IL-33與絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松女性骨密度和骨代謝指標(biāo)相關(guān)性研究

王雅純 周少法 張翔

1.海南醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院老年內(nèi)科，海南 ?？?571101 2.海南中和藥業(yè)股份有限公司，海南 ?？?571101 3.海南醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，海南 ?？?571101

白細(xì)胞介素-33(IL-33)是一種細(xì)胞因子，主要由基質(zhì)細(xì)胞表達(dá)；最近研究表明IL-33在調(diào)節(jié)適應(yīng)性和先天性免疫，炎癥過程和對環(huán)境壓力的反應(yīng)方面起著關(guān)鍵作用[1]。在患有類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的患者中，IL-33比正常對照組明顯升高，并且與骨破壞呈正相關(guān)[2-3]。骨質(zhì)疏松癥是骨骼的全身性疾病，其主要特征是骨量減少，骨密度(bone mineral density，BMD)下降和骨微觀結(jié)構(gòu)破壞；主要后果是增加骨骼脆弱性、增加骨折風(fēng)險。絕經(jīng)后婦女的雌激素缺乏會導(dǎo)致骨吸收增加；當(dāng)由破骨細(xì)胞進(jìn)行的骨吸收和由成骨細(xì)胞介導(dǎo)的骨形成之間的平衡被破壞時，發(fā)生骨質(zhì)疏松癥[4]。最近研究已明確表明骨重建受到嚴(yán)格的免疫調(diào)控[5]，骨細(xì)胞的活性受細(xì)胞因子調(diào)節(jié)[5]。IL-33是IL-1細(xì)胞因子家族中最新鑒定的成員；其他兩個成員，即IL-1和IL-18，對骨細(xì)胞具有重要的作用[6]。到目前為止，lL-33在自身免疫性和傳染性疾病以及動脈粥樣硬化，糖尿病和癌癥中作用得到證實[1]，但其在骨質(zhì)疏松癥患者中的作用尚未被研究。目前關(guān)于骨質(zhì)疏松癥中IL-33血清水平的臨床研究較為有限。因此，筆者研究了絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥患者的血清IL-33水平與骨代謝指標(biāo)和骨密度之間的相關(guān)性。

1 材料和方法

1.1 一般資料

本研究納入50名絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松女性[年齡(65.42±9.59)歲]和50名年齡匹配[(62.07±8.34)歲]的健康絕經(jīng)后女性。通過雙能X射線吸收測定法(DXA)(Hologic QDR4 500 W)評估髖部和腰椎(L1～4)的BMD。排除服用影響骨轉(zhuǎn)換的藥物，繼發(fā)性骨質(zhì)疏松癥患者；BMD檢測結(jié)果使用T值表示，骨質(zhì)疏松癥的診斷參考世界衛(wèi)生組織制定的標(biāo)準(zhǔn)。T值<-2.5定義骨質(zhì)疏松癥，-1.0～-2.5定義為骨量減少，>-1.0表示正常BMD。對每個受試者進(jìn)行詳細(xì)的體格檢查，獲取準(zhǔn)確的病史，檢測人體參數(shù)，例如體重、身高和體重指數(shù)以及實驗室檢測指標(biāo)。研究得到醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)，每位參與者均知曉研究目的并簽署書面知情同意書。

1.2 檢測指標(biāo)

本研究檢測了血清鈣、磷、維生素D(1α，25-二羥維生素D3)、甲狀旁腺素(PTH)和堿性磷酸酶(ALP)水平。此外，在患者和對照組中，還進(jìn)行了骨代謝標(biāo)志物的檢測如骨形成標(biāo)志物血清1型原膠原N-端前肽(P1NP)、骨吸收標(biāo)志物血清1型膠原交聯(lián)C-末端肽(β-CTX)以分別間接評估破骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞活性。從骨質(zhì)疏松癥和健康對照受試者收集的所有臨床和測量數(shù)據(jù)如表1所示。

