血清抗酒石酸酸性磷酸酶-5b和組織蛋白酶K隨年齡及絕經(jīng)變化的分析

黃永平 王亮

1.合肥職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 合肥 238000 2.西南醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院急診科，四川 瀘州 646000

生物化學(xué)骨轉(zhuǎn)換標(biāo)志物(bone turnover markers，BTMs)是特定的骨衍生分子，歸類為骨形成或再吸收標(biāo)志物：這些標(biāo)志物存在于血清或尿液中，是評(píng)估骨轉(zhuǎn)換可靠、非侵入性的相對(duì)簡(jiǎn)便的方法[1-2]。在過去二十年中，BTMs的測(cè)定已被用于代謝性骨疾病(包括骨質(zhì)疏松癥)的診斷、監(jiān)測(cè)和管理[3]。一些BTMs已被用于預(yù)測(cè)未來骨密度的變化和骨折風(fēng)險(xiǎn)；識(shí)別代謝性骨病患者；評(píng)估抗吸收和合成代謝療法的效率，以及監(jiān)測(cè)患者對(duì)這類療法的反應(yīng)或依從性[4-5]。此外，由于骨礦物質(zhì)密度(BMD)的變化非常小且需要一年以上的時(shí)間去監(jiān)測(cè)其變化，所以監(jiān)測(cè)BMD值難以適用于反應(yīng)骨轉(zhuǎn)換的急劇變化，而BTMs觀察到的變化(3個(gè)月內(nèi))是快速的，其足以敏感監(jiān)測(cè)到骨轉(zhuǎn)換的急性變化。這些潛在的臨床應(yīng)用可能會(huì)增加BTMs預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，并有助于預(yù)防代謝性骨病(包括骨質(zhì)疏松癥或骨質(zhì)疏松性骨折患者)的發(fā)生發(fā)展[6]。

在臨床使用之前建立BTMs的參考區(qū)間非常重要。因此，大量學(xué)者做了很多努力來建立BTMs在不同人群中的參考區(qū)間值。然而，西南地區(qū)成年女性血清抗酒石酸酸性磷酸酶-5b(tartarate-resistant acid phosphatase isoform-5b，TRACP-5b)、組織蛋白酶K(cathepsin K，CTSK)隨年齡、絕經(jīng)變化及與骨密度的關(guān)系尚無相關(guān)數(shù)據(jù)支持。因此，本研究的主要目標(biāo)是：①調(diào)查西南地區(qū)不同年齡組健康女性TRACP-5b和CTSK值的總體趨勢(shì)和分布情況，②確定絕經(jīng)狀態(tài)對(duì)TRACP-5b、CTSK的影響；為建立BTMs的特異性參考區(qū)間值提供數(shù)據(jù)支持。

1 材料和方法

1.1 研究設(shè)計(jì)

在50個(gè)月的研究期間(2012年10月至2017年5月)，共有5241名西南地區(qū)婦女在分散在合肥市周圍的40個(gè)醫(yī)療衛(wèi)生保健中心進(jìn)行健康調(diào)查時(shí)隨機(jī)招募。通過多階段采樣技術(shù)獲得樣本。在第1階段，從40個(gè)醫(yī)療衛(wèi)生保健中心隨機(jī)選擇了兩個(gè)中心。第2階段：從指定的中心收集簡(jiǎn)單的隨機(jī)樣本，并查看登記人群的家庭檔案。在第3階段，根據(jù)預(yù)先確定的納入標(biāo)準(zhǔn)，聯(lián)系選定檔案中所有20～79歲年齡段的女性，以便盡可能多納入該研究。根據(jù)每個(gè)中心內(nèi)注冊(cè)的女性人數(shù)按比例確定每個(gè)中心隨機(jī)選擇的人數(shù)。記錄參與本研究婦女的年齡、體重、身高、BMI和腰臀比(WHR)。所有婦女都經(jīng)過醫(yī)學(xué)檢查，并收集有關(guān)生活方式、吸煙習(xí)慣、運(yùn)動(dòng)情況、咖啡和茶的消費(fèi)以及服用維生素和藥物情況。患有癌癥或慢性疾病的婦女，包括骨關(guān)節(jié)炎或確定的骨質(zhì)疏松癥或明顯的內(nèi)分泌疾病，或任何可能影響骨代謝的藥物治療形式(如使用雌激素受體調(diào)節(jié)劑、植物雌激素、糖皮質(zhì)激素、降鈣素、抗驚厥藥、甲狀腺素和/或雌激素治療)被排除在最終分析之外。近期報(bào)道發(fā)生病理性骨折(2年內(nèi))或最近接受外科手術(shù)(3個(gè)月)，以及懷孕或哺乳或口服避孕藥等女性也被排除在外。最終，居住在西南地區(qū)的2125名健康女性(年齡在20～79歲之間)參加了本研究：絕經(jīng)前為1557名，絕經(jīng)后女性為568名。這些女性的年齡、人體測(cè)量數(shù)據(jù)以及BMD值列于表1中。年齡在35～45歲的絕經(jīng)前健康女性被用于確定TRACP-5b和CTSK的參考值。本研究得到了本院倫理委員會(huì)的批準(zhǔn)，并且取得參與者的知情同意。

