王元 王建忠

[摘要] 非創(chuàng)傷性股骨頭壞死（non-traumatic osteonecrosis of the femoral head， NONFH）的病因有很多種，但無(wú)論是哪種病理過(guò)程最終均會(huì)導(dǎo)致骨細(xì)胞的死亡。近年來(lái)有研究表明，非創(chuàng)傷性股骨頭壞死與遺傳易感因素有關(guān)。本文就血管內(nèi)皮活性、凝血異常、脂類代謝異常、細(xì)胞因子和膜聯(lián)蛋白家族相關(guān)熱點(diǎn)基因與非創(chuàng)傷股骨頭壞死關(guān)系的新進(jìn)展做一簡(jiǎn)要綜述，并對(duì)其研究前景進(jìn)行展望。

[關(guān)鍵詞] 非創(chuàng)傷性股骨頭壞死；基因多態(tài)性；遺傳易感性；研究進(jìn)展

[中圖分類號(hào)] R681.8 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673-9701（2015）26-0157-04

Advances in research of gene polymorphisms in non-traumatic osteonecrosis of the femoral head

WANG Yuan1，2 WANG Jianzhong2

1.Inner Mongolia Medical University， Hohhot 010010， China； 2.Department of Orthopedics， the Second Affiliated Hospital of Inner Mongolia Medical University， Hohhot 010030， China

[Abstract] Non-traumatic osteonecrosis of the femoral head（ONFH） is a disease with multiple aetiologies with the death of osteocytes as the end stage of different pathological processes. Previous researches revealed that the non-traumatic osteonecrosis of femoral head associated with genetic susceptibility. The related research progresses were reviewed in this article to show the relationship vascular endothelial growth， coagulopathy， abnormal lipid metabolism， cytokine， annexins and susceptibility to non-traumatic ONFH. The article also discussed current problems and research prospect.

[Key words] Non-traumatic osteonecrosis of the femoral head； Genetic susceptibility； Gene polymorphisms； Advances in reseach

非創(chuàng)傷性股骨頭壞死（non-traumatic osteonecrosis of the femoral head，NONFH）是由于股骨頭前上后側(cè)血液供應(yīng)中斷導(dǎo)致股骨頭關(guān)節(jié)軟骨進(jìn)行性塌陷，以骨壞死為主要特征的退行性疾病。據(jù)可靠統(tǒng)計(jì)[1-2]，ONFH一般發(fā)生在30～50歲的青壯年，在中國(guó)，大約有500萬(wàn)～750萬(wàn)的股骨頭壞死（osteonecrosis of the femoral head， ONFH）的患者需要醫(yī)治，每年新增病例為15萬(wàn)～20萬(wàn)；在美國(guó)和歐洲，每年有10%ONFH的患者要行全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)，而這也嚴(yán)重影響了患者的生活質(zhì)量。面對(duì)這一棘手問(wèn)題，越來(lái)越多的學(xué)者從多個(gè)角度關(guān)注非創(chuàng)傷性O(shè)NFH相關(guān)的危險(xiǎn)因素。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，激素的使用、大量飲酒、系統(tǒng)性紅斑狼瘡、血紅蛋白病、骨髓移植等均與非創(chuàng)傷性O(shè)NFH有關(guān)[3]。而在分子遺傳學(xué)領(lǐng)域，更多與非創(chuàng)傷性O(shè)NFH相關(guān)的易感基因被報(bào)道出來(lái)，證實(shí)了多種基因在非創(chuàng)傷性O(shè)NFH的發(fā)生發(fā)展中的作用，為早期治療和診斷提供了理論依據(jù)。該研究就基因多態(tài)性與非創(chuàng)傷性O(shè)NFH患者關(guān)系的新進(jìn)展及其前景展望做如下綜述。

1 血管內(nèi)皮活性相關(guān)基因

血管內(nèi)皮活性相關(guān)基因作用于血管內(nèi)皮細(xì)胞使其分裂，促進(jìn)血管內(nèi)皮，細(xì)胞分泌胰島素樣的生長(zhǎng)因子，也能促進(jìn)血管的生長(zhǎng)和側(cè)支循環(huán)的建立，促進(jìn)成骨細(xì)胞生長(zhǎng)。

1.1 血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子

血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）是血管生成的重要調(diào)解者，而血管的生成是許多組織愈合、骨再生的重要生理過(guò)程，在血管內(nèi)皮細(xì)胞的遷移，增殖和滲透等方面均起著關(guān)鍵的作用，特別是骨的再生、軟骨形成和血管浸潤(rùn)。除此之外，Radke等[4]發(fā)現(xiàn)VEGF在ON的水腫區(qū)與ON區(qū)之間高度表達(dá)，并加強(qiáng)了ON區(qū)和缺血區(qū)的血液流動(dòng)。在ONFH方面的研究中，

