石長貴，張 穎，袁 文

成骨不全(osteogenesis imperfecta，OI)又稱脆骨病。是一組以骨骼脆性增加及膠原代謝紊亂為特征的全身性結締組織疾病。其病變不僅限于骨骼，還常常累及其他結締組織如眼、耳、皮膚、牙齒等，其特點是骨脆性增加、骨關節(jié)進行性畸形、藍鞏膜、牙本質發(fā)育不全、聽力下降及皮膚異常。90%的OI 是編碼Ⅰ型膠原的基因COL1A1 或COL1A2 發(fā)生突變而引起的常染色體顯性遺傳疾病，其余成骨不全則主要是由于調節(jié)Ⅰ型膠原基因轉錄或翻譯的基因(CRTAP、LEPRE1、PPIB、SERPINH1、FKBP10 等)發(fā)生突變所致［1-2］。OI 的治療需多學科綜合治療，主要包括藥物治療、手術矯形、康復治療、干細胞應用、基因沉默等，臨床具有治愈難，療程長，患者痛苦等特點。

1 藥物治療

1.1 雙磷酸鹽

OI 的藥物治療主要包括雙磷酸鹽、甲狀旁腺素、生長激素、降鈣素、維生素等。長期臨床效果觀察發(fā)現(xiàn)雙膦酸鹽是治療OI 患者最有效的藥物，治療效果主要包括:增加骨密度(bone mineral density，BMD)、減輕骨痛、降低骨轉換率、改善生活質量和減少骨折發(fā)生率等［3-4］。周期性靜脈注射帕米膦酸鹽是目前治療兒童輕重型OI 患者最常用的方法，其安全性及短期療效已被大量研究所證實，但其長期療效仍在研究中。相比帕米膦酸鹽，新型研制的唑來膦酸不僅效應更強、而且注射時間短，但其安全性和有效性還未得到證實。Barros 等［5］將23 名兒童OI 患者隨機分為2 組，分別給予帕米膦酸鈉和唑來膦酸治療，結果發(fā)現(xiàn)2 組患者腰椎BMD 顯著升高，骨折發(fā)生率顯著降低，2 組差異不顯著，表明唑來膦酸可改善OI 患者的臨床癥狀及骨密度，且有效性與帕米膦酸鈉相似。而Glorieux 等［6］研究發(fā)現(xiàn)與帕米膦酸鈉相比，唑來膦酸不僅能更顯著增加腰椎BMD，且在降低骨轉換率方面效應更強，因此認為唑來膦酸治療兒童OI 可能比帕米膦酸鈉更有效。關于唑來膦酸的國際多中心藥物試驗正在進行，未來唑來膦酸有可能取代帕米膦酸鈉成為治療OI 的首選藥物。雖然雙膦酸鹽已被證實對OI 患者有效，但其治療的最適劑量與時間、最佳給藥途徑、最佳藥物選擇等問題尚無統(tǒng)一標準，仍有待進一步研究。

1.2 生長激素

生長激素能刺激成骨細胞，增加Ⅰ型膠原的合成以及促進長骨的生長，因而被證實對OI 患者有效。Marini 等［7］對Ⅲ/Ⅳ型OI 患者給予生長激素治療，結果發(fā)現(xiàn)Ⅳ型OI 患者生長率顯著增加，且生長率與治療年限呈線形增長;患者骨組織形態(tài)和脊椎雙能X 線骨密度儀檢查也顯著改善。與雙膦酸鹽相反，生長激素可增加患者的骨轉換率，但由于OI患者本身即有較高的骨轉換率，因此生長激素可能會促進患者畸形的進展，聯(lián)合應用兩種藥物可有效避免這一不良反應。Antoniazzi 等［8］研究發(fā)現(xiàn)與單用奈立膦酸鈉對比，聯(lián)合應用生長激素與奈立膦酸鈉能顯著增加骨量和生長率以及減少骨折發(fā)生率。因此，多種藥物聯(lián)合治療是未來治療OI 的一種趨勢。

