絕經后骨質疏松患者維生素D與基質Gla蛋白的相關性研究

謝菲飛 謝寶強 楊雅

【摘要】 目的：探討絕經后骨質疏松患者血清25羥維生素D3水平和基質Gla蛋白（matrix Gla protein，MGP）的相關性。方法：選取南昌大學第二附屬醫院2013年4月-2016年2月門診體檢的絕經后婦女125例作為研究對象。通過檢測所有患者的骨密度（BMD）、血清25羥維生素D3、血清MGP水平，根據骨密度結果將其分為骨密度正常組30例、低骨量組47例和骨質疏松組48例。根據血清25羥維生素D3濃度將低骨量、骨質疏松患者分為缺乏組34例、不足組31例和正常組30例。分別觀察各組的血清MGP水平并分析其與BMD、血清25羥維生素D3之間的關系。結果：骨密度正常組的血清MGP水平均明顯高于低骨量組和骨質疏松組，差異均有統計學意義（P<0.05）。正常組的血清25羥維生素D3水平均明顯高于缺乏組和不足組，差異均有統計學意義（P<0.05）。相關性分析顯示，血清MGP濃度與骨密度、25羥維生素D3濃度均呈正相關。結論：絕經后骨質疏松癥患者的血清基質Gla蛋白與25羥維生素D3、BMD密切相關。隨著25羥維生素D3水平下降，血清基質Gla蛋白濃度逐漸減少。

【關鍵詞】 維生素D； 絕經后骨質疏松； 基質Gla蛋白

絕經后骨質疏松癥是因為卵巢功能衰退月經停止后出現進行性骨量減少，骨脆性增加，骨微結構損壞，骨折的風險增加的慢性代謝性疾病。維生素D及其活性代謝產物是免疫系統和內分泌系統的主要組成成分，它們不僅控制鈣磷的穩態，而且在提供大量的生物效應方面也有著非常重要的作用。維生素D對雌激素既有協同又有調節作用。維生素D受體（vitamin D receptor，VDR）是維生素D生物活性的主要介質之一。維生素D是通過VDR介導、VDR基因編碼，參與骨組織礦化過程，維持鈣穩態，最終直接影響骨重塑。研究絕經后婦女的基因時發現絕經后骨質疏松的風險與維生素D受體基因的變異有關[1-2]。基質Gla蛋白，由軟骨細胞、內皮細胞、成纖維細胞和動脈內側血管平滑肌細胞分泌的維生素K依賴性蛋白合成[3]。絕經后女性的骨質疏松癥與基質Gla蛋白基因多態性有密切聯系。前期研究發現活性維生素D能增加多種細胞中MGP的表達[4]。目前尚缺乏人血清25羥維生素D3和MGP的相關性研究。本文通過從臨床方面探討絕經后骨質疏松患者25羥維生素D3與基質Gla蛋白之間的關聯，從不同的方向尋找絕經后骨質疏松癥的發病機制?，F報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取南昌大學第二附屬醫院2013年4月-2016年2月門診體檢的125例絕經后婦女作為研究對象。納入標準：（1）均根據世界衛生組織（1994年）標準診斷的骨質疏松癥；（2）均為女性，年齡40～65歲，≥40歲絕經；（3）自然絕經年限均>1年；（4）均出現負重性和/或自發性的周身或胸、腰背痛，或脆性骨折史；（5）腰椎或股骨頸骨密度T值低于同性別峰值骨量的1個SD差以上。排除標準：各原因導致的繼發性骨質疏松癥。按照研究對象骨密度（bone mineral density，BMD）的結果分為：骨密度正常組30例，T值≥-1.0 SD；低骨量組47例，T值為-1～-2.5 SD；骨質疏松組48例，T值≤-2.5 SD和/或伴一處或多處骨折。按照國際骨質疏松組織提出的血清25羥維生素D3濃度的標準[5]，將低骨量、骨質疏松患者分為缺乏組34例，<10 ng/mL；不足組31例，10～30 ng/mL；正常組30例，>30 ng/mL。所有患者均知曉本次研究并簽署知情同意書，該研究已經醫院倫理學委員會批準。

1.2 方法 （1）標本的采集：早上空腹采5 mL靜脈血，室溫下放置30 min后離心，將上清置于-80 ℃冰箱保存。（2）標本的測定：生化指標由檢驗科測定；采用武漢優爾生科技公司的ELISA試劑盒測定血清MGP含量；采用德國羅氏診斷有限公司的試劑盒使用電化學發光全自動免疫分析儀測定血清25羥維生素D3濃度。（3）BMD測定：使用美國GE公司progidy型雙能X線片吸收骨密度儀（DXA）測定患者左髖部、腰椎的BMD值。

