成都华西华科研究所分析白细胞介素-1受体拮抗剂基因与QCT骨密度软件体模检测

白细胞介素-1及白细胞介素-1受体 拮抗剂基因（IL-1 and IL-1 receptor gene}

(一） 白细胞介素-1结构

白细胞介素-1 (interluekinl，IL -丨）及白细胞介 索^-1受体拮抗剂基因：丨L- 1可看作是影响每种细胞的 细胞因子家族，由IL - 1«、丨L - ip及IL - IKa组成。 1L-Icr、p与白介素1受体（丨L - 1K)结合而发挥广泛的 细胞活性激动剂的作用。IL-IRa等位基因可能存在多 种多态性，K中第2内含子86个碱基对（b_P>的可变同向 束复片段（VNTR)数目多态性研究最早也敁多，通常称 为IL1RN 1、2、3、4、5(八丨~5>,重复数目分别为 4(410bp)、2(240bp)、5(500bp)、3(325bp)、6(595bp)。

(二）   白细胞介柰_ 1作用机制

实验证实，IL-丨是较强的骨吸收的剌激剂并可调 节其他参与骨代谢的细胞因子，而研究表明IL 1的自然 拮抗剂比1心能拮抗丨L1在骨代谢屮的作用。丨L-1 在骨代谢中具有双向调节作用，低浓度的丨L- I可以促 进骨质形成并可作为骨合成代谢的一个指标，怛是，高浓 度的丨L-1则可促进骨质丢失而成为与骨密度成反比的 生化指标。两者作为一组敢要的细胞因子家族，并且受 到全身激素等的调控。因此性激素可能影响丨L IRa、 ILlp,在渊节卄代谢方面发挥一定的作用。研究表明绝 经后骨质疏松的妇女IL IRa丨L 1卩低于骨密度常的绝 经后妇女。是否细胞因子的改变是性激家下降导致骨质 疏松的共同的一个途径.这需要进一步研究。

(三）   白细胞介素-1与骨质疏松

Lorenzo等报道了敲除丨丨，1R1型基因的小鼠有正 常#密度和骨生长，而在去卵巢后并不发生骨质丢 失^[3n。该发现衣力地证实了丨L- 1是雌激素缺乏所致 骨质疏松的必要中介。通过检测人群的丨L-】Ra水平及

其与不同基因沏的相关性的研究，将有利于了解局部拮 抗因子的防御作用，从另一侧面认识#质疏松的发病机 制，预测其发生；而且由于丨L-IRa已经用于某些疾病的 三期临床试验，故可以为丨L- IRa的预防性治疗提供理 论依据。

七、肢岛素样生长因子基因（1似11丨丨11他6- growthfactor I Gene,IGF I )

(一） 胰岛素样生长因子基因结构

胰岛素样牛长因子丨足由70个氨基酸残基组成的 单链多肽，分子簠约为7.5,最初由1^_£^1〇16(^^32]于 1976年从人的血淸中的Cohn组分中分离得到，主要由 肝脏合成，受生长激素的调节，器官和局部组织也可产 牛.。它几乎参与体内每个器官的生长和功能，与胰岛素 有结构同源性，分泌方式为自分泌、旁分泌、内分泌三种。

(二）   胰岛素样生长因子基闵（丨GF)作用机制

IGF是一种多肽类生长因子，通过与成骨细胞膜表

面的受体结合而发挥作用，促进骨胶职和骨基质合成，剌 激成骨细胞形成，抑制骨胶原降解，起者维持骨量的作 用。IGF- I是骨骼中最丰南的生长因子，成骨细胞既具 有丨GF- I的受体；又能够自己产生IGF- I .破骨细胞 也可以产生丨GF-I。IGF-I作用方式由丨GF受体所介 导，并受血液中IGF结合蛋白的调控，现已分离出6种功 能不同而基因结构相似的IGFBP,命名为1GFBP1 - 1GFP6^:33]。这组蛋白与IGFs有高度特异亲和性，可以通 过与丨GF-丨受体竞争结合调节丨GF-丨的功能多数细胞 不仅产生IGFS,也产生丨GFBPs,参与丨GFs生物效应的内 分泌、旁分泌和自分泌调节网络。IGFs在骨重建中与成骨 细胞和破骨细胞的相互作用及影响因素可由图16-7说 明。

(三） 胰岛素样生长因子基因与骨质疏松血清丨GF I水平由遗传因素控制。Comuzzie等注意到26个血统的526个墨西哥裔美国人血淸丨GF I水平 具有强烈的遗传件/^35:。血淸IGF I水平和骨密度密切 相关。研究己表明血淸丨GF I水平和不同位置骨骼的骨 密度之间冇相关性；而且在靑少年时期血淸丨GF I达到 了最高水平。而人的50%以上的辟值骨谢具有遗传性， 因此，IGF-丨是骨质疏松的一个重要的侯选基因，丨GF 系统的其他成分，丨GFBPs和IGFBP蛋白酶同样也是合 理的遗传调节基因的候选者。

