多種骨生化指標對骨折預后的研究進展

張健 安榮澤 齊新文

隨著交通工具數量和速度的增加，高能量暴力引起的外傷病例激增，因此導致的不同部位、不同損傷程度骨折亦呈上升趨勢。骨折的康復是漫長的過程，多方面因素均可引起骨折的延遲愈合甚至不愈合，對患者及家屬的工作生活造成災難性的打擊[1-3]。有統計數據追蹤骨折后連續生化指標表明，骨生化指標與骨折愈合生長存在一定相關性，對骨生化指標的變化進行分析，可以在骨折臨床診斷、治療、預后中起到一定的指導作用[4]。同時，亦有多篇動物實驗研究試圖通過改變血生化進而影響骨折的愈合[5]。骨折愈合是多種細胞參與，同時受內分泌、代謝等全身因素及局部信號分子調控的復雜病理生理及病理修復過程，如果能夠通過這些數據的變化預測骨折延遲愈合及不愈合的風險，針對風險預先調整治療方案，對于骨折臨床治療有著重要的意義。本文就骨折發生后及愈合過程中多種骨生化指標預測骨折愈合的研究進展做一文獻復習。

1 骨生化代謝指標

在正常人體代謝中，骨組織都在不斷地重建，該重建形式是成骨細胞促進骨形成和破骨細胞促進骨吸收在一種動態的平衡中進行的。骨折發生后，其愈合過程是機體的一種再生修復過程，是一面清除壞死組織，一面新生修復的過程（由膜內化骨與軟骨內化骨共同完成），整個過程是持續的和漸進的，也可以理解為由暫時性連接到永久性堅固連接的過程[6]。從生化角度分析，骨折愈合主要涉及兩個方面：有關骨折修復的各類細胞的增殖活動、有機基質的形成和無機鹽的沉積[7]。骨組織由骨細胞和礦物質（主要是鈣和磷）混合構成，正是這些礦物質使骨頭具有堅實的物理性質。骨轉換過程成骨細胞與破骨細胞的活性可以通過血生化代謝標志反映出來。規律、持續性測定血中相關生化指標具有快速、靈敏的特點，有助于判斷骨代謝狀態及骨重建是否平衡，可以預測骨折愈合程度及不愈合和延遲愈合的危險性。

1.1 骨形成生化指標

1.1.1 鈣（Calcium，Ca）和 25-羥維生素 D3[25-（OH）2-VitD3] 鈣是骨折愈合過程中最重要的元素[8]。鈣元素通常以鈣鹽晶體的形式包含在基質小泡內，當分泌到周圍基質中時，則會沉淀于膠原纖維的周圍參與完成鈣化，形成骨質[9-10]。在骨折愈合過程中，上述鈣鹽沉積的過程是一個重要的關鍵步驟，血液中鈣、磷是以Ca2+和HPO4-的離子形式存在，兩者的平衡組成相互作用的系統。成骨作用（鈣鹽在骨中沉積）和溶骨作用（骨中鈣鹽溶解）的正常進行是維持血液中鈣磷含量穩定的重要環節；同時，血液中鈣、磷含量又直接影響骨的鈣化與溶解，當Ca3（PO4）2及CaCO3的濃度乘積升高時，鈣磷就在骨的有機質中先形成膠體的磷酸鈣，再沉淀為CaCO3和Ca3（PO4）2，即作為骨的無機鹽成分沉淀于骨內，也就是說鈣磷乘積的升高，有利于鈣鹽的沉積。因此，血清中鈣、磷升高，必然會使鈣磷乘積升高，從而促進鈣鹽沉積，則可以認為骨折后處于逐漸愈合的過程。鈣、磷在骨折愈合中起到非常重要的作用，在兩者代謝方面，維生素D則是重要的骨代謝調節激素之一，能夠促進鈣的吸收、重吸收并促進鈣在骨骼的沉積，為骨質礦化提供合適的微環境[11]。維生素D可以作用于成骨細胞，促進合成非膠原蛋白，提高堿性磷酸酶的活性，刺激生長因子和細胞激動素的合成，促進骨折后骨的形成和礦化[8]。但維生素D通常難以直接測得，血清25-（OH）2-VitD3是反映體內維生素D營養狀態的靈敏指標[12-13]。因此，通過對血清中25-（OH）2-VitD3的測量可以反映出骨折后骨代謝發生的變化，進而明確了解骨折愈合的程度。

