魏 博 蔣宜偉 李 娟 俞中超 羅春暉 秦大平 周玉英

骨質疏松癥(osteoporosis,OP)是一種以骨量減少、骨微結構破壞、骨脆性增加、骨強度降低和骨折高發(fā)為特征的全身代謝性疾病[1]。隨著我國人口老齡化加劇，骨質疏松癥的發(fā)生率也在增加。高脂血癥作為脂代謝紊亂的一種疾病，其病因復雜，以血清中總膽固醇(total cholesterol，TC)、甘油三酯(triglyceride，TG)和低密度脂蛋白膽固醇(low density lipoprotein cholesterol，LDL-C)水平升高或高密度脂蛋白膽固醇(high density lipoprotein cholesterol，HDL-C)水平降低為特征，能導致多種疾病的發(fā)生，嚴重影響患者的生活質量，多發(fā)于中老年人[2]。臨床上，高脂血癥患者常伴有骨質疏松癥，而高脂血癥患者也可出現(xiàn)骨質疏松。本文對近年來高脂血癥與骨質疏松癥的相關研究進行總結和分析，以期拓展臨床防治思路。

一、高血脂與骨質疏松的流行病學關系

隨著人們生活水平的不斷提高，高脂血癥的發(fā)生率不斷上升。有研究顯示，超過45%的20歲及以上人群的TC水平超過200mg/ml[3]。流行病學調查顯示，我國骨質疏松癥的發(fā)生率約為6.6%，患病總數(shù)達6000萬～8000萬，居世界首位，且骨質疏松性骨折是骨質疏松癥常見且嚴重的并發(fā)癥[4]。美國國民健康與營養(yǎng)調查數(shù)據(jù)顯示，63%的骨質疏松癥患者同時患有高脂血癥[5]。而高脂血癥患者可同時出現(xiàn)骨丟失和骨質疏松性骨折，這也預示著骨質疏松癥與高脂血癥密切相關。國內外研究均表明，骨質疏松老年患者的高脂血癥發(fā)生率明顯高于正常人，嚴重影響了人們的健康和生活質量。

二、高脂血癥-骨質疏松癥關聯(lián)

1.氧化應激：氧化應激是指機體和細胞產生過多活性氧(reactive oxygen species，ROS)，超過自身抗氧化功能，從而導致氧化損傷的狀態(tài)。高脂飲食引起的高脂血癥與氧化應激密切相關。研究表明，過高的血脂水平會導致體內ROS大量生成，從而降低各種抗氧化酶的活性，使機體無法有效清除氧自由基，而當氧化應激時氧自由基又會促使脂質氧化產物的產生，但過多的脂質氧化產物會導致抗氧化酶的表達進一步下降，氧化應激反應亦增加[6～8]。隨著年齡的不斷增長，ROS的過度生成和抗氧化防御系統(tǒng)受損加速了細胞損傷及脂質過氧化作用，使骨質疏松癥、心血管疾病等慢性病病程加快。研究認為，在骨質疏松病原體的分泌中氧化應激可能發(fā)揮作用，并對成骨細胞中的細胞成分產生損害，因而氧化損傷是骨質疏松中導致成骨細胞形成受損的重要原因[9, 10]。上述結果提示，高血脂時脂質氧化產物可促進ROS誘導的氧化應激，從而抑制成骨細胞的生成，促進骨吸收，進而引起骨質疏松。

2.炎性細胞因子：在許多疾病的形成與發(fā)展中炎性反應起著關鍵作用。TC、TG、LDL-C可上調多種炎性細胞因子，誘導炎性反應，加速疾病進程。目前研究認為，腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、白細胞介素-6(interleukin-6，IL-6)、超敏C反應蛋白(high sensitivity C-reactive protein，hsCRP)以及單核細胞趨化蛋白-1(monocyte chemoattractant protein-1，MCP-1)與高脂血癥關系密切[11]。白細胞介素-1(interleukin-1，IL-1)、IL-6、TNF-α則與骨質疏松密切相關，其通過激活或抑制RANK/RANKL/OPG、Wnt等信號通路，促進破骨細胞(osteoclast，OC)分化或抑制骨髓間充質干細胞(mesenchymal stem cells,MSCs)成骨分化等效應，使骨吸收加強和骨生成減少，導致骨質丟失[12]。Hu等[13]研究證實，膽固醇通過激活核因子κB(nuclear factor-κB，NF-κB) 信號通路，促進IL-6、IL-1β、IL-8 等炎性細胞因子在ARPE- 19細胞中的表達?？傊?，高脂血癥可上調多種炎性細胞因子的表達，促使炎性反應的發(fā)生，增強破骨細胞分化和骨吸收能力，導致骨質疏松。