2 手術治療

2.1 長骨畸形及骨折的治療

由于OI 患者骨脆性大，且同時伴有長骨弓狀畸形，長骨畸形不僅影響患者的功能，而且導致骨折反復發(fā)生。對于穩(wěn)定性骨折，主要考慮石膏、夾板固定或骨牽引等非手術方式治療;手術治療主要針對移位和不穩(wěn)定性骨折，包括髓內釘、骨切開術、鋼板固定及外固定支架。髓內釘置入骨髓腔不僅可對齊和穩(wěn)定骨折、縮短愈合時間，還能矯正畸形預防骨折反復發(fā)生，主要用于Ⅲ/Ⅳ型OI 患者。置入髓內釘移位是手術后常見并發(fā)癥，常伴有骨骼、關節(jié)的穿孔，El-Adl 等［9］回顧2 組分別置入可伸縮髓內釘(telescoping intramedullary rod，TIMR)和非伸縮髓內釘治療骨折的患者，結果發(fā)現(xiàn)TIMR 移位發(fā)生率顯著低于非伸縮髓內釘，且TIMR 組患者運動狀態(tài)更佳。盡管TIMR 可降低移位率，但患者仍存在再發(fā)生骨折的風險，尤其在骨重建度小、截骨點或髓內釘兩端的位置［10］。為評價TIMR 的遠期療效及并發(fā)癥，Nicolaou 等［11］對22 例接受TIMR 治療后隨訪13 年的OI 患者進行回顧分析，結果發(fā)現(xiàn)患者運動能力顯著改善，所有髓內釘均隨患者生長而延長，髓內釘二次置入率50%，穿過膝踝的髓內釘并未引起不良癥狀的發(fā)生。隨著骨骼生長，延長性較非延長性髓內釘能作用更長時間，且移位率更低，但延長性髓內釘手術過程復雜，并可能增加四肢骨質疏松程度，而且并發(fā)癥較多，尤其對于年齡＜5 歲的孩子危險性更大。2 種髓內釘如何選擇主要取決于患者年齡、特定條件以及外科醫(yī)師的經驗。

2.2 脊柱側凸矯正

脊椎側凸是OI 患者常見的并發(fā)癥，常導致患者疼痛、活動障礙，嚴重者可影響呼吸功能危及生命。外固定矯形支架能緩解疼痛及腰椎后凸，并加強活動能力，但可導致胸廓變形，且對防止側凸進展效果不大，并可能進一步加重肺功能。脊柱側凸Cobb角＞30°且年齡為11～12 歲的OI 患者，需要臨床隨訪及定期X 線檢查，如果側凸進展明顯，則應及時進行矯形手術，并且術后應保持脊柱穩(wěn)定［12］。脊柱穩(wěn)定情況下持續(xù)使用halo 式支架可防止側凸進展，有時甚至減小側凸角度，從而有效改善患者呼吸功能以及減輕疼痛［13］。對于兒童OI 患者，如脊椎側凸Cobb 角＞50°，待青春期后施行手術治療效果更好。

2.3 聽力缺失的恢復治療

成人OI 患者常發(fā)生聽力缺失，起初僅是傳導性聽力缺失，隨著疾病進展，感覺性聽力缺失也逐漸出現(xiàn)，因此建議青春期后每3～5 年需對OI 患者的聽力進行監(jiān)測。針對聽力缺失的治療，疾病開始僅需應用助聽器即可達到治療效果，隨著聽力缺失進一步加重，患者需行鐙骨切除術，其治療效果較好。Swinnen 等［14］對22 例行鐙骨手術治療的OI 患者進行隨訪觀察，結果顯示患者不僅術后短期聽力明顯改善，且長期隨訪發(fā)現(xiàn)(平均時間達16 年)，聽力恢復效果仍然顯著，由此可見，鐙骨手術治療對聽力恢復的療效可維持數(shù)年。

