孫文婷，閻小萍，陶慶文，張英澤，王 艷，羅 靜，孔維萍?

（1.北京中醫(yī)藥大學(xué) 研究生院，北京 100029；2.中日友好醫(yī)院 中醫(yī)風(fēng)濕病科，北京 100029；3.免疫炎性疾病北京市重點實驗室，北京 100029）

骨質(zhì)疏松癥是一種以骨量減少和骨組織微結(jié)構(gòu)退化為特征的骨骼疾病，病理表現(xiàn)為骨張力和強度降低，患者脆性骨折的風(fēng)險增加[1]。在我國，50 歲以上人群骨質(zhì)疏松癥患病率女性為20.7%、男性為14.4%[2]。骨質(zhì)疏松癥的主要后果是當(dāng)骨質(zhì)結(jié)構(gòu)破壞到達一定程度，骨質(zhì)由于脆弱而易于骨折，造成患者殘疾甚至死亡，給社會帶來巨大的醫(yī)療負(fù)擔(dān)[3]。尿酸（uric acid，UA）是體內(nèi)嘌呤代謝的產(chǎn)物，正常狀態(tài)下的UA 在血中為可溶性狀態(tài)。當(dāng)UA 產(chǎn)生過多、排泄減少或二者同時存在時，血中UA 升高并達到超飽和狀態(tài)，超飽和時UA 易形成針狀微晶體沉積于關(guān)節(jié)、腎臟等組織中，導(dǎo)致相關(guān)疾病的產(chǎn)生[4]。UA 與骨代謝密切相關(guān)，在骨質(zhì)疏松癥發(fā)病過程中起重要作用[5]，但UA 對骨質(zhì)疏松癥骨代謝的具體作用機制目前尚不清楚。本文就近年有關(guān)UA 與骨質(zhì)疏松癥骨代謝的作用機制的新進展進行綜述。

1 UA 與骨質(zhì)疏松癥關(guān)系的臨床證據(jù)

已有相當(dāng)數(shù)量的文獻匯評估了臨床上UA 與骨質(zhì)疏松癥之間的關(guān)系，大部分的研究支持可溶狀態(tài)下較高水平的UA 與較低的骨質(zhì)疏松癥患病率相關(guān)。一項針對3079例（963 例男性和2116 例女性）40～75 歲國內(nèi)人群UA 與骨質(zhì)疏松癥關(guān)系的橫斷面研究顯示[6]，UA 與骨密度水平呈顯著正相關(guān)，UA 是骨質(zhì)疏松癥的保護因素。Lin 等[7]對17735 例國內(nèi)＞50 歲絕經(jīng)后女性的UA 和骨密度水平進行回顧性研究，發(fā)現(xiàn)較高水平的UA 與較高的骨密度水平、T分?jǐn)?shù)和Z 分?jǐn)?shù)相關(guān)，認(rèn)為UA 對絕經(jīng)后老年女性的骨質(zhì)疏松癥具有保護作用。同樣，國外近年針對不同地區(qū)的研究支持UA 對于骨質(zhì)疏松癥的保護作用[8～10]。另外，一項納入413 例9～19 歲青年人的橫斷面研究表明，較高水平UA 的青年人骨密度相對更高[11]。Veronese 等[12]對2015年以前探討UA 與骨質(zhì)疏松癥及骨折相關(guān)關(guān)系的文獻進行薈萃分析，共納入19 項研究55859 例患者，發(fā)現(xiàn)高UA 與較高的骨密度獨立相關(guān)，支持UA 在骨骼代謝疾病中的保護作用。但與傳統(tǒng)觀點不同的是，2016年一項美國針對≥65 歲老年人（1963 例男性和2729 例女性）的前瞻性觀察研究[13]發(fā)現(xiàn)，UA 水平與男性的髖部骨折呈U 型關(guān)聯(lián)而與女性無關(guān)，認(rèn)為血清尿酸水平升高（＞6.88mg/dl）與男性髖部骨折風(fēng)險增加有關(guān)。

目前絕大部分臨床研究支持可溶狀態(tài)下較高水平的UA 是骨質(zhì)疏松癥的保護性因素，尤其針對絕經(jīng)后的老年女性。但目前大部分臨床證據(jù)是基于不同樣本量的回顧性研究或者橫斷面研究，證據(jù)級別有限。近年來新的前瞻性研究觀察到UA 在男性中髖部的骨保護作用并非呈正相關(guān)關(guān)系，提示UA 在不同性別中起作用的機制可能不同。

