抵抗素水平與股骨頭壞死塌陷進程的相關性

何曉銘 龔水帝 龐鳳祥 陳嘵俊 李偉峰 沈瑩姍陳立新 楊帆 劉少軍 魏秋實

1廣州中醫藥大學（廣州510405）；2 廣州中醫藥大學第一附屬醫院三骨科保髖區（廣州510405）；3 廣州中醫藥大學第一附屬醫院三骨科（廣州510405）

股骨頭壞死（osteonecrosis of the femoral head，ONFH）是指由多種原因致使股骨頭血供受損或中斷，引起骨細胞與骨髓成分凋亡，進而誘發股骨頭結構改變甚至塌陷的系列病理改變與臨床表現［1］。目前ONFH 的病理機制尚未研究明確，但無論是創傷性股骨頭壞死還是非創傷性股骨頭壞死，股骨頭的血供受損是目前公認的股骨頭壞死的始動因素［2］。有研究［3］表明，軟骨下骨的供血不足可能會導致股骨頭壞死。在股骨頭壞死的病理過程中，軟骨中的生物標志物水平亦會出現變化。抵抗素（resintin）作為一種具有炎癥前因子特征的脂肪因子，能夠促進細胞的增殖、介導炎癥介質、影響血管的生成與收縮［4］。有學者［5-6］認為抵抗素的炎癥介導作用會對關節軟骨產生影響，加快軟骨的退變。軟骨的病變與股骨頭壞死的進程相關，抵抗素水平的增高能加快軟骨的病變，影響股骨頭的炎癥環境，有可能加快股骨頭壞死的塌陷進程。本文旨在比較不同分期的股骨頭壞死患者的血清抵抗素水平，探究抵抗素水平與股骨頭壞死塌陷進程的相關性。

1 對象與方法

1.1 研究對象選取

1.1.1 股骨頭壞死組（實驗組） 本組共納入88 例患者，隨機選取2017年1月至2018年6月于廣州中醫藥大學第一附屬醫院三骨科住院治療的股骨頭壞死患者。納入標準：（1）符合中華醫學會骨科學分會關節外科學組2016年發表的股骨頭壞死臨床診療規范的診斷標準；（2）符合國際骨循環學會（Association Research Circulation Osseous，ARCO）分期Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ期患者；（3）年齡在18 ～65 歲的成年患者。

1.1.2 對照組 本組共納入50 例患者，為同時期于廣州中醫藥大學第一附屬醫院體檢中心進行體檢的非股骨頭壞死者。

實驗組與對照組均排除近半年內服用過激素、降脂類藥物或影響骨代謝藥物者。所有研究對象既往均無高血壓、糖尿病、冠心病、HIV 等病史。本研究嚴格遵照赫爾辛基宣言，并且獲得廣州中醫藥大學第一附屬醫院倫理委員會批準（編號：20140307）。每位患者在納入研究前均簽署知情同意書。本研究在中國臨床試驗注冊中心注冊，注冊號：ChiCTR-RPC-15006290。所有原始數據來自廣州中醫藥大學第一附屬醫院關節骨科數據庫系統V1.0（登記號：2017SR274625）。

1.2 方法

1.2.1 血液標本采集 所有研究對象均空腹抽取外周靜脈血約10 ～15 mL，將全血離心（820g，4 ℃）10 min 后置于-80 ℃冰箱保存備用。

1.2.2 Resistin 的檢測 使用酶聯免疫吸附測定［7］（Enzyme-Linked Immunosorbent Assays，ELISA）試劑盒（cusabio biotech，武漢）測試resistin 的水平。所用試劑盒的靈敏度為3.8 pg∕mL，批內變異CV%：＜3，批間變異CV%：＜11，回收率：91%～108%。本次研究的所有檢測步驟均由受過培訓的研究人員嚴格遵循試劑盒說明書進行操作。

1.3 觀察指標 （1）實驗組與正常對照組resistin水平差異；（2）不同病因、分期的resistin 水平差異；（3）實驗組患者resistin 水平與病因、ARCO 分期的相關性分析；（4）Resistin 在股骨頭壞死塌陷診斷中的敏感性與特異性。

