135例脊髓損傷患者骨代謝標(biāo)志物的回顧性分析

康海瓊，周紅俊，衛(wèi)波，王一吉，劉根林，劉志忠，鄭櫻，郝春霞，張纓，逯曉蕾，袁媛，蒙倩茹

1.首都醫(yī)科大學(xué)康復(fù)醫(yī)學(xué)院，北京市 100068；2.中國康復(fù)研究中心北京博愛醫(yī)院，北京市100068

已有研究發(fā)現(xiàn)[1]，與同齡人相比，脊髓損傷患者有更高的骨質(zhì)疏松及骨折發(fā)生率。早期評(píng)估骨丟失及骨折相關(guān)危險(xiǎn)因素對(duì)預(yù)防脊髓損傷患者骨質(zhì)疏松及脆性骨折至關(guān)重要。

骨代謝標(biāo)志物是從血液、尿液中檢測(cè)出的骨代謝生化產(chǎn)物或相關(guān)激素，可反映骨代謝狀態(tài)，在反映骨質(zhì)疏松病理生理過程、判斷骨轉(zhuǎn)換率、選擇干預(yù)措施、判斷療效、監(jiān)測(cè)用藥依從性等方面可彌補(bǔ)骨密度(bone mineral density,BMD)的不足。近年來國外已有多項(xiàng)研究使用骨代謝標(biāo)志物探討脊髓損傷患者的骨代謝規(guī)律及藥物治療效果。骨代謝標(biāo)志物可大致分為一般生化標(biāo)志物、骨代謝調(diào)控激素和骨轉(zhuǎn)換標(biāo)志物(bone turnover markers,BTMs)三類。有國外學(xué)者認(rèn)為，脊髓損傷后骨丟失源于骨吸收及骨形成的偶聯(lián)失衡。國內(nèi)對(duì)此研究較少[3-4]。

本研究探討脊髓損傷后骨代謝的規(guī)律及脊髓損傷對(duì)骨轉(zhuǎn)換的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料

收集2018 年7 月至2019 年12 月在本科住院康復(fù)治療的脊髓損傷患者為研究對(duì)象，對(duì)患者的骨代謝標(biāo)志物和臨床資料進(jìn)行回顧性分析。

診斷標(biāo)準(zhǔn)：脊髓損傷神經(jīng)學(xué)分類國際標(biāo)準(zhǔn)(2011版)[5]。

納入標(biāo)準(zhǔn)：年齡16～69 歲，經(jīng)查體及脊髓MRI 證實(shí)存在脊髓損傷，生命體征穩(wěn)定。

排除標(biāo)準(zhǔn)：①骨腫瘤或腫瘤骨轉(zhuǎn)移；②長期使用糖皮質(zhì)激素、免疫抑制劑、抗驚厥病、抗癌藥、甲狀腺激素、抗骨吸收、促骨形成等影響骨代謝藥物；③患有甲狀旁腺亢進(jìn)癥、Cushing 綜合征、糖尿病、肝病、腎臟疾病等影響骨代謝的疾病；④有長期酗酒及吸煙史。

共納入患者135例，其中男性110例，女性25例；平均年齡(38.72±12.51)歲；檢測(cè)時(shí)病程8 d～18 年，中位數(shù)76 d；脊髓損傷病因包括車禍、下腰、高處墜落、重物砸傷、椎管狹窄、摔傷、脊髓炎恢復(fù)期、脊髓血管畸形等。

本研究經(jīng)中國康復(fù)研究中心醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)(No.2018-065-1)。

