitD能够通过促进巨噬细胞中抗菌肽的合成增强机体免疫功能。相较于MRONJ传统药物治疗中使用的抗菌药物，使用VitD不会产生耐药性、过敏反应和肠道菌群失调等问题。VitD还可以预防骨质疏松和促进血管生成[36]，且VitD的毒性剂量高达100 ng·mL-1，远超常规治疗剂量。2018年，Lorenzo-Pouso等[4]根据已有的研究提出了一项使用VitD预防MRONJ的假说。该假说认为：补充VitD可以通过降低体内IL-1、IL-2和TNF-α水平抑制系统炎症[37-39]，可以通过抑制牙龈卟啉单胞菌和伴放线聚集杆菌预防牙周病[37,40]，还可以预防甲状旁腺功能亢进和低钙血症[32]。而上述病理状况会抑制骨转换（bone turnover）、抑制血管生成和损害免疫反应，使口腔黏膜愈合延迟，颌骨坏死[4]，导致MRONJ的发生。Catalano等[41]在一项临床随机对照试验中，通过对绝经后骨质疏松症患者进行临床评估并检测炎症标志物，结果发现：与安慰剂比较，VitD可以减轻双膦酸盐治疗导致的急性期反应和肌肉骨骼疼痛。即使如此，目前仍缺乏流行病学研究和临床实验来明确VitD在MRONJ防治中的具体效果，也应继续通过动物模型和细胞模型了解其涉及的作用机制。

VitD与MRONJ的关系应当引起临床医生的重视。鉴于颌骨骨质疏松可能是MRONJ发病机制的一个关键因素，在开始抗骨吸收药物和抗血管生成药物治疗前应评估患者的骨骼状况并采取适当措施[15]，尤其是继发性骨质疏松。原发性和轻度的骨质疏松可能是人类保护骨骼的自然现象[42]，以溶解一些无机组织为代价，骨骼容纳了更多的有机组织，如血管和细胞，以补偿免疫力和自我修复能力因衰老而下降。这本身对骨骼是有益的，除了VitD、补钙和功能锻炼外，不应过度治疗。开始使用相关药物后，应遵循个体化诊治的原则，通过补充VitD、钙剂等来有效预防MRONJ[43]；同时，医生应详细记录患者VitD和钙剂的使用情况，定期确认骨代谢的状态，从而调整VitD、钙和PTH水平。

目前预防MRONJ的血清VitD安全目标值尚待进一步研究，且该值可能与遗传和地域有关[4,22]。癌症患者和免疫力低下的患者存在高发且难以纠正的低VitD症，可能需要比健康人更高剂量的VitD[44]。在这些患者中，激素剥夺或性腺功能低下可能会促进VitD缺乏症[21]。

5 总结

综上所述，VitD缺乏可能通过多种途径影响MRONJ的发生发展。鉴于广泛的VitD缺乏，建议对使用抗骨吸收药物和抗血管生成药物的患者补充VitD，这是一种低风险和低成本的MRONJ预防方法。但VitD的合理维持水平还需进一步研究，应当对每个病例进行个性化诊治。关于VitD和MRONJ的关系还需更多的研究进行阐释，以明确MRONJ的发病机制、防治方法并寻找潜在的生物标志物。

致谢：四川大学华西口腔医院头颈肿瘤外科李春洁教授在本文修改中给予了大力帮助，特此致谢！

利益冲突声明：作者声明本文无利益冲突。