倪乙洪 王正博 劉權(quán) 毛莉 陳璐璐*

1.南京醫(yī)科大學(xué)，江蘇 南京211166

2.南京市第一醫(yī)院，江蘇 南京210006

3.淮安市第一人民醫(yī)院，江蘇 淮安223300

隨著人口老齡化的發(fā)展和骨質(zhì)疏松性骨折發(fā)病率的增加，人們迫切需要找到治療骨質(zhì)疏松癥的新方法。老年骨質(zhì)疏松癥通常與多種衰老相關(guān)疾病共存，因為這些疾病具有相同的潛在危險因素即衰老，所以人們越來越關(guān)注“老年學(xué)假說”，認為控制衰老機制會延遲多種慢性疾病的出現(xiàn)或抑制其嚴重程度。因此，越來越多的學(xué)者開始關(guān)注細胞衰老在年齡相關(guān)的骨丟失中的作用。本文將對清除衰老細胞防治老年骨質(zhì)疏松癥的研究進展作一綜述。

1 骨質(zhì)疏松癥的現(xiàn)狀

骨質(zhì)疏松癥是老年人常見病之一，以骨量減少、骨微結(jié)構(gòu)破壞為主要特點，是一種常見的全身性骨骼疾病，導(dǎo)致骨脆性增加和易發(fā)骨折。近年來，隨著全球人口老齡化的發(fā)展，骨質(zhì)疏松癥和骨折的發(fā)病率逐年增加，成為了一個重要的公共衛(wèi)生問題。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，2010年我國骨質(zhì)疏松性骨折患者達233萬，其中有36萬例髖部骨折，111萬例椎體骨折，其他骨質(zhì)疏松性骨折占86萬，醫(yī)療支出將近64億元。2016年，中國60歲以上的老年人中，36%患有骨質(zhì)疏松，其中男性占23%，女性占49%，這充分說明骨質(zhì)疏松癥已成為公眾高度關(guān)注的衛(wèi)生健康問題之一[1-2]。據(jù)估計，至2050年，我國骨質(zhì)疏松癥患病人數(shù)將達599萬，其相應(yīng)的醫(yī)療支出高達1 745億人民幣[3]。骨質(zhì)疏松癥的發(fā)生發(fā)展是多方面因素共同作用的結(jié)果，而年齡增長是主要因素之一。

與許多其他慢性病一樣，過去30年來，在開發(fā)防治骨質(zhì)疏松癥的新藥方面取得了巨大進展，包括選擇性雌激素受體調(diào)節(jié)劑(雷洛昔芬)、雙膦酸鹽(阿侖膦酸鹽、利塞膦酸鹽、伊班膦酸鹽和唑來膦酸)、核因子κ-B配體受體激活劑(RANKL)的單克隆抗體(狄諾塞麥)以及甲狀旁腺素(PTH)/ PTH相關(guān)肽(PTHrP)類似物(特立帕肽、阿巴帕肽)[4-9]。然而，盡管取得了這些重大進展，但仍有許多骨質(zhì)疏松癥患者目前還沒有接受適當?shù)闹委?。最近的一項研究[10]發(fā)現(xiàn)，在22 598例患者中，髖部骨折后雙膦酸鹽的使用率從2004年的15%下降到2013年的3%。

骨質(zhì)疏松癥患者無法得到適當?shù)闹委熡泻芏嘣?，例如出現(xiàn)雙膦酸鹽使用相關(guān)的副作用，如頜骨壞死(ONJ)和非典型股骨骨折(AFFs)[11]。另外，骨質(zhì)疏松癥在老年人中不是孤立存在，相反，它與許多其他老年疾病共存，包括心血管疾病、糖尿病、類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、骨關(guān)節(jié)炎等[12]。反過來，這又導(dǎo)致了骨質(zhì)疏松癥治療出現(xiàn)新的障礙。首先，醫(yī)生經(jīng)常直接對癥處理緊迫的疾病(例如高血壓或糖尿病)；其次，老年患者越來越多地負擔(dān)多藥的問題，調(diào)查發(fā)現(xiàn)36%～39%的老年人服用5種甚至更多的處方藥；加上非處方藥物的使用，服用5種或更多藥物的老年人增加到67%[13]。從根本上說，目前所有針對年齡相關(guān)的慢性病的治療策略都是疾病特異性的，每種藥物都只針對某一種疾病，例如，降低心血管風(fēng)險的他汀類藥物，治療糖尿病的抗高血糖藥物，抗骨質(zhì)疏松癥的雙膦酸鹽等，不可避免地出現(xiàn)使用多種藥物后的不良反應(yīng)。

