引用本文： 楊輝亮, 周春光, 宋躍明. 1型神經纖維瘤病相關脊柱畸形致病機制的研究進展. 中國修復重建外科雜志, 2016, 30(9): 1174-1178. doi: 10.7507/1002-1892.20160239 復制
1型神經纖維瘤病（neurofibromatosis type 1，NF1）是一種常見的常染色體顯性遺傳病，發病率大約為1/3 000[1]，其發病與NF1基因變異密切相關。該基因能夠轉錄翻譯成一種含有2 818個氨基酸的神經纖維瘤素[2]。該病臨床表現多樣，包括多發性皮膚軟纖維瘤、皮膚牛奶咖啡斑，也可累及全身多個器官和系統，可伴發先天性發育不良、惡性腫瘤等。脊柱畸形是NF1常見的臨床表現之一。據統計，10%～77% NF1成人患者患有脊柱畸形[3]，約3%脊柱側凸成人患者患有NF1[4]；10%～33% NF1患兒患有脊柱畸形，約2%脊柱側凸患兒患有NF1[5]。NF1引起的脊柱畸形分為非營養不良型和營養不良型兩類。目前，對于NF1相關的脊柱畸形發病機制尚未明確，可能包括神經纖維瘤直接侵蝕、椎管內硬脊膜擴張、骨量減少及骨質疏松等方面。現對目前相關研究進展作一總結，以期為該領域的研究提供更多信息。
1 神經纖維瘤直接侵蝕
研究表明，椎體周圍和椎體內的神經纖維瘤會壓迫椎體，導致椎體在壓力作用下破壞吸收，從而形成脊柱畸形[6-7]。也有學者認為神經纖維瘤分泌的生物化學物質破壞了局部骨代謝平衡，進而使椎體破壞吸收，出現脊柱畸形[8]。但是具體分子機制尚不完全清楚，目前僅能明確NF1患者存在骨代謝失平衡，即破骨作用增強而成骨作用減弱。
神經纖維瘤分為3種類型：局部型、叢狀型、彌漫型，3種類型均與NF1有關，但是只有叢狀型神經纖維瘤是NF1的標志性疾病，25%～30% NF1患者伴發叢狀型神經纖維瘤[9]，并且叢狀型神經纖維瘤能發展成為惡性周圍神經鞘瘤。神經纖維瘤周圍的血管豐富，其刺激血管生成的能力也是發生惡化的條件之一。NF1患者伴發的神經纖維瘤來源于能表達S100蛋白的雪旺細胞[10]。另外這些神經纖維瘤的瘤體內還包括成纖維細胞、血管內皮細胞和肥大細胞。Zhu等[11]發現敲除小鼠雪旺細胞的2個NF1基因不能使其發展成為神經纖維瘤，但只敲除1個NF1基因，形成NF1基因雜合子后，即可觀察到叢狀型神經纖維瘤生長。
NF1基因編碼的神經纖維瘤素是一種腫瘤抑制物，神經纖維瘤素的主要功能區由第21-27a外顯子編碼，序列與GTP酶激活蛋白家族（GTPase-activating proteins，GAPs）相似。GAPs功能是使GTP酶從與GTP結合的活化狀態轉化為與GDP結合的失活狀態。而神經纖維瘤素的靶點GTP酶是p21ras（Ras），即神經纖維瘤素能使與Ras結合狀態的GTP水解變成GDP，Ras失活。因此神經纖維瘤素是Ras信號轉導的一種負調節因子。所以敲除NF1基因會導致雪旺細胞和肥大細胞神經纖維瘤素合成不足，細胞內活化狀態的Ras增加，從而使Ras/Raf/MEK/ERK信號通路處于高活動狀態，雪旺細胞和肥大細胞能分泌更多VEGF和bFGF[12]。而NF1基因缺陷的血管內皮細胞受到更多VEGF和bFGF刺激后，通過Ras/ERK信號通路，遷移和增殖能力有所增加，因此NF1相關的神經纖維瘤周圍血管非常豐富，為神經纖維瘤的生長、惡化提供充足的營養[12]。
