骨性關(guān)節(jié)炎血清骨代謝指標(biāo)變化情況研究

趙 芳, 鄧 瑋, 丁劍冰

(新疆醫(yī)科大學(xué)第六附屬醫(yī)院1檢驗(yàn)科, 2醫(yī)院辦公室， 烏魯木齊 830002， 3新疆醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院， 烏魯木齊 830011)

骨性關(guān)節(jié)炎血清骨代謝指標(biāo)變化情況研究

趙 芳1, 鄧 瑋2, 丁劍冰3

(新疆醫(yī)科大學(xué)第六附屬醫(yī)院1檢驗(yàn)科,2醫(yī)院辦公室， 烏魯木齊 830002，3新疆醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院， 烏魯木齊 830011)

目的 探討骨性關(guān)節(jié)炎(OA)患者血清中的骨代謝指標(biāo)的變化情況及其機(jī)制。方法 選取60例健康正常人作為正常對(duì)照組，將98例OA患者分兩組，即輕度患病組(Ⅰ級(jí)+Ⅱ級(jí))43例，重度患病組(Ⅲ級(jí)+Ⅳ級(jí))55例，用電化學(xué)發(fā)光免疫技術(shù)檢測(cè)3組患者血清中(25-OH)維生素D、骨鈣素(Osteoc)、β-膠原特殊序列(β-Cross)和甲狀旁腺素(PTH)的濃度。結(jié)果 血清骨代謝指標(biāo)中，(25-OH)維生素D和Osteoc在OA發(fā)病時(shí)均顯著降低，其中Osteoc在重度患病組表現(xiàn)更顯著。OA患病組與正常對(duì)照組比較β-Cross差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。PTH在OA發(fā)病時(shí)升高(P<0.01)，且隨著病程的加重而增高。結(jié)論 在OA患者中血清(25-OH)維生素D和Osteoc水平明顯下降，促進(jìn)了PTH的分泌，可能影響了骨生成和骨轉(zhuǎn)化過(guò)程，促進(jìn)了OA的發(fā)生。

骨性關(guān)節(jié)炎； (25-OH)維生素D； 甲狀旁腺素(PTH)

骨性關(guān)節(jié)炎(Osteoarthritis，OA)是以骨贅形成和關(guān)節(jié)軟骨變性為主要特征，而導(dǎo)致軟骨下骨質(zhì)和關(guān)節(jié)邊緣反應(yīng)性增生的一種進(jìn)行性疾病。OA患病率年齡>40歲者明顯升高，癥狀性O(shè)A患病率高達(dá)8.3%[1]。在年齡>65歲的人群中，女性患病率為70%，男性患病率為60%。昂貴的醫(yī)療費(fèi)用支出對(duì)病人的生活質(zhì)量產(chǎn)生重大影響。隨著人類平均壽命的增加，我國(guó)正步入老齡化社會(huì)，OA患者數(shù)量不斷增加，正在成為影響老年人生活質(zhì)量的嚴(yán)重健康問(wèn)題。

目前針對(duì)OA的血清學(xué)骨代謝指標(biāo)均處在研究階段，在臨床工作中還未得到廣泛應(yīng)用。國(guó)際骨質(zhì)疏松基金會(huì)(IOF)推薦使用(25-OH)維生素D、骨鈣素 (Osteoc)、β-膠原特殊序列(β-Cross)、甲狀旁腺素(PTH) 4項(xiàng)骨標(biāo)志物作為監(jiān)測(cè)和隨訪全身性的骨代謝變化的指標(biāo)。最新研究報(bào)道，血清維生素D水平含量降低和影像學(xué)資料表現(xiàn)出的OA的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)[2]。國(guó)外研究顯示，低水平的(25-OH)維生素D將加重OA的發(fā)展[3]。也有研究顯示OA的患病與(25-OH)維生素D水平無(wú)關(guān)[4]。

Osteoc是檢測(cè)骨質(zhì)疏松特異敏感的標(biāo)志物。丁仁奎等[5]分析了503例膝骨關(guān)節(jié)炎患者的骨礦物質(zhì)，發(fā)現(xiàn)均有骨質(zhì)疏松發(fā)生。因此，骨質(zhì)疏松可能與OA的發(fā)病存在相關(guān)性。目前骨鈣素在骨代謝中的作用尚不明確。研究表明，PTH可抑制OA患者軟骨細(xì)胞的成熟分化，具有顯著的保護(hù)軟骨和延緩OA進(jìn)展的作用。血清β-Cross水平對(duì)觀察骨代謝成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞的功能狀態(tài)有重要意義。而且對(duì)骨質(zhì)疏松癥的診斷及治療提供有價(jià)值的指標(biāo)[6]。

