骨質(zhì)疏松性骨折與 OPG/RANK/RANKL的相關(guān)性研究

黃　斌, 秦漢興, 呂　波, 李林武, 秦慶發(fā), 于　佳

(廣西壯族自治區(qū)桂林市人民醫(yī)院 骨一科, 廣西 桂林, 541002)

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骨質(zhì)疏松性骨折與 OPG/RANK/RANKL的相關(guān)性研究

黃斌, 秦漢興, 呂波, 李林武, 秦慶發(fā), 于佳

(廣西壯族自治區(qū)桂林市人民醫(yī)院 骨一科, 廣西 桂林, 541002)

目的探討OPG、RANK和RANKL水平的變化在骨質(zhì)疏松性骨折愈合過(guò)程中的意義。方法隨機(jī)選擇在本院住院治療的骨質(zhì)疏松性骨折病例228例為病例組，同期因其他外傷入院者106人為對(duì)照組。采用ELISA方法檢測(cè)血清OPG、RANK和RANKL的水平。比較2組OPG、RANK和RANKL的水平及OPG/RANKL比值的變化。結(jié)果骨折后病例組OPG水平上升，至傷后1周達(dá)到最高(206.64±57.22) pg/mL, 顯著高于對(duì)照組(P<0.05)，傷后2周仍維持在較高的水平。病例組RANK和RANKL在傷后第3天達(dá)最高，分別為(108.45±20.45) pg/mL和(107.45±32.67) pg/mL, 均顯著高于對(duì)照組(P<0.05)，然后逐步下降。病例組OPG/RANKL比值在傷后呈升高趨勢(shì)，至傷后2周達(dá)到高峰(2.13±0.02)，傷后第3天、1周、2周、4周的比值均顯著高于傷后第1天(P<0.05)。OPG與RANKL呈負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.05)。結(jié)論OPG/RANK/RANKL系統(tǒng)對(duì)骨質(zhì)疏松性骨折術(shù)后的愈合有較重要的作用。

骨質(zhì)疏松性骨折; OPG; RANK; RANKL

骨質(zhì)疏松癥是一種全身性骨代謝障礙遺傳性疾病，其主要特征為骨組織顯微結(jié)構(gòu)退化、骨量減少、骨礦物成分和骨基質(zhì)呈等比例減少、骨脆性增加，并且骨折的危險(xiǎn)度增加[1-2]。骨質(zhì)疏松癥最常見(jiàn)及最嚴(yán)重的危害是骨質(zhì)疏松性骨折(OPF)[3]。骨保護(hù)蛋白(OPG)、核因子-κB受體活化因子(RANK)和核因子-κB受體活化因子配體(RANKL)系統(tǒng)是一個(gè)在骨代謝中發(fā)揮重要作用的系統(tǒng)[4]，它參與調(diào)節(jié)成骨細(xì)胞介導(dǎo)的骨基質(zhì)合成過(guò)程與破骨細(xì)胞介導(dǎo)的骨吸收過(guò)程的動(dòng)態(tài)平衡。OPG/RANK/RANKL 系統(tǒng)對(duì)骨質(zhì)疏松性骨折的發(fā)病機(jī)制有顯著影響，特別是OPG/RANKL的比值是破骨細(xì)胞分化誘導(dǎo)的決定性因素[5], OPG/RANKL比值的平衡對(duì)于骨量的穩(wěn)定性和正常的骨重建十分重要。本研究動(dòng)態(tài)觀察了骨質(zhì)疏松性骨折患者在骨折愈合不同時(shí)間OPG、RANK和RANKL的水平，并分析OPG/RANKL比值的變化，探討OPG/RANK/RANKL在骨質(zhì)疏松性骨折愈合過(guò)程中的影響，現(xiàn)報(bào)告如下。

