鐵過載與骨質(zhì)疏松癥.ppt

1、鐵過載與骨質(zhì)疏松癥,醫(yī)學(xué)百事通轉(zhuǎn)載,時(shí)間：2010年8月 地點(diǎn)：美國專利局 事件：新的治療方法專利申請(qǐng)公開 （Pub. No: US 2010/0204122 A1） 專利名稱： 鐵調(diào)素治療 圍絕經(jīng)期和絕經(jīng)后女性骨質(zhì)疏松癥 意義： 1、運(yùn)用“干預(yù)鐵過載方法”治療部分骨質(zhì)疏松癥 的實(shí)驗(yàn)研究開始走向臨床研究 2、傳統(tǒng)的骨質(zhì)疏松癥發(fā)生機(jī)理之外， 鐵代謝與骨質(zhì)疏松癥相關(guān)性值得重視,骨質(zhì)疏松癥防治 最新專利介紹,相關(guān)背景,1、骨質(zhì)疏松癥的防治 多學(xué)科 多因素 不斷發(fā)展 相關(guān) 2、傳統(tǒng)研究 大多與“鐵離子代謝”關(guān)系甚少， 涉及的主線 鈣的基礎(chǔ)干預(yù) 維生素D的必要補(bǔ)充 成骨細(xì)胞的外源性刺激 破骨細(xì)胞的藥物抑

2、制等 3、近些年來 “鐵離子”代謝與骨質(zhì)疏松癥關(guān)系 研究報(bào)告越來越多， 許多結(jié)果非常具有臨床意義,主要觀點(diǎn),（1）、高齡女性大多伴有鐵過載發(fā)生； （2）、離體、在體、臨床研究資料顯示鐵過載與骨 質(zhì)疏松指標(biāo)顯著相關(guān)； （3）、運(yùn)用降低鐵過載的方法能明顯改善骨質(zhì)疏松 相關(guān)指標(biāo)； （4）、在降低“鐵過載”方法中，2001年發(fā)現(xiàn)的內(nèi)源 性“鐵調(diào)素（hepcidin）”具有良好的臨床運(yùn) 用前景。,國外主要文獻(xiàn),大鼠骨質(zhì)疏松模型中存在鐵代謝指標(biāo)特異變化,國內(nèi)研究,鐵代謝與骨代謝,降低“鐵過載”與改善骨質(zhì)疏松癥,鐵調(diào)素與骨質(zhì)疏松,“鐵過載”與骨質(zhì)疏松癥,醫(yī)學(xué)百事通,鐵代謝與骨代謝,2008年P(guān)ascal等

3、高鐵可明顯抑制體外羥磷灰石晶體的生長， 分析指出：抑制作用是直接的，與細(xì)胞、激素等因素?zé)o關(guān)。 2009年Yamasaki等 運(yùn)用三價(jià)鐵（FAC）干預(yù)成骨細(xì)胞系（MC3T3-E1和ROB）培養(yǎng)， 比較細(xì)胞增值、分化、礦化指標(biāo)變化； 結(jié)果顯示： FAC使MC3T3-E1細(xì)胞的細(xì)胞活性指標(biāo)、I型膠原mRNA和蛋白表達(dá)、 堿性磷酸酶活性指標(biāo)均顯著性降低； FAC使ROB細(xì)胞礦化指標(biāo)發(fā)生劑量依賴性降低； 研究認(rèn)為： “鐵過載”可能抑制成骨細(xì)胞增值、分化來影響骨代謝。,過量鐵抑制 成骨細(xì)胞代謝,細(xì)胞增殖,I型膠原,堿性磷酸酶,礦化結(jié)節(jié),2010年Zarjou 等 成骨細(xì)胞培養(yǎng)基中分別加入鐵離子、去鐵鐵蛋白

4、（apoferritin） 結(jié)果：細(xì)胞礦化指標(biāo)均受到抑制； CBF-1表達(dá)下調(diào)（呈劑量依賴型）； 細(xì)胞特異基因（ALP、骨鈣素等）表達(dá)下調(diào)； 研究結(jié)論：鐵離子可促進(jìn)鐵蛋白生成， 而鐵蛋白的亞鐵氧化酶活性可抑制成骨細(xì)胞活性。 2010年Tsay 等 觀察不同濃度“鐵過載”對(duì)大鼠骨組成成分、骨小梁、皮質(zhì)骨等指標(biāo)變化 觀察細(xì)胞活性氧系統(tǒng)指標(biāo)和血清TNF、IL-6； 結(jié)果：骨組織指標(biāo)下調(diào)、活性氧指標(biāo)上調(diào)，同時(shí)血清TNF、IL-6含 量增加，三者與“鐵過載”干預(yù)劑量有依賴性改變； 在給予抗氧化劑干預(yù)后，骨組織指標(biāo)下調(diào)有恢復(fù)。 研究認(rèn)為：“鐵過載”可以增加骨吸收及氧化應(yīng)激， 導(dǎo)致骨微結(jié)構(gòu)及骨成分改變、骨量

