樊丹旸，孫美珍

0 引言

丙戊酸(Valproic acid，VPA)是一種多功能藥物，廣泛用于癲癇、雙相情感障礙、抑郁癥、偏頭痛等疾病[1]。近年來(lái)，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)其可作為輔助抗癌劑，VPA作為組蛋白去乙酰化酶(Histone deacetylases，HDAC)抑制劑，可抑制腫瘤生長(zhǎng)和腫瘤血管生成[2]。惡心、嘔吐、腹瀉、體重增加、血小板降低和中性粒細(xì)胞減少是VPA最常見(jiàn)的不良反應(yīng)，其中，針對(duì)骨質(zhì)疏松癥和骨折風(fēng)險(xiǎn)增加的研究較為廣泛，但其結(jié)果不一致，且其潛在的機(jī)制目前仍不明確。本文概述了關(guān)于VPA對(duì)骨代謝的影響以及所涉及的分子機(jī)制的研究。

1 骨結(jié)構(gòu)和代謝

骨骼是一個(gè)動(dòng)態(tài)的組織，其在整個(gè)生命過(guò)程中不斷變化，以保持骨骼的大小、形狀和結(jié)構(gòu)完整性，調(diào)節(jié)礦物質(zhì)平衡。骨重塑通過(guò)骨細(xì)胞的高度調(diào)節(jié)和協(xié)同作用發(fā)生，包括破骨細(xì)胞激活、骨基質(zhì)溶解、骨鈣移出，以及骨表面成骨細(xì)胞形成、骨基質(zhì)合成、鈣沉積礦化2個(gè)方面。骨組織在合成與分解代謝過(guò)程中產(chǎn)生許多代謝產(chǎn)物，并以不同濃度和結(jié)構(gòu)方式分布于骨骼、血液、尿液及體液中；調(diào)節(jié)骨代謝的內(nèi)分泌激素，不但影響骨重塑，也反饋調(diào)控骨代謝的多個(gè)環(huán)節(jié)，維持骨代謝平衡和內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定。

骨代謝標(biāo)志物大致分為一般生化標(biāo)志物、骨代謝調(diào)控激素和骨轉(zhuǎn)換標(biāo)志物3類[3]。一般生化標(biāo)志物主要指血鈣、血磷、尿鈣、尿磷等。骨代謝調(diào)控激素主要包括維生素D[25(OH)D]、甲狀旁腺激素(Parathormone，PTH)等。骨轉(zhuǎn)化標(biāo)志物則反映骨形成標(biāo)志物和骨吸收標(biāo)志物2類。前者代表成骨細(xì)胞及骨形成狀態(tài)，后者主要反映破骨細(xì)胞活性與骨吸收水平。骨形成標(biāo)志物有Ⅰ型前膠原N端前肽(N-terminal propeptide of type 1 precollagen，PINP)、Ⅰ型前膠原C端前肽(C-terminal propeptide of type 1 precollagen，PICP)、骨特異性堿性磷酸酶(Bone-specific alkaline phosphatase，BALP)、堿性磷酸酶(Alkaline phosphatase，ALP)、骨鈣素(Osteocalcin，OC)等。骨吸收標(biāo)志物有Ⅰ型膠原交聯(lián)氨基端肽區(qū)(Type 1 collagen cross-linked N-telopeptide，NTX)及羧基端肽區(qū)(Type 1 collagen cross-linked C-telopeptide，CTX)、Ⅰ型膠原交聯(lián)羧基末端肽(Carboxyterminal cross linked telopeptide of type 1 collagen，ICTP)及羥脯氨酸(Hydroxyproline，HOP)等。

2 抗癲癇藥物對(duì)骨代謝的影響

抗癲癇藥物(Antiepileptic drugs，AEDs)對(duì)骨代謝影響的潛在病理-生理機(jī)制是多因素的，包括細(xì)胞色素P450酶的激活、骨轉(zhuǎn)換增加和尿鈣及尿磷的損失增加[4]。然而，AED類型與骨折風(fēng)險(xiǎn)之間的關(guān)系仍然是不確定的。

