老年女性髖部脆性骨折患者骨轉換特征及其與血清高密度脂蛋白膽固醇的相關性

鄒明 池繼敏 季歐 唐敏 桑陽 陳知語 李小東

四川省骨科醫院,四川 成都 610041

骨質疏松癥(osteoporosis,OP)被定義為21世紀的一種隱性疾病,歐、美、日等影響高達4900萬人[1-2],我國中老年女性患病率達38.05%[3],是最常見的與年齡相關的骨疾病[4],且60歲以上女性占48.76%[5],OP患者及其引起的骨折(osteoporotic fracture,OPF)的數量在不斷增加[4]。OPF在50歲或以上的50%的女性中普遍存在[6],每兩人中有一人會在一生中遭受OPF[7],其中髖部骨折(hip fracture,HF)是最嚴重的OPF,發生率呈顯著上升趨勢[8]。由于OPF發病率、死亡率和財務成本的增加,已成為全球性的公共衛生問題,預防OPF成為優先事項之一[7],但主要挑戰是確定OPF高風險個體[9]。因OP患者通常在第一次骨折發生之前沒有癥狀[4],無法在臨床上檢測到,且80%的女性不知道風險因素[1]。而目前基于骨密度(bone mineral density,BMD)和臨床風險因素的風險計算器的預測骨折的能力有限[10],迫切需要確定當前可用策略中未包括的其他風險因素。已知OP的發病機制源于骨轉換穩態的有害改變所導致的骨質量損失、骨強度下降。目前的研究顯示有多種機制可致骨吸收和形成之間的平衡紊亂,而脂質代謝與這種平衡密切相關[7,11-12],但脂質與OP及OPF之間的關系仍然存在爭議[13-18]。本研究旨在了解脂質成分與老年女性HF患者的風險及其骨轉換之間的相關性,并探討其是否具有預測HF風險的潛在價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2021年1月至2022年12月年齡≥60歲女性住院OP患者共661例,年齡75(68,81)歲。HF組共395例,其中股骨頸骨折291例(44.0%)、股骨粗隆間骨折94例(14.2%)、骨盆骨折7例(1.1%)及髖臼骨折3例(0.5%)。

納入標準:①年齡≥60歲的女性住院患者;②OP符合原發性骨質疏松癥診療指南(2022)[8]標準(HF;DXA測量的中軸骨骨密度或橈骨遠端1/3 DXA的T值≤-2.5;DXA測量符合低骨量+肱骨近端、骨盆或前臂遠端脆性骨折)之一;③完成Tch、TG、HDLc、LDLc、N-MID OC、β-CTX、TP、Alb、Ca、P、Mg、Urea、Cr、Cys-C,CKD-EPI公式[19]估算eGFR檢測的患者;④OP與HF通過影像學證實及出院診斷。

排除標準:腫瘤;除HF外的其他骨折;OP患者一年內有骨折史;可能嚴重影響骨骼或軟組織代謝的疾病(如糖尿病、肝病和腎病、軟骨軟化癥、甲狀腺疾病、強直性脊柱炎、彌漫性特發性骨質增生或結締組織病);使用激素及抗骨質疏松藥物或減肥藥;嚴重的心肺疾病或凝血功能障礙;eGFR≤30 mL/(min·1.73 m2)[20]。

1.2 方法

納入患者入院后次日7～9點采集空腹血3～5 mL,蜀科DD-5 G離心機分離血清,于當日在羅氏cobas e601電化學發光法儀上完成N-MID OC、β-CTX檢測,日立7600生化儀測定TP、Alb、Ca、P、Mg、Urea、Cr、Cys-C、eGFR、Tch、TG、HDLc、LDLc[21]。檢測指標累積變異系數(CV%):N-MID OC為2.48、β-CTX為3.90、TP為1.46、Alb為1.49、Ca為2.01、P為1.72、Mg為2.51、Urea為2.27、Cr為2.45、Cys-C為2.55、Tch為2.52、TG為2.64、HDLc為3.75、LDLc為1.94。島津COLLIMATOR TYPE R-300 DR及GE rodigy骨密度儀進行影像學診斷和DXA檢測,并將患者按有無骨折分為無骨折組(A組)和HF組(B組)[21]。

1.3 骨轉化率測定

1.4 統計學分析

2 結果

2.1 骨標物對照測定

共185名30～50歲體檢女性,年齡為34(32,37.5)歲,N-MID OC為14.67(13.14,17.34) ng/mL,β-CTX為0.31(0.25,0.38) ng/mL。

2.2 兩組患者一般資料與檢測指標比較

無骨折組(A組)患者266例,HF組(B組)患者395例。B組TP、Alb、HDLc、Ca、P含量較A組降低,年齡、β-CTX、MoMR及MoT較A組增加,差異有統計學意義(P<0.05)。兩組患者N-MID OC、MoMF、Urea、Cr、Cys-C、eGFR、Tch、TG、LDLc及Mg差異無統計學意義(P>0.05),見表1。

