徐冰兒， 胡 予

復旦大學附屬中山醫(yī)院老年病科，上海 200032

骨質疏松是一種全身代謝性骨骼疾病。其本質是骨重建中成骨細胞(OB)和破骨細胞(OC)功能失衡而導致的骨量減少，骨組織微觀結構破壞，病理表現(xiàn)為骨顯微結構完整性受損、連接性降低，導致骨強度降低，骨脆性增加，進而使骨折風險增加。目前，骨質疏松的治療措施主要是調節(jié)骨吸收和骨形成平衡，但以往治療骨質疏松的藥物以骨吸收抑制為主，促進骨形成的藥物僅有甲狀旁腺激素類似物[1]。因此，促進骨形成的藥物在骨質疏松中具有廣闊的應用前景。

近年來，胃腸激素在骨質疏松癥中作用的研究日益增多。胰高血糖素樣肽(glucagon-like peptide,GLP)作為胃腸道激素的重要組成部分近年來被證明對骨質疏松患者具有保護作用。GLP分為GLP-1與GLP-2，兩者主要由回腸和結腸的L細胞分泌，進食后分泌增加，但作用時間短暫，很快就被二基肽酶-4(DPP-4)降解。GLP-1與GLP-2在體內對代謝的調控機制不同，但均對骨代謝的調控起著直接或間接的作用。 本文回顧了近年來GLP-1和GLP-2對骨代謝的調控作用研究，重點探討了GLP-1和GLP-2對老年骨質疏松、絕經(jīng)后骨質疏松，及繼發(fā)于糖尿病、短腸綜合征(SBS)、炎癥性腸病(IBD)的繼發(fā)性骨質疏松癥的潛在治療作用，以期尋找骨質疏松的診療新思路。

1 GLP-1對骨代謝的調控

GLP-1對骨代謝的調節(jié)是雙向的，既可以促進骨形成，又能抑制骨吸收。其可能通過促進胰島素分泌，改善血糖、血脂，改善微循環(huán)，降低降鈣素的分泌以及直接激活骨髓間充質干細胞(BMMSCs)上的GLP-1R實現(xiàn)對骨代謝的調節(jié)作用。

1.1 GLP-1通過促進胰島素分泌，改善胰島素抵抗改善骨質疏松 研究[2-3]發(fā)現(xiàn)，OB、OC表面均存在胰島素受體；胰島素通過其受體促進骨形成，抑制骨吸收促進骨髓間充質干細胞(BMMSCs)向OB轉化。實驗證據(jù)[2]表明，OB中的胰島素受體是OB增殖、存活和分化所必需的。生理濃度的胰島素可促進OB增殖，增加堿性磷酸酶(ALP)的表達量，并促進OB分泌膠原，吸收和利用葡萄糖，同時還可通過促進骨保護素(OPG)分泌來抑制OC的增殖分化。在胰島素缺乏小鼠模型中發(fā)現(xiàn)，胰島素缺乏可造成骨礦化減少，骨修復不良，骨微裂隙增多，進而導致骨脆性增加[4]。雖然胰島素抵抗可引起胰島素水平增高，但過高的血清胰島素水平伴胰島素抵抗狀態(tài)卻對骨轉換起抑制作用[5]。而骨轉換水平的降低雖可使骨密度增加，但也可能通過增加骨微結構中的皮質孔隙率或其他缺陷而導致骨脆性增加。這也是糖尿病骨質疏松的發(fā)病原因。Nuche-Berenguer等[6]發(fā)現(xiàn)，在2型糖尿病或胰島素抵抗模型大鼠中，GLP-1可增加骨保護素(OPG)和核因子κB受體活化體配體(RANKL)的比值，進而抑制OC增殖、活化，抑制骨吸收。因此，GLP-1可通過促進胰島素分泌及改善胰島素抵抗抑制骨吸收，促進骨形成。

1.2 GLP-1可通過改善血糖、血脂、微循環(huán)改善骨質疏松 胰島素抵抗所導致的高血糖可加重組織內氧化應激，增加晚期糖基化產物(AGEs)產生。而因高血糖引起的AGEs積累、膠原交聯(lián)改變和骨轉換抑制是糖尿病骨質疏松發(fā)病的重要原因，且AGEs的增加可加重骨組織內炎癥反應。體外研究發(fā)現(xiàn)，AGEs還可通過上調晚期糖基化終產物受體(RAGE)的表達及抑制wnt、磷脂酰肌醇-3激酶(PI3K)、細胞外調節(jié)蛋白激酶(ERK)等信號通路來抑制OB增殖分化[7-8]，或通過激活半胱天冬酶3(caspase-3)信號通路誘導OB凋亡[9]。Tanaka等[10]發(fā)現(xiàn)，2型糖尿病模型NSY小鼠血糖水平與骨密度負相關。GLP-1能降低2型糖尿病患者血糖、糖化血紅蛋白的作用已被證明。

