老年性骨质疏松患者血清细胞因子水平与OPG/RANKL/RANK轴的相关性

郑 青 梁 宁 (海口市人民医院检验科，海南 海口 570208)

老年性骨质疏松患者血清细胞因子水平与OPG/RANKL/RANK轴的相关性

郑 青 梁 宁 (海口市人民医院检验科，海南 海口 570208)

目的 通过观察老年性骨质疏松(OP)患者血清肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-6(IL-6)、巨噬细胞集落刺激因子(M-CSF)、γ干扰素(IFN-γ)、骨保护素(OPG)等细胞因子水平，探讨细胞因子在老年性OP防治过程中的临床价值。方法 抽取年龄大于70岁的老年患者106例，扫描骨密度(BMD)，根据Tscore值，分为OP组(n=92)和骨量减少组(n=14)。另选年龄35～47岁健康成人30例为对照组。采用RIA法测定TNF-α，ELISA 法测定 IL-6、M-CSF、IFN-γ、OPG 水平。结果 老年性 OP 组与骨量减少组，TNF-α、IL-6、M-CSF、IFN-γ 水平明显高于对照组，OP 组又明显高于骨量减少组;OPG水亦明显高于对照组，但OP组却显著低于骨量减少组。结论 不同浓度细胞因子水平，可直接间接或通过OPG/RANKL/RANK系统对破骨细胞进行调节，与老年性OP的发生发展密切相关。

老年性骨质疏松;肿瘤坏死因子α;白细胞介素6;巨噬细胞集落刺激因子;γ干扰素;骨保护素

老年性骨质疏松(OP)是与年龄相关的骨丢失，为低转换型，骨吸收与骨形成均不活跃，但仍以骨吸收为主。OPG/RANKL/RANK系统是近年来发现的在破骨细胞分化过程中的一个重要信号传导通路，是成骨细胞作用于破骨细胞的重要途径。近期研究表明体内细胞因子通过影响骨髓微环境内的OPG/RANKL比率来调节骨代谢〔1〕。本组通过研究TNF-α、IL-6、M-CSF、IFN-γ、OPG在老年性OP患者体内的含量变化，进一步深入探讨细胞因子、OPG/RANKL/RANK系统与老年性OP三者的关系，为老年性OP的防治提供更新更好的途径。

1 资料与方法

1.1 临床资料 抽取2002年2月至2010年10月我院老年科门诊及住院病人106例，年龄70～85岁，平均(76.82±10.08)岁，其中男56例，女50例。测定骨密度(BMD)，Tscore值低于正常1～2个标准差者为骨量减少组(n=14)，平均年龄(73.52±9.23)岁;Tscore值低于正常2.5个标准差者为OP组(n=92)，平均年龄(76.54±11.23)岁，两组在年龄上无显著差异(P＞0.05)。另选我院体检中心健康成人30例为对照组，年龄35～47岁，平均(41.25±5.23)岁。所有受检者均排除过胖或病理性肥胖、营养不良，无其他内分泌疾病、恶性肿瘤、肝肾病变，未接受激素治疗，女性排除绝经后OP患者。

1.2 方法

1.2.1 标本采集 所有受检者均清晨空腹采血，2 h内分离血清，-20℃保存待检。

1.2.2 血清TNF-α测定 放射免疫分析法。试剂盒由中国同位素公司北方免疫试剂研究所提供，严格按说明书操作。

1.2.3 血清 IL-6、M-CSF、IFN-γ、OPG水平测定 ELISA 法。IL-6由深圳晶美生物技术有限公司提供。M-CSF由上海瑞晶公司提供。IFN-γ试剂盒为北京晶美有限公司产品。OPG试剂盒由武汉博士德公司提供。所有操作均严格按说明书进行。

1.2.4 BMD检测 应用FT-647型骨矿含量测定仪，测定非优前臂中、远1/3交界处桡骨BMD。

2 结果

三组检测结果见表1。老年患者 TNF-α、IL-6、M-CSF、IFN-γ水平与年龄呈正相关(r=0.389、r=0.408、r=0.523、r=0.468)与 BMD 呈负相关(r=-0.441、r=-0.436、r=-0.508、r=-0.397)，OPG水平与年龄呈正相关(r=0.320)。老年OP组与骨量减少组，TNF-α、IL-6、M-CSF、IFN-γ 水平明显高于对照组(P＜0.01，P＜0.05)，而OP组亦明显高于骨量减少组(P＜0.05)。OPG水平显著高于对照组(P＜0.05，P＜0.01)，而OP组却明显低于骨量减少组(P＜0.05)。

