藥物相關(guān)性頜骨壞死發(fā)病機(jī)制的研究進(jìn)展

郭陟永 劉濟(jì)遠(yuǎn) 李春潔 唐休發(fā)

1.口腔疾病研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 國(guó)家口腔疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心四川大學(xué)華西口腔醫(yī)院頭頸腫瘤外科 成都 610041；2.口腔疾病研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 國(guó)家口腔疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心四川大學(xué)華西口腔醫(yī)院口腔頜面外科 成都 610041

雙膦酸鹽（bisphosphonates，BPs）類藥物作為一種強(qiáng)有力的骨吸收抑制劑，主要應(yīng)用于骨質(zhì)疏松、Paget病、多發(fā)性骨髓瘤的治療以及乳腺癌、前列腺癌骨轉(zhuǎn)移的預(yù)防?；颊咴诮邮馨ㄟ騺?lái)膦酸（zoledronate，ZOL）和帕米膦酸（pamidronate，PAM）等BPs治療后，可能產(chǎn)生一種十分嚴(yán)重的并發(fā)癥——雙膦酸鹽相關(guān)性頜骨壞死（bisphosphonate-related osteonecrosis of the jaw，BRONJ）。近來(lái)發(fā)現(xiàn)一些其他的抗血管新生、抗骨吸收藥物，如狄諾塞麥（denosumab）等，也可造成頜骨壞死[1]。因此2014年美國(guó)頜面外科醫(yī)師協(xié)會(huì)建議使用藥物相關(guān)性頜骨壞死（medication-related osteonecrosis of the jaw，MRONJ）代替BRONJ這一名詞，并更新了診斷標(biāo)準(zhǔn)：1）曾經(jīng)或正在接受抗骨吸收或抗血管生成治療；2）頜面部死骨暴露或能通過(guò)口內(nèi)、口外的瘺道探查到死骨，并持續(xù)8周以上；3）頜骨無(wú)放射性治療史且不存在明顯的腫瘤轉(zhuǎn)移性疾病[1]。

MRONJ患者可出現(xiàn)持續(xù)疼痛、流膿、張口受限、經(jīng)久不愈的皮瘺甚至病理性骨折等，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量，但目前醫(yī)學(xué)界還缺少有效的應(yīng)對(duì)措施。對(duì)于早期的患者，臨床上主要以健康教育、使用抗生素、控制疼痛、使用漱口水等方式控制病情進(jìn)展。當(dāng)病情進(jìn)展至三期時(shí)需采用清創(chuàng)，甚至手術(shù)切除病變等方式進(jìn)行治療，但是效果欠佳，病情容易進(jìn)展和復(fù)發(fā)[1]。其他治療，如高壓氧治療、激光治療、生長(zhǎng)因子治療、重組人甲狀旁腺激素治療等方法，還處于研究當(dāng)中，治療效果不確切，無(wú)法推廣使用[2-3]。因此，國(guó)內(nèi)外學(xué)者將研究的重點(diǎn)轉(zhuǎn)移至MRONJ發(fā)病機(jī)制上，希望通過(guò)對(duì)其發(fā)病機(jī)制的深入研究，尋找更有效的治療靶點(diǎn)。目前有關(guān)MRONJ的發(fā)病機(jī)制，學(xué)者們已經(jīng)提出了多種假說(shuō)，主要包括骨重建抑制、血管生成減少、口腔內(nèi)微生物感染、免疫抑制等，但是其確切的發(fā)病機(jī)制仍不清楚[4]。本文就近年來(lái)MRONJ發(fā)病機(jī)制研究的進(jìn)展作一綜述，以期為進(jìn)一步的研究提供幫助。

1 骨重建抑制學(xué)說(shuō)

