骨質(zhì)疏松性骨折患者血清25(OH)D、TGF-β1、網(wǎng)膜素-1與MRI信號特點的相關(guān)性分析

張馨心，毛曉艷，毛春煥，趙燁

[1.河南省洛陽正骨醫(yī)院(河南省骨科醫(yī)院) 頸肩腰腿痛科，河南 洛陽 471002；2.河南省洛陽正骨醫(yī)院(河南省骨科醫(yī)院) 骨質(zhì)疏松科，河南 洛陽 471002；3.河南中醫(yī)藥大學(xué)中醫(yī)骨傷系，河南 鄭州 450000]

骨質(zhì)疏松癥發(fā)病機制復(fù)雜，防治難度大，可明顯增加機體骨組織骨脆性及骨折發(fā)生率，是日益嚴重的全球性問題[1]。研究證實，骨組織結(jié)構(gòu)破壞及骨量降低與骨代謝異常相關(guān)[2]。而骨轉(zhuǎn)換指標可客觀反映骨代謝情況，對預(yù)測骨折風險具有重要價值。維生素D(vitamin D，VD)是體內(nèi)骨代謝重要調(diào)節(jié)因子，而25羥維生素D[25(OH)D]是公認的衡量體內(nèi)VD營養(yǎng)狀況的金指標[3]。轉(zhuǎn)化生長因子-β1(transforming growth factor beta 1，TGF-β1)、網(wǎng)膜素-1在維持骨生成及骨吸收動態(tài)平衡中發(fā)揮重要作用[4]。另有研究認為，磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)信號強度變化可反映松質(zhì)骨密度及分布結(jié)構(gòu)變化，利于揭示骨質(zhì)疏松性骨折發(fā)生、愈合及修復(fù)重建變化[5]。既往研究多單獨采用骨轉(zhuǎn)換指標或MRI評估骨質(zhì)疏松性骨折病理生理過程，而兩者關(guān)系如何鮮有報道，本研究對此展開分析，旨在為臨床診療提供依據(jù)，報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2017年12月至2019年12月河南省洛陽正骨醫(yī)院164例骨質(zhì)疏松癥患者，根據(jù)其是否發(fā)生骨折分為骨折組(73例)與非骨折組(91例)。兩組患者性別、年齡、病程、體重、體質(zhì)指數(shù)(BMI)及血堿性磷酸酶、血磷、血鉀、血鈣水平均衡可比(P>0.05)，見表1。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會審批通過。

表1 兩組患者一般資料比較

1.2 納入與排除標準

1.2.1 納入標準 (1) 符合文獻[6]中相關(guān)診斷標準；(2) 骨折組經(jīng)臨床表現(xiàn)、影像學(xué)檢查確診為胸腰椎骨折，由平地扭傷、摔倒、滑倒等輕微小暴力所致；(3) 無 椎體畸形；(4) 患者無抽煙、酗酒等不良嗜好；(5) 患者及家屬知情并簽署知情同意書。

1.2.2 排除標準 (1) 患有甲狀腺機能亢進、甲狀旁腺功能異常、惡性腫瘤、慢性肝病；(2) 既往接受過活性維生素D、降鈣素等影響骨代謝的藥物治療；(3) 有皮膚疾病無法接受陽光照射；(4) 近兩年患有大腸克羅恩病、慢性痢疾；(5) 使用抗驚厥或類固醇激素類藥物>6個月；(6) 有嚴重凝血機制障礙；(7) 有全身感染或局部骨髓炎。

