預(yù)測(cè)早期激素性股骨頭壞死的生物標(biāo)志物研究進(jìn)展

田愛(ài)現(xiàn)，馬劍雄，馬信龍

激素性股骨頭壞死(steroid-induced necrosis of femoral head，SONFH)是一種常見(jiàn)的進(jìn)展性疑難疾病，該疾病在臨床中表現(xiàn)為早期發(fā)病隱匿，病程進(jìn)展較快，致殘率高同時(shí)預(yù)后差，一旦面臨髖關(guān)節(jié)置換術(shù)時(shí)將嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量。據(jù)我國(guó)流調(diào)顯示，在國(guó)內(nèi)每年大約有20萬(wàn)例SONFH新確診病例[1]。SONFH的致病因素多種多樣，而且大多是由于多種復(fù)雜原因共同作用，導(dǎo)致疾病的發(fā)生和快速進(jìn)展，但是SONFH的本質(zhì)和根本誘因還是由于在臨床上患有免疫系統(tǒng)等慢性疾病后需采用大劑量或者長(zhǎng)期使用激素干預(yù)治療所引起的不良反應(yīng)。Mont等[2]研究發(fā)現(xiàn)高劑量皮質(zhì)類固醇(＞20 mg/d)與SONFH發(fā)生之間存在顯著相關(guān)性。同時(shí)也有相關(guān)文獻(xiàn)研究顯示長(zhǎng)期、短期、口服、靜脈、局部以及關(guān)節(jié)內(nèi)應(yīng)用糖皮質(zhì)激素均與SONFH發(fā)生存在顯著相關(guān)性[3-5]。

SONFH發(fā)病初期通常較為隱秘，很難被早期發(fā)現(xiàn)，同時(shí)疾病進(jìn)展較為迅速，如果不在早期進(jìn)行診斷并采取早期干預(yù)治療措施，通常會(huì)進(jìn)展為晚期的股骨頭壞死和進(jìn)一步塌陷累及整個(gè)髖關(guān)節(jié)，造成患者的后半生運(yùn)動(dòng)障礙，給患者和社會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的負(fù)擔(dān)。目前，精準(zhǔn)預(yù)測(cè)可能發(fā)生SONFH的高危人群，并進(jìn)行一級(jí)預(yù)防，降低SONFH發(fā)生率，具有十分重要的臨床意義。X線、MRI以及核素掃描是臨床上對(duì)人群進(jìn)行SONFH診斷的主要方法，一旦出現(xiàn)X線檢查結(jié)果發(fā)生明顯的改變，也就往往提示SONFH已經(jīng)進(jìn)展到中晚期，同時(shí)也就錯(cuò)過(guò)了早期保髖治療的最佳時(shí)機(jī)；而MRI及核素掃描由于其格昂貴且耗時(shí)較長(zhǎng)，往往限制了其對(duì)SONFH疾病早期診斷的廣泛使用。血清標(biāo)志物臨床上獲取簡(jiǎn)單便利，能對(duì)SONFH發(fā)生高危人群篩查與診斷，顯示出巨大的應(yīng)用前景。早期發(fā)現(xiàn)SONFH是至關(guān)重要的，以便可能預(yù)防和延緩SONFH的進(jìn)展，減少進(jìn)行全髖手術(shù)置換的概率。因此，迫切需要一種簡(jiǎn)便、侵入性更小且有效的方法來(lái)預(yù)測(cè)SONFH的發(fā)生。生物標(biāo)志物是指從血液或尿液中可檢測(cè)出的血脂蛋白、炎性免疫指標(biāo)或骨轉(zhuǎn)換標(biāo)志物( bone turnover markers，BTMs)，因這些指標(biāo)的檢測(cè)價(jià)格便宜、對(duì)人體侵入性小、可達(dá)到重復(fù)檢測(cè)并可動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，被廣泛應(yīng)用于多種疾病的診斷、治療及療效評(píng)價(jià)，例如原發(fā)性骨質(zhì)疏松、腫瘤引起的骨軟化、佝僂病、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、糖尿病等[6]。