1.2 方法

所有患者均在清晨空腹時(shí)抽取肘貴要靜脈血，采集后立即送往生化室行血清分離；采用全自動(dòng)電化學(xué)發(fā)光免疫分析儀(羅氏公司)檢測(cè)血清β-I型膠原羧基端肽(β-collagen type I C-terminal telopeptide,β-CTX)、總I型前膠原N端前肽(total N-terminal propeptide of type I precollagen,TP1NP)、25-OH-維生素D[25-hydroxy vitamin D,25(OH)D]和甲狀旁腺激素(parathyroid hormone,PTH)等骨代謝標(biāo)志物，使用相應(yīng)試劑盒及試劑，所有操作均按照說明書執(zhí)行。同時(shí)檢測(cè)血清鈣和磷。本院β-CTX、TP1NP、25(OH)D、PTH 的實(shí)驗(yàn)室參考范圍分別為0～0.704 ng/ml、15.3～52.7 ng/ml、＞20 ng/ml、15.00～65.00 ng/ml；血鈣和血磷水平參考范圍分別為2.1～2.9 mmol/L和0.81～1.62 mmol/L。

分析骨代謝標(biāo)志物與性別、年齡、病程及美國脊柱損傷協(xié)會(huì)殘損分級(jí)(American Spinal Injury Association Impairment Scale,AIS)、下肢運(yùn)動(dòng)評(píng)分等臨床特點(diǎn)的關(guān)系，并比較四肢癱與截癱、有/無下肢運(yùn)動(dòng)功能、有/無骨質(zhì)疏松、有/無脊柱骨折或涉及脊柱手術(shù)的患者之間骨代謝標(biāo)志物水平的差異。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 20.0 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。采用Kolmogorov-Smirnov檢驗(yàn)判斷骨代謝標(biāo)志物、病程、年齡是否服從正態(tài)分布；若服從正態(tài)分布，采用(±s)表示；若不服從則采用M(QL,QU)表示。

分析骨代謝標(biāo)志物與年齡、病程、AIS 分級(jí)的關(guān)系時(shí)，若分組數(shù)據(jù)均服從正態(tài)分布，采用單因素方差分析；否則采用非參數(shù)檢驗(yàn)中的Kruskal-Wallis 檢驗(yàn)；若P＜0.05，分別采用LSD 檢驗(yàn)或Dunnett檢驗(yàn)進(jìn)行兩兩比較。分析骨代謝標(biāo)志物與性別、截癱/四肢癱、有/無下肢運(yùn)動(dòng)功能、有/無脊柱骨折或涉及脊柱的手術(shù)、有/無骨質(zhì)疏松的關(guān)系時(shí)，若分組數(shù)據(jù)均服從正態(tài)分布，采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，否則采用非參數(shù)檢驗(yàn)中的Mann-Whitney檢驗(yàn)。顯著性水平α=0.05。

2 結(jié)果

2.1 性別

女性β-CTX 和25(OH)D 水平明顯低于男性(P＜0.01)。為排除性別間因病程不同導(dǎo)致β-CTX 和25(OH)D 的差異，將男女之間病程低于120 d及超過120 d 的病例數(shù)進(jìn)行χ2檢驗(yàn)，二者之間無顯著性差異(χ2=1.581,P=0.209)。不同性別間TP1NP 和PTH 水平無顯著性差異(P＞0.05)。見表1。

2.2 年齡

不同年齡組間β-CTX、TP1NP和PTH 水平無顯著性差異(P＞0.05)。＜30 歲組、30～50 歲組和＞50 歲組三組之間25(OH)D 水平有顯著性差異(P＜0.05)。見表1。

2.3 病程

不同病程組間β-CTX、TP1NP和PTH 水平有非常高度顯著性差異(P＜0.001)。脊髓損傷后β-CTX 和TP1NP 在4 個(gè)月內(nèi)逐漸升高，4 個(gè)月后開始下降；而PTH 在傷后4 個(gè)月內(nèi)逐漸下降，4 個(gè)月后開始升高，見圖1～圖3。不同病程組間25(OH)D 水平無顯著性差異(P＞0.05)。見表1。

2.4 AIS分級(jí)

AIS D 級(jí)患者β-CTX 水平低于A 級(jí)和C 級(jí)患者(P＜0.05)。各AIS 分級(jí)之間TP1NP、25(OH)D 和PTH水平無顯著性差異(P＞0.05)。見表1。