頜骨是一個(gè)新陳代謝活躍的器官，在整個(gè)生命過(guò)程中不斷進(jìn)行重塑，以保持其結(jié)構(gòu)的完整性和鈣穩(wěn)態(tài)。骨重建依賴于破骨細(xì)胞（osteoclasts，OCs）骨吸收和成骨細(xì)胞（osteoblasts，OBs）骨基質(zhì)形成之間的精妙平衡，涉及一系列復(fù)雜的、高度調(diào)控的順序步驟。不管是BPs或是核因子κB受體激活劑配體（receptor activator of nuclear factor κB ligand，RANKL）單抗藥物，均可直接或間接抑制OCs和OBs的形成及功能，抑制骨吸收的同時(shí)減少骨新生，抑制骨重建過(guò)程，導(dǎo)致骨質(zhì)量降低，最終誘發(fā)MRONJ。BPs可以直接抑制OCs功能并誘導(dǎo)其凋亡[5-6]。OCs是一種由多個(gè)單核細(xì)胞融合形成的多核巨細(xì)胞，其特征包括：1）可以形成封閉區(qū)（sealing zones），使其黏附于骨表面進(jìn)行骨吸收；2）具有富含骨吸收相關(guān)蛋白的褶皺邊緣；3）可以通過(guò)胞漿內(nèi)囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)骨的降解物。BPs可以改變OCs的形態(tài)，減少褶皺邊緣，抑制胞漿內(nèi)囊泡的形成，并減少封閉區(qū)[7]。Rogers等[8]證明，BPs可以抑制甲羥戊酸途徑，阻止小G蛋白異戊烯化，從而抑制OCs骨吸收功能。此外，BPs與鈣離子形成螯合物可以和骨表面的羥磷灰石結(jié)合，通過(guò)促進(jìn)釋放可溶性因子抑制OCs的形成[9]。BPs對(duì)OBs作用的研究則相對(duì)較少。Giannasi等[10]證明，BPs可以抑制OBs堿性磷酸酶的活性，減少礦化結(jié)節(jié)的沉積。Manzano-Moreno等[11]通過(guò)體外實(shí)驗(yàn)證明了高濃度的BPs（≥10 mol·L?1）可以改變OBs生理必需基因的表達(dá)，阻滯其細(xì)胞周期，誘導(dǎo)其凋亡和壞死。有些研究則得出了不同的結(jié)論。一項(xiàng)隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)[12]發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期使用阿侖膦酸鈉（alendroante，ALN）的患者骨組織中OCs數(shù)量較對(duì)照組更多，但形態(tài)與正常OCs不同。類似的研究結(jié)果在小鼠動(dòng)物模型中也得到了驗(yàn)證[13]。這種異常的、增加的OCs在MRONJ的發(fā)病過(guò)程中發(fā)揮怎樣的作用目前還有待研究。

目前絕大多數(shù)的研究局限于單一種類細(xì)胞，而骨重建是由多個(gè)細(xì)胞組成的基本多細(xì)胞單元（basic multicellular unit，BMU）共同完成的[14]。由BMU內(nèi)多細(xì)胞互相調(diào)節(jié)的微環(huán)境的穩(wěn)定對(duì)于骨重建平衡有至關(guān)重要的作用。Hattner等[15]觀察到，OCs進(jìn)行骨吸收的位點(diǎn)會(huì)有OBs聚集并成骨的現(xiàn)象，由此提出了骨重建過(guò)程中耦合（coupling）的概念。耦合因子（coupling factor）是在OCs骨吸收過(guò)程中釋放的可以調(diào)節(jié)OBs作用的一類因子，OCs不僅可以直接進(jìn)行骨吸收，而且能夠通過(guò)耦合因子調(diào)節(jié)OBs從而影響骨重建過(guò)程。而B(niǎo)Ps可以通過(guò)改變BMU內(nèi)的微環(huán)境，干擾耦合過(guò)程。Shimizu等[16]發(fā)現(xiàn)，ALN可以通過(guò)OCs膜結(jié)合因子EphrinB1改變OBs的活性。BPs對(duì)于骨微環(huán)境的改變是該領(lǐng)域未來(lái)的一大研究熱點(diǎn)，可能成為揭示MRONJ發(fā)病機(jī)制的關(guān)鍵。