1.1.2 降鈣素（Calcitonin，CT）及降鈣素原（Procalcitonin，PCT） CT是人體調節骨鈣代謝的另外一種內源性激素，可以抑制破骨細胞的活性和增生，抑制骨吸收，降低骨轉換率，直接作用于成骨細胞促進骨形成，有效增加鈣元素向骨的轉移，改善骨結構[14]。有研究通過對比骨折術后患者是否使用CT對骨折愈合的影響，發現術后聯合應用CT，具有功能恢復好，延遲愈合及不愈合的并發癥少等優點，同時能防治骨質疏松癥，降低再次骨折的風險，提高患者生活質量，具有良好的臨床適用性[15-16]。PCT是CT無活性的前肽物質，對感染性疾病有早期診斷的作用，且具有較高的特異性和靈敏性[17-18]。有研究表明，對于PCT增高的患者，血液白細胞（WBC）、血沉（ESR）、C-反應蛋白（CRP）這些傳統的炎癥指標均比正常組顯著升高，可以作為分析感染所導致的骨折延遲愈合或不愈合的早期診斷標準[19-20]。

1.1.3 骨特異性堿性磷酸酶（NBAP） NBAP是成骨細胞表面的一種糖蛋白，可以用來預測和評價骨代謝平衡，具有一定特異性和敏感性。曹燕明等[21]的研究表明通過監測NBAP的變化，可以預測骨質骨量的變化，是一種敏感的測定骨轉換的標志物，骨折后進行定量測定和動態觀察可為控制骨吸收的治療提供依據，但在預測高風險骨折延遲愈合和不愈合病例的應用上尚無明確的報道，同時，臨床上骨軟化癥佝僂病原發性甲旁亢、前列腺癌或乳腺癌等疾病會影響堿性磷酸酶的測定，如何避免該因素干擾仍需進一步研究。

1.1.4 骨形態發生蛋白（Bone Morphogenetic Protein，BMP） BMP的作用主要包括改建間充質細胞、刺激其分化、加強細胞外基質的合成及維持成骨細胞表型幾個方面[22]。研究表明，BMP-2在骨折早期骨痂形成中具有重要作用，其誘導成骨的生物學作用和長期效果也已被證實，它能促進骨折后骨生長，促進骨間隙的愈合[23-24]。該物質表達量減少是造成愈合延遲的重要影響因素。BMP家族成員眾多，其中BMP-2及BMP-7兩種蛋白對骨創傷及其修復的作用研究得較為深入，臨床目前研究以骨形成過程的細胞級聯反應為特征[25]。

1.2 骨吸收生化標志

1.2.1 基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMPS） 在骨折愈合的炎癥期修復期和塑形期，膠原的生成有時間上的順序性，并且相互之間還具有調節作用。MMPS是一類酶活性中心，含有鋅離子、蛋白結構相似、編碼基因與膠原酶基因同源的蛋白分解酶家族[26]。孫偉方等[27]研究表明，病理狀態下MMPS活性增強后，通過水解在骨重建過程中加速骨降解和吸收，減緩了愈合進程，引起骨折的延遲愈合甚至導致不愈合。目前，MMPS多見于骨質疏松方面的研究，有研究表明，隨著骨密度的降低，MMP-2及MMP-9呈現升高趨勢，絕經后女性表現更為明顯，而骨折后該指標的改變尚無明確結論。

1.2.2 羥脯氨酸（hydroxyproline，HYP） HYP是一種含量穩定的特異性非必須氨基酸，具有多種重要的生理功能和獨特的生物活性，是人體膠原蛋白的主要成分。在骨骼遭到破壞時，骨膠原代謝速度加快，其中HYP有著重要的生理功能[28]。但在臨床上中，由于結締組織等分解代謝、食物中蛋白質種類及含量的改變可能影響HYP的測量，故其應用于預測骨折愈合上缺乏特異性及敏感性，應用方面尚需進一步研究。

