血清β-膠原降解產物、組織蛋白酶K和骨保護素對絕經后骨質疏松患者診斷的研究

王丹王治潔

上海市第八人民醫院婦產科，上海 200235

骨質疏松癥的特征為骨吸收和骨形成平衡被打破，骨質出現低骨密度和骨組織結構的退化，嚴重者導致脆性骨折，絕經后婦女易發生骨質疏松癥，以50～70歲最為常見。早期預防和干預治療可以減少骨折發生[1]。β-膠原降解產物(β-CTX)是一種成熟膠原降解產物，反映骨吸收和骨破壞水平[2]。血清組織蛋白酶K(Cathe K)是破骨細胞介導骨基質重構時的重要蛋白水解酶，骨質疏松患者血清Cathe K出現明顯升高，是評估骨質疏松的重要指標[3]。骨保護素(OPG)具有抑制破骨細胞的分化和活化，提高破骨細胞的凋亡，對骨質具有抑制吸收的作用[4]。本研究通過觀察絕經后骨質疏松后血清β-CTX、Cathe K和OPG水平與骨質疏松癥的關系，探討其對骨質疏松骨折的臨床意義。

1 材料和方法

1.1 臨床資料

選擇2011年1月至2017年12月在我院就診診斷為絕經后骨質疏松的患者110例，為骨質疏松組。其中平均年齡63.5±6.2(45～79)歲，絕經時間9.3±2.5(3～15)年，平均病程10.5±4.3(1～38)年，體質量指數(BMI)22.31±2.94(11.35～33.46)kg/m2。選擇同期在我院診斷為骨量減少者65例為骨量減少組，其中平均年齡63.8±7.7(45～79)歲，絕經時間9.5±2.9(4～17)年，平均病程10.7±3.9(1～36)年，BMI為22.45±2.67(12.34～32.69)kg/m2。同樣選擇同期在我院行健康體檢者30例，絕經女性骨量正常，其中平均年齡63.8±5.5(46～79)歲，絕經時間9.2±2.7(2～17)年，BMI為22.51±2.76(11.35～33)kg/m2。納入標準：所有受試者絕經距發病超過1年；均經骨密度測定；均經受試者和家屬知情同意，醫院倫理委員會批準通過。排除標準：椎體骨折合并神經損傷；繼發性骨質疏松；腫瘤患者；有心肝腎等重要臟器功能不全；肝炎，結核和肺炎等急慢性感染。3組在年齡，絕經時間和BMI等一般資料差異無統計學意義，具有可比性。

1.2 方法

1.2.1診斷標準：骨密度測定，采用雙能X線吸收法(美國Hologic公司的Discovery Wi型SXA機)對椎體骨折進行測定，檢測前用標準體模進行校正，骨密度的測定均由統一培訓并認證合格人員操作檢測，由系統自動給出骨密度測定T值。根據世界衛生組織推薦的診斷標準，-2.5～-1為骨量減少，小于等于-2.5為骨質疏松，大于-1為骨量正常。椎體骨折嚴重程度分級：采用影像學診斷確定椎體骨折的部位，采用椎體畸形半定量評估的方法將椎體骨折分為3級，I級為椎體壓縮程度小于25%；III級椎體壓縮超過40%；而椎體壓縮在25%～40%為II級。

1.2.2血液指標的檢測：患者入院時，取患者肘靜脈血約10 mL，采用離心機2 500 r/min，離心半徑6 cm，離心約10 min，分離出上清液放置在-80 ℃的冰箱中保存。采用雙抗體夾心化學發光法檢測β-CTX、Cathe K和OPG水平，用生物素化單克隆β-CTX、Cathe K和OPG特異性抗體與血清混合，形成抗原抗體復合物，然后加入鏈霉素磁珠微粒進行二次孵育，通過生物素和鏈霉素親和素作用結合，通過電磁效應將磁珠吸附在電極表面，通過電極的電壓促進復合物化學發光，測定發光強度，采用Elecsys軟件自動通過定標曲線計算出β-CTX、Cathe K和OPG含量。