2 UA 與骨質(zhì)疏松骨代謝體內(nèi)動物研究

針對UA 與骨質(zhì)疏松骨代謝的體內(nèi)研究，現(xiàn)階段文獻報道較少，對于體內(nèi)層面UA 對骨代謝的影響目前研究尚不充分。Lai 等[14]在關(guān)節(jié)炎小鼠模型中通過氧嗪酸鹽誘導(dǎo)提高體內(nèi)UA 水平，同時觀察小鼠關(guān)節(jié)滑膜病變情況情況，發(fā)現(xiàn)與對照組相比，UA 誘導(dǎo)組滑膜中表現(xiàn)為更少的炎性細(xì)胞浸潤，且滑膜增生相對減少，軟骨損傷更輕，認(rèn)為較高水平的UA 在小鼠體內(nèi)具有抗炎和軟骨保護作用。與此不同的是，魏云霄等[15]通過氧嗪酸鉀和乙胺丁醇誘導(dǎo)建立慢性高UA 大鼠模型，發(fā)現(xiàn)隨著時間推移（6 周），高UA 組大鼠體內(nèi)鈣水平降低，高UA 可使骨代謝水平下降。另一方面，在雄激素作用下，高UA 大鼠與正常UA 對照組相比堿性磷酸酶、鈣顯著降低，認(rèn)為雄激素可使高UA 大鼠骨代謝水平降低，原因可能與高UA 抑制腎的鈣重吸收有關(guān)。Zhang 等[16]在2 組大鼠中模型中研究了慢性高UA 血癥對骨質(zhì)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，高UA 組和正常UA 組的大鼠在骨密度和骨生物力學(xué)特性方面并無顯著差異，認(rèn)為高血清尿酸對骨骼無顯著保護作用。從體內(nèi)研究的角度，盡管構(gòu)建相應(yīng)高尿酸血癥的動物模型難度較低，但對于UA 與骨代謝保護機制的體內(nèi)研究較少，考慮到動物體內(nèi)實驗與人體內(nèi)環(huán)境及調(diào)節(jié)機制的差異，UA 在體內(nèi)對骨代謝作用影響仍需要進一步研究證實。

3 UA 與骨質(zhì)疏松骨代謝體外細(xì)胞研究

UA 與骨代謝機制的體外研究目前集中在對人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（hBMSC）、破骨細(xì)胞及成骨細(xì)胞上。2 項新近關(guān)于hBMSC 的研究均提示UA 能促進hBMSC 增殖和成骨分化。Li 等[17]通過分離來自6 個健康捐獻者骨髓的hBMSC，外源性添加UA 誘導(dǎo)hBMSC 分化結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，UA 誘導(dǎo)組的鈣結(jié)節(jié)更多；hBMSC 的增殖呈UA劑量依賴性方式增加；隨著UA 濃度增加，紅色脂肪液泡減少，hBMSC 傾向于向成骨細(xì)胞分化；UA 在試驗組最高濃度0.8mmol/L 時未顯示出細(xì)胞毒性作用，認(rèn)為UA 抑制hBMSC 的成脂分化，同時促進增殖和成骨分化，且在非結(jié)晶情況下無細(xì)胞毒性作用。Liu[18]等也得出類似的結(jié)果，且同時檢測到成骨指標(biāo)堿性磷酸酶有相應(yīng)增高，進一步證實了UA 對hBMSC 的誘導(dǎo)分化作用。Ahn 等[19]研究了UA 對破骨細(xì)胞形成的影響，在巨噬細(xì)胞激活因子和核因子kappa-B 配體受體激活因子（RANKL）存在的條件下，使用不同劑量的UA（1.0～10.0mg/dl）處理破骨細(xì)胞前體，發(fā)現(xiàn)UA 以劑量依賴性方式顯著抑制破骨細(xì)胞生成，因此認(rèn)為UA 在體外具有骨保護作用。但是，Dalbeth 等[20]在人生理濃度UA 范圍內(nèi)（0.1～0.7mmol/L），設(shè)置不同梯度，在體外處理成骨細(xì)胞及破骨細(xì)胞，結(jié)果顯示UA 并未對破骨細(xì)胞數(shù)量或活性的產(chǎn)生顯著影響，認(rèn)為在生理濃度下缺乏可溶UA 直接影響骨骼重塑的可靠證據(jù)。綜上所述，在體外層面，UA 可以促進hBMSC 增殖和成骨分化；在RANKL 存在下，UA 可以抑制破骨細(xì)胞生成；而在生理范圍內(nèi)，UA 對成骨細(xì)胞及破骨細(xì)胞的影響不顯著。

4 UA 與骨質(zhì)疏松骨代謝分子水平研究

UA 與骨代謝分子水平的研究集中在UA 對活性氧（ROS） 相關(guān)的抗氧化作用、Wnt3a/β-catenin 信號通路、CBF-alpha-1/Runx2 信號通路及11β-羥基類固醇脫氫酶Ⅰ型酶（11β-HSD1）下調(diào)這幾部分。ROS 作為體內(nèi)主要的氧化物質(zhì)，可誘導(dǎo)成骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞凋亡，促進破骨細(xì)胞形成，導(dǎo)致骨重建和骨丟失的增加[21]。UA 在可溶性狀態(tài)下，是體內(nèi)重要的抗氧化物質(zhì)，約占血漿抗氧化能力的60%，其主要作用方式是與活性氧（ROS）相互作用，以非酶促反應(yīng)的方式轉(zhuǎn)化為尿素氮[22]。研究發(fā)現(xiàn)，UA 在減少破骨細(xì)胞生成的同時可降低破骨細(xì)胞前體中ROS 的含量，發(fā)揮抗氧化作用[13]。但Lin 等[7]指出，UA 在降解期間產(chǎn)生的胞內(nèi)游離氧自由基，可通過與NADPH 氧化酶相互作用進一步增強為超氧化物。這種細(xì)胞內(nèi)氧化應(yīng)激與UA 誘導(dǎo)的炎性細(xì)胞因子一起，反而刺激破骨并抑制成骨細(xì)胞的形成。因此，UA 對ROS 相關(guān)的抗氧化作用目前仍存在爭議。