2.5 截癱與四肢癱

截癱患者TP1NP 水平高于四肢癱患者(P＜0.05)。兩者之間β-CTX、25(OH)D 和PTH 水平無顯著性差異(P＞0.05)。見表1。

2.6 下肢運(yùn)動(dòng)功能

有下肢運(yùn)動(dòng)功能的患者與無下肢運(yùn)動(dòng)功能的患者之間β-CTX、TP1NP、25(OH)D 和PTH 水平均無顯著性差異(P＞0.05)。病程120 d 內(nèi)患者中，有下肢運(yùn)動(dòng)功能組TP1NP 和PTH 高于無下肢運(yùn)動(dòng)功能組(P＜0.05)，二者之間β-CTX和25(OH)D水平無顯著性差異(P＞0.05)。見表1。

2.7 脊柱是否骨折/手術(shù)

有脊柱骨折或涉及脊柱手術(shù)的患者β-CTX 水平高于無脊柱骨折或涉及脊柱手術(shù)患者(P＜0.05)，二者之間TP1NP、25(OH)D 和PTH 水平無顯著性差異(P＞0.05)。見表1。

2.8 有無骨質(zhì)疏松

骨質(zhì)疏松患者β-CTX 水平明顯低于無骨質(zhì)疏松患者(P＜0.01)，PTH 水平明顯高于無骨質(zhì)疏松患者(P＜0.01)。兩組之間TP1NP 和25(OH)D 水平無顯著性差異(P＞0.05)。見表1。

2.9 血鈣水平

患者血鈣水平為2.01～2.65 mmol/L。2例患者略低于正常，其余均在正常范圍，未見高鈣血癥患者。

2.10 血磷水平

患者血磷水平為0.86～1.99 mmol/L。有11 例患者略高于正常。其余均在正常范圍。

表1 所有患者骨代謝標(biāo)志物比較

圖1 β-CTX隨病程的變化趨勢(shì)

圖2 TP1NP隨病程的變化趨勢(shì)

3 討論

骨細(xì)胞的活動(dòng)可以通過測(cè)量骨形成及骨破壞等BTMs 來間接評(píng)估。BTMs 包括骨形成和骨吸收標(biāo)志物，分別是反映成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞功能的骨組織產(chǎn)物。目前多推薦I型前膠原N端前肽(N-terminal propeptide of type I precollagen,P1NP)為首選骨形成標(biāo)志物，β-CTX為首選骨吸收標(biāo)志物[6]。BTMs不能用于骨質(zhì)疏松的診斷，但BTMs 與BMD 結(jié)合可以更好地預(yù)測(cè)骨折風(fēng)險(xiǎn)。有研究發(fā)現(xiàn)，血清P1NP 和I型膠原羧基端肽(collagen type I C-terminal telopeptide,CTX)水平與骨折風(fēng)險(xiǎn)之間均有顯著相關(guān)性[7]，BTMs 水平對(duì)骨折風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)信息獨(dú)立于BMD，因此可能補(bǔ)充傳統(tǒng)的骨折風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[8-10]。研究BTMs的變化規(guī)律可為明確脊髓損傷患者骨丟失的發(fā)生發(fā)展過程，采取特異性預(yù)防及治療措施提供依據(jù)。

圖3 PTH隨病程的變化趨勢(shì)