1　資料與方法

1.1研究對(duì)象

選擇2012年6月—2015年9月本院收治的骨質(zhì)疏松性骨折病例228例為病例組，均為新發(fā)性骨折，其中髖部骨折127例(55.70%)，椎骨骨折65例(28.50%)，橈骨遠(yuǎn)端36例(15.78%); 男85例，女143例；年齡45～81歲，平均(61.26±4.80)歲; BMI為(24.92±1.47) kg/m2。骨質(zhì)疏松診斷標(biāo)準(zhǔn)：如果1個(gè)或以上部位的骨密度值低于正常同性別峰值2.5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差可診斷為骨質(zhì)疏松[6]。排除嚴(yán)重肝腎功能不全、糖尿病、甲狀腺或甲狀旁腺疾病、近1年內(nèi)有骨折史、近半年未服用過(guò)雌激素、抗凝劑及其他影響骨代謝的藥物者。隨機(jī)選擇同期因外傷入院且除外骨質(zhì)疏松和類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎者106例為對(duì)照組，其中男44例，女62例；年齡48～74歲，平均(60.78±5.56)歲; BMI為(25.67±1.78) kg/m2。2組的年齡、性別、BMI的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

1.2研究方法

分別在傷后第1、3天及傷后1、2和4周采集2組空腹靜脈血各5 mL。以3 000 r/min離心20 min后，留取血清，-70 ℃保存?zhèn)錂z。采用ELISA方法檢測(cè)血清OPG、RANK和RANKL的水平，試劑盒產(chǎn)自美國(guó)R&D公司，有效期內(nèi)使用，嚴(yán)格按說(shuō)明書(shū)操作。

1.3統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

應(yīng)用SPSS 18.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。計(jì)量資料采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，組間數(shù)據(jù)比較采用t檢驗(yàn)。計(jì)數(shù)資料的比較采用Pearson、χ2檢驗(yàn)，雙變量間的相關(guān)性檢驗(yàn)采用Pearson相關(guān)分析。檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05，以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2　結(jié)　果

2.1術(shù)后各時(shí)間點(diǎn)血清OPG、RANK、RANKL的水平

傷后1 d病例組的OPG最低，僅為(152.02±57.00) pg/mL, 顯著低于對(duì)照組 (P<0.05)。隨后OPG水平開(kāi)始上升，至傷后1周達(dá)到最高水平，為(206.64±57.22) pg/mL, 顯著高于對(duì)照組(P<0.05)。傷后2周仍維持在較高的水平，以后逐步降低。病例組傷后1、2和4周的OPG均顯著高于傷后第1天(P<0.05)。見(jiàn)表1。

表1　骨折愈合過(guò)程不同時(shí)間病例組及對(duì)照組血清OPG水平比較

與對(duì)照組比較, *P<0.05; 與傷后1 d比較, #P<0.05。

傷后1周內(nèi)RANK處于較高的水平，其中表達(dá)高峰在傷后第3天，為(108.45±20.45) pg/mL, 然后呈下降趨勢(shì)，病例組在傷后第1天、第3天和1周的RANK水平均顯著高于對(duì)照組(P<0.05)。病例組傷后1周、2周和4周的RANK均顯著低于傷后第1天(P<0.05)。見(jiàn)表2。

表2　骨折愈合過(guò)程不同時(shí)間病例組及對(duì)照組血清RANK水平比較

與對(duì)照組比較, *P<0.05; 與傷后1 d比較, #P<0.05。

傷后1周內(nèi)RANKL水平呈現(xiàn)較高的水平，其中傷后第3天最高，為(107.45±32.67) pg/mL, 然后逐步下降，病例組在傷后第1天、第3天和1周的RANKL水平均顯著高于對(duì)照組(P<0.05)。病例組傷后第3天、1周、2周、4周的RANKL均顯著低于傷后第1天(P<0.05)。見(jiàn)表3。