叢狀型神經纖維瘤的產生不僅與NF1基因突變有關，還受到修飾基因的影響。Pasmant采用微陣列比較基因組雜交技術和單核苷酸多態性分型成功定位ANRIL為叢狀型神經纖維瘤的一個修飾基因[13]。ANRIL的表達能夠調節叢狀型神經纖維瘤的發生、發展和惡化[13]。Chai等[14]發現mi cro RNA-10b在NF1神經纖維瘤的雪旺細胞內高表達。mi croR NA-10b表達能夠抑制神經纖維瘤素的產生，再通過Ras信號通路影響神經纖維瘤的發生、發展。Wang等[15]利用質譜法研究發現，NF1患者血漿中纖維蛋白原含量比正常人群高，而纖維蛋白原對細胞黏附、增殖和遷徙至關重要，從而影響神經纖維瘤的生長。
綜上述，NF1基因和修飾基因ANRIL的缺陷導致一系列連鎖反應，如局部生長因子和血管生長因子的蓄積、部分mircoRNA高表達、血液纖維蛋白原含量增加等，促使局部型、叢狀型、彌漫型神經纖維瘤產生，而神經纖維瘤的產生又會侵蝕椎體，破壞骨質，從而形成脊柱側凸。
2 椎管內硬脊膜擴張
硬脊膜擴張指硬脊膜囊的擴大或者直徑增加，文獻報道70%～80%NF1患者伴不同程度硬脊膜擴張[16-17]。其中90%發生在胸椎、約10%發生在腰骶段，少見發生于頸段和視神經鞘[18-20]。2009年García-Estevez等[21]報道了1例NF1患者發生頸段硬脊膜擴張。NF1患者硬脊膜擴張與NF1基因突變有關，但是具體病理機制還不清楚。Schonauer等[16]認為，NF1基因突變導致的中胚層發育不良可能是硬脊膜擴張的原因之一。擴大的硬脊膜內，脊髓和神經結構無變大和異常，只是腦脊液增加。擴張部位的硬脊膜纖薄、脆弱，在腦脊液壓力的作用下不斷擴張，并且壓迫侵蝕周圍的骨性結構，導致脊柱失穩和嚴重的脊柱畸形[16-17]。目前，關于NF1患者硬脊膜擴張的研究多為臨床現象分析和個案報道，關于NF1基因缺陷導致硬脊膜擴張的生物分子學機制尚不清楚，仍需進一步探索研究。
3 褪黑素導致脊柱旁肌肉收縮力下降
褪黑素是由松果體產生分泌的一種吲哚類神經內分泌激素。正常情況下，人的血清褪黑素濃度呈晝夜節律性，表現為白天濃度低，夜晚濃度高。這種規律性波動與環境光照情況有關。褪黑素存在廣泛的生理作用，包括調節晝夜節律、免疫反應、抗氧化、抗衰老、抗腫瘤和性成熟及生殖等作用[22]。Abdel-Wanis等[3]發現在雞孵出后3 d切除其松果體會導致褪黑素水平明顯下降，而且100%發生脊柱側凸畸形；切除后立即使用褪黑素后80%動物脊柱側凸得到有效預防。但臨床檢測發現，特發性脊柱側凸患者褪黑素水平無明顯下降，僅進展性脊柱側凸的患者24 h總褪黑素水平下降[3]。