1.2 骨礦物質(zhì)密度測(cè)量

通過雙能X射線吸收測(cè)定法(DXA)測(cè)定前后腰椎(L1-L4)和近右和左側(cè)股骨的平均BMD(g/cm2)。BMD值根據(jù)WHO標(biāo)準(zhǔn)分類：T值處于-1～-2.5區(qū)間被認(rèn)為骨量減少，而T值<-2.5被認(rèn)為是骨質(zhì)疏松癥，T值>-1被認(rèn)為骨量正常。

1.3 標(biāo)本采集

在標(biāo)準(zhǔn)化條件下，早晨采集靜脈血樣。所有樣本都在過夜禁食后第2天上午9:00時(shí)至11:00時(shí)收集。血樣在4 ℃環(huán)境下2500g離心10 min獲取血清，并儲(chǔ)存到-80 ℃冰箱內(nèi)直至完成測(cè)定。根據(jù)制造商的說明書，采用ELISA法測(cè)定血清中TRACP-5b和CTSK含量。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

結(jié)果以95%置信區(qū)間(95%CI)表示為均值或幾何均值，分類變量表示為頻率。使用SPSS 13.0軟件。分析前對(duì)非正態(tài)分布的數(shù)據(jù)采取對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換。計(jì)算TRACP-5b和CTSK的95%參考區(qū)間。使用局部加權(quán)散點(diǎn)圖(LOWESS)曲線分析來進(jìn)行年齡分組(分別為：20～24、25～29、30～34、35～39、40～44、45～49、50～54、55～59、60～64、65～69、70～74和75～79)，并確定不同年齡組TRACP-5b和CTSK值的總體趨勢(shì)和分布。此外，應(yīng)用ANOVA檢驗(yàn)(獨(dú)立樣本t檢驗(yàn))來檢查不同年齡組與35～45歲女性的TRACP-5b和CTSK值是否不同。

2 結(jié)果

2.1 西南地區(qū)婦女的人體測(cè)量學(xué)和其他特征

表1顯示了納入研究的西南地區(qū)絕經(jīng)前(n=1557)和絕經(jīng)后(n=568)女性測(cè)量的基本人體特征。與絕經(jīng)前婦女相比，絕經(jīng)后婦女表現(xiàn)出較高的BMI(P<0.001)和WHR(P<0.001)。根據(jù)年齡組和WHO標(biāo)準(zhǔn)，所有婦女均顯示正常的BMD值，絕經(jīng)前婦女的腰椎(L1-L4)和股骨頸的BMD值均顯著高于絕經(jīng)后婦女(P<0.05)，而血清FSH，LH水平均顯著低于絕經(jīng)后婦女，E2水平高于絕經(jīng)后婦女(P<0.05)。

表1 西南地區(qū)絕經(jīng)前、絕經(jīng)后婦女的人體測(cè)量特征和骨密度值Table 1 Anthropometric characteristics and BMD values of the studied healthy pre- and post-menopausal women in Southwest China

