骨质疏松症与银屑病之间的相互关系

李志超 李娜 徐展望 薛海鹏,*

1.山东中医药大学，山东 济南 250014

2.济南市历下区人民医院，山东 济南 250014

3.山东中医药大学附属医院，山东 济南 250014

银屑病(psoriasis)是一种受遗传与环境影响的慢性炎症性免疫疾病，临床多表现为局部或全身分布的鳞屑性红斑或斑块，威胁患者身心健康[1]。骨质疏松症(osteoporosis，OP)常以骨密度降低、微观结构退化、脆性增加为典型表现，往往伴随巨大的骨折风险[2]。银屑病对于关节的炎性损害近年来已被熟知，但逐渐深入的研究表明，银屑病小关节长期的炎症状态会增加骨质疏松风险，需提高关注[3]。

银屑病的发病往往涉及多种细胞生物过程，这种复杂的生理变化除引起皮肤损害外，往往容易引起糖、脂肪、蛋白以及骨代谢异常，导致骨吸收速率加快，破骨活性增强，引起骨质疏松[4]。血清骨钙素是反应骨代谢最具特异性指标之一，王继文等[5]通过对照实验发现银屑病患者体内骨钙素水平升高, 甲状旁腺素水平降低进一步支持了这观点。本文借助各疾病数据库从蛋白、通路角度挖掘银屑病与骨质疏松之间可能影响机制，以期更深层次探索复杂疾病间的网络样关系并开拓治疗新思路。

1 材料和方法

在Disgenet、TTD、OMIM、Drugbank、GeneCards数据库中分别检索骨质疏松症、银屑病的相关靶点，将两组靶点进行Venny分析，查找共同影响银屑病及OP的交集靶点，通过STRING平台进行蛋白互作网络构建。将导出数据文件通过Cytoscape3.7.2软件进行处理，进一步根据靶点间关系作用数目筛选核心靶点，制作核心靶点图。最后依托DAVID数据库对最终靶基因行基因注释，利用GO分析获知靶点作用，通过KEGG分析得到在银屑病及OP相互影响过程中的关键通路及信号传导。

2 结果

2.1 银屑病与骨质疏松映射关键靶点

检索到骨质疏松症相关靶点875个，银屑病预测靶点478个。通过Venny分析发现两组靶点含Hub节点93个(见图1)，说明二者之间具有紧密靶点间联系。经String数据库以medium confidence>0.400生成如图2所示PPI网络，93个Hub节点间具有1 339条作用关系。通过数据筛选，得到如图3所示核心靶点18个(degree≥50)，这些靶点大部分参与体内炎症免疫及氧化应激来影响银屑病与OP。

2.2 银屑病与骨质疏松相互信号通路

将18个核心靶点输入经DAVID数据库，行功能注释后获得148项GO结果(P<0.05)，并且44条KEGG信号通路具有显著意义(P<0.05)，前20个富集注释结果如图4、图5所示。重要通路下靶点如表1所示。

表1 通路下靶点(前20条)Table 1 Target contained pathway (top 20)

3 讨论

银屑病是一种慢性炎性皮肤疾病，往往涉及多个器官和生理过程，其中包括骨代谢异常。银屑病从多个方面影响骨代谢过程，目前研究多涉及以下方面[6]：①银屑病患者体内血清及皮肤处均存在多种炎性因子存在，且诸多炎性因子能够调控破骨细胞加速骨吸收；②银屑病患者体内T细胞免疫过程异常，T淋巴细胞活化进而引起骨代谢紊乱, 诱发骨丢失；③银屑病患者体内血清钙、锌、硒离子代谢紊乱也可能引起骨代谢失衡。此外银屑病患者大量免疫抑制剂及激素治疗，同样在一定程度上诱发骨质疏松[7]。

