骨性關節炎血清骨代謝指標變化情況研究

趙 芳, 鄧 瑋, 丁劍冰

(新疆醫科大學第六附屬醫院1檢驗科, 2醫院辦公室， 烏魯木齊 830002， 3新疆醫科大學基礎醫學院， 烏魯木齊 830011)

骨性關節炎血清骨代謝指標變化情況研究

趙 芳1, 鄧 瑋2, 丁劍冰3

(新疆醫科大學第六附屬醫院1檢驗科,2醫院辦公室， 烏魯木齊 830002，3新疆醫科大學基礎醫學院， 烏魯木齊 830011)

目的 探討骨性關節炎(OA)患者血清中的骨代謝指標的變化情況及其機制。方法 選取60例健康正常人作為正常對照組，將98例OA患者分兩組，即輕度患病組(Ⅰ級+Ⅱ級)43例，重度患病組(Ⅲ級+Ⅳ級)55例，用電化學發光免疫技術檢測3組患者血清中(25-OH)維生素D、骨鈣素(Osteoc)、β-膠原特殊序列(β-Cross)和甲狀旁腺素(PTH)的濃度。結果 血清骨代謝指標中，(25-OH)維生素D和Osteoc在OA發病時均顯著降低，其中Osteoc在重度患病組表現更顯著。OA患病組與正常對照組比較β-Cross差異無統計學意義。PTH在OA發病時升高(P<0.01)，且隨著病程的加重而增高。結論 在OA患者中血清(25-OH)維生素D和Osteoc水平明顯下降，促進了PTH的分泌，可能影響了骨生成和骨轉化過程，促進了OA的發生。

骨性關節炎； (25-OH)維生素D； 甲狀旁腺素(PTH)

骨性關節炎(Osteoarthritis，OA)是以骨贅形成和關節軟骨變性為主要特征，而導致軟骨下骨質和關節邊緣反應性增生的一種進行性疾病。OA患病率年齡>40歲者明顯升高，癥狀性OA患病率高達8.3%[1]。在年齡>65歲的人群中，女性患病率為70%，男性患病率為60%。昂貴的醫療費用支出對病人的生活質量產生重大影響。隨著人類平均壽命的增加，我國正步入老齡化社會，OA患者數量不斷增加，正在成為影響老年人生活質量的嚴重健康問題。

目前針對OA的血清學骨代謝指標均處在研究階段，在臨床工作中還未得到廣泛應用。國際骨質疏松基金會(IOF)推薦使用(25-OH)維生素D、骨鈣素 (Osteoc)、β-膠原特殊序列(β-Cross)、甲狀旁腺素(PTH) 4項骨標志物作為監測和隨訪全身性的骨代謝變化的指標。最新研究報道，血清維生素D水平含量降低和影像學資料表現出的OA的嚴重程度呈正相關[2]。國外研究顯示，低水平的(25-OH)維生素D將加重OA的發展[3]。也有研究顯示OA的患病與(25-OH)維生素D水平無關[4]。

Osteoc是檢測骨質疏松特異敏感的標志物。丁仁奎等[5]分析了503例膝骨關節炎患者的骨礦物質，發現均有骨質疏松發生。因此，骨質疏松可能與OA的發病存在相關性。目前骨鈣素在骨代謝中的作用尚不明確。研究表明，PTH可抑制OA患者軟骨細胞的成熟分化，具有顯著的保護軟骨和延緩OA進展的作用。血清β-Cross水平對觀察骨代謝成骨細胞和破骨細胞的功能狀態有重要意義。而且對骨質疏松癥的診斷及治療提供有價值的指標[6]。

本研究旨在探討OA患者血清(25-OH)維生素D、Osteoc、β-Cross、PTH 4個代謝指標的變化情況及其骨代謝的機制，為臨床診斷和治療OA提供有價值的診療依據。

1 資料與方法

1.1 一般資料選取健康正常人60例(男性18例，女性42例)為正常對照組，均無其他炎癥疾病、骨骼疾病和自身免疫病史。選取2014年9-11月在新疆醫科大學第六附屬醫院關節鏡外科、關節外科、骨病矯形科住院的OA患者98例，按Kellgren-Lawrence分期，將Ⅰ級、Ⅱ級設為輕度患病組(43例，男性13例，女性30例)，Ⅲ級、Ⅳ級設為重度患病組(55例，男性16例，女性39例)。納入標準：符合膝骨關節診斷標準；病例資料完整準確，且調查合作。排除標準：年齡<38歲；骨折、創傷性骨折、類風濕、骨腫瘤、結核、化膿及關節內骨折急性期患者；嚴重的心臟病、癌癥、中風、高血壓，老年癡呆癥和其他疾病和各種老年性骨關節病，影響判斷者；內分泌系統疾病、慢性肝臟疾病、癌癥和腎臟疾病可引起骨代謝紊亂的患者；精神病患者，無合作意愿的患者；傳染病患者。所有病例均符合《膝關節骨性關節炎診療規范》(2008版)，所有參與者均知情同意，對照組與患病組年齡，性別均無統計學差異(P>0.05),具有可比性。

