血清抗酒石酸酸性磷酸酶-5b和組織蛋白酶K隨年齡及絕經變化的分析

黃永平 王亮

1.合肥職業技術學院，安徽 合肥 238000 2.西南醫科大學附屬醫院急診科，四川 瀘州 646000

生物化學骨轉換標志物(bone turnover markers，BTMs)是特定的骨衍生分子，歸類為骨形成或再吸收標志物：這些標志物存在于血清或尿液中，是評估骨轉換可靠、非侵入性的相對簡便的方法[1-2]。在過去二十年中，BTMs的測定已被用于代謝性骨疾病(包括骨質疏松癥)的診斷、監測和管理[3]。一些BTMs已被用于預測未來骨密度的變化和骨折風險；識別代謝性骨病患者；評估抗吸收和合成代謝療法的效率，以及監測患者對這類療法的反應或依從性[4-5]。此外，由于骨礦物質密度(BMD)的變化非常小且需要一年以上的時間去監測其變化，所以監測BMD值難以適用于反應骨轉換的急劇變化，而BTMs觀察到的變化(3個月內)是快速的，其足以敏感監測到骨轉換的急性變化。這些潛在的臨床應用可能會增加BTMs預測的準確性，并有助于預防代謝性骨病(包括骨質疏松癥或骨質疏松性骨折患者)的發生發展[6]。

在臨床使用之前建立BTMs的參考區間非常重要。因此，大量學者做了很多努力來建立BTMs在不同人群中的參考區間值。然而，西南地區成年女性血清抗酒石酸酸性磷酸酶-5b(tartarate-resistant acid phosphatase isoform-5b，TRACP-5b)、組織蛋白酶K(cathepsin K，CTSK)隨年齡、絕經變化及與骨密度的關系尚無相關數據支持。因此，本研究的主要目標是：①調查西南地區不同年齡組健康女性TRACP-5b和CTSK值的總體趨勢和分布情況，②確定絕經狀態對TRACP-5b、CTSK的影響；為建立BTMs的特異性參考區間值提供數據支持。

1 材料和方法

1.1 研究設計

在50個月的研究期間(2012年10月至2017年5月)，共有5241名西南地區婦女在分散在合肥市周圍的40個醫療衛生保健中心進行健康調查時隨機招募。通過多階段采樣技術獲得樣本。在第1階段，從40個醫療衛生保健中心隨機選擇了兩個中心。第2階段：從指定的中心收集簡單的隨機樣本，并查看登記人群的家庭檔案。在第3階段，根據預先確定的納入標準，聯系選定檔案中所有20～79歲年齡段的女性，以便盡可能多納入該研究。根據每個中心內注冊的女性人數按比例確定每個中心隨機選擇的人數。記錄參與本研究婦女的年齡、體重、身高、BMI和腰臀比(WHR)。所有婦女都經過醫學檢查，并收集有關生活方式、吸煙習慣、運動情況、咖啡和茶的消費以及服用維生素和藥物情況。患有癌癥或慢性疾病的婦女，包括骨關節炎或確定的骨質疏松癥或明顯的內分泌疾病，或任何可能影響骨代謝的藥物治療形式(如使用雌激素受體調節劑、植物雌激素、糖皮質激素、降鈣素、抗驚厥藥、甲狀腺素和/或雌激素治療)被排除在最終分析之外。近期報道發生病理性骨折(2年內)或最近接受外科手術(3個月)，以及懷孕或哺乳或口服避孕藥等女性也被排除在外。最終，居住在西南地區的2125名健康女性(年齡在20～79歲之間)參加了本研究：絕經前為1557名，絕經后女性為568名。這些女性的年齡、人體測量數據以及BMD值列于表1中。年齡在35～45歲的絕經前健康女性被用于確定TRACP-5b和CTSK的參考值。本研究得到了本院倫理委員會的批準，并且取得參與者的知情同意。

1.2 骨礦物質密度測量

通過雙能X射線吸收測定法(DXA)測定前后腰椎(L1-L4)和近右和左側股骨的平均BMD(g/cm2)。BMD值根據WHO標準分類：T值處于-1～-2.5區間被認為骨量減少，而T值<-2.5被認為是骨質疏松癥，T值>-1被認為骨量正常。