3 細胞及基因治療

3.1 干細胞移植

藥物及手術治療僅能改善患者的癥狀，但不能改變患者潛在的骨脆性與膠原缺陷，間充質干細胞是一類具有多向分化潛能的組織干細胞，在特定的誘導條件下，可以分化為成熟的成骨細胞，產生正常的骨基質。早有研究發(fā)現(xiàn)，給兒童OI 患者植入同種異體骨髓或骨髓間充質干細胞，可增加患者的骨含量、降低骨折發(fā)生率以及提高患者生長速度，盡管移植率較低(2%)［15-17］。相比成人間充質干細胞(mesenchymalstem cell，MSC)，胎兒MSC 具有更大的增殖潛能，且增殖快衰老慢，更易分化成為成骨細胞。Le Blanc 等［18］給1 例孕齡30 周的OI 胎兒子宮內移植孕10 周的胎兒肝源性MSC，結果發(fā)現(xiàn)該OI患者出生后生長發(fā)育正常;骨形態(tài)顯示骨小梁排列規(guī)整、成骨細胞形態(tài)正常;檢測移植細胞染色體移植率達7%。由于人體試驗缺乏對照，且不能多部位活組織檢查評價移植情況，這些局限性導致結果難以說明問題。Li 等［19］進行動物實驗進一步評價干細胞治療OI 的效果，給處于發(fā)育過程中的oim 鼠移植骨髓源性MSCs，結果發(fā)現(xiàn)骨髓、骨小梁及皮質骨均有移植細胞的分布，且這些細胞能表達成骨細胞特異基因并產生正常Ⅰ型膠原。給Brtl 鼠(一種OI鼠模型)子宮內移植健康成鼠骨髓，檢測同樣發(fā)現(xiàn)移植細胞能分化成為成熟的成骨細胞，產生正常的骨基質，從而有效提高骨強度以及改善骨機械特性［20］。由于供受體之間存在免疫排斥，移植同種異體細胞可能會誘導機體產生免疫反應。研究發(fā)現(xiàn)胎兒免疫系統(tǒng)發(fā)育在妊娠第二期(孕3～6 個月)才能產生異源免疫反應［21］，基于此理論，Guillot 等［22］給成骨不全小鼠(oim)子宮內移植妊娠第一期人胎血MSCs(human fetal MSCs，hfMSCs)，結果發(fā)現(xiàn)oim 鼠不僅骨折發(fā)生率顯著降低(66%)，且骨強度、長度及皮質厚度均顯著增加;移植細胞多集中在骨組織，尤其是骨形成和骨重建活躍的骨折區(qū)域，移植率可達幾倍。進一步研究產生這些效應的細胞機制發(fā)現(xiàn)移植細胞分化成為成熟的成骨細胞，產生oim 小鼠所缺乏Ⅰ型膠原α2 鏈，形成正常的Ⅰ型膠原，使得骨組織中羥脯氨酸的含量減少，骨基質中磷磷灰石晶體結構隨之發(fā)生改變，進而骨基質硬度增加，骨脆性得到改善，因而減少了移植鼠骨折的發(fā)生［23］。然而，目前關于干細胞治療OI 的主要局限性在于移植率較低。研究發(fā)現(xiàn)hfMSCs 遷移至骨或骨髓主要依賴于CXCR4-SDF1 信號通路，調控CXCR4 的表達可顯著增加干細胞的遷移。檢測顯示hfMSCs 細胞質和細胞核內本身即有CXCR4 的高表達，但僅少部分在干細胞表面表達，Jones 等［24］通過SDF1 引發(fā)，上調CXCR4 在hfMSCs 細胞表面的表達，增加移植細胞中CXCR4 +細胞比例，結果發(fā)現(xiàn)無論是oim 鼠還是野生型鼠細胞遷移能力均顯著提高，骨及骨髓區(qū)域的干細胞移植率至少增加3 倍。

