血清瘦素、骨保護(hù)素與特發(fā)性股骨頭壞死相關(guān)性研究

陸萬里 李同林 卞恒杰 周 飛 王 睿

南京中醫(yī)藥大學(xué)附屬南京市中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院骨科，江蘇南京 210014

股骨頭壞死（osteonecrosis of the femoral head，ONFH）是骨科常見難治性疾病，多發(fā)生于中青年人群，如不進(jìn)行有效的治療，80%患者將發(fā)生股骨頭塌陷，嚴(yán)重影響患者運(yùn)動能力，給國家造成巨大的經(jīng)濟(jì)及社會負(fù)擔(dān)[1-2]。股骨頭壞死具體發(fā)病機(jī)制仍然不明，糖皮質(zhì)激素（glucocorticoids，GCs）、酗酒、脂質(zhì)代謝異常，髖關(guān)節(jié)骨折，凝血異常等均可誘發(fā)股骨頭壞死[3-4]，其中15%～40%發(fā)病的患者無明確誘因，稱為特發(fā)性股骨頭壞死（Idiopathic osteonecrosis of the femoral head，ONFH，IONFH）[5-6]。

瘦素（leptin）是ob基因翻譯的蛋白質(zhì)，約為16kDa，主要由白色脂肪組織分泌，參與調(diào)節(jié)糖、脂代謝，炎癥及免疫反應(yīng)等進(jìn)程[7]。相關(guān)研究表明，瘦素在骨代謝中也發(fā)揮著重要的作用，在小鼠模型中血清瘦素高表達(dá)明顯減少小鼠的骨量，而血清瘦素低的小鼠骨量明顯增多[8]。骨保護(hù)素（osteoprotegerin，OPG）是腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）受體家族的成員，通過OPG/RANKL/RANK（osteoprotegerin/nuclear factor-kappa B ligand/nuclear factor kappa B）信號通路在骨代謝中起到重要調(diào)節(jié)作用[9-10]。在人體內(nèi)，瘦素、骨保護(hù)素對于骨代謝的影響尚未完全清楚。故本研究主要探討血清瘦素、骨保護(hù)素水平與特發(fā)性股骨頭壞死的相關(guān)性及其意義。

1 資料與方法

1.1 一般資料

納入2017年1月～2019年12月于南京中醫(yī)藥大學(xué)附屬南京市中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院骨科住院治療的特發(fā)性股骨頭壞死患者61例作為試驗組。其中男31例，女30例，年齡34～91歲，平均（61.6±12.9）歲，體重指數(shù)（BMI）為（24.8±4.6）kg/m2。按股骨頭壞死ARCO分型[11]，其中Ⅲ型（X線或CT掃描示股骨頭軟骨下或壞死區(qū)骨折、塌陷）28例，Ⅳ型（X線表現(xiàn)為髖關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎，關(guān)節(jié)間隙變窄，髖臼改變或關(guān)節(jié)破壞）33例。同期選擇門診健康體檢者61例作為對照組，年齡35～90歲，平均（61.0±12.4）歲，BMI為（24.6±4.2）kg/m2，其中兩組年齡（±1歲）、性別、BMI（±1kg/m2）配對，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），具有可比性。本研究通過醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)，所有入組者均簽署知情同意書。

1.2 納入標(biāo)準(zhǔn)

（1）無股骨頸骨折病史、無服用激素類藥物、近1周無服藥史、無長期飲酒等病史，無其他嚴(yán)重的系統(tǒng)性合并傷的患者；（2）無糖尿病，無嚴(yán)重的系統(tǒng)性并發(fā)癥，如心、肺、肝、腎等明顯的實質(zhì)性病變；（3）無惡性腫瘤及其他神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)病史者；（4）無細(xì)菌、病毒感染等病史。

1.3 排除標(biāo)準(zhǔn)