苯巴比妥、苯妥英鈉、卡馬西平等作為肝細(xì)胞色素P450酶的誘導(dǎo)劑，是降低骨密度(Bone mineral density，BMD)及影響骨代謝的主要機(jī)制。誘導(dǎo)細(xì)胞色素P450酶的AEDs促進(jìn)維生素D分解代謝，維生素D水平下降導(dǎo)致鈣吸收減少，繼發(fā)甲狀旁腺激素增加，從而激活破骨細(xì)胞來(lái)增加骨轉(zhuǎn)換，并從骨骼中吸收鈣，最終導(dǎo)致骨質(zhì)流失[5]。非酶誘導(dǎo)劑AEDs如拉莫三嗪、左乙拉西坦對(duì)骨代謝影響的數(shù)據(jù)較少[6]。酶抑制劑VPA對(duì)骨代謝的影響仍存在爭(zhēng)議。早期研究顯示，VPA的使用與骨丟失沒(méi)有關(guān)聯(lián)，而近期研究顯示，兒童和成人癲癇患者長(zhǎng)期使用VPA治療后，出現(xiàn)骨及礦物質(zhì)代謝生化指標(biāo)異常，且骨折發(fā)生率較高[7-9]。

3 VPA對(duì)骨的影響

3.1 臨床試驗(yàn)

3.1.1 VPA對(duì)骨密度的影響 關(guān)于VPA對(duì)骨密度影響的臨床試驗(yàn)結(jié)果并不一致。有報(bào)道，兒童或成年人的VPA 單藥治療對(duì)股骨頸和腰椎BMD值沒(méi)有影響[10-11]，而在其他研究中，使用VPA治療超過(guò)6個(gè)月后，腰椎、股骨頸的BMD顯著降低[7-9]，見(jiàn)表1。Guo等[12]發(fā)現(xiàn)，兒童癲癇患者全身BMD的變化似乎不是由VPA引起的，而是由于體力活動(dòng)水平下降引起的。如果懷疑活動(dòng)量低這個(gè)原因，全身骨量的測(cè)量就尤為重要，因?yàn)樨?fù)重區(qū)域骨骼部位在不同的生活方式中是不同的，而很多研究只進(jìn)行了諸如前臂、腰椎等區(qū)域骨骼的測(cè)量，需要更多的研究進(jìn)一步支持。一項(xiàng)Meta分析中，研究者納入了對(duì)兒童進(jìn)行長(zhǎng)期VPA治療(0.5～6年)的研究，結(jié)果表明，VPA可導(dǎo)致腰椎、股骨頸、大轉(zhuǎn)子BMD顯著下降[13]。

3.1.2 VPA對(duì)骨代謝標(biāo)志物的影響 在VPA治療期間，一般生化標(biāo)志物，如血鈣、血磷、骨代謝調(diào)控激素25(OH)D和PTH增加、降低、不變均有，但大多數(shù)研究報(bào)道，VPA治療并未顯著改變血Ca、P、25(OH)D、PTH濃度(表2)。在骨轉(zhuǎn)化標(biāo)志物中，Verrotti等[20]研究表明，兒童患者使用VPA治療后，骨形成標(biāo)志物PICP增加，而血清OC、ALP及BALP水平增加、降低或不變均有，且血清BALP值并不一定總伴隨著ALP變化，因?yàn)锳LP值的變化受肝和骨代謝共同影響，骨吸收標(biāo)志物血清ICTP增加，表明VPA加快了骨轉(zhuǎn)化。

3.2 動(dòng)物實(shí)驗(yàn) 有報(bào)道，VPA治療癲癇大鼠90 d后，股骨、股骨頸、大轉(zhuǎn)子及腰椎BMD均下降，骨鈣素升高，表明骨轉(zhuǎn)換增加[28]，且觀察到VPA治療大鼠BMD下降與骨轉(zhuǎn)換增加有關(guān)，骨吸收程度超過(guò)骨形成。Anwar等[29]用100、300 mg/kg劑量VPA處理小鼠4個(gè)月后，發(fā)現(xiàn)腰椎BMD顯著降低，且其尿鈣排泄顯著增多。Parveen等[30]用VPA對(duì)健康小鼠處理10周，結(jié)果顯示，股骨和腰椎的BMD顯著降低，RANKL增加，表明骨吸收增加。而RANKL參與破骨細(xì)胞形成和骨重建的調(diào)節(jié)，并通過(guò)破骨細(xì)胞生成或多核成熟破骨細(xì)胞的活化促進(jìn)骨吸收[31]。李欣等[32]用海人酸注射入大鼠腹腔制作癲癇模型后，使用VPA灌胃治療，結(jié)果顯示，與正常對(duì)照組及模型組比較，大鼠血清PICP降低，NTX增加，表明采用丙戊酸鈉治療不但起到抑制骨形成作用，還能促進(jìn)骨吸收。VPA對(duì)骨密度及骨代謝影響的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，VPA可加快骨轉(zhuǎn)換，且骨吸收程度大于骨形成程度，導(dǎo)致腰椎、股骨頸等骨密度降低。

