骨硬化蛋白

近些年来的研究表明，由骨细胞分泌的骨硬化蛋白（Sclerostin）能够通过抑制Wnt/β-Catenin信号通路，从而发挥强有力的抑制骨形成的作用。多种类型骨质疏松症患者血清中均存在骨硬化蛋白含量特异性的改变。因此，通过骨硬化蛋白抗体拮抗骨硬化蛋白的作用成为治疗多种骨质疏松的方法之一，并且已经取得了显著的实验与临床效果。

Sclerostin是由位于染色体17q12-21上SOST基因编码的一种蛋白。SOST基因突变会导致骨硬化性骨病（Sclerosteosis），而SOST基因下游转录调控区域的缺失会引起van Buchem综合征。这两种疾病均是以骨量异常增高、骨强度异常增加为特点的骨骼系统疾病，其根本病因就是患者体内Sclerostin缺失。Wnt/β-Catenin信号通路在间充质干细胞向成熟成骨细胞分化过程中起着决定性作用。Wnt/β-Catenin信号通路激活后，Wnt和Firzzled受体、LRP5/6共同受体结合，从而阻止Axin对β-Catenin的水解，β-Catenin随即进入细胞核启动下游基因的转录。Wnt/β-Catenin信号通路的主要拮抗剂是骨硬化蛋白和DKK-1。Sclerostin由埋藏于骨基质中的成熟骨细胞分泌，通过竞争绑定LRP5/6共同受体，阻止Wnt、Firzzled受体以及LRP5/6复合体形成，下调成骨细胞的Wnt/β-Catenin信号通路，从而抑制骨形成。转基因小鼠的构建进一步证实，Sclerostin是骨形成强有力的抑制因子。敲除SOST基因的小鼠表现为进行性骨量增多，骨强度增高；而SOST基因过表达的小鼠骨量低下。此外，有文献报道Sclerostin还能通过作用于附近的骨细胞，使附近骨细胞分泌RANKL增加，从而提高RANKL/OPG比例，促进骨吸收。

6.1 Sclerostin与骨质疏松

Sclerostin的表达可以由多种因素调控，包括机械力刺激、骨组织局部细胞因子、激素（雌激素、糖皮质激素、甲状旁腺素）、年龄等。病理条件下上述调控因素的改变往往也是骨质疏松的发病因素之一。目前多项临床研究表明，Sclerostin含量在多种骨质疏松患者（废用性骨质疏松、绝经后骨质疏松、老年性骨质疏松、激素性骨质疏松）体内存在特定的变化，成为推动骨质疏松发生、发展的因素之一。

作为骨骼组织中的机械刺激“感受器”，骨细胞能够通过感受机械负荷调节骨量；而“骨陷窝-骨小管”网络作为机械应力的“放大器”，能够增加骨细胞对机械应力的敏感性。动物模型证实，增加尺骨的负荷使尺骨局部骨组织上表达的Sclerostin降低；将小鼠悬吊，减少小鼠下肢的应力感受，小鼠胫骨骨组织表达的Sclerostin上升。如果将骨细胞置于非负重的环境进行培养，骨细胞分泌的Sclerostin明显增加。临床数据进一步证实了应力对Sclerostin的调控作用：7名健康男性志愿者在长期卧床后血清中的Sclerostin水平明显增高；40名发生过脑中风的绝经后女性在卧床6个月后血清中的Sclerostin水平增高，并且Sclerostin含量与骨形成指标B-ALP呈显著负相关。敲除SOST基因的小鼠在非负重的条件下也不会发生骨丢失，这表明Sclerostin是废用性骨质疏松发病时骨丢失的关键因素。

绝经后骨质疏松是女性绝经后常见的并发症之一，其发生机理主要是由于破骨细胞过度激活，使骨转换异常增加，骨形成速率小于骨吸收，最终导致骨丢失。最新的研究成果提示，雌激素水平下降后骨细胞分泌的Sclerostin含量改变是引起绝经后骨质疏松发病的重要因素。尽管绝经后女性体内Sclerostin含量变化目前存在争议，但绝经后女性体内Sclerostin含量高被认为是绝经后女性脆性骨折高发的独立危险因素。