1 血脂蛋白

過(guò)量使用糖皮質(zhì)激素可引起機(jī)體的脂質(zhì)代謝紊亂，皮下脂肪動(dòng)員，血脂升高，導(dǎo)致高脂血癥，在壞死股骨頭小血管內(nèi)發(fā)現(xiàn)大量的脂肪栓子，越來(lái)越多的研究表明脂蛋白與股骨頭壞死密切相關(guān)。Wu等[7]研究發(fā)現(xiàn)SONFH患者的血清載脂蛋白的濃度低于健康人群，并且此濃度隨著疾病的發(fā)展而增加，認(rèn)為血載脂蛋白可作為早期診斷SONFH的一個(gè)潛在的生物標(biāo)志物。脂聯(lián)素（adiponectin）作為一種脂肪細(xì)胞分泌的的膠原樣蛋白質(zhì)成為近年來(lái)研究熱點(diǎn)，其主要在骨細(xì)胞與破骨細(xì)胞的增殖與分化期發(fā)揮作用。Johnston等[8]研究發(fā)現(xiàn)使用地塞米松處理大鼠間充質(zhì)干細(xì)胞后，較對(duì)照組脂聯(lián)素表達(dá)水平上調(diào)。Li等[9]研究發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比SONFH患者血清中脂聯(lián)素、LDL、HDL明顯下降，治療后脂聯(lián)素水平上升。此外，Shuai等[10]研究發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組相比，SONFH患者的血漿脂聯(lián)素和高密度脂蛋白的濃度顯著降低，而甘油三酯濃度升高。賈朝旭等[11]研究發(fā)現(xiàn)SONFH患者以血脂(總膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇)、凝血(纖維蛋白原)指標(biāo)顯著升高為特點(diǎn)，血管內(nèi)凝血與脂代謝紊亂可能是SONFH發(fā)生的病理基礎(chǔ)。因此，關(guān)于脂聯(lián)素能否作為SONFH早期診斷的標(biāo)準(zhǔn)，需要進(jìn)一步研究。

Tan等[12]對(duì)SONFH患者和正常人血清的蛋白質(zhì)圖譜分析發(fā)現(xiàn)，SONFH患者的PAI-1、交叉包和抗p53抗體這3種蛋白質(zhì)被上調(diào)，而t-PA、BGP、c-sis蛋白質(zhì)被下調(diào)。Fang等[13]對(duì)SONFH的生物標(biāo)志物進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)SONFH患者血清中α-2微球蛋白升高可能與SONFH的病理形態(tài)有關(guān)，認(rèn)為α-2微球蛋白可作為診斷SONFH發(fā)生的潛在生物標(biāo)志物或有前途的治療靶點(diǎn)。

Song等[14]采用質(zhì)譜對(duì)血清中三大免疫球蛋白IgG、IgA和IgM的位點(diǎn)特異性糖基化進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)整個(gè)血清糖基化分析產(chǎn)生了14個(gè)n-聚糖組成，綜合檢測(cè)產(chǎn)生了8個(gè)糖肽，在SONFH病例和對(duì)照組之間有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的改變，非唾液化、非聚焦n-聚糖的增加和聚焦n-聚糖的減少與SONFH的發(fā)展有關(guān)。因此，糖基化終末產(chǎn)物可考慮作為診斷及預(yù)測(cè)SONFH 壞死和進(jìn)一步塌陷的重要檢測(cè)指標(biāo)之一。

2 炎癥免疫指標(biāo)

炎癥免疫反應(yīng)促進(jìn)股骨頭血管基底膜發(fā)生病理?yè)p傷，導(dǎo)致激素性股骨頭壞死產(chǎn)生。Zheng等[15]用酶聯(lián)免疫吸附法檢測(cè)發(fā)現(xiàn)SONFH組血漿白細(xì)胞介素-33（IL-33）水平顯著升高，而脂聯(lián)素水平顯著降低，認(rèn)為血漿IL-33濃度可能是早期SONFH診斷和進(jìn)展的生物標(biāo)志物，但未對(duì)其敏感性和特異性進(jìn)行評(píng)估。Li等[16]將SONFH伴有骨化研究循環(huán)（ARCO）I至Ⅳ期的患者與正常組進(jìn)行對(duì)照，結(jié)果顯示8個(gè)基因（BIRC3、CBL、CCR5、LYN、PAK1、PTEN、RAF1、TLR4）被鑒定為SONFH的候選血清生物標(biāo)志物。從功能上講，這些候選血清生物標(biāo)志物在SONFH進(jìn)展過(guò)程中重點(diǎn)參與了一些病理過(guò)程，例如免疫調(diào)節(jié)和炎癥，骨代謝和血管生成。之后，基于候選生物標(biāo)志物的血清水平研究并對(duì)發(fā)現(xiàn)的8種血清生物標(biāo)志物進(jìn)行驗(yàn)證，并研制開(kāi)發(fā)了基于多種生物標(biāo)志物的預(yù)測(cè)模型，將其作為檢測(cè)SONFH發(fā)生的潛在非侵入性診斷工具，并且有益于SONFH患者的早期臨床診斷和治療。

