絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松患者骨免疫系統(tǒng)相關因子與腸道菌群的相關性

王穎穎，鄒麗莎，金海泉

骨質(zhì)疏松為臨床常見、多發(fā)全身代謝性骨病，尤以絕經(jīng)后婦女最為常見，其發(fā)病機制較復雜，多數(shù)學者認為絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松是因雌激素水平下降，引起骨代謝紊亂、骨免疫失衡而引發(fā)[1-3]。近年來，骨質(zhì)疏松發(fā)病及致殘率逐年增高，但現(xiàn)階段預防、治療措施尚未能滿足臨床需求，已成為亟待解決的健康問題之一[4-5]。腸道菌群作為人體中最大的微生態(tài)系統(tǒng)，可調(diào)節(jié)機體免疫狀態(tài)及代謝功能，平衡一旦被打破，便會引發(fā)一系列免疫代謝性疾病[6-7]。有研究證實，腸道菌群會影響骨代謝，與骨質(zhì)疏松密切相關[8]。骨免疫系統(tǒng)核轉(zhuǎn)錄因子-κB受體活化因子配體(RANKL)/核轉(zhuǎn)錄因子-κB受體活化因子(RANK)/骨保護素(OPG)相關因子是現(xiàn)今骨質(zhì)疏松研究中相對較新的標志物[9-10]。基于此，本研究探究絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松與骨免疫系統(tǒng)相關因子、腸道菌群失調(diào)的關系，旨在為臨床診療提供新思路。

1 資料與方法

1.1臨床資料 選取2017年5月—2021年4月我院收治的絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松60例作為觀察組。納入標準：年齡≥42歲；經(jīng)骨密度測量明確骨質(zhì)疏松[11]；均為自然絕經(jīng)，絕經(jīng)2～26年；患者均對本研究知情同意，并自愿簽署相關文件。排除標準：既往有骨代謝相關疾??；納入研究前3個月內(nèi)接受影響骨代謝或正在接受骨質(zhì)疏松藥物治療者。另選取絕經(jīng)后健康體檢者60例作為對照組。兩組年齡、自然絕經(jīng)時間、體質(zhì)量指數(shù)等方面比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，具有可比性。見表1。本研究經(jīng)我院醫(yī)學倫理委員會審核批準。

表1 觀察組與對照組臨床資料比較

1.2方法

1.2.1血液指標：收集受檢者5 ml空腹靜脈血標本，室溫下1000 r/min離心處理5 min，離心半徑9 cm，留取上清液待檢，凍存；以酶聯(lián)免疫吸附試驗測定RANKL、RANK、OPG水平，試劑盒購自上海閃譜生物科技有限公司，操作嚴格遵循試劑盒說明書。

1.2.2糞便指標：收集受檢者新鮮糞便標本0.5 g，采用10倍稀釋法稀釋至10-8，取10 μl稀釋液接種，37 ℃環(huán)境下以對應培養(yǎng)基培養(yǎng)48 h，計算菌落數(shù)，經(jīng)革蘭染色、生化鑒定，計算雙歧桿菌、乳酸桿菌及大腸桿菌菌落數(shù)量。

1.3觀察指標 比較兩組RANKL、RANK、OPG、大腸桿菌、雙歧桿菌及乳酸桿菌情況，分析骨免疫系統(tǒng)RANKL/RANK/OPG相關因子、腸道菌群對絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松的影響，評價其對絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松的診斷價值，并分析骨免疫系統(tǒng)RANKL/RANK/OPG相關因子與腸道菌群相關性。

2 結果

2.1骨免疫系統(tǒng)RANKL/RANK/OPG相關因子、腸道菌群比較 觀察組RANKL水平、大腸桿菌數(shù)量高于對照組，OPG水平、雙歧桿菌及乳酸桿菌數(shù)量低于對照組，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.01);兩組RANK水平比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。見表2。

