矮小癥患兒血清維生素D、相關(guān)元素及其與患兒體格、生長激素、胰島素樣生長因子-1的相關(guān)性*

余蓉蓉，張小燕

（溫州醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院兒科，浙江溫州 325000）

生長激素缺乏性矮小癥（以下簡稱矮小癥）按病因可分為特發(fā)性、獲得性和遺傳性，其中特發(fā)性占比較大[1]。目前較公認(rèn)的矮小癥發(fā)病機(jī)制與生長激素（growth hormone, GH）-胰島素樣生長因子-1（insulin-like growth factors-1, IGF-1）軸功能紊亂、營養(yǎng)不良、基因突變等有關(guān)[2]。有學(xué)者提出維生素D缺乏與矮小癥有相關(guān)性的新觀點(diǎn)[3]。骨骼縱向發(fā)育是人體身高增高的基礎(chǔ)，而維生素D 的主要作用是促進(jìn)成骨細(xì)胞增殖和骨基質(zhì)形成[4]。人體維生素D缺乏可能造成骨骼縱向發(fā)育受限，導(dǎo)致身材矮小。人體內(nèi)元素根據(jù)含量的多少分為常量元素和微量元素兩大類，是機(jī)體發(fā)育、生命活動必不可少的，不僅能夠影響機(jī)體內(nèi)激素合成、能量轉(zhuǎn)換，還參與各種代謝、細(xì)胞分裂、內(nèi)分泌、催化等過程[5]。鐵、鋅、銅、鉀、鈣等元素構(gòu)成的礦物質(zhì)、維生素及其他碳水化合物、脂類等組成的營養(yǎng)素是維持生長發(fā)育的必要條件[6]。微量元素缺乏會引起生物學(xué)功能障礙，如發(fā)育遲緩及免疫力降低。目前國內(nèi)外有關(guān)矮小癥與維生素D 及相關(guān)元素的研究不多。本研究擬分析溫州市矮小癥患兒血清維生素D 及相關(guān)元素水平，及其與體格、GH、IGF-1 的相關(guān)性。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取溫州醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院2017年4月—2020年1月收治的矮小癥患者80 例為觀察組。其中，男性45 例，女性35 例；年齡3～15 歲，平均（9.25±2.38）歲；早產(chǎn)兒46 例，足月兒34 例。另納入同期該院體檢的健康兒童50 例為對照組。其中，男性31 例，女性19 例；年齡4～15 歲，平均（9.50±2.57）歲。兩組的性別構(gòu)成和年齡比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），均衡可比。納入標(biāo)準(zhǔn)：①矮小癥符合《矮身材兒童診治指南》[7]診斷標(biāo)準(zhǔn)；②生長速率＜5 cm/年；③身高比同性別、同年齡兒童低2 個標(biāo)準(zhǔn)差；④GH 激發(fā)試驗(yàn)中至少有1 次GH 峰值＞10 μg/L；⑤可配合完成相關(guān)檢查者。排除標(biāo)準(zhǔn)：①宮內(nèi)發(fā)育遲緩、先天性卵巢發(fā)育不全綜合征、染色體疾病等因素導(dǎo)致的矮小癥；②入組前3 個月內(nèi)補(bǔ)充過外源性維生素D 制劑；③存在近期骨折史；④有骨代謝相關(guān)疾病。本研究通過醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會審查，所有兒童家長知情同意并簽署知情同意書。

1.2 方法

1.2.1 體格檢測①身高：使用同一身高尺；受檢兒童赤足免冠簡裝站于地板上，長頭發(fā)兒童需散發(fā)，下頜微收，雙目平視前方，身體緊貼測量儀立柱；測量者立于右側(cè)移動水平壓板至接觸頭頂后讀取數(shù)值。②體重：使用同一體重秤，置于平坦地面，使用前校準(zhǔn)；受檢兒童清晨空腹且排空大小便后，單衣赤足站立于體重秤中央，待身體平穩(wěn)后讀取數(shù)值。③骨齡：選取左手腕關(guān)節(jié)正位處骨骼，由放射科醫(yī)師采用Philips 數(shù)字X 射線機(jī)拍攝。骨齡評分參照《中國兒童骨齡評分法》[7]圖譜。