Wang等[17]研究發(fā)現(xiàn)SONFH發(fā)生與巨噬細(xì)胞和單核細(xì)胞等免疫細(xì)胞之間也具有高度相關(guān)性，免疫組織化學(xué)染色分析顯示SONFH組單核細(xì)胞水平明顯高于對(duì)照組，且具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，認(rèn)為使用高劑量糖皮質(zhì)激素可能激活血液中的巨噬細(xì)胞和單核細(xì)胞系統(tǒng)，使其滲入股骨頭組織，促進(jìn)局部破骨細(xì)胞分化，打破股骨頭組織內(nèi)骨形成和骨吸收之間的平衡關(guān)系。

3 骨轉(zhuǎn)換標(biāo)志物

骨組織具有高修復(fù)能力，骨修復(fù)和骨重塑在SONFH的發(fā)生發(fā)展中起到很重要作用，骨重塑是一個(gè)由破骨細(xì)胞的骨吸收和成骨細(xì)胞的新生骨形成兩個(gè)平衡階段組成的生理過(guò)程[18-19]。骨轉(zhuǎn)換標(biāo)志物中骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的成骨分化能力和骨形成能力以及骨重塑特異基因的表達(dá)是否對(duì)SONFH發(fā)生具有預(yù)測(cè)作用，目前的研究結(jié)果并不完全一致[20-21]。Floerkemeier等[22]研究證明骨轉(zhuǎn)換標(biāo)記物和骨特異性堿性磷酸酶、骨鈣素、β-交叉酶、25-羥基膽鈣化醇、甲狀旁腺激素等激素水平不能預(yù)測(cè)SONFH的發(fā)生。但Tian等[23]發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，SONFH組患者血清BALP平均值在正常參考范圍內(nèi)，尿Dpd/Cr比值增加，脊柱BMD降低，因此需要進(jìn)一步研究來(lái)確定SONFH的發(fā)生是局限于股骨頭的局部疾病，還是全身性骨代謝性疾病。而對(duì)于中年人群，BALP和尿Dpd/Cr比值同時(shí)檢測(cè)，對(duì)SONFH的臨床診斷具有一定優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樵诖祟惾巳褐性l(fā)性骨質(zhì)疏松及骨關(guān)節(jié)炎發(fā)病較少，能降低臨床診斷的干擾因素。

Wang等[24]檢測(cè)了由于使用糖皮質(zhì)激素（GC）誘導(dǎo)的SONFH患者血清中13種生物標(biāo)志物，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在開(kāi)始全身性GC治療之前，血清Ⅱ型膠原羧基端端肽（CTX-Ⅱ）較低的患者發(fā)生GC誘導(dǎo)的SONFH的風(fēng)險(xiǎn)增加。此類患者需要后期頻繁的進(jìn)行雙側(cè)髖部MRI檢查和采用髖關(guān)節(jié)保護(hù)劑進(jìn)行治療，以降低GC誘發(fā)的SONFH發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于接受GC治療低β-CTX和PINP水平以及PINP顯著降低的患者，建議GC治療1個(gè)月后行髖部MRI用于早期診斷SONFH的發(fā)生。GC治療前低的HDL-C水平和高的Apo-B/Apo-A1比值可能是GC誘導(dǎo)的SONFH發(fā)生的危險(xiǎn)因素，而SOST、OCN、TRAP、Apo-A1、Apo-B、LDL-C、ADPN、LEP和IL-33在本研究中與GC誘導(dǎo)的SONFH發(fā)生不相關(guān)。四種潛在的血清生物標(biāo)志物β-CTX、PINP、HDL-C及 Apo-B/Apo-A1比 值，需要在大規(guī)模的前瞻性臨床研究中開(kāi)展進(jìn)一步研究和探索，確定其可能預(yù)測(cè)早期GC誘導(dǎo)SONFH發(fā)生的潛在生物標(biāo)志物。