有關褪黑素導致NF1相關脊柱側彎的病理機制尚未明確。有研究表明，褪黑素是通過拮抗Ca2+，阻止其激活鈣調蛋白來參與脊柱畸形的發展。鈣調蛋白能夠控制Ca2+從肌漿網中流出，并且可以作用于肌動蛋白和肌球蛋白，所以可以調節肌肉的收縮能力。因此，褪黑素可以通過鈣調蛋白來影響脊柱旁肌肉群的收縮功能，從而參與脊柱畸形的進展[3]。褪黑素的產生受光照影響，而黑色素越多的皮膚受此影響越明顯。Cunnane等[23]利用動物模型研究發現，切除松果體后會增加腹腔纖維變性組織的形成，促進皮膚色素沉著，膽固醇和ALP水平增高；同時還會影響前列腺素E1和血栓素A2的形成和功能，前列腺素E1能夠增加T淋巴細胞活性，從而控制過度產生抗體的B淋巴細胞。Mizrak等[24]利用小鼠模型同樣證明了褪黑素、前列腺素E1和血栓素A2在纖維變性組織形成中起到重要作用。1976年，Chaglassian等[25]研究發現，確診NF1患者的平均年齡為4歲，發現脊柱側凸平均年齡是8歲。所以他認為對于NF1患者，脊柱側凸可能發生于NF1的其他癥狀之后，特別是皮膚色素沉著。提示正是由于NF1患者皮膚色素沉著，導致對光照更敏感，褪黑素產生減少，最終導致脊柱畸形[3]。Abdel-Wanis等[3]認為褪黑素的缺乏與NF1患者脊柱畸形進展迅速和預后欠佳有關。胚胎期NF1基因缺陷會導致小鼠肌肉營養不良，包括纖維變性、肌纖維數目減少和肌力降低。Kossler等[26]認為這與NF1基因缺陷導致神經纖維瘤素產生降低或功能異常、Ras/MAPK信號通路過度活化有關。
4 骨量減少與骨質疏松
NF1患者（包括成人和兒童以及無骨科并發癥患者）中，骨量減少或者骨質疏松的發生率達30%以上[27]。最近利用小鼠模型和NF1患者細胞的相關研究發現，成骨細胞功能降低、破骨細胞數量和功能增加是導致NF1患者骨代謝紊亂的主要因素，從而導致患者骨密度降低，甚至發展為骨質疏松。骨密度的降低和骨質疏松是導致脊柱畸形的因素之一，同時也給NF1患者的手術矯形帶來了挑戰。Halmai等[28]研究發現NF1患者脊柱側凸的嚴重程度與其腰椎骨密度檢測的Z值成反比。
4.1 破骨細胞
Heerv?等[29]從NF1患者外周血提取破骨細胞祖細胞并體外培養，發現其分化成破骨細胞的能力相對于正常人群更強，分化產生的破骨細胞比正常破骨細胞體積更大、細胞核更多、肌動蛋白環更常見、破骨能力更強、在無血清培養基中生存時間更長。He等[30-31]發現巨細胞集落刺激因子（macrophage colony-stimulating factor，M-CSF）通過結合細胞上的受體c-Fms，激活Ras/MAPK信號通路和Ras/Raf/MEK/ERK1信號通路，使破骨細胞獲得較強的分化、遷移、吸附和骨吸收能力，從而說明M-CSF/c-Fms信號通路對增加NF1患者體內破骨細胞骨吸收功能至關重要，并且他們認為c-Fms可能成為治療NF1患者的生物治療靶點。同時，研究發現TNF-α、NF-κB受體激動子的配體和M-CSF能夠通過Ras/PI3K/Akt/mTOR信號通路來促進NF1患者破骨細胞的分化、增殖、生存和骨吸收能力[32-34]。哺乳動物體內mTOR信號通路促進NF1破骨細胞增殖的下游機制尚不清楚，Ma等[32]認為可能是通過影響細胞周期蛋白D1，然后激活細胞周期蛋白依賴的激酶4、6，從而促使破骨細胞通過細胞周期G1-S的關鍵限制點。Rhodes等[35]研究發現NF1患者血清TGF-β1是正常人的5～6倍。TGF-β1是由骨母細胞分泌，并且通過Smad信號通路促進骨母細胞向破骨細胞分化，并且增加破骨細胞的骨吸收能力，相反抑制骨母細胞向成骨細胞轉化。
4.2 成骨細胞