Wnt-3a/β-catenin 信號通路是一類由配體蛋白質(zhì)Wnt和膜蛋白受體結(jié)合激發(fā)的一組多下游通道的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，在包括骨代謝等多種疾病發(fā)生發(fā)展過程中起重要作用。Wnt-3a/β-catenin 途徑可通過多種機制調(diào)整骨代謝，阻斷人關(guān)節(jié)軟骨間充質(zhì)干細(xì)胞（mesenchymal progenitor cells，MPCs）的Wnt3a/β-catenin 通路后，胞內(nèi)Ⅱ型膠原、凋亡相關(guān)蛋白SOX9 表達明顯下調(diào)，MPCs 增殖能力提高，反之，激活Wnt3a/β-catenin 通路后，SOX9 表達增加并促進了MPCs 老化，提示W(wǎng)nt 通路激活可抑制成骨細(xì)胞生成以及誘導(dǎo)骨細(xì)胞凋亡[23]。在hBMSCs 中發(fā)現(xiàn)，Wnt-3a 和βcatenin 隨著UA 濃度的增加而增強[18]。因此，Wnt3a/βcatenin 信號通路在骨代謝中發(fā)揮重要作用。

與Wnt-3a/β-catenin 通路類似，hBMSCs 中CBF-alpha-1/Runx2 信號通路相關(guān)蛋白表達隨著UA 呈時間和濃度依賴性升高，且ALP 表達水平相應(yīng)增加[18]。CBF-alpha-1在調(diào)節(jié)軟骨細(xì)胞、成骨細(xì)胞成熟、破骨細(xì)胞分化、骨基質(zhì)相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控等方面發(fā)揮作用。研究發(fā)現(xiàn)[24]，CBF-alpha-1 可促進多能間充質(zhì)細(xì)胞分化為成熟成骨細(xì)胞，下調(diào)CBF-alpha-1 表達后，hBMSCs 自發(fā)分化成脂肪細(xì)胞，CBFalpha-1 還可下調(diào)骨鈣素mRNA 水平表達，降低胞內(nèi)堿性磷酸酶活性，促進骨基質(zhì)的形成。在動物實驗中，敲除CBF-alpha-1 基因的小鼠成骨細(xì)胞的成熟受到阻滯，膜內(nèi)成骨和軟骨內(nèi)成骨均被完全阻斷，證明CBF-alpha-1 在成骨過程中發(fā)揮了重要。因此推測UA 促進hBMSCs 向成骨細(xì)胞的分化可能是通過促進CBF-alpha-1 表達實現(xiàn)。

11β-羥基類固醇脫氫酶Ⅰ型酶（11β-HSD1）廣泛分布于肝臟、脂肪和肌肉等組織，可將無活性的皮質(zhì)酮轉(zhuǎn)化為有活性的皮質(zhì)醇或皮質(zhì)酮，增加體內(nèi)糖皮質(zhì)激素的濃度導(dǎo)致骨質(zhì)丟失，抑制11β-HSD1 可以促進成骨分化[25]。Liu 等研究[18]發(fā)現(xiàn)，UA 可在hBMSC 中呈濃度和時間依賴性的方式下調(diào)該酶的表達。因此推測UA 可通過下調(diào)11β-HSD1降低糖皮質(zhì)激素濃度促進hBMSCs 向成骨細(xì)胞的分化。

綜上，本文從臨床證據(jù)、體內(nèi)動物研究、體外細(xì)胞研究及分子水平研究等多個層次，總結(jié)了UA 對骨質(zhì)疏松骨代謝關(guān)系及作用的相關(guān)研究?，F(xiàn)階段，絕大部分臨床研究支持可溶狀態(tài)下較高水平的UA 是骨質(zhì)疏松癥的保護性因素；而體內(nèi)動物研究層面上，UA 對骨代謝影響尚不明確；體外細(xì)胞研究層面上，UA 可以促進hBMSC 增殖和成骨分化，在特定條件下抑制破骨細(xì)胞生成；分子水平研究層面，ROS 相關(guān)的抗氧化作用、Wnt3a/β-catenin 信號通路、CBFalpha-1/Runx2 信號通路及11β-HSD1UA 均密切參與到UA 與骨代謝作用當(dāng)中?；诂F(xiàn)有相關(guān)研究尚不充分，在深入研究UA 與骨代謝作用分子機制的基礎(chǔ)上，完善相關(guān)動物層面研究，明確UA 對骨代謝作用影響的體內(nèi)證據(jù)，是進一步研究的方向。