多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)[11-14]，脊髓損傷后骨吸收標(biāo)志物明顯升高，而骨形成標(biāo)志物略升高或無明顯變化，骨吸收標(biāo)志物升高的程度明顯高于骨形成標(biāo)志物。Paker等[15]發(fā)現(xiàn)，48 例患者創(chuàng)傷性脊髓損傷后1 年內(nèi)CTX 顯著升高，損傷1 年后CTX 較1 年內(nèi)降低，但仍高于正常水平[15]。Gaspar 等[16]曾報(bào)道CTX 與病程呈負(fù)相關(guān)。Ma?moun 等[17]發(fā)現(xiàn)，病程2 年內(nèi)脊髓損傷P1NP、CTX水平明顯高于病程超過2 年的患者和正常對(duì)照組。本研究發(fā)現(xiàn)，β-CTX 和TP1NP 在4 個(gè)月內(nèi)逐漸升高，4個(gè)月后逐漸下降；二者隨病程變化的規(guī)律與上述研究結(jié)果類似。高血清CTX水平與脊髓損傷患者跌倒相關(guān)的骨折有關(guān)[18]，早期給予唑來膦酸鈉單次5 mg可有效阻止急性脊髓損傷后髖部及前臂的骨丟失[19]。在脊髓損傷早期給予抗骨吸收治療可能會(huì)成為預(yù)防或延遲脊髓損傷患者發(fā)生骨質(zhì)疏松的有效方法。

Liu 等[20]發(fā)現(xiàn)，與被動(dòng)制動(dòng)組相比，脊髓損傷組大鼠有更高的骨轉(zhuǎn)換率，脛骨的生物力學(xué)強(qiáng)度更低，這可能是神經(jīng)功能損傷導(dǎo)致的骨吸收與骨形成失衡的結(jié)果。亦有研究發(fā)現(xiàn)，截癱與四肢癱之間BTMs 無差異[17,21]，運(yùn)動(dòng)不全損傷患者的CTX 低于運(yùn)動(dòng)完全性損傷患者[22]，AIS 越低的患者骨轉(zhuǎn)化指標(biāo)中的P1NP 和CTX 升高越明顯[3]。本研究發(fā)現(xiàn)，AIS A 級(jí)、C 級(jí)與D級(jí)之間β-CTX 水平有顯著性差異，各AIS 分級(jí)之間TP1NP 水平無顯著性差異；四肢癱與截癱之間β-CTX水平、下肢有運(yùn)動(dòng)功能與無運(yùn)動(dòng)功能患者之間β-CTX和TP1NP 水平均無顯著性差異。與既往研究[2,22]結(jié)果有區(qū)別?？紤]到β-CTX 和TP1NP 隨病程變化差異較大，為排除病程的影響因素，調(diào)取各組間無明顯差異的病程120 d 以內(nèi)的患者進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)有下肢運(yùn)動(dòng)功能患者TP1NP水平高于無下肢運(yùn)動(dòng)功能患者，兩者間β-CTX 無顯著性差異。本研究對(duì)脊髓損傷患者進(jìn)行多種類型分組后，未發(fā)現(xiàn)脊髓損傷程度與β-CTX 及TP1NP 之間的明確關(guān)系。脊髓損傷后骨質(zhì)疏松的發(fā)生原因仍需進(jìn)一步探討。

考慮到β-CTX和TP1NP分別是反映破骨細(xì)胞及成骨細(xì)胞功能的代謝產(chǎn)物，而納入本研究的患者已除外影響骨轉(zhuǎn)換的疾病，并且未使用影響骨轉(zhuǎn)換的藥物；在本研究中未發(fā)現(xiàn)神經(jīng)損傷對(duì)骨轉(zhuǎn)換的明確影響，因此脊髓損傷患者受傷后早期BTMs 的升高需考慮其他因素所致。多項(xiàng)研究已證實(shí)，骨折后BTMs 會(huì)明顯升高[23-27]，并且BTMs 的變化程度受骨折部位、骨折數(shù)量的影響。不同部位骨折后BTMs 的達(dá)峰時(shí)間不一致[23,28-29]。Qi等[30]發(fā)現(xiàn)，骨質(zhì)疏松性椎體骨折行經(jīng)皮椎體成形術(shù)后的患者在術(shù)后3～6 個(gè)月β-CTX 持續(xù)升高。目前未檢索到關(guān)于有椎體骨折而無神經(jīng)損傷的年輕患者BTMs 變化的相關(guān)文獻(xiàn)。既往關(guān)于脊髓損傷后BTMs 變化的研究納入的患者多為外傷所致，在這些研究中未提及脊柱骨折或涉及脊柱的手術(shù)對(duì)BTMs 的影響。本研究發(fā)現(xiàn)，無脊柱骨折或涉及脊柱手術(shù)組β-CTX 水平低于有脊柱骨折或涉及脊柱手術(shù)組，其中無脊柱骨折或涉及脊柱手術(shù)組中只有2 例(28.57%)β-CTX 水平略高于正常高限，有脊柱骨折或涉及脊柱手術(shù)組中有90 例(70.31%)高于正常高限。本研究納入的患者平均在傷后4 個(gè)月時(shí)β-CTX 和TP1NP 水平達(dá)到峰值，4 個(gè)月后逐漸下降。綜合上述因素，考慮有脊柱骨折或涉及脊柱手術(shù)是脊髓損傷后患者BTMs 升高的主要原因。本研究中納入的無脊柱骨折或涉及脊柱手術(shù)的患者僅有7 例，樣本量較小，脊髓損傷對(duì)BTMs的影響需在更多無脊柱骨折或涉及脊柱手術(shù)的患者中進(jìn)行證實(shí)。本研究的結(jié)果提示與無脊柱骨折或涉及脊柱手術(shù)的患者相比，有脊柱骨折或涉及脊柱手術(shù)的患者可能有更嚴(yán)重的骨丟失風(fēng)險(xiǎn)。

