《Frontiers in Immunology》：Immune ageing in skeletal fragility: clonal haematopoiesis and failure of inflammatory resolution during fracture repair
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摘要
老年人在骨密度或骨折风险估计相当的情况下，骨折发生、修复动力学和功能恢复方面仍存在显著差异。这种异质性表明，骨骼脆弱性至少部分反映了骨-免疫-造血系统的衰老，而不仅仅是骨量。在此，研究人员综合了将衰老的骨免疫微环境与炎症性骨丢失及受损骨折修复联系起来的证
摘要
老年人在骨密度或骨折风险估计相当的情况下，骨折发生、修复动力学和功能恢复方面仍存在显著差异。这种异质性表明，骨骼脆弱性至少部分反映了骨-免疫-造血系统的衰老，而不仅仅是骨量。在此，研究人员综合了将衰老的骨免疫微环境与炎症性骨丢失及受损骨折修复联系起来的证据。研究人员聚焦于四个相互关联的过程：CHIP（意义未明的克隆性造血）相关的髓系炎症放大（由驱动突变和克隆大小塑造）、年龄相关的T细胞和B细胞区室偏移、持续的细胞衰老及衰老相关分泌信号（SASP）、以及巨噬细胞和调节性T细胞介导的炎症消退失败。在CHIP驱动因素中，直接骨骼证据在DNMT3A突变克隆导致炎症性骨丢失方面最为充分。TET2的骨骼特异性证据仍然有限，而ASXL1的证据基本缺失。在骨折修复中，最直接的临床前证据涉及细胞衰老和年龄改变的巨噬细胞功能，而CHIP预测延迟愈合的能力尚未得到验证。研究人员将免疫复原力定义为：产生相称的急性反应、清除受损细胞和碎片、主动消退炎症并过渡到修复和重塑状态的能力。目前的证据不足以支持常规免疫指导的骨折治疗。当务之急是在前瞻性骨折队列中确定，分阶段解析的局部和循环指标是否能在骨密度、衰弱、骨折特征、生物学性别和治疗暴露之外解释修复的变异。
1 引言
临床骨折预防传统上以骨密度（BMD）为核心。双能X射线吸收测定法（DXA）衍生的BMD是诊断骨质疏松和骨折风险评估的基础，但低创伤脆性骨折并不局限于BMD处于骨质疏松范围的个体。低骨量（骨量减少）在人群中比骨质疏松更普遍，因此大部分骨折负担来自中度风险群体。风险预测工具如FRAX通过纳入年龄、既往骨折、糖皮质激素暴露等临床风险因素扩展了BMD评估。然而，临床因素估计不能直接测量骨微结构或材料特性，常规评估也未捕捉骨髓微环境生物学或组织修复能力。当前抗骨质疏松疗法主要围绕骨重塑和骨量保存，但相似BMD或FRAX概率的患者在骨折后修复动力学和功能恢复上差异显著。这种异质性将骨骼脆弱性置于更广泛的生物衰老框架中。生物年龄可与实际年龄偏离，并可在多个生理系统中量化。衰老的标志包括基因组不稳定、表观遗传改变、线粒体功能障碍、细胞衰老、干细胞耗竭、慢性炎症和细胞间通讯改变。免疫系统中，保护性免疫受损与低度慢性炎症共存，这为从骨髓微环境衰老到骨质量和骨折修复轨迹改变提供了生物学路径。衰弱和肌肉减少症进一步强调骨骼脆弱性不是孤立的骨科问题。因此，研究人员将老年人骨骼脆弱性定位为骨-免疫-造血系统生物衰老的复合表型。本文综述聚焦于脆性骨折后从炎症到修复的失败转变，探讨CHIP是否放大髓系炎症、巨噬细胞和调节性T细胞程序是否未能消退炎症，以及持续的SASP信号是否维持非再生性骨痂和骨髓微环境。
2 检索方法与证据评估