表1 各组血清 TNF-α、IL-6、M-CSF、IFN-γ、OPG 水平(±s)

表1 各组血清 TNF-α、IL-6、M-CSF、IFN-γ、OPG 水平(±s)

与对照组比较：1)P ＜0.05，2)P＜0.01

指标 n TNF-α(μg/L) IL-6(pg/ml) M-CSF(pg/ml) IFN-γ(pg/ml) OPG(pg/ml) BMD(g/cm2)对照组 30 0.92±0.25 8.20±3.80 228.49±37.54 56.80±11.71 227.24±96.38 0.783±0.049骨量减少组 14 1.05±0.311) 11.40±2.101) 319.68±42.111) 70.68±9.821) 473.4±110.802) 0.662±0.0761)OP组 92 2.20±0.372) 15.36±2.812) 470.58±45.752) 86.75±10.332) 361.4±100.81) 0.570±0.0482)

3 讨论

骨在整个生命过程中都在不断的重建，即破骨细胞吸收旧骨和成骨细胞形成新骨的过程，二者紧密偶联，正常情况下呈动态平衡。随着年龄老化，骨髓基质干细胞向脂肪细胞转化，成骨细胞前体细胞分化减少，导致成骨细胞功能下降，呈现成纤维细胞的重分化状态，而此时破骨细胞的凋亡相对减少〔2〕且在多种细胞因子的刺激下，破骨细胞功能及转化率相对增加，从而导致两类细胞间失偶联，引起OP。近期研究表明，体内细胞因子通过影响骨髓微环境内的OPG/RANKL比率来调节骨代谢〔1〕。

OPG/RANKL/RANK系统是近年来发现的在破骨细胞分化过程中的一个重要信号传导通路，其主要机制是：①成骨细胞及骨髓基质细胞表面表达RANKL，与破骨细胞前体细胞或破骨细胞表面上的RANK结合后促进破骨细胞的分化，从而引起骨溶解。②成骨细胞及骨髓基质细胞分泌表达 OPG，与RANKL竞争性结合，阻止RANKL与RANK之间的结合，或与RANKL/RANK结合体结合成三聚体，直接抑制RANKL/RANK的作用，从而抑制骨溶解的产生〔3〕。经离体实验显示，OPG可提高骨密度，增加小梁骨量，减少破骨细胞数，控制钙的吸收，还可以通过抑制破骨细胞f-肌动蛋白环形成抑制骨吸收或干扰基质细胞与破骨细胞之间的相互作用，诱导破骨细胞凋亡〔4〕。OPG还是肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体(TRALL)等肿瘤坏死家族成员的假受体，可抑制TRALL所诱导的细胞凋亡，从而在心血管系统疾病中起作用。我们的研究发现：OPG水平与年龄呈正相关。可能的原因是：①循环中OPG浓度反映年龄相关因素;②机体对过量骨吸收的一种生理反应或补偿反应;③血清OPG水平可能同时也反映进行性血管疾病，且随心血管危险性增加而增加。我们还发现，在无年龄差异的老年患者群，OP组OPG水平显著低于骨量减少组，提示OPG缺乏与老年性OP的发生发展密切相关。

TNF-α是一种非常重要的炎性因子，它具有多种生物学功能，包括调节炎性反应、免疫应答、凋亡和抗病毒反应等。在骨骼系统中，TNF-α通过多种途径致OP，能够抑制细胞外基质沉积并刺激基质金属蛋白酶的合成，从而降解有机骨质;而且它还可以促进溶骨性细胞因子如M-CSF和RANKL的表达，从而刺激破骨细胞的产生。有实验发现，缺乏TNF相关活化诱导细胞因子(TRANCE)或它的受体RANK的鼠患有严重骨病，在他们的骨内检测不到破骨细胞〔5〕。但 Kobayashi等〔6〕和 Kudo等〔7〕先后报道了TNF-α体外可直接诱导老鼠和人的破骨细胞分化为具有骨吸收活性的破骨细胞，不依赖于RANKL/RANK途径。同时，在破骨细胞前体细胞中TNF-α可以通过增加cfms在脊髓前体细胞表面的表达来调节骨髓中破骨细胞前体细胞的充裕量，而c-fms的表达产物是M-CSF的受体〔8〕。而MCSF又是使RANK在破骨细胞前体细胞中得到表达的刺激因子。

