圍絕經期婦女血清鐵蛋白水平和股骨頸骨強度相關性研究

馬紅兵 蔣華 羅琳

1.成都市第二人民醫院骨科，四川 成都 610017 2.成都市第二人民醫院骨質疏松門診，四川 成都 610017

骨質疏松性骨折(OF)已成為世界范圍內的公共衛生問題[1]。最嚴重的是髖部骨折，其發病率和死亡率最高[2]。盡管骨密度(BMD)是目前評估未來骨折風險的最佳方法，但只有50%～70%的骨強度歸因于BMD，而且三分之二的骨折患者非骨質疏松癥[3]。這些結果表明，需要額外的反映骨強度的工具來充分確定骨折風險?，F在有相當多的證據表明，體型和股骨頸幾何形狀對骨折風險的影響與BMD無關[4]。由于這些因素可能以非加速方式影響骨強度和髖部骨折的總體風險，Karlamangla等[5]從生物力學角度出發，基于理論考慮，提出了股骨頸強度綜合指數的概念。這些指標綜合了身體尺寸、股骨頸尺寸和股骨頸BMD，以獲取與負荷相關的骨強度(抗骨折力)的結構貢獻(跌倒期間施加在髖部上的力)。近年來的流行病學研究表明，鑒于目前缺乏適當測量骨結構異常的方法，這些指標可能成為評估骨結構的指標[6]。從體外和動物研究中產生的許多證據清楚地表明，鐵對骨代謝有直接的有害影響[7-8]，并且這些臨床相關性研究發現與鐵超負荷相關的疾病如血色沉著病或地中海貧血中骨質疏松癥和骨折的患病率增加[9]。鐵蛋白是一種鐵存儲分子，能夠結合多達4 500個鐵原子，調節鐵的潛在毒性[10]。由于這種蛋白質可以準確反映不同年齡和性別體內鐵儲存方面的差異[10]，因此血清鐵蛋白被認為是預測骨骼健康狀況的潛在生物標志物之一。事實上，以前的研究報道說，較高的鐵蛋白水平反映的體內鐵儲存與較低的骨量和加速的骨量丟失顯著相關，導致人類中OF的風險增加[11]。然而，盡管BMD值只能部分解釋骨強度，但尚未有關于鐵庫與骨強度本身有關的臨床研究。在我們目前的研究中，我們調查了血清鐵蛋白水平與股骨頸強度綜合指數之間的關聯。

1 材料和方法

1.1 一般臨床資料

選取 2014年7月至2017年12月在成都市第二人民醫院骨質疏松門診和病房就診的116例圍絕經期女性患者作為入選對象。納入標準：女性，年齡大于45歲，一般狀況及精神狀況較好。排除標準：慢性肝病，慢性腎病，腫瘤疾病，血清肝酶活性增加(例如天冬氨酸轉氨酶或丙氨酸轉氨酶>100 IU/L)，血肌酐水平升高(≥1.6 mg/dL)和/或異常白細胞計數(>10 000 /mm3或<4 000 /mm3)；使用甲狀旁腺激素和/或骨質疏松癥的藥物，如雙膦酸鹽或雌激素；血色素沉著病。這項研究得到了患者的同意，并簽署了書面知情同意書。

1.2 生活方式因素，人體測量和生化測量

所有受試者都接受了全面的體格檢查。記錄年齡、體重、身高、鈣(Ca)和磷(P)攝入量以及吸煙、飲酒和運動習慣。吸煙習慣分為三個級別(從未，過去或現在)，當受試者每天飲酒超過30 mL時，飲酒被指示為是。當受試者以中等水平定期鍛煉時(例如，每次鍛煉超過20 min并且每周超過3次)，鍛煉被認為是。使用24 h膳食回顧方法估計膳食攝入鈣和磷。使用標準化方案測量身高(cm)和體重(kg)。體質量指數(BMI；kg/m2)由身高和體重計算，同時記錄絕經情況。調查期間，所有參與者的血液樣本均進行了生化分析。使用1470 Wizard Gamma Counter(PerkinElmer，Turku，芬蘭)的放射免疫測定法測定血清鐵蛋白水平。變異系數值小于5%。使用1470 Wizard Gamma Counter通過放射免疫測定法測量血清25-羥基維生素D [25(OH)D]水平。糖尿病被定義為空腹血糖水平≥126 mg/dL，HbA1c≥6.5%，自我報告的由醫師診斷的糖尿病史，和/或在調查時使用包括胰島素在內的抗糖尿病藥物。