2 細胞衰老與機體衰老

越來越多的研究[14]認為衰老是動脈粥樣硬化、腫瘤、神經(jīng)退行性疾病、糖尿病和骨質(zhì)疏松等年齡相關(guān)慢性疾病的最大風(fēng)險因素，因此產(chǎn)生了“老年學(xué)假設(shè)”，認為抑制衰老可延遲多種慢性疾病的出現(xiàn)或減緩其嚴重程度。常見的抗衰老機制包括DNA損傷修復(fù)、維持蛋白穩(wěn)態(tài)、抑制細胞衰老等[15]。美國的一項臨床試驗研究[16]發(fā)現(xiàn)，隨機給予3 000余名65～79歲的受試者安慰劑或二甲雙胍治療后，發(fā)現(xiàn)二甲雙胍不僅能夠減少31%Ⅱ型糖尿病的發(fā)病率，而且還能改善心血管疾病的風(fēng)險和亞臨床型動脈粥樣硬化，這與二甲雙胍激活A(yù)MPK有關(guān)。

細胞衰老是生物體中普遍存在的一種不可逆的生長停滯現(xiàn)象，是機體衰老的基礎(chǔ)。作為預(yù)防或治療多種慢性疾病的潛在靶標，近年來受到相當大的關(guān)注。細胞衰老最初是由Hayflick和Moorhead在實驗中發(fā)現(xiàn)的，即體外培養(yǎng)的非轉(zhuǎn)化細胞經(jīng)過一定次數(shù)的分裂后，能夠自發(fā)的停止增殖現(xiàn)象，然而，它們在衰老狀態(tài)下仍然可以存活數(shù)周[17]。影響細胞衰老的因素眾多，端?？s短、DNA損傷、原癌基因激活、活性氧積累等均可激活p53-p21和p16-Rb介導(dǎo)的信號通路。衰老的細胞表現(xiàn)為體積增大，衰老相關(guān)的β-半乳糖苷酶(SA-β-gal)、p16Ink4a、層粘連蛋白B1和γH2AX表達增加。衰老的細胞還伴有與細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)的40多種因子表達上調(diào)，包括促炎癥因子、趨化因子、生長因子、基質(zhì)金屬蛋白酶等，稱為衰老相關(guān)分泌表型(SASP)。SASP使衰老細胞通過自分泌或旁分泌作用影響其周圍的細胞，最終可以導(dǎo)致多種疾病的發(fā)生。在靈長類動物中約10%～15%的SASP就足以引起組織功能障礙[18]。2011年Kirkland / van Deursen實驗室研究人員通過對轉(zhuǎn)基因小鼠的研究[19]發(fā)現(xiàn)，清除表達p16Ink4a的衰老細胞能夠有效的改善脂肪、骨骼肌等的衰老表型，延緩機體的衰老從而延長壽命。Kirkland實驗室接下來測試了46種藥物，其中包括達沙替尼和槲皮素，當組合使用時，在體外和體內(nèi)清除衰老細胞方面均顯示出特別的功效，老年小鼠的心臟功能和頸動脈血管反應(yīng)性得到明顯改善。之后，更多針對BcL-2家族的藥物(navitoclax，ABT263，A1331852，A1155463)、p53 / p21(FOXO4相關(guān)肽，蓽茇酰胺)、HSP-90(格爾德霉素)和PI3K / AKT(非瑟酮)等被證明具有抗衰老的作用[20]。因此，清除衰老細胞可能是未來治療老齡化疾病、延長人類壽命的新的靶標。