2 血管生成抑制學(xué)說(shuō)

新生的血管或未成熟毛細(xì)血管是組織穩(wěn)態(tài)、局部免疫和組織再生或修復(fù)的必要條件，特別是對(duì)于代謝、改建活躍的頜骨。一些學(xué)者[17-18]發(fā)現(xiàn)，BPs可以有效地抑制多種腫瘤中血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）的表達(dá)，包括非小細(xì)胞肺癌和乳腺癌等，在此基礎(chǔ)上提出血管生成抑制學(xué)說(shuō)，即BPs可以抑制頜骨內(nèi)的血管生成，造成局部骨質(zhì)的缺血狀態(tài)，經(jīng)拔牙或其他牙科治療等造成的創(chuàng)傷后可以誘發(fā)MRONJ。

Wehrhan等[19]通過(guò)對(duì)比MRONJ患者與正常人的黏骨膜樣本，發(fā)現(xiàn)CD31+的微血管生成在兩組中無(wú)明顯差異，而CD105+的新生血管在MRONJ患者的樣本中明顯減少。在接受BPs藥物治療后，血清中VEGF、白細(xì)胞介素（interleukin，IL）-17以及其他與血管生成相關(guān)因子的表達(dá)水平會(huì)明顯下降[20-21]。體外研究[22]證明，低劑量的ZOL可以明顯抑制內(nèi)皮祖細(xì)胞（endothelial progenitor cells，EPCs）的分化，而高劑量的ZOL可以誘導(dǎo)其凋亡。人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（human umbilical vein endothelial cells，HUVEC）的黏附、遷移等能力也被ZOL明顯抑制[23-24]。此外，一些針對(duì)VEGF或VEGF相關(guān)通路的藥物，如貝伐單抗、舒尼替尼、雷帕霉素等也被報(bào)道可以誘發(fā)骨壞死，這在一定程度上支持該學(xué)說(shuō)[25-27]。但是該學(xué)說(shuō)尚無(wú)法解釋RANKL單抗類藥物可以誘發(fā)MRONJ。一項(xiàng)體外試驗(yàn)[28]表明，與ZOL相比，狄諾塞麥對(duì)于HUVEC并無(wú)直接抑制作用。一個(gè)可能的解釋是，ZOL可以通過(guò)抑制破骨前體細(xì)胞分泌血小板源性生長(zhǎng)因子BB（platelet-derived growth factor-BB，PDGFBB）從而抑制血管的新生，而狄諾塞麥可以通過(guò)抑制OCs的形成達(dá)到相似的效果[29]。而另一項(xiàng)體外研究[30]則得出相反的結(jié)論，原代培養(yǎng)的人牙齦成纖維細(xì)胞受ZOL刺激后可以高表達(dá)VEGF和骨形態(tài)發(fā)生蛋白2（bone morphogenetic protein 2，BMP2），從而產(chǎn)生一個(gè)促進(jìn)血管新生的微環(huán)境。雖然BPs對(duì)于血管內(nèi)皮細(xì)胞的直接抑制作用在體外試驗(yàn)中已經(jīng)得到了充分的驗(yàn)證，但其在體內(nèi)復(fù)雜環(huán)境下的作用尚需進(jìn)一步探究。

3 口腔微生物感染學(xué)說(shuō)