1.3 觀察指標 觀察所有患者左髖部、腰椎的BMD值和血清25羥維生素D3濃度并分組，分別觀察各組的血清MGP水平；分析血清MGP與BMD、血清25羥維生素D3之間的關系。

1.4 統計學處理 采用SPSS 17.0軟件對所得數據進行統計分析，計量資料用（x±s）表示，比較采用t檢驗；計數資料以率（%）表示，比較采用字2檢驗；采用Pearson和Spearman分析血清MGP與BMD、血清25羥維生素D3的關系，P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 各組間的一般資料比較 根據BMD結果分組，骨密度正常組平均年齡（49.460±9.646）歲；平均絕經年限（10.722±3.808）年；平均體重指數（23.395±2.799）kg/m2。低骨量組平均年齡（50.95±10.36）歲；平均絕經年限（11.715±3.108）年；平均體重指數（23.451±3.354）kg/m2。骨質疏松組平均年齡（51.110±8.446）歲；平均絕經年限（11.881±3.997）年；平均體重指數（22.683±3.617）kg/m2。根據25羥維生素D3濃度分組，缺乏組平均年齡（51.460±9.471）歲；平均絕經年限（11.715±3.108）年；體重指數（23.34±4.41）kg/m2。不足組平均年齡（50.950±10.452）歲；平均絕經年限（10.977±3.379）年；體重指數（22.396±3.126）kg/m2。正常組平均年齡（49.140±9.191）歲；平均絕經年限（11.833±3.139）年；體重指數（21.690±1.243）kg/m2。兩種不同結果的各組患者年齡、絕經年限、體重指數等一般資料比較，差異均無統計學意義（P>0.05）。

2.2 根據BMD分組血清MGP水平比較 根據BMD程度結果，骨密度正常組、低骨量組和骨質疏松組的血清MGP水平依次為（18.794±3.608）、（14.687±3.112）和（10.779±2.979）nmol/L。骨密度正常組的血清MGP水平均明顯高于低骨量組和骨質疏松組，差異均有統計學意義（P<0.05）。

2.3 根據25羥維生素D3濃度分組血清MGP水平比較 按照血清25羥維生素D3水平結果，正常組、缺乏組和不足組的血清MGP水平分別為（23.488±4.378）、（17.791±5.608）和（14.383±5.895）nmol/L。正常組的血清25羥維生素D3水平均明顯高于缺乏組和不足組，差異均有統計學意義（P<0.05）。

2.4 血清MGP與BMD、血清25羥維生素D3相關性分析 血清MGP與BMD、血清25羥維生素D3濃度的相關性分析結果：血清MGP濃度與髖部BMD、腰椎BMD均呈正相關，相關系數分別為0.487、0.581；血清MGP濃度與血清25羥維生素D3濃度呈正相關，相關系數為0.407。該三組均在0.01水平（雙側）上顯著相關。

3 討論

本研究發現骨密度正常組中血清基質Gla蛋白含量均明顯高于骨質疏松組和低骨量組，血清基質Gla蛋白濃度隨著BMD降低而降低，血清基質Gla蛋白濃度與髖部、腰椎的BMD呈正相關。周廣文等[6]研究發現絕經后骨質疏松癥患者MGP mRNA與BMD成正相關。MGP對血管壁鈣的沉積和結晶有抑制作用。MGP含有谷氨酸、賴氨酸殘基，羧化的MGP通過結合鈣沉積抑制異位礦化，甚至在一定程度上逆轉異常沉積，促進鈣進入骨骼。MGP的成熟包含兩個修飾步驟，先是5個谷氨酸殘基轉換成γ-羧化谷氨酸，再經磷酸化后才具有活性[7-8]。骨骼組織中的基質Gla蛋白通過調節成骨細胞和軟骨細胞的分化參與骨礦化的調節[9-11]。骨質疏松癥治療藥物如維生素K、甲狀旁腺激素、雌激素、維生素D能增加細胞中基質Gla蛋白的表達[12]。目前研究都發現基質Gla蛋白與BMD存在千絲萬縷的關系。無機磷酸鹽是成骨細胞、軟骨細胞中影響細胞內礦化相關基因表達的特異信號分子，鈣磷等礦物質干預4 h后基質Gla蛋白的表達顯著增加，

