骨轉(zhuǎn)換標(biāo)志物CTX-1和PINP預(yù)測(cè)骨質(zhì)疏松骨折的研究進(jìn)展

王湛 王毅* 馮凱強(qiáng) 田愛現(xiàn) 劉忠玉

1.天津大學(xué)天津醫(yī)院檢驗(yàn)科，天津 300211

2.天津大學(xué)天津醫(yī)院骨科研究所，天津 300211

3.天津大學(xué)天津醫(yī)院下肢科，天津 300211

毫無疑問，衰老導(dǎo)致身體機(jī)能的退化，嚴(yán)重影響健康狀態(tài)，其中，原發(fā)性骨質(zhì)疏松便是最常見的表現(xiàn)之一。患者出現(xiàn)骨密度和骨質(zhì)量下降，骨微結(jié)構(gòu)破壞，造成骨脆性增加，從而容易發(fā)生骨質(zhì)疏松性骨折。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2015年我國(guó)骨質(zhì)疏松性骨折患者約有296萬例，預(yù)計(jì)2050年將出現(xiàn)600萬例，將嚴(yán)重?fù)p害患者健康并帶來沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)[1-2]。因此，精準(zhǔn)預(yù)測(cè)可能發(fā)生脆性骨折的高危人群，從而進(jìn)行針對(duì)性的一級(jí)預(yù)防，降低骨折發(fā)生率，具備重要的公共健康和臨床意義，因而成為研究熱點(diǎn)。目前，對(duì)人群進(jìn)行骨折發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)的方法主要是基于對(duì)骨密度(bone mineral density，BMD)的測(cè)量及對(duì)已被臨床研究證實(shí)的某些骨折發(fā)生危險(xiǎn)因素的綜合分析，預(yù)測(cè)工具主要包括FRAX、QFRACTURE和Garvan等[3]。研究表明，僅30%～50%的骨質(zhì)疏松性骨折患者存在BMD減低，同時(shí)不少骨折患者不僅BMD正常且并不存在上述算法中提及的危險(xiǎn)因素[4]。因此，當(dāng)前預(yù)測(cè)骨折發(fā)生的方法尚不理想。

骨代謝標(biāo)志物是指從尿液或血液中可檢測(cè)出的一般生化標(biāo)志物、骨代謝調(diào)控激素和骨轉(zhuǎn)換標(biāo)志物(bone turnover markers，BTMs)，其中BTMs可直接反映成骨細(xì)胞或破骨細(xì)胞的活動(dòng)，骨代謝轉(zhuǎn)換速率(骨生成或骨丟失)，其改變相對(duì)于BMD而言往往表現(xiàn)地更早。近期多個(gè)研究指出BTMs與骨折發(fā)生可能存在一定的相關(guān)性，一方面，高BTMs的患者出現(xiàn)BMD減低的傾向性更大；另一方面，持續(xù)高水平的BTMs可能會(huì)直接影響骨強(qiáng)度，而這一現(xiàn)象可能獨(dú)立于BMD，這可能是因?yàn)楦咚紹TMs提示體內(nèi)有新生骨生成，而這種骨還沒有完成礦化，并且與成熟骨相比，并不完全適應(yīng)機(jī)體所處的力學(xué)環(huán)境[5]。也有研究表明，體內(nèi)高水平的BTMs與較高的皮質(zhì)孔隙率和較薄的皮質(zhì)相關(guān)，引起骨脆性增加，最終導(dǎo)致骨折的發(fā)生[6]。BTMs可分為骨形成指標(biāo)和骨吸收指標(biāo)，骨形成標(biāo)志物主要包括I型前膠原N端肽(procollagen I N-Terminal propeptide，PINP)、I型前膠原C端肽、骨保護(hù)素、骨鈣素等；骨吸收標(biāo)志物主要包括吡啶啉、脫氧吡啶啉、抗酒石酸酸性磷酸酶、Ⅰ型膠原N末端肽與Ⅰ型膠原C端肽(C-terminal telopeptide of type I collagen，CTX-I)等[7]。上述BTMs均有被應(yīng)用于骨折風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)，但結(jié)果不盡相同，因此分析和明確各BTMs對(duì)骨折風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)是必要的[8]。國(guó)際骨質(zhì)疏松基金會(huì)、國(guó)際臨床化學(xué)聯(lián)合會(huì)及中華醫(yī)學(xué)會(huì)骨質(zhì)疏松和骨礦鹽疾病分會(huì)等多個(gè)權(quán)威組織均認(rèn)為CTX-I和PINP是敏感性相對(duì)較好的兩個(gè)分別代表骨吸收和骨形成的骨轉(zhuǎn)換標(biāo)志物，且將其納入原發(fā)性骨質(zhì)疏松癥診治指南[9-10]。因此，本文將主要介紹CTX-I和PINP預(yù)測(cè)骨折發(fā)生的最新進(jìn)展。