本研究發(fā)現(xiàn)女性患者β-CTX 水平低于男性，具體原因尚不明確。有骨質(zhì)疏松的患者β-CTX 水平明顯低于無骨質(zhì)疏松者，可能與有骨質(zhì)疏松的患者病程(介于436～6580 d之間，中位數(shù)4235 d)長于無骨質(zhì)疏松患者(受傷時(shí)間介于8～5062 d 之間，中位數(shù)63 d)有關(guān)。提示脊髓損傷患者發(fā)生骨質(zhì)疏松時(shí)骨代謝處于低轉(zhuǎn)換水平，給予PTH治療可能為更好的選擇[31]。

維生素D 對(duì)肌肉骨骼健康至關(guān)重要，因?yàn)樗龠M(jìn)腸道鈣吸收，使新形成的骨樣組織礦化，并在肌肉功能中起重要作用。維生素D 缺乏癥可能會(huì)導(dǎo)致骨質(zhì)疏松癥進(jìn)展、跌倒和骨折。大鼠急性脊髓損傷后補(bǔ)充維生素D 有助于功能恢復(fù)[32]。Koutrakis 等[33]發(fā)現(xiàn)，與脊髓損傷患者高血清25(OH)D 相關(guān)的獨(dú)立因素包括維生素D 攝入、年齡、訓(xùn)練時(shí)間、女性、白種人、攝入紅酒、從不吸煙或戒煙。大多數(shù)患者不能從飲食中獲取足夠的維生素D 和鈣。脊髓損傷完全性與否、損傷水平、病程、移動(dòng)性、外出時(shí)間、并發(fā)癥與血清維生素D 無關(guān)。最能預(yù)示維生素D 水平的為維生素D 的補(bǔ)充攝入。我國《維生素D 與成年人骨骼健康應(yīng)用指南(2014 年簡化版)》[34]建議：血清25(OH)D ＜30 nmol/L(2.5 nmol/L=1 ng/mL)，為維生素D 缺乏；血清25(OH)D 30～49.9 nmol/L，為維生素D 不足；血清25(OH)D ≥50 nmol/L，為維生素D 足夠。本研究發(fā)現(xiàn)，脊髓損傷患者25(OH)D 水平與病程、AIS 分級(jí)、截癱/四肢癱、有/無下肢運(yùn)動(dòng)功能、有/無脊柱骨折或涉及脊柱的手術(shù)、有/無骨質(zhì)疏松均無關(guān)。＞50歲組25(OH)D 水平明顯高于＜30 歲組和30～50 歲組，可能與前者中女性患者比例(6.67%)明顯低于后兩者(分別占23.08% 和21.21%)有關(guān)。女性患者25(OH)D 水平(9.88±2.64 ng/ml)明顯低于男性(15.36±6.49ng/ml)。魏秋實(shí)等[35]亦發(fā)現(xiàn)，我國女性25(OH)D 水平明顯低于男性。原因仍有待進(jìn)一步探討。本研究中58 例(43.70%)患者為25(OH)D 缺乏，57 例(42.22%)為25(OH)D 不足，只有20 例(14.81%)為25(OH)D 足夠，25(OH)D 不足和缺乏的患者占85.19%，明顯高于外國脊髓損傷患者的39%[36]。本研究提示我國脊髓損傷患者普遍存在25(OH)D 的缺乏和不足，女性患者尤其嚴(yán)重，提示臨床醫(yī)師應(yīng)注意患者25(OH)D 的監(jiān)測(cè)，及時(shí)補(bǔ)充25(OH)D，從而預(yù)防骨質(zhì)疏松的發(fā)生。