3.2 基因沉默療法

隨著分子生物學的進展，OI 的基因治療也逐漸開始受到關注。目前基因療法治療OI 的主要技術是等位基因特異性沉默。Wang 等［25］以Ⅰ型膠原突變基因或轉錄體mRNA 為靶點，通過脂質介導將反義寡聚脫氧核苷酸導入細胞，并與目標基因或mRNA靶向結合，結果發(fā)現(xiàn)突變基因表達的mRNA和Ⅰ型膠原蛋白均被顯著抑制。然而寡核苷酸靶向治療缺乏特異性，常導致正常等位基因表達的mRNA 也有所降低。核酶以其特異性識別位點能選擇性消化降解RNA，COL1A1 基因突變可導致相應基因片段引入新的核酶結合位點，核酶能特異性識別該位點，使得mRNA 表達水平降低［26］。因此，核酶較寡核苷酸更具特異性。另外，利用RNA 干擾技術設計非依賴突變的RNAi，特異性結合COL1A1 突變基因轉錄體內SNP 序列，同樣可使異常Ⅰ型膠原產生減少，達到沉默突變基因的目的［27］。目前用于研究OI 基因治療的鼠模型有:oim、brtl、crtap-/-、Mov-13、OASIS-/-，但不同的反義引物技術(寡核苷酸類、核酶、siRNA)均缺乏對突變轉錄體的特異性，反義引物分子的穩(wěn)定性也是一大問題，因此，反義引物抑制療法還僅限于體外研究。

3.3 基因介導聯(lián)合干細胞治療

Chamberlain 等［28］發(fā)現(xiàn)腺相關病毒靶向載體可干擾OI 患者MSCs 中的突變基因COL1A1，實驗利用病毒載體將IRES-neo-pA 插入到COL1A1 基因的外顯子1(exon 1)中，從而有效抑制COL1A1 基因的表達，同時誘導COL1A1 基因啟動子中的neo 基因表達，結果顯示病毒靶向MSCs 能產生正常的Ⅰ型膠原并促進骨形成。由于COL1A1 基因突變的雜合OI 患者有輕度的臨床表型，而COL1A2 基因突變的雜合OI 患者表型正常，因此更適合臨床試驗研究。基于此，作者以同樣的方法干擾MSCs 中突變基因COL1A2 的外顯子2(exon 2)，結果也同樣發(fā)現(xiàn)被導入腺病毒的MSCs 能產生正常的Ⅰ型膠原并有效成骨［29］。然而該方法需要移植細胞大量擴增才能達到顯著療效，而基因介入的MSCs 增殖能力有限，并不能提供增殖產生足夠數(shù)量能產生正常Ⅰ型膠原的細胞。誘導多能干細胞(induced pluripotent stem cells，iPSCs)在分化和移植之前能大量擴增，且具有成骨潛能，因此可有效克服MSCs 的局限性。利用FV 或LV 病毒載體感染已插入IRES-neo-pA 片段的MSCs，可使MSCs 誘導成為iPSCs，而iPSCs 又可進一步增殖分化成為iMSCs。檢測發(fā)現(xiàn)基因介入iMSCs能產生正常的Ⅰ型膠原并有效成骨，且與基因介入MSCs 相比，iMSCs 增殖能力更強、衰老更慢［30］。

4 小結及展望

綜上所述，藥物治療尤其是雙膦酸鹽是OI 治療的常規(guī);手術固定和矯形主要針對骨折、脊柱側凸、聽力缺失等癥狀，以改善患者生活質量為目的;細胞及基因療法還處于研究中，是一種有希望能治愈OI的方法。OI 的治療選擇主要依賴于患者疾病程度及年齡，所有治療的目的均在于使患者獲得長期的功能恢復以及最大的生活自理能力。短期來看，OI的治療仍是以雙膦酸鹽為基礎，可能聯(lián)合應用其他藥物，如生長激素。未來關于OI 的治療研究還需在干細胞與基因治療方面突破，只有這樣才能最終治愈該疾病。

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