本文采用结构化文献检索支持的批判性叙述综合，旨在整合免疫衰老、骨骼脆弱性和骨折修复的机制、转化和临床证据，而非估计合并效应或满足系统评价标准。检索了PubMed/MEDLINE、Embase和Web of Science核心合集，优先选择遗传、干预、细胞特异性、谱系追踪和时间解析研究以评估机制。人类相关性通过队列研究、骨折特异性临床研究、影像学研究、生物标志物分析和最新综述评估。候选生物标志物仅在显示骨折特异性验证、超越既定风险因素的增量价值和实际可行性时才被视为临床成熟。由于证据跨越动物模型、观察性队列、临床骨折研究和组学数据集，因果性语言仅保留给遗传、细胞或干预证据。未假设外周免疫测量能再现骨髓或骨折骨痂的区室化生物学。未进行正式偏倚风险评估或定量综合。
3 年龄改变的骨免疫微环境：造血、免疫和基质衰老的汇聚
3.1 骨造血微环境重塑
骨髓不仅是造血区室，也是骨骼、造血和免疫系统的共享微环境。造血干细胞（HSCs）、基质细胞、血管内皮细胞、骨细胞、成骨细胞、破骨细胞、巨噬细胞和T细胞通过直接接触、细胞因子、趋化因子、细胞外囊泡（EVs）和代谢信号形成动态网络。单细胞与空间组学显示成年骨髓微环境具有明确的细胞和空间结构。随年龄增长，血管和基质支持逐渐重塑，包括H型血管减少、脂肪生成谱系扩张等。造血系统衰老表现为HSCs频率改变和髓系偏移，这可能增加炎性单核-巨噬细胞输出并与破骨细胞前体谱系交叉。CHIP被置于衰老的骨造血微环境中，强调突变克隆与骨髓微环境间的双向相互作用。
3.2 CHIP相关的髓系炎症放大
CHIP定义为在无明确血液系统恶性肿瘤或血细胞减少的情况下，携带已知髓系驱动突变且变异等位基因频率（VAF）至少2%的克隆性造血。该2%阈值反映测序检测限和疾病分类惯例，而非骨骼效应的既定生物学阈值。不同驱动突变的证据差异显著：TET2缺陷的克隆性造血增强巨噬细胞NLRP3–IL-1β信号并加速小鼠动脉粥样硬化，但直接骨骼表型证据有限；相反，Dnmt3a突变克隆性造血在实验模型中产生骨质疏松样表型并促进炎症性骨丢失。ASXL1在克隆性造血流行病学中重要，但直接骨骼证据稀少。临床解释必须针对特定结局：DNMT3A相关炎症性骨丢失证据最强，皮质孔隙或基质恶化的证据较少，预测延迟愈合、不愈合或功能恢复的证据不足。CHIP应视为机制协变量而非骨折联络服务的决策标志物。
3.3 炎性衰老、肠道来源信号和适应性免疫偏移
炎性衰老（inflammaging）指随年龄进展的低度慢性炎症状态，不能脱离骨折急性反应单独考虑。预先存在的髓系启动、细胞因子音调改变和促消退能力受损可能改变骨折后反应的幅度、细胞组成和衰减动力学。骨骼内，炎症介质调节RANKL-RANK-OPG轴、破骨细胞分化等。肠道-免疫-骨轴是潜在上游影响：年龄相关的屏障功能障碍和菌群失调可能增加微生物相关分子模式（MAMPs）暴露，改变短链脂肪酸（SCFAs）和胆汁酸代谢。小鼠中骨痂γδ T细胞和 microbiota 诱导的肠道Th17细胞支持骨折愈合，表明肠道来源免疫反应在某些情况下具有修复作用。适应性免疫也随年龄显著重塑：胸腺退化、初始T细胞耗竭、记忆或衰老T细胞积累、T细胞受体多样性降低。Th17/Treg轴失衡是双向过程，既驱动也受微环境功能障碍影响。B细胞构成适应性骨骼衰老的另一组件，骨髓B细胞产生OPG和RANKL，年龄相关的RANKL+/CXCR4+ B细胞积累诱导骨丢失。这些发现支持将B细胞OPG/RANKL平衡视为适应性免疫模块，但直接证据仍不足。
3.4 生物学性别作为交叉修饰因子