1.2.2 血清各指標(biāo)檢測抽取受檢兒童外周靜脈血3～4 mL，3 000 r/min 離心10 min，取上清液，置于-20℃冰箱保存待檢。①維生素D：應(yīng)用羅氏COBAS INTEGRA?800 全自動生化分析儀及配套試劑盒[羅氏診斷產(chǎn)品（上海）有限公司]，采用電化學(xué)發(fā)光法檢測血清中25-羥維生素D3[25（OH）D3]水平。25（OH）D3參考值[8]：＞150 ng/mL 為維生素D 過量，＞30～150 ng/mL為正常，＞20～30 ng/mL為不足，10～20 ng/mL為缺乏，＜10 ng/mL 為嚴(yán)重缺乏。②相關(guān)元素：取300 μL 血清加入專用稀釋液稀釋搖勻，應(yīng)用BH5100S 型原子吸收光譜儀（北京博暉創(chuàng)新生物技術(shù)股份有限公司）檢測鐵、鋅、銅、鈣、鎂水平。參考值[8]：鐵7.52～11.82 mmol/L；鋅58～110 μmol/L（0～3 歲），62～110 μmol/L（＞3～10 歲），76.5～170.0 μmol/L（＞10歲）；銅11.8～39.3 μmol/L；鈣1.5～2.3 mmol/L；鎂1.12～2.06 mmol/L。③GH、IGF-1：應(yīng)用羅氏COBAS INTEGRA?800 全自動生化分析儀及配套試劑盒[羅氏診斷產(chǎn)品（上海）有限公司]，采用電化學(xué)發(fā)光法檢測血清GH、IGF-1水平。參考值[8]：GH＞10 ng/mL 為正常，5～10 ng/mL 為部分缺乏，＜5 ng/mL為完全缺乏；IGF-1 49～289 ng/mL（3～5 歲），52～316 ng/mL（6～7 歲），64～345 ng/mL（8 歲），74～388 ng/mL（9 歲），88～452 ng/mL（10 歲），111～551 ng/mL（11 歲），143～693 ng/mL（12 歲），183～850 ng/mL（13 歲），220～972 ng/mL（14 歲），237～996 ng/mL（15 歲）。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

數(shù)據(jù)分析采用SPSS 23.0 統(tǒng)計(jì)軟件。計(jì)量資料采用Shapiro-Wilk 檢驗(yàn)，符合正態(tài)分布，以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，比較用t檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料以構(gòu)成比（%）表示，比較用χ2檢驗(yàn)；相關(guān)性分析用Pearson 法。繪制ROC 曲線。P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組體格指標(biāo)比較

兩組兒童的身高、體重、骨齡比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），觀察組均低于對照組。見表1。

表1 兩組體格指標(biāo)比較 （±s）

表1 兩組體格指標(biāo)比較 （±s）

組別對照組觀察組t 值P 值n 50 80身高/cm 151.92±18.47 123.62±14.95 9.580 0.000體重/kg 41.35±6.30 27.84±4.18 14.703 0.000骨齡/歲12.51±4.26 9.40±3.18 4.750 0.000

2.2 兩組兒童25（OH）D3、GH、IGF-1水平比較

兩組兒童25（OH）D3、GH、IGF-1 水平比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），觀察組均低于對照組。見表2。

表2 兩組25（OH）D3、GH、IGF-1水平比較 （ng/mL，±s）

表2 兩組25（OH）D3、GH、IGF-1水平比較 （ng/mL，±s）

組別對照組觀察組t 值P 值n 50 80 25（OH）D3 39.52±5.78 13.46±2.59 35.133 0.000 GH 15.29±3.72 6.85±1.06 19.127 0.000 IGF-1 357.63±60.91 211.59±41.30 16.290 0.000