表2 觀察組與對照組骨免疫系統(tǒng)RANKL/RANK/OPG相關因子水平及腸道菌群數(shù)量比較

2.2骨免疫系統(tǒng)相關因子、腸道菌群對絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松的診斷價值 以觀察組為陽性樣本，對照組為陰性樣本，繪制骨免疫系統(tǒng)RANKL/RANK/OPG相關因子、腸道菌群對絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松診斷價值的ROC曲線，結果顯示骨免疫系統(tǒng)RANKL/RANK/OPG相關因子、腸道菌群對絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松診斷價值的曲線下面積(AUC)分別為0.790、0.875、0.865、0.759、0.860，應用多因素Logistic回歸擬合，構建各指標聯(lián)合診斷的AUC，結果顯示，各指標聯(lián)合診斷的AUC為0.912。見圖1、表3。

圖1 RANKL/RANK/OPG相關因子、腸道菌群診斷絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松的ROC曲線

表3 骨免疫系統(tǒng)RANKL/RANK/OPG相關因子、腸道菌群對絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松的診斷價值

2.3骨免疫系統(tǒng)RANKL/RANK/OPG相關因子、腸道菌群與絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松的關系 以絕經(jīng)后是否發(fā)生骨質(zhì)疏松為因變量(未發(fā)生=0，發(fā)生=1)，將RANKL、OPG、雙歧桿菌、乳酸桿菌、大腸桿菌作為自變量(賦值見表4)納入多因素Logistic回歸分析，結果顯示，RANKL、大腸桿菌為絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松獨立危險因素，OPG、雙歧桿菌、乳酸桿菌為絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松獨立保護因素(P<0.05)。見表5。

表4 絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松危險因素多因素Logistic回歸分析自變量賦值方法

2.4骨免疫系統(tǒng)RANKL/RANK/OPG相關因子與腸道菌群相關性 絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松患者RANKL水平與雙歧桿菌、乳酸桿菌數(shù)量呈負相關關系(r=-0.594、-0.579，P<0.01)，與大腸桿菌數(shù)量呈正相關關系(r=0.602,P<0.01)；OPG水平與雙歧桿菌、乳酸桿菌數(shù)量呈正相關關系(r=0.601、0.581，P<0.01)，與大腸桿菌數(shù)量呈負相關關系(r=-0.613,P<0.01)。

表5 絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松危險因素多因素Logistic回歸分析

3 討論

正常情況下，骨長期處于破骨細胞促骨吸收與成骨細胞促骨形成的動態(tài)平衡狀態(tài)，即骨重建平衡狀態(tài)。骨作為雌激素發(fā)揮作用的重要靶器官，破骨與成骨細胞表面均存在雌激素受體，雌激素水平可直接影響破骨與成骨細胞功能[12-13]。此外，雌激素作為骨細胞與免疫細胞共同交叉因素，通過雌激素受體途徑，調(diào)節(jié)T淋巴細胞活化及免疫因子釋放，影響破骨細胞、成骨細胞、免疫細胞活性及功能[14]。雌激素缺乏可造成相應免疫功能變化及炎癥反應，從而影響骨重建平衡[15]。臨床認為絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松發(fā)生的內(nèi)在原因為雌激素缺乏，導致破骨細胞、成骨細胞及骨免疫失衡造成骨重建失衡[16-17]。RANKL可誘導破骨細胞前體細胞分化、增殖、加速成熟破骨細胞活化，最終導致骨吸收；OPG主要由破骨細胞、成骨細胞、B淋巴細胞、前體細胞產(chǎn)生，可抑制破骨細胞生成，在骨重建中具有骨保護作用[18]。RANKL/RANK/OPG信號通路作為介導骨形成與骨吸收平衡的重要信號通路，其平衡失調(diào)可促發(fā)骨骼代謝相關疾病[19]。本研究中觀察組RANKL水平高于對照組，OPG水平低于對照組，說明RANKL/RANK/OPG參與絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松發(fā)生、發(fā)展。