使雙能X線吸收儀(Hologic，Inc.，Bedford，MA)進行骨密度的檢測。所有受試者都穿輕便的衣服，并取下所有可能干擾骨密度檢查的首飾和其他物品。 DXA結果使用骨質疏松癥協會的行業標準技術進行分析。在區域和全球DXA數據集中記錄的檢查顯示存在可能影響這些數據準確性的項目，例如假體裝置，植入物或其他外來物體。使用Hologic Discovery軟件(版本13.1)以其默認配置分析股骨頸的面積BMD(g/cm2)。股骨頸的體內精確度為1.2%～2.1%。這些值是通過掃描隨機選擇的30名受試者在同一天進行兩次掃描，在檢查之間獲得的。如前所述[12]，使用Hologic APEX軟件中包含的髖關節結構分析(HSA)程序進一步分析由DXA掃描的股骨頸的幾何骨結構特性。HSA程序自動設置感興趣的區域，該區域被定義為窄頸，股骨頸的最窄寬度。從用于精確評估BMD的相同圖像計算的HSA指數的變異系數約為2%。

為了捕捉股骨頸在跌倒期間承受負荷的能力，從股骨頸的平均頸部計算股骨頸部位的抗壓強度(CSI)、彎曲強度(BSI)和沖擊強度(ISI)的指數寬度(FNW)和髖軸長度(HAL)，以及身高，體重和股骨頸DXA-BMD，如Karlamangla等[5]所述。FNW是股骨頸垂直于股骨頸軸線的最小厚度。HAL反映股骨頸軸線從大轉子基部側緣至骨盆內緣的距離。具體的檢測方案如下：CSI反映了股骨頸承受軸向壓縮負荷的能力，BSI反映了其承受彎曲力的能力，ISI反映了股骨頸在吸收沖擊能量的能力。

1.3 統計學分析

連續和分類變量分別以95%置信區間(CI)和百分比、均數表示。為了確定血清鐵蛋白水平對BMD、髖結構變量和股骨頸強度綜合指數的獨立影響，我們使用了以每個骨相關數據作為因變量和血清鐵蛋白作為自變量的多元回歸模型。因為分布是正偏斜的，在這些分析中血清鐵蛋白水平經過對數轉換。根據臨床適用性選擇混雜的自變量?；A調整模型包括年齡和BMI。除基礎模型中包含的因素外，多元調整模型包括吸煙、飲酒和運動習慣、血清25(OH)D水平、鈣和磷攝入量、糖尿病的存在以及更年期狀態。使用復雜樣本計劃(CSPLAN)考慮樣本加權時執行所有分析。在本研究中，使用SPSS統計軟件19.0版進行數據分析，并且P<0.05被認為差異有統計學意義。

2 結果

本研究納入的116位漢族女性的基線特征見表1所示，平均年齡為57.9歲(95%CI=57.1～59.6歲；范圍=45～79歲)，平均的血清鐵蛋白為63.5ng/mL(95%CI=56.3～67.4ng/mL)。

表1 研究人群的基線特征Table 1 Baseline characteristics of the study population

多元回歸分析用于檢查血清鐵蛋白水平是否與BMD值、髖部結構變量以及股骨頸強度的綜合指數獨立相關。經校正所有潛在的混雜因素后，包括年齡、BMI、吸煙、飲酒和運動習慣、血清25(OH)D水平、Ca和P攝入量、糖尿病和更年期狀態；血清鐵蛋白水平與腰椎和股骨頸的BMD值以及股骨頸皮質厚度呈負相關(表2)。

表2 多元回歸分析以確定血清鐵蛋白水平與BMD值和髖部結構變量的獨立關聯

然而，血清鐵蛋白對FNW無顯著貢獻。重要的是，在所有調整模型中，較高的血清鐵蛋白水平一直與較低的壓縮指數、彎曲度和沖擊強度密切相關(表3)。

表3 多元回歸分析確定血清鐵蛋白水平與股骨頸強度綜合指數的獨立關聯

3 討論

在本研究中，觀察到在調整潛在的混雜因素后，血清鐵蛋白水平與骨量丟失階段的所有三種股骨頸綜合指數(CSI，BSI和ISI)呈負相關。這些數據提供的第一個臨床證據表明，即使在健康人群中，增加的全身鐵儲存量也可以通過相對于負荷降低骨強度來增加OF的風險。骨骼是一種高度動態的組織，在整個生命過程中都會隨著生物化學和機械信號而不斷變化，因此風險因素對骨骼健康的影響可能因骨代謝各階段的生物學差異而有所不同，在骨量丟失階段，雌激素缺乏可通過直接影響骨細胞而導致破骨細胞骨吸收相對增加，并間接涉及不同的機制，如活性氧，細胞因子和生長因子。

