矮小癥患兒維生素K2水平與骨代謝之間關(guān)系的研究

楊婷婷，劉曉靜

安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院兒科，安徽合肥 230022

矮小癥是指身高低于同年齡、同性別及同種族兒童平均身高的2個標(biāo)準(zhǔn)差或第3百分位。生長激素缺乏是矮小癥的主要病因之一，研究發(fā)現(xiàn)生長激素缺乏癥患兒骨密度降低[1-2]。在兒童期即罹患生長激素缺乏癥，但未接受生長激素替代治療的成年男性患者，體積骨密度和骨骼微結(jié)構(gòu)明顯受損，骨強度降低[3]。鈣和維生素D在維持骨健康方面一直受到大家的重視，而新的研究表明維生素K2在骨骼健康中也發(fā)揮重要作用。維生素K2通過促進(jìn)成骨細(xì)胞生成，提高成骨細(xì)胞活性及抑制破骨細(xì)胞生成，下調(diào)破骨細(xì)胞活性，促進(jìn)破骨細(xì)胞凋亡的雙向作用調(diào)節(jié)骨代謝，從而起到提高骨密度、增加骨強度、促進(jìn)骨礦化、維持骨健康的作用[4]。目前，維生素K2補充劑被認(rèn)為是增強鈣劑和維生素D聯(lián)系的重要方式，維生素K2保證了骨骼內(nèi)部的完整性，維持了骨骼的整體強度[5]。目前，臨床關(guān)于矮小癥患兒維生素K2水平及其與兒童骨代謝的關(guān)系報道較少。本研究通過檢測矮小癥患兒血清維生素K2及骨代謝相關(guān)指標(biāo)的水平，分析矮小癥患兒維生素K2的缺乏情況及骨代謝特點，探討矮小癥患兒維生素K2與骨代謝指標(biāo)的相關(guān)性，旨在為臨床闡明矮小癥患兒骨代謝特點，防治矮小癥患兒骨代謝異常提供理論依據(jù)。

1 資料與方法

1.1一般資料 選取本院2019—2020年收治的102例矮小癥患兒為矮小癥組。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)均符合中華醫(yī)學(xué)會兒科內(nèi)分泌遺傳代謝學(xué)組制訂的《矮身材兒童診治指南》中關(guān)于矮小癥的診斷標(biāo)準(zhǔn)[6]；(2)患兒及其監(jiān)護(hù)人知情且同意參與本研究。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)遺傳性、炎癥性及腫瘤性骨病患兒；(2)遺傳性綜合征患兒；(3)甲狀腺、腎上腺及甲狀旁腺功能異常患兒；(4)慢性肝臟、腎臟及心肺疾病患兒；(5)參加本研究前進(jìn)行過生長激素及骨代謝相關(guān)藥物治療者；(6)臨床資料不完整患兒。

根據(jù)病因不同將矮小癥患兒分為完全性生長激素缺乏(GHD)組32例、部分性生長激素缺乏(pGHD)組32例及特發(fā)性矮小(ISS)組38例。GHD組中男20例、女12例，平均年齡(9.46±2.69)歲；pGHD組中男18例、女14例，平均年齡(8.33±2.97)歲；ISS組中男20例、女18例，平均年齡(8.49±2.73)歲。診斷標(biāo)準(zhǔn)：(1)GHD，生長激素激發(fā)試驗峰值<10 ng/mL，類胰島素生長因子1水平低下，骨齡落后2年以上，身高低于正常身高2個標(biāo)準(zhǔn)差或第3百分位或每年身高年增長<4 cm，頭顱核磁檢查排除顱內(nèi)腫瘤。其中生長激素峰值<5 ng/mL診斷為完全性GHD，生長激素峰值≥5 ng/mL診斷為pGHD。(2)ISS，身高低于正常身高2個標(biāo)準(zhǔn)差或第3百分位，出生時體質(zhì)量及身長正常，無慢性疾病及骨骼發(fā)育障礙，骨齡延遲或正常，染色體核型正常，生長激素峰值≥10 ng/mL[7]。

同時選取常規(guī)體檢的同地區(qū)正常身高兒童37例作為對照組，其中男18例、女19例，有15例進(jìn)入青春期，平均年齡(8.98±2.32)歲。各組年齡、性別比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，具有可比性。

