重組人生長激素對(duì)特發(fā)性矮小癥兒童血清IGF-1/IGFBP-3摩爾比的影響及其臨床意義

張靜靜,賈媛媛,胡苗苗,成勝權(quán)

(中國人民解放軍空軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院 兒科,陜西 西安 710032)

特發(fā)性矮小癥(idiopathic short stature,ISS)是我國最常見的生長發(fā)育障礙疾病之一,占矮小兒童的60%～80%,臨床實(shí)踐中沒有明確的病因[1-2]。重組人生長激素(recombinant human growth hormone,rhGH)被廣泛用于治療由各種原因?qū)е碌陌?包括ISS[2]。其作用機(jī)制在于刺激肝臟和其他器官產(chǎn)生胰島素樣生長因子-1(insulin-like growth factor-1,IGF-1),作用于骨骺板中的軟骨細(xì)胞,促進(jìn)膠原蛋白和硫酸黏多糖的合成,從而起到促進(jìn)骨生長的作用[3-4]。目前許多研究人員在努力尋找可以反映rhGH安全性和有效性的合適因子[3-6]。IGF-1濃度是監(jiān)測(cè)和調(diào)控rhGH治療應(yīng)用最廣泛的參數(shù)[7]。但由于操作技術(shù)困難,很難測(cè)定活性形式的游離IGF-1。IGF結(jié)合蛋白(IGF binding protein,IGFBP)-3是目前已知與IGF-1親和力最強(qiáng)的載體蛋白之一[6,8],被認(rèn)為可提供生長激素(growth hormone,GH)分泌能力的額外信息[7]。然而IGFBP-3的臨床價(jià)值仍然存在爭議,可能是因?yàn)镮GFBP-3檢測(cè)數(shù)據(jù)的參考標(biāo)準(zhǔn)不同。已知IGF-1和IGFBP-3之間的摩爾濃度顯著相關(guān),IGF-1/IGFBP-3摩爾比似乎更能準(zhǔn)確反映兩者的真實(shí)結(jié)合能力[9]。因此本研究選擇學(xué)齡期ISS兒童作為研究對(duì)象,通過檢測(cè)rhGH治療期間血清IGF-1、IGFBP-3水平及IGF-1/IGFBP-3摩爾比變化,希望為預(yù)測(cè)治療2年內(nèi)的生長反應(yīng)提供更可靠的指標(biāo)。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

收集2016年6月至2020年6月我院收治的132例學(xué)齡期(6～12歲)ISS兒童的臨床和實(shí)驗(yàn)室記錄并進(jìn)行回顧性分析。患兒中男82例,女50例。ISS的診斷標(biāo)準(zhǔn)[10]:(1) 根據(jù)最新中國兒童生長圖表,與年齡、性別和種族相匹配的兒童相比,身高小于平均值的2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差或低于平均值的第3百分位數(shù);(2) 出生時(shí)體長和體重發(fā)育正常,四肢發(fā)育良好,無宮內(nèi)發(fā)育遲緩;(3) 無明顯的慢性器質(zhì)性疾病,無染色體異常,無營養(yǎng)不良,無明顯或嚴(yán)重的情緒障礙;(4) 使用胰島素、可樂定、左旋精氨酸、左旋多巴或胰高血糖素進(jìn)行兩種獨(dú)立的生長激素激發(fā)試驗(yàn),GH峰值超過10 μg·L-1,并且血清IGF-1濃度正常。納入標(biāo)準(zhǔn):符合ISS診斷標(biāo)準(zhǔn);年齡6～12歲;生長緩慢;臨床數(shù)據(jù)完整;按計(jì)劃接受≥2年的rhGH治療;已將研究內(nèi)容告知家屬或法定監(jiān)護(hù)人。排除標(biāo)準(zhǔn):(1) 診斷時(shí)的生長學(xué)數(shù)據(jù)不適用;(2) 營養(yǎng)不良,垂體或下丘腦病變,內(nèi)分泌遺傳代謝疾病,各種慢性疾病導(dǎo)致的生長遲緩;(3) 有rhGH治療史,確診后1個(gè)月內(nèi)未進(jìn)行rhGH治療或rhGH治療時(shí)間不足2年;(4) 在接受2年rhGH治療前出現(xiàn)青春期體征;(5) 嚴(yán)重肝腎功能障礙、Turner綜合征或性早熟。