1 BTMs檢測(cè)的影響因素及規(guī)避措施研究進(jìn)展

盡管BTMs在研究及臨床中已經(jīng)使用了很長(zhǎng)時(shí)間，但由于不同研究間存在較大的異質(zhì)性，主要原因包括研究人群的納入標(biāo)準(zhǔn)及隨訪時(shí)間不同、BTMs分析前處理的規(guī)范不同、不同國(guó)家和實(shí)驗(yàn)室使用的測(cè)定法不一致，從而導(dǎo)致不同研究間劃定的臨界值不同，因此，目前BTMs與骨折間關(guān)聯(lián)性的閾值及判定標(biāo)準(zhǔn)難以界定[11]。通過調(diào)研，以下幾個(gè)方面需要在測(cè)試或分析BTMs(CTX-I和PINP)時(shí)引起注意。

首先值得注意的是，由于BTMs的不穩(wěn)定性，溶血可導(dǎo)致其水平降低，應(yīng)避免樣本反復(fù)凍融，對(duì)于PINP不需要特殊處理，而血CTX-I宜加入EDTA進(jìn)行處理[12]。此外，CTX-I顯示出晝夜節(jié)律，其濃度峰值通常出現(xiàn)在夜間和清晨，在下午達(dá)到最低點(diǎn)[5]。而且對(duì)于CTX-I的測(cè)量，食物攝入對(duì)結(jié)果影響較大，因此需要在禁食狀態(tài)下測(cè)量CTX-I[13]。因此，建議CTX-I樣品必須在清晨禁食狀態(tài)下進(jìn)行收集，而PINP的樣品采集條件并不嚴(yán)格，因?yàn)镻INP的晝夜節(jié)律變異性最小，并且不易受食物攝入的影響[11]。

患者的基礎(chǔ)生理狀態(tài)對(duì)BTMs有明顯的影響，例如，患者生物學(xué)年齡的不同、處于青春期或者絕經(jīng)后的婦女等都會(huì)使BTMs產(chǎn)生波動(dòng)[14]。此外，某些疾病也會(huì)影響B(tài)TMs的測(cè)量結(jié)果，例如，多數(shù)BTMs都可以通過腎臟清除，這意味著當(dāng)腎功能降低時(shí)，血CTX-I和PINP的濃度會(huì)增加；而肝病也會(huì)影響PINP的清除率從而影響其濃度；骨折的發(fā)生，尤其是骨折后最初6個(gè)月內(nèi)，甚至長(zhǎng)達(dá)1年以上，BTMs水平可能會(huì)升高[15-16]。

總而言之，在測(cè)試分析BTMs時(shí)，首選的時(shí)間是在整夜禁食后的早晨，以盡可能限制晝夜節(jié)律和食物對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，并考慮年齡、性別、懷孕、劇烈運(yùn)動(dòng)、近期骨折、某些疾病、抗骨質(zhì)疏松藥物或其他藥物的影響[17]。采用標(biāo)準(zhǔn)化的樣品處理和患者準(zhǔn)備程序?qū)⒋蟠蠼档涂煽氐姆治銮白儺愋裕⒔档脱芯恐g的異質(zhì)性[13]。這些原則的嚴(yán)格執(zhí)行，將增加研究之間的同質(zhì)性，有助于BTMs預(yù)測(cè)骨折發(fā)生閾值的界定。

2 CTX-I與PINP預(yù)測(cè)骨折發(fā)生的臨床研究進(jìn)展

目前開展較多是回顧性研究，多數(shù)研究結(jié)果表明，CTX-I和(或)PINP水平的升高與骨折發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的增加相關(guān)。一項(xiàng)研究選取 51 例絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松性骨折患者為試驗(yàn)組，84 例對(duì)應(yīng)年齡段骨質(zhì)疏松未發(fā)生骨折絕經(jīng)后女性為對(duì)照組，發(fā)現(xiàn)血清CTX-I及P1NP 在這兩組間的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[18]。一項(xiàng)對(duì)比骨轉(zhuǎn)換標(biāo)志物與骨密度對(duì)老年女性骨質(zhì)疏松性骨折發(fā)生預(yù)測(cè)能力的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，低骨密度與血清高CTX-I濃度的骨質(zhì)疏松老年女性更容易發(fā)生骨折，且血清高CTX-I濃度較低BMD預(yù)測(cè)骨質(zhì)疏松性骨折風(fēng)險(xiǎn)的能力更強(qiáng)[19]。另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，雖然絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松骨折組和非骨折組兩組間骨密度的差異無顯著性，但患者的骨轉(zhuǎn)換生化標(biāo)志物水平(CTX-I 和 P1NP)顯著高于非骨折組，說明骨轉(zhuǎn)換生化標(biāo)志物可以作為預(yù)測(cè)絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松骨折的重要指標(biāo)[20]。因此，高CTX-I和P1NP含量可能是絕經(jīng)后婦女發(fā)生骨折的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[21]。此外，CTX-I和P1NP水平的高低與老年髖部骨折存在相關(guān)性，檢測(cè)其水平變化可作為預(yù)測(cè)患者髖部骨折發(fā)生的重要指標(biāo)，而且二者聯(lián)合時(shí)可能有更好的骨折預(yù)測(cè)價(jià)值[22]。值得注意的是，不同健康狀況下，BTMs對(duì)骨折預(yù)測(cè)的結(jié)果會(huì)產(chǎn)生影響，一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)CTX-I及PINP對(duì)非糖尿病患者骨折的發(fā)生有良好的預(yù)測(cè)作用，而對(duì)Ⅱ型糖尿病患者骨折的發(fā)生卻無預(yù)測(cè)作用[23]。