2008年，Kim等[5]首次報(bào)道了VEGF-634G/C的基因多態(tài)性增加了韓國(guó)人群激素性O(shè)NFH的易感性，低誘導(dǎo)的VEGF單體型增加了罹患ONFH的風(fēng)險(xiǎn)，高誘導(dǎo)的VEGF單體型減少了罹患ONFH的風(fēng)險(xiǎn)。2012年，Liu等[6]研究了220例非創(chuàng)傷性O(shè)NFH患者發(fā)現(xiàn)，VEGF-634G/C的基因多態(tài)性與中國(guó)人群非創(chuàng)傷ONFH同樣具有顯著的相關(guān)性。兩項(xiàng)研究表明，非創(chuàng)傷ONFH的中國(guó)人群和韓國(guó)人群在VEGF的基因多態(tài)性方面存在共同性，但兩者的樣本數(shù)量均過(guò)小，結(jié)果還需要大樣本量進(jìn)行確認(rèn)。

1.2 低氧誘導(dǎo)因子

低氧誘導(dǎo)因子（hypoxia-inducible factor-1α，HIF-1α）在骨的重建再生方面，以VEGF作為靶基因，與細(xì)胞存活、血管生成和創(chuàng)傷組織的愈合都有著直接的關(guān)系[7]。Hong等[8]選取460例ONFH韓國(guó)患者，其中包括酒精性O(shè)NFH 215例，先天型ONFH 186例，激素性O(shè)NFH 59例，在HIF-1α作用下的VEGFC基因提高了酒精性和先天型ONFH的風(fēng)險(xiǎn)，而激素性O(shè)NFH并沒(méi)有顯著性，是否與相對(duì)較少的樣本有關(guān)，需要進(jìn)一步研究。Komatsu等[9]研究發(fā)現(xiàn)，VEGF與HIF-1α的基因多態(tài)性和ONFH有顯著的相關(guān)性。然后，基因間的相互作用是如何通過(guò)血管生成和低氧去影響ONFH并沒(méi)有表明，在以后的實(shí)驗(yàn)中仍需要明確這個(gè)問(wèn)題。

1.3 內(nèi)皮氮氧化合酶

內(nèi)皮氮氧化合酶（endothelial nitric oxide synthase，eNOS）合成一氧化氮（nitric oxide，NO），NO在維持體內(nèi)平衡、脈管系統(tǒng)和骨的轉(zhuǎn)化方面都有著重要的作用，并可以抑制血小板的活性、粘附和聚集[10]。在2006年，Koo等[11]首次報(bào)道了eNOS基因多態(tài)性與ONFH在韓國(guó)人群中具有顯著相關(guān)性，選取了103例非創(chuàng)傷性O(shè)NFH患者，包括先天型ONFH 50例、激素性O(shè)NFH 29例、酒精性O(shè)NFH 24例，結(jié)果發(fā)現(xiàn)非創(chuàng)傷患者的病例對(duì)照組中，4a等位基因的頻率明顯高于對(duì)照組，在先天性O(shè)NFH中，4a/b基因型的頻率明顯高于對(duì)照組。Gagala等[12]研究了68例ONFH波蘭患者，其中先天型ONFH 45例、繼發(fā)性O(shè)NFH 23例，結(jié)果顯示，在全部的ONFH病例對(duì)照中，4a等位基因的頻率明顯高于對(duì)照組，與在韓國(guó)人群中的研究結(jié)果是一致的。在亞組分析中，4a/b基因型的頻率在先天型ONFH，繼發(fā)性O(shè)NFH中均高于對(duì)照組。

2 凝血異常相關(guān)基因

1992年，Jones等[13]首次發(fā)現(xiàn)高凝血狀態(tài)是股骨頭壞死的一個(gè)致病因素，同時(shí)提出血管內(nèi)凝血這一中間機(jī)理是可能成為骨壞死發(fā)生的共同通路，血管內(nèi)凝血使骨內(nèi)纖維蛋白血栓形成和骨髓內(nèi)出血，從而導(dǎo)致非創(chuàng)傷性骨壞死。

