评估杜氏肌营养不良症患者骨骼代谢的生物标志物以及白细胞介素-6信号通路的作用

《Neuromuscular Disorders》：Assessing biomarkers of bone metabolism and the role of the interleukin-6 signaling pathway in patients with Duchenne muscular dystrophy

本研究分析了SPITFIRE试验中160名6-11岁杜氏肌营养不良(DMD)患者的骨代谢标志物及纵向骨矿物质密度(BMD)变化，发现DMD患者dickkopf-1、OPG、P1NP和CTX-1水平降低，sclerostin、RANKL和IL-6R升高，IL-6R基线水平与BMD下降相关，提示IL-6信号可能参与骨脆性，为治疗提供新方向。

　　

Maitea Guridi | Christian De Ford | Chee Gee See | Alexander P. Murphy | Yingjia Chen | Maya Scharke | Claire Wood | Leanne Ward | Nicola Crabtree | Eugenio M. Mercuri | Hugh J. McMillan

F. Hoffmann-La Roche Ltd, 巴塞尔，瑞士

摘要

杜兴氏肌营养不良症（DMD）是一种由于缺乏 dystrophin 而导致的遗传性疾病，会引发骨质疏松和骨骼脆弱性增加。本研究通过生物标志物分析来了解 DMD 患者的骨骼健康状况。研究人员收集了 160 名 6–11 岁、正在接受皮质类固醇治疗（泼尼松、泼尼松龙或氟替卡松）的 DMD 患者的 demographic 数据以及全身骨骼矿物质密度（BMD）Z 分数（TBLH）。这些患者参与了 SPITFIRE 试验（NCT03039686）。将 45 名接受安慰剂治疗的男孩的血清样本与 50 名年龄匹配的健康志愿者进行了比较。结果显示，DMD 患者的 dickkopf-1、骨保护素（OPG）、I 型前胶原 N 末端前肽（P1NP）和 C 末端端肽（CTX-1）水平较低，而硬化素（sclerostin）、核因子 κ-Β 激活因子受体配体（RANKL）和可溶性白细胞介素-6 受体（IL-6R）的水平较高。IL-6 水平没有变化，但与 P1NP、CTX-1 和 OPG 水平呈正相关。6 个月（Z 分数下降 -0.15，n = 139）和 12 个月（Z 分数下降 -0.29，n = 80）后，TBLH BMD Z 分数有所下降；基线时的年龄和 BMD Z 分数是影响 BMD Z 分数纵向变化的关键临床参数。TBLH BMD Z 分数与基线时的循环 IL-6R 水平相关。因此，需要针对 DMD 患者开发预防骨质疏松性骨折的治疗方法。研究结果表明，IL-6 信号传导可能是 DMD 中骨骼脆弱性的关键介质，这为新的治疗策略提供了潜在方向。

引言

杜兴氏肌营养不良症（DMD）是一种罕见的 X 连锁神经肌肉疾病，发病率约为每 3500–5000 名男性新生儿中就有 1 例 [1]。该病由 DMD 基因的致病性变异引起 [2,3]，其特征是进行性肌肉无力，导致严重的发病率和死亡率 [4,5]。进行性肌肉萎缩减少了骨骼的机械负荷，而持续的炎症状态会破坏肌肉-骨骼系统的平衡，使 DMD 患者的骨骼更加脆弱，骨折风险高于健康儿童 [6]。DMD 中观察到的慢性炎症状态是由于持续的肌肉损伤和反复的退化-再生循环导致免疫系统持续激活所致，这不仅加剧了肌肉萎缩，还对骨组织产生了不利影响 [7]。已知炎症细胞因子（如肿瘤坏死因子-α 和白细胞介素 [IL-6, IL-1β] [7]）会促进破骨细胞生成和骨吸收，而这些相关信号通路在 DMD 中存在异常 [8]。 目前尚无治愈 DMD 的方法；糖皮质激素（GCs）是标准治疗方法，已被证明可以延缓疾病进展并改善患者预后 [9]。然而，长期使用 GCs 可能导致严重的副作用，包括生长迟缓、青春期延迟、库欣样外观以及骨折风险增加，尤其是椎体骨折（VF） [10, [11], [12]]。最近，vamorolone（一种新型皮质类固醇，在多个国家被批准作为传统 GCs 的替代品）显示出抗炎效果，并且其安全性较好，对生长和骨代谢的负面影响较小 [13,14]。 DMD 患者常出现骨质疏松，表现为骨矿物质密度（BMD）降低 [6] 和骨折，后者严重影响患者的活动能力和生活质量 [3]。超过三分之一的 DMD 患者因下肢骨折而提前丧失行走能力 [15]。DMD 患者的骨折风险显著高于健康儿童，总体骨折率和椎体骨折率分别高出 4 倍和 535 倍 [3,16,17]。然而，这些数据可能被低估了，因为椎体骨折可能在开始每日 GC 治疗后 6 个月就发生，且如果初期无症状则可能未被诊断出来，从而导致骨折报告不足 [3,16,17]。椎体骨折与进行性背痛、脊柱畸形以及未经治疗时后续骨折的风险增加有关，这种现象被称为 VF 级联反应 [16]。此外，高达 75% 的 DMD 患者在接受 8 年 GC 治疗后至少会发生一次椎体骨折 [17]。 骨代谢是一个动态过程，涉及骨形成和吸收之间的平衡，与骨代谢相关的生物标志物可以揭示骨骼更新的生理和病理状态 [18]。其中，C 末端端肽（CTX-1）和 I 型前胶原 N 末端前肽（P1NP）分别是著名的骨吸收和骨形成生物标志物，反映了破骨细胞和成骨细胞的活性 [18]。经典的 Wnt 信号通路是骨量的关键调节因子，其活性受到 dickkopf-1（DKK1）和硬化素等分子的抑制 [18]。骨保护素（OPG）作为核因子 κ-Β 激活因子受体（RANKL）的配体，是促进破骨细胞分化和激活的关键因素，从而影响骨吸收 [18]。此外，细胞因子（如 IL-6）可通过涉及 IL-6 受体（IL-6R）的信号通路影响骨代谢 [19]。 在 DMD 的背景下，疾病的特征性慢性炎症给维持骨骼强度带来了挑战 [6]。IL-6 在这一过程中起着关键作用，并参与了 DMD 的病理生理机制 [20]。IL-6R 同时调节促炎和抗炎信号通路，两者都对骨代谢有重要影响 [20]。 本文旨在通过分析九个骨代谢生物标志物以及一项早期终止的临床试验（SPITFIRE，NCT03039686）参与者的 BMD 纵向变化，来深入探讨 DMD 中骨骼脆弱性的潜在机制，以更好地理解 DMD 患者的骨骼健康管理。

