骨質疏松性骨折與 OPG/RANK/RANKL的相關性研究

黃　斌, 秦漢興, 呂　波, 李林武, 秦慶發, 于　佳

(廣西壯族自治區桂林市人民醫院 骨一科, 廣西 桂林, 541002)

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骨質疏松性骨折與 OPG/RANK/RANKL的相關性研究

黃斌, 秦漢興, 呂波, 李林武, 秦慶發, 于佳

(廣西壯族自治區桂林市人民醫院 骨一科, 廣西 桂林, 541002)

目的探討OPG、RANK和RANKL水平的變化在骨質疏松性骨折愈合過程中的意義。方法隨機選擇在本院住院治療的骨質疏松性骨折病例228例為病例組，同期因其他外傷入院者106人為對照組。采用ELISA方法檢測血清OPG、RANK和RANKL的水平。比較2組OPG、RANK和RANKL的水平及OPG/RANKL比值的變化。結果骨折后病例組OPG水平上升，至傷后1周達到最高(206.64±57.22) pg/mL, 顯著高于對照組(P<0.05)，傷后2周仍維持在較高的水平。病例組RANK和RANKL在傷后第3天達最高，分別為(108.45±20.45) pg/mL和(107.45±32.67) pg/mL, 均顯著高于對照組(P<0.05)，然后逐步下降。病例組OPG/RANKL比值在傷后呈升高趨勢，至傷后2周達到高峰(2.13±0.02)，傷后第3天、1周、2周、4周的比值均顯著高于傷后第1天(P<0.05)。OPG與RANKL呈負相關關系(P<0.05)。結論OPG/RANK/RANKL系統對骨質疏松性骨折術后的愈合有較重要的作用。

骨質疏松性骨折; OPG; RANK; RANKL

骨質疏松癥是一種全身性骨代謝障礙遺傳性疾病，其主要特征為骨組織顯微結構退化、骨量減少、骨礦物成分和骨基質呈等比例減少、骨脆性增加，并且骨折的危險度增加[1-2]。骨質疏松癥最常見及最嚴重的危害是骨質疏松性骨折(OPF)[3]。骨保護蛋白(OPG)、核因子-κB受體活化因子(RANK)和核因子-κB受體活化因子配體(RANKL)系統是一個在骨代謝中發揮重要作用的系統[4]，它參與調節成骨細胞介導的骨基質合成過程與破骨細胞介導的骨吸收過程的動態平衡。OPG/RANK/RANKL 系統對骨質疏松性骨折的發病機制有顯著影響，特別是OPG/RANKL的比值是破骨細胞分化誘導的決定性因素[5], OPG/RANKL比值的平衡對于骨量的穩定性和正常的骨重建十分重要。本研究動態觀察了骨質疏松性骨折患者在骨折愈合不同時間OPG、RANK和RANKL的水平，并分析OPG/RANKL比值的變化，探討OPG/RANK/RANKL在骨質疏松性骨折愈合過程中的影響，現報告如下。

1　資料與方法

1.1研究對象

選擇2012年6月—2015年9月本院收治的骨質疏松性骨折病例228例為病例組，均為新發性骨折，其中髖部骨折127例(55.70%)，椎骨骨折65例(28.50%)，橈骨遠端36例(15.78%); 男85例，女143例；年齡45～81歲，平均(61.26±4.80)歲; BMI為(24.92±1.47) kg/m2。骨質疏松診斷標準：如果1個或以上部位的骨密度值低于正常同性別峰值2.5個標準差可診斷為骨質疏松[6]。排除嚴重肝腎功能不全、糖尿病、甲狀腺或甲狀旁腺疾病、近1年內有骨折史、近半年未服用過雌激素、抗凝劑及其他影響骨代謝的藥物者。隨機選擇同期因外傷入院且除外骨質疏松和類風濕性關節炎者106例為對照組，其中男44例，女62例；年齡48～74歲，平均(60.78±5.56)歲; BMI為(25.67±1.78) kg/m2。2組的年齡、性別、BMI的差異均無統計學意義(P>0.05)。