骨基質(zhì)在不斷重建的過(guò)程中，往往會(huì)出現(xiàn)Ⅰ型膠原被分解為CTX釋放入血的情況。因此，血中CTX的含量便能反映出骨基質(zhì)的吸收狀態(tài)。這能對(duì)抗骨吸收藥物進(jìn)行藥效評(píng)價(jià)和某些代謝性骨病進(jìn)行早期診斷[25]。SOST與CTX是較為常用的骨代謝檢測(cè)指標(biāo)，用于觀察骨組織的代謝變化。SONFH患者的血漿骨硬化蛋白（SOST)水平顯著降低，股骨頭的塌陷后明顯下降。因此硬化蛋白有可能作為股骨頭壞死早期診斷、病情監(jiān)控的生物標(biāo)志物[26]。將BMD結(jié)合血、尿中骨代謝指標(biāo)TRACP-5b及CTX-Ⅱ水平檢測(cè)可進(jìn)一步準(zhǔn)確、全面地了解骨組織新陳代謝情況，用于評(píng)價(jià)骨代謝狀態(tài)，也作為選擇治療藥物的依據(jù)，評(píng)估抑制骨吸收藥物的療效，預(yù)測(cè)SONFH的發(fā)生。血、尿中骨代謝指標(biāo)TRACP-5b及CTX-Ⅱ水平能很好地反映臨床各類骨疾病的骨轉(zhuǎn)換及骨吸收狀況，從而為診斷及鑒別各類骨疾病提供一定的價(jià)值，值得在臨床上推廣應(yīng)用[27]。SONFH患者破骨細(xì)胞活性增強(qiáng)，骨質(zhì)吸收快，CTX-Ⅱ含量上升，關(guān)節(jié)軟骨降解快，有望通過(guò)測(cè)量SONFH患者血清中TRACP-5b及CTX-Ⅱ等骨及軟骨生化代謝指標(biāo)來(lái)預(yù)測(cè)SONFH的病情進(jìn)展以及指導(dǎo)正確治療方案的選擇[28-30]。

何敏聰?shù)萚31]研究發(fā)現(xiàn)眾多血清標(biāo)志物獲取簡(jiǎn)便且各有其特點(diǎn)，有巨大應(yīng)用前景，進(jìn)一步優(yōu)化了高危人群SONFH臨床篩查與診斷。Dickkopf-1（DKK-1）作為Wnt信號(hào)通路抑制劑，能促進(jìn)骨細(xì)胞凋亡，抑制骨形成，最終導(dǎo)致骨壞死。Zhang等[32]研究表明，糖皮質(zhì)激素通過(guò)上調(diào)骨細(xì)胞內(nèi)DKK-1表達(dá)，促進(jìn)破骨細(xì)胞活性，因?yàn)镈KK-1能檢測(cè)激素用藥反應(yīng)，與血清瘦素及脂聯(lián)素等脂肪代謝異常指標(biāo)相比，可減少脂肪代謝異常的干擾因素，在一定程度上擴(kuò)大適用人群，而提高特異性NG+。因此，DKK-1在臨床上可以反映無(wú)法停用激素患者病情，并作為同時(shí)反映治療效果的標(biāo)志物之一。蛋白組學(xué)檢查項(xiàng)目繁多且技術(shù)要求高，并不適用于基層單位早期診斷非創(chuàng)傷性股骨頭壞死的目的，但隨著技術(shù)的進(jìn)步也顯示出可觀的前景。所以在針對(duì)患者選擇方面，可以因患者的年齡、體質(zhì)指數(shù)（BMI）、致病因素等對(duì)患者做針對(duì)性的血清檢查，如中青年SONFH患者可選擇DKK-1配合TRACP-5b與CTX-Ⅱ，可能會(huì)提高檢出率。

4 小結(jié)

在臨床中，SONFH的早期診斷和預(yù)防是非常關(guān)鍵的一步，而預(yù)防和診斷SONFH的關(guān)鍵時(shí)期是糖皮質(zhì)激素應(yīng)用的早期階段。同時(shí)，大多數(shù)生物標(biāo)志物在許多病理過(guò)程中均表現(xiàn)十分敏感，因此對(duì)多種生物標(biāo)志物的綜合分析將比任何單一檢測(cè)更有效地預(yù)測(cè)SONFH的發(fā)生，在預(yù)測(cè)SONFH發(fā)生中具備良好的應(yīng)用前景和指導(dǎo)意義。但是，目前其仍難以在臨床中推廣應(yīng)用，原因是不同生物標(biāo)志物結(jié)果之間存在異質(zhì)性，需要長(zhǎng)期前瞻性或多中心研究來(lái)進(jìn)一步驗(yàn)證和證實(shí)。