骨质疏松症是一类非特异性的全身骨代谢障碍性疾病，病理特点是骨量减少、骨再生不足、骨脆性增加^[1]，大大增加了骨折的风险^[2]。骨的形成和维持就是成骨细胞和破骨细胞不断塑形和修复的过程，二者的不平衡可导致骨量的丢失^[3-4]。破骨细胞来源于造血干细胞，是一种和单核细胞、巨噬细胞相关的细胞，与骨细胞、成骨细胞相互作用进行正常的骨转换^[5-6]。破骨细胞前体细胞向成熟破骨细胞分化取决于核因子受体活化因子配体（RANKL）的存在，RANKL是肿瘤坏死因子（TNF）家族成员，还取决于粒单系集落刺激因子、核因子受体活化因子（RANK）、CD14及CD11b等^[7]。其中RANK广泛的在成骨细胞、骨髓基质细胞、T淋巴细胞、B淋巴细胞中表达，它能激活破骨细胞上的RANKL受体。当RANKL和RANK相结合后，一些关键调节转录因子和酶增加，促进破骨细胞的分化、增生、多核化、激活、生存^[8]。降低破骨细胞的活性和成熟性已经成为治疗骨质疏松症的方法^[9]，所以血清学测定骨吸收标志物评价破骨细胞活性对治疗骨质疏松症有重要的意义。

1 破骨细胞活性及其调节因子的生化标志物 1.1 Ⅰ型胶原交联C末端肽（CTX）及Ⅰ型胶原交联N末端肽（NTX）

CTX来源于Ⅰ型胶原C末端的8-氨基酸片段，是由组织蛋白酶K降解Ⅰ型胶原C末端产生的，能间接反映破骨细胞吸收能力。血清中测定CTX比尿液中测定CTX更加实用、方便，它不需要测定尿中的肌酐，广泛用于临床实验室，血清中CTX的短期和长期变异性比尿液中的CTX低约2倍。Weitzmann等^[10]在研究活性二氧化硅晶体对破骨细胞和成骨细胞的影响的实验过程中发现血清CTX与骨密度测定、微型计算机断层扫描的测量结果基本吻合。测血清中的CTX需要受试者清晨禁食，因为食物能降低血清中的CTX水平，增加它的变异性^[11]。NTX是由组织蛋白酶K降解Ⅰ型胶原N-末端产生的，也能间接反映破骨细胞吸收的能力。临床测定血液、尿液中的NTX与CTX的方法基本相似。CostaL等^[12]发现NTX的浓度能较好地反映体内骨代谢的状况，在预测骨量丢失趋势方面具有重要价值。

1.2 吡啶酚/脱氧吡啶酚（PYD/DPD）

PYD/DPD是在Ⅰ型胶原降解产物，广泛分布在骨骼的Ⅰ型胶原以及软骨的Ⅱ型胶原中。PYD/DPD是骨胶原的重要组成成分，在骨胶原合成过程中参与胶原分子间的交叉连接，使分子间形成稳定的共价交联，骨吸收时，骨胶原分子蛋白水解，释放出游离态PYD/DPD进入血液，并以原形从肾脏排出，因此尿液中PYD/DPD主要来源于骨吸收，测定尿液中PYD/DPD的含量可以反映人体骨吸收活动的程度^[13]。Ardawi等^[14]在番茄红素治疗骨质疏松症的研究中发现，骨质疏松症模型中尿液中的DPD浓度显著增加，抗骨质疏松治疗后DPD浓度显著降低。

1.3 抗酒石酸酸性磷酸酶（TRACP）

TRACP是成熟破骨细胞、活化巨噬细胞和树突状细胞共同作用产生的一种糖蛋白，TRACP的肽链被蛋白酶分解成5a和5b 2个亚型，是反映破骨细胞活性和骨吸收状态的特异性指标^[15]。有研究表明抗骨吸收治疗能减少TRACP分泌入血^[16]。Diepenhorst等^[17]研究发现TRACP与破骨细胞活性有很大的正相关性。Hallen等^[18]研究发现女性在绝经期后血清TRACP 5b水平有所升高；骨质疏松患者TRACP 5b含量会也显著增加。血清TRACP 5b水平是一个较好的骨吸收检测指标，TRACP 5b浓度对抗骨质疏松药物疗效进行很好地评价。

1.4 组织蛋白酶K（CatK）

CatK是破骨细胞中表达量最高、溶骨活性最强的一种半胱氨酸蛋白酶，是骨吸收过程中的一个关键酶，由大约12.1 kb的单基因编码，结构上和CatL、CatS相似^[19-20]。Verbovšek等^[21]在研究癌症导致的溶骨性骨转移的过程中发现，血清CatK的水平和骨吸收的能力有相关性。Duque等^[22]研究发现敲除组织蛋白酶的小鼠与人类缺乏CatK所致的致密性成骨不全症的表现相同，骨吸收作用受到严重破坏，导致骨硬化症。此外，从CatK缺乏小鼠获得的离体破骨细胞不能形成骨吸收陷窝，CatK缺乏小鼠的骨表型显示其他组织蛋白酶的代偿或上调机制不完善，这可能与CatK作为骨吸收作用的优势效应物有关。CatK可成为一个潜在的治疗骨质疏松症的药物靶点。组织蛋白酶抑制剂已经作为抗骨吸收的药物进入临床药物试验^[23]。目前奥当卡替作为一个比较安全和理想的组织蛋白酶抑制剂已经进入临床三期试验^[24]。