2.2 年齡對(duì)TRACP-5b和CTSK的影響

表2顯示了所研究的西南地區(qū)婦女的血清TRACP-5b、CTSK幾何平均值和95%置信區(qū)間。將所有TRACP-5b、CTSK的年齡相關(guān)變化與參考區(qū)間組進(jìn)行比較。隨著年齡的增加，TRACP-5b、CTSK均逐漸增加，并且在60歲以后TRACP-5b和CTSK水平均保持穩(wěn)定。

表2 西南地區(qū)不同年齡組婦女的血清TRACP-5b、CTSK水平Table 2 Geometric mean and 95% confidence interval (95% CI) of age-specific values of TRACP-5b and CTSK of health women in Southwest China

注：參考值為35～45歲年齡組的幾何平均值(95%CI)；與參考值相比，*P<0.05。

2.3 絕經(jīng)狀態(tài)對(duì)TRACP-5b和CTSK的影響

表3顯示了西南地區(qū)絕經(jīng)前、后婦女的血清TRACP-5b、CTSK、PTH和礦物質(zhì)水平。相比，絕經(jīng)后婦女的血清TRACP-5b、CTSK、PTH均顯著高于絕經(jīng)前婦女(P<0.05)，而Mg水平顯著低于絕經(jīng)前婦女(P<0.05)。表4顯示了與絕經(jīng)年數(shù)相關(guān)的TRACP-5b、CTSK水平與絕經(jīng)前值相比結(jié)果。與絕經(jīng)前相比，不同絕經(jīng)年限婦女的TRACP-5b、CTSK水平均顯著增加(P<0.05)。

表3 西南地區(qū)絕經(jīng)前、后婦女的血清TRACP-5b、CTSK、完整PTH和礦物質(zhì)水平Table 3 Geometric mean of TRACP-5b, CTSK, intact-PTH, and minerals in healthy women in Southwest China according to menopausal status

表4 西南地區(qū)婦女不同絕經(jīng)年限的TRACP-5b、CTSK變化Table 4 The change of TRACP-5b and CTSK in relation to years since menopause in women in Southwest China

2.4 多因素分析中影響TRACP-5b和CTSK的因素

逐步多元線性回歸分析發(fā)現(xiàn)，年齡、BMI、FSH、LH和PTH是TRACP-5b的影響因素，CTSK的影響因素包括年齡、BMI、FSH、LH和PTH(表5)。

表5 逐步多元線性回歸分析TRACP-5b和CTSK的影響因素Table 5 Analysis of the influential factors of TRACP-5b and CTSK with stepwise multiple linear regression

3 討論

為了正確評(píng)估不同年齡和健康狀況的受試者骨轉(zhuǎn)換情況，建立健康成年人群代表性樣本的BTMs參考區(qū)間很重要。為此目的，本研究首次提供了西南地區(qū)健康女性(年齡組：35～45歲)TRACP-5b和CTSK的參考值。已知骨吸收相關(guān)的BTMs表現(xiàn)出明顯的晝夜節(jié)律，易受食物攝取的影響[7-8]。本研究通過標(biāo)準(zhǔn)化采樣時(shí)間和采樣前一夜禁食將這些影響差異降至最低。此外，使用口服避孕藥、維生素D缺乏癥、懷孕、哺乳期和近期骨折均會(huì)影響B(tài)TMs的變化，上述患者均在本研究中被排除，保證了所建立的TRACP-5b和CTSK參考值具有一定的精確性?？紤]到30歲以下女性由于骨骼不成熟而表現(xiàn)出BTMs增加的可能性，同樣超過45歲處于圍絕經(jīng)期婦女的BTMs亦有可能增加，因此本研究選擇35～45歲年齡組的TRACP-5b和CTSK水平作為參考值[9]。