3.基因多態(tài)性：有研究表明，載脂蛋白(apolipoprotein，Apo)是一種多態(tài)性蛋白，既參與脂蛋白的轉化與代謝，也通過影響維生素K的代謝速率影響骨代謝。載脂蛋白E(apolipoprotein-E，ApoE)的基因位于第19號染色體，有6種基因表型，分別是E2/2、E3/3、E4/4、E2/3、E2/4、E3/4，編碼為ApoE2、ApoE3、ApoE4[14]。Papachristou等[15]研究表明， ApoE能夠預測OP患者的骨密度，也是骨折風險的標志物。有研究認為，脂代謝紊亂后，Wnt信號通路發(fā)揮作用，影響骨代謝[16, 17]。已有研究證明，骨量生成的調節(jié)與ApoE在 Wnt /β-catennin信號通路兩者之間存在很大的關系，并且ApoE參與的脂代謝與過氧化物酶體增殖物受體(peroxisome proliferator activated receptor，PPARγ)有著緊密的聯(lián)系，當Wnt信號減少，PPARγ會相對抑制β-catennin，降低目的基因向骨細胞分化的誘導轉錄，偏向對脂肪細胞的分化[18, 19]。與之相反，當Wnt信號高時也會阻礙脂肪細胞的分化，抑制PPARγ的興奮性，則偏向骨細胞分化。綜上所述，ApoE參與脂質與骨代謝的調節(jié)，通過干預Wnt /β-catennin信號通路與PPARγ，引導調節(jié)MSCs的雙向分化，誘導骨質疏松癥的發(fā)生。

4.腸道菌群：腸道菌群(gut microbiome)是人體腸道的正常微生物，也是人體內最大的生態(tài)系統(tǒng)，它的基因組中的基因數(shù)約為人類的150倍[20,21]。大多數(shù)臨床疾病的發(fā)生都與腸道菌群失調及代謝物失衡有很大的相關性，如肥胖癥、骨質疏松癥、心血管疾病、潰瘍性結腸炎、免疫系統(tǒng)疾病等。腸道菌群是導致高脂血癥發(fā)病的一大重要機制，此機制是復雜的、多因素的，主要是通過調節(jié)腸道炎癥狀態(tài)這一途徑實現(xiàn)。研究者在實驗過程中，給予大鼠喂食高脂飼料，研究發(fā)現(xiàn)，不僅大鼠體質量明顯增加，而且血漿中TC、LDL-C水平也明顯增高，隨之出現(xiàn)腸道菌群紊亂[22]。腸道菌群一旦失調，就會導致細菌溶解，脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)被釋放出來，細菌結構的完整性遭到破壞，使腸道菌群改變及腸黏膜屏障受損，LPS被吸收進入血液循環(huán)并與Toll樣受體4結合，引發(fā)并加重腸道炎性反應。有研究表明，腸道微生態(tài)失衡會導致炎癥性腸病(inflammatory bowel disease,IBD)和潰瘍性結腸炎(ulcerative colitis,UC)[23]。研究進一步發(fā)現(xiàn)，IBD和UC患者炎性反應被激化后，骨質疏松和脆性骨折的發(fā)生風險大大增加[24]。因此，高脂血癥會使腸道菌群發(fā)生紊亂，并加重腸道炎癥，而炎癥的發(fā)生、發(fā)展進而會增加骨質疏松的患病風險，但具體發(fā)生機制尚有待于進一步研究。