1.2研究方法

分別在傷后第1、3天及傷后1、2和4周采集2組空腹靜脈血各5 mL。以3 000 r/min離心20 min后，留取血清，-70 ℃保存備檢。采用ELISA方法檢測血清OPG、RANK和RANKL的水平，試劑盒產自美國R&D公司，有效期內使用，嚴格按說明書操作。

1.3統計學處理

應用SPSS 18.0統計軟件進行數據分析。計量資料采用均數±標準差表示，組間數據比較采用t檢驗。計數資料的比較采用Pearson、χ2檢驗，雙變量間的相關性檢驗采用Pearson相關分析。檢驗水準α=0.05，以P<0.05為差異有統計學意義。

2　結　果

2.1術后各時間點血清OPG、RANK、RANKL的水平

傷后1 d病例組的OPG最低，僅為(152.02±57.00) pg/mL, 顯著低于對照組 (P<0.05)。隨后OPG水平開始上升，至傷后1周達到最高水平，為(206.64±57.22) pg/mL, 顯著高于對照組(P<0.05)。傷后2周仍維持在較高的水平，以后逐步降低。病例組傷后1、2和4周的OPG均顯著高于傷后第1天(P<0.05)。見表1。

表1　骨折愈合過程不同時間病例組及對照組血清OPG水平比較

與對照組比較, *P<0.05; 與傷后1 d比較, #P<0.05。

傷后1周內RANK處于較高的水平，其中表達高峰在傷后第3天，為(108.45±20.45) pg/mL, 然后呈下降趨勢，病例組在傷后第1天、第3天和1周的RANK水平均顯著高于對照組(P<0.05)。病例組傷后1周、2周和4周的RANK均顯著低于傷后第1天(P<0.05)。見表2。

表2　骨折愈合過程不同時間病例組及對照組血清RANK水平比較

與對照組比較, *P<0.05; 與傷后1 d比較, #P<0.05。

傷后1周內RANKL水平呈現較高的水平，其中傷后第3天最高，為(107.45±32.67) pg/mL, 然后逐步下降，病例組在傷后第1天、第3天和1周的RANKL水平均顯著高于對照組(P<0.05)。病例組傷后第3天、1周、2周、4周的RANKL均顯著低于傷后第1天(P<0.05)。見表3。

表3　骨折愈合過程不同時間病例組及對照組血清RANKL水平比較

與對照組比較, *P<0.05; 與傷后1 d比較, #P<0.05。

2.2術后各時間點血清OPG/RANKL 比值的變化

病例組OPG/RANKL 比值在傷后呈升高趨勢，至傷后2周達到高峰，為(2.13±0.02)。病例組傷后第3天、1周、2周、4周的比值均顯著高于傷后第1天 (P<0.05)。病例組在傷后第1天和第3天的比值顯著低于對照組(P<0.05); 傷后1周和2周的比值顯著高于對照組(P<0.05)，見表4。

表4　骨折愈合過程不同時間病例組及對照組血清OPG/RANKL比值變化

與對照組比較, *P<0.05; 與傷后1 d比較, #P<0.05。

2.3OPG/RANK/RANKL的相關性

OPG、RANK及RANKL之間的相關性分析見表5。骨折病人傷后OPG與RANK呈較弱的負相關關系(r=-0.09,P<0.05)，而與RANKL呈中等負相關關系(r=-0.51,P<0.05)。RANK與RANKL呈較強的正相關(r=0.80,P<0.05)。

表5　OPG/RANK/RANKL的相關系數矩陣

3　討　論

骨質疏松患者全身性骨量減少伴有骨脆性增加，引發的嚴重后果是易出現骨折，常發部位有髖部、胸腰椎或橈骨遠端，并且再發風險比較大。成骨細胞主導的骨形成以及破骨細胞主導的骨吸收對于機體的骨代謝和骨重建十分重要，這兩種細胞保持穩定的平衡關系有賴于OPG/RANK/RANKL系統的關鍵作用[7]。破骨細胞的成熟活化則依賴RANKL, RANKL通過與成熟破骨細胞或破骨細胞前體表面上的RANK結合，能增進破骨細胞的分化及骨吸收的活性；而且活化的RANKL 還可以增加骨基質的通透性，阻止破骨細胞的凋亡，從而誘導骨吸收并減少骨形成。OPG是在1997年被發現的一種分泌型糖蛋白，在人體骨組織中有較高含量的表達，成骨細胞骨髓基質細胞能表達OPG, OPG能競爭性抑制RANKL的唯一受體RANK與RANKL的結合，抑制破骨細胞分化與成熟，并促進破骨細胞的凋亡，而且OPG還能促進成骨細胞樣細胞進一步分化成熟為成骨細胞，并激發其成骨活性以促進新骨組織的形成，在骨折愈合過程中起非常重要的作用[8-9]。

