老年患者骨密度與血漿TGF-β1、MCP-1水平及血管鈣化的相關(guān)性

葉林 王維山 沈世杰 葉國敏 史晨輝

(石河子大學(xué) 1第一附屬醫(yī)院骨科中心,新疆 石河子 832002;2醫(yī)學(xué)院)

研究發(fā)現(xiàn)骨質(zhì)疏松與血管鈣化常在同一個體中出現(xiàn),骨密度(BMD)與血管鈣化呈負相關(guān)性〔1〕。但骨質(zhì)疏松與血管鈣化之間究竟有何關(guān)系,它們是否存在著共同發(fā)病機制,目前仍然不清楚。有研究者認為,血管損傷后釋放并激活轉(zhuǎn)化生長因子(TGF)-β1,誘導(dǎo)骨髓腔內(nèi)的間充質(zhì)干細胞(MSCS)遷移至外周血循環(huán)內(nèi),同時激活其下游通道中單核細胞趨化蛋白(MCP)-1募集MSCS至血管損傷處發(fā)生骨樣分化,最終導(dǎo)致血管鈣化和骨質(zhì)疏松同時出現(xiàn)的病理現(xiàn)象〔2〕。因此,血漿TGF-β1、MCP-1可能是聯(lián)系骨質(zhì)疏松與血管鈣化的橋梁,但目前國內(nèi)關(guān)于上述研究很少,本研究探討老年患者骨密度與血管鈣化、血漿TGF-β1、MCP-1水平及一般資料、生化資料的相關(guān)性。

1 資料與方法

1.1一般資料 選取2021年5月至2022年3月在石河子大學(xué)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院住院患者300例,納入標準:①行BMD檢測年齡大于60歲的患者;②自愿受試,簽署知情同意書者。排除標準:①合并有惡性腫瘤者;②有嚴重肝、腎疾病者;③有急、慢性感染者;④伴有單個或多個臟器纖維化者;⑤伴有系統(tǒng)性血管炎者;⑥伴有活動性自身免疫性疾病者;⑦伴有神經(jīng)膠質(zhì)細胞瘤者;⑧伴有慢性阻塞性肺氣腫者;⑨伴有服用影響骨代謝的各種藥物者;⑩拒絕行腰椎X線側(cè)位檢查的患者,嚴格按照納入及排除標準,進行篩選,符合條件的共300例。

1.2記錄患者一般情況 患者一般情況包括年齡、性別、體質(zhì)量指數(shù)(BMI)、糖尿病、高血壓、冠心病。入院后24 h內(nèi)空腹抽取靜脈血,以全自動生化分析儀(貝克曼Au5800)檢測血鈣、血磷、白蛋白及堿性磷酸酶(ALP)。本研究獲得醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理審查委員會的批準,所有受試者簽署知情同意書。

1.3血管鈣化評分并分組 使用Kodak Direct DR 3000 X線機對患者進行腰椎側(cè)位X線檢查,評價腹主動脈鈣化(AAC)情況:由同一名檢驗豐富的專業(yè)影像學(xué)醫(yī)生盲法對所有上述檢查進行閱片及評分。觀察患者腹主動脈條形高密度及縱向線狀鈣化影,并使用Kauppila半定量積分法〔3〕評估AAC水平,根據(jù)腹主動脈前后壁各節(jié)段(L1～L4)鈣化斑塊的長度,計算AAC的綜合積分。評分標準:無鈣化計0分;鈣化范圍小于動脈壁長度1/3計1分;鈣化范圍為動脈壁長度的1/3～2/3計2分;鈣化范圍為大于動脈壁長度的2/3計3分,AAC積分總分為0～24分。

1.4BMD檢測 采用美國Norland 公司生產(chǎn)的DPX-NT雙能X線BMD測量儀檢測患者腰椎1～4節(jié)段及左側(cè)髖關(guān)節(jié)兩個部位的BMD,BMD值單位為 g/cm2。選取最低T值作為該患者的BMD T值納入研究。根據(jù)2017 年原發(fā)性骨質(zhì)疏松的分類診斷標準:骨量正常(T≥-1.0),骨量減少(-2.5

1.5血漿 TGF-β1、 MCP-1水平測定 所有研究對象入院后次日晨起空腹抽取靜脈血3 ml置于EDTA抗凝管中,離心機4 ℃ 3 000 r/min離心10 min后,分離出上清血漿后置于-80 ℃冰箱保存待測。血漿TGF-β1、MCP-1分別由中國聯(lián)科生物科技有限公司生產(chǎn)的TGF-β1酶聯(lián)免疫吸附試驗(ELISA)試劑盒、MCP-1 ELISA試劑盒監(jiān)測其表達水平,嚴格按說明書操作。按照試劑盒說明書檢測各孔 450 nm 和570 nm波長處吸光度并繪制標準曲線,計算各指標相應(yīng)質(zhì)量濃度。