表1 各組一般資料與檢測指標比較

2.2 骨折與各實驗室檢測指標相關性

雙變量相關性分析顯示老年女性HF與HDLc、TP、ALB、Ca、P、Mg呈負相關(r分別為-0.09、-0.26、-0.16、-0.28、-0.12、-0.03,P均<0.05),與年齡、β-CTX、MoMR、MoMT呈正相關(r分別為0.17、0.36、0.36、0.26,P均<0.05),與N-MID OC、MoMF、Urea、Cr、Cys-C、eGFR、Tch、TG、LDLc無相關性(P均>0.05),見表2。

表2 骨折與各實驗室檢測指標相關性

2.3 骨折危險因素

納入組間比較P<0.05及有明顯相關指標進入二元Logistic回歸分析,若方差膨脹因子>10,提示存在共線性,不能同時納入回歸模型[24],向前逐步回歸顯示年齡、MoT、TP、Ca、P為老年女性HF的風險因素,OR分別為1.03(95%CI:1.01～1.06)、1.75(95%CI:1.44～2.12)、0.96(95%CI:0.92～0.99)、0.06(95%CI:0.01～0.37)、0.18(95%CI:0.06～0.6),P均<0.05,見表3。

表3 骨折二元Logistic回歸分析

2.4 HDLc與骨轉化率U型相關

各脂質成分中僅HDLc在兩組中有差異,進一步探討HDLc與骨轉化率間的關系,通過比較線性和“U”形關系發現二者間存在“U”形關系(P<0.01),HDLc的切點為1.692 mmol/L,見表4、圖1。

圖1 HDLc與骨轉化率U型相關

表4 HDLc與骨轉化率相關性

2.5 不同HDLc水平的骨折風險

將HDLc以1.692 mmol/L為切點分別進行二元Logistic回歸分析,當HDLc<1.692 mmol/L時,MoT每上升一個單位,HF風險增加2.35(95%CI:1.76～3.13)倍,當HDLc≥1.692 mmol/L時,MoT每上升一個單位,HF風險增加1.37(95%CI:1～1.87)倍,見表5。

表5 不同HDLc水平的骨折風險

3 討論

在整個生命過程中,骨骼是一個動態組織,它不斷經歷由骨形成和吸收引起的重建,這兩個過程同時發生,被稱為骨轉換,是保持骨強度所必需的。而紊亂的骨轉換會導致骨結構改變、骨密度及骨強度降低,最終導致OP及骨折[9]。目前使用雙能X射線骨密度儀(DXA)測量BMD被公認為診斷OP的金標準,然而,DXA的靈敏度低,BMD的變化時間間隔長[4],不能令人滿意地預測骨折[25]。OP的特點是骨量低和微結構惡化并與脆性骨折的發生有關,而骨轉換是骨微結構的重要決定因素[25]。骨轉換標記物(BTMs)是骨重建過程中釋放的副產品,反映了整體骨轉換[9],是骨質量的一個指標,其測量是動態的,可反映當前的骨代謝。通常高BTMs表明骨轉換率高,對骨骼有害,會導致未來骨丟失和骨質量惡化[9],與骨折風險增加有關[4,9]。盡管BTMs在對高、低骨轉換疾病的診斷中其性能是可接受的,但在實際應用中仍然缺乏BTMs參考值的標準化,其濃度的解釋是一個持續的挑戰,很難將骨轉換率確定為低、正常或高。而且當骨重建不平衡時,有的疾病可能表現出高吸收率和低形成率,會被人們稱為“高轉換”或“低轉換”,因此,當骨重建不平衡時,需要骨形成率和骨吸收率來共同確定骨重建的生理狀態[26]。

骨鈣素是骨基質的主要非膠原蛋白之一,由成骨細胞分泌到骨基質中,是骨形成標志物,其羧基化依賴于維生素K,對Ca2+有高親和力,而未羧基化骨鈣素對Ca2+無親和力。羧化骨鈣素引導磷灰石晶體與膠原纖維的平行排列,是最佳骨強度所必需的[27]。血液循環的骨鈣素部分取決于其羧化水平,但骨吸收也可以釋放一部分骨基質結合的骨鈣素。Ⅰ型膠原交聯羧基末端肽是由破骨細胞特異性蛋白酶組織蛋白酶K合成的,包含一個交聯分子,其天冬氨酸-甘氨酸序列經歷β-異構化和外消旋化,與膠原蛋白的成熟有關。通過骨形成標志物(N-MID OC)和吸收標志物(β-CTX)來構建骨形成和吸收率并進行矢量合成,將骨重建不平衡的總體影響表述為一個向量,向量的長度表示骨轉換率,能更好地反映當前的骨重建狀態。本研究中,OPF的β-CTX明顯升高,與Wen等[7]的研究一致,而N-MID OC水平無變化,與Naguib等[28]研究的不一致。但風險分析發現,HF卻與骨轉換率的增加有關,而骨轉換率升高是加速骨丟失的重要決定因素,表明骨重建失衡,故MoT每上升一個單位,HF風險增加1.75倍。骨骼維持機體Ca、P代謝的穩態,二者在OPF中明顯下降,增加了骨折的風險,又進一步刺激骨轉換增加,導致骨重建失衡。HF組中TP降低,反映了老年HF的女性增加了虛弱的可能性,而虛弱也增加了脆性骨折的發生[7],年齡本身就是OPF的危險因素[15]。因而老年女性隨骨轉化增加、老年化及虛弱等導致了HF的風險持續增加的可能。

