骨轉(zhuǎn)換標志物CTX-1和PINP預(yù)測骨質(zhì)疏松骨折的研究進展

王湛 王毅* 馮凱強 田愛現(xiàn) 劉忠玉

1.天津大學(xué)天津醫(yī)院檢驗科，天津 300211

2.天津大學(xué)天津醫(yī)院骨科研究所，天津 300211

3.天津大學(xué)天津醫(yī)院下肢科，天津 300211

毫無疑問，衰老導(dǎo)致身體機能的退化，嚴重影響健康狀態(tài)，其中，原發(fā)性骨質(zhì)疏松便是最常見的表現(xiàn)之一?；颊叱霈F(xiàn)骨密度和骨質(zhì)量下降，骨微結(jié)構(gòu)破壞，造成骨脆性增加，從而容易發(fā)生骨質(zhì)疏松性骨折。據(jù)不完全統(tǒng)計，2015年我國骨質(zhì)疏松性骨折患者約有296萬例，預(yù)計2050年將出現(xiàn)600萬例，將嚴重損害患者健康并帶來沉重的經(jīng)濟負擔[1-2]。因此，精準預(yù)測可能發(fā)生脆性骨折的高危人群，從而進行針對性的一級預(yù)防，降低骨折發(fā)生率，具備重要的公共健康和臨床意義，因而成為研究熱點。目前，對人群進行骨折發(fā)生風險預(yù)測的方法主要是基于對骨密度(bone mineral density，BMD)的測量及對已被臨床研究證實的某些骨折發(fā)生危險因素的綜合分析，預(yù)測工具主要包括FRAX、QFRACTURE和Garvan等[3]。研究表明，僅30%～50%的骨質(zhì)疏松性骨折患者存在BMD減低，同時不少骨折患者不僅BMD正常且并不存在上述算法中提及的危險因素[4]。因此，當前預(yù)測骨折發(fā)生的方法尚不理想。

骨代謝標志物是指從尿液或血液中可檢測出的一般生化標志物、骨代謝調(diào)控激素和骨轉(zhuǎn)換標志物(bone turnover markers，BTMs)，其中BTMs可直接反映成骨細胞或破骨細胞的活動，骨代謝轉(zhuǎn)換速率(骨生成或骨丟失)，其改變相對于BMD而言往往表現(xiàn)地更早。近期多個研究指出BTMs與骨折發(fā)生可能存在一定的相關(guān)性，一方面，高BTMs的患者出現(xiàn)BMD減低的傾向性更大；另一方面，持續(xù)高水平的BTMs可能會直接影響骨強度，而這一現(xiàn)象可能獨立于BMD，這可能是因為高水平BTMs提示體內(nèi)有新生骨生成，而這種骨還沒有完成礦化，并且與成熟骨相比，并不完全適應(yīng)機體所處的力學(xué)環(huán)境[5]。也有研究表明，體內(nèi)高水平的BTMs與較高的皮質(zhì)孔隙率和較薄的皮質(zhì)相關(guān)，引起骨脆性增加，最終導(dǎo)致骨折的發(fā)生[6]。BTMs可分為骨形成指標和骨吸收指標，骨形成標志物主要包括I型前膠原N端肽(procollagen I N-Terminal propeptide，PINP)、I型前膠原C端肽、骨保護素、骨鈣素等；骨吸收標志物主要包括吡啶啉、脫氧吡啶啉、抗酒石酸酸性磷酸酶、Ⅰ型膠原N末端肽與Ⅰ型膠原C端肽(C-terminal telopeptide of type I collagen，CTX-I)等[7]。上述BTMs均有被應(yīng)用于骨折風險的預(yù)測，但結(jié)果不盡相同，因此分析和明確各BTMs對骨折風險進行預(yù)測是必要的[8]。國際骨質(zhì)疏松基金會、國際臨床化學(xué)聯(lián)合會及中華醫(yī)學(xué)會骨質(zhì)疏松和骨礦鹽疾病分會等多個權(quán)威組織均認為CTX-I和PINP是敏感性相對較好的兩個分別代表骨吸收和骨形成的骨轉(zhuǎn)換標志物，且將其納入原發(fā)性骨質(zhì)疏松癥診治指南[9-10]。因此，本文將主要介紹CTX-I和PINP預(yù)測骨折發(fā)生的最新進展。