考慮到口腔是一個(gè)復(fù)雜的有菌環(huán)境，部分學(xué)者提出微生物感染可能是MRONJ的發(fā)病機(jī)制之一[31]。放線菌是口腔內(nèi)主要定植菌的一種[32]。在口腔黏膜屏障完好的生理情況下，放線菌對(duì)于口腔黏膜毒性很低，而當(dāng)黏膜屏障受損至頜骨暴露時(shí)，放線菌則可能產(chǎn)生致病作用[33-34]。放線菌在MRONJ病灶中的檢出率為39%～100%不等[35-36]。Pushalkar等[34]比較了接受或未接受過(guò)BPs治療的牙周病患者以及MRONJ患者組織樣本中的微生物構(gòu)成，發(fā)現(xiàn)厚壁菌、梭桿菌及放線菌在MRONJ組中占比更高，而變形菌、擬桿菌在未使用BPs的患者中占比更高。另一項(xiàng)研究[31]顯示，在MRONJ患者的骨和軟組織標(biāo)本中，鏈球菌、放線菌、普氏菌占比最高。病灶中的放線菌主要是從黏膜下和壞死的骨中檢出的，病變底部正常骨組織中的放線菌非常少。目前MRONJ微生物感染假說(shuō)研究的一大障礙是對(duì)于MRONJ患者口腔微生物的生態(tài)學(xué)知之甚少。大多數(shù)研究?jī)H僅為橫斷面描述性研究，而對(duì)于口腔微生物組群（oral microbial community）的具體組成、分類學(xué)多樣性及相關(guān)微生物的功能潛能研究不足，這極大地限制了該領(lǐng)域的研究進(jìn)展。宏基因組學(xué)（metagenomic）技術(shù)可以不經(jīng)預(yù)先培養(yǎng)，直接利用取得的樣本通過(guò)基因芯片或是基因測(cè)序等手段高通量地直接對(duì)微生物進(jìn)行研究。Sedghizadeh等[37]通過(guò)宏基因組學(xué)的手段發(fā)現(xiàn)，MRONJ患者的唾液樣品中，病毒比微生物細(xì)胞的豐度要高出一個(gè)數(shù)量級(jí)，并且主要由噬菌體構(gòu)成。他們推測(cè)MRONJ患者口腔內(nèi)特定生物膜的形成可以促進(jìn)病毒和宿主之間的溶原性反應(yīng)，這或許與MRONJ的發(fā)生發(fā)展有關(guān)。筆者認(rèn)為，高質(zhì)量的、大樣本的宏基因組學(xué)研究可以有力地推進(jìn)該領(lǐng)域的進(jìn)展。

目前微生物感染學(xué)說(shuō)也存在爭(zhēng)議。Kalyan等[38]研究表明，口腔微生物的組成與MRONJ并無(wú)相關(guān)性。Silveira等[39]通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明了微生物定植并不會(huì)導(dǎo)致骨壞死的產(chǎn)生。不僅如此，對(duì)于是先發(fā)生骨壞死后才有特異的微生物定植，還是微生物感染后才誘發(fā)骨壞死的發(fā)生，目前學(xué)術(shù)界尚無(wú)定論。

4 免疫抑制學(xué)說(shuō)

MRONJ患者大多有長(zhǎng)期糖皮質(zhì)激素使用史，或是患有惡性腫瘤，或者接受過(guò)化療，處于免疫抑制狀態(tài)。免疫系統(tǒng)可以參與骨質(zhì)流失（bone loss）和骨再生（bone regeneration）的過(guò)程。例如，αβT細(xì)胞可以通過(guò)分泌炎癥相關(guān)的細(xì)胞因子引起骨質(zhì)流失，而γδT細(xì)胞在骨再生過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用[40]。結(jié)合這些證據(jù)，部分學(xué)者推測(cè)患者免疫功能紊亂也是MRONJ可能的發(fā)病機(jī)制之一。