1.4 統計學方法

1.4.1 所用軟件 使用SPSS 24.0 軟件進行數據統計分析，使用GraphPad Prism 7.0、MedCalc 進行統計圖繪制。

1.4.2 統計學方法 （1）計量資料主要用均數±標準差表示；（2）實驗組與對照組之間的性別、年齡比較采用卡方檢驗；兩組間的resistin 水平差異采用獨立樣本t檢驗；針對不同病因、分期及分型之間的差異采用單因素方差分析；（3）Resistin 水平與ARCO 分期的相關性采用Spearman 相關分析；（4）通過ROC 分析繪制曲線，得出resistin 診斷股骨頭壞死塌陷的敏感性及特異性。以P＜0.05表示差異存在統計學意義。

2 結果

2.1 基線資料分析 實驗組最終納入股骨頭壞死患者88 例，其中女22 例，男66 例，年齡（42.0 ±12.9）歲。激素性30 例，酒精性37 例，創傷性9 例，特發性12 例。ARCOⅡ期26 例，Ⅲ期34 例，Ⅳ期28例。對照組共納入50例健康者，其中男32例，女18例，年齡（41.5±11.7）歲。兩組研究對象的性別、年齡差異均無統計學意義（P＞0.05）。見表1。

2.2 實驗組內及與對照組間resistin 水平比較（1）兩組間resistin 水平比較采用t檢驗，結果顯示：實驗組resistin 水平高于正常組，差異有統計學意義（t= 2.245，P= 0.026）；（2）不同的病因、分期間采用單因素ANOVA 分析比較，結果提示不同病因的股骨頭壞死患者的resistin 之間無明顯差異（F=0.638，P=0.593）；（3）不同ARCO 分期間的股骨頭壞死患者的resistin 水平比較，采用單因素ANOVA 分析，差異有統計學意義（F= 7.636，P=0.001），且采用Spearman 分析發現兩者具有一定的相關性（P=0.005，r=0.321）；（4）塌陷前與塌陷后的股骨頭壞死患者血清resistin 水平比較，采用t檢驗，差異有統計學意義（t=-3.926，P= 0.000），塌陷后患者血清resistin 水平高于塌陷前。見表2。

表2 股骨頭壞死組內以及與對照組組間resistin水平比較Tab.2 Comparison of resistin levels within the femoral head necrosis group as well as with the control group x±s

2.3 實驗組resistin 水平與ARCO 分期的相關性分析結果 Resistin 水平與ARCO 分期有顯著相關性，兩者呈正相關關系（r= 0.321，P= 0.002）。見圖1。

2.4 塌陷前與塌陷后resistin 水平對比結果 塌陷后resistin 水平明顯高于塌陷前的水平（P=0.000）。見圖2。

2.5 ROC 曲線分析塌陷前后的resistin 水平 應用MedCalc 繪制ROC 曲線并分析比較其特異性與敏感性。結果提示：區分塌陷前后的曲線下面積為0.749，敏感性為77.4，特異性為61.5，cut-off 值為＞6.34 ng∕mL。說明resistin 在判斷股骨頭壞死塌陷時具有一定的特異性和敏感性。見圖3。

圖1 resistin 水平與股骨頭壞死ARCO 分期的相關性Fig.1 Correlation between resistin level and ARCO stage of osteonecrosis of the femoral head

圖2 塌陷前與塌陷后resistin 水平對比Fig.2 Comparison of resistin levels between precollapse group and procollapse group

2.6 典型病例展示 圖4A、4B、4C分別為單側股骨頭壞死ARCO II期、ARCO Ⅲ期、ARCO Ⅳ期患者的左髖關節正位X片，三者的resistin濃度分別為3.337 817、9.033777、16.421 931 ng∕mL。