5、減少。,成骨細(xì)胞成長、成熟與細(xì)胞特異性轉(zhuǎn)錄因子（CBF-1）調(diào)節(jié)有關(guān)，CBF-1可誘導(dǎo)成骨細(xì)胞特有基因（ALP、骨鈣素等）表達(dá),動(dòng)物研究,鐵代謝與骨質(zhì)疏松癥,2008年Kudo等 實(shí)驗(yàn)組給予尾靜脈注射膠體鐵，對(duì)照組注射生理鹽水。 結(jié)果：4周后研究組股骨密度顯著降低。 研究結(jié)論 ： “鐵過載”對(duì)雄性大鼠股骨骨密度顯著降低,全股骨,干垢段,高鐵飲食組 轉(zhuǎn)化生長因子-（TGF）骨橋蛋白（osteopontin）增加 血清中谷胱甘肽過氧化物酶減少 尿中骨吸收指標(biāo)脫氧吡啶諾林增加,2004年Isomura等,“年輕雌性大鼠”組體重增加約21.5%， “絕經(jīng)期大鼠”正常飲食組體重?zé)o變化， “絕經(jīng)期大鼠”高

6、鐵飲食組體重明顯減輕（顯著差異）,結(jié)論：絕經(jīng)大鼠模型高鐵飲食干預(yù)后 1、“體重和骨代謝指標(biāo)”存在相關(guān)性變化 2、可能與高鐵飲食引起過氧化損傷、骨吸收增強(qiáng)有關(guān),醫(yī)學(xué)百事通，醫(yī)生在線預(yù)約,2月齡C57/BL6雄性小鼠， 給予0.1g/Kg氫氧化鐵腹腔注射8W，建立鐵超載骨質(zhì)疏松模型 其中一組在用鐵干預(yù)的同時(shí)， 加入抗氧化劑N-乙酰-半胱氨酸（NAC）， 觀察氧化作用在鐵超載骨質(zhì)疏松形成中的作用。,正常對(duì)照組 高鐵組 高鐵+NAC組,結(jié)論： 1、鐵超載可以引起骨質(zhì)疏松形成， 2、抗氧化劑NAC能部分阻止鐵超載引起的骨骼結(jié)構(gòu)的破壞，3、鐵超載引起骨質(zhì)疏松可能是由氧化應(yīng)激介導(dǎo),Th3基因敲除地中海貧血小

7、鼠模型，體內(nèi)鐵過載， 同時(shí)伴有骨微結(jié)構(gòu)的破壞。,高鐵飲食對(duì)小鼠的影響,實(shí)驗(yàn)：給予研究組小鼠高鐵飲食，給予對(duì)照組正常飲食， 16個(gè)月后處死，測定血清E2和鐵，分析骨標(biāo)本骨密度。 結(jié)果：高鐵飲食小鼠 血清鐵和轉(zhuǎn)鐵蛋白飽和度顯著增高，骨密度降低。 有趣的是：正常飲食和高鐵飲食的兩組小鼠的E2水平相當(dāng)。 結(jié)論： 鐵增加 有助于絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥形成 這一模式是不同于雌激素的， 鐵過載是獨(dú)立于雌激素缺乏之外的 絕經(jīng)期綜合癥及其疾病的另一個(gè)危險(xiǎn)因素,正常和高鐵飲食的小鼠（每組5只）股骨骨礦物質(zhì)含量的差別。,正常和高鐵飲食的小鼠（每組5只）股骨骨密度的差別。,美國 黃希,醫(yī)學(xué)百事通，醫(yī)生在線咨詢,鐵過載對(duì)破骨

8、細(xì)胞分化的影響,不同濃度枸櫞酸鐵銨（FAC）干預(yù)破骨細(xì)胞前體細(xì)胞RAW264.7， 用TRAP染色觀察FAC對(duì)破骨細(xì)胞分化形成的影響。 結(jié)果：FAC能在一定范圍內(nèi)促進(jìn)RAW264.7向破骨細(xì)胞分化,中華骨質(zhì)疏松與骨礦鹽疾病雜志.2011;4:29-33,RT-PCR,NFATC1,從左至右：RANKL干預(yù)組、25umFAC+RANKL干預(yù)組、 25umFAC+RANKL+20mmNAC干預(yù)組、RANKL+20mmNAC干預(yù)組 結(jié)果提示：FAC能上調(diào)破骨細(xì)胞分化的標(biāo)志酶TRAP； FAC能上調(diào)以及Cathepsin k水平； 上調(diào)破骨細(xì)胞分化通路上關(guān)鍵因子NFATC1的水平； 而抗氧化劑NAC能