2.1 纖溶酶原激活物抑制劑基因

纖溶酶原激活物抑制劑基因（plasminogen activator inhibitor-1，PAI-1）在凝血和纖溶蛋白系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用。Glueck 等[14]首次報(bào)道了PAI-1基因4G/4G的基因型在ONFH中的比例為41%，而在正常對(duì)照組中為20%。Kim等[15]選取206例NOFH韓國(guó)患者，包括先天型ONFH 98例、激素性O(shè)NFH 72例、酒精性O(shè)NFH 36例，結(jié)果顯示rs1799889的4G等位基因、rs2227631的A等位基因、和rs11178的C等位基因都會(huì)增加ONFH的患病風(fēng)險(xiǎn)。再進(jìn)行亞組分析發(fā)現(xiàn)，rs2227631（A）and rs11178（C）會(huì)增加先天型ONFH的風(fēng)險(xiǎn)，rs1799889（4G）and rs11178（C）會(huì)增加酒精性O(shè)NFH的風(fēng)險(xiǎn)，這樣的結(jié)果也進(jìn)一步說(shuō)明PAI-1的多態(tài)性與ONFH具有相關(guān)性。Ferrari等[16]對(duì)228例腎移植術(shù)后26例患有ONFH的患者進(jìn)行研究，結(jié)果示4G/4G基因型導(dǎo)致的低纖是腎移植后ONFH的重要發(fā)病原因，且在持續(xù)性的甲狀旁腺功能亢進(jìn)和肥胖的患者更加明顯。因此，腎移植術(shù)后早期抗凝血的干預(yù)研究對(duì)于腎移植術(shù)后激素性O(shè)NFH的預(yù)防意義重大。

2.2 甲基四氫葉酸還原酶

甲基四氫葉酸還原酶（methylenetetrahydrofolate reductase，MTHFR）在同型半胱氨酸再次甲基化中有著重要的作用，高同型半胱氨酸血癥是血栓形成的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。Chang等[17]研究71例ONFH韓國(guó)患者，包括51例酒精性O(shè)NFH、18例先天型ONFH、1例激素性O(shè)NFH、1例減壓病ONFH，結(jié)果發(fā)現(xiàn)MTHFR C677T基因多態(tài)性與ONFH具有顯著的相關(guān)性，但是可能由于樣本量太小的原因，很難解釋本次實(shí)驗(yàn)C/T雜合子與ONFH相關(guān)，T/T雜合子與ONFH卻不相關(guān)。隨后，Kim等[18]增大了樣本量，選取了443例韓國(guó)ONFH患者，基于無(wú)條件的邏輯回歸模型與單體型分析，均未發(fā)現(xiàn)MTHFR與ONFH具有顯著的相關(guān)性。MTHFR基因與ONFH的相關(guān)性需要進(jìn)一步確認(rèn)。

3 脂類代謝異常相關(guān)基因

脂類代謝紊亂是導(dǎo)致股骨頭壞死的重要機(jī)制，高脂血癥會(huì)影響股骨頭的微循環(huán)、骨內(nèi)微血栓的形成、血液凝集系統(tǒng)。激素作用下脂肪分解，血中游離脂肪酸增多，從而使血管內(nèi)皮受損，膠原暴露，激活內(nèi)源性凝血途徑，使纖維蛋白血小板血栓形成。載脂蛋白A（apolipoproteinA1，ApoA1）和載脂蛋白B（apolipoproteinB，ApoB）是脂代謝的重要蛋白。

3.1 載脂蛋白A1

載脂蛋白A1（apolipoprotein A1，Apo A1）是高密度脂蛋白的重要組成部分，通過(guò)調(diào)節(jié)酶，受體活性和甘油二酯/蛋白激酶通路，從而調(diào)節(jié)血漿中高密度脂蛋白代謝和膽固醇的轉(zhuǎn)運(yùn)。ApoA1基因結(jié)構(gòu)改變會(huì)影響載脂蛋白A1分子結(jié)構(gòu)，及其釋放入血的含量。因此，也會(huì)引起血中高密度脂蛋白膽固醇的水平，一些脂質(zhì)紊亂相關(guān)的疾病很容易發(fā)生。ApoA1最重要的一個(gè)功能是將組織中多余的膽固醇與高密度脂蛋白膽固醇結(jié)合，反向運(yùn)肝臟，從而表現(xiàn)為抗動(dòng)脈粥樣硬化的作用[19]。Yin等[20]研究了429例ONFH中國(guó)患者，結(jié)果發(fā)現(xiàn)ApoAI的AA基因型的頻率在病例組中是50.1%，對(duì)照組為46.2%（P<0.001），GA基因型的頻率在病例組中是17.1%，對(duì)照組為31%（P<0.001），A等位基因的突變與ONFH有顯著的相關(guān)性。