對患有骨質(zhì)疏松癥的婦女和健康對照受試者血清IL-33水平進(jìn)行檢測。通過靜脈抽取的血液5 mL并以3 000 r/min離心5 min，將獲得的血清冷凍并在-20 ℃下儲存直至檢測。根據(jù)制造商推薦的標(biāo)準(zhǔn)程序(USCN LIFE SCIENCE Houston，TX，USA)，通過使用夾心ELISA試劑盒評估IL-33的水平，在450 nm處測量吸光度，并將獲得結(jié)果以pg/mL表示。檢測步驟參考試劑盒的制造商說明書，IL-33的最小可檢測水平低于5.3 pg/mL。還根據(jù)制造商建議的以下程序建立了檢測下限(LLD)，本研究的LLD為1.9 pg/mL。還進(jìn)行了從7.8 pg/mL開始的標(biāo)準(zhǔn)曲線，以更準(zhǔn)確地檢測測試血清樣品中的IL-33濃度。

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析

檢測的結(jié)果使用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示。采用Mann-Whitney檢驗法分析兩組之間的差異。使用Spearman相關(guān)系數(shù)進(jìn)行相關(guān)分析。在校正其他因素后，進(jìn)行了多元回歸分析以確定每個獨立變量的影響。所有統(tǒng)計分析均使用SPSS for Windows(版本19.0)進(jìn)行。P<0.05表示差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組患者一般資料比較

研究人群的人口學(xué)和臨床特征如表1所示。OP患者的年齡、BMI、ALP、1,25(OH)2D3、鈣和磷水平與健康對照組比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05)。骨質(zhì)疏松患者血清IL-33水平顯著低于對照組，比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義[(3.53±2.45)pg/mL vs (13.72±5.39) pg/mL；P<0.05]。OP組血清CTX和P1NP、PTH水平均顯著高于對照組(P均<0.05)。OP組腰椎BMD和股骨頸BMD明顯低于對照組(P均<0.05)。

2.2 Spearman相關(guān)分析結(jié)果

Spearman相關(guān)分析如表2所示。血清IL-33水平與年齡、BMI、PTH、CTX和P1NP水平呈負(fù)相關(guān)，與腰椎BMD和股骨頸BMD呈正相關(guān)。血清IL-33與ALP、1,25(OH)2D3、鈣和磷水平無相關(guān)性。

2.3 多元回歸分析結(jié)果

多元回歸分析如表3所示。因變量為血清IL-33水平，自變量為年齡、BMI、腰椎BMD、股骨頸BMD、PTH、ALP、CTX、P1NP、1,25(OH)2D3、鈣和磷水平。結(jié)果表明，年齡、BMI、腰椎BMD、PTH、股骨頸BMD和血清CTX和P1NP水平是骨質(zhì)疏松癥患者血清IL-33水平降低的獨立預(yù)測因子。

表1 兩組一般特征和檢測指標(biāo)比較

表2 OP患者血清IL-33與年齡、BMI、BMD和骨轉(zhuǎn)換指標(biāo)的相關(guān)性

表3 OP患者的多元回歸結(jié)果Table 3 Results of multiple regression in OP patients

3 討論

雖然IL-33最初認(rèn)為是Th2免疫反應(yīng)的誘導(dǎo)物，現(xiàn)在IL-33認(rèn)為是一種多效性細(xì)胞因子，它可以在細(xì)胞外空間釋放，也可以作為炎癥性疾病的細(xì)胞內(nèi)核因子引起細(xì)胞損傷或機(jī)械損傷[1]。IL-33可以介導(dǎo)過敏性氣道炎癥，導(dǎo)致動脈粥樣硬化和對某些類型的感染具有保護(hù)作用；但在許多自身免疫性疾病的發(fā)展中也起著關(guān)鍵作用[1]。因此，IL-33既可以促進(jìn)炎癥的消退也可以導(dǎo)致疾病的發(fā)生發(fā)展。免疫系統(tǒng)和炎癥對骨骼的影響是由細(xì)胞因子介導(dǎo)的。然而，并非所有參與骨重建的細(xì)胞因子都具有促進(jìn)破骨細(xì)胞生成作用：一些細(xì)胞因子有助于骨吸收，而其他細(xì)胞因子對骨質(zhì)疏松癥具有保護(hù)作用，而部分細(xì)胞因子具有多效性功能。因此，每一個細(xì)胞因子的最終效果取決于靶細(xì)胞以及控制骨骼健康的復(fù)雜骨重塑過程的各個階段中涉及的其他細(xì)胞因子和抑制劑和(或)刺激控制因子的聯(lián)合作用[7]。