1 BTMs檢測的影響因素及規(guī)避措施研究進展

盡管BTMs在研究及臨床中已經(jīng)使用了很長時間，但由于不同研究間存在較大的異質(zhì)性，主要原因包括研究人群的納入標準及隨訪時間不同、BTMs分析前處理的規(guī)范不同、不同國家和實驗室使用的測定法不一致，從而導(dǎo)致不同研究間劃定的臨界值不同，因此，目前BTMs與骨折間關(guān)聯(lián)性的閾值及判定標準難以界定[11]。通過調(diào)研，以下幾個方面需要在測試或分析BTMs(CTX-I和PINP)時引起注意。

首先值得注意的是，由于BTMs的不穩(wěn)定性，溶血可導(dǎo)致其水平降低，應(yīng)避免樣本反復(fù)凍融，對于PINP不需要特殊處理，而血CTX-I宜加入EDTA進行處理[12]。此外，CTX-I顯示出晝夜節(jié)律，其濃度峰值通常出現(xiàn)在夜間和清晨，在下午達到最低點[5]。而且對于CTX-I的測量，食物攝入對結(jié)果影響較大，因此需要在禁食狀態(tài)下測量CTX-I[13]。因此，建議CTX-I樣品必須在清晨禁食狀態(tài)下進行收集，而PINP的樣品采集條件并不嚴格，因為PINP的晝夜節(jié)律變異性最小，并且不易受食物攝入的影響[11]。

患者的基礎(chǔ)生理狀態(tài)對BTMs有明顯的影響，例如，患者生物學(xué)年齡的不同、處于青春期或者絕經(jīng)后的婦女等都會使BTMs產(chǎn)生波動[14]。此外，某些疾病也會影響B(tài)TMs的測量結(jié)果，例如，多數(shù)BTMs都可以通過腎臟清除，這意味著當腎功能降低時，血CTX-I和PINP的濃度會增加；而肝病也會影響PINP的清除率從而影響其濃度；骨折的發(fā)生，尤其是骨折后最初6個月內(nèi)，甚至長達1年以上，BTMs水平可能會升高[15-16]。

總而言之，在測試分析BTMs時，首選的時間是在整夜禁食后的早晨，以盡可能限制晝夜節(jié)律和食物對測試結(jié)果的影響，并考慮年齡、性別、懷孕、劇烈運動、近期骨折、某些疾病、抗骨質(zhì)疏松藥物或其他藥物的影響[17]。采用標準化的樣品處理和患者準備程序?qū)⒋蟠蠼档涂煽氐姆治銮白儺愋?，并降低研究之間的異質(zhì)性[13]。這些原則的嚴格執(zhí)行，將增加研究之間的同質(zhì)性，有助于BTMs預(yù)測骨折發(fā)生閾值的界定。

2 CTX-I與PINP預(yù)測骨折發(fā)生的臨床研究進展

目前開展較多是回顧性研究，多數(shù)研究結(jié)果表明，CTX-I和(或)PINP水平的升高與骨折發(fā)生風險的增加相關(guān)。一項研究選取 51 例絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松性骨折患者為試驗組，84 例對應(yīng)年齡段骨質(zhì)疏松未發(fā)生骨折絕經(jīng)后女性為對照組，發(fā)現(xiàn)血清CTX-I及P1NP 在這兩組間的差異有統(tǒng)計學(xué)意義[18]。一項對比骨轉(zhuǎn)換標志物與骨密度對老年女性骨質(zhì)疏松性骨折發(fā)生預(yù)測能力的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，低骨密度與血清高CTX-I濃度的骨質(zhì)疏松老年女性更容易發(fā)生骨折，且血清高CTX-I濃度較低BMD預(yù)測骨質(zhì)疏松性骨折風險的能力更強[19]。另一項研究發(fā)現(xiàn)，雖然絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松骨折組和非骨折組兩組間骨密度的差異無顯著性，但患者的骨轉(zhuǎn)換生化標志物水平(CTX-I 和 P1NP)顯著高于非骨折組，說明骨轉(zhuǎn)換生化標志物可以作為預(yù)測絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松骨折的重要指標[20]。因此，高CTX-I和P1NP含量可能是絕經(jīng)后婦女發(fā)生骨折的獨立危險因素[21]。此外，CTX-I和P1NP水平的高低與老年髖部骨折存在相關(guān)性，檢測其水平變化可作為預(yù)測患者髖部骨折發(fā)生的重要指標，而且二者聯(lián)合時可能有更好的骨折預(yù)測價值[22]。值得注意的是，不同健康狀況下，BTMs對骨折預(yù)測的結(jié)果會產(chǎn)生影響，一項研究發(fā)現(xiàn)CTX-I及PINP對非糖尿病患者骨折的發(fā)生有良好的預(yù)測作用，而對Ⅱ型糖尿病患者骨折的發(fā)生卻無預(yù)測作用[23]。