本研究旨在探討OA患者血清(25-OH)維生素D、Osteoc、β-Cross、PTH 4個(gè)代謝指標(biāo)的變化情況及其骨代謝的機(jī)制，為臨床診斷和治療OA提供有價(jià)值的診療依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料選取健康正常人60例(男性18例，女性42例)為正常對(duì)照組，均無(wú)其他炎癥疾病、骨骼疾病和自身免疫病史。選取2014年9-11月在新疆醫(yī)科大學(xué)第六附屬醫(yī)院關(guān)節(jié)鏡外科、關(guān)節(jié)外科、骨病矯形科住院的OA患者98例，按Kellgren-Lawrence分期，將Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)設(shè)為輕度患病組(43例，男性13例，女性30例)，Ⅲ級(jí)、Ⅳ級(jí)設(shè)為重度患病組(55例，男性16例，女性39例)。納入標(biāo)準(zhǔn)：符合膝骨關(guān)節(jié)診斷標(biāo)準(zhǔn)；病例資料完整準(zhǔn)確，且調(diào)查合作。排除標(biāo)準(zhǔn)：年齡<38歲；骨折、創(chuàng)傷性骨折、類風(fēng)濕、骨腫瘤、結(jié)核、化膿及關(guān)節(jié)內(nèi)骨折急性期患者；嚴(yán)重的心臟病、癌癥、中風(fēng)、高血壓，老年癡呆癥和其他疾病和各種老年性骨關(guān)節(jié)病，影響判斷者；內(nèi)分泌系統(tǒng)疾病、慢性肝臟疾病、癌癥和腎臟疾病可引起骨代謝紊亂的患者；精神病患者，無(wú)合作意愿的患者；傳染病患者。所有病例均符合《膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎診療規(guī)范》(2008版)，所有參與者均知情同意，對(duì)照組與患病組年齡，性別均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05),具有可比性。

1.2 檢查方法采集全血2～3mL，用帶分離膠的真空采血管收集，靜置30min，3 000r/min離心5min，分離血清凍存于-80℃冰箱，用于檢測(cè)骨代謝指標(biāo)(25-OH)維生素D、Osteoc、β-Cross和PTH水平。采用全自動(dòng)電化學(xué)發(fā)光免疫分析儀(羅氏Cobas6000E411)及25-羥基維生素D檢測(cè)試劑盒(羅氏診斷產(chǎn)品上海有限公司)、骨鈣素檢測(cè)試劑盒(羅氏診斷產(chǎn)品上海有限公司)、β-膠原特殊序列測(cè)定試劑盒(羅氏診斷產(chǎn)品上海有限公司)、甲狀旁腺素測(cè)定試劑盒(羅氏診斷產(chǎn)品上海有限公司)及校準(zhǔn)品質(zhì)控品(羅氏診斷產(chǎn)品上海有限公司)在經(jīng)過(guò)儀器和試劑校準(zhǔn)、質(zhì)量控制在控后，將離心提取的血清吸置樣本杯，分別對(duì)3組樣本進(jìn)行檢測(cè)。

2 結(jié)果

OA輕度患病組血清(25-OH)維生素D水平和Osteoc水平較正常對(duì)照組明顯降低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。重度患病組亦較正常對(duì)照組明顯降低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)，重度患病組血清Osteoc水平較輕度患病組明顯降低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。3組血清β-Cross比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。輕度患病組血清PTH水平較正常對(duì)照組明顯升高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，重度患病組血清PTH水平亦較正常對(duì)照組明顯升高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。重度患病組升高最為明顯(P<0.05)(表1)。

表1 3組血清(25-OH)維生素D、Osteoc、β-Cross、PTH水平的比較(±s， ng/mL)

注：與正常對(duì)照組比較，*P<0.05；與輕度患病組比較，△P<0.05。

3 討論

OA是臨床上關(guān)節(jié)炎中最常見(jiàn)的類型之一，以關(guān)節(jié)軟骨的軟化、破潰和局部剝脫及關(guān)節(jié)邊緣骨與軟骨的贅生物的形成，而繼發(fā)關(guān)節(jié)滑膜炎及關(guān)節(jié)功能障礙的一種慢性疾病。OA主要累及膝關(guān)節(jié)及手的小關(guān)節(jié)，主要癥狀為關(guān)節(jié)的疼痛腫脹、關(guān)節(jié)僵硬、畸形、摩擦感、關(guān)節(jié)不穩(wěn)活動(dòng)功能障礙，是引起老年人疼痛和傷殘的主要原因之一。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)OA的早期診斷均缺乏靈敏的檢測(cè)指標(biāo)。