Rosen等报道在IGF基因所包含的一个微卫星《复 多态性（位于IGF-丨基因转录起始位点上游约丨kB处） 与血淸IGF- 1携带有192/192萆因窀的正常男性具有 低BMD倾向。最近的研究证据表明，老年人成骨细胞对 IGF I具有抵抗忭。这一抵抗性伴随成骨细胞前体补充 的减少表明，成骨细胞形成的不足加甫了年龄相关性骨 电丢失。由于骨骼和循环丨GFI调节系统对于维持已分 化成骨细胞功能的审要件，人们将更多的注意力集中于 IGF I失调是年龄相关性#质疏松原因之一。有几项研

究表明，循环KJFI呈年龄相关性下降，而其部分厣因是 由于生长激索（Growthhormone，GH)分泌减少。Boonen 等最近报道从23岁至92岁，人股骨颈皮质和基质丨GF I浓度下降丨3%以上》。进一步证实老年人骨館中 IGF I水平显著下降，而且这一下降和血淸丨GFI年龄 相关件下降是相类似的U⁷⁾。其对骨质疏松的影响机制 还有待进一步的研究证明。

图16-7^I34] IGFs与注俩联骨儀建隼位包括骨形成和吸收偶联，成骨细*激活的结杲是释放

包括丨L丨，丨L6,丨L ll.M CSF.TCBB以及TNF在内的几种钿胞W 子.这箜因子将破貴钿胞充实到骨热的表谢从而开抬廿的吸收。这 一过《导致骨基班结合蛋白包括丨GFs和丨GFBPs的释玫_D这些分 子有助T•将成骨细》充实到吸收的的窝.从15促进偁联。分化的成 骨细》合成IGFs和IGFBPsW积判骨基成中促进胶原的合成。成 骨曲18和破骨细抱均产生1型丨GF受体。丨GFBPs由骨细抱产生.

而ft存些_的产生*要«骨细胞产生的成子的激活

八、载脂蛋白 E (ApoE)基因（Apolipoprotein E gene)

(一）  载脂蛋白E的结构

栽脂蛋白E(ApoE)基因定位于19号染色体上，已知 有3个等位基因E2、E3、E4构成人群中的6种ApoE基 因型，其中Ap〇E3为野生型。ApoE存在于血浆的乳糜微 粒(CM)、极低密度脂蛋mVLDL)及其残粒和(B-极低 密度脂蛋白（P-

(二）  载脂蛋白E与骨质疏松

近年来，国内外学者对栽脂蛋白E基因采用第一代 多态性分析技术，聚合酶链反应-限制性片段长度多态 性（PCE-RFLP)进行基因多态性与骨密度、骨质疏松之 间关系的初步研究。证明，载脂蛋白E基因与骨质疏松， 骨质疏松骨折有相关性。国内陶军等的研究，已知CM 残体和VLDL均利用ApoE作为连接物与ApoE或 ApoBE(LDL受体）受体结合，参与体内的脂质代谢^[38]。 在血脂代谢途径中，CM转化为VLDL可以通过三种不 同的途径代谢。载脂蛋白E4与受体结合能力相对较强， 导致三条代谢途径增强，血浆乳糜微粒转化为极低密度 脂蛋白速率加快，代谢速率明显加快。由于维生素K参 与骨代谢、彩响骨钙素的羧化，导致钙盐沉积及骨矿化哮 碍，影响骨密度及骨强度。而高度亲脂性的维生素K存 在于乳糜傲粒中，并与乳糜微粒以相同的速度被淸除，从

而加速维生家K代谢速率，进而影响骨钙素的羧化，未 羧化骨钙素浓度增加，钙盐沉积及骨矿化陣碍，影响骨代 谢、骨密度（以密质骨为主）及骨强度。从而说明，载脂蛋 白E4与原发性骨质疏松，骨质疏松件骨折有密切相关 性，可以作为骨质疏松骨折的一个标记物。对于栽脂蛋 A E与骨质疏松的研究相关报道不多，研究仍处于探索 阶段。虽然从载脂蛋白E的作用机制上可以部分证明与 骨质疏松有相关性，但缺乏动物实验和大最人群实验的 验证，更多的研究仍集中在分子水平，载脂蛋白E只是一 个可能的骨质疏松的候选基因，还窬要进行多中心、大样 本的实验印证。

九、瘦素基因和痖素受体基因（Leptin gene and leptin receptor gene)

(一）   瘦素基因结构

瘦索（leptin)是一种由肥胖基因编码，脂肪组织分泌 的蛋白质类激素。由167个氨基酸残基组成，分子质谩 为16ku。以游离和结合两形式存在于血循环中^:39、其 中，游离态具有生物活性，在分泌人血中去N端信号肽 形成。瘦索受体M于I类细胞因子受体，目前认为至少 有5种同分异构体ob ^_ Ra、ob - Rb、ob - Rc、ob ~ Rd和 ob-Ke〇 1995年底，Tarlaglia等首次通过构建小鼠脑脉 络丛细胞的cDNA得到了其瘦素受体（〇b • R)的cDNA, 全长5. lkb,编码1162个氨基酸。其中最主要的是在下 If.脑表达的长型瘦素受体（ob-Rbh通过JAK-STAT 途径实现细胞信号转导，在体内表达广泛，最主要在下丘 脑。瘦索主要由白色脂肪组织产生，还可由棕色脂肪、骨 骼肌、丙黏膜、胎盘、胚胎组织（如胎儿心脏、骨、软骨）等 器宫分泌^[|]。宵脏垃循环瘦索清除的主要部位，由肾小 球滤过¹⁴~。

