血清TWEAK和IL-17與老年肌少癥的相關性研究

蘇莉,張兆巖,崔娟,孫曉平,于新宇

肌少癥是一種進行性、全身性骨骼肌疾病,伴有肌肉質量加速喪失和功能退化,多見于老年人,據統計60歲以上老年人群中肌少癥的患病率約為10%[1]。肌少癥的發生增加老年人摔倒、骨折、身體殘疾和死亡的風險[2]。研究顯示炎性細胞因子能刺激蛋白質分解代謝并抑制肌肉合成,促進肌肉萎縮,與肌少癥的發生存在密切的關系[3]。腫瘤壞死因子樣凋亡微弱誘導劑(TWEAK)是腫瘤壞死因子(TNF)超家族成員之一,主要通過與其受體—成纖維細胞生長因子誘導14(Fn14)結合調控細胞增殖、分化、凋亡以及炎性反應等多種病理生理過程[4]。白介素(IL)-17是輔助性T細胞17的主要效應因子,可促進T細胞的增殖分化和IL-6、IL-8及細胞黏附分子等產生,導致炎性反應[5]。本研究檢測肌少癥患者血清TWEAK、IL-17水平,探討其與老年肌少癥的關系,報道如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選擇2021年10月—2023年3月中國人民解放軍聯勤保障部隊第九六〇醫院干部病房一科收治的老年肌少癥患者93例為肌少癥組;同時,選擇醫院體檢非肌少癥老年志愿者60例為健康對照組。2組性別、年齡及合并高血壓、高脂血癥比較差異無統計學意義(P>0.05),肌少癥組體質量指數(BMI)、運動頻率≥5次/周比例低于健康對照組(P<0.05),糖尿病、骨質疏松比例高于健康對照組(P<0.05),見表1。本研究經醫院倫理委員會批準(RIYY-2021-017),受試者或家屬知情同意并簽署知情同意書。

1.2 病例選擇標準 (1)納入標準:①骨骼肌質量指數(SMI)降低(男性<7.0 kg/m2,女性<5.4 kg/m2),握力降低(男性<26 kg,女性<18 kg),步速減少(<0.8 m/s),符合2014年亞洲肌肉減少癥工作小組制定的肌少癥診斷標準[6];②年齡≥60歲;③能獨立站立和行走。(2)排除標準:①惡性腫瘤、免疫疾病、感染性疾病;②因嚴重腦卒中、心力衰竭、腎臟疾病、骨折和其他疾病而臥床;③嚴重內分泌疾病;④傳染病、精神疾病。

1.3 觀測指標與方法

1.3.1 血清TWEAK和IL-17水平檢測:肌少癥組入組次日治療前(健康對照組體檢當日晨)采集空腹肘靜脈血3 ml注入干燥試管中,室溫下靜置30 min,待血液凝固后取上層液離心留取血清,-80℃保存待檢。采用SpectraMax?iD5多功能酶標儀(上海美谷分子儀器有限公司)應用酶聯免疫吸附試驗檢測血清TWEAK、IL-17水平, 試劑盒購自上海臻科生物科技有限公司。

1.3.2 骨骼肌質量、握力和步速測定:Medix DR數字化二維扇束雙能X線骨密度儀(法國MEDILINK公司)評估肌肉質量,手臂和腿部骨骼肌質量相加為全身骨骼肌質量(ASM),SMI=ASM(kg)/身高(m)2;WCS-100型電子握力計(無錫市怡和醫療器械有限公司)測定肌肉力量:受試者每只手盡最大努力做3次,取平均值;6 m步行速度,受試者被要求以正常速度行走6 m,計算步速(m/s),取2次測試結果的平均值。根據SMI、握力和步速將肌少癥組患者分為前期亞組(SMI≤7.0 kg/m2,握力、步速尚可,29例)、 中期亞組(SMI≤7.0 kg/m2,握力或步速明顯降低,39例)、 嚴重期亞組(SMI≤7.0 kg/m2,握力和步速均明顯降低,25例)。

2 結 果

2.1 2組血清TWEAK、IL-17水平和SMI、握力、步速比較 肌少癥組血清TWEAK、IL-17水平高于健康對照組(P<0.01),SMI、握力和步速低于健康對照組(P<0.01),見表2。

表2 健康對照組和肌少癥組血清TWEAK、IL-17水平和SMI、握力、步速比較Tab.2 Comparison of serum TWEAK, IL-17 levels, SMI, grip strength, and gait speed between healthy control group and sarcopenia group