1.2 檢查方法采集全血2～3mL，用帶分離膠的真空采血管收集，靜置30min，3 000r/min離心5min，分離血清凍存于-80℃冰箱，用于檢測骨代謝指標(25-OH)維生素D、Osteoc、β-Cross和PTH水平。采用全自動電化學發光免疫分析儀(羅氏Cobas6000E411)及25-羥基維生素D檢測試劑盒(羅氏診斷產品上海有限公司)、骨鈣素檢測試劑盒(羅氏診斷產品上海有限公司)、β-膠原特殊序列測定試劑盒(羅氏診斷產品上海有限公司)、甲狀旁腺素測定試劑盒(羅氏診斷產品上海有限公司)及校準品質控品(羅氏診斷產品上海有限公司)在經過儀器和試劑校準、質量控制在控后，將離心提取的血清吸置樣本杯，分別對3組樣本進行檢測。

2 結果

OA輕度患病組血清(25-OH)維生素D水平和Osteoc水平較正常對照組明顯降低，差異有統計學意義(P<0.01)。重度患病組亦較正常對照組明顯降低，差異有統計學意義(P<0.01)，重度患病組血清Osteoc水平較輕度患病組明顯降低，差異有統計學意義(P<0.05)。3組血清β-Cross比較差異無統計學意義(P>0.05)。輕度患病組血清PTH水平較正常對照組明顯升高，差異有統計學意義(P<0.05)，重度患病組血清PTH水平亦較正常對照組明顯升高，差異有統計學意義(P<0.01)。重度患病組升高最為明顯(P<0.05)(表1)。

表1 3組血清(25-OH)維生素D、Osteoc、β-Cross、PTH水平的比較(±s， ng/mL)

注：與正常對照組比較，*P<0.05；與輕度患病組比較，△P<0.05。

3 討論

OA是臨床上關節炎中最常見的類型之一，以關節軟骨的軟化、破潰和局部剝脫及關節邊緣骨與軟骨的贅生物的形成，而繼發關節滑膜炎及關節功能障礙的一種慢性疾病。OA主要累及膝關節及手的小關節，主要癥狀為關節的疼痛腫脹、關節僵硬、畸形、摩擦感、關節不穩活動功能障礙，是引起老年人疼痛和傷殘的主要原因之一。目前國內外對OA的早期診斷均缺乏靈敏的檢測指標。

本研究檢測OA患者血清(25-OH)維生素D、Osteoc、β-Cross、PTH水平，探討OA患病時骨代謝指標的變化情況。結果顯示，OA輕度患病和重度患病者(25-OH)維生素D較正常健康人明顯降低，但是沒有隨著OA的病情進展而降低。OA患者血清Osteoc水平明顯降低，并且隨著OA病程嚴重程度的增加而降低。OA患者血清PTH水平在較正常健康人明顯升高，隨病程加重而明顯增高，而OA患病時和重度患病時血清血清β-Cross沒有明顯的改變。

OA患病時，(25-OH)維生素D發生變化可能的機制為：(25-OH)維生素D直接作用于骨的礦物質代謝，其可以調節金屬蛋白酶的活性，此酶能降解軟骨。正常情況下，骨代謝和軟骨代謝都要依賴維生素D，維生素D可能對成骨細胞的活性、骨密度和關節軟骨的轉化有影響[7]。(25-OH)維生素D是維生素D的活性代謝產物，是反映維生素D水平的良好指標，可通過調節多種信號通路參與骨代謝[8-10]，還可以通過提高肌肉力量和調節神經肌肉的協調性，對關節起到保護和延遲病情進展的作用[11-12]。(25-OH)維生素D水平下降，使金屬蛋白酶活性增高，導致關節軟骨被破壞和OA發生。另外一個可能的機制是其可導致骨生成和轉化受到抑制，與關節的退行性改變有一定關系。當血清中(25-OH)維生素D水平下降，PTH受高度刺激，加強了骨轉化作用，所以在骨鈣動員和骨鹽沉積中發揮重要作用，促進了骨的鈣化；可能直接影響到軟骨細胞的活性，而引起OA早期的退行性改變。現有的醫療手段無法完全治愈OA，但臨床可用藥物來緩解疼痛和關節僵直，包括(25-OH)維生素D。臨床治療中大劑量使用(25-OH)維生素D，主要是激活破骨細胞(OC)的成熟，誘導其前體細胞成為成熟OC，加速OC的分化， 促進骨吸收；使用生理劑量時，可加快成骨細胞的增殖速度,激活成骨細胞,促進骨基質形成。