Kon等[10]研究表明, OPG在骨折愈合過程中表達增強，在骨折后24 h內和第7天出現2個表達高峰。而RANKL的表達高峰出現骨折后第3天，表明OPG、RANKL在骨折愈合過程中發揮重要作用。本研究結果顯示，骨質疏松骨折患者在骨折后第1天OPG的水平低于對照組，隨后水平開始上升，至傷后1周達到最高水平，傷后2周仍處在較高的水平。病例組傷后1周、2周和4周的OPG均高于傷后第1天，提示增高的OPG或為代償機制，對于骨折的愈合起重要作用。邸軍等[11]研究表明，骨折后隨著愈合時間延長, OPG水平逐漸上升，在傷后2周達到最高水平。動物試驗[12]也表明, OPG 轉基因敲除小鼠會出現嚴重的骨質疏松，而給予OPG治療則能增加小鼠骨小梁體積，并促進骨形成。本研究中, RANK和RANKL的水平在傷后第1天均高于對照組，且在傷后第3天達到最高水平，然后在愈合過程中逐步下降，且病例組傷后第3天、1周、2周、4周的RANKL均低于傷后第1天，說明在骨折愈合過程中, RANKL表達水平的降低使破骨細胞出現失活、凋亡，從而促進骨重建。

OPG/RANKL比值的穩定對于破骨細胞和成骨細胞的發育平衡影響重大，如果該比值降低，則能促進破骨細胞分化，引起骨密度的下降，出現骨質疏松。反之，如比值增高，則破骨細胞分化激活減少，有利于骨折愈合，與劉文等[13]的研究一致。本研究病例組OPG/RANKL比值在傷后呈升高趨勢，至傷后2周達到高峰，病例組傷后第3天、1周、2周、4周的比值均顯著高于傷后第1天(P<0.05)。而且相關分析也顯示OPG與RANKL呈負相關關系，從另一個角度說明骨質疏松性骨折在術后OPG/RANKL比值會有一個增高的過程，也提示了外源性補充OPG進行防治骨質疏松的可行性。

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Relationship between osteoporotic fracture and OPG/RANK/RANKL

HUANG Bin, QIN Hanxing, LYU Bo, LI Linwu, QIN Qingfa, YU Jia

(DepartmentofOrthopedics,GuilinPeople’sHospital,Guilin,Guangxi, 541002)

ObjectiveTo explore the significance of changes of OPG, RANK and RANKL in the healing process of osteoporotic fracture. MethodsA total of 228 patients with osteoporotic fracture were chosen as case group, and 106 hospitalized patients with trauma in the same period were chosen as control group. The levels of OPG, RANK and RANKL in serum were tested by ELISA, and the change of OPG, RANK, RANKL and ratio of OPG to RANKL were compared. ResultsThe level of OPG in case group increased after fracture, and reached the highest level (206.64±57.22) pg/mL at 1 week after fracture, and was higher than that of control group (P<0.05). The OPG still maintained at the relatively high level at 2 weeks after fracture. The RANK (108.45±20.45) pg/mL and RANKL (107.45±32.67) pg/mL of case group reached the highest level at 3 days after fracture, both were significantly higher than those of control group (P<0.05), and then decreased. The ratio of OPG/RANKL rose after fracture and reached the highest value (2.13±0.02) at 2 weeks after fracture. The ratios at 3 days, 1, 2 and 4 week after fracture were all higher than the ratio at 1 day after fracture (P<0.05). The OPG was negatively correlated with RANKL (P<0.05). ConclusionThe system of OPG/RANK/RANKL has an important role in the healing process of osteoporotic fracture.

osteoporotic fracture; OPG; RANK; RANKL

2016-05-16

R 683

A

1672-2353(2016)19-051-04DOI: 10.7619/jcmp.201619015