血清TRACP-5b主要產(chǎn)生于破骨細(xì)胞，具有較低的日變化性，其水平不受攝食的影響，并且在腎或肝功能衰竭時(shí)不會(huì)積聚在血流中[10]。TRACP-5b水平在骨疾病患者中升高，在抗代謝治療期間降低。越來越多的證據(jù)表明血清TRACP-5b可以顯示破骨細(xì)胞的數(shù)量而不是它們的活性[11]。CTSK是一種骨膠原降解產(chǎn)物，其水平反映了膠原蛋白的降解，間接代表了破骨細(xì)胞的骨吸收[12]。最近研究證明CTSK可以預(yù)測(cè)骨質(zhì)疏松癥的骨折風(fēng)險(xiǎn)，并不依賴于BMD和骨轉(zhuǎn)換[13]。本研究中，隨著年齡的增加，TRACP-5b、CTSK均逐漸增加，在60歲以后TRACP-5b和CTSK水平均保持穩(wěn)定，并且不同絕經(jīng)年限婦女的血清TRACP-5b、CTSK水平較絕經(jīng)前婦女顯著增加。Jain等[14]報(bào)道，在絕經(jīng)后女性患者中，TRACP-5b(37%)和CTSK(79%)的值高于絕經(jīng)前女性。同樣，Tamaki等[15]報(bào)道日本絕經(jīng)后婦女TRACP-5b和CTSK的水平較絕經(jīng)前相應(yīng)變化增加了41%和88%。因此，本研究的結(jié)果將成為西南地區(qū)鑒定具有高TRACP-5b和CTSK水平的絕經(jīng)后婦女骨折風(fēng)險(xiǎn)的有用臨床工具。然而，尚不能確定TRACP-5b和CTSK的變化是在絕經(jīng)過渡的早期還是在月經(jīng)停止之前發(fā)生。此外，大多數(shù)研究表明，即使在老年人中，TRACP-5b和CTSK的平均值仍然繼續(xù)升高[16]。這是因?yàn)榕c雌激素失衡相關(guān)的骨轉(zhuǎn)換增加，大多數(shù)女性在4～8年后的轉(zhuǎn)換率下降，此時(shí)這些水平似乎略有下降，但仍高于絕經(jīng)前水平：事實(shí)上，這些觀察在本研究的絕經(jīng)后婦女中表現(xiàn)明顯。

在本研究中，BMI較高的女性表現(xiàn)出較低的TRACP-5b和CTSK值。這些觀察結(jié)果與以前的研究一致：Machado等[17]報(bào)告在絕經(jīng)后婦女中BMI與TRACP-5b之間呈顯著負(fù)相關(guān)；Liu等[18]發(fā)現(xiàn)TRACP-5b在BMI >25 kg/m2絕經(jīng)前婦女中的水平低于≤25 kg/m2；Oliveira等[19]發(fā)現(xiàn)在肥胖的絕經(jīng)后婦女中，BMI與CTSK之間存在顯著的負(fù)相關(guān)；Gossiel等[20]研究表明在絕經(jīng)前婦女中，BMI較高的女性CTSK顯著降低。BMI和TRACP-5b、CTSK之間的關(guān)系可能涉及幾種機(jī)制來解釋，包括脂肪細(xì)胞因子對(duì)成骨細(xì)胞和/或破骨細(xì)胞的影響，需要通過進(jìn)一步的研究來探索這些機(jī)制。同時(shí)，PTH數(shù)值與TRACP-5b、CTSK之間呈負(fù)相關(guān)：表明PTH數(shù)值較高的女性，其循環(huán)TRACP-5b、CTSK明顯較低。PTH是調(diào)節(jié)骨代謝的重要激素，伴甲狀旁腺降低的人群中鈣平衡受損，但PTH升高介導(dǎo)的骨丟失減輕。這與Gossiel等[20]的觀察結(jié)果一致。此外，血清FSH和LH均與TRACP-5b、CTSK呈正相關(guān)，提示隨著FSH和LH水平的升高骨轉(zhuǎn)換增加，這種結(jié)果與以前的研究一致[21]。

總之，本研究的結(jié)果為絕經(jīng)前健康的西南地區(qū)婦女提供了TRACP-5b、CTSK的參考值，這將有助于在較長時(shí)期內(nèi)評(píng)估該地區(qū)婦女骨轉(zhuǎn)換情況。