2.2 不同分期肌少癥患者血清TWEAK、IL-17水平和SMI、握力、步速比較 血清TWEAK、IL-17水平比較,嚴重期亞組>中期亞組>前期亞組(P均<0.01),SMI、握力和步速比較,嚴重期亞組<中期亞組<前期亞組(P均<0.01),見表3。

表3 不同分期肌少癥患者血清TWEAK、IL-17水平和SMI、握力和步速比較Tab.3 Comparison of serum TWEAK, IL-17 levels, SMI, grip strength, and gait speed in patients with different stages of sarcopenia

2.3 肌少癥患者血清TWEAK、IL-17與SMI、握力、步速的相關性分析 肌少癥患者血清TWEAK、IL-17水平與SMI、握力、步速均呈負相關(P<0.01),見表4。

表4 肌少癥患者血清TWEAK、IL-17與SMI、握力、步速的相關性分析Tab.4 Correlation analysis of TWEAK, IL-17 with SMI, grip strength, and gait speed in patients with sarcopenia

2.4 影響老年肌少癥的多因素Logistic回歸分析 以是否患有肌肉減少癥為因變量(0=否,1=是),以上述結果中P<0.05項目為自變量,進行多因素Logistic回歸分析,結果顯示,骨質疏松、高TWEAK、高IL-17是老年肌少癥發病的危險因素(P<0.01),高SMI是其保護因素(P<0.01),見表5。

表5 影響老年肌少癥的Logistic回歸分析結果Tab.5 Logistic regression analysis results affecting elderly sarcopenia

2.5 血清TWEAK、IL-17診斷老年肌少癥的價值 繪制TWEAK、IL-17診斷老年肌少癥價值的ROC曲線,并計算曲線下面積(AUC),結果顯示,血清TWEAK、IL-17及二者聯合診斷老年肌少癥的曲線下面積分別為0.734、0.790、0.898,二者聯合診斷老年肌少癥的AUC大于TWEAK、IL-17單獨診斷(Z/P=4.210/<0.001、2.865/0.016),見表6、圖1。

圖1 血清TWEAK、IL-17診斷老年肌少癥的ROC圖Fig.1 ROC diagram of TWEAK and IL-17 in diagnosing sarcopenia in the elderly

表6 血清TWEAK、IL-17診斷老年肌少癥的價值比較Tab.6 Comparison of the diagnostic value of TWEAK and IL-17 in elderly sarcopenia

3 討 論

肌少癥是一種多因素疾病,其特征是肌肉質量和功能的大幅下降,其發病危險因素包括年齡大、癌癥、肥胖、風濕病、營養不良、缺乏體育活動或久坐、肌肉蛋白質穩態變化、合成代謝障礙、神經肌肉功能障礙等[7-8]。炎性反應與肌少癥的發生密切相關,炎性細胞因子、腫瘤壞死因子-α、白介素-6、白介素-1和趨化因子等通過核因子-κB信號通路促進NOD樣受體熱蛋白結構域相關蛋白3(NLRP3)炎性小體的激活,促使炎性細胞在肌肉組織浸潤,進而使肌蛋白分解和肌細胞凋亡,導致肌肉質量下降和肌功能障礙[9]。