GLP-1還可調節(jié)體內脂代謝，如降低低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)、三酰甘油(TG)，提高高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)水平。既往研究發(fā)現(xiàn)，LDL-C、TG與骨密度負相關[11]，HDL-C則與骨密度正相關[12]。高脂血癥引起的體內脂肪的堆積可導致脂肪細胞過度膨脹、裂解、內容物釋放，激活巨噬細胞，啟動免疫反應，促進炎癥細胞聚集和炎癥因子的生成[13]。腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、白介素1β(IL-1β)等促炎因子的增加均可促進巨噬細胞集落刺激因子(M-CSF)和RANKL的表達，進而引起OC過度增殖[14]。此外，高血糖、高血脂狀態(tài)也是心腦血管疾病及微血管病變發(fā)生發(fā)展的重要因素。近年來研究[15]表明，骨髓微循環(huán)灌注在35歲后逐漸下降，且骨髓微循環(huán)灌注減少與腰椎骨密度降低有關。因此，GLP-1可通過改善糖脂代謝、改善微循環(huán)改善骨質疏松。

1.3 GLP-1R的胰腺外表達與骨代謝相關 既往研究[16]表明，人類GLP-1R在OB、OC上均不存在，但在BMMSCs及脂肪源性干細胞(ADSCs)上有表達。Meng 等[16]在體外研究中發(fā)現(xiàn)，GLP-1可通過與BMMSCs表面的GLP-1R結合，激活蛋白激酶K(PKA)/β-連環(huán)蛋白(β-catenin)信號通路，進而促進OB分化相關基因runt相關轉錄因子2(Runx2)、鋅指結構轉錄因子、骨特異性堿性磷酸酶(BALP)mRNA的表達；Lee等[17]發(fā)現(xiàn)，GLP-1可通過激活ADSCs表面的GLP-1R而激活ERK信號通路，進而抑制脂肪細胞分化相關基因過氧化物酶體增殖物激活受體γ(PPARγ)mRNA的表達。以上結果說明，GLP-1可直接調節(jié)BMMSCs和ADSCs促其進成骨向分化，并抑制成脂向分化。此外，GLP-1R在甲狀腺細胞中也有表達。Rosol等[18]發(fā)現(xiàn)，GLP-1可促進大鼠甲狀腺分泌降鈣素，間接促進骨形成、抑制骨吸收，改善骨密度，但其對人類甲狀腺C細胞的作用仍不明確。

2 GLP-2對骨代謝的調控

目前研究顯示，GLP-2可抑制骨吸收，但對骨形成影響的仍不明確。與GLP-1不同，GLP-2并不能促進胰島素分泌，但也有調節(jié)糖、脂代謝的功能。其抑制骨吸收的作用可能是通過增加營養(yǎng)物質的吸收、減弱循環(huán)炎癥反應實現(xiàn)的。

2.1 GLP-2促進營養(yǎng)物質的吸收 SBS和IBD均被認為與骨質疏松發(fā)病風險增加有關[19-20]。SBS和IBD患者均存在營養(yǎng)物質吸收減少及腸道屏障損傷、炎癥反應增加的情況。GLP-2可增加液體、電解質及營養(yǎng)物質的吸收，減少或消除腸外營養(yǎng)支持，改善SBS患者的營養(yǎng)狀況[21]。Braga等[22]發(fā)現(xiàn)，SBS患者骨密度與血清維生素C、E、K水平正相關，提示這些維生素可能影響骨健康。SBS、IBD以及老年人和絕經(jīng)后婦女往往伴隨著維生素D3的不足。GLP-2可促進VD3的吸收，進而改善鈣磷代謝[23]，但對其他維生素水平的影響鮮見報道。SBS患者經(jīng)GLP-2治療52周后，體質量基線增加，而較高水平的體質指數(shù)(BMI)可能增加骨密度，降低骨折風險[1]。

2.2 GLP-2調節(jié)糖、脂代謝 Khan等[24]的體外研究發(fā)現(xiàn)，GLP-2R在鼠和人β-細胞、鼠α細胞和離體小鼠胰島上均有表達；GLP-2R能抑制鏈佐霉素引起的人1.14β細胞的DNA損傷，但對促進其增殖的能力較弱。但其體內研究[24]發(fā)現(xiàn)，GLP-2對小鼠胰島β細胞及離體小鼠胰島的胰島素分泌無影響。而Baldassano等[25-26]發(fā)現(xiàn)，GLP-2可促進高脂飲食小鼠胰島素分泌，減輕高脂肪飲食小鼠的糖、脂代謝紊亂。因此，GLP-2可能對糖、脂代謝平衡起保護作用，進而調節(jié)骨質疏松；故GLP-2可能適用于骨質疏松伴高脂血癥或糖代謝紊亂的患者。