腸道菌群作為人體內(nèi)最大微生物儲存庫，與機體健康息息相關。正常情況下，腸道菌群種類及數(shù)量均處于相對穩(wěn)定狀態(tài)，但年齡、地理環(huán)境、生活及飲食習慣等因素均可影響腸道菌群穩(wěn)定，甚至誘發(fā)疾病[20-21]。本研究中觀察組大腸桿菌數(shù)量高于對照組，雙歧桿菌、乳酸桿菌數(shù)量低于對照組，說明腸道菌群與絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松有關，具體機制：①腸道菌群可通過調(diào)節(jié)礦物質(zhì)吸收，參與骨重建過程，如腸道菌群中雙歧桿菌可調(diào)節(jié)腸道pH值，而pH值變化影響腸道細胞內(nèi)鈣吸收，且腸道菌群還可通過調(diào)節(jié)血清素、腸源激素等影響礦物質(zhì)吸收的內(nèi)源性因子，從而影響骨代謝；②腸道上皮細胞分布大量雌激素受體，與雌激素結合，可促使胞質(zhì)激酶活化，誘導腸道上皮屏障功能發(fā)揮作用，而絕經(jīng)后婦女雌激素水平下降，可抑制該反應，減弱腸道上皮屏障功能，腸道菌群有害代謝產(chǎn)物可進入腸皮下組織而誘發(fā)免疫反應，且腸道菌群可通過免疫系統(tǒng)，應答機體內(nèi)雌激素缺乏，二者在一定程度上可協(xié)調(diào)發(fā)揮作用，抵抗抗原引起的骨免疫反應，進而保護骨組織[22-23]。本研究結果顯示，RANKL、OPG、雙歧桿菌、乳酸桿菌、大腸桿菌為絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松發(fā)生的獨立影響因素，進一步證實骨免疫系統(tǒng)RANKL/RANK/OPG、腸道菌群均參與絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松發(fā)生，且與骨質(zhì)疏松發(fā)生風險有關。ROC曲線結果顯示，骨免疫系統(tǒng)RANKL/RANK/OPG相關因子、腸道菌群聯(lián)合診斷絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松的AUC>0.9，具有良好診斷效能，提示臨床可通過檢測骨免疫系統(tǒng)RANKL/RANK/OPG相關因子水平、腸道菌群數(shù)量診斷絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松。

本研究中絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松患者骨免疫系統(tǒng)RANKL/RANK/OPG相關因子RANKL水平與雙歧桿菌、乳酸桿菌數(shù)量呈負相關關系，與大腸桿菌呈正相關關系；OPG水平與雙歧桿菌、乳酸桿菌數(shù)量呈正相關關系，與大腸桿菌數(shù)量呈負相關關系。提示絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松患者骨免疫系統(tǒng)RANKL/RANK/OPG與腸道菌群失調(diào)有關。絕經(jīng)后婦女出現(xiàn)骨質(zhì)疏松時，腸道內(nèi)大腸桿菌等有害菌含量升高，乳酸桿菌、雙歧桿菌等益生菌含量下降，促使大量促炎因子釋放，加重腸道炎癥反應，從而影響骨代謝[24]，而促炎因子可通過骨免疫系統(tǒng)RANKL/RANK/OPG調(diào)節(jié)骨重建過程，因此推測腸道菌群可能通過骨免疫系統(tǒng)對絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，臨床可通過調(diào)節(jié)腸道菌群以達到治療骨質(zhì)疏松的目的，但本研究樣本量較小，還需臨床多中心、多渠道取樣，作進一步證實。

綜上所述，絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松患者骨免疫系統(tǒng)RANKL/RANK/OPG相關因子與腸道菌群失調(diào)有關，臨床可通過調(diào)節(jié)腸道菌群失調(diào)治療骨質(zhì)疏松，為防治絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松提供了新思路。