前瞻性研究能夠更好地排除多重混雜因素的干擾，目前有少數(shù)研究團隊開展了前瞻性研究。目前，對于CTX-I及PINP對骨折發(fā)生是否有預(yù)測作用的研究結(jié)果并不完全一致。在一些研究中，發(fā)現(xiàn)了它們與骨折發(fā)生之間呈正相關(guān)關(guān)系。一項納入63 257名中國人的前瞻性研究發(fā)現(xiàn)，血清PINP和CTX-I位于上四分位數(shù)(所有數(shù)值由小到大排列并分成4等份，處在75%位置以上)的人群較處于下四分位數(shù)(下四分位數(shù)是指處在25%位置以下)的人群的比值比(odds ratio，OR)分別為6.63和4.92，而高血清PINP合并CTX-I患者較低PINP合并低CTX-I的骨折風險高出7.36倍，這表明聯(lián)合PINP及CTX-1對骨折風險預(yù)測可能更為準確[24]。而一項納入800名絕經(jīng)后女性，平均隨訪時間為7.13年的研究，在校正BMI、吸煙、跌倒頻率、既往骨折史、維生素D攝入量及其他混雜因素后，發(fā)現(xiàn)血清CTX-I及PINP水平均與髖部骨折發(fā)生風險不存在統(tǒng)計學(xué)上的相關(guān)性[25]。

因為現(xiàn)存研究結(jié)果的不一致，一些研究進行了系統(tǒng)回顧和Meta分析。在一項納入6項前瞻性隊列研究的Meta分析中，共納入4 703例參與者，主要由絕經(jīng)后女性和50歲以上的男性組成，結(jié)果表明，血清CTX-I與PINP每升高一個標準差水平，骨質(zhì)疏松性骨折的風險比(hazard ratio，HR)分別達1.18和1.23；但是該結(jié)果并未考慮BMD及其他混雜因素的影響[26]。而后發(fā)表的另一篇納入9篇前瞻性研究的Meta分析，共有11 572名參與者，結(jié)果顯示，在未校準混雜因素前，血清PINP水平與骨折沒有顯著關(guān)聯(lián)，而血清CTX-I每升高一個標準差水平，發(fā)生骨折的HR為1.16；在校正混雜因素后(包括年齡、BMI、既往骨折史及BMD等)，血清PINP與CTX-I每升高一個標準差水平，發(fā)生骨折的HR分別達1.28和1.20；此外，亞組分析表明，校正混雜因素后，老年人群、女性及髖部骨折患者的血清CTX-I水平的升高與骨折發(fā)生存在顯著相關(guān)[27]?？傮w上，對骨折部位而言，高CTX-I及PINP濃度與骨折風險之間的相關(guān)性主要是在脊柱和髖部骨折中發(fā)現(xiàn)的，而與其他骨折部位的相關(guān)性較低；預(yù)測骨折發(fā)生的時限而言，BTMs在短期內(nèi)(5年)要比長期(10年或更長)預(yù)測骨折發(fā)生的準確性更高。這一建議與FRAX發(fā)展委員會的觀點一致：由于BTMs存在波動性，且目前這方面文獻的同質(zhì)性較差，不應(yīng)將這些BTMs應(yīng)用在超過10年的骨折風險評估中，且最好不超過5年[17]。

3 總結(jié)與展望

目前各個權(quán)威機構(gòu)均將血液中PINP和CTX-I分別作為骨形成及骨吸收的最佳標志物，用于骨質(zhì)疏松性骨折發(fā)生風險的預(yù)測，研究結(jié)果提示PINP和CTX-I可能在預(yù)測骨質(zhì)疏松性骨折發(fā)生中具備良好的應(yīng)用前景。但是，目前其仍難以在臨床中推廣應(yīng)用，因不同研究間的異質(zhì)性較高導(dǎo)致結(jié)果尚存不確定性。因此，未來仍需要進一步大樣本、同質(zhì)化的前瞻性研究進行詳細闡明。