2.3 GLP-2減弱循環(huán)炎癥反應 GLP-2在治療IBD的過程中，可誘導損傷黏膜的愈合，增加血流灌注量，改善腸道屏障功能，降低炎癥反應[27]。本課題組前期實驗[28]發(fā)現(xiàn)，老年大鼠緊密連接蛋白表達下降、循環(huán)炎癥反應增強；而研究[29]發(fā)現(xiàn)，GLP-2可促進老齡大鼠腸道緊密連接蛋白的表達，降低腸道通透性，并降低循環(huán)TNF-α，IL-1β水平。Wu等[30]研究發(fā)現(xiàn)，GLP-2還可降低潰瘍性結腸炎小鼠模型循環(huán)內白介素6(IL-6)水平。絕經(jīng)后骨質疏松患者也常伴隨體內炎癥水平的升高和緊密連接蛋白表達量的下降[31-32]。但目前未發(fā)現(xiàn)GLP-2對絕經(jīng)后骨質疏松患者炎癥水平的改善情況。既往研究[14, 33-34]發(fā)現(xiàn)，慢性炎癥導致的炎癥水平升高引起的RANKL/OPG比例失衡是骨質疏松的重要促進因素。上述研究表明，GLP-2對骨質疏松的改善可能是同過改善患者體內長期慢性炎癥反應進行的。

2.4 GLP-2影響骨質疏松的實驗研究 Askov-Hansen等[35]發(fā)現(xiàn)，GLP-2可降低絕經(jīng)后骨質疏松患者的血清Ⅰ型膠原C端肽(CTX-1)水平，且呈劑量依賴性。Henriksen等[36]對絕經(jīng)后骨質疏松患者長期應用GLP-2治療4個月后發(fā)現(xiàn)，GLP-2可提高絕經(jīng)后患者骨密度，并降低CTX-1水平，但對骨鈣素(OCN)水平無影響，因此認為，GLP-2可抑制骨吸收，但對骨形成無影響。然而，GLP-2R的mRNA在骨髓細胞中并無表達[21]。Gottschalck等[37]觀察了GLP-2 對空腸造口術或回腸造口術患者的作用，發(fā)現(xiàn)血清CTX-1水平僅在腸道完整的對照組中降低，而在空腸或回腸造口術患者中未見明顯變化。因此，其推測GLP-2對骨代謝并無直接作用，而可能通過腸道神經(jīng)元的神經(jīng)傳導實現(xiàn)對骨代謝的調節(jié)作用。此外，Lu等[38]的體外實驗中，GLP-2可通過轉化生長因子-β-smad2/3(TGF-β-Smad 2/3)信號途徑誘導細胞凋亡，抑制OC增殖。故其推測GLP-2可直接作用于OC，而不通過GLP-2R。目前，GLP-2影響骨代謝的研究仍較少，故其具體作用機制仍有待進一步發(fā)現(xiàn)。

3 GLP相關藥物在骨質疏松中的應用

3.1 GLP-1受體激動劑 GLP-1受體激動劑主要包括短效制劑艾塞那肽、利司那肽，長效制劑利拉魯肽、阿必魯肽等。其中，艾塞那肽已在老齡去卵巢骨質疏松大鼠中被證明可促進骨形成并抑制骨吸收[39]。近年來艾塞那肽也被發(fā)現(xiàn)可直接促進BMMSCs成骨向分化[16]。利拉魯肽也可以增加去卵巢小鼠骨密度，但不能促進其骨形成[40]；但Iepsen等[41]報道，利拉魯肽可增加肥胖骨質疏松婦女骨密度，也可促進骨形成、抑制骨吸收。雖然近期有臨床試驗發(fā)現(xiàn)，利拉魯肽和艾塞那肽并不能降低骨折風險[42]，但這些臨床實驗均存在樣本量不足、骨折病例少或實驗周期短且僅納入糖尿病患者，而缺乏絕經(jīng)后患者及老年患者等問題。而其他GLP-1受體激動劑對骨代謝影響的報道較少，故對GLP-1改善骨質疏松的作用方面仍需進一步研究。

相較于其他治療骨質疏松的藥物，GLP-1受體激動劑可同時促進骨形成、抑制骨吸收，調節(jié)糖、脂代謝，改善骨組織胰島素抵抗，改善微循環(huán)，降血壓，延緩胃排空、減小體質量等。雖然較高的BMI對骨質疏松患者有保護作用，但也增加了心血管疾病的風險；而長效GLP-1受體激動劑可預防低熱量飲食減肥后的骨丟失，并使骨形成增加[41]。GLP-1受體激動劑還可改善腎血流及腎功能[43]，保護心血管[44]，并具有神經(jīng)保護功能(如改善阿爾茨海默癥)[45]，且患者長期依從性良好[46]。目前應用的各種GLP-1受體激動劑均易引起腹瀉、惡心、嘔吐等不良反應，但這些癥狀具有自愈性[46]。因此，GLP-1受體激動劑在骨質疏松合并糖、脂代謝紊亂及老年骨質疏松的治療中具有潛在的應用前景。