1.3 方法

入組12 h內(nèi)采集空腹靜脈血5 ml，取其中2 ml血液標本采用日本日立7600-120全自動生化分析儀測定血脂、血糖、血磷、血鉀、血鈣指標；另取3 ml血，以12.5 cm半徑、3 000 r·min-1速率離心10 min，取血清，TGF-β1、網(wǎng)膜素-1水平采用酶聯(lián)免疫吸附法(ELISA)法檢測，試劑盒購自美國Santa Cruz公司，25(OH)D水平采用德國羅氏公司E170型電化學(xué)發(fā)光免疫分析儀以電化學(xué)發(fā)光免疫分析法檢測。骨密度(BMD)采用法國DMS公司LEXXOS雙能X線BMD測定儀測定。MRI檢查：應(yīng)用GE 1.5 T MRI設(shè)備，對骨折矢狀位T1WI、T2WI、T2WI+FS(壓脂像)及橫斷位TWI、T2WI、T2WI+FS(壓脂像)掃描，掃描參數(shù)：矢狀面為層間距0.4 mm，層厚4 mm，層數(shù)12層，F(xiàn)OW視野270 mm×270 mm，分辨率352×280；冠狀面為層間距1 mm，層厚4 mm，層數(shù)4～6層，F(xiàn)OW視野180 mm×180 mm，分辨率256×256。

1.4 觀察及分析指標

(1) 兩組患者血清25(OH)D、TGF-β1、網(wǎng)膜素-1水平。(2) 血清25(OH)D、TGF-β1、網(wǎng)膜素-1水平對骨質(zhì)疏松性骨折的預(yù)測價值。(3) 不同MRI信號特點患者血清25(OH)D、TGF-β1、網(wǎng)膜素-1水平。根據(jù)MRI中T2WI信號強度不同分為高信號組(14例)與非高信號組(59例)，非高信號組中有低信號17例、中低信號20例、中等信號22例。早期增強率(SIR)>1為高信號，SIR=1為中等信號組，1/2≤SIR<1為中低信號，SIR<1/2為低信號。SIR=(SIB-SIA)/(SIN-SIA)，SIB、SIN、SIA分別為骨折椎體、相鄰椎體、背景噪聲的信號強度。(4) 血清25(OH)D、TGF-β1、網(wǎng)膜素-1水平與MRI信號特點的相關(guān)性。(5) 不同MRI信號特點骨質(zhì)疏松性骨折患者的臨床資料。(6) 骨質(zhì)疏松性骨折患者MRI高信號的影響因素。

1.5 統(tǒng)計學(xué)處理

2 結(jié) 果

2.1 兩組患者血清25(OH)D、TGF-β1、網(wǎng)膜素-1水平比較

骨折組血清25(OH)D、TGF-β1、網(wǎng)膜素-1水平均低于非骨折組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，見表2。

表2 兩組患者血清25(OH)D、TGF-β1、網(wǎng)膜素-1水平比較(±s)

表2 兩組患者血清25(OH)D、TGF-β1、網(wǎng)膜素-1水平比較(±s)

組 別n25(OH)D水平/nmol·L-1TGF-β1水平/ng·ml-1網(wǎng)膜素-1水平/ng·ml-1骨折組739.47±4.744.32±0.6330.21±3.94非骨折組9117.69±3.129.68±1.5946.95±6.78t值13.33427.13118.707P值<0.001<0.001<0.001

2.2 3個血清指標對骨質(zhì)疏松性骨折的預(yù)測價值

ROC曲線顯示，25(OH)D預(yù)測骨質(zhì)疏松性骨折的AUC為0.800，截斷值≤15.5 nmol·L-1，敏感度、特異度分別為71.23%、74.73%；TGF-β1預(yù)測骨質(zhì)疏松性骨折的AUC為0.816，截斷值≤7.17 ng·ml-1，敏感度、特異度分別為87.67%、67.03%；網(wǎng)膜素-1預(yù)測骨質(zhì)疏松性骨折的AUC為0.745，截斷值<38.94 ng·ml-1，敏感度、特異度分別為82.19%、59.34%；各指標聯(lián)合預(yù)測骨質(zhì)疏松性骨折AUC為0.889，敏感度、特異度分別為93.15%、74.73%。三者聯(lián)合預(yù)測骨質(zhì)疏松性骨折的AUC高于各指標單獨預(yù)測，見圖1。

2.3 不同MRI信號特點患者血清25(OH)D、TGF-β1、網(wǎng)膜素-1水平比較

不同MRI信號特點患者血清25(OH)D、TGF-β1、網(wǎng)膜素-1水平比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，見表3。