三、高血脂對骨密度的影響

骨密度能反映單位骨體積內骨礦磷含量的多少，對于骨質疏松癥的早期診斷和防治具有重要意義。高血脂和骨密度的關系存在一定的爭議，一般認為血脂和骨密度有相關性，高血脂可導致骨基質被破壞，增加骨脆性，降低骨強度，是骨質疏松癥的危險因素。Park等[25]檢測了青少年股骨頸、脊柱中骨礦物質含量和血漿TG，發(fā)現(xiàn)血漿TG能減少骨礦物質積聚而降低骨密度，二者呈負相關。高脂飲食引起的小鼠高膽固醇血癥會增加破骨細胞的生成，使得骨密度、骨體積分數(shù)和骨小梁數(shù)目下降，并增寬骨小梁間距[26]。王碩等[27]研究發(fā)現(xiàn)，男性HDL與骨密度呈負相關。多元回歸分析顯示，HDL仍然與骨密度存在相關性，其機制可能是當血清HDL濃度較高時，可用氧甾醇的相對缺乏使間充質干細胞的成骨分化降低[28]。張玲等[29]將原發(fā)性骨質疏松患者與健康人進行比較，發(fā)現(xiàn)TC、TG 和LDL-C是骨質疏松癥誘發(fā)或加重的危險因素。謝雪等[30]通過多元線性回歸模型分析血脂指標對骨密度的影響，結果表明骨密度與TC、TG、LDL-C水平呈負相關，且與HDL-C呈正相關。對于高脂血癥并發(fā)骨質疏松患者應當重視血脂水平的監(jiān)測，適時考慮適當治療。

四、高脂血癥對骨代謝的影響

1.高脂血癥與成骨細胞：成骨細胞是單核骨形成細胞，起源于MSCs，是維持骨代謝和骨強度最重要的細胞[31]。高脂血癥時，過多的脂質沉積在骨間質空間內，容易引起炎性反應，引起骨滋養(yǎng)血管鈣化，加重細胞損傷，抑制成骨細胞活性，抑制骨形成[32～34]。同時血脂代謝異常造成脂質過量沉積，骨髓呈現(xiàn)不同程度脂肪化，腔內骨髓成分被脂肪細胞取代后刺激造血干細胞向破骨細胞分化，成骨細胞的轉化受到抑制，導致骨丟失和骨質疏松[35]。因此，高脂血癥導致的骨代謝紊亂，易引起骨質疏松。研究發(fā)現(xiàn)，高脂血癥是通過血脂和氧化脂質中的成分對血管內皮細胞造成改變，氧化應激反應使得粥樣硬化斑塊穩(wěn)定性下降，并會對成骨細胞分化起到刺激作用，從而引發(fā)骨質疏松。高脂血癥患者血管中有許多氧化的脂蛋白，有研究者通過體外實驗發(fā)現(xiàn)，氧化的LDL在體外能抑制成骨細胞前體細胞向成骨細胞分化，減少骨鈣素和骨形成的表達，即高脂血癥動物的骨髓細胞不能分化形成成骨細胞，表明氧化的脂蛋白顯著影響成骨細胞的分化與功能。另有研究發(fā)現(xiàn)，高膽固醇飲食顯著降低了成骨細胞標志物(即堿性磷酸酶和骨鈣素)的血清濃度。此外，外源性膽固醇抑制成骨細胞分化，生理的內源性膽固醇是Hedgehog(Hh)信號介導骨髓基質細胞成骨反應所必需的，這表明膽固醇在調節(jié)成骨細胞分化和激活Hh通路方面具有雙重作用。

