骨質(zhì)疏松癥是一種骨代謝失衡導(dǎo)致的全身退行性骨病，其治療藥物主要有骨吸收抑制劑、骨形成促進(jìn)劑和中藥等。近年來國內(nèi)外骨質(zhì)疏松癥患者日益增多，如何提高其治療效果且減少藥物不良反應(yīng)成為當(dāng)前研究重點(diǎn)。

01骨質(zhì)疏松
骨質(zhì)疏松癥(osteoporosis、0P)是一種以骨量減少、骨微結(jié)構(gòu)被破壞、骨脆性增加和骨折風(fēng)險(xiǎn)增高為特征的全身退行性骨病。臨床上主要分為原發(fā)性O(shè)P和繼發(fā)性O(shè)P。流行病學(xué)調(diào)查顯示，OP成為了影響人類健康的第七大類疾病，預(yù)計(jì)到2050年我國OP患者將達(dá)到2.12億人次，致死率致殘率及各類并發(fā)癥發(fā)生率均會(huì)升高。其治療藥物主要有骨吸收抑制劑、骨形成促進(jìn)劑和中藥等。因此，探尋有效預(yù)防、治療OP及其并發(fā)癥的方法和藥物成為了亟待解決的問題。

健康骨頭和骨質(zhì)疏松骨頭對(duì)比圖

以骨質(zhì)疏松癥（osteoporosis）為關(guān)鍵詞在Pubmed上搜索近十年的相關(guān)文章并統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)近兩三年的文章數(shù)量有明顯增加如下圖。

Pubmed上骨質(zhì)疏松癥相關(guān)文章數(shù)量

02骨質(zhì)疏松分類
（一）原發(fā)性骨質(zhì)疏松癥
     原發(fā)性骨質(zhì)疏松癥可以細(xì)分為Ⅰ型骨質(zhì)疏松癥和Ⅱ型骨質(zhì)疏松癥。

（1）Ⅰ型骨質(zhì)疏松癥
Ⅰ型骨質(zhì)疏松癥是女性絕經(jīng)后引起的骨骼退行性改變，主要原因?yàn)槁殉餐Ｖ狗置诖萍に貙?dǎo)致。發(fā)病早期骨丟失較快，主要為松質(zhì)骨的骨量丟失；骨折的好發(fā)部位主要為脊柱的椎體；甲狀旁腺激素正?；蛏缘停换钚跃S生素D繼發(fā)性減少；基本不發(fā)生骨礦化不良情況。

（2）Ⅱ型骨質(zhì)疏松癥
Ⅱ型骨質(zhì)疏松癥即老年性骨質(zhì)疏松癥，因血鈣降低，體內(nèi)甲狀旁腺激素分泌繼發(fā)性增加；活性維生素D生成減少；除了骨質(zhì)疏松，常伴有骨基質(zhì)礦化不良。

（二）繼發(fā)性骨質(zhì)疏松
     繼發(fā)性骨質(zhì)疏松癥(secondary osteoporosis，SO)是由于疾病或藥物影響等原因?qū)е鲁霈F(xiàn)骨量減少、骨微結(jié)構(gòu)破壞等癥狀的代謝性骨病。臨床上患者群體較多為糖皮質(zhì)激素性骨質(zhì)疏松癥(glucocorticoid- induced osteoporosis， GIOP)和(diabetic osteoporosis，DOP)。

03骨質(zhì)疏松防治
骨質(zhì)疏松癥是完全可防可治的疾病。關(guān)鍵在于早發(fā)現(xiàn)、早診斷、早預(yù)防、早治療。預(yù)防骨質(zhì)疏松癥，越早越好。

（1）藥物治療（保證鈣及維生素D需求）：
       1）基本藥物（鈣劑、普通維生素D）鈣劑和普通維生素D為骨質(zhì)疏松癥防治的基礎(chǔ)用藥，并可降低骨質(zhì)疏松性骨折風(fēng)險(xiǎn)。
       2）抑制骨吸收藥物（二膦酸鹽類 ：阿侖膦酸鹽、唑來膦酸鹽等；降鈣素：鮭魚；鰻魚；雌激素及孕激素）。兼有抗骨質(zhì)疏松癥與降低血鈣的作用。
       3）促進(jìn)骨形成藥物（甲狀旁腺激素如特立帕肽、地舒單抗等）。
       4）雙重作用機(jī)制藥物：活性維生素（Dα-骨化醇、骨化三醇等）及其類似物等。