由衰老导致的老年性骨质疏松主要与骨形成下降有关。一项横断面研究提示，老年男性血清中Sclerostin含量是青年男性血清中Sclerostin含量的4.6倍，而老年女性血清中Sclerostin含量是青年女性血清中Sclerostin含量的2.4倍。因此，老年骨组织骨形成下降与Sclerostin水平增高有关。

由糖皮质激素引起的骨质疏松是最常见的继发性骨质疏松，其发病机理主要与成骨细胞凋亡增加、分化障碍导致骨形成受到抑制，骨细胞凋亡增加，早期破骨细胞激活有关。短时间（≤6个月）使用糖皮质激素（≥7.5mg/d）的患者血清中Sclerostin含量与对照组相比没有明显差异；当长时间使用激素后（≥12个月），血清中的Sclerostin含量明显增加。另一项研究表明，使用糖皮质激素4d后，患者血清中的Sclerostin含量明显下降。

6.2 Sclerostin抗体与骨质疏松

6.2.1 实验研究

Sclerostin抗体最早用于干预绝经后骨质疏松模型。实验选取6月龄雌性大鼠，切除双侧卵巢（Ovariectomy/OVX）后1年，证实骨质疏松模型建立成功后，利用Sclerostin单克隆抗体（Scl-AbⅡ）干预老龄雌激素缺乏大鼠5周时间。实验结果提示，Scl-AbⅡ使OVX大鼠松质骨、皮质骨骨量得到恢复，并且骨量、骨强度均高于对照组。骨形态计量学结果表明， Scl-AbⅡ显著增加成骨细胞面积、骨形成速率、矿化面积等骨形成指标；同时明显降低了破骨细胞面积，使骨吸收得到抑制。另一项实验利用Scl-AbⅡ干预OVX大鼠26周时间，26周时间内干预组大鼠骨量呈渐进式增长。其骨量增长与皮质骨、松质骨骨形成速率增加，破骨细胞活力减少有关。在干预的第6周，Scl-AbⅡ干预组骨吸收指标TRAP-5b与对照组相比明显下降；第26周，TRAP-5b与对照组相比没有显著差异，但破骨细胞侵蚀面积比对照组低80%。在骨形成指标方面，干预第6周时，Scl-AbⅡ干预组血清中的P1NP、骨钙素以及骨形成速率明显高于对照组；第26周时，干预组P1NP、骨钙素以及骨形成速率水平仍高，但和对照组相比无统计学意义。

6.2.2 临床研究

全球首个Sclerostin抗体（AMG785/Romosozumab）Ⅰ期临床随机对照双盲研究于2011年发布。该临床研究选择72名健康的绝经后女性作为受试对象，接受单次Sclerostin抗体注射，干预剂量为：0.1mg/kg、0.3mg/kg、1mg/kg、3mg/kg、5mg/kg、10mg/kg皮下注射， 1mg/mg、5mg/mg静脉注射。根据接受注射剂量不同，最长随访时间为85天。临床实验结果表明，随着干预剂量增大，Sclerostin抗体以剂量依赖形式提高受试者血清中PINP、骨特异性碱性磷酸酶和骨钙素含量，降低Ⅰ型胶原C端肽（CTX）含量；同时在干预结束时受试者腰椎骨密度上升了5.3%，髋部骨密度上升了2.8%。另一项随机对照双盲临床研究招募了32名骨密度低的绝经后女性和16名骨密度低的健康男性。女性受试者接受1mg/kg或2mg/kg Romosozumab皮下注射，每两周一次；或者接受2mg/kg或3mg/kg Romosozumab皮下注射，每四周一次。男性接受1mg/kg Romosozumab皮下注射，每两周一次；或者3mg/kg Ro-mosozumab皮下注射，每四周一次。干预12周后研究结果提示，Romosozumab使受试者血清中的PINP水平上升了66%～147%，CTX水平下降了15%～50%；使腰部骨密度上升了4%～7%。另一种Sclerostin抗体Blosozumab在临床研究中也取得了良好的效果，使用Bloso-zumab8周后受试者腰椎的骨密度上升了3.41%，髋部的骨密度上升了7.71%。2014年Ro-mosozumabⅡ期多中心随机对照临床试验表明，Romosozumab治疗1年后腰椎骨密度上升了11.3%，安慰剂对照组腰椎骨密度下降了0.1%，阿仑膦酸钠阳性对照组腰椎骨密度上升了4.1%，特里帕肽阳性对照组腰椎骨密度上升了7.1%。这一结果提示：与阿仑膦酸钠、特里帕肽相比，Romosozumab对腰椎骨密度的提高具有一定的优势。BlosozumabⅡ期随机对照临床试验表明，高剂量Blosozumab干预一年使受试者腰椎骨密度上升了17.7%，髋部骨密度上升了6.2%。