2.3 兩組兒童相關(guān)元素水平比較

兩組兒童的鐵、鋅、銅、鈣、鎂水平比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），觀察組均低于對照組。見表3。

表3 兩組相關(guān)元素水平比較 （±s）

表3 兩組相關(guān)元素水平比較 （±s）

組別對照組觀察組t 值P 值n 50 80鐵/（mmol/L）9.46±2.53 5.41±1.67 10.999 0.000鋅/（μmol/L）91.59±10.27 62.08±8.36 17.912 0.000銅/（μmol/L）28.74±4.86 12.81±2.05 25.905 0.000鈣/（mmol/L）1.83±0.61 1.12±0.38 8.184 0.000鎂/（mmol/L）1.65±0.69 1.01±0.29 7.336 0.000

2.4 身高、體重、骨齡、GH、IGF-1 與25（OH）D3、鐵、鋅、銅、鈣、鎂的相關(guān)性

身高與25（OH）D3、鐵、鋅、銅、鈣、鎂均呈正相關(guān)（r=7.692、7.126、7.068、6.830、7.426 和7.309，均P＜0.05），體重與25（OH）D3、鐵、鋅、銅、鈣、鎂均呈正相關(guān)（r=7.321、7.263、6.593、6.829、7.200 和6.786，均P＜0.05），骨齡與25（OH）D3、鐵、鋅、銅、鈣、鎂均呈正相關(guān)（r=7.434、7.160、6.710、6.789、7.125 和6.940，均P＜0.05），GH 與25（OH）D3、鐵、鋅、銅、鈣、鎂均呈正相關(guān)（r=6.779、4.425、4.862、3.837、3.696 和4.148，均P＜0.05），IGF-1 與25（OH）D3、鐵、鋅、銅、鈣、鎂均呈正相關(guān)（r=6.950、4.796、5.462、4.296、4.474和4.056，均P＜0.05）。見表4。

表4 身高、體重、骨齡、GH、IGF-1與25（OH）D3、鐵、鋅、銅、鈣、鎂的相關(guān)性系數(shù)

2.5 25（OH）D3、鐵、鋅、銅、鈣、鎂及聯(lián)合檢測對矮小癥的診斷價值

ROC 曲線顯示，25（OH）D3、鐵、鋅、銅、鈣、鎂及聯(lián)合檢測診斷矮小癥的AUC 分別為0.914（95% CI：0.867，0.960）、0.910（95% CI：0.858，0.961）、0.866（95% CI：0.807，0.925）、0.811（95%CI：0.737，0.886）、0.853（95%CI：0.789，0.917）、0.850（95% CI：0.786，0.914）及0.978（95% CI：0.959，0.997）。25（OH）D3診斷矮小癥的敏感性、特異性為86.0%（95% CI：0.812，0.892）和61.3%（95% CI：0.547，0.698），鐵診斷矮小癥的敏感性、特異性為82.0%（95% CI：0.786，0.858）和53.8%（95% CI：0.482，0.651），鋅診斷矮小癥的敏感性、特異性為80.0%（95% CI：0.743，0.836）和53.8%（95% CI：0.471，0.639），銅診斷矮小癥的敏感性、特異性為78.0%（95%CI：0.647，0.821）和52.5%（95% CI：0.446，0.582），鈣診斷矮小癥的敏感性、特異性為76.0%（95% CI：0.625，0.790）和51.3%（95% CI：0.419，0.567），鎂診斷矮小癥的敏感性、特異性為82.0% （95% CI：0.779，0.827） 和68.2%（95% CI：0.593，0.740），聯(lián)合診斷矮小癥的敏感性、特異性為94.0%（95% CI：0.869，0.990）和77.5%（95%CI：0.644，0.818）。見圖1和表5。