表1 使用VPA治療的BMD研究

表2 使用VPA治療的患者的骨代謝標(biāo)志物研究

3.3 VPA對(duì)骨代謝影響的機(jī)制

3.3.1 對(duì)骨細(xì)胞的直接影響 有報(bào)道，VPA作為HDAC抑制劑對(duì)骨細(xì)胞有直接作用。HDAC參與染色體結(jié)構(gòu)修飾和基因表達(dá)的調(diào)節(jié)，組蛋白乙?；梢蚤_(kāi)放染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)基因的轉(zhuǎn)錄；反之，當(dāng)組蛋白處于去乙?；癄顟B(tài)時(shí)，染色質(zhì)結(jié)構(gòu)變得致密，阻礙轉(zhuǎn)錄復(fù)合體的結(jié)合，抑制基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)[33]。

VPA通過(guò)增強(qiáng)Runx2基因轉(zhuǎn)錄來(lái)調(diào)節(jié)成骨細(xì)胞分化和骨形成。Runx2基因是成骨細(xì)胞分化所必需的轉(zhuǎn)錄因子，且受HDAC調(diào)控[34]。盡管成骨細(xì)胞分化增強(qiáng)，但在成骨細(xì)胞系hFOB1.19的分化過(guò)程中，用VPA處理后可顯著降低Ⅰ型膠原和骨黏連蛋白的合成。Ⅰ型膠原蛋白是骨骼的主要蛋白質(zhì)成分，骨黏連蛋白是維持骨量和正常骨重塑所必需的膠原結(jié)合糖蛋白[35]，這2種關(guān)鍵骨蛋白減少可能是癲癇和其他疾病使用丙戊酸治療后相關(guān)的骨質(zhì)流失和骨折風(fēng)險(xiǎn)增加的機(jī)制。因此，VPA可能增強(qiáng)成骨細(xì)胞分化，但是可能不會(huì)形成成熟的成骨細(xì)胞。 骨不僅由成骨細(xì)胞和骨細(xì)胞組成，還由軟骨細(xì)胞和脂肪細(xì)胞組成，其組織、整合以維持骨穩(wěn)態(tài)，這些不同類型的細(xì)胞均來(lái)自間充質(zhì)細(xì)胞(Mesenchymal stem cells，MSCs)。Hatakeyama等[36]在小鼠胚胎間質(zhì)細(xì)胞系C3H10T1/2 中進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，觀察VPA對(duì)MSCs的影響，結(jié)果顯示，VPA在細(xì)胞外基質(zhì)蛋白如纖維連接蛋白和Ⅰ型膠原蛋白下抑制MSCs增殖；之后，有學(xué)者也發(fā)現(xiàn)，VPA可抑制大鼠MSCs中的細(xì)胞增殖[37]，提示VPA以抑制MSCs增殖為前提，促進(jìn)骨的前成骨細(xì)胞的分化。

根據(jù)目前的證據(jù)，雖然VPA可能對(duì)成骨細(xì)胞分化產(chǎn)生積極影響，但其抑制成熟成骨細(xì)胞活性，提示可能與臨床研究中顯示的骨質(zhì)流失和骨折風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)。

3.3.2 VPA對(duì)維生素D代謝的影響 盡管VPA是細(xì)胞色素P450抑制酶，仍有一些研究表明VPA可誘導(dǎo)維生素D分解代謝。

人肝細(xì)胞和人胚胎腎細(xì)胞的體外研究顯示，VPA增加了CYP24mRNA表達(dá)[38]，CYP24是參與維生素D分解代謝的主要酶，可加快維生素 D代謝，這可能是藥物誘導(dǎo)的骨軟化的原因。在另一項(xiàng)研究中，VPA可以通過(guò)CYP3A4誘導(dǎo)維生素D分解代謝[39]，且發(fā)現(xiàn)VPA可作為孕烷X受體(Pregnane X receptor，PXR)和雄甾烷受體(Androstane receptor，CAR)的激活劑，PXR和CAR可通過(guò)調(diào)節(jié)CYP24和CYP3A4基因表達(dá)改變VD3激素活性。

3.3.3 VPA通過(guò)性腺功能減退間接影響骨代謝 VPA治療可導(dǎo)致性腺功能減退，這也可能是這些患者骨質(zhì)流失的原因。女性的雌激素和男性的睪酮可作用于破骨細(xì)胞并減少骨吸收[40]。VPA治療可引起女性明顯的生殖內(nèi)分泌改變、多囊卵巢綜合征、月經(jīng)紊亂和排卵障礙等；VPA治療的男性表現(xiàn)出雄激素血液濃度降低、精子活力和勃起功能障礙的異常[41]。