表3　骨折愈合過(guò)程不同時(shí)間病例組及對(duì)照組血清RANKL水平比較

與對(duì)照組比較, *P<0.05; 與傷后1 d比較, #P<0.05。

2.2術(shù)后各時(shí)間點(diǎn)血清OPG/RANKL 比值的變化

病例組OPG/RANKL 比值在傷后呈升高趨勢(shì)，至傷后2周達(dá)到高峰，為(2.13±0.02)。病例組傷后第3天、1周、2周、4周的比值均顯著高于傷后第1天 (P<0.05)。病例組在傷后第1天和第3天的比值顯著低于對(duì)照組(P<0.05); 傷后1周和2周的比值顯著高于對(duì)照組(P<0.05)，見(jiàn)表4。

表4　骨折愈合過(guò)程不同時(shí)間病例組及對(duì)照組血清OPG/RANKL比值變化

與對(duì)照組比較, *P<0.05; 與傷后1 d比較, #P<0.05。

2.3OPG/RANK/RANKL的相關(guān)性

OPG、RANK及RANKL之間的相關(guān)性分析見(jiàn)表5。骨折病人傷后OPG與RANK呈較弱的負(fù)相關(guān)關(guān)系(r=-0.09,P<0.05)，而與RANKL呈中等負(fù)相關(guān)關(guān)系(r=-0.51,P<0.05)。RANK與RANKL呈較強(qiáng)的正相關(guān)(r=0.80,P<0.05)。

表5　OPG/RANK/RANKL的相關(guān)系數(shù)矩陣

3　討　論

骨質(zhì)疏松患者全身性骨量減少伴有骨脆性增加，引發(fā)的嚴(yán)重后果是易出現(xiàn)骨折，常發(fā)部位有髖部、胸腰椎或橈骨遠(yuǎn)端，并且再發(fā)風(fēng)險(xiǎn)比較大。成骨細(xì)胞主導(dǎo)的骨形成以及破骨細(xì)胞主導(dǎo)的骨吸收對(duì)于機(jī)體的骨代謝和骨重建十分重要，這兩種細(xì)胞保持穩(wěn)定的平衡關(guān)系有賴于OPG/RANK/RANKL系統(tǒng)的關(guān)鍵作用[7]。破骨細(xì)胞的成熟活化則依賴RANKL, RANKL通過(guò)與成熟破骨細(xì)胞或破骨細(xì)胞前體表面上的RANK結(jié)合，能增進(jìn)破骨細(xì)胞的分化及骨吸收的活性；而且活化的RANKL 還可以增加骨基質(zhì)的通透性，阻止破骨細(xì)胞的凋亡，從而誘導(dǎo)骨吸收并減少骨形成。OPG是在1997年被發(fā)現(xiàn)的一種分泌型糖蛋白，在人體骨組織中有較高含量的表達(dá)，成骨細(xì)胞骨髓基質(zhì)細(xì)胞能表達(dá)OPG, OPG能競(jìng)爭(zhēng)性抑制RANKL的唯一受體RANK與RANKL的結(jié)合，抑制破骨細(xì)胞分化與成熟，并促進(jìn)破骨細(xì)胞的凋亡，而且OPG還能促進(jìn)成骨細(xì)胞樣細(xì)胞進(jìn)一步分化成熟為成骨細(xì)胞，并激發(fā)其成骨活性以促進(jìn)新骨組織的形成，在骨折愈合過(guò)程中起非常重要的作用[8-9]。

