骨質疏松癥與銀屑病之間的相互關系

李志超 李娜 徐展望 薛海鵬,*

1.山東中醫藥大學，山東 濟南 250014

2.濟南市歷下區人民醫院，山東 濟南 250014

3.山東中醫藥大學附屬醫院，山東 濟南 250014

銀屑病(psoriasis)是一種受遺傳與環境影響的慢性炎癥性免疫疾病，臨床多表現為局部或全身分布的鱗屑性紅斑或斑塊，威脅患者身心健康[1]。骨質疏松癥(osteoporosis，OP)常以骨密度降低、微觀結構退化、脆性增加為典型表現，往往伴隨巨大的骨折風險[2]。銀屑病對于關節的炎性損害近年來已被熟知，但逐漸深入的研究表明，銀屑病小關節長期的炎癥狀態會增加骨質疏松風險，需提高關注[3]。

銀屑病的發病往往涉及多種細胞生物過程，這種復雜的生理變化除引起皮膚損害外，往往容易引起糖、脂肪、蛋白以及骨代謝異常，導致骨吸收速率加快，破骨活性增強，引起骨質疏松[4]。血清骨鈣素是反應骨代謝最具特異性指標之一，王繼文等[5]通過對照實驗發現銀屑病患者體內骨鈣素水平升高, 甲狀旁腺素水平降低進一步支持了這觀點。本文借助各疾病數據庫從蛋白、通路角度挖掘銀屑病與骨質疏松之間可能影響機制，以期更深層次探索復雜疾病間的網絡樣關系并開拓治療新思路。

1 材料和方法

在Disgenet、TTD、OMIM、Drugbank、GeneCards數據庫中分別檢索骨質疏松癥、銀屑病的相關靶點，將兩組靶點進行Venny分析，查找共同影響銀屑病及OP的交集靶點，通過STRING平臺進行蛋白互作網絡構建。將導出數據文件通過Cytoscape3.7.2軟件進行處理，進一步根據靶點間關系作用數目篩選核心靶點，制作核心靶點圖。最后依托DAVID數據庫對最終靶基因行基因注釋，利用GO分析獲知靶點作用，通過KEGG分析得到在銀屑病及OP相互影響過程中的關鍵通路及信號傳導。

2 結果

2.1 銀屑病與骨質疏松映射關鍵靶點

檢索到骨質疏松癥相關靶點875個，銀屑病預測靶點478個。通過Venny分析發現兩組靶點含Hub節點93個(見圖1)，說明二者之間具有緊密靶點間聯系。經String數據庫以medium confidence>0.400生成如圖2所示PPI網絡，93個Hub節點間具有1 339條作用關系。通過數據篩選，得到如圖3所示核心靶點18個(degree≥50)，這些靶點大部分參與體內炎癥免疫及氧化應激來影響銀屑病與OP。

2.2 銀屑病與骨質疏松相互信號通路

將18個核心靶點輸入經DAVID數據庫，行功能注釋后獲得148項GO結果(P<0.05)，并且44條KEGG信號通路具有顯著意義(P<0.05)，前20個富集注釋結果如圖4、圖5所示。重要通路下靶點如表1所示。

表1 通路下靶點(前20條)Table 1 Target contained pathway (top 20)

3 討論

銀屑病是一種慢性炎性皮膚疾病，往往涉及多個器官和生理過程，其中包括骨代謝異常。銀屑病從多個方面影響骨代謝過程，目前研究多涉及以下方面[6]：①銀屑病患者體內血清及皮膚處均存在多種炎性因子存在，且諸多炎性因子能夠調控破骨細胞加速骨吸收；②銀屑病患者體內T細胞免疫過程異常，T淋巴細胞活化進而引起骨代謝紊亂, 誘發骨丟失；③銀屑病患者體內血清鈣、鋅、硒離子代謝紊亂也可能引起骨代謝失衡。此外銀屑病患者大量免疫抑制劑及激素治療，同樣在一定程度上誘發骨質疏松[7]。