表3 不同MRI信號特點患者血清25(OH)D、TGF-β1、網(wǎng)膜素-1水平比較(±s)

表3 不同MRI信號特點患者血清25(OH)D、TGF-β1、網(wǎng)膜素-1水平比較(±s)

MRI信號特點n25(OH)D/nmol·L-1TGF-β1/ng·ml-1網(wǎng)膜素-1/ng·ml-1高信號145.42±1.373.02±0.4124.09±1.74非高信號5910.43±3.944.63±0.6531.66±2.92 低信號1712.37±4.925.57±0.7135.61±3.43 中低信號2010.42±3.384.59±0.6231.93±2.74 中等信號228.94±2.263.94±0.5028.37±2.06 F值8.28438.90340.684 P值<0.001<0.001<0.001

2.4 患者血清指標與MRI信號特點的相關(guān)性

患者血清25(OH)D、TGF-β1、網(wǎng)膜素-1水平均與MRI信號強度呈負相關(guān)(r1=-0.710、r2=-631、r3=-0.729，P<0.05)，見圖2。

2.5 高信號組與非高信號組患者臨床資料比較

不同MRI信號特點患者年齡、性別、BMD、三酰甘油、空腹血糖、脆性骨折史以及合并糖尿病、高血壓、高脂血癥率相比，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，見表4。

表4 不同MRI信號特點患者臨床資料的比較

2.6 骨質(zhì)疏松性骨折患者MRI高信號的影響因素分析

回歸分析顯示，年齡、性別、BMD下降、三酰甘油與空腹血糖水平升高、脆性骨折史、糖尿病、高血壓、高脂血癥以及血清25(OH)D、TGF-β1、網(wǎng)膜素-1水平下降均為骨質(zhì)疏松性骨折患者MRI高信號的影響因素(P<0.05)，見表5。

表5 骨質(zhì)疏松性骨折患者MRI高信號的影響因素分析

3 討 論

盡早發(fā)現(xiàn)、準確評估骨質(zhì)疏松嚴重程度及預(yù)測骨折風險對骨質(zhì)疏松性骨折的防治有重要價值。目前國內(nèi)臨床上預(yù)測骨質(zhì)疏松性骨折風險以雙能X線吸收法BMD測定為基礎(chǔ)，但BMD發(fā)生變化需較長時間[7]。骨轉(zhuǎn)換標志物具有變化程度大、變化早等特點，可有效反映骨代謝實時變化，國內(nèi)外已有相關(guān)研究報道了評估椎體及髖部骨折風險過程中骨轉(zhuǎn)換標志物的有效應(yīng)用[8-9]。

VD屬類固醇激素，具有參與調(diào)節(jié)細胞生長、分化、凋亡及免疫應(yīng)答等多種生理作用，并通過維持血漿鈣和磷正常濃度，對骨組織礦化與形成產(chǎn)生間接影響[10]。25(OH)D是目前公認的衡量體內(nèi)VD營養(yǎng)狀況的金指標。本研究發(fā)現(xiàn)，骨質(zhì)疏松性骨折患者血清25(OH)D低表達，與文獻報道[11]結(jié)果一致。VD可直接通過軟骨細胞、骨細胞、成骨細胞、破骨細胞等細胞上的VD受體參與骨代謝調(diào)節(jié)。VD缺乏狀態(tài)下，小腸對鈣吸收能力降低，血鈣濃度隨之下降，同時鈣磷比例失調(diào)，成骨細胞功能減弱，促使成骨細胞凋亡，兩者均導(dǎo)致骨骼礦化速率降低，加重骨質(zhì)疏松嚴重程度，增加骨折風險。