1.2 治療方法

基于矮小兒童的診斷和治療指南[9],rhGH治療劑量范圍為0.10～0.20 IU·kg-1·d-1,0.10～0.15 IU·kg-1·d-1視為低劑量,0.16～0.20 IU·kg-1·d-1為高劑量。所有ISS兒童于每晚睡前1h皮下注射rhGH,注射部位選擇大腿外側(cè)到肚臍,每次更換注射部位,至少治療2年。在治療過程中,需遵醫(yī)囑合理安排患兒健康飲食,充足睡眠,并引導(dǎo)孩子適量進(jìn)行特定運(yùn)動(dòng)。

1.3 生長學(xué)和臨床數(shù)據(jù)

入組后獲取人體測(cè)量數(shù)據(jù)和病史,包括性別、實(shí)際年齡、骨齡、身高、體重、體重指數(shù)(body mass index,BMI)、父母身高中位值(mid-parental height,MPH)、青春期狀態(tài)、rhGH劑量(mg·kg-1·周-1)、GH激發(fā)試驗(yàn)中血清GH峰值以及血清IGF-1和IGFBP-3水平。數(shù)據(jù)從各自的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中收集,所有參與中心均提供按照標(biāo)準(zhǔn)程序生成的實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)。身高、體重和BMI的標(biāo)準(zhǔn)差分值(standard deviation score,SDS)轉(zhuǎn)換基于《國家學(xué)生體質(zhì)與健康標(biāo)準(zhǔn)》[11],SDS=(兒童的實(shí)際值-相同性別和年齡的正常兒童的中位數(shù))/相同性別和年紀(jì)的正常兒童的標(biāo)準(zhǔn)差。MPH(cm)計(jì)算公式:女童(父親身高-13+母親身高)/2;男孩(父親身高+母親身高+13)/2。然后將MPH轉(zhuǎn)換為SDS值。骨齡由主治醫(yī)師使用Greulich-Pyle法[12]對(duì)左手腕X線片進(jìn)行評(píng)估。使用Prader睪丸體積器測(cè)量睪丸體積。治療前后數(shù)據(jù)差值(Δ)=治療后值-治療前值。在治療后(6±1)個(gè)月、(12±3)個(gè)月和(24±3)個(gè)月測(cè)定Δ身高、ΔIGF-1和ΔIGFBP-3SDS。根據(jù)治療1年后Δ身高SDS評(píng)估兒童生長反應(yīng),Δ身高SDS<0.3定義為ISS兒童治療反應(yīng)不良,Δ身高SDS≥0.3定義為ISS兒童治療反應(yīng)良好。

1.4 血清IGF-1和IGFBP-3水平檢測(cè)

于治療前及治療后6、12、24個(gè)月采集禁食8 h靜脈血3 ml,與GH不同,血清IGF-1和IGFBP-3水平在一天中不會(huì)有太大波動(dòng),因此在上午9～11點(diǎn)之間采血即可。2 h內(nèi)離心分離血清,并儲(chǔ)存在-80 ℃。樣品保存不超過4個(gè)月。采用化學(xué)發(fā)光法測(cè)定血清IGF-1和IGFBP-3濃度,并將IGF-1和IGFBP-3轉(zhuǎn)換為SDS值,具體操作嚴(yán)格按照說明進(jìn)行。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

所有統(tǒng)計(jì)分析均采用SPSS 23.0軟件進(jìn)行。首先進(jìn)行Shapiro-Wilk正態(tài)性檢驗(yàn),文中所用數(shù)據(jù)均符合正態(tài)分布,以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示,使用重復(fù)測(cè)量的方差分析比較不同時(shí)間點(diǎn)的數(shù)值,然后進(jìn)行事后Bonferroni校正法調(diào)整顯著性;兩組間比較采用獨(dú)立t檢驗(yàn)。Pearson相關(guān)分析用于評(píng)估正態(tài)分布指標(biāo)之間的相關(guān)性。在rhGH治療的第2年,使用Δ身高 SDS和ΔIGF-1 SDS、ΔIGFBP-3 SDS作為固定因素變量,基線時(shí)身高作為協(xié)變量,進(jìn)行協(xié)方差(ANCOVA)分析。P<0.05被認(rèn)為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 ISS患兒基線實(shí)驗(yàn)室結(jié)果

