骨轉(zhuǎn)換標(biāo)志物在骨質(zhì)疏松癥診斷與治療中的應(yīng)用進展

夏寧 蔡云 劉達 徐偉

骨質(zhì)疏松癥是常見全身性代謝疾病，以骨量減少、骨組織微觀結(jié)構(gòu)破壞、骨力學(xué)強度降低、骨脆性增加為特征，最終可導(dǎo)致患者骨折風(fēng)險增加[1]。隨著全球老年人口數(shù)不斷增加，骨質(zhì)疏松癥已成為全球性健康問題[1]。

雙能X線吸收法(DXA)檢測骨密度是目前診斷骨質(zhì)疏松癥的主要方法，也是診斷金標(biāo)準(zhǔn)[2]。但骨密度對早期骨量變化的靈敏度較低，且骨質(zhì)增生、脊柱側(cè)突等均可對檢測結(jié)果造成影響[2]。骨轉(zhuǎn)換標(biāo)志物(BTM)是繼骨密度后出現(xiàn)的新型分子標(biāo)志物，與骨密度相比，BTM對機體早期骨量變化的靈敏度更高，且能動態(tài)反映骨代謝情況，因此在臨床得到廣泛應(yīng)用[3]。BTM通常分為骨吸收標(biāo)志物和骨形成標(biāo)志物。

1 常用骨吸收標(biāo)志物

1.1 膠原降解產(chǎn)物

Ⅰ型膠原交聯(lián)C末端肽(CTX)由蛋白組織酶K降解Ⅰ型膠原蛋白C端形成，可分為α-CTX(由新生膠原降解)和β-CTX(由成熟膠原降解)兩種異構(gòu)形態(tài)[4]。骨代謝水平升高時，α-CTX轉(zhuǎn)化為β-CTX受阻，導(dǎo)致α-CTX升高。髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后，假體在磨損過程中可釋放大量微粒并刺激周圍骨組織發(fā)生炎癥反應(yīng)，使骨代謝水平升高，導(dǎo)致骨質(zhì)流失。研究發(fā)現(xiàn)，尿α-CTX檢測有助于判斷術(shù)后假體周圍骨質(zhì)情況并評估骨質(zhì)疏松癥發(fā)生風(fēng)險[5]。CTX具有個體變異低、室溫條件下結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等優(yōu)點，已被國際骨質(zhì)疏松基金會(IOF)推薦為反映骨吸收的參考指標(biāo)[6]。但CTX也有一些缺點：①隨晝夜時間變化有較大波動，通常于5：00達到峰值，14：00跌至最低值，峰值水平為最低值的2倍；②受飲食影響，進食后CTX水平將下降約20%[6]。因此我們建議，測定CTX時宜抽取次日清晨空腹靜脈血，以降低CTX水平變異的可能性。

Ⅰ型膠原交聯(lián)N末端肽(NTX)由蛋白組織酶K降解Ⅰ型膠原蛋白N端形成，是一種含吡啶啉(PYD)和脫氧吡啶啉(DPD)的8-氨基酸片段，具有半抗原性[7]，臨床主要通過檢測其尿液含量評估機體的骨吸收情況[8]。NTX檢測需要采集24 h尿樣且測定結(jié)果需以尿肌酐(Cr)校正，因此留尿時間不準(zhǔn)確、尿標(biāo)本量不足、放置時間超過24 h等因素均可導(dǎo)致檢測結(jié)果出現(xiàn)偏差，影響臨床診斷[9]。

PYD和DPD：DPD和PYD分別來源于成熟骨Ⅰ型膠原和成熟骨Ⅰ、Ⅱ型膠原。骨吸收過程中，羥賴氨酰氧化酶作用于成熟骨膠原，使其分解并釋放PYD和DPD，它們進入血循環(huán)并直接經(jīng)尿液排泄，不經(jīng)肝臟降解[10]。因此，24 h尿PYD和尿DPD測定可直接反映骨吸收程度。與尿PYD相比，尿DPD具有更高的骨特異性，能更好地反映骨吸收情況[6]。

1.2 破骨細胞酶

抗酒石酸酸性磷酸酶(TRACP)是一種含糖鐵蛋白，主要在破骨細胞、炎癥巨噬細胞和樹突狀細胞中呈高表達，血清中TRACP以TRACP-5a和TRACP-5b兩種形式存在[11]。研究發(fā)現(xiàn)，TRACP-5b的晝夜節(jié)律變化較小(<5%)，且其代謝不受肝腎功能和飲食影響，是反映骨吸收和骨重構(gòu)的良好指標(biāo)，其血清檢測已在臨床廣泛應(yīng)用[12]。