生物学性别应被视为交叉修饰因子。绝经相关雌激素丧失可放大T细胞活化、RANKL信号和骨丢失，而男性中衰老、合并症和性激素轨迹不同。克隆性造血模式也因驱动突变而异。未来骨折队列应预设性别分层分析和性别-生物标志物交互作用检验，并记录绝经状态、激素治疗等。在获得充分效力的骨折特异性研究证据前，性别特异性生物标志物阈值或治疗建议为时过早。
3.5 细胞衰老、SASP和EV介导的微环境传播
细胞衰老提供连接免疫衰老与骨骼脆弱性的局部放大机制。衰老细胞具有稳定的细胞周期阻滞、DNA损伤反应和凋亡抵抗，并可发展SASP，介导细胞非自主的炎症和组织重塑效应。在骨髓中，衰老的骨细胞、间充质基质细胞、免疫细胞、内皮细胞和巨噬细胞各自重塑局部微环境。靶向衰老细胞可预防小鼠年龄相关性骨丢失。SASP效应取决于细胞来源、持续时间、组织背景和损伤阶段：短暂SASP可能支持损伤反应，而持续信号可维持低度炎症并限制成骨分化。在小鼠骨折骨痂中，衰老细胞短暂积累，间歇性衰老细胞清除治疗可加速年轻和老年小鼠的骨折愈合。CHIP与衰老可能参与前馈环路：突变髓系细胞可能通过IL-1β、IL-6、TNF-α或EV cargo促进旁分泌衰老，而SASP丰富的骨髓微环境可能改变造血选择，有利于炎症克隆的持久或扩增。证据成熟度因模块而异：直接骨骼CHIP证据集中于DNMT3A模型，而衰老和年龄改变的巨噬细胞功能有更多直接骨折修复支持；人类炎性衰老数据仍具关联性，适应性免疫、肠道来源和CHIP–衰老机制缺乏分阶段纵向验证。
4 超越BMD的骨质量：免疫衰老的器官水平表达
BMD是骨折风险评估中最稳健和易得的定量指标，但骨强度由骨量和骨质量共同决定。骨质量包括皮质孔隙、骨小梁连接性、骨细胞陷窝-小管网络、胶原基质特性、矿化异质性和微损伤修复。衰老骨免疫微环境的器官水平读出超越BMD损失，表现为结构和材料脆弱性。皮质孔隙是晚年骨骼脆弱性的关键表型，即使BMD降低轻微，增加的皮质孔隙也会削弱长骨和髋部对弯曲、扭转和疲劳损伤的抵抗力。骨细胞衰老连接免疫信号、机械感受和骨材料质量。评估骨质量需要超越DXA的工具，如骨小梁评分（TBS）、高分辨率外周定量计算机断层扫描（HR-pQCT）和经皮微压痕。这些方法的近期价值在于与既定临床变量整合，并明确测试炎症标志物、免疫细胞谱、CHIP状态、衰老相关标志物和功能状态是否提供超越现有风险模型的预测信息。
5 骨折修复中的消退缺陷：脆性骨折作为应激测试
骨折修复是一个时间有序的程序，涉及免疫、血管、软骨和骨再生过程，通常经历血肿形成、急性炎症、血管生成、软骨骨痂形成、硬骨痂矿化和后续重塑。免疫复原力指对骨折产生相称急性反应、清除微生物/受损细胞和碎片、主动消退炎症并进入修复和重塑状态的能力，这是一个分阶段解析的属性。炎症和衰老相关信号并非本质病理性，但当免疫清除和巨噬细胞胞葬作用不足时，短暂衰老反应变得病理化，允许衰老细胞和SASP信号持续超过有益窗口。CHIP相关巨噬细胞功能障碍可能强化这种持续，但尚未在骨折骨痂中证实。动物研究将年龄相关的骨折修复受损与炎症时机紊乱联系起来：老年小鼠和大鼠模型中，愈合受损伴随持续的骨痂炎症、细胞增殖减少和修复性巨噬细胞功能缺陷。巨噬细胞占据从炎症清除、胞葬/促消退到修复和重塑状态的连续体，部分受烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）代谢和免疫代谢塑造。调节性T细胞（Treg）程序是适应性免疫支持组织修复的另一途径，通过双调蛋白（amphiregulin）、颗粒蛋白前体（progranulin）等介质抑制破骨细胞形成并促进骨折修复。最 informative 的队列设计应结合纵向血液采样与配对局部组织，以校准外周轨迹与局部状态。再骨折、衰弱进展和死亡率是免疫、功能、手术和护理相关因素的汇聚结局，炎症消退失败应视为可检验的贡献因素而非已证实的统一通路。
