凝溶膠蛋白與絕經(jīng)后女性股骨頸及腰椎骨密度的相關(guān)性研究

程毅 江共濤 胡和軍 魏星星 徐南云

江西省南昌市洪都中醫(yī)院，江西 南昌 330000

骨質(zhì)疏松癥是一種系統(tǒng)性慢性骨骼疾病，其特點是骨量減少，骨結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，導(dǎo)致骨骼脆性增加，多發(fā)生在髖部和腰椎，增加該部位的骨質(zhì)疏松性骨折風(fēng)險。在骨質(zhì)疏松癥的發(fā)生中涉及多種因素，可分為遺傳因素(75 %)和外部因素(25 %)[1]。對于健康女性來說，骨密度(BMD)從嬰兒期到成年期隨著年齡的增長而逐漸增加。在20～25歲達(dá)到高峰后，直到45～55歲(絕經(jīng)期前)相對穩(wěn)定。由于生理狀態(tài)劇烈變化，即在絕經(jīng)期，受到荷爾蒙和機體激素變化影響，BMD會迅速下降。骨質(zhì)疏松癥的患病率和骨質(zhì)疏松性骨折的發(fā)生率在女性中遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于男性。數(shù)據(jù)顯示全球近10 %人口和30 %絕經(jīng)后婦女患有骨質(zhì)疏松癥[2]。

凝溶膠蛋白(GSN)是一種豐富的循環(huán)蛋白，也是膠溶蛋白超家族的基礎(chǔ)蛋白，在Ca2+和pH的調(diào)控下，其通過切斷、封端肌動蛋白絲，或使肌動蛋白聚集成核等方式來控制肌動蛋白的結(jié)構(gòu)。此外，GSN在哺乳動物和非哺乳動物的組織和器官中具有多種功能。GSN在調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡、腫瘤進(jìn)展、吞噬、肌動蛋白活性調(diào)節(jié)、血小板形成和細(xì)胞運動等方面發(fā)揮重要作用[3-6]。在創(chuàng)傷、燒傷、急性肝損傷、特發(fā)性肺損傷、細(xì)菌和原生動物敗血癥患者中GSN水平顯著降低[7]。在最近一項定量蛋白質(zhì)組學(xué)和綜合網(wǎng)絡(luò)分析中發(fā)現(xiàn)GSN基因是骨質(zhì)疏松癥一個新的調(diào)節(jié)基因[8]。另外一項蛋白質(zhì)組學(xué)研究結(jié)果表明，在BMD極不協(xié)調(diào)的中國絕經(jīng)前女性中，循環(huán)單核細(xì)胞(CMCs，破骨細(xì)胞前體)中GSN蛋白表達(dá)水平存在顯著差異[9]。

因此，GSN可能是影響絕經(jīng)后女性BMD的一個重要蛋白，能成為一個全新預(yù)測骨質(zhì)疏松癥的潛在生物標(biāo)志物。

為闡述其臨床意義，本研究進(jìn)行一項臨床觀察研究，通過對比絕經(jīng)前女性與絕經(jīng)后女性的數(shù)據(jù)明確GSN、BMD是否存在差異，并進(jìn)一步分析GSN與BMD之間關(guān)系?，F(xiàn)報道如下。

1 材料和方法

1.1 一般資料

選取我院2015年1月至2019年5月期間在我院正常體檢人員。排除標(biāo)準(zhǔn)：①慢性疾病涉及重要器官(心、肺、肝、腎、腦)；②嚴(yán)重的代謝性疾病(甲狀旁腺、腎上腺)；③其他骨骼疾病(如佩吉特氏病、成骨不全癥、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎)；④長期使用皮質(zhì)類固醇、雌激素、甲狀腺激素等藥物影響骨代謝；⑤營養(yǎng)不良狀況(如慢性腹瀉、慢性潰瘍性結(jié)腸炎)；⑥內(nèi)分泌疾病、胃腸道疾病(克羅恩病、吸收不良)繼發(fā)性骨質(zhì)疏松癥；⑦根據(jù)月經(jīng)史，絕經(jīng)后至少1年以上體檢人員。最終納入絕經(jīng)后女性110名。與此同時，在我院體檢中心選擇非絕經(jīng)期女性110例。本研究納入對象均獲得相關(guān)知情同意且簽署相關(guān)知情同意書。本研究經(jīng)我院倫理委員會通過且獲得批準(zhǔn)。