以上骨吸收標(biāo)志物的主要特征、檢測方法、測定參考值見表1。

表1 常用骨吸收標(biāo)志物主要特征

2 主要骨形成標(biāo)志物

2.1 膠原合成副產(chǎn)物

Ⅰ型原膠原N端前肽(PINP)和Ⅰ型原膠原C端前肽(PICP)均為骨Ⅰ型膠原在成骨狀態(tài)下分泌到細胞外裂解形成的產(chǎn)物，主要來自增殖的成骨細胞和成纖維細胞[14]。PICP由肝臟內(nèi)皮細胞甘露糖受體清除，半衰期約6～8 min。血清PICP水平在24 h中的1：30～4：30達峰值，11：00～15：00降至最低值，峰值水平約為最低值的1.2倍[14]。PINP通過肝臟內(nèi)皮細胞的巨噬細胞受體清除，其個體變異性低，晝夜節(jié)律變化小，室溫條件下結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，被IOF推薦為反映骨形成的高敏感性骨標(biāo)志物[15]。但PINP的代謝受腎功能及骨轉(zhuǎn)移性疾病的影響，且檢測價格較高。在臨床工作中，需綜合考慮患者情況，選擇合適的指標(biāo)[16]。

2.2 成骨細胞酶

堿性磷酸酶(ALP)和骨特異性堿性磷酸酶(BALP)均為成骨細胞酶。ALP廣泛分布于肝臟、骨骼、腎等組織，骨特異性不高[17]。BALP來源于成骨細胞的四聚體糖蛋白，可提供骨形成過程中羥磷灰石沉積所需的磷酸并維持局部的堿性環(huán)境，促進骨形成[13]。BALP體內(nèi)變異性較低(<10%)，半衰期較長(1～2 d)，其代謝不受肝腎功能和飲食的影響，且能動態(tài)反映成骨細胞活性，被認為是骨形成的有效指標(biāo)[13]。但血清BALP水平晝夜節(jié)律變化較大，峰值比最低值約高30%，因此需在統(tǒng)一時間采集血清并檢測，降低因晝夜波動產(chǎn)生變異的可能。

2.3 基質(zhì)蛋白

骨鈣素由成骨細胞合成，經(jīng)腎臟清除，是骨組織中含量最高的特異性非膠原骨基質(zhì)蛋白[18]。骨鈣素在維生素K羧化酶作用下形成γ羥基化谷氨酸，羧化的骨鈣素與羥基磷灰石上的Ca2+結(jié)合，在具有礦化作用的結(jié)締組織中沉積，有利于維持骨正常礦化并抑制軟骨的異常礦化。骨鈣素雖可反映成骨細胞的數(shù)量和分化程度，但其半衰期較短，室溫下結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，個體差異及晝夜波動均較大，導(dǎo)致其臨床應(yīng)用受到限制[19-20]。骨形成標(biāo)志物的主要特征見下頁表2。

表2 常用骨形成標(biāo)志物主要特征

3 BTM的臨床應(yīng)用

3.1 骨質(zhì)疏松癥診斷

BTM可動態(tài)反映骨代謝狀態(tài)，早期發(fā)現(xiàn)骨量變化，已成為骨質(zhì)疏松癥早期診斷及鑒別診斷的重要指標(biāo)[21]。研究發(fā)現(xiàn)，定期檢測CTX有助于監(jiān)測絕經(jīng)女性10年內(nèi)的骨代謝變化，及時發(fā)現(xiàn)絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥患者[22]。Eastell等[23]認為，對于慢性腎功能不全患者可選擇BALP和TRACP-5b評估其骨質(zhì)流失情況，對于長期接受糖皮質(zhì)激素治療的患者則可選擇骨鈣素和CTX作為評估指標(biāo)。研究發(fā)現(xiàn)，與其他指標(biāo)相比PYD與2型糖尿病性骨質(zhì)疏松癥(DOP)患者腰椎骨密度和髖部骨密度的相關(guān)性最強，PYD檢測有利于早期發(fā)現(xiàn)DOP患者，降低DOP及DOP骨折發(fā)病率[24]。邊平達等[25]對737名高齡男性進行間隔12個月的2次股骨頸骨密度與BTM檢測并進行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)CTX和骨鈣素的改變與股骨頸骨密度變化均呈明顯負相關(guān),而PINP改變與骨密度無明顯相關(guān)性。該研究結(jié)果提示，與PINP相比，長期監(jiān)測血清CTX和骨鈣素水平能更好地預(yù)測老年男性股骨頸骨丟失情況。然而，對于妊娠哺乳期女性，由于受血液稀釋、腎小球濾過率增加、胎兒和胎盤中的BTM等因素影響，其血清BTM變化并不能真實反映機體的骨代謝情況[26]。

BTM在骨代謝情況評估及骨質(zhì)疏松癥的早期診斷中具有重要臨床意義，但BTM種類較多，且其測定結(jié)果受晝夜波動、個體差異等影響，僅依靠BTM檢測來評估骨質(zhì)流失程度并用以診斷骨質(zhì)疏松癥并不準(zhǔn)確。在臨床實踐中，應(yīng)進行BTM和骨密度聯(lián)合檢測來評估患者骨質(zhì)流失情況，提高骨質(zhì)疏松癥診斷準(zhǔn)確率。