1.2.3 骨橋蛋白（osteopontin，OPN） OPN是一種非膠原基質蛋白，由成骨細胞、破骨細胞合成和分泌，參與細胞的增殖、骨重建和礦化、信號轉導等過程。OPN含有一個精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸序列，該序列具有高度保守性，與細胞黏附相關。有研究表明，高OPN水平是骨折發生發展重要的危險因子，對骨折后的骨生長愈合也有著重要的影響，主要表現在負性調節增殖、促使OPN由活躍的生長狀態轉向成熟從而促進骨吸收、抑制骨礦沉積3個方面[29-30]。目前，尚未見關于骨橋蛋白應用于骨折預測的相關文獻報道。

2 預測骨折風險的應用

大量的研究表明骨折后血生化及骨代謝指標有著明顯的改變，而這些改變也因骨折愈合情況的不同而有些變化，對這些數據的分析可以用作預測骨折愈合情況的手段。目前研究表明上述指標作為骨折后血生化及骨代謝指標具有及時、靈敏、特異性高等優點，可以早期反映出骨的轉換水平，預測骨折后發生延遲愈合甚至不愈合的風險，將多種生化指標結合分析，較單獨通過某種指標及追蹤影像學資料變化的方法提高了對骨折的預測力度[31]。但是，這些指標受機體其他因素的影響也必須考慮在內。

2.1 一般情況 兒童由于骨骼生長發育的原因，骨生成生化指標比成年人要高，男性成年后指標趨于穩定，而女性隨著月經周期而出現一定的改變，這方面在圍絕經期及生育哺乳期間則表現的更加明顯，前者受孕激素、雌激素影響，后者則由于增加了母體骨骼的負擔和需提供嬰兒生長發育所需要的鈣[32]。另外，隨著年齡的增長，骨轉化發生負平衡，骨吸收大于骨形成，造成骨量的丟失，骨的結構和形態發生改變，因而導致骨質疏松，不僅增加了骨折的風險，更影響了骨折后愈合情況。范永前等[33]以老年股骨粗隆骨折為研究對象分析認為骨代謝生化指標能夠及時靈敏地反映短期骨代謝的情況，但應區別于中青年的骨生化的改變程度和預后判斷。

2.2 藥物和疾病 長期使用利尿劑、避孕藥等藥物可以影響機體多種指標，骨折后相關生化指標自然也在其列，而激素相關藥物治療，如激素替代、雌激素調控等，甚至可以在排除其他因素影響下改變骨轉化指標70%以上，改變幅度高于骨折后的生化指標的變化，對其預后的判斷造成極大的干擾[34]。不同藥物、不同劑量、不同身體狀況時這些指標的改變幅度均有所不同，骨相關疾病，如骨質疏松、骨腫瘤、骨性關節炎、風濕性骨病等影響則更大[35-36]。這些為骨生化指標與骨折預后之間關系的研究造成了一定影響，也是該方向理論應用于臨床受限的重要因素之一。

3 小結

綜上所述，骨代謝生化指標易于無創測得，同時由于具有及時、靈敏、特異等優點，可以早期反映出骨的轉換水平，預測骨折發生的風險性，同時從樣本采取及經濟方面也可得到患者及家屬的認可，現已經廣泛應用于基礎和臨床研究。但查閱國內外文獻，目前仍沒有關于多指標聯合應用預測骨折預后的明確標準。將多種骨相關生化代謝指標結合來預測骨折預后，評估發生骨折延遲愈合及不愈合的風險，是否比單一的骨生化代謝指標更精確，或者可以有效避免年齡、性別、疾病、藥物等干擾影響，目前尚未見大量文獻報道。如果能將多種骨代謝生化指標相結合，找到一個能盡可能準確預測骨折預后的標準，則可以有針對性地進行治療，降低出現骨折延遲愈合及不愈合的可能，減少醫患糾紛及減輕患者經濟壓力。

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