新近研究發(fā)現(xiàn)，脂肪細胞因子可通過影響骨細胞增殖、分化及活性，參與調(diào)控骨代謝[12]。研究報道，網(wǎng)膜素-1抑制成骨細胞分化，并通過下調(diào)核因子κB受體活化因子配體(RANKL)/骨保護素(OPG)而減輕由雌激素缺乏引起的骨量丟失[13]。本研究證實，血清網(wǎng)膜素-1水平與骨質(zhì)疏松性骨折發(fā)生密切相關(guān)。分析原因可能與網(wǎng)膜素-1通過抑制成骨細胞內(nèi)RANKL表達、刺激骨鈣素形成、抑制破骨細胞形成等途徑發(fā)揮骨保護作用有關(guān)。黃明棣等[14]研究也發(fā)現(xiàn)，血清網(wǎng)膜素-1與骨轉(zhuǎn)換有良好相關(guān)性，可能是預(yù)測骨質(zhì)疏松性骨折風險的參考指標，本研究結(jié)果與之一致。此外，Zorlu等[15]研究表明，絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松女性網(wǎng)膜素-1水平升高顯著，且進一步研究發(fā)現(xiàn)網(wǎng)膜素-1與VD水平呈正相關(guān)關(guān)系。故推測脂肪組織可能是VD作用的靶器官之一，但仍需大量臨床試驗來證實。

TGF-β1是骨組織中含量最為豐富的細胞生長因子之一，大量體外實驗證實，TGF-β1可通過誘導(dǎo)成骨標志物如堿性磷酸酶活性增強、成骨特異性轉(zhuǎn)錄因子Runx2表達、骨橋蛋白與骨連接素合成，促進骨髓間充質(zhì)干細胞向成骨細胞轉(zhuǎn)化[16-17]。同時，TGF-β1還可降低成熟破骨細胞活性，抑制破骨細胞合成[18]。本研究數(shù)據(jù)顯示，骨折組血清TGF-β1表達顯著降低。分析認為，TGF-β1基于在骨代謝方面的作用，從而在骨質(zhì)疏松性骨折發(fā)生過程中起到重要調(diào)節(jié)作用。另外本研究顯示，血清25(OH)D、TGF-β1、網(wǎng)膜素-1水平均可靈敏反映短期內(nèi)骨代謝情況，在預(yù)測骨質(zhì)疏松患者骨折風險方面均具有一定臨床價值，尤其是各指標聯(lián)合預(yù)測的AUC高達0.889，提示各指標聯(lián)合檢測可為臨床預(yù)測骨折發(fā)生提供更全面、可靠的參考信息，從而指導(dǎo)相關(guān)預(yù)防、治療措施的制定和開展。

松質(zhì)骨骨折是骨質(zhì)疏松性骨折發(fā)生的基本病理改變，而松質(zhì)骨中紅骨髓、脂肪、蛋白質(zhì)含量分別為40%、40%、20%，這些成分構(gòu)成了MRI的物質(zhì)基礎(chǔ)[19]。MRI可靈敏地檢測急性或亞急性骨折所致的骨髓水腫，其中T1WI均為低信號，F(xiàn)S-T2WI均為高信號，而T2WI呈多樣性[20]。故本研究就MRI中T2WI信號的強度分組，首次探討血清25(OH)D、TGF-β1、網(wǎng)膜素-1水平與MRI信號特點的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)三者均與骨質(zhì)疏松性骨折患者MRI信號強度有關(guān)。研究證實骨質(zhì)疏松性骨折嚴重程度與患者BMD降低程度相關(guān)[21]，而骨髓水腫信號強度變化反映了骨折的不同階段及患者臨床癥狀的嚴重程度[22]，故推測骨質(zhì)疏松骨折患者血清25(OH)D、TGF-β1、網(wǎng)膜素-1通過影響B(tài)MD，對MRI信號特點產(chǎn)生影響。這提示臨床上可應(yīng)用血清骨轉(zhuǎn)換標志物協(xié)同MRI評價骨質(zhì)疏松骨折患者的病情及預(yù)后。

綜上，骨質(zhì)疏松性骨折患者血清25(OH)D、TGF-β1、網(wǎng)膜素-1表達能有效預(yù)測骨折風險，且與MRI信號強度有關(guān)，兩者聯(lián)合應(yīng)用有助于指導(dǎo)臨床診治工作。