《Experimental & Molecular Medicine》:Decreased circulating dopamine β-hydroxylase is associated with medication-related osteonecrosis of the jaw and implicates sympathetic dysregulation
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药物相关性颌骨坏死(medication-related osteonecrosis of the jaw, MRONJ)是抗骨吸收治疗的一种严重并发症,但目前尚缺乏可靠的循环生物标志物用于风险分层。研究人员采用多中心框架下的无偏血清蛋白质组学方法,鉴定出多巴
药物相关性颌骨坏死(medication-related osteonecrosis of the jaw, MRONJ)是抗骨吸收治疗的一种严重并发症,但目前尚缺乏可靠的循环生物标志物用于风险分层。研究人员采用多中心框架下的无偏血清蛋白质组学方法,鉴定出多巴胺β-羟化酶(dopamine β-hydroxylase, DBH)为差异表达蛋白,其在MRONJ患者中水平显著降低。该发现在独立临床队列中得到验证,并在英国生物库(UK Biobank)人群中得到进一步支持。循环DBH水平与血压性状呈正相关,与其作为交感神经系统活性替代标志物的作用一致,提示MRONJ中DBH水平降低可能反映交感神经调节异常。在小鼠模型中,普萘洛尔(propranolol)的药理学交感抑制加重了颌骨坏死,并在唑来膦酸(zoledronic acid)存在下进一步抑制破骨细胞活性。成骨细胞-破骨细胞共培养实验表明,在β-肾上腺素能阻断下,破骨细胞分化受到叠加性抑制。综上所述,这些发现支持循环DBH水平降低与MRONJ之间存在关联,并提示交感神经失调可能参与疾病发病机制。循环DBH可作为接受抗骨吸收治疗患者风险评估和疾病监测的候选生物标志物。
药物相关性颌骨坏死研究解读:循环DBH作为候选生物标志物及交感神经失调的致病关联
一、研究背景与问题
药物相关性颌骨坏死(medication-related osteonecrosis of the jaw, MRONJ)是抗骨吸收药物(主要为双膦酸盐和地诺单抗)治疗过程中出现的严重并发症,临床表现为颌面部暴露骨或可通过瘘管探及的骨面持续超过8周,且无既往放疗或颌骨转移性病变史。尽管骨质疏松患者中MRONJ发病率通常低于0.2%,但在接受高剂量静脉双膦酸盐治疗的癌症患者中,发病率可达数个百分点甚至更高。该疾病带来显著的临床负担,包括慢性骨暴露、疼痛和咀嚼功能受损;临床上常因牙科操作而暂停抗骨吸收治疗以降低MRONJ风险,这可能影响治疗连续性。
然而,目前尚无可靠且被广泛接受的MRONJ循环生物标志物,这对早期诊断和风险分层构成重大障碍。既往研究曾提出多种候选标志物,包括I型胶原C端交联肽(CTx)、抗酒石酸酸性磷酸酶5b亚型(TRACP 5b)、Dickkopf相关蛋白1(DKK1)、核因子κB受体激活因子配体(RANKL)和骨保护素(OPG)等,但均未获得广泛临床采用,主要原因在于假设驱动的研究集中于有限数量的蛋白、样本量小且队列异质性大,以及缺乏独立人群验证。
二、研究内容与主要结论
为克服上述局限,研究人员采用无偏、高分辨率的血清蛋白质组学方法对循环蛋白进行全面定量,并在独立多中心患者队列及英国生物库(UK Biobank)大规模蛋白质组数据中验证发现,最终鉴定出多巴胺β-羟化酶(dopamine β-hydroxylase, DBH)——儿茶酚胺生物合成中的关键酶及交感活性的替代标志物——为与MRONJ相关的循环蛋白。随后通过靶向体内和体外实验支持其机制相关性,表明交感信号抑制可增强抗骨吸收效应并加重MRONJ病理。该研究发表于《Experimental & Molecular Medicine》期刊。