Kon等[10]研究表明, OPG在骨折愈合過(guò)程中表達(dá)增強(qiáng)，在骨折后24 h內(nèi)和第7天出現(xiàn)2個(gè)表達(dá)高峰。而RANKL的表達(dá)高峰出現(xiàn)骨折后第3天，表明OPG、RANKL在骨折愈合過(guò)程中發(fā)揮重要作用。本研究結(jié)果顯示，骨質(zhì)疏松骨折患者在骨折后第1天OPG的水平低于對(duì)照組，隨后水平開(kāi)始上升，至傷后1周達(dá)到最高水平，傷后2周仍處在較高的水平。病例組傷后1周、2周和4周的OPG均高于傷后第1天，提示增高的OPG或?yàn)榇鷥敊C(jī)制，對(duì)于骨折的愈合起重要作用。邸軍等[11]研究表明，骨折后隨著愈合時(shí)間延長(zhǎng), OPG水平逐漸上升，在傷后2周達(dá)到最高水平。動(dòng)物試驗(yàn)[12]也表明, OPG 轉(zhuǎn)基因敲除小鼠會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的骨質(zhì)疏松，而給予OPG治療則能增加小鼠骨小梁體積，并促進(jìn)骨形成。本研究中, RANK和RANKL的水平在傷后第1天均高于對(duì)照組，且在傷后第3天達(dá)到最高水平，然后在愈合過(guò)程中逐步下降，且病例組傷后第3天、1周、2周、4周的RANKL均低于傷后第1天，說(shuō)明在骨折愈合過(guò)程中, RANKL表達(dá)水平的降低使破骨細(xì)胞出現(xiàn)失活、凋亡，從而促進(jìn)骨重建。

OPG/RANKL比值的穩(wěn)定對(duì)于破骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞的發(fā)育平衡影響重大，如果該比值降低，則能促進(jìn)破骨細(xì)胞分化，引起骨密度的下降，出現(xiàn)骨質(zhì)疏松。反之，如比值增高，則破骨細(xì)胞分化激活減少，有利于骨折愈合，與劉文等[13]的研究一致。本研究病例組OPG/RANKL比值在傷后呈升高趨勢(shì)，至傷后2周達(dá)到高峰，病例組傷后第3天、1周、2周、4周的比值均顯著高于傷后第1天(P<0.05)。而且相關(guān)分析也顯示OPG與RANKL呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，從另一個(gè)角度說(shuō)明骨質(zhì)疏松性骨折在術(shù)后OPG/RANKL比值會(huì)有一個(gè)增高的過(guò)程，也提示了外源性補(bǔ)充OPG進(jìn)行防治骨質(zhì)疏松的可行性。

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Relationship between osteoporotic fracture and OPG/RANK/RANKL

HUANG Bin, QIN Hanxing, LYU Bo, LI Linwu, QIN Qingfa, YU Jia

(DepartmentofOrthopedics,GuilinPeople’sHospital,Guilin,Guangxi, 541002)

ObjectiveTo explore the significance of changes of OPG, RANK and RANKL in the healing process of osteoporotic fracture. MethodsA total of 228 patients with osteoporotic fracture were chosen as case group, and 106 hospitalized patients with trauma in the same period were chosen as control group. The levels of OPG, RANK and RANKL in serum were tested by ELISA, and the change of OPG, RANK, RANKL and ratio of OPG to RANKL were compared. ResultsThe level of OPG in case group increased after fracture, and reached the highest level (206.64±57.22) pg/mL at 1 week after fracture, and was higher than that of control group (P<0.05). The OPG still maintained at the relatively high level at 2 weeks after fracture. The RANK (108.45±20.45) pg/mL and RANKL (107.45±32.67) pg/mL of case group reached the highest level at 3 days after fracture, both were significantly higher than those of control group (P<0.05), and then decreased. The ratio of OPG/RANKL rose after fracture and reached the highest value (2.13±0.02) at 2 weeks after fracture. The ratios at 3 days, 1, 2 and 4 week after fracture were all higher than the ratio at 1 day after fracture (P<0.05). The OPG was negatively correlated with RANKL (P<0.05). ConclusionThe system of OPG/RANK/RANKL has an important role in the healing process of osteoporotic fracture.

osteoporotic fracture; OPG; RANK; RANKL

2016-05-16

R 683

A

1672-2353(2016)19-051-04DOI: 10.7619/jcmp.201619015