1.2.3觀察指標：各組血清β-CTX，Cathe K和OPG水平的比較，骨質疏松患者血清β-CTX、Cathe K和OPG與骨折的關系和椎體骨折嚴重程度的關系，骨質疏松患者血清β-CTX、Cathe K和OPG水平的相關性分析，及血清β-CTX，Cathe K和OPG的受試者工作特征曲線(ROC)在診斷椎體骨折的作用。

1.3 統計學處理

數據采用Excel表記錄，并通過SPSS 12.0軟件進行統計分析，所有計量資料采用均數±標準差表示，多組比較采用方差分析，兩兩比較采用q檢驗；率的比較采用χ2檢驗；采用Logistic回歸建立聯合檢測的新變量，與各指標獨立檢測繪制ROC曲線。P<0.05視為差異有統計學意義，檢驗水平α=0.05。

2 結果

2.1 各組血清β-CTX，Cathe K和OPG水平的變化

從表1可知骨質疏松組的血清β-CTX和Cathe K水平明顯高于骨量減少組和骨量正常組(P<0.01)，骨量減少組明顯高于骨量正常組(P<0.01)，而骨質疏松組的OPG水平明顯低于骨量減少組和骨量正常組(P<0.01)，而骨量減少組明顯低于骨量正常組(P<0.01)。

表1 各組血清β-CTX、Cathe K和OPG水平的變化Table 1 The changes of serum β-CTX, Cathe K, and OPG level in different groups

注：與骨量正常組比較，aP<0.01；與骨量減少組比較，bP<0.01。

2.2 骨質疏松組患者是否發生骨折血清β-CTX、Cathe K和OPG水平變化

從表2可知，骨折組的血清β-CTX和Cathe K水平明顯高于未骨折組(P<0.01)，而骨折組的OPG水平明顯低于未骨折組(P<0.01)。

表2 骨質疏松組患者是否發生骨折血清β-CTX，Cathe K和OPG水平變化Table 2 The changes of serum β-CTX, Cathe K, and OPG level in patients with or without fractures

2.3 骨質疏松患者血清β-CTX、Cathe K和OPG水平與骨折嚴重程度的關系

骨質疏松患者血清β-CTX和Cathe K 水平隨著骨折嚴重程度的增加出現升高(P<0.01)，而OPG水平隨著嚴重程度增加而降低(P<0.01)。

表3 骨質疏松患者血清β-CTX，Cathe K和OPG水平與骨折嚴重程度的關系Table 3 The correlation between levels of serum β-CTX, Cathe K, and OPG and the severity of the fractures

注：與I級比較，aP<0.01；與II級比較，bP<0.01。

2.4 骨質疏松患者β-CTX，Cathe K和OPG水平的相關性

骨質疏松患者血清β-CTX與Cathe K呈正相關(r=0.816，P<0.05)，與OPG水平呈負相關(r=-0.763，P<0.05)，Cathe K與OPG水平呈負相關(r=-0.687，P<0.05)。

2.5 血清β-CTX，Cathe K和OPG水平在診斷骨質疏松患者發生骨折方面的診斷價值

從表4和圖1可知，通過ROC來預測骨質疏松發生椎體骨折的靈敏度和特異性，聯合檢測ROC曲線下的面積明顯高于β-CTX(Z=2.389，P=0.017)，Cathe K(Z=2.707，P=0.007)和OPG(Z=2.926，P=0.003)檢測，而β-CTX、Cathe K和OPG的比較，差異無統計學意義(P>0.05)。

表4 血清β-CTX，Cathe K和OPG水平在診斷骨質疏松患者發生骨折方面的診斷價值Table 4 The value of serum levels of β-CTX, Cathe K, and OPG in the diagnosis of fracture in patients with osteoporosis