（2） 營養(yǎng)療法：均衡營養(yǎng)。
（3）養(yǎng)成良好生活習(xí)慣。
（4）運(yùn)動(dòng)療法

骨質(zhì)疏松癥研究的相關(guān)熱門靶點(diǎn)

04經(jīng)典文獻(xiàn)解讀
小優(yōu)精心研讀了加利福尼亞大學(xué)大學(xué)Holly A. Ingraham團(tuán)隊(duì)發(fā)表在Nature的 關(guān)于骨質(zhì)疏松的高分文章，希望能給大家提供一些研究思路！

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弓狀Kiss1神經(jīng)元的雌激素信號(hào)傳導(dǎo)抑制性別相關(guān)的女性電路促進(jìn)骨骼致密強(qiáng)壯
加利福尼亞大學(xué)大學(xué)Holly A. Ingraham教授團(tuán)隊(duì)

本文章通過敲除內(nèi)側(cè)基底下丘腦中的雌激素受體 α (ERα)，發(fā)現(xiàn)了僅在雌性小鼠中具有強(qiáng)健的骨表型，導(dǎo)致異常強(qiáng)壯的小梁骨和皮質(zhì)骨，其密度超過了其他報(bào)道的小鼠模型。弓狀核中 ERα 的立體定向缺失增加了完整和卵巢切除女性的骨量，證實(shí)了雌激素信號(hào)傳導(dǎo)在這種性別依賴性骨表型中的核心作用。為骨質(zhì)疏松研究提供新的思路。

（1）敲除 MBH 中的 ERα 會(huì)損害能量消耗并增加骨密度

圖1

在Esr1 Nkx2-1Cre小鼠中，ERα 在雄性和雌性大腦的整個(gè) MBH 中被有效消除，包括 ARC 和 VMHvl，但主要維持在前腹側(cè)腦室周圍核 (AVPV)、視前區(qū)、孤束核和內(nèi)側(cè)杏仁核（圖 1a）。突變雌性顯示出小但顯著的體重增加，這不如Esr1 POMC-Cre 報(bào)道的穩(wěn)健，而突變雄性的體重下降（圖 1b）。兩性的食物攝入量均未發(fā)生變化（圖 1c）。Esr1 Nkx2-1Cre雌性表現(xiàn)出能量平衡的性別依賴性變化，這在雄性小鼠中完全不存在。突變雌性的瘦體重顯著高于對(duì)照floxed（Esr1 fl / fl）同窩仔（圖 1d），并且在黑暗階段伴隨著體力活動(dòng)減少（圖 1e）。在突變雌性中觀察到減弱的 BAT 產(chǎn)熱，如 BAT 變白和減少所證明的那樣Ucp1水平；循環(huán)兒茶酚胺并不低（圖 1f）。血清瘦素水平也沒有變化（圖 1g）。因此，這些數(shù)據(jù)表明，在沒有任何進(jìn)食行為變化的情況下，該大腦區(qū)域的中央雌激素信號(hào)會(huì)促進(jìn)女性的性別依賴性負(fù)能量狀態(tài)。這一出乎意料的發(fā)現(xiàn)意味著Esr1 POMC-Cre小鼠報(bào)告的攝食過多可能是由于 POMC-Cre 在非 ARC 神經(jīng)元中的選擇性或異位活性所致。

（2）Esr1 Nkx2-1Cre女性骨量和強(qiáng)度的性別依賴性增加

圖2

通過雙 X 射線吸收測(cè)定法（DEXA）測(cè)定的骨礦物質(zhì)密度（BMD）在Esr1 Nkx2-1Cre女性中顯著升高，但在男性中沒有顯著升高（圖 1h），這與瘦肉的性別依賴性顯著增加一致大量的。使用三維高分辨率微型計(jì)算機(jī)斷層掃描 (μCT) 對(duì)股骨的進(jìn)一步分析證實(shí)，與對(duì)照同窩仔相比，老年Esr1 Nkx2-1Cre雌性的骨小梁質(zhì)量和微結(jié)構(gòu)顯著增加，伴隨的結(jié)構(gòu)變化包括小梁數(shù)量和厚度的增加以及小梁分離的減少（圖 2a）。在Esr1 Nkx2-1Cre雄性中沒有觀察到骨量的變化（圖 2b）。此外，與Esr1 POMC-Cre和Esr1 Nestin-Cre報(bào)告的股骨量增加 20% 不同在 OVX 雌性小鼠中消失，卵巢切除術(shù)后 5 周Esr1 Nkx2-1Cre雌性的骨參數(shù)保持升高（圖 2c）。事實(shí)上，當(dāng)明顯存在高骨量表型時(shí)，在 4-5 周大的突變雌性中未檢測(cè)到血清性類固醇的顯著變化（圖 2d，f）。OVX 雌性突變體的骨質(zhì)流失百分比高于其野生型同窩仔畜（72% 對(duì) 43%），這與其他人的發(fā)現(xiàn)一致，即基線時(shí)較高的起始 %BV/TV 會(huì)導(dǎo)致較高的 OVX 介導(dǎo)的骨質(zhì)流。這些數(shù)據(jù)表明，雖然 Esr1 Nkx2-1Cre雌性的高 BMD 部分由卵巢類固醇維持，但循環(huán) E2 或垂體激素水平升高并不是這種性別依賴性骨表型的主要驅(qū)動(dòng)因素。