BPs可以直接調(diào)控免疫細(xì)胞的生物學(xué)行為。Wolf等[41]通過(guò)體外實(shí)驗(yàn)證明了治療劑量的ZOL可以直接調(diào)控骨髓細(xì)胞（myeloid cell）的分化及功能，如樹(shù)突狀細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等。ZOL能夠直接抑制樹(shù)突狀細(xì)胞的成熟，減弱樹(shù)突狀細(xì)胞介導(dǎo)的T細(xì)胞活化[42]。同時(shí)，ZOL可以抑制未成熟樹(shù)突狀細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的吞噬功能[41]。Zhang等[43]通過(guò)體內(nèi)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，ZOL可以通過(guò)上調(diào)IL-17的表達(dá)激活信號(hào)傳導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄活化因子1（signal transducers and activators of transcription 1，STAT-1）信號(hào)通路，從而上調(diào)巨噬細(xì)胞M1/M2的比例，這與MRONJ的發(fā)生密切相關(guān)。γδ T細(xì)胞可以通過(guò)分泌IL-17等促進(jìn)骨形成，參與骨折愈合過(guò)程。Kalyan等[38]發(fā)現(xiàn)，接受BPs治療的骨質(zhì)疏松患者的外周血中Vγ9Vδ2 T細(xì)胞數(shù)量明顯減少。另一項(xiàng)研究[44]則發(fā)現(xiàn)，MRONJ患者病灶區(qū)γδ T細(xì)胞浸潤(rùn)明顯上升（占淋巴細(xì)胞90%），而在生理情況下外周血中γδ T細(xì)胞占比僅為2%～5%。該研究還發(fā)現(xiàn)[44]發(fā)現(xiàn)，相較于野生型小鼠，敲除了γδ T細(xì)胞的小鼠不容易出現(xiàn)骨壞死；但是Park等[45]則認(rèn)為，γδ T細(xì)胞并沒(méi)有影響骨壞死發(fā)生的核心機(jī)制，僅與MRONJ不同的黏膜表現(xiàn)有關(guān)。中性粒細(xì)胞對(duì)于傷口愈合起到了至關(guān)重要的作用，但體外試驗(yàn)[46]表明，BPs可以明顯抑制中性粒細(xì)胞的趨化能力、吞噬功能和氧爆作用（oxida-tive burst）。

OCs作為一種單核細(xì)胞分化而來(lái)的細(xì)胞，可以通過(guò)分泌細(xì)胞因子和趨化因子等如IL-6、IL-10等，廣泛地參與到免疫調(diào)節(jié)的過(guò)程中，并且OCs自身也受到免疫細(xì)胞的調(diào)控。自然殺傷（natural killer，NK）細(xì)胞可以通過(guò)分泌干擾素-γ（interferon-γ，IFN-γ）抑制OCs的形成，而OCs可以激活NK細(xì)胞，促進(jìn)其增殖和功能[47]。Tseng等[48]的研究發(fā)現(xiàn)，ZOL可以通過(guò)抑制OCs進(jìn)而抑制NK細(xì)胞，從而在拔牙窩的軟組織處形成一個(gè)免疫抑制的微環(huán)境，這可能與MRONJ的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。不僅如此，還有研究[49]表明，OCs可以調(diào)控T細(xì)胞的功能，而T細(xì)胞的功能可能與MRONJ發(fā)生有關(guān)。目前免疫抑制學(xué)說(shuō)尚無(wú)法解釋RANKL單抗類藥物導(dǎo)致的MRONJ，導(dǎo)致該學(xué)說(shuō)的可信度降低。筆者推測(cè)RANKL單抗藥物可能通過(guò)調(diào)節(jié)OCs間接調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)，但是還需相關(guān)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探索。BPs對(duì)于OCs免疫作用的調(diào)節(jié)可能是下一步研究的熱點(diǎn)。

5 其他

考慮到BPs的毒性，也有學(xué)者[50]提出，BPs可以直接損傷口腔軟組織屏障，使拔牙創(chuàng)延期愈合，導(dǎo)致微生物更易定植、入侵，從而產(chǎn)生骨壞死。體外實(shí)驗(yàn)[51-52]證實(shí)，BPs可以抑制成纖維細(xì)胞和角質(zhì)細(xì)胞的增殖和遷移能力，并誘導(dǎo)其凋亡。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)[50,53]也證實(shí)，BPs可以損傷胃黏膜和口腔黏膜的功能。此外，成纖維細(xì)胞和角質(zhì)細(xì)胞都可以通過(guò)分泌細(xì)胞因子參與骨重建過(guò)程，因此BPs可能通過(guò)抑制成纖維細(xì)胞和角質(zhì)細(xì)胞從而間接抑制骨重建過(guò)程。