3.2 骨質(zhì)疏松性骨折風(fēng)險評估

骨折為骨質(zhì)疏松癥患者的嚴(yán)重并發(fā)癥，BTM檢測可有效反映機體骨代謝情況，預(yù)測骨折發(fā)生風(fēng)險[27]。絕經(jīng)后女性在雌激素缺乏、胃腸道鈣吸收下降、破骨細胞活性增加等因素影響下，骨代謝的正常循環(huán)被破壞，骨微觀結(jié)構(gòu)損傷，導(dǎo)致骨折發(fā)生風(fēng)險升高[28]。既往研究發(fā)現(xiàn)，β-CTX檢測有助于早期發(fā)現(xiàn)絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥中的骨折高危人群，預(yù)防骨折發(fā)生[29]。Chubb等[30]發(fā)現(xiàn)，與PINP、CTX相比，骨鈣素更適合用于評估男性骨質(zhì)疏松癥患者髖部骨折風(fēng)險，有助于男性骨折高危人群篩查及早期給予相關(guān)防治干預(yù)，預(yù)防骨折發(fā)生。李鵬等[31]的研究發(fā)現(xiàn)，PINP與β-CTX聯(lián)合檢測對預(yù)測老年骨質(zhì)疏松癥患者髖部骨折風(fēng)險具有重要作用，其預(yù)測敏感度為96.0%, 特異度為94.0%, 準(zhǔn)確度為95.0%。

BTM對預(yù)測骨質(zhì)疏松性骨折發(fā)生風(fēng)險具有較高的特異性和敏感性，但BTM能否用于所有骨折風(fēng)險評估尚無定論，臨床醫(yī)生在評估骨折風(fēng)險時還需要結(jié)合骨密度及相關(guān)的生化檢測指標(biāo)。

3.3 骨質(zhì)疏松癥治療效果監(jiān)測

抗骨質(zhì)疏松癥治療后，患者BTM的變化早于骨密度，早期檢測BTM更有利于監(jiān)測治療效果。Naylor等[32]研究發(fā)現(xiàn)，與CTX相比，PINP更適合用于評估絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥患者雙膦酸鹽治療效果。2018年版日本骨質(zhì)疏松癥診療共識指出，PINP適用于監(jiān)測甲狀旁腺素類似物抗骨質(zhì)疏松的治療效果，骨鈣素適用于監(jiān)測維生素K的療效[33]。McClung等[34]指出，評估Romosozumab聯(lián)合狄諾塞麥治療絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥的效果，采用CTX優(yōu)于PINP。有研究顯示，測定TRACP-5b不僅有助于監(jiān)測特立帕肽/米諾膦酸鹽序貫療法治療腰椎部位骨質(zhì)疏松的療效，對于米諾膦酸鹽治療糖皮質(zhì)激素性骨質(zhì)疏松癥的療效也有較好評估效果[35]。

BTM檢測有助于評估抗骨質(zhì)疏松癥藥物的早期療效，及時發(fā)現(xiàn)療效欠佳患者，優(yōu)化治療方案并提高患者的治療依從性。但BTM的變化幅度與藥物種類、給藥途徑有關(guān)，且各實驗室的BTM檢測方法未達標(biāo)準(zhǔn)化，其臨床應(yīng)用受到一定限制。

4 潛在骨代謝指標(biāo)

微RNA(miRNA)是由18～22個核苷酸組成的內(nèi)源性單鏈非編碼RNA，參與成骨細胞和破骨細胞的分化調(diào)控，對維持骨穩(wěn)態(tài)具有重要作用[36]。一些研究發(fā)現(xiàn)，聯(lián)合檢測血漿hsa-miR-122-5p和hsa-miR-4516有助于及時發(fā)現(xiàn)絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥患者[36]，測定血清miR-103-3p可用于失重性骨質(zhì)疏松癥的早期診斷，測定血清miR-382-3p可用于DOP患者骨折風(fēng)險的評估[37-38]。miRNA雖有助于骨質(zhì)疏松癥及骨質(zhì)疏松性骨折的早期診斷，但其與骨質(zhì)疏松癥相關(guān)性的研究仍處于起步階段，尚未發(fā)現(xiàn)能運用于所有患者的高特異性miRNA，該領(lǐng)域的研究有待進一步開展。

5 總結(jié)

BTM不僅能用于監(jiān)測骨量變化，評估患者目前的骨代謝狀態(tài)，還可用于評估骨質(zhì)疏松性骨折的發(fā)生風(fēng)險，監(jiān)測抗骨質(zhì)疏松癥治療效果，彌補僅使用骨密度診治骨質(zhì)疏松癥的不足。但BTM種類眾多，不同醫(yī)療機構(gòu)的檢驗方法及參考值設(shè)定存在差異。因此，在臨床應(yīng)用中需進行綜合考慮，選擇合適的BTM指標(biāo)，并與骨密度測定聯(lián)合使用，以求更準(zhǔn)確地指導(dǎo)臨床診療工作。