3 細胞衰老和骨骼衰老

鑒于大量的證據(jù)證明了細胞衰老在許多與年齡相關(guān)的疾病中的關(guān)鍵作用，越來越多的研究人員開始關(guān)注細胞衰老在骨骼衰老中的作用。為了鑒定機體衰老時骨微環(huán)境的變化，研究人員從6月齡、24月齡小鼠骨中分離出不同細胞群進行體外培養(yǎng)并檢測細胞衰老和SASP的變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與6月齡小鼠相比，24月齡小鼠體外培養(yǎng)物中的p16Ink4a的表達量隨著B細胞、T細胞、骨細胞、成骨細胞祖細胞及成骨細胞的老化而顯著升高。體內(nèi)實驗也發(fā)現(xiàn)24月齡小鼠骨皮質(zhì)中骨細胞的衰老明顯增加；對36個SASP基因進行檢測發(fā)現(xiàn)，隨著B細胞、T細胞、成骨細胞祖細胞、成骨細胞的衰老而SASP的表達并無顯著改變，而在骨細胞和骨髓細胞中分別有23個、26個SASP基因顯著上調(diào)[21]。對年輕(平均年齡27歲)和老年(平均年齡78歲)健康女性志愿者(每組n=10)的骨組織檢查發(fā)現(xiàn)，與年輕女性相比，老年女性骨組織中的p16Ink4a和p21表達顯著增加并有12個SASP基因顯著上調(diào)，與動物研究結(jié)果一致。這些結(jié)果表明，隨著機體衰老，骨微環(huán)境中細胞衰老增加。Piemontese等[22]也證實了骨細胞衰老隨著機體衰老而增加。與7月齡年輕小鼠相比，21月齡老年小鼠的骨細胞中γH2AX、p16Ink4a和幾種SASP標志物的表達均明顯增加。這些改變還與骨細胞RANKL表達增加和皮質(zhì)孔隙變化相關(guān)，表明骨細胞衰老可能加速了皮質(zhì)骨的骨吸收。吡咯喹啉苯醌(PQQ)和N-乙酰-L-半胱氨酸(NAC)被認為是強大的抗氧化劑，可以清除ROS，保護線粒體活性使其免遭氧化損傷的作用。有研究[23-24]發(fā)現(xiàn)PQQ或NAC均可通過抑制氧化應(yīng)激增加，減少骨細胞衰老和SASP的產(chǎn)生，抑制骨吸收從而糾正小鼠的骨丟失。對骨祖細胞的研究[25]發(fā)現(xiàn)，隨著年齡的增長，骨祖細胞減少，并且其減少與γH2AX和其他衰老標志物的表達增加有關(guān)。

為了進一步明確細胞衰老與年齡相關(guān)的骨丟失之間的關(guān)系，研究者使用三種不同的策略來靶向抑制衰老細胞并評估它們對老年小鼠骨骼的影響：利用INK-ATTAC轉(zhuǎn)基因小鼠、給予達沙替尼或槲皮素、使用JAK 1/2抑制劑(JAKi)抑制衰老細胞及SASP的產(chǎn)生[19,26-29]。通過上述三種干預(yù)措施對已確定骨質(zhì)流失的20～22月齡的老年小鼠進行治療，結(jié)果顯示，2～4個月后骨小梁和皮質(zhì)骨的骨量和骨微結(jié)構(gòu)均顯著改善。研究結(jié)果還發(fā)現(xiàn)，衰老細胞的積累需要時間，間歇性的抑制衰老對骨骼健康最有益。

研究人員進一步揭示了通過靶向抑制衰老骨細胞從而抗骨質(zhì)疏松癥的機制，在小梁骨中，骨小梁的骨量和骨微結(jié)構(gòu)的改善與抑制骨吸收、維持骨形成有關(guān)；而在皮質(zhì)骨中，骨皮質(zhì)厚度增加與骨吸收減少和骨形成增加有關(guān)。體外研究證明衰老細胞的條件培養(yǎng)基抑制成骨細胞礦化和促進破骨細胞存活，導(dǎo)致破骨細胞生成增加。而目前臨床使用的抗骨質(zhì)疏松藥物雖然可以抑制骨吸收但始終伴有骨形成減少的副作用[30](圖1 A)。相比之下，使用抗衰老藥物抑制細胞衰老后骨吸收減少、骨形成增加(皮質(zhì)骨)或維持(骨小梁)，從而有效地治療骨質(zhì)疏松(圖1B)。這一結(jié)果表明，與傳統(tǒng)的抗骨吸收方法相比，通過抑制細胞衰老抗骨質(zhì)疏松的方法對骨骼產(chǎn)生更持久的有益作用，但仍需要進一步的研究來佐證。