1.2方法

1.2.1血清骨代謝指標(biāo)檢測 使用全自動生化儀通過化學(xué)發(fā)光法檢測血清中的鈣、磷、血清堿性磷酸酶(ALP)、I型膠原N端肽(PINP)、β-膠聯(lián)降解產(chǎn)物(β-CTX)、N端骨鈣素(N-MID)、25-羥維生素D[25(OH)D]、甲狀旁腺激素(PTH)等骨代謝指標(biāo)，根據(jù)手、腕骨齡圖譜法判斷骨齡等。

1.2.2超聲骨密度檢測 使用日本古野電氣株式會社超聲骨密度儀CM-200測定就診兒童超聲骨密度現(xiàn)狀。測量部位為左足足跟。以同年齡、同性別亞洲兒童數(shù)據(jù)庫中相應(yīng)月齡兒童超聲速率的Z值評分為判定標(biāo)準(zhǔn)：Z>-1.0分為骨密度正常，Z在<-1.5～-1.0分為骨密度輕度不足，Z在<-2.0～-1.5分為骨密度中度不足，Z≤-2.0分為骨密度重度不足。

1.2.3血清維生素K2測定 空腹?fàn)顟B(tài)下采集靜脈血2 mL，離心取血清1 mL，避光冷藏保存(-70 ℃凍存)，3 d內(nèi)采用高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜(HPLC-MS/MS)法測定血清維生素K2水平。每批次檢測標(biāo)本至少雙質(zhì)控。本研究采用德國MDI實驗室提供的維生素K2正常值范圍0.10～0.86 ng/mL，維生素K2水平<0.1 ng/mL為維生素K2缺乏；維生素K2水平>0.86 ng/mL為維生素K2過量。

2 結(jié) 果

2.1各組維生素K2水平比較 對照組維生素K2水平為(0.11±0.03)ng/mL；矮小癥組維生素K2水平為(0.12±0.03)ng/mL；GHD組維生素K2水平為(0.15±0.04)ng/mL；pGHD組維生素K2水平為(0.08±0.02)ng/mL；ISS組維生素K2水平為(0.12±0.03)ng/mL；矮小癥組與對照組維生素K2水平差異無統(tǒng)計學(xué)意義(t=0.259，P=0.796)；對照組中維生素K2缺乏率為70.3%(26/37)，矮小癥組中維生素K2缺乏率為61.8%(63/102)，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(χ2=0.853,P=0.356)。其中GHD組維生素K2缺乏率為56.3%(18/32)，pGHD組維生素K2缺乏率為65.6%(21/32)，ISS組維生素K2缺乏率為63.2%(24/38)，各組比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(χ2=1.736,P=0.420)。

2.2各組骨代謝相關(guān)指標(biāo)比較 矮小癥組與對照組的骨代謝指標(biāo)鈣、磷、ALP、25(OH)D、PTH、N-MID、PINP、β-CTX及骨密度比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)；同樣，GHD組、pGHD組和ISS組的骨代謝指標(biāo)水平比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。見表1。

表1 各組骨代謝相關(guān)指標(biāo)比較

組別nPTH(pg/mL)β-CTX(ng/mL)PINP(ng/mL)N-MID(ng/mL)骨密度(Z值)對照組3734.59±24.071.80±0.44623.75±270.2761.63±26.460.64±0.24矮小癥組10231.10±11.671.73±0.39535.84±190.3153.70±23.890.24±0.03GHD組3233.69±14.901.85±0.37581.62±157.0360.50±22.860.09±0.03pGHD組3227.49±8.141.72±0.38519.84±250.3847.70±19.870.39±0.02ISS組3830.99±10.651.63±0.43504.34±167.7151.75±26.960.25±0.05

2.3矮小癥患兒維生素K2與骨齡、骨密度及骨代謝指標(biāo)的關(guān)系 矮小癥患兒血清維生素K2與PTH呈負(fù)相關(guān)(r=-0.202，P=0.048)；與鈣、磷、ALP、25(OH)D、N-MID、PINP、β-CTX、骨齡、骨密度無明顯相關(guān)性。見表2。