Osteoc由成骨細胞和成牙本質細胞合成和分泌的一種特殊的非膠原蛋白。(25-OH)維生素D可以對其合成進行調節，是反映骨生成和更新情況的特異性標志物，具有調節骨代謝激素的作用，可直接反映成骨細胞的活性。骨鈣素在骨代謝中的作用尚不明確，其可能在骨形成中阻止骨質過早地礦物化。生理濃度的(25-OH)維生素D可刺激骨鈣素的合成，甲狀旁腺激素和糖皮質激素潑尼松龍抑制(25-OH)維生素D介導的骨鈣素的合成。因此，本研究的OA患者血清(25-OH)維生素D水平明顯降低，直接導致骨鈣素合成減少，同時骨鈣素是否與骨性關節炎的關節退行性變存在聯系也是值得進一步研究的。

PTH在甲狀旁腺內合成，其主要作用是增加血鈣，主要是通過促進骨骼中鈣的釋放和遠端小管中的腎再吸收作用來實現。孫敏等[13]研究發現OA患者甲狀旁腺激素受體PTHrP的濃度明顯高于正常健康組。Papasani等[14]發現兔關節軟骨細胞的PTH1R的表達隨OA病情加重而明顯降低。而PTH必須與PTH1R結合后才發揮生物學效應，激活PKA信號通路，從而抑制軟骨終末分化，促進骨細胞再生，抑制軟骨細胞的凋亡[15]。高鈣濃度抑制PTH的分泌，低鈣濃度可促進PTH的分泌。PTH還能增進腎近端小管中1-α羥化酶的活性，促進維生素D活性代謝物1,25二羥-維生素D的合成，后者轉而增加鈣的腸吸收，并對甲狀旁腺水平上的PTH分泌發揮內分泌反饋作用。本研究顯示，OA患病組中PTH水平明顯升高，可能是由于OA患者大多為老年人，血鈣水平下降，促進PTH的分泌，使PTH升高，骨質溶解加速，骨質普遍性脫鈣。此外，OA患者(25-OH)維生素D水平均降低，可以反饋調節PTH的分泌增加，導致PTH水平升高。PTH通過與成骨細胞PTH受體結合刺激骨骼生成，從而增強I型膠原蛋白的合成。這種促進骨合成代謝的作用現已在臨床實踐中用來治療骨質疏松癥[16]。

目前認為，血清β-Cross結構穩定，易檢測，是測定骨吸收的更有效的生化標志物。骨骼的有機成分由I型膠原蛋白和骨結合蛋白組成，而β-膠原特殊序列是骨基質的有機成分，是I型膠原蛋白的羧基端降解產物。本研究顯示，OA發病患者血清β-膠原特殊序列未見明顯改變，因此在OA的發病中β-Cross可能不能作為一個比較敏感的骨代謝指標。

總之，在OA發病時除了β-Cross與正常對照組比較差異無統計學意義外， (25-OH)維生素D、Osteoc和PTH均出現不同改變。而這3項指標間存在著相互作用，反饋調節、參與體內Ca2+調節，尤其是對于中年和老年患者，(25-OH)維生素D缺乏是導致PTH濃度升高的主要原因 ，從而導致骨質疏松、骨轉換增加、骨量減少、骨軟化等。OA發病時可能影響了骨生成和骨轉化過程，從而引起骨代謝指標發生變化。特別是在(25-OH)維生素D降低時，很大程度促進分泌PTH，PTH具有升高血鈣和降低血磷濃度的作用，更加影響到骨生成和轉化，促進了OA的發生。

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(本文編輯 楊晨晨)

The changes of serum bone metabolism in osteoarthritis patients

ZHAO Fang1, DENG Wei2, DING Jianbing3

(1TheClinicalLaboratory,2HospitalOffice,theSixthAffiliatedHospitalofXinjiangMedicalUniversity,Urumqi830002,China;3BasicMedicineofXinjiangMedicalUniversity,Urumqi830011,China)

Objective To discuss the changes of bone metabolism and the mechanism in the osteoarthritis. Methods The 25-hydroxyvitamin D status, Osteoc, β-Cross and PTH in serum were measured in 60 healthy individuals (control group), 98 osteoarthritis patients (mild illness OA group (Ⅰ+Ⅱ grade level,43 cases) and severe illness group (Ⅲ+Ⅳ grade level, 55 cases) by electro chemiluminescence immunoassay technology. Results During OA attack, PTH and Osteoc were decreased significantly, especially for the Osteoc in the severe illness group. The content of β-Cross was no difference between the OA group and control group. At the onset of OA, the PTH was increased (P<0.01),andincreasedanymoreastheOAworsen. Conclusion The levels of (25-OH) vitamin D and Osteoc were significantly decreased, which promoted the secretion of PTH, may probably affected the process of produce and changes of bone, and promoted OA.

osteoarthritis; (25-OH) vitamin D； PTH

新疆醫科大學科研創新基金(XJC2013223 )

趙 芳(1981-)，女，在讀碩士，主管檢驗技師，研究方向：免疫學。

丁劍冰，女，教授，博士生導師，研究方向：免疫學，E-mail:331044524@qq.com。

R

A

1009-5551(2015)12-1492-04

10.3969/j.issn.1009-5551.2015.12.009

2015-06-25]