鐵是羥基自由基形成的催化劑，羥基自由基是攻擊細胞膜脂質，蛋白質和核酸的強大氧化劑，導致組織損傷并促成各種疾病的發病機理，如胰島素抵抗[13]。鐵在骨骼中的有害作用可以從與過量鐵相關的臨床研究中觀察到。在遺傳性血色素沉著病患者中，骨質疏松癥的發展受鐵過載程度的高度影響，并且股骨頸中的BMD似乎隨著肝臟鐵水平的增加而減少，而不依賴于肝硬化和性腺功能減退，這可能代表惡化因素[14]。這些臨床報告由許多其他實驗證據支持。成骨細胞和破骨細胞均表達鐵攝取蛋白轉鐵蛋白受體，表明這些細胞具有積累鐵的能力[8]。體外研究表明，鐵抑制成骨細胞的分化，增殖和活性。而它通過增加線粒體生物合成促進破骨細胞活性；進一步研究表明鐵超載導致氧化應激和骨吸收增加，導致骨微結構和材料特性的改變，最終導致骨質流失[15]。

最近的研究還表明，鐵蛋白本身被稱為鐵儲存分子，可以通過其鐵氧化酶活性以劑量反應的方式直接抑制骨生成[16]，表明該蛋白可能是預測潛在生物標志物骨質疏松癥相關的表型。然而，盡管鐵對骨代謝有明確的影響，但是關于鐵儲存與骨健康有關的臨床研究卻很有限，這些報道中的大多數只關注BMD[17]，盡管這很重要，但并不重視骨骼力量的唯一驅動力。因此，這些先前的研究還不足以充分評估鐵蛋白水平在OF風險中的作用。復合強度指數將股骨頸面積BMD和大小(通過DXA髖關節掃描測量)與身體大小相結合，以衡量骨骼相對于可能在摔倒時承受的負載(沖擊力)的強度。這些復合強度指數提高了我們預測女性和男性骨折的能力。在糖尿病患者中可以觀察到與單獨使用BMD相比，更好地測量個體抗股骨頸骨折復合強度指數的能力。與糖尿病相關的骨折風險增加，但與糖尿病中較高的BMD不一致[18]，與糖尿病個體相對于非糖尿病個體的復合強度指數較低相一致[19]。此外，最近對絕經后婦女的研究顯示，2D DXA衍生的髖關節幾何形狀和分析的簡單強度指數與3D定量計算機斷層掃描結果[20]相關性良好。

在本研究中使用這些有用的指標時，我們首先顯示血清鐵蛋白水平升高與股骨頸部強度下降顯著相關，表明更高的體內鐵儲存可能至少部分導致OF風險增加，骨質量包括骨宏觀結構，除了較低的骨量。這些結果與先前的體外和體內研究一致，顯示了鐵對骨的有害作用并且支持血清鐵蛋白作為骨健康較差的預測因子的作用。同時，一些流行病學研究已經通過其潛在的自由基清除能力作為抗氧化劑發揮了尿酸對骨代謝的保護作用[21]，因此有可能觀察到血清鐵蛋白水平與骨強度標記可以被尿酸干擾。本研究未考慮到這個因素，隨后的研究集中在尿酸如何與鐵蛋白和骨代謝指標相互作用上，這可能是非常有意義的研究。而且，我們沒有研究血清C-反應蛋白一種眾所周知的急性期反應物對骨強度的影響[22]。因此，我們目前的發現可能會被這種潛在的混淆因素所影響。其次，由于這是一個橫斷面研究，我們無法確定所分析變量之間是否存在因果關系。第三，我們的研究人群完全是國內的漢族人，因此我們的研究結果可能對其他人群的適用性有限。最后，盡管我們試圖考慮盡可能多的混雜因素，但我們不能排除我們觀察到的關聯可能歸因于影響血清鐵蛋白水平和/或BMD值的不受控因素的可能性。

總的來說，高水平的鐵蛋白與圍絕經期女性股骨頸強度相對較低的指數顯著相關。目前的發現可能具有臨床意義，即鐵蓄積可能與通過降低骨強度而增加骨質疏松骨折的風險相關，并且表明血清鐵蛋白水平的測量可以提供用于預測骨健康的額外作用。同時我們需要進一步的介入研究來確認人體內鐵儲存的因果作用。