6 生物标志物成熟度：从可及炎症标志物到空间组学
将免疫衰老机制转化为临床工具需明确关注生物标志物成熟度。既定临床工具仍是基础：骨折风险评估以BMD、FRAX、既往低创伤骨折和跌倒为核心。衰弱和肌肉减少症评估捕捉功能储备和跌倒倾向。系统性炎症标志物如高敏CRP（hs-CRP）、IL-6、TNF-α、中性粒细胞与淋巴细胞比率（NLR）、单核细胞与淋巴细胞比率（MLR）和全身免疫炎症指数（SII）是炎性衰老的易得背景读数，但缺乏骨折特异性。细胞免疫谱（如Th17/Treg比率、单核细胞亚群）更接近机制，但样本处理和时间影响大。衰老相关标志物和EV cargo可定义衰老微环境，但时间敏感。CHIP突变具有基因组稳定性优势，但临床特异性有限，目前应作为机制协变量。单细胞与空间组学提供高分辨率，但空间转录组学可解析骨痂内炎症区、软骨骨痂、硬骨痂、血管区域和皮质骨边缘的细胞组成和信号需求，可能帮助确定消退失败是弥漫性系统过程还是局限于特定骨痂微区域的微环境失衡。
6.1 区室化挑战
主要转化限制在于系列骨痂活检在老年脆性骨折患者中很少可行，尤其修复中间阶段。空间组学不太可能作为常规体内监测工具，而外周血标志物是高度区室化局部过程的不完美替代。矿物化皮质、骨髓腔、骨折血肿、发育中骨痂血管以及局部机械应变和剪切环境在外周免疫信号与骨折微环境间造成显著生物学和空间分离。现实转化路径是逐步的：时间解析动物模型定义修复解剖和时间序列；人类手术废弃组织、骨髓抽吸物、翻修手术标本用于检查对应人类细胞状态；纵向血液标志物、EV cargo、基于影像的骨痂成熟测量和功能结局随后根据这些局部参考状态校准。
6.2 骨折路径内的临床转化
骨折联络服务（FLS）和围手术期路径为生物标志物转化提供实用平台，但既定护理与生物标志物发现间的界限必须明确。FLS改善骨质疏松评估、治疗启动和二级预防。常规护理仍依赖BMD、FRAX、既往骨折、跌倒、衰弱、肌肉减少症、合并症、药物暴露和可用影像。炎症标志物在怀疑感染、手术应激或衰弱时可提供有用背景，但不支持免疫指导治疗。细胞免疫标志物和组学或基因组特征应限于嵌入式队列、富集方案和研究，直到证明增量预测价值、临床可行的周转时间和明确的管理意义。目前没有免疫衰老生物标志物支持常规骨折预防或骨折修复治疗。表2按类别、生物学意义、可行性、局限性和成熟度对候选生物标志物进行分层，图3区分临床FLS路径与研究及试验富集分支。
7 候选老年科学机遇与临床约束
免疫衰老框架产生可检验的干预措施，而非既定疗法。患者常接受或曾接受标准抗骨质疏松治疗，因此每个老年科学干预必须在标准治疗背景下研究。标准抗骨质疏松疗法可能影响骨骼生物学和免疫读数：双膦酸盐通过甲羟戊酸途径抑制破骨细胞功能，在小鼠中还可抑制肺泡和腹膜巨噬细胞的蛋白异戊二烯化；地诺单抗抑制RANKL-RANK信号，该通路被破骨细胞和免疫细胞共享；特立帕肽和罗莫索单抗具有明确的骨骼效应，但无直接免疫衰老或骨痂消退程序影响的证据。生物标志物研究应记录药物类别、累积治疗持续时间、最近剂量时间、依从性、停药和潜在反跳期，以及相对于骨折和采样的时间。
衰老细胞清除剂（senolytics）和衰老细胞调节剂（senomorphics）与骨骼衰老的实验联系最明确，但骨折特异性时机和靶细胞特异性尚未解决。非骨骼环境中SASP信号可支持组织可塑性，而衰老细胞清除改善选定的年龄相关功能和骨丢失表型；人类证据仍初步。骨折模型中，间歇性衰老细胞清除治疗加速年轻和老年小鼠愈合，但这些发现不支持固定的0-7天避免窗口或直接外推至人类骨折时机。