研究發現NF1基因缺陷的骨母細胞表達的ALP、成骨細胞特異性標記物mRNA、骨相關轉錄因子和骨鈣蛋白均降低，因此NF1基因缺陷或者缺乏會阻礙骨母細胞分化為成骨細胞[36]。Sharma等[36]發現Ras/Raf-1/MEK/MAPK信號通路參與抑制成骨細胞的分化和骨鈣素的表達，通過使用MEK抑制劑PD98059能夠恢復NF1基因缺陷成骨細胞的分化。Rhodes等[35]研究發現NF1患者體內血清TGF-β1濃度提高，會抑制骨母細胞向成骨細胞轉化。Glass等[37]發現β-連環蛋白和Lrp5基因（能夠編碼Wnt共受體）的失活，會導致成骨細胞分化障礙和骨量減少，因此Wnt信號通路在抑制成骨細胞分化方面起到了顯著作用。Sullivan等[38]研究發現JNK信號通路的抑制劑能夠恢復成骨細胞功能，所以他認為JNK信號通路在NF1基因缺陷的細胞中是過度活化，JNK信號通路對成骨細胞功能非常重要。
4.3 其他因素
年齡也是一個影響NF1患者骨密度的因素，隨著年齡的增加骨密度會進一步降低，Heerv?等[39]研究發現NF1患者骨量逐漸減少，一般會在12年內進展為骨質疏松。NF1患者25-羥維生素D3減少也是導致骨量減少的原因之一[40]。Bahadir等[41]發現原發性甲狀旁腺功能亢進亦能使NF1患者骨量減少、骨質疏松，從而導致脊柱畸形，但是NF1并發原發性甲狀旁腺功能亢進的情況非常少見。Namazi[42]認為褪黑素在NF1患者骨量減少的過程起到至關重要作用。褪黑素的缺乏會降低鈉磷協同轉運、增加環磷酸腺苷水平、增加多巴胺對抗磷重吸收作用、增加糖皮質激素水平，從而導致尿磷含量增加和低磷血癥，從而使NF1患者出現骨軟化。同時，由于骨軟化而繼發的甲狀旁腺功能亢進又會協同多巴胺的作用，進一步促進尿磷流失。另一方面，過度分泌的皮質激素又會進一步降低夜晚褪黑素水平。低磷血癥和高皮質醇血癥也會抑制褪黑素的分泌，從而加重骨軟化、脊柱畸形[43-44]。
5 性早熟與中胚層發育不良
文獻報道NF1患者性早熟的發生率為2.4%～3.6%[45-46]。NF1患者發生性早熟的原因可能與生長激素分泌異常有關，但是具體分子機制不清楚。Virdis等[47]研究發現性早熟與身材矮小、中樞神經系統腫瘤、叢狀型神經纖維瘤以及嚴重脊柱側凸有關。也有學者認為是中胚層發育不良導致硬脊膜和骨的發育不良，造成硬脊膜擴張、椎體扇形變，最終導致脊柱畸形[48]。
6 展望
NF1患者所有表型包括脊柱畸形都與NF1基因突變有關，但是有證據表明這些表型亦受到其他修飾基因的影響，有時這些修飾基因甚至能夠起到決定性作用，目前發現ANRIL是NF1相關叢狀型神經纖維瘤的一個修飾基因[13, 49-50]。對于脊柱畸形發生機制，目前已有理論包括神經纖維瘤直接侵蝕與壓迫、椎管內硬脊膜擴張、褪黑素導致的脊柱旁肌肉收縮力的下降、骨量減少與骨質疏松、性早熟與中胚層發育不良。其中NF1患者發生骨量減少和骨質疏松從而促進脊柱畸形的分子機制研究相對成熟，其他理論主要停留于臨床現象分析，缺乏進一步分子機制的研究。大多數學者認為椎管內硬脊膜擴張是導致椎骨破壞吸收、脊柱畸形的原因之一；也有學者認為，先有NF1基因缺陷使椎骨破壞吸收，再發生的硬脊膜擴張。但對于這樣兩種相互矛盾的因果關系均缺少客觀數據支持。性早熟和中胚層發育不良導致NF1脊柱畸形的致病機制仍不是十分清楚。以上問題均是下一步研究方向。