所有ISS患兒平均年齡(9.14±2.17)歲,平均骨齡(8.35±2.11)歲,平均BMI(14.72±1.57)kg·m-2,平均身高(121.45±15.08)cm,基線血清IGF-1水平為(120.11±59.50)ng·ml-1,血清IGFBP-3水平為(2 374.61±1 082.65)ng·ml-1,IGF-1/IGFBP-3摩爾比為0.07±0.01;rhGH初始劑量為(0.25±0.06)mg·kg-1·周-1,GH峰值水平為(20.26±12.93)ng·ml-1。

2.2 身高及血清IGF-1、IGFBP-3水平變化

在rhGH治療前,ISS患兒身高SDS為-2.75±0.62(-4.73～-1.91),在整個(gè)治療過程中,患兒身高SDS有顯著改善(P<0.001)。rhGH治療1年和2年后,IGF-1 SDS、IGFBP-3 SDS以及IGF-1/IGFBP-3摩爾比SDS均增加,與基線相比差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);然而治療2年時(shí),血清IGF-1 SDS和IGFBP-3 SDS與治療1年時(shí)相比差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表1、圖1。

表1 ISS患兒rhGH治療開始時(shí)和治療期間的身高及血清IGF-1、IGFBP-3水平

圖1 ISS患兒rhGH治療開始時(shí)和治療期間的身高及血清IGF-1、IGFBP-3水平變化趨勢(shì)

2.3 基線時(shí)血清IGF-1/IGFBP-3水平與rhGH治療1年后生長反應(yīng)的關(guān)系

共有12例兒童治療反應(yīng)不良,120例兒童治療反應(yīng)良好。反應(yīng)不良的ISS兒童在rhGH治療開始時(shí)的實(shí)際年齡(P=0.007)、骨齡(P=0.006)明顯大于反應(yīng)良好兒童,IGF-1/IGFBP-3摩爾比(P<0.001)和IGF-1/IGFBP-3摩爾比SDS(P=0.014)明顯低于反應(yīng)良好兒童,而兩組患兒性別、MPHSDS、BMI SDS、血清IGF-1和IGFBP-3水平差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05,表2)。進(jìn)一步校正年齡因素對(duì)IGF-1/IGFBP-3摩爾比的影響,經(jīng)多因素Logistic回歸分析后,基線時(shí)IGF-1/IGFBP-3摩爾比SDS較低仍是影響rhGH治療反應(yīng)不良的獨(dú)立危險(xiǎn)因素(非標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)=-5.686,Exp(b)=0.003,95%置信區(qū)間0.001～0.058,P<0.001)。

表2 rhGH治療1年后反應(yīng)良好和反應(yīng)不良兒童的基線特征

2.4 Δ身高SDS與血清ΔIGF-1、ΔIGFBP-3水平及ΔIGF-1/IGFBP-3摩爾比的相關(guān)性

治療1年后ISS患兒Δ身高 SDS與ΔIGF-1(r=0.131 9,P=0.023 9)、ΔIGF-1/IGFBP-3摩爾比(r=0.133 1,P=0.022 5)、ΔIGF-1/IGFBP-3摩爾比SDS(r=0.153 9,P=0.008 2)呈正相關(guān);而治療2年后ISS患兒Δ身高 SDS與ΔIGF-1/IGFBP-3摩爾比(r=0.129 8,P=0.034 8)、ΔIGF-1/IGFBP-3摩爾比SDS(r=0.124 5,P=0.036 7)呈正相關(guān)。在治療1年和2年后,ISS患兒Δ身高SDS與血清ΔIGFBP-3或ΔIGFBP-3 SDS水平無相關(guān)性(表3)。在ANCONA分析中,進(jìn)一步校正作為協(xié)變量的基線身高后,治療2年后Δ身高SDS與ΔIGF-1/IGFBP-3摩爾比SDS(r=0.035 2,P=0.046 7)呈正相關(guān)(表4)。