IL-6是一种多功能的细胞因子。在体内由成骨细胞、基质细胞、B细胞等多种细胞分泌，具有广泛生物学功能，主要在急性炎症反应过程中作为中介，介导B细胞的增殖与成熟。正常情况下，IL-6基因表达受严密调控，因此，在循环中几乎检测不出，随着年龄增长，这种严密调控逐渐放松，即使在无炎症刺激下也可检出。我们的研究证实，IL-6与年龄呈正相关。在OP中，IL-6作为自分泌旁分泌因子在骨吸收中起作用。它可以通过RANKL依赖的机制调节破骨细胞前体细胞向破骨细胞的分化，也可以直接刺激骨内RANKL和OPGmRNA的表达及增加前列腺素合成的量〔9〕。还可刺激粒-巨噬细胞集落形成单位(CFU-GM)的发育，并促进破骨母细胞的形成。IL-6还可通过多种途径对成骨细胞的增殖分化和凋亡起调节作用。

M-CSF 能诱导破骨细胞增殖〔10〕。Haynes等〔10〕研究发现，在单核细胞和成骨细胞的体外共同培养系中，伴随着破骨细胞的形成，出现M-CSF高表达。Fujikaw等〔11〕在体外对人的破骨细胞进行培养，发现M-CSF在0～100 ng/ml能诱导破骨细胞形成和增殖，并呈浓度依赖方式。我们的实验结果亦证实，老年性OP患者，M-CSF水平明显高于同龄骨量减少组与对照组。M-CSF还可增强成熟破骨细胞的活性，例如伸展、运动、黏附以及细胞骨架的形成〔12〕，这些功能的发挥依赖M-CSF与其受体c-fms的集合。M-CSF还可调节成熟破骨细胞的吸收和迁移功能，Lees等〔13〕发现，M-CSF通过增强破骨细胞的体积来增加破骨细胞的骨吸收活性。M-CSF能抑制破骨细胞的凋亡，延长其存活，其抑制破骨细胞凋亡的途径是通过蛋白激酶B(PKB)介导的。在OPG/RANKL/RANK系统中，M-CSF与RANKL对破骨细胞的分化成熟有协同作用，RANK可调控破骨细胞祖细胞和钙离子的代谢，其配体RANKL通过诱导Cathepsin K基因的表达而具有诱导破骨细胞从破骨祖细胞的分化功能，M-CSF诱导类多核样巨噬细胞，二者共同促进巨噬细胞成为破骨细胞〔14〕。

IFN-γ可通过RANKL-RANKs信号传导抑制破骨细胞形成，然而Gao等〔15〕已经证实：虽然在体外IFN-γ可以通过抑制破骨细胞的分化来发挥其抗破骨细胞形态的活性，但在活体内IFN-γ是破骨细胞形成的潜在刺激剂，它可以上调组织相容性复合体Ⅱ类抗原(MHC-Ⅱ)的表达，进而促进T细胞的活化与增殖。而活化的T细胞可以产生大量的RANKL和TNF-α等。在活体内，IFN-γ这种间接的促进作用已远远超过其对破骨细胞前体的抑制作用，最终导致破骨细胞的形成，诱发OP。

本实验证明，TNF-α、IL-6、M-CSF、IFN-γ、OPG 水平在骨代谢方面是十分重要的细胞因子，与老年性OP的发生发展有着密切的关系。深入研究细胞因子及OPG/RANKL/RANK系统二者的关系，可为老年性OP的防治提供更新更好的途径。

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R681.1

A

1005-9202(2012)17-3651-03;

10.3969/j.issn.1005-9202.2012.17.015

郑 青(1973-)，女，副主任医师，主要从事免疫学研究。

〔2011-04-08收稿 2011-10-12修回〕

(编辑 曹梦园)