2.高脂血癥與破骨細胞：破骨細胞是源自單核干細胞系的大型多核細胞，負責骨吸收，其分化需要巨噬細胞集落刺激因子(macrophage colony-stimulating factor,M-CSF)和核因子κB受體活化因子配體(nuclear factor κB receptor activator ligand,RANKL)。有研究表明，高脂血癥會過度促進破骨細胞和成骨細胞活性，從而增加骨轉換率，加速骨質疏松的發(fā)展。有研究發(fā)現(xiàn)，高脂肪條件下會明顯抑制骨再生，脂質過氧化物相關產物存在于骨髓中，而從中提取的破骨細胞前體擁有更大的潛能，這進一步表明高脂血癥使破骨細胞的骨吸收增強、骨骼強度降低，增加骨質疏松癥風險。遺傳學研究顯示，破骨細胞相關基因c-fos和TRAP在高脂血癥小鼠中高表達。小鼠的高脂肪飲食也增加了它們的血清膽固醇水平，導致破骨細胞數(shù)量增加并最終降低小鼠的骨礦物質密度，這表明破骨細胞在膽固醇誘導的骨質流失中起重要作用。以上均提示高脂血癥可刺激機體產生破骨細胞因子，激活RANKL通路，調節(jié)破骨細胞基因的表達，促進破骨細胞的分化和成熟。

五、他汀類降脂藥物與骨質疏松癥

他汀類藥物是臨床常用的降脂用藥，可以通過競爭性抑制羥甲基戊二酰輔酶A(HMG-CoA)還原酶活性，減少肝臟中膽固醇的合成。同時，他汀類藥物還可以激活成骨細胞，刺激骨形成、增加骨密度，顯著降低骨質疏松骨折的發(fā)生率。有研究者通過動物實驗觀察到辛伐他汀可改善OP大鼠相關炎性細胞因子及血清生化指標，證實辛伐他汀可通過BMP-2/Smads信號通路促進OP大鼠模型MSCs向成骨細胞分化。也有研究者通過離體實驗也已證實辛伐他汀可促進MSCs的成骨分化，辛伐他汀可通過促進成骨關鍵基質蛋白骨鈣素和Ⅰ型膠原蛋白的表達來影響骨代謝。有研究者對6660例髖部骨折病例和33274例對照病例進行回顧性臨床研究，發(fā)現(xiàn)服用他汀類藥物可以降低髖部骨折發(fā)生率，兩者之間存在量效關系。

有研究顯示，辛伐他汀通過調節(jié)自噬通量改善大鼠高膽固醇飲食引起的頜骨微觀結構缺陷，說明他汀類藥物可修復高脂血癥引起的骨缺損。除了常用的他汀類降脂藥物對骨代謝的有益作用外，研究發(fā)現(xiàn)，DPP-4抑制劑西格列汀可以通過抑制RANKL誘導的破骨分化，從而緩解卵巢切除小鼠骨量的丟失。Dai等研究發(fā)現(xiàn)，他汀類藥物與鎂離子組合阻止破骨細胞形成和骨吸收，顯著減輕了高脂肪飲食喂養(yǎng)小鼠的骨小梁丟失。此外，這種組合還降低了膽固醇的肝細胞合成，并抑制了前破骨細胞中基質金屬肽酶13(Mmp13)mRNA的表達。有研究將20(S)-羥基膽固醇和辛伐他汀聯(lián)合應用協(xié)同增強BMSC的成骨分化。以上兩者都是利用他汀類藥物促進了骨再生。上述研究表明，他汀類藥物通過促進骨形成或減少骨吸收，從而延緩骨質流失，降低骨質疏松相關骨折風險，對骨代謝有正向作用。

六、展 望

高脂血癥通過一系列分子作用機制，使骨代謝紊亂，加速骨質疏松癥的發(fā)生、發(fā)展，對骨質疏松病理生理過程進展至關重要。已有研究證實，高脂血癥可使成骨細胞與破骨細胞的生成和活性受到影響，但其影響骨代謝相關細胞內分子信號轉導機制尚不完全清楚，需進一步研究。此外，許多研究發(fā)現(xiàn)他汀類藥物的抗骨質疏松作用，并得到了大多數(shù)動物和細胞實驗的支持。然而，在人體研究中，他汀類藥物與骨代謝之間的關聯(lián)尚不明確，可能需要在更大人群中進行流行病學研究和藥物研究，以期為臨床提供更堅實的理論基礎。綜上所述，高脂血癥對骨代謝影響的研究已經取得一些進展，進一步了解它們之間的相關性和分子機制，將有助于加深對高脂血癥與骨質疏松臨床關系的認識，從而為骨代謝疾病患者提供多種防治措施。