（1）近1個月內(nèi)有手術(shù)及創(chuàng)傷史者；（2）近半年體重波動＞20kg的患者[12]。

1.4 方法

所有入組者均于清晨空腹采集肘部靜脈血3～5mL，靜置后4℃條件下3500r/min離心10min，血清分裝后于-80℃冰箱凍存待測。血清中瘦素、骨保護(hù)素的檢測采用免疫磁珠流式液相芯片技術(shù)（Luminex），試劑購自美國EMD Millipore公司，操作嚴(yán)格按說明書進(jìn)行。檢測數(shù)值通過FlexMAP-3D系統(tǒng)獲取并用百分?jǐn)?shù)表示，利用XPonent 4.0軟件及五參數(shù)邏輯回歸分析計算最后數(shù)值[7]。所有分析樣品的數(shù)值單位均為ng/mL。進(jìn)行血清學(xué)檢測的技術(shù)人員均不知道入組血樣的個人信息。

1.5 統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS22.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析，正態(tài)分布計量資料采用（）表示，采用配對t檢驗；非正態(tài)分布計量資料采用中位數(shù)（P25～P75）表示，配對樣本采用Wilcoxon符號秩和檢驗、獨(dú)立樣本采用Mann-Whitney U秩和檢驗；相關(guān)性分析采用Spearman相關(guān)性分析。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組受試者相關(guān)血清指標(biāo)比較

試驗組患者血清瘦素值、骨保護(hù)素值均顯著高于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.001），見表1。兩組受試者血糖、三酰甘油、總膽固醇比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。在特發(fā)性股骨頭壞死ARCO分型IV期患者血清瘦素值為17.69（12.69～34.88）ng/mL，顯著高于Ⅲ期患者血清瘦素 值 的 5.50（3.25～ 9.49）ng/mL（P=0.000）。 而ARCO分型Ⅲ期患者血清骨保護(hù)素值為0.46（0.23～0.62）ng/mL，高于Ⅳ期患者血清骨保護(hù)素值的0.36（0.26～0.45）ng/mL，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P=0.208）。試驗組患者血清瘦素與骨保護(hù)素值無相關(guān)性（r=-0.185，P=0.153）。對照組血清瘦素與骨保護(hù)素值呈正相關(guān)（r=0.333，P=0.009）。試驗組血清瘦素值與股骨頭壞死分期呈正相關(guān)（r=0.583，P=0.000），而試驗組血清骨保護(hù)素值與股骨頭壞死分期無相關(guān)性（r=-0.163，P=0.211）。

表1 兩組受試者相關(guān)血清指標(biāo)比較

2.2 兩組受試者年齡、BMI分別與其瘦素、骨保護(hù)素值相關(guān)性比較

試驗組及對照組血清瘦素值均與其BMI值呈正相關(guān)，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），見表2。在兩組中瘦素值均未發(fā)現(xiàn)與年齡存在相關(guān)性（P＞0.05）。試驗組骨保護(hù)素值與其年齡呈正相關(guān)，與其BMI值呈負(fù)相關(guān)，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。在對照組中，骨保護(hù)素值與BMI值同樣有負(fù)相關(guān)趨勢，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。

表2 兩組受試者年齡、BMI分別與其瘦素、骨保護(hù)素值相關(guān)性分析

2.3 血清瘦素、骨保護(hù)素濃度診斷特發(fā)性股骨頭壞死的敏感性及特異性

采用ROC曲線分析血清瘦素濃度診斷特發(fā)性股骨頭壞死，結(jié)果顯示曲線下面積為0.683，P=0.001，敏感性為 62.30%（95%CI0.587 ～ 0.778），特異性為70.50%，cut-off值為6.12ng/mL。見圖1。

圖1 血清瘦素濃度診斷IONFH的ROC曲線

ROC曲線分析血清骨保護(hù)素濃度診斷特發(fā)性股骨頭壞死，結(jié)果顯示曲線下面積為0.682，P=0.001，敏感性為63.90%（95%CI0.584～0.779），特異性為73.80%，cut-off值為0.33ng/mL。見圖2。

圖2 血清骨保護(hù)素濃度診斷IONFH的ROC曲線

3 討論

股骨頭壞死是多種因素導(dǎo)致的病理過程，其中成骨細(xì)胞及破骨細(xì)胞在其中起關(guān)鍵作用，特發(fā)性股骨頭壞死的發(fā)病機(jī)制尚未清楚。相關(guān)研究表明，瘦素、骨保護(hù)素在骨代謝中發(fā)揮著重要的作用。而瘦素、骨保護(hù)素與特發(fā)性股骨頭壞死患者有關(guān)人體研究尚缺乏。本試驗主要探究人體血清瘦素、骨保護(hù)素水平與特發(fā)性股骨頭壞死的相關(guān)性。