前瞻性研究能夠更好地排除多重混雜因素的干擾，目前有少數(shù)研究團(tuán)隊(duì)開展了前瞻性研究。目前，對(duì)于CTX-I及PINP對(duì)骨折發(fā)生是否有預(yù)測(cè)作用的研究結(jié)果并不完全一致。在一些研究中，發(fā)現(xiàn)了它們與骨折發(fā)生之間呈正相關(guān)關(guān)系。一項(xiàng)納入63 257名中國(guó)人的前瞻性研究發(fā)現(xiàn)，血清PINP和CTX-I位于上四分位數(shù)(所有數(shù)值由小到大排列并分成4等份，處在75%位置以上)的人群較處于下四分位數(shù)(下四分位數(shù)是指處在25%位置以下)的人群的比值比(odds ratio，OR)分別為6.63和4.92，而高血清PINP合并CTX-I患者較低PINP合并低CTX-I的骨折風(fēng)險(xiǎn)高出7.36倍，這表明聯(lián)合PINP及CTX-1對(duì)骨折風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)可能更為準(zhǔn)確[24]。而一項(xiàng)納入800名絕經(jīng)后女性，平均隨訪時(shí)間為7.13年的研究，在校正BMI、吸煙、跌倒頻率、既往骨折史、維生素D攝入量及其他混雜因素后，發(fā)現(xiàn)血清CTX-I及PINP水平均與髖部骨折發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)不存在統(tǒng)計(jì)學(xué)上的相關(guān)性[25]。

因?yàn)楝F(xiàn)存研究結(jié)果的不一致，一些研究進(jìn)行了系統(tǒng)回顧和Meta分析。在一項(xiàng)納入6項(xiàng)前瞻性隊(duì)列研究的Meta分析中，共納入4 703例參與者，主要由絕經(jīng)后女性和50歲以上的男性組成，結(jié)果表明，血清CTX-I與PINP每升高一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差水平，骨質(zhì)疏松性骨折的風(fēng)險(xiǎn)比(hazard ratio，HR)分別達(dá)1.18和1.23；但是該結(jié)果并未考慮BMD及其他混雜因素的影響[26]。而后發(fā)表的另一篇納入9篇前瞻性研究的Meta分析，共有11 572名參與者，結(jié)果顯示，在未校準(zhǔn)混雜因素前，血清PINP水平與骨折沒有顯著關(guān)聯(lián)，而血清CTX-I每升高一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差水平，發(fā)生骨折的HR為1.16；在校正混雜因素后(包括年齡、BMI、既往骨折史及BMD等)，血清PINP與CTX-I每升高一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差水平，發(fā)生骨折的HR分別達(dá)1.28和1.20；此外，亞組分析表明，校正混雜因素后，老年人群、女性及髖部骨折患者的血清CTX-I水平的升高與骨折發(fā)生存在顯著相關(guān)[27]。總體上，對(duì)骨折部位而言，高CTX-I及PINP濃度與骨折風(fēng)險(xiǎn)之間的相關(guān)性主要是在脊柱和髖部骨折中發(fā)現(xiàn)的，而與其他骨折部位的相關(guān)性較低；預(yù)測(cè)骨折發(fā)生的時(shí)限而言，BTMs在短期內(nèi)(5年)要比長(zhǎng)期(10年或更長(zhǎng))預(yù)測(cè)骨折發(fā)生的準(zhǔn)確性更高。這一建議與FRAX發(fā)展委員會(huì)的觀點(diǎn)一致：由于BTMs存在波動(dòng)性，且目前這方面文獻(xiàn)的同質(zhì)性較差，不應(yīng)將這些BTMs應(yīng)用在超過10年的骨折風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中，且最好不超過5年[17]。

3 總結(jié)與展望

目前各個(gè)權(quán)威機(jī)構(gòu)均將血液中PINP和CTX-I分別作為骨形成及骨吸收的最佳標(biāo)志物，用于骨質(zhì)疏松性骨折發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)，研究結(jié)果提示PINP和CTX-I可能在預(yù)測(cè)骨質(zhì)疏松性骨折發(fā)生中具備良好的應(yīng)用前景。但是，目前其仍難以在臨床中推廣應(yīng)用，因不同研究間的異質(zhì)性較高導(dǎo)致結(jié)果尚存不確定性。因此，未來仍需要進(jìn)一步大樣本、同質(zhì)化的前瞻性研究進(jìn)行詳細(xì)闡明。