雌激素受体基因与骨质疏松症

我心依旧

       骨质疏松症（OP）是一种以骨量低下，骨微结构损坏，导致骨脆性增加，易发生骨折为特征的全身性骨病。据估算，2006 年我国50 岁以上人群患OP数量高达6944 万，且随着人口老龄化进程的加快，该数字仍会快速增加。
       OP可受多种环境因素影响，如钙摄入不足、吸烟、饮酒、低体重等，然而遗传对其的影响更加不容忽视。有研究认为约有50%~85%的骨密度（bone mineral density, BMD）峰值变化由遗传因素决定，另有针对英国女性双胞胎的队列研究显示，腕部骨折的遗传度高达54%。
       基于上述观点，近年来包括雌激素受体（estrogen receptor,ER）基因（ESR）的大量OP候选基因被陆续发现。鉴于OP 多见于绝经后妇女，故ESR 成为当前研究的热点。本文就ESR多态性对OP的影响做一综述。
1 雌激素对OP发生的影响
       雌激素在维持女性正常骨量和骨代谢方面起重要作用，女性绝经后BMD有显著下降，如我国郑州OP 发病率调查显示60~64 岁女性人群的BMD下降幅度最为显著。而绝经后女性应用雌激素替代治疗后，BMD值有明显升高。
       研究证实，雌激素对骨骼的作用体现在多个方面。雌激素可以作用于成骨细胞，与其表达的ER结合，抑制与凋亡相关酶的活性，如半胱天冬酶3/7（caspase3/7）。此酶与细胞凋亡明确相关，细胞凋亡时该酶水平明显升高；此外某些促凋亡因子如转化生长因子-β（transforming growth factor-β, TGF-β）的水平也明显降低。
       同时，雌激素与ER 结合后，也可以抑制与凋亡相关基因的表达，如促凋亡蛋白（BID）基因，细胞凋亡抑制因子5（BIRC5）基因等。通过上述途径，雌激素可延缓成骨细胞凋亡，而成骨细胞的平均生存周期缩短则是绝经后OP的重要危险因素。
       有研究表明，雌激素的缺乏可促进破骨细胞前体细胞分裂增殖，并刺激其向破骨细胞分化，同时可刺激T 细胞分泌破骨细胞生长因子，包括肿瘤坏死因子-α（tumornecrosis factor-α, TNF-α）和核因子κB 受体活化因子配体（receptor activator nuclear factor-kappa B ligand,RANKL）等。
       另有研究证实，雌激素与ER结合，可刺激成骨细胞分泌骨保护素（osteoprotegerin,OPG），从而阻断RANK与RANKL的结合，减少破骨细胞前体细胞的分化。
       此外，雌激素可能通过降低骨骼对甲状旁腺素（Parathyroid hormone, PTH）的敏感性、降低降钙素（calcitonin, CT）生成等途径影响骨代谢。
       上述雌激素对骨骼的作用机制可见，雌激素主要通过与ER结合而发挥其生物学效应，故而ESR及其多态性对于OP有重要意义。
2 ER的分类及其临床意义
       ER 可分为ERα和ERβ两个亚型，分别由不同的基因表达。ERα基因（ESR1）定位于6 号染色体长臂（6q25），长约140 kb，包含8 个外显子和7 个内含子，编码595 个氨基酸。
       ERα主要表达于子宫、睾丸、脑下垂体、肾、乳腺、阴道、骨等器官。ERβ基因（ESR2）定位于14 号染色体长臂（14q23-24.1），长约40 kb，包含8 个外显子，编码530 个氨基酸。
       ERβ主要表达于卵巢、前列腺、睾丸、骨、脑、子宫等器官。对于骨骼系统而言，ERα和ERβ均可表达于成骨细胞、破骨细胞和骨髓基质细胞以及成人骨细胞。松质骨中主要为ERβ表达，而皮质骨中主要为ERα表达。
       经典理论认为ER属于核受体超家族，表达于细胞核并通过与雌激素结合而参与多种生理过程的调节。ER与雌激素结合后引起变构，其DNA结合区域与靶基因的雌激素反应元件结合，并诱导其进行转录。
       Razandi 等的实验证实ER也存在于细胞膜上，并认为其数量只占全部ER的2%~3%。膜表达的ER与雌激素结合后，可以通过信号转导途径，迅速刺激细胞内形成第二信号并间接调控细胞内基因转录。
3 ESR1与OP
       Sano 等首先提出ESR1 与OP的关系，144 例日本绝经后女性的研究证实ESR1 启动子中的TA重复序列与BMD和骨代谢之间存在关联，含有TA重复12 次序列人群的BMD值显著低于其他TA重复次数序列的人群。