目前,除遺傳、年齡或性別等因素外,許多研究表明脂質在骨代謝中起著重要作用,如他汀類藥物治療可以通過降低LDLc水平來增加BMD[12]。而骨轉換與BMD緊密相關,但各脂質成分與BMD、OP及骨代謝的相關性尚不確定和存在爭議。Chen等[14]證實了HDLc和BMD之間的負相關并與骨折有因果關系,其他脂質與骨折之間無關系。Tang等[12]在 60 歲以上的女性中發現HDLc 水平與 BMD 呈倒 U 型關系。Hussain等[16]研究也表明較高水平的HDLc預示著健康老年人在隨后的4年中骨折風險的增加,但Kan等[13]研究卻表明較高的 Tch 和 TG 水平與較高的OP風險相關。Tohidi等[17]發現LDLc與骨折事件之間存在非線性關聯,而Zhang等[15]發現絕經后婦女的Tch、LDLc、HDLc與BMD間有非線性關系。Zhao等[18]發現Tch、TG和LDLc在骨質減少方面沒有顯著增加或減少,而在OP患者中HDLc升高。Xie等[2]發現LDLc與腰椎BMD呈倒U型相關。Ghorabi等[6]卻發現骨折與Tch呈正相關,與LDL無相關性,但HDL水平降低與OPF風險增加有關。脂質與BMD、OP、OPF之間的研究存在不一致的關聯,這可能與不同的研究樣本量、研究人群、樣本采集時機及老年女性整體骨轉化等有關。本研究發現Tch、TG、HDLc、LDLc與老年女性HF發生風險無關,但HDLc在兩組中有顯著性差異并與OPF相關,并與骨轉化率間存在U型相關,表明HDLc可能通過影響骨轉化對骨折風險產生間接影響。

HDL的主要功能是在體內參與膽固醇的逆轉運,將肝外組織細胞內膽固醇轉運至肝,其既含有蛋白質又富含大量的膽固醇,臨床以測定其膽固醇的量來表示HDL的水平。HDL長期以來被認為對人類健康有有益影響,高的HDL水平可以更好地預防心血管疾病[12,29],甚至他汀類藥物治療可提高HDLc水平,有利于降低心血管疾病的風險[12]。然而,最近研究報道[29]高HDLc水平的心血管不良后果的風險增加,具有較高的全因死亡率,其作用可能被高估了。已有研究[12,17]表明HDLc與BMD負相關,OP及骨折發生風險相關。本研究中,當HDLc≥1.692 mmol/L切點時,盡管其本身非HF的風險因素,但其引起的骨轉換率每上升一個單位,HF風險增加1.37倍。表明高的HDLc水平可能通過影響骨轉換率來影響老年女性OPF。這種改變與HDLc顆粒的異質性導致的氧化應激增加,HDLc顆粒的功能可能從抗炎轉變為促炎有關[29],從而導致骨髓間充質干細胞(bone marrow mesenchymal stem cells,MSC)的成骨分化受阻,不利于成骨分化[15],并誘導破骨細胞形成[29],導致老年女性骨轉換失穩,對HF產生不利影響。而當HDLc<1.692 mmol/L切點時,隨著HDL的水平降低,對體內膽固醇的逆轉運減少,會導致肝外組織細胞膽固醇增加、聚集,從而使得MSC的成骨分化不足[30],破骨細胞樣細胞的存活時間延長[6],同時膽固醇增加會導致脂質氧化性增強,活性氧增加,進一步增強破骨細胞功能同時抑制成骨細胞和MSC修復[30],使得老年女性骨重建失衡,骨轉換率每上升一個單位,HF風險增加2.35倍。

本研究存在的局限性:老年女性隨著年齡增加,骨代謝狀態可能不一樣,納入患者未進行年齡分組;虛弱在老年患者中較常見,未納入BMI進行回歸統計,是否對統計結果有影響需要進一步的研究證實。

本研究的優勢:通過檢測骨吸收率和骨形成率進行矢量合成來反映整體骨轉換可避免單一BTMs來表示不同骨轉化及檢測的變異性;發現HDLc與骨轉換間存在U型相關,提示在臨床實踐時,尤其在降脂治療時應考慮HDLc對骨轉換的影響。

總之,本研究結果提示,高骨轉換是老年女性HF的危險因素,其骨轉化率與HDLc存在U型相關,HF的防治應重視脂質代謝對骨轉換的影響,保持HDLc在合適水平。