表5 25（OH）D3、鐵、鋅、銅、鈣、鎂及聯(lián)合檢測對矮小癥的診斷價值

圖1 25（OH）D3、鐵、鋅、銅、鈣、鎂及聯(lián)合檢測診斷矮小癥的ROC曲線

3 討論

人體身高由骨骼的線性生長程度決定，線性生長過程包括軟骨細(xì)胞增殖、細(xì)胞外基質(zhì)分泌等[8]。本研究結(jié)果顯示，觀察組身高、體重、骨齡低于對照組，說明矮小癥患兒有線性生長過程障礙。GHIGF-1 軸功能紊亂是矮小癥的主要發(fā)病機(jī)制之一。軸中GH、IGF-1 是影響成骨細(xì)胞增殖、分化的重要骨調(diào)節(jié)因子，在兒童生長發(fā)育中起重要作用[9]。有研究發(fā)現(xiàn)，矮小癥患兒存在生長功能受阻、IGF-1 水平降低的現(xiàn)象[10]。GH、IGF-1 分泌減少、傳輸信號中斷會使兒童生長緩慢，進(jìn)而造成身材矮小[11]。GH 由垂體前葉分泌，能夠刺激肝臟產(chǎn)生IGF-1，并作用于IGF-1 基因受體，從而促進(jìn)前軟骨細(xì)胞轉(zhuǎn)化為軟骨細(xì)胞，再從軟骨細(xì)胞發(fā)展為骨細(xì)胞，進(jìn)而促進(jìn)骨骼生長[12]。同時，IGF-1 又能促進(jìn)GH 的合成與發(fā)展，促進(jìn)軟骨細(xì)胞的有絲分裂，調(diào)節(jié)人體生長發(fā)育過程[13]。本研究結(jié)果顯示，觀察組GH、IGF-1 水平低于對照組，提示矮小癥患兒GH-IGF-1 軸功能紊亂，結(jié)果與發(fā)病機(jī)制理論一致。

維生素D 的生成是先通過線粒體和肝細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的25-羥化酶催化生成25（OH）D3，再在腎臟近曲小管上皮細(xì)胞線粒體內(nèi)經(jīng)1-羥化酶催化生成活性維生素D，促進(jìn)血清鈣吸收、鈣磷代謝及細(xì)胞的分化、增殖[14]。維生素D 受體幾乎分布于人體所有細(xì)胞中，維生素D 的生物學(xué)效應(yīng)主要通過與靶器官表面維生素D 受體結(jié)合后發(fā)揮調(diào)節(jié)人體細(xì)胞、組織的生長與分化，維持骨骼礦化的作用[15]。通常情況下，血清25（OH）D3水平可直接反映人體維生素D 的儲存水平。當(dāng)人體維生素D 缺乏時，腸道鈣吸收減少，骨形成少于骨吸收，則會引起骨骼鈣化不全，軟骨細(xì)胞分化障礙[16]。本研究觀察組25（OH）D3低于對照組，矮小癥患兒血清25（OH）D3水平低，初步推斷與維生素D 缺乏導(dǎo)致骨骼生長受限有一定關(guān)系。梁小紅等[17]研究指出，IGF-1 水平下降可能是使人體維生素D 缺乏的關(guān)鍵原因，不過維生素D與GH-IGF-1 軸的關(guān)系尚無定論；該研究分析，細(xì)胞色素P450-CYP2R1 在維生素D 的活化與代謝中有重要參與作用，其作為維生素D 羥基化最關(guān)鍵的酶，可通過GH 和IGF-1 增強(qiáng)內(nèi)源性活性，參與該酶的代謝路徑。