3.2 GLP-2受體激動劑 目前，上市GLP-2受體激動劑的僅有替度魯肽，其已被批準用于治療SBS。替度魯肽可促進腸上皮黏膜增殖，改善腸黏膜屏障功能，降低腸道炎癥反應等，同時可促進腸內營養(yǎng)物質吸收。一項持續(xù)2年試驗顯示，SBS患者長期使用GLP-2后，自理能力改善，水和電解質的流失減少，VD3水平升高，鈣吸收、骨密度增加；雖患者出現(xiàn)腹痛和腸腔狹窄等不良反應，但總體仍獲益[23]。因此，GLP-2受體激動劑可能通過改善腸道屏障、循環(huán)炎癥反應、營養(yǎng)物質的吸收來改善SBS、IBD、老年性及絕經(jīng)后骨質疏松，但目前僅在保留回腸的SBS患者中發(fā)現(xiàn)GLP-2具有引起骨吸收減少、骨密度增加的作用[37]。Henriksen等對GLP-2應用于絕經(jīng)后骨質疏松癥患者的研究中納入樣本量少，且僅檢測了骨密度、OCN、CTX-1，而未研究骨微觀結構、生物力學及其他骨代謝指標的變化。因此仍需對GLP-2進行更深入的研究。

3.3 GLP-1與GLP-2的協(xié)同作用 近年來，GLP-1與GLP-2被發(fā)現(xiàn)具有協(xié)同效應，且兩者聯(lián)合應用對2型糖尿病、SBS患者的治療效果優(yōu)于單藥治療[47]。Madsen 等[48]發(fā)現(xiàn)，GLP-1與GLP-2聯(lián)合應用時在腸道中的吸收更好，且減輕了GLP-1導致的胃腸道反應。Wismann等[49]發(fā)現(xiàn)，新型GLP-1受體激動劑(GUB09-123) 與GLP-2受體激動劑(GUB09-145)的聯(lián)合應用改善了SBS患者的葡萄糖耐量，增加了腸道黏膜的有效吸收表面積，且療效優(yōu)于單藥治療。但由于這些實驗周期較短，且未觀察兩者聯(lián)合應用對骨密度的影響，因此須進一步研究。

3.4 DPP-4抑制劑(DPP-4i) GLP-1與GLP-2體內半衰期極其短暫，其降解主要是通過DPP-4。絕經(jīng)后骨質疏松患者及糖尿病患者血清DPP4水平均升高[50-52]。在糖尿病患者中，DPP4i與二甲雙胍聯(lián)合應用較二甲雙胍單藥能降低發(fā)生骨折的風險[53]。研究[54]發(fā)現(xiàn)，DPP-4i西格列汀可改善糖尿病大鼠及非糖尿病去卵巢大鼠骨質疏松，且存在劑量依賴性[54]。因此，DPP4i在骨質疏松中具有廣闊的應用前景。

4 小結與展望

傳統(tǒng)的骨質疏松治療方法主要是抑制骨吸收，但骨質疏松患者常伴骨形成受抑制，且常伴有心腦血管疾病、糖尿病、高脂血癥等疾病，存在腸道屏障功能障礙、腸道吸收功能減退、維生素D和鈣攝入不足、肝腎功能減退等狀態(tài)，因此限制了傳統(tǒng)骨質疏松藥物的應用[1]。

GLP-1及其受體激動劑可改善胰島細胞功能，改善胰島素抵抗，調節(jié)血糖、血脂，改善腎功能，在體質量減小時增加骨密度，并可通過直接作用于BMMSCs表面的GLP-1R等促進骨形成，且長期使用GLP-1受體激動劑可改善微循環(huán)、保護神經(jīng)。GLP-2及其受體激動劑可改善腸道屏障功能，降低炎癥反應，促進營養(yǎng)物質的吸收，調節(jié)糖、脂代謝，并可能直接作用于OC誘導其凋亡，但對OB的作用還有待研究。兩者的抑制劑DPP-4i也被證明可改善骨質疏松。而且，相較于傳統(tǒng)的抗骨質疏松藥物，在原發(fā)性骨質疏松及糖尿病、SBS、IBD引起的骨質疏松中，兩者具有更廣闊的應用前景。然而，GLP-1和GLP-2相關藥物對骨質疏松作用的機制及臨床試驗研究依然不足，且目前對GLP-1、GLP-2及其相關藥物在老年性骨質疏松患者中的作用仍未見研究報道。因此，GLP-1和GLP-2在骨質疏松中的應用方案、作用機制等仍須深入研究。