1型神經纖維瘤病（neurofibromatosis type 1，NF1）是一種常見的常染色體顯性遺傳病，發病率大約為1/3 000[1]，其發病與NF1基因變異密切相關。該基因能夠轉錄翻譯成一種含有2 818個氨基酸的神經纖維瘤素[2]。該病臨床表現多樣，包括多發性皮膚軟纖維瘤、皮膚牛奶咖啡斑，也可累及全身多個器官和系統，可伴發先天性發育不良、惡性腫瘤等。脊柱畸形是NF1常見的臨床表現之一。據統計，10%～77% NF1成人患者患有脊柱畸形[3]，約3%脊柱側凸成人患者患有NF1[4]；10%～33% NF1患兒患有脊柱畸形，約2%脊柱側凸患兒患有NF1[5]。NF1引起的脊柱畸形分為非營養不良型和營養不良型兩類。目前，對于NF1相關的脊柱畸形發病機制尚未明確，可能包括神經纖維瘤直接侵蝕、椎管內硬脊膜擴張、骨量減少及骨質疏松等方面。現對目前相關研究進展作一總結，以期為該領域的研究提供更多信息。
1 神經纖維瘤直接侵蝕
研究表明，椎體周圍和椎體內的神經纖維瘤會壓迫椎體，導致椎體在壓力作用下破壞吸收，從而形成脊柱畸形[6-7]。也有學者認為神經纖維瘤分泌的生物化學物質破壞了局部骨代謝平衡，進而使椎體破壞吸收，出現脊柱畸形[8]。但是具體分子機制尚不完全清楚，目前僅能明確NF1患者存在骨代謝失平衡，即破骨作用增強而成骨作用減弱。
神經纖維瘤分為3種類型：局部型、叢狀型、彌漫型，3種類型均與NF1有關，但是只有叢狀型神經纖維瘤是NF1的標志性疾病，25%～30% NF1患者伴發叢狀型神經纖維瘤[9]，并且叢狀型神經纖維瘤能發展成為惡性周圍神經鞘瘤。神經纖維瘤周圍的血管豐富，其刺激血管生成的能力也是發生惡化的條件之一。NF1患者伴發的神經纖維瘤來源于能表達S100蛋白的雪旺細胞[10]。另外這些神經纖維瘤的瘤體內還包括成纖維細胞、血管內皮細胞和肥大細胞。Zhu等[11]發現敲除小鼠雪旺細胞的2個NF1基因不能使其發展成為神經纖維瘤，但只敲除1個NF1基因，形成NF1基因雜合子后，即可觀察到叢狀型神經纖維瘤生長。
NF1基因編碼的神經纖維瘤素是一種腫瘤抑制物，神經纖維瘤素的主要功能區由第21-27a外顯子編碼，序列與GTP酶激活蛋白家族（GTPase-activating proteins，GAPs）相似。GAPs功能是使GTP酶從與GTP結合的活化狀態轉化為與GDP結合的失活狀態。而神經纖維瘤素的靶點GTP酶是p21ras（Ras），即神經纖維瘤素能使與Ras結合狀態的GTP水解變成GDP，Ras失活。因此神經纖維瘤素是Ras信號轉導的一種負調節因子。所以敲除NF1基因會導致雪旺細胞和肥大細胞神經纖維瘤素合成不足，細胞內活化狀態的Ras增加，從而使Ras/Raf/MEK/ERK信號通路處于高活動狀態，雪旺細胞和肥大細胞能分泌更多VEGF和bFGF[12]。而NF1基因缺陷的血管內皮細胞受到更多VEGF和bFGF刺激后，通過Ras/ERK信號通路，遷移和增殖能力有所增加，因此NF1相關的神經纖維瘤周圍血管非常豐富，為神經纖維瘤的生長、惡化提供充足的營養[12]。