本研究的結(jié)果表明，IL-33的抗破骨細(xì)胞作用對絕經(jīng)后婦女的骨重建有重要作用。雖然IL-33對破骨細(xì)胞功能或骨吸收的直接影響尚不清楚，但I(xiàn)L-33與吸收標(biāo)志物CTX之間的負(fù)相關(guān)結(jié)果似乎證實IL-33抑制破骨細(xì)胞分化。在骨質(zhì)疏松癥患者中發(fā)現(xiàn)的較低水平的IL-33與以前幾項研究結(jié)果一致，即IL-33在實驗條件下可以抑制破骨細(xì)胞分化[8-9]。事實上，IL-33抑制RANKL依賴性破骨細(xì)胞的形成，從而防止炎性骨質(zhì)流失[10]。此外，IL-33還通過誘導(dǎo)減少破骨細(xì)胞生成細(xì)胞因子如粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子(GM-CSF)、IL-10、IL-4和IFN-γ生成以及抑制破骨細(xì)胞前體巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞的分化激活來抑制破骨細(xì)胞形成[11]。雖然有學(xué)者提出IL-33在人類破骨細(xì)胞形成過程中的RANKL樣作用，但相對于RANKL的強(qiáng)烈且一致的作用，IL-33對骨骼的促重吸收作用較弱[12]。此外，IL-33對骨骼的影響可能因疾病的階段和激素影響而有所不同，因此IL-33對骨骼的最終影響因骨量差異而受到較大的影響。

IL-33在骨重塑中的調(diào)節(jié)作用也部分由激素介導(dǎo)。PTH是維持骨穩(wěn)態(tài)和促進(jìn)骨形成的重要激素。IL-18也是IL-33所屬的IL-1家族的另一成員，是PTH介導(dǎo)合成代謝作用所必需的[13]。本研究發(fā)現(xiàn)骨質(zhì)疏松絕經(jīng)后婦女中PTH和IL-33血清水平之間呈負(fù)相關(guān)的結(jié)果與IL-33和PTH強(qiáng)烈抑制的觀察結(jié)果一致[13]，從而證實該細(xì)胞因子可能參與成骨細(xì)胞介導(dǎo)的合成代謝作用。IL-33與骨合成代謝標(biāo)志物P1NP之間的負(fù)相關(guān)性也證實了這點。骨質(zhì)疏松癥認(rèn)為是Th1/Th17細(xì)胞介導(dǎo)的炎癥性疾病，毫無疑問的是IL-33能有效增強(qiáng)Th2免疫反應(yīng)對骨質(zhì)疏松癥表現(xiàn)出保護(hù)作用[14]，這表明該細(xì)胞因子在絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥中也存在保護(hù)作用。另一方面，最近在體外和體內(nèi)的觀察結(jié)果表明，Th2細(xì)胞因子也可能有助于骨質(zhì)疏松癥的發(fā)展[15]。正如本研究結(jié)果一致，與年齡相關(guān)的健康女性相比，絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥患者血清IL-33水平較低。然而，隨著疾病進(jìn)展和BMD降低，IL-33對骨骼的保護(hù)作用趨于消失，可能是由于其他因素和破骨細(xì)胞生成因子的干擾[16]。因此，IL-33可能被認(rèn)為是骨細(xì)胞活性的重要內(nèi)源調(diào)節(jié)因子，可以發(fā)揮抗破骨細(xì)胞增生和刺激破骨細(xì)胞作用[16]。然而，由于各種相關(guān)細(xì)胞因子之間的平衡是非常復(fù)雜的，IL-33本身也可能是一把雙刃劍，取決于具體的疾病階段[16]。

本研究表明，與對照組相比，絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥患者的血清IL-33水平顯著降低。還觀察到IL-33和PTH血清水平之間的負(fù)相關(guān)。此外，IL-33與骨形成和重吸收標(biāo)志物之間的負(fù)相關(guān)分別表明該細(xì)胞因子可能在骨重塑中發(fā)揮作用，可能影響成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞功能。這些數(shù)據(jù)表明IL-33可能是一種重要的骨保護(hù)細(xì)胞因子，它可能在絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要的作用。