CHIP、炎性衰老和炎症放大之间的机制联系确定NLRP3–IL-1β轴为潜在治疗靶点。CANTOS试验证明IL-1β靶向治疗减少心血管事件复发，但不能直接外推至骨折愈合。NLRP3炎症小体在炎症性疾病中日益被认为是可成药靶点，但骨折特异性有效性和安全性证据缺乏。
7.1 基于专门促消退介质的治疗
专门促消退介质（SPMs），包括resolvins、maresins和protectins，概念上具有吸引力，因为它们参与炎症消退和清除的主动程序，而非广泛抑制炎症启动。Maresin 1和resolvin E1在炎症条件下增强牙周韧带干细胞的再生特性，protectin DX减轻小鼠骨折术后疼痛并增强GPR37依赖性巨噬细胞胞葬作用。这些发现支持消退导向治疗的生物学合理性，但均未证明改善骨折愈合或确立在老年脆性骨折模型中的疗效。SPMs应留在机制引导的临床前和早期转化路径中。
7.2 肠道靶向策略和试验设计
肠道靶向干预仍属实验性。小鼠骨折研究涉及 microbiota 诱导的肠道Th17细胞和长双歧杆菌，表明微生物组效应可能有益且具有背景和阶段依赖性。然而，治疗反应可能因菌株、饮食、抗生素暴露、地理和基线微生物群而异。益生菌、益生元、短链脂肪酸方法和屏障导向治疗不应进入常规骨折护理，除非在老年模型中复制、机制明确，并有人体试验确立安全性和有效性。Treg细胞修复程序和巨噬细胞状态标志物可能更适合试验富集而非即时临床决策。合理的试验设计应整合骨骼表型、功能储备、生物学性别、治疗暴露和有限数量的机制相关变量。疼痛应作为与影像骨痂成熟、延迟愈合、不愈合、功能恢复、再骨折、感染和伤口并发症不同的结局单独评估。
8 讨论与结论
老年人骨骼脆弱性是表达在骨骼系统中的生物衰老复合表型。克隆性造血的直接骨骼证据目前以DNMT3A相关炎症性骨丢失最强，而细胞衰老和巨噬细胞功能障碍与骨折修复有更多直接临床前联系。TET2证据仍主要是系统性的，ASXL1骨骼数据稀少，CHIP预测延迟愈合的能力未经验证。适应性T和B细胞区室的年龄相关改变、肠道来源信号和炎症消退缺陷在生物学上合理，但需在分阶段人类研究中确认。年龄改变的骨免疫微环境有助于解释为何相似BMD或FRAX概率的患者在骨质量、修复动力学和功能恢复上不同。它扩展而非取代传统骨质疏松管理，其即时价值是定义可检验的关系，特别是驱动和VAF特异性CHIP、失败胞葬和持续衰老细胞信号，而非证明免疫指导治疗。
生物学性别应预设为潜在修饰因子而非仅调整变量。未来骨折队列应测试CHIP驱动和VAF、炎症轨迹和衰老相关信号的性别-生物标志物交互作用，并分别评估女性和男性的模型校准。性别特异性生物标志物阈值或治疗建议为时过早。
本批判性叙述综合存在局限性：检索虽结构化但非系统；未进行重复筛选、正式偏倚评估或定量综合；证据跨越物种、年龄组、骨折部位、固定方法和采样阶段；人类骨痂数据稀缺；外周测量可能不反映组织状态；药物和合并症混杂显著。这些限制约束了因果解释和临床转化。
该领域应在推进干预前确立预测有效性。前瞻性骨折队列应确定驱动和VAF特异性CHIP、分阶段免疫轨迹或衰老相关信号是否提供超越BMD、骨质量、衰弱、肌肉减少症、生物学性别、治疗暴露和骨折特征的增量信息。只有具有可重复时间特征、增量预测价值和对临床管理明确意义的标志物才应进入干预试验。此类试验必须评估靶标参与、骨折愈合、功能恢复、感染和伤口安全性作为不同结局。