叢狀型神經纖維瘤的產生不僅與NF1基因突變有關，還受到修飾基因的影響。Pasmant采用微陣列比較基因組雜交技術和單核苷酸多態性分型成功定位ANRIL為叢狀型神經纖維瘤的一個修飾基因[13]。ANRIL的表達能夠調節叢狀型神經纖維瘤的發生、發展和惡化[13]。Chai等[14]發現mi cro RNA-10b在NF1神經纖維瘤的雪旺細胞內高表達。mi croR NA-10b表達能夠抑制神經纖維瘤素的產生，再通過Ras信號通路影響神經纖維瘤的發生、發展。Wang等[15]利用質譜法研究發現，NF1患者血漿中纖維蛋白原含量比正常人群高，而纖維蛋白原對細胞黏附、增殖和遷徙至關重要，從而影響神經纖維瘤的生長。
綜上述，NF1基因和修飾基因ANRIL的缺陷導致一系列連鎖反應，如局部生長因子和血管生長因子的蓄積、部分mircoRNA高表達、血液纖維蛋白原含量增加等，促使局部型、叢狀型、彌漫型神經纖維瘤產生，而神經纖維瘤的產生又會侵蝕椎體，破壞骨質，從而形成脊柱側凸。
2 椎管內硬脊膜擴張
硬脊膜擴張指硬脊膜囊的擴大或者直徑增加，文獻報道70%～80%NF1患者伴不同程度硬脊膜擴張[16-17]。其中90%發生在胸椎、約10%發生在腰骶段，少見發生于頸段和視神經鞘[18-20]。2009年García-Estevez等[21]報道了1例NF1患者發生頸段硬脊膜擴張。NF1患者硬脊膜擴張與NF1基因突變有關，但是具體病理機制還不清楚。Schonauer等[16]認為，NF1基因突變導致的中胚層發育不良可能是硬脊膜擴張的原因之一。擴大的硬脊膜內，脊髓和神經結構無變大和異常，只是腦脊液增加。擴張部位的硬脊膜纖薄、脆弱，在腦脊液壓力的作用下不斷擴張，并且壓迫侵蝕周圍的骨性結構，導致脊柱失穩和嚴重的脊柱畸形[16-17]。目前，關于NF1患者硬脊膜擴張的研究多為臨床現象分析和個案報道，關于NF1基因缺陷導致硬脊膜擴張的生物分子學機制尚不清楚，仍需進一步探索研究。
3 褪黑素導致脊柱旁肌肉收縮力下降
褪黑素是由松果體產生分泌的一種吲哚類神經內分泌激素。正常情況下，人的血清褪黑素濃度呈晝夜節律性，表現為白天濃度低，夜晚濃度高。這種規律性波動與環境光照情況有關。褪黑素存在廣泛的生理作用，包括調節晝夜節律、免疫反應、抗氧化、抗衰老、抗腫瘤和性成熟及生殖等作用[22]。Abdel-Wanis等[3]發現在雞孵出后3 d切除其松果體會導致褪黑素水平明顯下降，而且100%發生脊柱側凸畸形；切除后立即使用褪黑素后80%動物脊柱側凸得到有效預防。但臨床檢測發現，特發性脊柱側凸患者褪黑素水平無明顯下降，僅進展性脊柱側凸的患者24 h總褪黑素水平下降[3]。
有關褪黑素導致NF1相關脊柱側彎的病理機制尚未明確。有研究表明，褪黑素是通過拮抗Ca2+，阻止其激活鈣調蛋白來參與脊柱畸形的發展。鈣調蛋白能夠控制Ca2+從肌漿網中流出，并且可以作用于肌動蛋白和肌球蛋白，所以可以調節肌肉的收縮能力。因此，褪黑素可以通過鈣調蛋白來影響脊柱旁肌肉群的收縮功能，從而參與脊柱畸形的進展[3]。褪黑素的產生受光照影響，而黑色素越多的皮膚受此影響越明顯。Cunnane等[23]利用動物模型研究發現，切除松果體后會增加腹腔纖維變性組織的形成，促進皮膚色素沉著，膽固醇和ALP水平增高；同時還會影響前列腺素E1和血栓素A2的形成和功能，前列腺素E1能夠增加T淋巴細胞活性，從而控制過度產生抗體的B淋巴細胞。