       然而，陈宗玮等在我国南昌地区绝经后妇女的研究中认为，携带TA重复12次序列人群中健康者明显多于OP患者，而其他重复次数人群则无此结果，故认为TA重复12次序列可能对OP有保护作用。
       相较于TA重复序列，学者们对于ESR1 第1 内含子中Pvu Ⅱ（T397C）及XbaⅠ（C351G）多态性（Pp,Xx）研究更为充分。Kobayashi 等较早研究这两个多态性位点，并认为在日本绝经后妇女中，PPxx 基因型携带者BMD明显低于其他人群。
       Yasovanthi 等对印度绝经后妇女的研究提示，携带x 等位基因妇女的BMD显著低于携带X等位基因者，不过不同于前述研究，此研究显示携带p 等位基因的妇女BMD低于携带P 等位基因者。
       王金堂等对我国陕西地区绝经后妇女的研究提示，P 等位基因携带者股骨颈及Ward 三角区BMD低于p 等位基因携带者，而XbaⅠ多态性则与BMD无明确相关性。
       一项针对土耳其绝经后妇女的研究显示，p 等位基因携带者BMD低于P 等位基因携带者，而XbaⅠ多态性同样与BMD无明确相关性。
       Kim等认为，携带xx 基因型的个体超声骨量显著较高，而携带Pp 基因型的个体超声骨量显著低于携带pp 或PP 基因型的个体。此外，也有学者认为上述两个多态性位点均与OP 发病无关。
       Yavuz 等针对土耳其妇女的研究认为，PvuⅡ和XbaⅠ多态性在绝经后妇女以及作为对照的绝经前妇女中对BMD均无明确影响。另有针对伊朗等地的研究也持相似观点。
       一项针对ESR1 上述两个多态性位点，纳入超过8000 名女性和2000 名男性的meta 分析结果显示，XX和PP 基因型对于腰椎BMD具有保护作用，尤其是对于绝经前女性及西方女性更为明显；而对于股骨颈BMD，XX基因型具有保护作用，PP 基因型则可能引起负面作用。
       另一项纳入超过5000 名女性的meta 分析得出，XX基因型携带者拥有较高的BMD，且骨折风险较低，而PP基因型与BMD及骨折风险无明显相关性。
       上述两个大样本meta 分析均提示XX基因型对OP存在保护作用，而对PP 基因型的结论并不一致。ESR1 的多态性对OP的影响机制尚不明确，其多态性可能会影响基因转录。
       有研究表明PvuⅡ多态性位于转录因子AP-4和Myb的共同识别区，而PvuⅡ多态性可在体外影响Myb介导的转录作用。
       此外，针对我国青春期女性的研究显示，携带PP基因型的女性在补充钙剂后，其全身和桡骨远端BMD值高于Pp 及pp 基因型携带者，提示ER的基因多态性可以影响青少年的峰值骨量，从而对远期OP的发病产生影响。
4 ESR2与OP
       针对ESR2多态性的研究相对较少。Scariano等研究认为，ESR2 第5 内含子中CA重复序列与BMD之间存在相关性，含有CA重复低于25 次序列人群的BMD相对较高。
       一项近期研究显示，日本女性中携带CA重复20 次序列个体的股骨颈骨折风险低于携带其他CA重复次数序列的个体。此外，也有学者关注位于ESR2 第5 外显子的RsaⅠ及第8 外显子的AluⅠ多态性位点。
       Efstathiadou 等针对希腊女性的研究认为，上述两个多态性位点与BMD均无明确相关性。Monica 等的研究则认为，AA基因型携带者腰椎BMD较其他人群更低。
       目前，对于OP 基因层面的研究仅处于初步阶段，从上述ESR多态性位点的研究来看，不同学者得到的结果尚有诸多矛盾之处。
       因此，我们需要在目前研究基础上进一步扩大研究的样本量,以及通过meta 分析对结果进一步加以验证，并应充分考虑到人种、地域等对研究的影响。
       随着更多候选基因及相关多态性位点的确定，基因筛查将成为未来提早发现和干预OP 的有力手段；基因及相关蛋白、细胞水平的研究也可为临床抗OP 药物提供新的研制思路。面对人口日趋老龄化的社会，OP基因水平的研究将逐渐成为热点，并为OP的临床诊治工作提供有力支持和帮助。
                                                                                                                                        编辑：范伟伟