PTH 的主要生理功能包括增加尿鈣重吸收，抑制尿磷重吸收并調(diào)節(jié)維生素D 在腎臟的活化和代謝，以及刺激骨形成和骨吸收。雖然PTH 也可促進(jìn)破骨細(xì)胞的骨吸收作用，但小量間歇性給藥時(shí)，PTH 促進(jìn)骨吸收的作用晚于其促進(jìn)骨形成的作用，因此存在一個(gè)促進(jìn)骨形成的窗口期，其間PTH 的作用主要為促進(jìn)骨形成[37]。動(dòng)物研究證明，間歇性給予PTH 肌注可保持成骨細(xì)胞及破骨細(xì)胞數(shù)量，并提高骨形成率[38]。本研究發(fā)現(xiàn)18 例(13.33%)患者PTH 低于正常水平，3 例(2.22%)患者略高于正常高限，大部分患者的PTH(84.44%)在正常范圍內(nèi)。PTH 與年齡、AIS 分級(jí)、性別、截癱/四肢癱、有/無下肢運(yùn)動(dòng)功能、有/無脊柱骨折或涉及脊柱的手術(shù)無關(guān)。PTH 隨病程變化的趨勢(shì)與β-CTX 及TP1NP 相反，在脊髓損傷后4 個(gè)月內(nèi)呈下降趨勢(shì)，4 個(gè)月后逐漸上升，考慮可能的原因?yàn)榧顾钃p傷后由于脊柱骨折或制動(dòng)，骨吸收活躍，大量鈣入血，升高的血鈣水平導(dǎo)致了PTH 的降低，當(dāng)骨轉(zhuǎn)換降低后，血鈣水平恢復(fù)正常，PTH 亦逐漸升高至正常水平。脊髓損傷本身對(duì)PTH的影響及PTH在治療脊髓損傷患者骨質(zhì)疏松方面的效果仍需進(jìn)一步探討。本研究中未發(fā)現(xiàn)脊髓損傷后PTH亢進(jìn)現(xiàn)象。

對(duì)血清鈣和血清磷的檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，2 例患者血清鈣略低于正常，其余患者均在正常范圍，未見文獻(xiàn)[39-40]中曾報(bào)道的高鈣血癥患者。有11例患者血清磷略高于正常，但均未超過2 mmol/L。其余均在正常范圍。

綜上所述，脊髓損傷早期骨轉(zhuǎn)換率較高，提示發(fā)病后早期給予抗骨吸收藥物可能會(huì)減少脊髓損傷患者的骨丟失。未能明確脊髓損傷程度對(duì)TP1NP和β-CTX水平的影響。脊髓損傷后TP1NP和β-CTX水平的升高可能與受傷時(shí)脊柱骨折或傷后有涉及脊柱的手術(shù)有關(guān)。我國脊髓損傷患者普遍存在25(OH)D 缺乏及不足，補(bǔ)充維生素D應(yīng)成為臨床中的常規(guī)治療。

利益沖突聲明：所有作者聲明不存在利益沖突。