1.3 標本采集

在標準化條件下，早晨采集靜脈血樣。所有樣本都在過夜禁食后第2天上午9:00時至11:00時收集。血樣在4 ℃環境下2500g離心10 min獲取血清，并儲存到-80 ℃冰箱內直至完成測定。根據制造商的說明書，采用ELISA法測定血清中TRACP-5b和CTSK含量。

1.4 統計學處理

結果以95%置信區間(95%CI)表示為均值或幾何均值，分類變量表示為頻率。使用SPSS 13.0軟件。分析前對非正態分布的數據采取對數轉換。計算TRACP-5b和CTSK的95%參考區間。使用局部加權散點圖(LOWESS)曲線分析來進行年齡分組(分別為：20～24、25～29、30～34、35～39、40～44、45～49、50～54、55～59、60～64、65～69、70～74和75～79)，并確定不同年齡組TRACP-5b和CTSK值的總體趨勢和分布。此外，應用ANOVA檢驗(獨立樣本t檢驗)來檢查不同年齡組與35～45歲女性的TRACP-5b和CTSK值是否不同。

2 結果

2.1 西南地區婦女的人體測量學和其他特征

表1顯示了納入研究的西南地區絕經前(n=1557)和絕經后(n=568)女性測量的基本人體特征。與絕經前婦女相比，絕經后婦女表現出較高的BMI(P<0.001)和WHR(P<0.001)。根據年齡組和WHO標準，所有婦女均顯示正常的BMD值，絕經前婦女的腰椎(L1-L4)和股骨頸的BMD值均顯著高于絕經后婦女(P<0.05)，而血清FSH，LH水平均顯著低于絕經后婦女，E2水平高于絕經后婦女(P<0.05)。

表1 西南地區絕經前、絕經后婦女的人體測量特征和骨密度值Table 1 Anthropometric characteristics and BMD values of the studied healthy pre- and post-menopausal women in Southwest China

2.2 年齡對TRACP-5b和CTSK的影響

表2顯示了所研究的西南地區婦女的血清TRACP-5b、CTSK幾何平均值和95%置信區間。將所有TRACP-5b、CTSK的年齡相關變化與參考區間組進行比較。隨著年齡的增加，TRACP-5b、CTSK均逐漸增加，并且在60歲以后TRACP-5b和CTSK水平均保持穩定。

表2 西南地區不同年齡組婦女的血清TRACP-5b、CTSK水平Table 2 Geometric mean and 95% confidence interval (95% CI) of age-specific values of TRACP-5b and CTSK of health women in Southwest China

注：參考值為35～45歲年齡組的幾何平均值(95%CI)；與參考值相比，*P<0.05。

2.3 絕經狀態對TRACP-5b和CTSK的影響

表3顯示了西南地區絕經前、后婦女的血清TRACP-5b、CTSK、PTH和礦物質水平。相比，絕經后婦女的血清TRACP-5b、CTSK、PTH均顯著高于絕經前婦女(P<0.05)，而Mg水平顯著低于絕經前婦女(P<0.05)。表4顯示了與絕經年數相關的TRACP-5b、CTSK水平與絕經前值相比結果。與絕經前相比，不同絕經年限婦女的TRACP-5b、CTSK水平均顯著增加(P<0.05)。

表3 西南地區絕經前、后婦女的血清TRACP-5b、CTSK、完整PTH和礦物質水平Table 3 Geometric mean of TRACP-5b, CTSK, intact-PTH, and minerals in healthy women in Southwest China according to menopausal status

表4 西南地區婦女不同絕經年限的TRACP-5b、CTSK變化Table 4 The change of TRACP-5b and CTSK in relation to years since menopause in women in Southwest China

2.4 多因素分析中影響TRACP-5b和CTSK的因素

逐步多元線性回歸分析發現，年齡、BMI、FSH、LH和PTH是TRACP-5b的影響因素，CTSK的影響因素包括年齡、BMI、FSH、LH和PTH(表5)。

表5 逐步多元線性回歸分析TRACP-5b和CTSK的影響因素Table 5 Analysis of the influential factors of TRACP-5b and CTSK with stepwise multiple linear regression