1.6統(tǒng)計學(xué)處理 采用SPSS25.0軟件進行Kruskal-Wallis秩和檢驗、χ2檢驗、Pearson相關(guān)系數(shù)、多元線性回歸分析。

2 結(jié) 果

2.13組一般資料的比較 骨量減少組年齡明顯低于骨量正常組(P=0.002),骨質(zhì)疏松組年齡明顯高于骨量正常組(P<0.001),骨質(zhì)疏松組與骨量減少組比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.112);各組間女性占比量比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05),骨量減少組女性占比量明顯高于骨量正常組(P=0.012),骨質(zhì)疏松組女性占比量明顯高于骨量正常組(P<0.001),骨質(zhì)疏松組女性占比量明顯高于骨量減少組(P=0.024);骨量正常組體質(zhì)量指數(shù)(BMI)明顯高于骨質(zhì)疏松組(P<0.001),骨量減少組BMI明顯高于骨質(zhì)疏松組(P<0.001),骨量正常組與骨質(zhì)減少組比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.489);骨質(zhì)疏松組ALP明顯低于骨量正常組(P=0.001),骨量減少組與骨量正常組、骨量減少組與骨質(zhì)疏松組ALP比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.052、0.093)。骨質(zhì)疏松組白蛋白值明顯低于骨量正常組(P<0.001),骨量減少組白蛋白值明顯高于骨量正常組(P=0.007),骨量減少組與骨質(zhì)疏松組白蛋白值比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.067)。各組患冠心病率、患高血壓率、患糖尿病率、血鈣、血磷值比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。見表1。

表1 3組一般資料及血漿TGF-β1、MCP-1水平、AAC評分比較

2.23組血漿TGF-β1、MCP-1水平及AAC評分比較 骨質(zhì)疏松組中AAC評分明顯高于骨量正常組、骨量減少組(P=0.001、0.035),骨量減少組與骨量正常組AAC評分差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.143);骨量減少組、骨質(zhì)疏松組TGF-β1中明顯高于骨量正常組(P=0.016、0.002),骨質(zhì)疏松組與骨量減少組TGF-β1差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.091);骨質(zhì)疏松組、骨量減少組MCP-1明顯高于骨量正常組(P=0.008、<0.001),骨質(zhì)疏松組與骨量減少組MCP-1差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.073)。見表1。

2.3BMD T值與AAC評分、TGF-β1、MCP-1的直線相關(guān)分析 BMD T值與AAC評分(r=-0.258)、TGF-β1(r=-0.220)、MCP-1呈負相關(guān)(r=-0.257,均P<0.001)。

2.4BMD T值與ACC評分、TGF-β1水平、MCP-1水平多元線性回歸分析 進一步以BMD T值為因變量,ACC、TGF-β1、MCP-1為自變量進行多元線性回歸分析,線性回歸模型擬合R2=0.168,3個自變量的標準化β系數(shù)分別為ACC=-0.211(t=-3.811,P<0.001)、TGF-β1=-0.190(t=-3.421,P=0.001)、MCP-1=-0.274(t=-5.139,P<0.001)。