24 h后MGP mRNA的表達可高達3倍。鈣磷等礦物質可上調生長板軟骨細胞中基質Gla蛋白的含量，隨著鈣離子含量的增加，MGP mRNA的表達也上調[13]。在間充質干細胞的成骨過程中，基質Gla蛋白基因的表達隨著誘導時間的增加而增加[14]。動物實驗中去卵巢SD大鼠肌注雌二醇

12周后大鼠腰椎組織中未羧化的MGP水平明顯減少，而血清、尿基質Gla蛋白濃度增加，伴隨著BMD升高，由此不僅提示雌二醇可增加去卵巢大鼠MGP的水平，還發現BMD的升高可能是由于血清基質Gla蛋白濃度增加引起的，BMD與血清基質Gla蛋白之間有密切聯系[15]。體內雌激素水平降低是絕經后女性出現骨質疏松癥的主要原因。然而雌激素可羧化MGP，使MGP具有活性基質Gla蛋白的γ-羧化谷氨酸與鈣離子、磷等礦物質結合形成可溶性的復合物，抑制磷灰石前體和礦物質的形成和沉積，使得礦化物質的排出。動物實驗中觀察到胎球蛋白礦化復合物，其中包含MGP 2%、胎球蛋白80%、鈣磷離子18%。胎球蛋白礦化復合物有效抑制了礦物的生長、聚集和沉積?；|Gla蛋白有可能通過胎球蛋白-MGP-礦化復合物的方式不僅有效的抑制異位鈣化，而且改善松質骨的骨重構[16]。

25羥維生素D3是體內維生素D重要的儲存和轉運形式，能比較準確地體現人體內維生素D的含量，通常用于臨床評估維生素D的含量。本試驗將低骨量組、骨質疏松組按照血清25羥維生素D3水平分為正常組、不足組和缺乏組，各組基質Gla蛋白含量均有顯著差異，正常組中血清基質Gla蛋白的含量均明顯高于其他兩組。血清基質Gla蛋白含量隨著25羥維生素D3濃度降低而降低，血清25羥維生素D3濃度與基質Gla蛋白濃度呈正相關，由此發現絕經后骨質疏松癥患者血清25羥維生素D3濃度與基質Gla蛋白密切相關。20世紀90年代，對人基質Gla蛋白基因的啟動子的兩個區域進行了描述，其中包含維A酸和維生素D受體的可能結合位點。關于大鼠顱骨成骨細胞和人的骨肉瘤MG63細胞的研究發現活性維生素D3增加MGP基因和蛋白的含量[4]。細胞實驗和臨床觀察均顯示維生素D影響基質Gla蛋白的含量。近來研究發現經典Wnt信號通路受抑制可能是絕經后女性發生骨質疏松的危險因素[17-19]。使用Wnt信號通路抑制劑DKK1處理骨肉瘤MG63細胞48 h后，DKK1組和對照組相比下調Wnt/β-catenin信號通路的關鍵因子和基質Gla蛋白的濃度，由此發現DKK1抑制經典Wnt信號通路的同時MGP的含量也減少了，提示經典Wnt信號通路可能影響了基質Gla蛋白的表達[4]。維生素D影響骨代謝的途徑可能是通過促進經典Wnt信號通路增加基質Gla蛋白的含量來實現。維生素D可能是通過VDR調節成骨細胞樣細胞中各種與雌激素表達相關的因子、合成酶來增加雌激素的表達[20-21]。使用17β-雌二醇干預人骨肉瘤細胞MG63后發現17β-雌二醇增加人骨肉瘤細胞經典Wnt通路中關鍵因子的濃度同時也增加了MGP的含量[22]。由此筆者推測維生素D可能通過VDR調節成骨細胞樣細胞中各種與雌激素表達相關的因子、合成酶來增加雌激素的表達，上調雌激素的含量后促進經典Wnt信號通路調控基質Gla蛋白的表達從而影響骨代謝，這可能是絕經后骨質疏松癥的發病機制之一。

筆者通過臨床觀察發現絕經后骨質疏松癥患者維生素D和MGP呈正相關。但仍需進一步的研究證實兩者的關系，維生素D和基質Gla蛋白相關性的探討對于發現絕經后骨質疏松癥發病機制提示了新的方向。

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（收稿日期：2018-07-13） （本文編輯：李瑩瑩）