3 討論

為了正確評估不同年齡和健康狀況的受試者骨轉換情況，建立健康成年人群代表性樣本的BTMs參考區間很重要。為此目的，本研究首次提供了西南地區健康女性(年齡組：35～45歲)TRACP-5b和CTSK的參考值。已知骨吸收相關的BTMs表現出明顯的晝夜節律，易受食物攝取的影響[7-8]。本研究通過標準化采樣時間和采樣前一夜禁食將這些影響差異降至最低。此外，使用口服避孕藥、維生素D缺乏癥、懷孕、哺乳期和近期骨折均會影響BTMs的變化，上述患者均在本研究中被排除，保證了所建立的TRACP-5b和CTSK參考值具有一定的精確性。考慮到30歲以下女性由于骨骼不成熟而表現出BTMs增加的可能性，同樣超過45歲處于圍絕經期婦女的BTMs亦有可能增加，因此本研究選擇35～45歲年齡組的TRACP-5b和CTSK水平作為參考值[9]。

血清TRACP-5b主要產生于破骨細胞，具有較低的日變化性，其水平不受攝食的影響，并且在腎或肝功能衰竭時不會積聚在血流中[10]。TRACP-5b水平在骨疾病患者中升高，在抗代謝治療期間降低。越來越多的證據表明血清TRACP-5b可以顯示破骨細胞的數量而不是它們的活性[11]。CTSK是一種骨膠原降解產物，其水平反映了膠原蛋白的降解，間接代表了破骨細胞的骨吸收[12]。最近研究證明CTSK可以預測骨質疏松癥的骨折風險，并不依賴于BMD和骨轉換[13]。本研究中，隨著年齡的增加，TRACP-5b、CTSK均逐漸增加，在60歲以后TRACP-5b和CTSK水平均保持穩定，并且不同絕經年限婦女的血清TRACP-5b、CTSK水平較絕經前婦女顯著增加。Jain等[14]報道，在絕經后女性患者中，TRACP-5b(37%)和CTSK(79%)的值高于絕經前女性。同樣，Tamaki等[15]報道日本絕經后婦女TRACP-5b和CTSK的水平較絕經前相應變化增加了41%和88%。因此，本研究的結果將成為西南地區鑒定具有高TRACP-5b和CTSK水平的絕經后婦女骨折風險的有用臨床工具。然而，尚不能確定TRACP-5b和CTSK的變化是在絕經過渡的早期還是在月經停止之前發生。此外，大多數研究表明，即使在老年人中，TRACP-5b和CTSK的平均值仍然繼續升高[16]。這是因為與雌激素失衡相關的骨轉換增加，大多數女性在4～8年后的轉換率下降，此時這些水平似乎略有下降，但仍高于絕經前水平：事實上，這些觀察在本研究的絕經后婦女中表現明顯。

在本研究中，BMI較高的女性表現出較低的TRACP-5b和CTSK值。這些觀察結果與以前的研究一致：Machado等[17]報告在絕經后婦女中BMI與TRACP-5b之間呈顯著負相關；Liu等[18]發現TRACP-5b在BMI >25 kg/m2絕經前婦女中的水平低于≤25 kg/m2；Oliveira等[19]發現在肥胖的絕經后婦女中，BMI與CTSK之間存在顯著的負相關；Gossiel等[20]研究表明在絕經前婦女中，BMI較高的女性CTSK顯著降低。BMI和TRACP-5b、CTSK之間的關系可能涉及幾種機制來解釋，包括脂肪細胞因子對成骨細胞和/或破骨細胞的影響，需要通過進一步的研究來探索這些機制。同時，PTH數值與TRACP-5b、CTSK之間呈負相關：表明PTH數值較高的女性，其循環TRACP-5b、CTSK明顯較低。PTH是調節骨代謝的重要激素，伴甲狀旁腺降低的人群中鈣平衡受損，但PTH升高介導的骨丟失減輕。這與Gossiel等[20]的觀察結果一致。此外，血清FSH和LH均與TRACP-5b、CTSK呈正相關，提示隨著FSH和LH水平的升高骨轉換增加，這種結果與以前的研究一致[21]。

總之，本研究的結果為絕經前健康的西南地區婦女提供了TRACP-5b、CTSK的參考值，這將有助于在較長時期內評估該地區婦女骨轉換情況。