表4 rhGH治療2年后Δ身高SDS的協(xié)方差(ANCOVA)分析

3 討 論

在本研究中,我們初步證明了血清IGF-1/IGFBP-3摩爾比在充分反映學(xué)齡期ISS兒童rhGH治療2年身高結(jié)局方面的有用性。我們發(fā)現(xiàn),ISS患兒對(duì)rhGH治療的反應(yīng)與ΔIGF-1/IGFBP-3摩爾比和ΔIGF-1/IGFBP-3摩爾比SDS呈正相關(guān),但是與IGF-1或IGFBP-3單獨(dú)指標(biāo)濃度變化的相關(guān)性并不十分密切。這提示治療2年期間ISS兒童身高的持續(xù)增加與血清IGF-1/IGFBP-3摩爾比SDS的升高有關(guān)。

rhGH治療第1年的生長反應(yīng)是長期身高增長的最佳指標(biāo)之一[7]。初始生長速率、rhGH治療3個(gè)月后的骨重塑標(biāo)志物水平和身高SDS已被用于評(píng)估治療反應(yīng)[13]。在本研究中,使用身高SDS作為治療反應(yīng)評(píng)估指標(biāo),發(fā)現(xiàn)ISS患兒在治療1年后呈現(xiàn)良好的Δ身高SDS。說明大多數(shù)學(xué)齡期ISS兒童在接受rhGH的第1年時(shí)都獲得了滿意的身高增益反應(yīng)。此外,rhGH治療1年后,治療反應(yīng)良好的患兒開始治療時(shí)的實(shí)際年齡和骨齡相對(duì)較低,提示早期診斷和rhGH治療在ISS兒童中的重要性;然而兩組不同治療反應(yīng)的患兒MPH無差異。因此僅通過MPH等臨床數(shù)據(jù)判斷生長反應(yīng)性是不夠的。

GH-IGF-1軸是控制兒童線性生長的內(nèi)分泌系統(tǒng)的關(guān)鍵[14]。GH通過作用于肝臟來調(diào)節(jié)IGF-1的釋放,從而調(diào)節(jié)兒童期的骨生長[15]。IGF-1分泌不依賴于晝夜節(jié)律或脈動(dòng)[8]。然而,循環(huán)IGF-1水平卻受到許多激素的影響,如胰島素[16]、甲狀腺激素[17]和性激素[18]。低水平的雌激素會(huì)刺激IGF-1的分泌,而高水平的雌激素會(huì)減少IGF-1的分泌[18]。在本研究中,受試者均無營養(yǎng)不良、慢性內(nèi)分泌/營養(yǎng)/炎癥疾病和青春期前疾病。IGF-1與循環(huán)中的特定IGFBP結(jié)合,其中IGFBP-3在IGF-1的代謝中起重要作用[7]。IGFBP-3通過結(jié)合抑制IGF-1的生物活性,從而降低循環(huán)中游離IGF-1的濃度[7]。IGFBP-3通過其酸不穩(wěn)定亞基與IGF-1形成三元復(fù)合物,這種復(fù)合物的形成延長了其在循環(huán)中的半衰期[19]。IGF-1游離形式的半衰期約為10 min,三元復(fù)合物形式的半衰期為12～15 h[20]。因此在本研究中,我們將IGF-1/IGFBP-3摩爾比作為生長標(biāo)志物。