本研究發現,肌少癥組血清TWEAK水平顯著高于健康對照組,TWEAK與SMI、握力和步速呈負相關,高水平TWEAK是老年人肌少癥的危險因素。TWEAK是廣泛分布于多種細胞(上皮細胞、間充質細胞、內皮細胞、骨骼肌細胞等)和組織(胰腺、腸道、心臟、肌肉等)中的多功能細胞因子,以膜結合或可溶性兩種形式存在,可溶性TWEAK主要由細胞外結構域裂解而產生并進入外周血循環,TWEAK受體Fn14是一種Ⅰ型跨膜蛋白,含有半胱氨酸的結構域與TWEAK結合,通過激活轉錄因子核因子κB(NF-κB)、絲裂原活化蛋白激酶和磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B信號通路調控細胞死亡或增殖、炎性反應和纖維化過程[10]。TWEAK和Fn14在骨骼肌中也有表達,并參與肌肉組織分解和合成代謝調控過程,在慢性肌肉損傷和肌肉疾病中起關鍵作用[11]。正常情況下,肌肉組織中TWEAK呈低表達,通過激活非典型NF-κB通路,促進成肌細胞融合和肌生成,Fn14在正常健康肌肉中處于休眠狀態或低表達[12]。在去神經誘導骨骼肌萎縮的小鼠模型中Fn14表達上調,繼而激活TWEAK/Fn14通路,導致肌肉萎縮、纖維化和肌肉蛋白降解[13]。同樣在肌萎縮性側索硬化癥小鼠模型中,可觀察到TWEAK、Fn14在脊髓星形膠質細胞和骨骼肌中異常表達,TWEAK過表達可刺激星形膠質細胞中白介素-6釋放,誘導運動神經元死亡[14]。分析TWEAK可能通過以下途徑參與肌少癥的發病機制:TWEAK可激活NF-κB信號通路,增強肌肉特異性E3泛素連接酶—肌肉環狀指蛋白1的表達,肌肉環狀指蛋白1再靶向骨骼肌中肌球蛋白重鏈促使其水解[15],TWEAK還可誘導自噬—溶酶體系統,激活肌管中半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3,有助于肌原纖維蛋白水解,導致骨骼肌質量和功能的損失[16]。

本研究發現,IL-17與老年肌少癥也存在密切關系,肌少癥組血清IL-17水平高于健康對照組,IL-17與SMI、握力及步速呈負相關。IL-17是T細胞介導炎性反應的早期啟動因子,通過與其受體結合激活促分裂素原活化蛋白激酶途徑和NF-κB途徑,誘導CXCL1、CXCL2和CXCL8等趨化因子表達,活化和驅使中性粒細胞遷移至感染或損傷組織,引起致病性炎性反應,誘導組織損傷[17]。IL-17還可通過促使干細胞增殖,促進損傷骨骼肌組織再生和修復[18]。白介素-17通過激活p38信號通路,抑制尿激酶型纖溶酶原激活物表達和成肌細胞遷移,還可促使細胞骨架重組和極性喪失抑制成肌細胞的成肌分化,參與炎性肌肉疾病發病過程[19]。分析原因,首先,IL-17可單獨或與腫瘤壞死因子-α或IL-1聯合刺激骨骼肌細胞釋放IL-6和CC-趨化因子配體20,促進炎性細胞浸潤于成肌細胞,影響肌肉組織碳水化合物和脂類代謝,抑制肌肉衛星細胞(肌肉衛星細胞是組織特異性干細胞,負責骨骼肌的生長和再生)的增殖以及肌源性分化和肌細胞遷移,導致肌肉萎縮[20]。其次,生長激素/胰島素樣生長因子Ⅰ(GH/IGF-Ⅰ)軸激活可使肌肉和肌腱中膠原蛋白的表達和合成增加,增加肌肉中衛星細胞數量,GH/IGF-Ⅰ軸活性降低與肌少癥發生有關[21],IL-17誘導IL-6的過度表達可干擾GH/IGF-Ⅰ軸活性,進而導致骨骼肌萎縮[20]。最后,NLRP3炎性小體激活有助于啟動和激活促炎環境,影響正常肌群合成代謝功能,導致肌肉萎縮[22],IL-17過表達可促進NLRP3炎性小體激活,上調NLRP3、半胱天冬氨酸酶-1、IL-1β基因表達[23],因此推測IL-17可能通過促使NLRP3炎性小體激活參與肌少癥發病過程。

ROC分析結果表明,聯合檢測血清TWEAK、IL-17水平在老年肌少癥診斷中具有較高的價值,提示血清TWEAK、IL-17有望成為老年肌少癥潛在的生物學標志物。骨質疏松與肌少癥均好發于老年人,且兩者往往同時存在,肌肉與骨骼往往相互作用,加重骨骼肌質量降低和功能障礙[24]。

綜上,老年肌少癥患者血清TWEAK、IL-17水平均顯著增高,高水平TWEAK、IL-17與骨骼肌質量減少、握力及步速降低有關,是老年肌少癥的高危因素,聯合檢測血清TWEAK、IL-17有助于評估老年人肌少癥潛在風險。

利益沖突:所有作者聲明無利益沖突

作者貢獻聲明

蘇莉:設計研究方案,實施研究過程,論文撰寫;張兆巖:提出研究思路,分析試驗數據,論文審核;崔娟:實施研究過程,資料搜集整理,論文修改;孫曉平:進行統計學分析;于新宇:課題設計,論文撰寫