(二）  瘦素对骨的作用机制

1.  局部作用机制人类骨髓基质细胞系（hMS2_12) 可向成骨细胞或脂肪细胞系分化，能表达瘦素受体 mRNA及蛋白，认为它是瘦素作用的粑细胞。瘦索并不 影响hMS2-12细胞的增却导致〇b-R mRNA和 其蛋白质表达选择性向成#细胞分化，hMS2-12细胞的 矿化基质提高。对大鼠实验提示瘦素可作用于骨髓间质 细胞，使其向成竹细胞分化，提高骨祖细胞的数量及成對 能力。瘦素作用于人骨髄基质细胞，提高其向成骨细胞 分化，抑制其向脂肪细胞分化。瘦索通过自分泌或旁分 泌影响骨祖细胞，RANKL-RANK-OPG环路是控制破 骨细胞发育的关键的调节蛋甶环路，当各种剌激骨吸收 的因子作用于成（基质）细胞，诱导其细胞膜上表达 RANKL分子，通过与破骨前体细胞膜上RANK直接结 合将信号导人，引起级联反应，使破骨细胞分化成熟和激 活,，而OPG则由成（基质）细胞旁分泌发挥作用，竞争性 与RANKL结合，封闭RNAKL与RANK的结合，抑制破 骨细胞分化，成熟作用…、

另外，冇研究认为，瘦素可通过激活丝裂索活化蛋白 激酶（MAPK)和抑制过氧化物增飱子激活受体磷酸化使MSC(#髄基质细胞）向成丹分化¹

2.  中枢作用机制诸多研究表明，在中枢神经系统， 瘦素是一个骨形成的抑制因子。在小鼠的实验中，向小 鼠的脑宰内灌注瘦素后，小鼠发牛显著的骨丟失说明， 瘦素通过中枢神经系统抑制骨形成效应~³。相关研究 揭示了可能途径：瘦索与其受体结合，使交感神经系统兴 奋性提高，交感神经末梢释放儿茶酚胺类递质，与成胥细 胞上的受体结合，信号经CAMP途径导人胞内，在转 录水平抑制骨形成及其功能。研究表明，体内瘦索并不 直接作用于成骨细胞，不影响成骨细胞活性。是通过与 分布在下丘脑的特异受体结合，来调节骨形成。

(三）瘦素与骨质疏松

瘦素对骨的作用在局部和中枢的影响各不相同，因 而，对于骨质疏松的影响也存在很大的差异。最近研究 发现，瘦索对讶代谢的影响因年龄，性别而异。Nilsson¹"¹⁴¹ 等给妊娠大鼠第8、10及12天注射人工合成的瘦素 (3.5mg/kg>或賦形剂，发现给予瘦索的母鼠，其后代无论 /雌雄均表现为成年时脂肪组织减少，骨骼发育迟缓，骨皮 质明显变薄。说明瘦索可影响胎儿生长发育，使其消瘦， 骨骼发育减缓，抑制骨牛长。同时有研究表明，对于儿章 和少年，瘦索也是抑制骨矿化。但在成年人，瘦家的影响 对男性和女件，及女性的不同年龄存在差异。在成人，血 瘦素水平与女性和成年男性的骨密度相关，Sato等针对 男性进行研究，校正体重和年龄后，血瘦素浓度与BMI) 成负相关。瘦素对女性绝经前和绝经后的影响略有不 同，何总的都有抑制骨吸收的作用■> Blain等研究发现， 瘦素是反映绝经后妇女约7%全身BMD及约4%股骨颈 BMD的变化^f<5]。Thoms等研究发现，血浆瘦素水孓与 腰椎、股#颈和全身骨骼的BMD值成明显正相关^[461, 考虑到体脂和年龄多因索的影响，股骨颈和全身钟骼的 BMD值与血淸瘦素水平仍成正相关。Lwamoto等对76 例绝经前后妇女的研究M示，在绝经前绢，血瘦索水平与 骨盆和左腿骨密度有较弱的相关性（在BM丨矫正后有所 减弱）。在绝经后组，则与RMD有较密切相关性。但其 认为与机体总BMI)均无相关。

瘦素对于#密度的影响正处在进一步的研究，验证 中。对与瘦家的研究还主要集中在动物实验的阶段，对 于人类的研究只局限在M部地区的小样本研究，并主要 是对女性的研究。现有的研究结果不足以证明瘦素对于 骨密度影响的确切作用，研究结果中有许多相背的结论， 机理也不够明确。但瘦索的研究证明了遗传对骨质疏松 的影响是多基因作用的结果。成都华西华科研究所分析研发定量CT QCT骨密度体模软件分析系统  
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