本研究結(jié)果顯示,基線時(shí)血清IGF-1/IGFBP-3摩爾比SDS較低是影響ISS兒童rhGH治療反應(yīng)不良的獨(dú)立危險(xiǎn)因素,提示基線時(shí)低血清IGF-1/IGFBP-3摩爾比SDS與身高增加反應(yīng)不良有關(guān)。此外,rhGH治療1年和2年后的ISS患兒Δ身高 SDS與ΔIGF-1/IGFBP-3摩爾比(r=0.133 1,P=0.022 5)、ΔIGF-1/IGFBP-3摩爾比SDS(r=0.153 9,P=0.008 2)均呈正相關(guān);而且校正作為協(xié)變量的基線身高后,治療2年后Δ身高SDS與ΔIGF-1/IGFBP-3摩爾比SDS(β=0.035 2,P=0.046 7)也呈正相關(guān),提示學(xué)齡期ISS兒童rhGH治療后的身高反應(yīng)與IGF-1/IGFBP-3摩爾比及其SDS變化有關(guān)。此外,我們還發(fā)現(xiàn)治療1年后ISS患兒Δ身高 SDS與ΔIGF-1呈正相關(guān),但是未觀察到與ΔIGFBP-3濃度的關(guān)系,這可能是因?yàn)镮GFBP-3在某些條件下(如炎癥)分泌后會(huì)被蛋白酶裂解[9]。此外,片段化的IGFBP-3沒有功能[7]。這些都增加了使用血清IGFBP-3水平作為監(jiān)測(cè)rhGH療效工具的不確定性。在本研究中,與rhGH治療反應(yīng)不良的兒童相比,治療反應(yīng)良好的兒童具有更高的基線IGF-1/IGFBP-3摩爾比及其SDS,提示基線IGF-1/IGFBP-3摩爾比及其SDS越高,rhGH治療反應(yīng)良好的可能性越大。而IGF-1/IGFBP-3摩爾比越高意味著IGF-1相對(duì)于IGFBP-3的不平等增加,提示他們體內(nèi)游離IGF-1的比例更高,這可能反映了IGF-1基因?qū)H作用的更高敏感性。總之,本研究結(jié)果提示IGF-1/IGFBP-3摩爾比,尤其是IGF-1/IGFBP-3摩爾比SDS可能更適合作為監(jiān)測(cè)接受rhGH治療的學(xué)齡期ISS兒童身高反應(yīng)的工具。

本研究也有幾個(gè)局限性。首先,回顧性研究的設(shè)計(jì)導(dǎo)致收集的一些數(shù)據(jù)相對(duì)不完整,因此本研究只能盡可能地納入基礎(chǔ)信息相對(duì)較完整的患者。下一步的工作重點(diǎn)還是需要進(jìn)行前瞻性研究,以證實(shí)該結(jié)論的可靠性。第二,入組ISS患兒數(shù)量有限,且研究周期較短。因此我們會(huì)在達(dá)到成年身高后進(jìn)行進(jìn)一步的回顧性研究,以驗(yàn)證基于前2年生長和激素反應(yīng)預(yù)測(cè)的成人身高是有用和準(zhǔn)確的。第三,缺乏血清胰島素、IGF-2、游離IGF-1等指標(biāo)。第四,盡管已經(jīng)將診斷出基因異常的兒童排除在外,但并非所有患者都接受了矮小基因測(cè)試。由于兒童的身高是通過多基因的方式遺傳自父母[21],因此需要通過基因分析來找到一個(gè)良好反應(yīng)群體。盡管如此,本研究結(jié)果對(duì)于分析IGF-1/IGFBP-3摩爾比與生長反應(yīng)的關(guān)系亦有一定的參考意義。

綜上,本研究中大多數(shù)學(xué)齡期ISS兒童在接受rhGH治療的前2年,身高都有一定程度的增加,且血清IGF-1和IGFBP-3逐漸正常化,然而治療反應(yīng)良好的兒童基線時(shí)IGF-1/IGFBP-3摩爾比及其SDS更高,且基線IGF-1/IGFBP-3摩爾比SDS較低是影響rhGH治療反應(yīng)不良的獨(dú)立危險(xiǎn)因素,此外校正作為協(xié)變量的基線身高后,治療2年后Δ身高SDS與ΔIGF-1/IGFBP-3摩爾比SDS呈正相關(guān)。因此,我們有理由認(rèn)為血清IGF-1/IGFBP-3摩爾比SDS可能更適合作為預(yù)測(cè)學(xué)齡期ISS兒童接受rhGH治療后身高反應(yīng)的生物標(biāo)志物。此外,本研究結(jié)果可能有助于改善接受個(gè)性化rhGH治療兒童的總體生長結(jié)局。