三、关键技术方法
研究人员主要采用了以下关键技术方法:在多中心前瞻性队列框架下,对41名参与者(25名MRONJ患者和16名无MRONJ对照)进行基于串联质量标签(TMT)的定量质谱蛋白质组学分析,鉴定差异表达蛋白;使用酶联免疫吸附测定(ELISA)在独立验证队列(55名参与者,30例MRONJ和25例对照)中进行正交验证;利用UK Biobank中54,219名参与者的血浆蛋白质组数据(Olink平台)进行人群水平验证,采用Firth惩罚似然逻辑回归分析;建立唑来膦酸联合上颌磨牙拔除的小鼠MRONJ模型,结合普萘洛尔给药进行药理学交感抑制实验;开展原代成骨细胞培养及成骨细胞-破骨细胞共培养实验评估破骨细胞分化。
四、研究结果
发现队列临床特征与蛋白质组学鉴定: 发现队列中MRONJ患者与对照在年龄、性别、高血压等基线特征上大体可比,但对照组中近一年内拔牙比例显著更高(100% vs 52%)。通过TMT定量蛋白质组学鉴定并定量了1,481种血清蛋白,DBH为排名第一的差异表达蛋白,在MRONJ患者中丰度显著降低(校正P=0.037)。
ELISA验证与诊断性能: ELISA测量与质谱定量高度相关(Pearson r=0.962)。发现队列中MRONJ患者血清DBH中位数(915.1 pg/ml)显著低于对照(1,317 pg/ml)(P=9.5×10??)。多变量逻辑回归显示DBH每降低一个标准差,MRONJ风险增加(OR=11.68,95% CI 1.99–68.37)。ROC分析AUC为0.848,最佳截断值1,082 pg/ml时敏感度84.0%、特异度81.3%。独立验证队列中MRONJ患者DBH水平(729.9 pg/ml)同样显著低于对照(1,082 pg/ml)(P=0.014),OR=2.52,AUC=0.693。
UK Biobank人群验证: 在2,270名骨质疏松或双膦酸盐使用者中,10例MRONJ病例与2,224例对照相比,血浆DBH水平每降低一个标准差与MRONJ发生显著相关(OR=1.57,95% CI 1.02–2.20,P=0.042)。
DBH与血压及交感活性的关联: UK Biobank分析显示血浆DBH水平与收缩压和舒张压呈正相关,样条回归显示在高DBH水平处关联略有增强,分位数回归表明效应量在血压分布上分位数处增大。DBH水平处于前30%的参与者高血压风险显著升高(P=0.018)。
小鼠模型实验: 普萘洛尔与唑来膦酸联合给药显著增加了唑来膦酸诱导的颌骨坏死面积。唑来膦酸本身导致拔牙位点和非拔牙位点TRAP阳性破骨细胞数量增加(巨大功能障碍性破骨细胞),而普萘洛尔在非拔牙位点进一步减少了这些破骨细胞,但在拔牙位点和胫骨中未改变破骨细胞负荷,血清CTX-I也未改变。
共培养实验: 异丙肾上腺素(isoproterenol)显著增加Rankl/Opg比值,该效应被普萘洛尔完全消除。在成骨细胞-破骨细胞共培养中,唑来膦酸显著抑制破骨细胞分化,而普萘洛尔的加入进一步降低了破骨细胞形成,表明两者通过不同机制产生叠加性抑制效应。
五、讨论与结论
研究人员指出,既往提出的CTx、TRACP5b、DKK1和RANKL/OPG比值等生物标志物均未获得临床采纳,而DBH在本研究的蛋白质组学分析中未被这些既往候选标志物所替代。DBH与去甲肾上腺素共释放但在循环中相对稳定,适合作为交感张力的替代标志物。UK Biobank中DBH与血压的正相关支持其作为交感活性替代指标的有效性。
研究人员承认若干局限性:样本量适中;DBH是交感活性的间接替代指标,可能受DBH基因多态性和心血管合并症影响;DBH在MRONJ发病后才测量,无法确定其降低是否先于疾病发生;UK Biobank中MRONJ病例定义特异性有限。尽管如此,来自临床队列、人群分析和实验模型的汇聚证据支持循环DBH水平降低与MRONJ相关,并提示交感神经失调可能参与其发病机制。研究人员提出,循环DBH可作为接受抗骨吸收治疗患者风险评估和疾病监测的候选生物标志物。