3.2 載脂蛋白B

載脂蛋白B（apolipoprotein B，Apo B）是膽固醇、極低密度脂蛋白、中密度脂蛋白的組成成分、低密度脂蛋白的結(jié)構(gòu)蛋白。Apo B最主要的功能是聯(lián)合膽固醇形成低密度脂蛋白，識(shí)別低密度脂蛋白受體，在脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝方面有著重要作用[20]。Hirata等[21]研究158例日本腎移植患者，其中有34例被診斷為腎移植后激素性O(shè)NFH，ApoB基因的7623TT或CT基因型在激素性O(shè)NFH的頻率明顯高于對(duì)照組（P=0.033），同時(shí)也發(fā)現(xiàn)在病例組中ApoB/ApoA1的高比值與ONFH有著顯著的正相關(guān)（P=0.045）。但在C7623T位點(diǎn)T的等位基因突變，病例組中的6例發(fā)展為ONFH，7例并沒(méi)有發(fā)展為ONFH。在沒(méi)有T等位基因突變的情況下，病例組的27例發(fā)展為ONFH，115例卻沒(méi)有。這樣的結(jié)果可能與多樣基因、環(huán)境的共同作用相關(guān)，除了C7623T位點(diǎn)的突變，還有其他位點(diǎn)或者基因有著協(xié)同作用，此次研究還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)。

4 細(xì)胞因子相關(guān)基因

細(xì)胞因子（cytokines）是具有生長(zhǎng)、分化和激活分泌過(guò)剩的功能蛋白，且可以調(diào)控免疫應(yīng)答和免疫細(xì)胞。同時(shí)會(huì)根據(jù)細(xì)胞來(lái)源、靶點(diǎn)和進(jìn)行免疫應(yīng)答的特殊階段發(fā)揮不同功能[22]。Samara等[23]選取了112例希臘ONFH患者，IL-1α的CT基因型頻率在病例組為51.8%；TNF-a的GA基因型頻率在病例組為10.8%；IL-10的GG基因型頻率在病例組為16.2%，三者結(jié)果均高于對(duì)照組。IL-1α，TGF-β，IL-10和TNF-a與ONFH同樣具有相關(guān)性。Cytokines在為ONFH的預(yù)后和治療方面也提供了有效安全的指導(dǎo)。

5 膜聯(lián)蛋白家族相關(guān)基因

膜聯(lián)蛋白家族（Annexins，ANXs）通過(guò)鈣依賴方式結(jié)合磷脂為特征的一種蛋白家族，在體外實(shí)驗(yàn)中表明ANXs有著不同的生理學(xué)功能，包括信號(hào)的傳導(dǎo)、細(xì)胞凋亡、抑制血栓凝集和抑制磷脂酶A2[24]。Kim等[25]研究443例ONFH韓國(guó)患者與ANXs家族基因52個(gè)位點(diǎn)之間的相關(guān)性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在多種模型下，ANXA6基因的rs9324679，rs9324677，rs10037814和rs11960458與ONFH具有顯著性的關(guān)聯(lián)（P的范圍：0.0007～0.049，比值比：0.63～1.72）。在單體型分析中也發(fā)現(xiàn)與ONFH相關(guān)的危險(xiǎn)因素（P的范圍：0.0005～0.049，比值比：0.44～1.76）。雖然本實(shí)驗(yàn)的樣本量不大，但此結(jié)果有助于從新的角度對(duì)ONFH早期階段和高危個(gè)體進(jìn)行評(píng)估，進(jìn)而早期干預(yù)防治病情惡化。

6 展望

非創(chuàng)傷性O(shè)NFH的發(fā)病機(jī)制目前還不清楚，需要新的研究思路和方法進(jìn)行探索。近年來(lái)，基因多態(tài)性與非創(chuàng)傷性O(shè)NFH之間的關(guān)系越來(lái)越得到認(rèn)可，為解釋ONFH的病因，病理方面及其疾病的早期診斷提供了新的思路。ONFH是一種復(fù)雜疾病，由多種因素共同作用的結(jié)果，僅憑單純運(yùn)用某一種方式去解釋病因，顯然是不全面的。不是所有長(zhǎng)期飲酒者、應(yīng)用激素或是具有易感基因型的人都會(huì)患股骨頭壞死，遺傳因素和環(huán)境之間的交互作用也是患病重要方面?；蚨鄳B(tài)性與疾病相關(guān)性研究需要在大規(guī)模樣本，不同民族和不同地域中不斷確認(rèn)提高結(jié)果的準(zhǔn)確性，為進(jìn)一步了解ONFH發(fā)病機(jī)理，早期診斷和早期治療提供依據(jù)。盡管還存在不足，但我們有理由相信，隨著科研水平的提高，醫(yī)療技術(shù)的優(yōu)化，在不遠(yuǎn)的將來(lái)，基因多態(tài)性在ONFH領(lǐng)域會(huì)帶來(lái)更多新的啟示。

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（收稿日期：2015-07-16）