表2 矮小癥患兒Vitamin K2與骨代謝指標(biāo)的相關(guān)性分析

3 討 論

矮小癥是兒童內(nèi)分泌和生長發(fā)育門診最常見的疾病之一，矮小不僅反映了患兒體格發(fā)育的嚴(yán)重落后，還會使患兒產(chǎn)生心理壓力和不良情緒，影響未來的工作和生活。近年來，矮小癥越來越受到家長的重視。

維生素K2由一組異戊二烯類分子構(gòu)成，其側(cè)鏈?zhǔn)怯?～13個重復(fù)的類異戊二烯單元組成的聚合物，用MK-4～MK-13表示[8]。本研究采用HPLC-MS/MS檢測維生素K2水平。相對于其他方法，該方法準(zhǔn)確性高，是分析各種形式維生素K化合物的首選方法[9]。目前國外多用骨鈣素未羧化率判斷維生素K2狀態(tài)，但這只是一個間接的指標(biāo)[5]；國內(nèi)有研究使用HPLC-MS/MS方法測量了矮小兒童和正常身高兒童總維生素K的水平，但是沒有單獨檢測維生素K2[10-11]；國內(nèi)另一項研究也使用HPLC-MS/MS方法測定了低骨密度兒童和正常身高兒童血維生素K2水平，但并未給出維生素K2水平的具體數(shù)據(jù)[12]；嚴(yán)輝等[13]使用質(zhì)譜法測量了生長痛兒童和正常身高兒童的維生素K2水平，結(jié)果高于本研究維生素K2測量水平，支持本地區(qū)兒童可能普遍存在維生素K2缺乏的結(jié)論，測量水平不完全一致的原因可能為測量方法不完全一致，研究對象年齡不一致及飲食習(xí)慣不同等。所以目前還沒有能達(dá)成共識的兒童維生素K2(HPLC-MS/MS法)正常范圍，本研究選擇德國MDI實驗室提供的維生素K2正常值范圍分析維生素K2缺乏率，研究結(jié)果和完顏澤偉等[12]的研究結(jié)果一致，未來還需要大樣本的檢測以進(jìn)一步明確兒童維生素K2的正常范圍。

本研究檢測出正常身高兒童及矮小癥患兒中的維生素K2缺乏率均>56%，但相對于正常身高兒童，矮小癥患兒并未表現(xiàn)出更明顯的缺乏率。研究表明，攝入不足是維生素K2缺乏的主要原因，即維生素K2日常攝入量不足以滿足體內(nèi)骨蛋白羧化的需求，而維生素K2缺乏的次要原因是維生素K2代謝相關(guān)組件基因型決定的，其異常導(dǎo)致維生素K2無法發(fā)揮骨代謝中轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)、抑制骨吸收及炎癥調(diào)節(jié)等作用[14]。維生素K2的主要飲食來源為發(fā)酵食品，如奶酪、凝乳和納豆等，但食品加工、化學(xué)防腐劑的廣泛使用和食品冷藏都耗盡了制造維生素K2的有益細(xì)菌[15]。有研究表明，對于所有成年人，包括孕婦和哺乳期女性，維生素K的攝入量需要達(dá)到每天70 μg左右[5]。由于研究資料不足，目前暫無兒童維生素K2的推薦攝入量。本研究中矮小癥患兒和正常身高兒童可能普遍存在維生素K2缺乏，提示應(yīng)進(jìn)行本地區(qū)兒童膳食調(diào)查，進(jìn)一步了解維生素K2缺乏的可能原因。