Mizrak等[24]利用小鼠模型同樣證明了褪黑素、前列腺素E1和血栓素A2在纖維變性組織形成中起到重要作用。1976年，Chaglassian等[25]研究發現，確診NF1患者的平均年齡為4歲，發現脊柱側凸平均年齡是8歲。所以他認為對于NF1患者，脊柱側凸可能發生于NF1的其他癥狀之后，特別是皮膚色素沉著。提示正是由于NF1患者皮膚色素沉著，導致對光照更敏感，褪黑素產生減少，最終導致脊柱畸形[3]。Abdel-Wanis等[3]認為褪黑素的缺乏與NF1患者脊柱畸形進展迅速和預后欠佳有關。胚胎期NF1基因缺陷會導致小鼠肌肉營養不良，包括纖維變性、肌纖維數目減少和肌力降低。Kossler等[26]認為這與NF1基因缺陷導致神經纖維瘤素產生降低或功能異常、Ras/MAPK信號通路過度活化有關。
4 骨量減少與骨質疏松
NF1患者（包括成人和兒童以及無骨科并發癥患者）中，骨量減少或者骨質疏松的發生率達30%以上[27]。最近利用小鼠模型和NF1患者細胞的相關研究發現，成骨細胞功能降低、破骨細胞數量和功能增加是導致NF1患者骨代謝紊亂的主要因素，從而導致患者骨密度降低，甚至發展為骨質疏松。骨密度的降低和骨質疏松是導致脊柱畸形的因素之一，同時也給NF1患者的手術矯形帶來了挑戰。Halmai等[28]研究發現NF1患者脊柱側凸的嚴重程度與其腰椎骨密度檢測的Z值成反比。
4.1 破骨細胞
Heerv?等[29]從NF1患者外周血提取破骨細胞祖細胞并體外培養，發現其分化成破骨細胞的能力相對于正常人群更強，分化產生的破骨細胞比正常破骨細胞體積更大、細胞核更多、肌動蛋白環更常見、破骨能力更強、在無血清培養基中生存時間更長。He等[30-31]發現巨細胞集落刺激因子（macrophage colony-stimulating factor，M-CSF）通過結合細胞上的受體c-Fms，激活Ras/MAPK信號通路和Ras/Raf/MEK/ERK1信號通路，使破骨細胞獲得較強的分化、遷移、吸附和骨吸收能力，從而說明M-CSF/c-Fms信號通路對增加NF1患者體內破骨細胞骨吸收功能至關重要，并且他們認為c-Fms可能成為治療NF1患者的生物治療靶點。同時，研究發現TNF-α、NF-κB受體激動子的配體和M-CSF能夠通過Ras/PI3K/Akt/mTOR信號通路來促進NF1患者破骨細胞的分化、增殖、生存和骨吸收能力[32-34]。哺乳動物體內mTOR信號通路促進NF1破骨細胞增殖的下游機制尚不清楚，Ma等[32]認為可能是通過影響細胞周期蛋白D1，然后激活細胞周期蛋白依賴的激酶4、6，從而促使破骨細胞通過細胞周期G1-S的關鍵限制點。Rhodes等[35]研究發現NF1患者血清TGF-β1是正常人的5～6倍。TGF-β1是由骨母細胞分泌，并且通過Smad信號通路促進骨母細胞向破骨細胞分化，并且增加破骨細胞的骨吸收能力，相反抑制骨母細胞向成骨細胞轉化。
4.2 成骨細胞