機(jī)械骨強(qiáng)度測(cè)試確定，老年Esr1 Nkx2-1Cre雌性的股骨和 L5 椎骨明顯強(qiáng)于對(duì)照組（圖 2e）。在股骨和椎骨小梁骨中觀察到的Esr1 Nkx2-1Cre雌性中的致密骨骼表型早期出現(xiàn)并在老年雌性（54-74 周）中持續(xù)存在，超過了 OVX 突變雌性的值（圖 2c、f、g）。因此，在骨質(zhì)疏松癥中變得多孔且更脆弱的小梁骨在年長的Esr1 Nkx2-1Cre雌性中非常致密和耐用。來自幼年雌性小鼠的代表性 H&E 染色股骨切片說明骨密度顯著增加，同時(shí)骨髓空間顯著減少（圖 2h）。

（3）Esr1 Nkx2-1Cre女性的骨形成增加

圖3

年輕的Esr1 Nkx2-1Cre雌性顯示出骨形成率（BFR）和礦化表面的顯著增加（圖 3a，b），證明了強(qiáng)大的成骨細(xì)胞功能。礦物質(zhì)沉積率（MAR）和標(biāo)準(zhǔn)化破骨細(xì)胞數(shù)量在突變骨中均未受影響，這意味著破骨細(xì)胞數(shù)量和功能的顯著降低無法解釋高骨量表型（圖 3b）。在達(dá)到最大骨密度后 ，根據(jù)轉(zhuǎn)錄譜，突變骨髓中的基因變化包括 BMP 信號(hào)傳導(dǎo)和成骨細(xì)胞分化/骨化的上調(diào)，同時(shí)突變體中Sp7（Osterix）、Wnt10b、Bglap（Osteocalcin）、Sost和破骨細(xì)胞標(biāo)志物的升高骨（圖 3c，d）。雖然從長骨減去終板收獲的突變骨芯片中Runx2沒有變化，但當(dāng)在 4.5 周齡時(shí)檢查時(shí)，這種成骨細(xì)胞前體標(biāo)志物在雌性骨髓中適度增加（圖 3d）。這些數(shù)據(jù)表明，消融 MBH 中的 ERα 會(huì)導(dǎo)致骨髓基質(zhì)細(xì)胞或成體骨骼干細(xì)胞的擴(kuò)增，這些細(xì)胞注定會(huì)促進(jìn)成骨細(xì)胞分化/增殖，從而產(chǎn)生成熟的骨和軟骨。敲除 MBH 中的 ERα 會(huì)導(dǎo)致骨髓基質(zhì)細(xì)胞或成體骨骼干細(xì)胞31的擴(kuò)增，這些細(xì)胞注定會(huì)促進(jìn)成骨細(xì)胞分化/增殖，從而產(chǎn)生成熟的骨和軟骨。

（4）ARC中ERα立體定向缺失后骨量升高

圖4

為了明確地確定Esr1 Nkx2-1Cre雌性中的高骨量表型是由大腦中 ERα 信號(hào)傳導(dǎo)的缺失引起的，AAV2-Cre 的立體定向遞送用于消除 VMHvl 或 ARC 中的 ERα（稱為ERαKO VMHvl或ERαKO ARC，圖 4a）。成功命中被定義為在 VMHvl 或 ARC 的一側(cè)或兩側(cè)部分或全部丟失 ERα。如Esr1 Nkx2-1Cre 所述女性，消除 ARC 中的 ERα 而不是 VMHvl 完全概括了 BMD 的顯著增加而不改變食物攝入或 E2、T、瘦素和子宮重量（圖 4b-d），解開高骨量表型在 ERαKO ARC女性中，這些循環(huán)激素的變化。引人注目的是，僅在感染后 12 周（PI），ERαKO ARC女性的股骨骨體積分?jǐn)?shù)也出現(xiàn)了類似的大量升高，同時(shí)伴隨著小梁數(shù)量和厚度的增加以及骨髓空間的減少（圖 4e-g），以及作為骨保護(hù)素的適度增加和升高的 SOST。皮質(zhì)骨厚度也在不影響皮質(zhì)周長的情況下增加（圖 4f）骨形成與 KNDy 和 DAT ARC 神經(jīng)元的變化相關(guān)。這些使用完整和老年雌激素耗盡雌性的數(shù)據(jù)表明，在Esr1 Nkx2-1Cre雌性中觀察到的骨形成增加是起源的中心，因此支持存在強(qiáng)大的雌激素敏感神經(jīng)骨骼回路。