人體內(nèi)共有61 種元素，它們在體內(nèi)發(fā)揮了各自的作用，一旦缺乏均會導(dǎo)致身體出現(xiàn)不同程度的障礙。本研究結(jié)果顯示，觀察組血清鐵、鋅、銅、鈣、鎂低于對照組，提示矮小癥患兒體內(nèi)缺乏相關(guān)元素。鐵能夠參與人體造血，促進(jìn)血紅蛋白合成及促進(jìn)二氧化碳、氧氣的交換與轉(zhuǎn)運(yùn)，缺鐵可引起缺鐵性貧血，影響機(jī)體多種系統(tǒng)和組織的正常代謝功能，如減少胃腸道黏膜細(xì)胞分泌和降低轉(zhuǎn)運(yùn)動能，導(dǎo)致營養(yǎng)物質(zhì)消化吸收不良，加重營養(yǎng)性疾病，限制身體生長[18]。鋅能夠影響GH-IGF-1軸與甲狀腺激素，低鋅導(dǎo)致GH 水平降低，能夠損傷軟骨細(xì)胞增殖與分化，破壞破骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞功能，限制線性生長，進(jìn)而引發(fā)身材矮小[19]。同時，鋅能夠分解維持人體基本代謝活動，并參與蛋白質(zhì)與核酸的代謝，這一過程是促進(jìn)兒童身高、體重發(fā)育的重要前提。銅在體內(nèi)則是發(fā)揮維護(hù)鐵代謝與造血功能的作用，也能促進(jìn)骨膠原和鈣磷沉積的合成，所以缺銅可影響鐵吸收和骨骼強(qiáng)化。鈣是參與骨骼生長過程必不可少的成分，能夠調(diào)節(jié)體內(nèi)酸堿平衡及激素分泌，缺鈣會影響鈣磷代謝，導(dǎo)致骨骼發(fā)育受限[20]。處于快速生長發(fā)育期的兒童營養(yǎng)消耗大，隨年齡增長，骨骼對鈣的需求量增加，若鈣缺乏，骨骼礦化的鈣來源減少，導(dǎo)致鈣磷比例失調(diào)，從而降低骨礦物質(zhì)沉積，影響骨骼生長[21]。鎂是促進(jìn)機(jī)體代謝的重要輔酶，也是構(gòu)成骨骼的重要成分，其對體內(nèi)氧化磷酸化有關(guān)的酶系統(tǒng)生物活性非常重要，能夠促進(jìn)機(jī)體力量增加和維持肌肉神經(jīng)的興奮性[22]。同時血鎂還能抑制終板膜上乙酰膽堿受體對乙酰膽堿的敏感性，以及神經(jīng)纖維和骨骼肌的應(yīng)激性，鎂缺乏可導(dǎo)致這種抑制降低，使神經(jīng)-肌肉接頭處興奮傳遞與神經(jīng)纖維和骨骼肌的應(yīng)激性增強(qiáng)，延遲兒童正常的線性生長[23]。

本研究相關(guān)性分析顯示，身高、體重、骨齡、GH、IGF-1 與25（OH）D3、鐵、鋅、銅、鈣、鎂呈正相關(guān)，進(jìn)一步證實(shí)維生素D 與相關(guān)元素對矮小癥的影響。張小芳等[24]指出，矮小癥兒童血清GH、IGF-1水平與血清鈣、鎂、維生素D、BMI 呈正相關(guān)，這與本研究結(jié)果相似。ROC 曲線顯示，25（OH）D3、鐵、鋅、銅、鈣、鎂聯(lián)合診斷矮小癥的AUC 為0.978，診斷效能較高。

綜上所述，矮小癥患兒血清維生素D 及相關(guān)元素水平低下，身高、體重、骨齡、GH、IGF-1 與25（OH）D3、鐵、鋅、銅、鈣、鎂有關(guān)，聯(lián)合檢測對矮小癥有較高診斷效能。不過本研究屬于小樣本量研究，研究結(jié)論的可靠性還需日后擴(kuò)大研究范圍進(jìn)一步證實(shí)。