本研究發(fā)現(xiàn)矮小癥患兒骨代謝指標(biāo)PTH與維生素K2呈負(fù)相關(guān)(r=-0.202，P=0.048)；其余指標(biāo)未發(fā)現(xiàn)明顯相關(guān)性。PTH對骨代謝影響是復(fù)雜的，PTH通過調(diào)節(jié)鈣磷代謝來促進(jìn)成骨細(xì)胞的生成，同時也會增加骨吸收[16-17]，而相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)維生素K2既可以促進(jìn)成骨細(xì)胞的生成，又可以抑制破骨細(xì)胞的生成[18]。YAMAGUCHI等[19]研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)通過骨鈣水平的降低來評估骨吸收程度時，PTH的存在明顯刺激了股骨組織中的骨吸收。在維生素K2的影響下，骨吸收因子的作用被完全抑制。因此，維生素K2在體外對骨組織培養(yǎng)系統(tǒng)中的骨吸收有抑制作用。WENG等[20]研究也提示與單獨使用維生素 K2或PTH相比，維生素K2和PTH的聯(lián)合使用顯著提高骨質(zhì)疏松大鼠股骨的強度。在動物模型中，相關(guān)數(shù)據(jù)顯示PTH+維生素K2可以促進(jìn)成骨細(xì)胞活性和骨愈合[21]。本研究結(jié)果提示矮小癥患兒維生素K2與PTH呈負(fù)相關(guān)，提示在體內(nèi)維生素K2可能通過抑制PTH的骨吸收作用來促進(jìn)骨形成，具體作用機制有待進(jìn)一步研究。

反映兒童骨形成的指標(biāo)有ALP、PINP，骨吸收指標(biāo)有β-CTX，骨轉(zhuǎn)換指標(biāo)有N-MID，骨骼重塑調(diào)節(jié)指標(biāo)有25(OH)D、PTH等。本研究中未發(fā)現(xiàn)矮小癥與正常身高兒童鈣、磷、ALP、骨密度及其他骨代謝指標(biāo)有明顯差異，不同類型矮小癥患兒骨代謝相關(guān)指標(biāo)的比較也無差異。李筠等[22]研究顯示，GHD患兒的骨形成指標(biāo)水平[骨堿性磷酸酶(BAP)]和骨吸收指標(biāo)[I型膠原羧基端末端肽(ICTP)]水平與正常身高兒童相比均降低。本研究中GHD組ALP、β-CTX未出現(xiàn)明顯改變，這可能是由于BAP作為骨特異堿性磷酸酶，與骨基質(zhì)礦化更加密切相關(guān)，而ALP還需區(qū)分是肝源性還是骨源性，血清BAP半衰期相對更長； ICTP以完整的形式進(jìn)入血液中，不再進(jìn)一步分解，且不受攝入食物影響。本研究中β-CTX是骨組織中唯一的膠原蛋白，占骨基質(zhì)的90%以上。血清中β-CTX水平是反映成骨細(xì)胞活性、骨形成和Ⅰ型膠原合成率的特異性指標(biāo)，它可以被肝臟吸收并通過與上皮細(xì)胞上的甘露糖受體結(jié)合而清除，因此它受到肝功能的影響[23]。25(OH)D水平也未表現(xiàn)出明顯差異，有研究提示不同生長激素水平的矮小患兒 25-(OH)D 水平有明顯差異，GHD組25(OH)D水平低于對照組[24]，本研究中未發(fā)現(xiàn)矮小癥患兒表現(xiàn)出更低水平的25(OH)D水平，可能與本地區(qū)兒童普遍存在25(OH)D不足有關(guān)。本課題組前期單中心研究發(fā)現(xiàn)本地區(qū)學(xué)齡期及青春期兒童可能普遍存在維生素D缺乏或不足，研究結(jié)果中對照組兒童血清25(OH)D水平為(17.43±5.64)ng/mL[25]。AL-AGHA等[26]研究發(fā)現(xiàn)與正常身高的兒童相比，矮小癥患兒的骨密度更低，身高較高、補充維生素D和年齡較大均與較高的骨密度相關(guān)，而生長激素缺乏與較低的骨密度相關(guān)。相比正常身高兒童，本研究結(jié)果中矮小癥患兒未出現(xiàn)明顯骨密度低下，兒童生長發(fā)育的過程中影響骨密度的因素主要包括遺傳因素、營養(yǎng)因素及行為因素，不同的疾病和藥物亦對患兒骨密度產(chǎn)生影響[27]，在諸多的骨密度影響因素中，矮小癥并非核心因素。

綜上所述，維生素K2缺乏可能普遍存在于本地區(qū)矮小癥患兒及正常身高兒童中，而且與矮小癥患兒骨代謝指標(biāo)有一定的相關(guān)性，因此在臨床診治中，針對矮小癥患兒的骨代謝問題，除了鈣劑及維生素D制劑的補充，適當(dāng)給予維生素K2補充劑，可能對于促進(jìn)骨形成、維持骨健康有幫助。