本研究檢測(cè)OA患者血清(25-OH)維生素D、Osteoc、β-Cross、PTH水平，探討OA患病時(shí)骨代謝指標(biāo)的變化情況。結(jié)果顯示，OA輕度患病和重度患病者(25-OH)維生素D較正常健康人明顯降低，但是沒(méi)有隨著OA的病情進(jìn)展而降低。OA患者血清Osteoc水平明顯降低，并且隨著OA病程嚴(yán)重程度的增加而降低。OA患者血清PTH水平在較正常健康人明顯升高，隨病程加重而明顯增高，而OA患病時(shí)和重度患病時(shí)血清血清β-Cross沒(méi)有明顯的改變。

OA患病時(shí)，(25-OH)維生素D發(fā)生變化可能的機(jī)制為：(25-OH)維生素D直接作用于骨的礦物質(zhì)代謝，其可以調(diào)節(jié)金屬蛋白酶的活性，此酶能降解軟骨。正常情況下，骨代謝和軟骨代謝都要依賴維生素D，維生素D可能對(duì)成骨細(xì)胞的活性、骨密度和關(guān)節(jié)軟骨的轉(zhuǎn)化有影響[7]。(25-OH)維生素D是維生素D的活性代謝產(chǎn)物，是反映維生素D水平的良好指標(biāo)，可通過(guò)調(diào)節(jié)多種信號(hào)通路參與骨代謝[8-10]，還可以通過(guò)提高肌肉力量和調(diào)節(jié)神經(jīng)肌肉的協(xié)調(diào)性，對(duì)關(guān)節(jié)起到保護(hù)和延遲病情進(jìn)展的作用[11-12]。(25-OH)維生素D水平下降，使金屬蛋白酶活性增高，導(dǎo)致關(guān)節(jié)軟骨被破壞和OA發(fā)生。另外一個(gè)可能的機(jī)制是其可導(dǎo)致骨生成和轉(zhuǎn)化受到抑制，與關(guān)節(jié)的退行性改變有一定關(guān)系。當(dāng)血清中(25-OH)維生素D水平下降，PTH受高度刺激，加強(qiáng)了骨轉(zhuǎn)化作用，所以在骨鈣動(dòng)員和骨鹽沉積中發(fā)揮重要作用，促進(jìn)了骨的鈣化；可能直接影響到軟骨細(xì)胞的活性，而引起OA早期的退行性改變?，F(xiàn)有的醫(yī)療手段無(wú)法完全治愈OA，但臨床可用藥物來(lái)緩解疼痛和關(guān)節(jié)僵直，包括(25-OH)維生素D。臨床治療中大劑量使用(25-OH)維生素D，主要是激活破骨細(xì)胞(OC)的成熟，誘導(dǎo)其前體細(xì)胞成為成熟OC，加速OC的分化， 促進(jìn)骨吸收；使用生理劑量時(shí)，可加快成骨細(xì)胞的增殖速度,激活成骨細(xì)胞,促進(jìn)骨基質(zhì)形成。

Osteoc由成骨細(xì)胞和成牙本質(zhì)細(xì)胞合成和分泌的一種特殊的非膠原蛋白。(25-OH)維生素D可以對(duì)其合成進(jìn)行調(diào)節(jié)，是反映骨生成和更新情況的特異性標(biāo)志物，具有調(diào)節(jié)骨代謝激素的作用，可直接反映成骨細(xì)胞的活性。骨鈣素在骨代謝中的作用尚不明確，其可能在骨形成中阻止骨質(zhì)過(guò)早地礦物化。生理濃度的(25-OH)維生素D可刺激骨鈣素的合成，甲狀旁腺激素和糖皮質(zhì)激素潑尼松龍抑制(25-OH)維生素D介導(dǎo)的骨鈣素的合成。因此，本研究的OA患者血清(25-OH)維生素D水平明顯降低，直接導(dǎo)致骨鈣素合成減少，同時(shí)骨鈣素是否與骨性關(guān)節(jié)炎的關(guān)節(jié)退行性變存在聯(lián)系也是值得進(jìn)一步研究的。