通过相关疾病数据库挖掘整合后发现银屑病及骨质疏松均含有大量靶点信息，但在各自庞大的基因网络中，也有部分重合的基因信息。根据degree值筛选到TNF、IL-6、IL-10、IL-2、IL-1B等核心靶点可能直接或间接参与银屑病引起骨质疏松的调控过程。银屑病的重要作用机制是由于T细胞主导的免疫功能紊乱而引起的表皮细胞异常增殖，T细胞功能紊乱通常会引起IL-1、IL-6、TNF-α等炎性因子释放。有研究[8]通过对银屑病患者皮肤及血清行实验室检查发现上述因子确实呈高表达状态，同样IL-10、IL-2在银屑病相关炎症中也发挥重要作用[9-10]。各类炎性因子能够促进破骨细胞活性，从而加速骨的吸收过程，进一步引起骨质疏松。绝经女性体内TNF-α、IL-6水平升高，活化破骨细胞，导致骨代谢失衡，最终造成绝经后骨质疏松[11]。另研究[12]证实IL-1能够增加绝经后骨质疏松患病风险，应用IL-1受体拮抗剂可以明显延缓卵巢切除术后因雌激素缺乏引起的骨量丢失。而IL-10能够抑制破骨细胞形成，有效降低破骨细胞祖细胞向破骨细胞的分化[13]。IL-2不仅可在机体中调节免疫功能, 而且能够促进成骨细胞活性[14]。综上所述银屑病与骨质疏松之间存在众多靶基因，尤其以诸多炎性因子作用最为显著，导致骨代谢的异常失衡从而引起骨质疏松，因此在银屑病治疗过程中，应注意改善机体炎症反应及降低氧化应激水平，以有效干预银屑病带来的骨量丢失过程。

通过对诸多核心靶点GO富集分析发现靶点间通过相互作用发挥免疫反应、调节细胞因子活性、炎症反应等分子功能，于细胞外空间、质膜的外侧等细胞组分正向调控一氧化氮生物合成等生物过程，使得银屑病影响骨代谢平衡。当然诸多靶点主要是通过炎性肠病信号通路、TNF信号通路等多条特异性通路发挥协调作用。越来越多证据表明炎症性肠病与银屑病联系尤为密切，约有7%～11%的炎性肠病患者同时患有银屑病[15]，一项流行病学研究同样发现银屑病患者并发炎性肠病的概率明显高于健康人群[16]。Scher等[17]研究发现，银屑病患者肠道内炎性细胞浸润同炎性肠病患者具有相似性。因此推测银屑病全身性炎症与免疫引起肠道菌群紊乱，进而发生炎性肠病。而骨质疏松是炎症性肠病的典型并发症之一，由于炎性肠病患者体内成骨相关矿物及维生素摄入不足，导致营养吸收障碍，成骨受限引起骨质疏松。且此类患者常伴随体内各类炎性因子的高水平表达，导致骨骼吸收增加，骨量减少[18]。HIF-1主要以HIF1α形式表达其活性功能，在缺氧条件下活性增强使组织细胞适应缺氧环境。有研究认为银屑病患者表皮角质层、真皮乳头层的异常增殖与HIF-1的表达息息相关。涂晨等[19]认为角质增生造成组织缺氧，激活HIF-1α并诱导下游VEGF、GLUT、COX-2等相关因子转录，促进血管生成构建，导致炎性因子浸润，加速角质异常增殖，诱发银屑病。同样在缺氧状态能，大鼠骨量丢失严重，研究表明HIF-1α能够促进破骨细胞分化，是雌激素缺乏条件下骨质疏松症发展所必需条件，雌激素能够持续抑制破骨细胞中HIF-1α积累，预防骨质疏松[20]。因TNF-α拮抗剂治疗银屑病的疗效显著，可推测TNF-α的表达与银屑病关系密切。炎症浸润是银屑病的主要病理过程，TNF-α是作为主要促炎因子，能够通过激活相关趋化及粘附因子诱导免疫细胞引发炎性反应，炎性浸润的长期维持是推动银屑病发生发展重要因素[21]。炎性反应本身会引起骨量丢失，而TNF-α可以通过增强ROS活性，二者协同作用诱导破骨细胞进行骨吸收，引起骨质疏松，并且在绝经后骨质疏松中发挥重要作用[22]。虽然很少有学者研究通路对银屑病及骨质疏松产生的共同影响，但临床观察发现银屑病与OP之间存在相关影响机制，且银屑病与OP存在多条共同通路与炎症反应有关，并调节骨代谢，诱发骨质疏松。当然越来越多对骨代谢的研究发现，全身以及局部酸化，同样能够调控破骨细胞分化迁移过程，促进骨吸收。袁凤来等[23]通过研究发现阻断酸敏感离子通道1a可抑制酸诱导的NFATC1蛋白表达，下调破骨细胞分化及骨吸收过程，调控骨代谢。

本研究通过探寻基因库找到银屑病与OP相关联靶点，采用靶点映射、富集分析等方法，探究两病种之间在分子层面的网络样作用关系。本研究方法为整合、搜集基因库靶点信息，因此尚需进一步临床及生物实验数据来验证支持，为临床治疗骨质疏松及银屑病提供新的参考依据。