3 討論

股骨頭壞死除與股骨頭局部的血運受損、中斷有關外，還與髖關節的骨代謝、脂肪代謝、生化環境等有著密切的關系［8］。脂肪因子在股骨頭壞死的進程中起到一定的作用［9］，有學者發現在股骨頭壞死患者的股骨頭組織中的成骨細胞、破骨細胞及骨髓基質干細胞的表面存在抵抗素、脂聯素和瘦素的受體，提示這些脂肪因子能與特定的受體結合，對骨的代謝起調節作用［10-11］。抵抗素（resistin）又稱脂肪細胞分泌因子（adipocyte-secreted factor，ADSF），主要由脂肪組織、中性粒細胞、巨噬細胞分泌，在多種炎性反應性疾病的發病過程中起到重要的作用［12］，有實驗表明抵抗素可以促進小鼠股骨頭蛋白多糖降解，同時亦可抑制人軟骨組織合成蛋白多糖，加速軟骨的降解過程。股骨頭壞死患者的軟骨無論是血供或是生物力學性能均比正常人差，resistin 能導致軟骨代謝的異常，理論上因股骨頭壞死過程中出現軟骨破壞，resistin 水平會升高，本研究中同樣觀察到實驗組明顯高于對照組。同時，筆者有理由推測resistin 對軟骨合成的抑制作用可能在股骨頭壞死的塌陷進程中起到一定的影響。

圖3 塌陷前后resistin 水平的ROC 曲線分析Fig.3 ROC analysis of resistin levels between precollapse group and procollapse group

圖4 典型病例的ARCO 分期影像學展示Fig.4 The typical image of ARCO stage of osteonecrosis of the femoral head

軟骨下骨的供血不足可能會導致股骨頭壞死［3］，而抵抗素則會影響軟骨的代謝，造成軟骨病變的加快。郭萬首［13］通過成年犬的股骨頭缺損模型發現關節軟骨在股骨頭壞死的早期已經開始發生代謝變化，且軟骨的代謝與功能隨著壞死程度的加重而變差，并在股骨頭壞死患者的股骨頭標本上得到驗證。由此可見軟骨的病變與股骨頭壞死的進程是密切相關的。JUNKER 等［14］、ASHLEIGH 等［15］發現resistin 以不同的細胞形式在骨關節炎患者的軟骨內進行表達，導致股骨頭軟骨下骨I 型膠原蛋白的異常表達，加速軟骨的退變。盡管resistin 影響軟骨代謝的機制尚未研究清楚，但resistin 具有炎性因子的性質與功能，與白介素1受體拮抗劑（interleukin 1 receptor antagonist，IL-1Ra）、腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor α，TNFα）有同樣的變化趨勢［16］。Resistin 介導的炎癥反應可能是導致軟骨代謝失常的原因之一。在股骨頭壞死的患者中，軟骨代謝異常會使軟骨的正常功能受到影響，進而可能會影響軟骨的供血，使股骨頭的缺血情況更加嚴重，可能會加快壞死的進程；另一方面亦會影響軟骨的生物學性能，關節軟骨的載荷傳導與分布途徑發生改變，會使軟骨下皮質骨與軟骨易于遭受機械損傷，從而使軟骨發生過度的磨損和破壞，加快股骨頭的塌陷進程［17］。本研究發現在實驗組患者中，塌陷后（ARCO Ⅲ期和ARCO Ⅳ期患者）的resistin 水平明顯高于塌陷前（ARCO Ⅱ期患者），resistin 的濃度與股骨頭壞死的嚴重程度呈正相關，這可能與塌陷前后的resistin 的濃度不同導致軟骨病變程度不同有關。從ROC 分析得出塌陷前后的cut-off 值為＞6.34 ng∕mL，提示當血清resistin 濃度＞6.34 ng∕mL時，股骨頭塌陷的風險會更高，但尚需更多的研究來證實此值的準確性。Resistin 的濃度對于判斷股骨頭壞死的嚴重程度可能有一定的參考意義。在不同病因的股骨頭壞死患者，若未施加治療手段，其最終結果是相同的，但軟骨病變的進程及相關影響因素應該是不完全相同的［18-21］，本研究發現在不同病因的股骨頭壞死患者中resistin 的水平差異不具統計學意義，這可能與未針對不同病因的股骨頭壞死進行具體的分析及排除相關干擾因素有關，日后尚未更多的研究去證實這一點。

綜上所述，血清中resistin 水平與股骨頭壞死發展的進程呈正相關，并且與ARCO 分期也呈正相關，與塌陷前相比，在塌陷后有明顯升高的趨勢。因此，resistin 對股骨頭壞死患者的股骨頭塌陷程度的判斷具有一定的指導意義，可為股骨頭壞死后塌陷的臨床診斷提供一定的參考價值，但其具體的機制與臨床意義還需要進一步的研究證實。