6.3 Sclerostin与骨折愈合

骨折愈合也是骨重塑的过程，包括血肿机化期、骨痂形成期和塑形期。因为高能量创伤、软组织损坏、感染、糖尿病等多种因素，有5%～10%的骨折存在骨折愈合障碍。因此，构建促进骨折愈合方法和措施显得尤为重要。鉴于Sclerostin在骨重塑中的重要作用以及Sclerostin抗体在全身应用后表现出的良好的临床效果，多位学者致力于研究Sclerostin在骨折愈合中的作用，以及尝试利用Sclerostin抗体促进骨折愈合。

SOST敲除小鼠证实了SOST基因在骨折愈合过程中的重要作用。SOST敲除小鼠骨折后14天骨痂中的骨面积比野生小鼠多97%，软骨骨痂面积少40%；骨折后45天，SOST敲除小鼠骨折处的力学性能要明显优于野生小鼠。Ominsky等通过闭合截骨方式建立了大鼠股骨中段横行骨折模型，利用皮下注射Scl-Ab干预骨折愈合进程。实验结果提示，Scl-Ab能显著提高骨折处骨痂形成后的骨质量和骨强度，骨折愈合10周时，Scl-Ab干预组大鼠骨折间隙更小，软骨骨痂含量、纤维血管组织更少，含有更多的矿化骨组织。Suen等通过开放截骨建立大鼠股骨骨折模型，同时利用Scl-Ab对大鼠进行系统干预。实验结果显示，Scl-Ab能加速骨折愈合进程，表现在骨愈合过程中骨形成、骨质量、骨强度均明显增加。1型糖尿病患者常常发生骨质疏松、脆性骨折以及骨折愈合障碍，其机理主要是胰岛素绝对缺乏后导致的骨形成障碍。Yee通过系统应用Scl-Ab干预1型糖尿病小鼠骨折模型，取得了明显的效果：Scl-Ab使1型糖尿病小鼠全身骨量、骨密度增加，骨折后第11周、14周Scl-Ab干预糖尿病小鼠骨痂处BV/TV、骨密度、骨矿物含量要明显多于糖尿病小鼠，同时免疫荧光提示Scl-Ab干预组骨痂处的Runx-2、Osteocalcin、Collagen-1等骨形成指标较糖尿病组有明显上升。Virk等建立了大鼠股骨极限节段性骨缺损模型，同时利用Scl-Ab进行干预。实验结束时对照组小鼠股骨骨缺损处均没有形成骨性愈合；而Scl-Ab连续干预组中有4只大鼠骨缺损处愈合（4/15），早期干预组有3只大鼠骨缺损处达到骨性愈合（3/15），晚期干预组有4只大鼠股骨骨缺损处完全愈合（4/15）。这一结果表明，Scl-Ab对骨生长具有强有力的诱导作用。

（贾鹏）