通過相關疾病數據庫挖掘整合后發現銀屑病及骨質疏松均含有大量靶點信息，但在各自龐大的基因網絡中，也有部分重合的基因信息。根據degree值篩選到TNF、IL-6、IL-10、IL-2、IL-1B等核心靶點可能直接或間接參與銀屑病引起骨質疏松的調控過程。銀屑病的重要作用機制是由于T細胞主導的免疫功能紊亂而引起的表皮細胞異常增殖，T細胞功能紊亂通常會引起IL-1、IL-6、TNF-α等炎性因子釋放。有研究[8]通過對銀屑病患者皮膚及血清行實驗室檢查發現上述因子確實呈高表達狀態，同樣IL-10、IL-2在銀屑病相關炎癥中也發揮重要作用[9-10]。各類炎性因子能夠促進破骨細胞活性，從而加速骨的吸收過程，進一步引起骨質疏松。絕經女性體內TNF-α、IL-6水平升高，活化破骨細胞，導致骨代謝失衡，最終造成絕經后骨質疏松[11]。另研究[12]證實IL-1能夠增加絕經后骨質疏松患病風險，應用IL-1受體拮抗劑可以明顯延緩卵巢切除術后因雌激素缺乏引起的骨量丟失。而IL-10能夠抑制破骨細胞形成，有效降低破骨細胞祖細胞向破骨細胞的分化[13]。IL-2不僅可在機體中調節免疫功能, 而且能夠促進成骨細胞活性[14]。綜上所述銀屑病與骨質疏松之間存在眾多靶基因，尤其以諸多炎性因子作用最為顯著，導致骨代謝的異常失衡從而引起骨質疏松，因此在銀屑病治療過程中，應注意改善機體炎癥反應及降低氧化應激水平，以有效干預銀屑病帶來的骨量丟失過程。

通過對諸多核心靶點GO富集分析發現靶點間通過相互作用發揮免疫反應、調節細胞因子活性、炎癥反應等分子功能，于細胞外空間、質膜的外側等細胞組分正向調控一氧化氮生物合成等生物過程，使得銀屑病影響骨代謝平衡。當然諸多靶點主要是通過炎性腸病信號通路、TNF信號通路等多條特異性通路發揮協調作用。越來越多證據表明炎癥性腸病與銀屑病聯系尤為密切，約有7%～11%的炎性腸病患者同時患有銀屑病[15]，一項流行病學研究同樣發現銀屑病患者并發炎性腸病的概率明顯高于健康人群[16]。Scher等[17]研究發現，銀屑病患者腸道內炎性細胞浸潤同炎性腸病患者具有相似性。因此推測銀屑病全身性炎癥與免疫引起腸道菌群紊亂，進而發生炎性腸病。而骨質疏松是炎癥性腸病的典型并發癥之一，由于炎性腸病患者體內成骨相關礦物及維生素攝入不足，導致營養吸收障礙，成骨受限引起骨質疏松。且此類患者常伴隨體內各類炎性因子的高水平表達，導致骨骼吸收增加，骨量減少[18]。HIF-1主要以HIF1α形式表達其活性功能，在缺氧條件下活性增強使組織細胞適應缺氧環境。有研究認為銀屑病患者表皮角質層、真皮乳頭層的異常增殖與HIF-1的表達息息相關。涂晨等[19]認為角質增生造成組織缺氧，激活HIF-1α并誘導下游VEGF、GLUT、COX-2等相關因子轉錄，促進血管生成構建，導致炎性因子浸潤，加速角質異常增殖，誘發銀屑病。同樣在缺氧狀態能，大鼠骨量丟失嚴重，研究表明HIF-1α能夠促進破骨細胞分化，是雌激素缺乏條件下骨質疏松癥發展所必需條件，雌激素能夠持續抑制破骨細胞中HIF-1α積累，預防骨質疏松[20]。因TNF-α拮抗劑治療銀屑病的療效顯著，可推測TNF-α的表達與銀屑病關系密切。炎癥浸潤是銀屑病的主要病理過程，TNF-α是作為主要促炎因子，能夠通過激活相關趨化及粘附因子誘導免疫細胞引發炎性反應，炎性浸潤的長期維持是推動銀屑病發生發展重要因素[21]。炎性反應本身會引起骨量丟失，而TNF-α可以通過增強ROS活性，二者協同作用誘導破骨細胞進行骨吸收，引起骨質疏松，并且在絕經后骨質疏松中發揮重要作用[22]。雖然很少有學者研究通路對銀屑病及骨質疏松產生的共同影響，但臨床觀察發現銀屑病與OP之間存在相關影響機制，且銀屑病與OP存在多條共同通路與炎癥反應有關，并調節骨代謝，誘發骨質疏松。當然越來越多對骨代謝的研究發現，全身以及局部酸化，同樣能夠調控破骨細胞分化遷移過程，促進骨吸收。袁鳳來等[23]通過研究發現阻斷酸敏感離子通道1a可抑制酸誘導的NFATC1蛋白表達，下調破骨細胞分化及骨吸收過程，調控骨代謝。

本研究通過探尋基因庫找到銀屑病與OP相關聯靶點，采用靶點映射、富集分析等方法，探究兩病種之間在分子層面的網絡樣作用關系。本研究方法為整合、搜集基因庫靶點信息，因此尚需進一步臨床及生物實驗數據來驗證支持，為臨床治療骨質疏松及銀屑病提供新的參考依據。