1.2 數(shù)據(jù)收集

一般資料：收集體檢時入組對象年齡、體質(zhì)指數(shù)(BMI)、吸煙史、血壓[收縮壓(SBP)、舒張壓(DBP)]。血液指標(biāo)收集：用自動分析儀測定總膽固醇(TC)、三酰甘油(TG)，低密度脂蛋白(LDL)、高密度脂蛋白(HDL)、空腹血糖(FBS)。采用Hologic?QDR-4500 DXA骨密度儀測定股骨頸、腰椎(L1-L4)的BMD。BMD數(shù)據(jù)以g/cm2和T評分表示。根據(jù)世界衛(wèi)生組織標(biāo)準(zhǔn)[10]：T評分<-2.5定義為骨質(zhì)疏松癥，T評分在-1～-2.5間定義為骨量減少，T評分>-1定義為骨密度正常(正常BMD組)。骨質(zhì)疏松癥或骨量減少在本研究中定義為低BMD組，骨密度正常定義為正常BMD組。體檢當(dāng)天于早晨8:00空腹抽取入組對象靜脈血15 mL，從抗聚集全血中分離血漿，保存在-80℃深冷凍柜中。采用酶聯(lián)免疫吸附試驗(ELISA)測定pGSN水平。ELISA檢測GSN的下限為10 μg/mL，上限為100 μg/mL。

1.3 統(tǒng)計學(xué)處理

2 結(jié)果

2.1 絕經(jīng)前后女性臨床特點分析

絕經(jīng)后女性年齡、SBP、DBP、TC、FBS高于絕經(jīng)前女性(P<0.05)；而股骨頸-BMD、腰椎(L1-L4)-BMD、pGSN低于絕經(jīng)前女性(P<0.05)。見表1。

表1 絕經(jīng)前后女性臨床特點分析Table 1 Clinical characteristics analysis of postmenopausal women before and after

2.2 不同組別的BMD臨床特點比較

股骨頸-BMD組中，低BMD組的年齡、吸煙比例、TC、FBS、GSN高于正常BMD組(P<0.05)；而BMI、HDL低于正常BMD組(P<0.05)。腰椎(L1-L4)-BMD組中，低BMD組的年齡、TC、FBS、GSN高于正常BMD組(P<0.05)；而BMI、HDL低于正常BMD組(P<0.05)。見表2。

表2 不同組別的BMD臨床特點比較Table 2 Comparison of clinical characteristics of BMD in different

2.3 股骨頸-BMD、腰椎(L1-L4)-BMD與臨床資料的相關(guān)性分析

股骨頸-BMD與年齡、吸煙、FBS、pGSN呈負(fù)相關(guān)(r=-0.435、-0.301、-0.243、-0.609)，與HDL、BMI呈正相關(guān)(r=0.395、0.365)。腰椎(L1-L4)-BMD與年齡、pGSN呈負(fù)相關(guān)(r=-0.463、-0.433)，與BMI呈正相關(guān)(r=0.398)。見表3及圖1。

表3 BMD與臨床資料的相關(guān)性分析Table 3 Correlation analysis of BMD and clinical data

圖1 股骨頸-BMD、腰椎(L1-L4)BMD與pGSN散點圖Fig.1 Scatter plot of femoral neck -BMD, lumbar spine (L1-L4)BMD and pGSN

2.4 股骨頸-BMD、腰椎(L1-L4)-BMD多元線性回歸分析

將單因素分析有差異指標(biāo)納入多元線性回歸中，得出：年齡、BMI、GSN是股骨頸-BMD獨立影響因素；年齡、GSN是腰椎(L1-L4)-BMD獨立影響因素。見表4。

表4 股骨頸-BMD、腰椎(L1-L4)-BMD多元線性回歸分析結(jié)果

3 討論

本研究旨在探討股骨頸-BMD、腰椎(L1-L4)-BMD與絕經(jīng)后女性pGSN水平的關(guān)系。本研究證實，較絕經(jīng)前女性相比，絕經(jīng)后女性pGSN水平顯著增高。在股骨頸低BMD組及腰椎(L1-L4)低BMD組觀察到pGSN水平顯著增高。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，pGSN是股骨頸-BMD、腰椎(L1-L4)-BMD的獨立影響因素。因此，GSN水平升高可能預(yù)測絕經(jīng)后女性骨質(zhì)疏松癥的發(fā)生及進(jìn)展。但是，具體影響機制可能需要進(jìn)一步研究。

絕經(jīng)后女性骨代謝是一個非常復(fù)雜生物過程，受遺傳、環(huán)境因素、基因表達(dá)的影響和調(diào)控。在本研究中，我們觀察到絕經(jīng)后女性GSN水平顯著增高。我們猜測GSN水平增高可能與絕經(jīng)后集體激素代謝紊亂有關(guān)。這一點在既往研究中被證實。GSN水平受性別因素影響，其中性激素起到關(guān)鍵作用。研究證實，GSN在調(diào)節(jié)雄激素介導(dǎo)的破骨細(xì)胞形成和骨吸收中起調(diào)節(jié)作用[11]。GSN是否與雌激素相互作用影響骨代謝和骨密度，目前尚不清楚，有待進(jìn)一步研究。