圖1 抑制骨吸收、清除衰老細胞對骨代謝的影響 A:抑制骨吸收對骨代謝的影響;B:清除衰老細胞對骨代謝的影響。Fig.1 The effects of anti-resorptive and senolytic therapies on bone metabolism

在“老年學(xué)假說”的背景下，對基本衰老機制的操縱可延遲多種慢性疾病的出現(xiàn)或抑制其嚴重程度，因此將靶向抑制衰老細胞的骨骼效應(yīng)放在其他衰老相關(guān)疾病的背景下顯得尤為重要。已有證據(jù)[28,31-33]表明，消除衰老細胞或抑制SASP的產(chǎn)生有改善心臟和血管舒縮功能，減少主動脈鈣化和斑塊不穩(wěn)定，改善胰島素敏感性等作用。由于衰老細胞的表達隨著年齡的增長而增加，通過各種方法靶向抑制細胞衰老可以調(diào)節(jié)基本衰老機制，并通過藥物改變許多年齡相關(guān)疾病的病程[14]。在骨質(zhì)疏松癥領(lǐng)域，因使用odanacatib(組織蛋白酶K抑制劑)會導(dǎo)致卒中風(fēng)險的增加以及romosozumab(骨硬化蛋白抑制劑)導(dǎo)致患心血管疾病的潛在風(fēng)險增加，研究人員對開發(fā)新的抗骨質(zhì)疏松癥藥物的興趣明顯下降[34-36]。然而，將骨質(zhì)疏松癥與多種其他衰老相關(guān)疾病共同治療可能為新藥開發(fā)提供新的希望。

4 小結(jié)與展望

雖然越來越多的證據(jù)表明減少衰老細胞或抑制其SASP可預(yù)防甚至逆轉(zhuǎn)衰老病癥，但這些方法的使用仍存在重要問題。如前所述，衰老很可能演變?yōu)橐环N抗癌機制，其中致癌性損傷的細胞被重定向到衰老、生長停滯的表型而不是不受控制的增殖和癌癥。因此，抑制細胞衰老可能會增加腫瘤發(fā)生。然而，由于間歇性給予抗衰老藥物有一定的效果，因此可通過這些藥物周期性地減少衰老細胞而不是完全阻止其產(chǎn)生。

有研究[37]表明細胞衰老在傷口愈合中發(fā)揮作用，在此期間，衰老的成纖維細胞和內(nèi)皮細胞在皮膚傷口愈合過程中出現(xiàn)，并通過分泌PDGF-AA促進愈合。同樣，通過抗衰老藥物間歇性減少衰老細胞是否會對傷口愈合或其他形式的組織修復(fù)產(chǎn)生負面影響仍需要進一步研究。

在動物模型(例如轉(zhuǎn)基因INK-ATTAC小鼠)中，特異性表達高水平p16Ink4a的衰老細胞被消除會導(dǎo)致潛在的風(fēng)險，即通過遺傳手段可能具有不良影響，因此并不能應(yīng)用于人類。相反，抗衰老藥物靶向抑制衰老細胞并不是特異性清除p16Ink4a或其他單一調(diào)節(jié)基因，從而減少不良影響的產(chǎn)生。

雖然細胞衰老與腫瘤發(fā)生、組織修復(fù)和靶向特定途徑相關(guān)的問題需要更多更仔細的評估，但已有抗衰老藥物進入了早期臨床試驗，并且鑒于細胞衰老在年齡相關(guān)疾病中的作用，這些試驗的研究在未來幾年可能會不斷增長。

靶向抑制細胞衰老代表了一種新的治療策略，用于預(yù)防甚至逆轉(zhuǎn)與年齡相關(guān)的骨質(zhì)疏松癥并同時治療多種其他衰老相關(guān)的疾病。這種方法并不專注于骨骼，而是針對基本的機體老化機制。如果在臨床研究中能得到與臨床前研究一致的結(jié)果，或許能夠改善老齡化人口的健康狀況。