9、逆轉(zhuǎn)FAC的增強(qiáng)作用。,鐵過載小鼠模型,對(duì)照組,高鐵組,股骨中段、第四腰椎骨密度結(jié)果顯示， 鐵過載組骨密度下降顯著(Kodak in vivo imaging system 檢測),血清骨轉(zhuǎn)換指標(biāo)（鐵過載骨質(zhì)疏松模型）,結(jié)果：過多鐵離子在體內(nèi)能抑制成骨細(xì)胞分化，促進(jìn)破骨細(xì)胞分化及其功能。,2005年南非學(xué)者Schnitzler 非洲黑人股骨頸骨折(FNF) 骨質(zhì)疏松情況依次與鐵超載、酗酒、壞血病相關(guān) 2005年法國學(xué)者Rollot 病因?qū)W研究：血色素沉著病(HC)中出現(xiàn)股骨頭無菌性壞死(FHAO)， 結(jié)果：鐵超載可導(dǎo)致FHAO 2007年Morabito等在Bone上報(bào)道 30例接受輸血和HR

10、T治療的重型地中海貧血患者，血清鐵蛋白濃度明顯增加， 腰椎、股骨頸骨密度顯著降低，促骨細(xì)胞吸收相關(guān)因子（RANKL） 增加 2007年Sarrai等 臨床回顧性研究106例鐮狀細(xì)胞貧血患者：79.6%的患者骨礦物質(zhì)密度降低 研究指出：“骨密度降低患者”血清鐵蛋白水平比“骨密度正?；颊摺逼骄?加3倍、“重度骨密度降低患者”血清鐵蛋白水平增加4倍。 2009年Jian 提出隨著年齡增加女性體內(nèi)雌激素減少， 但同時(shí)體內(nèi)鐵蛋白水平絕經(jīng)后可增加2-3倍， 認(rèn)為：女性絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松除了與雌激素減少有關(guān)， 還與體內(nèi)鐵離子水平提高有關(guān)。,臨床研究,女性雌二醇水平隨年齡下降，而體內(nèi)血清鐵蛋白量隨年齡升高明顯，

11、研究提出：絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松除了雌激素水平下降外， 體內(nèi)鐵蛋白升高也是重要原因。,氧化應(yīng)激 增殖（鐵是營養(yǎng)元素） 成骨細(xì)胞分化,氧化應(yīng)激 對(duì)紫外線敏感性 金屬蛋白酶1（降解膠原的一種酶） 膠原含量,鐵過量皮膚,鐵過量 骨骼,鐵和絕經(jīng)期：鐵增加影響絕經(jīng)后婦女健康嗎？,研究結(jié)果,高齡女性髖部骨折組 髖部BMD、體內(nèi)鐵蛋白含量 與 高齡正常對(duì)照組、 年輕骨折女性以、 高齡男性髖部骨折組 有顯著差異！ 提示：這部分病人 體內(nèi)鐵蛋白水平顯著增高與BMD之間可能存在某種聯(lián)系。,降低“鐵過載”與改善骨質(zhì)疏松癥,2006年Liu等 1、在去勢大鼠骨質(zhì)疏松模型（OVX）中發(fā)現(xiàn)體內(nèi)鐵超載指標(biāo)顯著增加 2、為進(jìn)一步了解

12、降低“鐵過載”與OVX關(guān)系 在大鼠去勢后第2天起給予持續(xù)口服鐵螯合劑干預(yù) 9周后電子磁共振（EPR）檢測肱骨皮質(zhì)鐵的含量 肢體斷層計(jì)算機(jī)（pQCT）檢測第三腰椎BMD 結(jié)果提示： BMD干預(yù)組比未干預(yù)組增加12.4%， 鐵含量干預(yù)組比未干預(yù)組降低22.2%。,2008年Liu等 口服鐵螯合治療絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松大鼠與降低氧化自由基有關(guān) 2008年Zhi-Hu Qu等 小鼠成骨樣細(xì)胞（C3H10T1 / 2）培養(yǎng)時(shí)， 運(yùn)用“去鐵胺”和“骨形態(tài)發(fā)生蛋白2（BMP2基因）”干預(yù) 結(jié)果：BMP2和去鐵胺聯(lián)合干預(yù)，ALP活性指標(biāo)（成骨功能）、鈣沉積增加,OVX模型+鐵螯合劑干預(yù)。 結(jié)果：鐵螯劑干預(yù)后能改善部