骨代謝平衡主要取決于骨重塑與骨吸收之間的動態(tài)關(guān)系。從本質(zhì)上講，成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞是參與該動態(tài)平衡的關(guān)鍵細(xì)胞。成骨細(xì)胞來源于骨髓基質(zhì)間充質(zhì)干細(xì)胞(骨祖細(xì)胞)，負(fù)責(zé)骨基質(zhì)合成及其礦化。破骨細(xì)胞是唯一能夠吸收骨的細(xì)胞，由單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞系列的造血前體形成。破骨細(xì)胞可以降解骨基質(zhì)，包括細(xì)胞外基質(zhì)和一些礦物質(zhì)成分，對骨重建和維持鈣平衡至關(guān)重要[12]。GSN在破骨細(xì)胞胞體組裝、細(xì)胞快速運動、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、破骨細(xì)胞活化和黏附中起關(guān)鍵作用。它通過整合素組裝胞體，促進(jìn)細(xì)胞快速運動和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)[7]。GSN調(diào)節(jié)肌動蛋白的聚合/解聚，主要在肌動蛋白骨架組織中對肌動蛋白絲的切斷和封蓋起著重要作用。在細(xì)胞遷移和黏附中也起著重要作用。Liao等[13]證實GSN高表達(dá)促進(jìn)宮頸癌細(xì)胞增殖和遷移，表明，GSN參與細(xì)胞遷移和黏附。GSN缺乏的破骨細(xì)胞中不能產(chǎn)生足小體，降低機體骨吸收，增加骨量和強度[14]。GSN可在整合素激活時將破骨細(xì)胞連接到骨基質(zhì)，最終激活破骨細(xì)胞進(jìn)行骨吸收。在骨吸收過程中，GSN協(xié)助黏附相關(guān)信號蛋白聚集到破骨細(xì)胞的質(zhì)膜上，參與破骨細(xì)胞肌動蛋白環(huán)的形成與調(diào)控[15]。對于外周骨骼，血液循環(huán)是CMCs進(jìn)入骨表面的唯一途徑。因此，CMCs作為破骨細(xì)胞的前體，CMCs向骨微環(huán)境的跨內(nèi)皮運動是其向活性破骨細(xì)胞分化的基礎(chǔ)。CMCs與血管內(nèi)皮黏附、形態(tài)學(xué)改變以及跨內(nèi)皮細(xì)胞運動等生物學(xué)活動都是由GSN參與調(diào)控[16]。在本研究中，我們觀察到GSN水平是股骨頸-BMD、腰椎(L1-L4)-BMD的獨立影響因素。即GSN水平升高可能預(yù)測是股骨頸的BMD、腰椎(L1-L4)的BMD降低。這與Wang等[17]的研究結(jié)果一致。他們的研究證實GSN與中國絕經(jīng)后婦女的髖部骨密度有關(guān)，GSN可能是骨質(zhì)疏松癥的潛在危險生物標(biāo)志物。

在本研究中，我們同時觀察到年齡是股骨頸及腰椎(L1-L4) BMD的獨立影響因素。衰老是包括人類在內(nèi)的動物的一種退化過程，包括對疾病的易感性增加、生理上的不利變化以及喪失靈活性和敏捷性。機體骨骼密度降低被認(rèn)為是機體老化的典型代表[18]。骨結(jié)構(gòu)重塑中隨著年齡的增長骨量和密度減少。女性在絕經(jīng)前后的骨密度下降受到年齡的影響可能更為嚴(yán)重[19]。在長骨中觀察到，年齡越大，在骨內(nèi)表面，骨吸收通常超過骨形成，因此小梁或骨髓空間通常隨著年齡增長而擴(kuò)大；在骨膜表面，骨形成通常超過骨吸收，因此骨直徑通常隨著年齡增長而增大。骨內(nèi)吸收和骨膜擴(kuò)張可引起骨量和骨體積的減少[20]。因此，股骨頸的BMD顯著受到年齡影響。而在腰椎的BMD中，年齡增長會降低骨小梁的分布密集性。需要指出的是BMI是股骨頸BMD的獨立影響因素。在最近的一項研究[21]中發(fā)現(xiàn)，BMI與絕經(jīng)后女性BMD無相關(guān)性。在另外一項研究中，BMD與絕經(jīng)后女性BMD呈顯著負(fù)相關(guān)[22]。這與本研究的結(jié)果相似。因此，對于BMI對絕經(jīng)后女性BMD的影響需要更多研究來闡述清楚。本研究存在局限性。首先，本研究樣本量較小，可能對產(chǎn)生的結(jié)論產(chǎn)生偏倚。其次，絕經(jīng)的時間可能對BMD產(chǎn)生一定的影響，而在本研究中對絕經(jīng)的時間并未明確定義及統(tǒng)計，未來需要進(jìn)一步的排除混雜因素來證實本研究的結(jié)論。最后，納入的患者是否使用抗骨質(zhì)疏松藥物進(jìn)行預(yù)防或治療，我們也并未進(jìn)行統(tǒng)計。

綜上所述，本研究通過臨床觀察發(fā)現(xiàn)絕經(jīng)后女性GSN水平顯著增高。GSN是股骨頸-BMD、腰椎(L1-L4)-BMD的獨立影響因素。因此，GSN水平升高可能預(yù)測絕經(jīng)后女性骨質(zhì)疏松癥的發(fā)生及進(jìn)展。但是，具體的影響機制可能需要進(jìn)一步研究。