已有研究[54-55]表明，長(zhǎng)期使用BPs可以導(dǎo)致頜骨產(chǎn)生微裂紋（microcrack），并且微裂紋的產(chǎn)生與OCs功能的抑制密切相關(guān)。組織學(xué)檢測(cè)可見(jiàn)微裂紋中有侵入細(xì)菌和白細(xì)胞的聚集，因此微裂紋有可能作為通道使得微生物深入骨質(zhì)，產(chǎn)生骨壞死。Hoefert等[56]通過(guò)掃描電子顯微鏡對(duì)比MRONJ、骨髓炎、放射性頜骨壞死等患者的組織標(biāo)本，發(fā)現(xiàn)微裂紋在54%的MRONJ標(biāo)本中可以見(jiàn)到，并且局部炎癥及結(jié)締組織反應(yīng)在微裂紋處更加明顯。Kim等[57]通過(guò)對(duì)大鼠組織樣本進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)MRONJ組微裂紋的數(shù)量和長(zhǎng)度都遠(yuǎn)高于對(duì)照組。

一些證據(jù)表明基因因素可能在MRONJ的發(fā)病過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用，特別是單核苷酸多態(tài)性（single nucleotide polymorphisms，SNPs）[58]。通過(guò)藥物基因組學(xué)的手段發(fā)現(xiàn)了許多潛在的致病位點(diǎn)，主要包括CYP2C8（rs1934951）、PPARG（rs1152003）、VEGF（rs3025039、rs699947、rs2010963）等[58-62]。然而系統(tǒng)評(píng)價(jià)[58]結(jié)果顯示，CYP2C8（rs1934951）、VEGF（rs3025039）與MRONJ發(fā)病相關(guān)，其他位點(diǎn)的合并結(jié)果為陰性。考慮到目前該領(lǐng)域的研究證據(jù)質(zhì)量較低，尚無(wú)法得出確切結(jié)論。通過(guò)大樣本、跨國(guó)、多中心的臨床研究才能得出更為可靠的結(jié)論。

6 結(jié)論及展望

本文總結(jié)并討論了目前主流的MRONJ發(fā)病機(jī)制假說(shuō)的研究進(jìn)展。目前，學(xué)術(shù)界對(duì)于MRONJ的發(fā)病機(jī)制還未能達(dá)成共識(shí)。需要指出的是，雖然本文將不同的假說(shuō)分開(kāi)敘述，但許多學(xué)者認(rèn)為MRONJ的發(fā)病可能是多因素協(xié)同作用的結(jié)果。例如，因拔牙、BPs毒性作用而受損的黏膜屏障導(dǎo)致特定微生物的定植，微生物通過(guò)微裂紋進(jìn)一步感染深部骨質(zhì)，再加上宿主全身或局部的免疫失調(diào)，多種因素協(xié)同作用最終導(dǎo)致MRONJ的發(fā)生。筆者認(rèn)為，針對(duì)單個(gè)假說(shuō)的研究似乎已遇到了瓶頸，而多個(gè)假說(shuō)的交叉領(lǐng)域，如骨免疫，也許是揭示MRONJ發(fā)病機(jī)制的關(guān)鍵。此外，MRONJ的研究有賴于可靠的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)，而非單純的體外實(shí)驗(yàn)。有學(xué)者[63]認(rèn)為，小型豬的動(dòng)物模型也許更加接近人體，因此更加適用于MRONJ發(fā)病機(jī)制的研究。

MRONJ在臨床上并非罕見(jiàn)病，且治療效果并不理想。能做到針對(duì)發(fā)病機(jī)制的干預(yù)無(wú)疑是最理想的，然而徹底揭示其發(fā)病機(jī)制依然任重而道遠(yuǎn)。