13、分去勢大鼠的骨微結(jié)構(gòu)和骨丟失,2006年Weinberg Bio Metals雜志 - 鐵超載：骨質(zhì)疏松的危險(xiǎn)因素 綜合分析很多其他研究結(jié)果后提出“降低鐵過載”是預(yù)防“鐵過載”引起骨質(zhì)疏松癥的一種潛在方法 具有預(yù)防鐵過載的生活行為能夠獲得良好的骨密度（BMD） 如：1、綠茶具有鐵螯合作用，所以Wu等的研究認(rèn)為“有喝茶習(xí)慣的絕 經(jīng)女性”比“不飲茶絕經(jīng)女性”骨密度顯著提高； 2、乳鐵蛋白（Lf）是一種游離鐵清除蛋白，乳鐵蛋白有鐵螯合 作用，對(duì)鐵離子平衡的維護(hù)有重要作用，可預(yù)防和治療鐵超 載引起的氧化應(yīng)激，所以Cornish 等用乳鐵蛋白干預(yù)成骨樣 細(xì)胞結(jié)果：乳鐵蛋白能促進(jìn)細(xì)胞分化成熟、減少細(xì)胞凋亡

14、 作者提出乳鐵蛋白具有潛在的骨質(zhì)疏松等骨骼代謝疾病治療 靶點(diǎn)，可能會(huì)成為骨骼生長的生理調(diào)節(jié)劑。,Kato和Zacharski等： 正常月經(jīng)，每年大約有250毫克鐵被排出， 月經(jīng)停止十年后，體內(nèi)鐵將增加三倍， 所以-文章提出： 絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松除了與雌激素減少有關(guān)外，可能也與“鐵超載”相關(guān)。,鐵調(diào)素與骨質(zhì)疏松癥,在鐵代謝研究領(lǐng)域 近十年來最突出的進(jìn)展：2001年P(guān)ark等首次分離出 鐵調(diào)素 鐵調(diào)素是一個(gè)富含半胱氨酸的抗菌多肽， 后來的研究認(rèn)為鐵調(diào)素具有內(nèi)源性類激素樣作用 2004年Nemeth等在Science上報(bào)道：鐵調(diào)素調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)鐵代謝的主要通過與細(xì)胞膜的 “膜轉(zhuǎn)鐵蛋白1（FPN1）”結(jié)合后起

15、影響作用；鐵調(diào)素促使“膜轉(zhuǎn)鐵蛋白”內(nèi)化進(jìn)入細(xì)胞后降解，從而使轉(zhuǎn)運(yùn)鐵離子功能下降。,2006年5月Ganz T和Nemeth E對(duì)五年內(nèi)82篇與鐵調(diào)素相關(guān)的文獻(xiàn)研究認(rèn)為： 鐵調(diào)素調(diào)控細(xì)胞外鐵濃度鐵調(diào)素可抑制血清中鐵的供給,鐵調(diào)素-鐵蛋白互相作用控制 血清鐵濃度變化模式圖,鐵調(diào)素、轉(zhuǎn)鐵蛋白結(jié)合控制細(xì)胞內(nèi)鐵離子轉(zhuǎn)運(yùn)示意圖 鐵調(diào)素調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)鐵代謝的主要手段是通過與細(xì)胞的鐵輸送者-“膜轉(zhuǎn)鐵蛋白（FP）”結(jié)合后起影響作用。 鐵調(diào)素能導(dǎo)致“膜轉(zhuǎn)鐵蛋白”進(jìn)入細(xì)胞后降解，從而使細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)鐵離子功能下降。,2004年Nemeth等在Science,2005年,2007年,2011年,國內(nèi)相關(guān)研究,1、成骨細(xì)胞增殖抑制， 成骨細(xì)胞凋亡抑制， 成骨細(xì)胞礦化促進(jìn)， 成骨細(xì)胞生物活性指標(biāo)上調(diào)。 2、成骨細(xì)胞膜上存在膜轉(zhuǎn)鐵蛋白（Fp）。 3、成骨細(xì)胞內(nèi)鈣離子增加。 4、成骨細(xì)胞膜L型鈣通道轉(zhuǎn)運(yùn)作用顯著。,成骨 細(xì)胞,細(xì)胞增殖 細(xì)胞凋亡 細(xì)胞礦化 細(xì)胞活性指標(biāo)基因表達(dá) （BGP、COL1、OPG）,細(xì)胞膜轉(zhuǎn)鐵蛋白 細(xì)胞鈣離子代謝 細(xì)胞鈣通道影響,鐵調(diào)素,結(jié)果,Fp