PTH在甲狀旁腺內(nèi)合成，其主要作用是增加血鈣，主要是通過(guò)促進(jìn)骨骼中鈣的釋放和遠(yuǎn)端小管中的腎再吸收作用來(lái)實(shí)現(xiàn)。孫敏等[13]研究發(fā)現(xiàn)OA患者甲狀旁腺激素受體PTHrP的濃度明顯高于正常健康組。Papasani等[14]發(fā)現(xiàn)兔關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞的PTH1R的表達(dá)隨OA病情加重而明顯降低。而PTH必須與PTH1R結(jié)合后才發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)，激活PKA信號(hào)通路，從而抑制軟骨終末分化，促進(jìn)骨細(xì)胞再生，抑制軟骨細(xì)胞的凋亡[15]。高鈣濃度抑制PTH的分泌，低鈣濃度可促進(jìn)PTH的分泌。PTH還能增進(jìn)腎近端小管中1-α羥化酶的活性，促進(jìn)維生素D活性代謝物1,25二羥-維生素D的合成，后者轉(zhuǎn)而增加鈣的腸吸收，并對(duì)甲狀旁腺水平上的PTH分泌發(fā)揮內(nèi)分泌反饋?zhàn)饔?。本研究顯示，OA患病組中PTH水平明顯升高，可能是由于OA患者大多為老年人，血鈣水平下降，促進(jìn)PTH的分泌，使PTH升高，骨質(zhì)溶解加速，骨質(zhì)普遍性脫鈣。此外，OA患者(25-OH)維生素D水平均降低，可以反饋調(diào)節(jié)PTH的分泌增加，導(dǎo)致PTH水平升高。PTH通過(guò)與成骨細(xì)胞PTH受體結(jié)合刺激骨骼生成，從而增強(qiáng)I型膠原蛋白的合成。這種促進(jìn)骨合成代謝的作用現(xiàn)已在臨床實(shí)踐中用來(lái)治療骨質(zhì)疏松癥[16]。

目前認(rèn)為，血清β-Cross結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，易檢測(cè)，是測(cè)定骨吸收的更有效的生化標(biāo)志物。骨骼的有機(jī)成分由I型膠原蛋白和骨結(jié)合蛋白組成，而β-膠原特殊序列是骨基質(zhì)的有機(jī)成分，是I型膠原蛋白的羧基端降解產(chǎn)物。本研究顯示，OA發(fā)病患者血清β-膠原特殊序列未見(jiàn)明顯改變，因此在OA的發(fā)病中β-Cross可能不能作為一個(gè)比較敏感的骨代謝指標(biāo)。

總之，在OA發(fā)病時(shí)除了β-Cross與正常對(duì)照組比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義外， (25-OH)維生素D、Osteoc和PTH均出現(xiàn)不同改變。而這3項(xiàng)指標(biāo)間存在著相互作用，反饋調(diào)節(jié)、參與體內(nèi)Ca2+調(diào)節(jié)，尤其是對(duì)于中年和老年患者，(25-OH)維生素D缺乏是導(dǎo)致PTH濃度升高的主要原因 ，從而導(dǎo)致骨質(zhì)疏松、骨轉(zhuǎn)換增加、骨量減少、骨軟化等。OA發(fā)病時(shí)可能影響了骨生成和骨轉(zhuǎn)化過(guò)程，從而引起骨代謝指標(biāo)發(fā)生變化。特別是在(25-OH)維生素D降低時(shí)，很大程度促進(jìn)分泌PTH，PTH具有升高血鈣和降低血磷濃度的作用，更加影響到骨生成和轉(zhuǎn)化，促進(jìn)了OA的發(fā)生。

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(本文編輯 楊晨晨)

The changes of serum bone metabolism in osteoarthritis patients

ZHAO Fang1, DENG Wei2, DING Jianbing3

(1TheClinicalLaboratory,2HospitalOffice,theSixthAffiliatedHospitalofXinjiangMedicalUniversity,Urumqi830002,China;3BasicMedicineofXinjiangMedicalUniversity,Urumqi830011,China)

Objective To discuss the changes of bone metabolism and the mechanism in the osteoarthritis. Methods The 25-hydroxyvitamin D status, Osteoc, β-Cross and PTH in serum were measured in 60 healthy individuals (control group), 98 osteoarthritis patients (mild illness OA group (Ⅰ+Ⅱ grade level,43 cases) and severe illness group (Ⅲ+Ⅳ grade level, 55 cases) by electro chemiluminescence immunoassay technology. Results During OA attack, PTH and Osteoc were decreased significantly, especially for the Osteoc in the severe illness group. The content of β-Cross was no difference between the OA group and control group. At the onset of OA, the PTH was increased (P<0.01),andincreasedanymoreastheOAworsen. Conclusion The levels of (25-OH) vitamin D and Osteoc were significantly decreased, which promoted the secretion of PTH, may probably affected the process of produce and changes of bone, and promoted OA.

osteoarthritis; (25-OH) vitamin D； PTH

新疆醫(yī)科大學(xué)科研創(chuàng)新基金(XJC2013223 )

趙 芳(1981-)，女，在讀碩士，主管檢驗(yàn)技師，研究方向：免疫學(xué)。

丁劍冰，女，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向：免疫學(xué)，E-mail:331044524@qq.com。

R

A

1009-5551(2015)12-1492-04

10.3969/j.issn.1009-5551.2015.12.009

2015-06-25]