雄激素對(duì)男性的骨骼生長(zhǎng)及骨量維持具有重要作用[42]。目前，雄激素對(duì)骨代謝的調(diào)控有2條途徑：一是通過(guò)與骨細(xì)胞、成骨細(xì)胞上的雄激素受體結(jié)合來(lái)調(diào)控成骨、破骨細(xì)胞的功能；二是雄激素芳香化為雌激素，通過(guò)雌激素受體實(shí)現(xiàn)其調(diào)控骨代謝的作用[43]。有研究表明，女性骨質(zhì)疏松癥與雌激素減少密切相關(guān)：當(dāng)女性進(jìn)入絕經(jīng)期時(shí)，女性性腺分泌雌激素尤其是雌二醇明顯減少，相應(yīng)骨代謝中出現(xiàn)骨吸收大于骨形成[44]。AEDs可刺激雌二醇和雌酮的微粒體分解代謝以及性激素結(jié)合球蛋白合成，增加的性激素結(jié)合球蛋白水平可導(dǎo)致C19類固醇的血清水平降低，導(dǎo)致C19類固醇向相應(yīng)的雌激素的轉(zhuǎn)化率降低。雌激素減少可增強(qiáng)骨中白細(xì)胞介素-7的產(chǎn)生，進(jìn)一步激活T細(xì)胞并釋放干擾素、腫瘤壞死因子和RANKL，從而介導(dǎo)破骨細(xì)胞生成[45]。

3.3.4 遺傳因素 有學(xué)者發(fā)現(xiàn)某些基因與骨轉(zhuǎn)換加快、骨密度降低或骨折有關(guān)[46]。Senn等[47]使用VPA處理不同品種的小鼠，處理8周后，評(píng)估其總骨礦物質(zhì)含量、小梁體積及數(shù)目，發(fā)現(xiàn)不同品系的小鼠總骨礦物質(zhì)含量、小梁體積及數(shù)目不同，表明長(zhǎng)期VPA治療對(duì)骨的不良反應(yīng)易感性可能與遺傳基因有關(guān)。Lambrinoudaki等[48]發(fā)現(xiàn)，維生素D受體基因多態(tài)性中，B等位基因與使用VPA及其他AEDs治療患者的骨密度降低有關(guān)，且這種作用可能是通過(guò)維生素D-甲狀旁腺素途徑介導(dǎo)的。還有研究顯示，在COL1A1 Sp1多態(tài)性s等位基因與接受VPA治療的癲癇患者中腰椎及股骨 BMD降低有關(guān)[49]。今后需更多的相關(guān)研究以發(fā)現(xiàn)參與這種疾病的易感基因。

4 小結(jié)

VPA是目前臨床上使用最廣泛的AEDs之一，研究表明，長(zhǎng)期使用VPA可能會(huì)對(duì)骨代謝產(chǎn)生影響。上述臨床試驗(yàn)中結(jié)果尚不一致，大多為陰性結(jié)果，考慮試驗(yàn)中可能存在重要的混雜因素，如膳食、攝入鈣及維生素D、日光照射量和運(yùn)動(dòng)水平并不能完全控制；也可能出現(xiàn)其他共存病及相關(guān)藥物使用影響；年齡也可能影響骨密度及骨代謝指標(biāo)。在骨密度研究中，骨密度明顯降低大多發(fā)生在兒童患者中。與成人相比，兒童尚處于生長(zhǎng)發(fā)育期，骨代謝調(diào)控體系可能尚未發(fā)育成熟，因此，兒童患者骨密度等更易受影響[50]。大多數(shù)研究總樣本量偏小，尚需大樣本的病例對(duì)照研究來(lái)闡明VPA可能影響骨密度和骨代謝的時(shí)間、劑量和其他因素。VPA對(duì)骨骼的作用機(jī)制是多方面的，總體效果是骨折風(fēng)險(xiǎn)增加。VPA在骨中的主要作用包括通過(guò)降低成骨細(xì)胞增殖、抑制成骨細(xì)胞活性和誘導(dǎo)維生素D分解代謝而直接影響骨細(xì)胞；也可通過(guò)性腺機(jī)能減退間接導(dǎo)致骨質(zhì)流失增加；此外，VPA治療對(duì)骨的不良反應(yīng)易感性可能與遺傳基因有關(guān)，如維生素D受體基因多態(tài)性中B等位基因及COL1A1 Sp1多態(tài)性s等位基因等。在臨床中使用VPA時(shí)，要長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)BMD及骨代謝標(biāo)志物，有異常時(shí)要及時(shí)調(diào)整VPA劑量，必要時(shí)補(bǔ)充鈣及維生素D。