1.5 小核糖核酸（miRNA）

miRNA存在于动物、植物、病毒内，是一类长度约为22个核苷酸的非编码单链RNA分子，在核糖核酸沉默机制和基因的转录后调节中起作用^[25]。Xie等^[26]报道miRAN通过调节破骨细胞的分化和成熟活性来调节骨代谢。Seeliger等^[27]发现血清中miR-21、miR-23a、miR-24、miR-93、miR-100、miR-122a、miR-124a、miR-125b和miR-148a的水平在骨质疏松症人群中比非骨质疏松症人群高。miRNA的具体血清学测定还待进一步探索。Wange等^[28]报道miR-21能促进骨的产生，这为临床抗骨质疏松又提供了一种思路。

2 破骨细胞分化主要信号转导通路中细胞因子对破骨细胞活性的调节 2.1 核因子受体活化因子配体/核因子受体活化因子/骨保护素（RANKL/RANK/OPG）系统

RANKL、RANK、OPG都属TNF成员。RANK在体内主要表达于单核和巨噬细胞系，RANKL、OPG在体内主要是由成骨细胞产生^[29-30]。RANKL刺激破骨细胞的分化和活性，抑制破骨细胞的凋亡，是破骨细胞增殖分化和活化的关键调控因子，当RANK和RANKL结合在一起时，激活相关的基因转录因子，骨的重建就开始了^[31-32]。血清RANKL的浓度与骨吸收的程度呈正相关，能衡量破骨细胞活性^[33]。Li等^[34]在研究黄腐酚的抗骨吸收的过程中发现注射RANKL能抑制破骨细胞的活性。OPG与RANK竞争RANKL，共同调节破骨细胞的活性，测量血清OPG的浓度可预测破骨细胞的活性^[35-36]。因此，RANKL/RANK/OPG系统在破骨细胞形成过程中具有关键作用，该信号系统可作为破骨细胞中的潜在药物靶点，RANKL的抑制剂已经作为抗骨质疏松药物进入临床使用。

2.2 巨噬细胞集落刺激因子（M-CSF）

M-CSF是一种同型二聚体糖蛋白，可由成骨细胞、基质细胞和T淋巴细胞分泌合成，M-CSF通过一系列的基因转录，促进破骨细胞的分化。M-CSF还可以促进RANKL与破骨细胞表面的RANK相结合，提高RANK对RANKL的敏感性，促进破骨细胞分化^[37]。生长因子受体结合蛋白2（Grb2）、细胞外调节蛋白激酶-1（ERK-1）、ERK-2和p38丝裂原活化蛋白激酶在破骨细胞的分化中也有重要作用^[38-39]。

2.3 免疫受体络氨酸活化基序（ITAM）

ITAM中Fc受体γ亚单位（FcRγ）和DNA X-激活蛋白（DAP）12是ITAM的2个重要的调节分子，对破骨细胞分化形成有不可替代的作用。Koga等^[40]的研究表明FcRγ和DAP12基因缺陷小鼠的破骨细胞活性降低。

参与破骨细胞分化成熟的细胞因子彼此紧密协调来影响破骨细胞分化，它们之间存在着各种偶联机制。通过对OPG/RANKL/RANK信号系统的干预，可以延缓骨吸收达到预防及治疗骨溶解的作用。

3 展望

在过去几十年，骨质疏松症的病理机制已经从组织、细胞、分子水平被认识。在许多的前瞻性研究中，骨吸收的生化标志物已经被证实和椎体骨折和非椎体骨折有关系，可用来检测抗骨质疏松药物的药效，预测骨量的变化，帮助患者选择治疗等。但是对于具体的患者应用这些标志物来预测其骨折风险的意义还不是很确定，要和其他重要的评价标准一起应用，如骨密度的测定。

上述骨吸收标志物中CTX、TRACP-5、CatK的应用最广泛，如果能定量或定性测定血清中这3种物质的浓度，就能定量地预测破骨细胞活性，那么其对骨质疏松症的治疗将更有价值。NTX、PYD/DPD在研究中作为辅助评价破骨细胞吸收活性的标志物，应用比较少。在破骨细胞分化主要信号通路上，拮抗RANKL活性的生物制剂已进入临床试验阶段，前景很好，但仍需进一步临床试验证明。ERK1、ERK2、p38丝裂原活化蛋白激酶、M-CSF和Fc受体等是从基因转录水平上研究破骨细胞活性，血清学测定这些细胞因子仍需大量的基础实验来证实。miRNA是新发现的调节破骨细胞活性的因子，处于不成熟的研究阶段，如果能明确其与破骨细胞活性的关系，可能会为治疗骨质疏松症提供另外的思路。总之，破骨细胞活性的测定仍需更多的临床试验研究，若能从上述生化标志物或其他新的标志物定量测定破骨细胞活性，将对骨质疏松症的预防和治疗提供更加简便的方法。