研究人群

SPITFIRE 临床试验招募了 166 名 6–11 岁的 DMD 患者，所有患者均接受了至少 6 个月的皮质类固醇治疗（泼尼松、泼尼松龙或氟替卡松）。研究人员获取了所有可评估患者的 demographic 数据和经年龄及性别调整后的 BMD Z 分数（队列 A；n = 160 名患者），其中包括接受安慰剂（n = 45 名）或活性治疗（n = 115 名）的患者。由于原始试验未报告研究药物的治疗效果 [1]，因此将这些患者纳入了分析。

DMD 患者骨代谢标志物的变化

与健康对照组（HVs）相比，DMD 患者（队列 C）的骨代谢标志物发生了变化。对于骨形成标志物 OC 和 P1NP，DMD 患者的水平显著较低（第 1 天测量；n = 45，平均值分别为 34.84 ng/ml 和 245.31 ng/ml，对比健康对照组 n = 50，平均值分别为 63.91 ng/ml 和 645.55 ng/ml；p < 0.001）。同样，作为骨吸收标志物的 CTX-1 在 DMD 患者中的水平也显著较低（第 1 天测量）。

讨论

虽然骨骼脆弱性显著影响 DMD 患者的生活质量 [23]，但其机制和进展仍不甚明了。本研究为 DMD 患者骨骼脆弱性的发展及其潜在影响因素提供了新的见解。DMD 患者在丧失行走能力后，骨骼健康状况迅速恶化 [24]，骨折率随年龄增长而上升 [6]，这突显了有效管理的迫切需求。

结论

总之，本研究提供了关于 DMD 患者骨代谢复杂性的新信息，并强调了有效管理的必要性。DMD 患者与健康对照组相比，骨生物标志物水平的差异反映了骨代谢失衡；纵向 BMD 评估显示，患者的骨密度随时间显著下降。本研究观察到 DMD 患者中 IL-6R 水平持续升高，进一步证实了这一点。

资助

SPITFIRE 项目由 F. Hoffmann-La Roche Ltd 资助。本研究未接受来自公共部门、商业机构或非营利组织的任何特定资助。

作者贡献声明

MG：撰写初稿、审稿与编辑、概念构思、数据管理、数据分析、方法学设计、项目统筹、资源协调、软件使用、监督、结果验证、数据可视化。 CDF：撰写初稿、审稿与编辑、概念构思、数据管理、数据分析、方法学设计、项目统筹、资源协调、软件使用、监督、结果验证、数据可视化。 CGS：撰写初稿、审稿与编辑、数据管理、数据分析

伦理批准

所有涉及人类参与者的研究程序均符合机构和/或国家研究委员会的伦理标准，以及 1964 年赫尔辛基宣言及其后续修订版或类似的伦理规范。

知情同意

所有参与研究的患者均签署了知情同意书。