3 討論

隨著老齡化社會的發展，骨質疏松發病率出現明顯升高，尤其絕經后的女性更容易發生骨質疏松，常常易發生骨折。骨代謝是由成骨細胞和破骨細胞作用形成的動態平衡，當破骨細胞黏附到骨的表面，促進骨的吸收，骨折吸收超過骨質形成時，將導致骨質疏松形成。β-CTX是一種I 型膠原降解產物，但破骨細胞活性增加時，會出現大量I 型膠原降解[5]，導致β-CTX出現入血水平升高，并認為β-CTX是骨吸收的重要血清學指標[6]。本研究表明骨質疏松組血清β-CTX水平明顯高于骨量減少組和骨量正常組，骨質疏松合并骨折患者血清β-CTX水平明顯高于未骨折組，并且對照骨折嚴重程度的升高，說明血清β-CTX水平是骨質疏松的重要指標，參與了骨質疏松疾病的發生發展過程。現有研究表明β-CTX是評價破骨細胞活性及骨吸收最為有價值的方法[7-8]，本研究說明骨質疏松患者體內的骨質吸收明顯增強，大量的β-CTX釋放入血，故β-CTX被認為是骨質吸收的良好指標，是判斷絕經后骨質疏松有效篩選指標。

本研究發現骨質疏松組血清Cathe K水平明顯高于骨量減少組和骨量正常組，并且發現骨質疏松患者骨折組血清Cathe K水平明顯高于未骨折組，并且隨著骨折嚴重程度的增加而升高，說明Cathe K參與了絕經婦女骨質疏松疾病的發生發展過程，是評價骨質疏松嚴重程度的重要指標。Cathe K屬于溶酶體半胱氨酸酶中的超家族成員，在基礎研究中發現敲除Cathe K基因的小鼠表現為骨樣硬化，表現為基質降解異常，不能有效吸收骨質，出現骨質硬化[9-10]。Cathe K表達伴隨整個破骨細胞分化的過程，在小鼠的研究中發現Cathe K主要分布于軟骨正在重建的骨部位，通過基因沉默的方法發現Cathe K表達能夠抑制骨吸收和膠原的分解。Cathe K水平與骨密度具有明顯的相關性，可以作為骨折風險的指標[11-12]。現已知Cathe K能夠降解多種骨基質蛋白，對快速重建骨骼如脊柱的影響較為明顯[13]，而對代謝較低如骨骺等部位影響較少，被認為破骨細胞活性的標志物。

OPG是一種可溶性蛋白，參與配體的結合抑制破骨細胞的形成，在許多種臟器均有表達，尤其在骨和骨髓中具有較高的含量[14-15]。本研究中發現骨質疏松組血清OPG水平明顯高于骨量減少組和骨量正常組，骨質疏松和骨折患者OPG水平明顯低于未骨折患者，并隨著骨折嚴重程度的升高而水平出現明顯降低，說明OPG是骨質疏松的重要保護指標，參與了骨質疏松病理生理過程，是評價骨折嚴重程度的重要指標。現有研究表明絕經婦女骨密度較低的患者血清OPG水平明顯低于骨密度高的患者，說明OPG與骨密度具有重要的相關性。本研究表明骨質疏松患者血清β-CTX與Cathe K呈正相關，與OPG水平呈負相關，Cathe K與OPG水平呈負相關，說明β-CTX、Cathe K和OPG水平存在某種平衡，通過某種機制達到破骨和成骨的平衡，當平衡打破后出現骨質疏松。本研究還發現ROC來預測骨質疏松發生椎體骨折的靈敏度和特異性，聯合檢測ROC曲線下的面積明顯高于β-CTX、Cathe K和OPG檢測，而β-CTX、Cathe K和OPG的比較，差異無統計學意義，說明聯合檢測β-CTX、Cathe K和OPG在預測骨質疏松脊椎骨骨折方面具有更高的靈敏度和特異性，其曲線下面積明顯優于各個單個指標的檢測，并且患者容易接受，可以在基層醫院容易推廣。

總之，β-CTX、Cathe K和OPG參與了絕經女性骨質疏松的發生發展過程，聯合檢測對骨質疏松患者合并椎體骨折的診斷具有重要的臨床價值。