3 討 論

骨質(zhì)疏松是由骨內(nèi)干細胞向脂肪細胞轉(zhuǎn)化,成骨細胞分泌減少,破骨細胞分泌增加,骨代謝失衡,而導(dǎo)致以BMD降低、骨骼脆性增加、易發(fā)生骨折為特征的一種全身代謝性骨骼疾病〔4〕,伴隨著年齡增加,骨量丟失增加,特別是老年女性患者雌激素水平下降,加速了骨量流失。本研究考慮可能與體質(zhì)量指數(shù)、生活方式、飲食情況、吸煙、運動情況、服用谷氨酸鈉及海產(chǎn)品等影響B(tài)MD因素存在差異有關(guān)〔5〕。本研究也表明,3組中女性占比量隨著骨量進一步減少而逐漸升高,考慮原因可能是隨著女性年齡增大,雌激素水平下降,BMD異常比例也逐漸增多。ALP作為成骨細胞重要的表面標志物,可以直接顯示其活性,且ALP與BMD之間呈負相關(guān),即ALP 越高,患者的 BMD 越低〔6〕,與本研究一致,而在骨量減少組與骨質(zhì)疏松組、骨量正常組比較差異卻不顯著,考慮可能與骨量減少組及骨量正常組樣本量較少有關(guān)。老年患者由于牙齒松脫、納差等因素,消化能力明顯降低,大多數(shù)患者伴有營養(yǎng)不良情況,導(dǎo)致體重偏瘦及機體缺乏各類維生素和鈣、磷、鎂等多種微量元素,最終出現(xiàn)BMD降低〔7〕。BMI是目前已知的影響B(tài)MD的重要因素,低BMI與骨質(zhì)疏松發(fā)生有關(guān)〔8〕,與本研究基本一致。蛋白質(zhì)攝入不足可引起骨基質(zhì)合成不足,新骨形成落后,容易造成老年人患骨質(zhì)疏松,本研究也發(fā)現(xiàn)白蛋白值在骨質(zhì)疏松組較骨量正常組、骨量減低組顯著降低。有研究表明〔9〕,原發(fā)性高血壓患者由于血壓升高導(dǎo)致鈣代謝紊亂,從而骨量流失引起B(yǎng)MD降低,2型糖尿病患者因高血糖毒性及胰島素作用引起代謝性骨病的發(fā)生率明顯高于普通人群,其骨質(zhì)疏松發(fā)生率可達20%～60%。冠心病患者中骨質(zhì)疏松發(fā)生率顯著升高,提示骨質(zhì)疏松與冠狀動脈病變嚴重程度可能存在相關(guān)性〔10〕,與本研究不一致,可能與樣本量較少,且為橫斷面研究有關(guān)。

血管鈣化在過去認為是隨著年齡增長的被動退行性過程,然而,目前認為它是一個具有組織病理學(xué)特征,礦物組成與骨發(fā)育極其相似的主動的、可預(yù)防、可調(diào)控的生物過程〔11〕。在骨質(zhì)疏松及血管鈣化的相關(guān)性研究中發(fā)現(xiàn),根據(jù)腰椎側(cè)位X線對AAC行Kauppila半定量積分法評估,結(jié)果顯示骨質(zhì)疏松與AAC顯著相關(guān)〔12〕。臨床發(fā)現(xiàn),血管鈣化的病人常伴隨骨質(zhì)疏松,在排除年齡因素后,血管鈣化與骨質(zhì)疏松呈正相關(guān)〔13,14〕。本研究表明,隨著骨量異常加重,血管鈣化程度也加重。進一步做多元線性回歸也發(fā)現(xiàn),BMD T值與AAC評分呈負相關(guān)。與上述眾多研究一致。

TGF-β1是骨基質(zhì)中含量最為豐富的細胞生長因子之一,它既促進破骨細胞形成,刺激骨吸收,又促進成骨細胞增殖分化誘導(dǎo)骨形成與鈣化,影響了骨吸收與骨形成之間的平衡〔15〕。血管損傷后,循環(huán)血液中炎癥細胞和血小板產(chǎn)生TGF-β1,TGF-β1是血管重構(gòu)的重要調(diào)節(jié)因子,在動脈粥樣硬化再狹窄和高血壓疾病中已被證實。另有大鼠頸總動脈球囊損傷模型及股動脈線狀損傷小鼠模型中表明TGF-β1控制了骨髓間充質(zhì)干細胞的動員及募集,參與了損傷血管組織的修復(fù)及重塑,既導(dǎo)致血管鈣化形成也導(dǎo)致了骨髓干細胞減少,骨質(zhì)疏松發(fā)生〔16〕。本研究提示,TGF-β1促進破骨細胞的形成,刺激骨吸收增加,引起骨量流失,導(dǎo)致BMD下降。

研究發(fā)現(xiàn),MCP-1可誘導(dǎo)陽性端粒酶,促進單核細胞產(chǎn)生破骨細胞〔17〕。同時,MCP-1可表達于成骨細胞、破骨細胞,它在骨代謝中發(fā)揮著關(guān)鍵作用〔18,19〕,MCP-1可加速破骨前體細胞的募集,并促進破骨細胞的分化、成熟,從而發(fā)揮骨吸收功能〔20〕。有研究表明,骨質(zhì)疏松組MCP-1表達水平顯著高于非骨質(zhì)疏松組〔21〕,與本研究結(jié)果一致。

綜上,BMD與血管鈣化、血漿TGF-β1、MCP-1水平均有一定相關(guān)性,臨床上可以通過血管鈣化程度、血漿TGF-β1、MCP-1表達水平對骨量異常做出評估和診斷,為盡早干預(yù)和控制骨質(zhì)疏松的發(fā)生、發(fā)展提供重要參考。但血漿TGF-β1、MCP-1是否誘導(dǎo)及募集骨髓間充質(zhì)干細胞至血管損傷處,導(dǎo)致血管鈣化及骨質(zhì)疏松的同步發(fā)生仍需進一步研究。