研究發現NF1基因缺陷的骨母細胞表達的ALP、成骨細胞特異性標記物mRNA、骨相關轉錄因子和骨鈣蛋白均降低，因此NF1基因缺陷或者缺乏會阻礙骨母細胞分化為成骨細胞[36]。Sharma等[36]發現Ras/Raf-1/MEK/MAPK信號通路參與抑制成骨細胞的分化和骨鈣素的表達，通過使用MEK抑制劑PD98059能夠恢復NF1基因缺陷成骨細胞的分化。Rhodes等[35]研究發現NF1患者體內血清TGF-β1濃度提高，會抑制骨母細胞向成骨細胞轉化。Glass等[37]發現β-連環蛋白和Lrp5基因（能夠編碼Wnt共受體）的失活，會導致成骨細胞分化障礙和骨量減少，因此Wnt信號通路在抑制成骨細胞分化方面起到了顯著作用。Sullivan等[38]研究發現JNK信號通路的抑制劑能夠恢復成骨細胞功能，所以他認為JNK信號通路在NF1基因缺陷的細胞中是過度活化，JNK信號通路對成骨細胞功能非常重要。
4.3 其他因素
年齡也是一個影響NF1患者骨密度的因素，隨著年齡的增加骨密度會進一步降低，Heerv?等[39]研究發現NF1患者骨量逐漸減少，一般會在12年內進展為骨質疏松。NF1患者25-羥維生素D3減少也是導致骨量減少的原因之一[40]。Bahadir等[41]發現原發性甲狀旁腺功能亢進亦能使NF1患者骨量減少、骨質疏松，從而導致脊柱畸形，但是NF1并發原發性甲狀旁腺功能亢進的情況非常少見。Namazi[42]認為褪黑素在NF1患者骨量減少的過程起到至關重要作用。褪黑素的缺乏會降低鈉磷協同轉運、增加環磷酸腺苷水平、增加多巴胺對抗磷重吸收作用、增加糖皮質激素水平，從而導致尿磷含量增加和低磷血癥，從而使NF1患者出現骨軟化。同時，由于骨軟化而繼發的甲狀旁腺功能亢進又會協同多巴胺的作用，進一步促進尿磷流失。另一方面，過度分泌的皮質激素又會進一步降低夜晚褪黑素水平。低磷血癥和高皮質醇血癥也會抑制褪黑素的分泌，從而加重骨軟化、脊柱畸形[43-44]。
5 性早熟與中胚層發育不良
文獻報道NF1患者性早熟的發生率為2.4%～3.6%[45-46]。NF1患者發生性早熟的原因可能與生長激素分泌異常有關，但是具體分子機制不清楚。Virdis等[47]研究發現性早熟與身材矮小、中樞神經系統腫瘤、叢狀型神經纖維瘤以及嚴重脊柱側凸有關。也有學者認為是中胚層發育不良導致硬脊膜和骨的發育不良，造成硬脊膜擴張、椎體扇形變，最終導致脊柱畸形[48]。
6 展望
NF1患者所有表型包括脊柱畸形都與NF1基因突變有關，但是有證據表明這些表型亦受到其他修飾基因的影響，有時這些修飾基因甚至能夠起到決定性作用，目前發現ANRIL是NF1相關叢狀型神經纖維瘤的一個修飾基因[13, 49-50]。對于脊柱畸形發生機制，目前已有理論包括神經纖維瘤直接侵蝕與壓迫、椎管內硬脊膜擴張、褪黑素導致的脊柱旁肌肉收縮力的下降、骨量減少與骨質疏松、性早熟與中胚層發育不良。其中NF1患者發生骨量減少和骨質疏松從而促進脊柱畸形的分子機制研究相對成熟，其他理論主要停留于臨床現象分析，缺乏進一步分子機制的研究。大多數學者認為椎管內硬脊膜擴張是導致椎骨破壞吸收、脊柱畸形的原因之一；也有學者認為，先有NF1基因缺陷使椎骨破壞吸收，再發生的硬脊膜擴張。但對于這樣兩種相互矛盾的因果關系均缺少客觀數據支持。性早熟和中胚層發育不良導致NF1脊柱畸形的致病機制仍不是十分清楚。以上問題均是下一步研究方向。