（5）Kiss1神經(jīng)元中ERα的缺失引起骨量增加

圖5

為了評(píng)估 ARC 中與Esr1 Nkx2-1Cre雌性骨代謝上調(diào)相關(guān)的分子變化，進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄分析。使用來自對(duì)照和突變體的顯微解剖的女性 ARC 組織，作者定義了Esr1 Nkx2-1Cre突變體中~180°的顯著變化（圖 5a，b）。在這些轉(zhuǎn)錄本中，83% 與已知受雌激素調(diào)節(jié)的基因重疊（圖 5c），如 Greb1 的缺失所示，Greb1是一種高度反應(yīng)性的 ERα 基因靶點(diǎn)。在顯著下調(diào)的基因中，四種轉(zhuǎn)錄物與多巴胺能神經(jīng)元相關(guān)：多巴胺轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白Slc6a3 (DAT)、突觸小泡糖蛋白Sv2c、轉(zhuǎn)錄因子Nr4a2和催乳素受體Prlr (圖 5a )。在 ERα 丟失后，Slc6a3在 ARC 中下調(diào)，這與培養(yǎng)細(xì)胞中 E2 對(duì)Slc6a3的上調(diào)一致（圖 5d，e）。因此，我們發(fā)現(xiàn)背內(nèi)側(cè) ARC 中的大多數(shù) DAT 陽性神經(jīng)元通過Slc6a3 Cre 共表達(dá) ERα；Tdtomato報(bào)告線（圖 5e）。DEG 的另一個(gè)三元組是Kiss1、Pdyn和Tac2（圖 5b），它們與谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白Slc17a6一起定義了 KNDy（K isspeptin、N eurokinin B、D ynorphin ） ARC 神經(jīng)元。正如預(yù)期的那樣，基于雌激素對(duì) KNDy 標(biāo)記的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)錄抑制20，Kiss1和Pdyn在Esr1 Nkx2-1Cre突變體中均升高（圖 5d）。

（6）Kiss1神經(jīng)元中ERα的缺失引起骨量增加

圖6

KNDy 神經(jīng)元的基因特征在Esr1 Nkx2-1Cre女性中發(fā)生了改變，我們使用Kiss1-Cre-GFP敲入等位基因刪除Kiss1細(xì)胞（Esr1 Kiss1-Cre ）中的 ERα以識(shí)別雌激素反應(yīng)性 ARC 神經(jīng)元驅(qū)動(dòng)強(qiáng)壯的女性骨骼表型。由于大多數(shù)Kiss1神經(jīng)元與發(fā)育中的POMC神經(jīng)元具有共同的譜系，作者還敲除了POMC神經(jīng)元中的 ERα ( Esr1 POMC-Cre )。在Esr1 Kiss1-Cre和Esr1 POMC-Cre中觀察到的對(duì)比骨表型推斷這種女性特異性腦到骨通路是由Kiss1神經(jīng)元的一個(gè)子集介導(dǎo)的，這些神經(jīng)元獨(dú)立于 POMC 譜系. 總的來說，我們的數(shù)據(jù)還表明，破壞 KNDy 神經(jīng)元的轉(zhuǎn)錄輸出和活動(dòng)會(huì)破壞通常會(huì)抑制合成代謝骨代謝的腦-骨穩(wěn)態(tài)軸。

（7）總結(jié)
研究結(jié)果證明了中樞雌激素信號(hào)傳導(dǎo)（存在于與外周雌激素的共同調(diào)節(jié)系統(tǒng)中）在維持女性骨穩(wěn)態(tài)中的重要性。打破年輕和老年女性的這種神經(jīng)骨骼穩(wěn)態(tài)回路可促進(jìn)合成代謝骨代謝，并為進(jìn)一步的機(jī)制研究提供模型，最終可能為對(duì)抗女性和男性與年齡相關(guān)的骨質(zhì)疏松癥提供機(jī)會(huì)。

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