瘦素參與調(diào)節(jié)糖、脂代謝，炎癥及免疫反應(yīng)等多種生理病理進(jìn)程。本研究發(fā)現(xiàn)，瘦素與BMI存在相關(guān)性，故本研究選擇性別、年齡、BMI配對的健康人作為對照組，并排除糖尿病等患者[13]，盡量減少相關(guān)干擾因素。本研究兩組間三酰甘油、總膽固醇值無明顯差異，進(jìn)一步減小血脂異常所造成的影響。

骨保護(hù)素是腫瘤壞死因子受體家族的成員，分子量約60kD，體內(nèi)多種組織器官可分泌骨保護(hù)素，其中心、肺、腎和骨組織合成骨保護(hù)素較多[14]。骨保護(hù)素對于骨代謝的影響主要通過OPG/RANKL/RANK信號通路。破骨細(xì)胞分泌RANKL和骨保護(hù)素，它們相互競爭破骨細(xì)胞上的RANK受體來調(diào)節(jié)破骨細(xì)胞的功能。RANKL促進(jìn)破骨細(xì)胞的增殖，并抑制其凋亡。而骨保護(hù)素則抑制破骨細(xì)胞分化，成熟，并促進(jìn)破骨細(xì)胞凋亡[15]。

在體外研究中，Mutabaruka等[16]研究表明，瘦素可促進(jìn)破骨細(xì)胞的增殖、礦化，并抑制破骨細(xì)胞凋亡。Martin等[17]研究表明，在懸尾造成骨量流失的大鼠模型中，瘦素可促進(jìn)大鼠體內(nèi)骨保護(hù)素的表達(dá)以防止骨量流失。Cheng等[18]研究發(fā)現(xiàn)，雌性大鼠破骨細(xì)胞中，瘦素可以顯著促進(jìn)破骨細(xì)胞增殖、分化及礦化，并促進(jìn)RANKL mRNA的表達(dá)，而瘦素并不影響骨保護(hù)素mRNA的表達(dá)。在小鼠模型中血清瘦素高表達(dá)明顯減少小鼠的骨量，而血清瘦素低的小鼠骨量明顯增多[8]。

Miao等[19]研究發(fā)現(xiàn)，缺血性股骨頭壞死患者股骨頭壞死區(qū)瘦素基因表達(dá)有增高趨勢，但無統(tǒng)計學(xué)差異，而RANKL，RANK的表達(dá)顯著增高。Li等[20]研究335例酒精性股骨頭壞死患者及對照組發(fā)現(xiàn)，骨保護(hù)素和RANKL的基因多態(tài)性與酒精性股骨頭壞死相關(guān)。Zhou等[21]研究表明，瘦素可以減輕高脂飲食誘導(dǎo)的大鼠股骨頭壞死，并促進(jìn)股骨頭血管生成，改善股骨頭血供。這一研究結(jié)果與本研究發(fā)現(xiàn)特發(fā)性股骨頭壞死IV期患者血清瘦素值顯著高于Ⅲ期患者血清瘦素值相一致。

在特發(fā)性股骨頭壞死方面相關(guān)研究較少，本研究顯示，在特發(fā)性股骨頭壞死患者血清瘦素、骨保護(hù)素水平較健康對照組均呈高表達(dá)狀態(tài)，其中瘦素升高水平更加明顯，特發(fā)性股骨頭壞死IV期患者血清瘦素值顯著高于Ⅲ期患者，且血清瘦素值與股骨頭壞死分期呈正相關(guān)。結(jié)合體外試驗相關(guān)結(jié)果，特發(fā)性股骨頭壞死患者在出現(xiàn)股骨頭壞死塌陷后，機(jī)體瘦素高表達(dá)可能促進(jìn)股骨頭血管生成，改善股骨頭血供，延緩股骨頭壞死進(jìn)程。而骨保護(hù)素高表達(dá)，則抑制破骨細(xì)胞功能，防止股骨頭壞死加劇，減緩股骨頭塌陷。本研究發(fā)現(xiàn)，試驗組及對照組血清瘦素值均與其BMI值呈正相關(guān)，并有統(tǒng)計學(xué)意義，這與Tariq等[22]在骨質(zhì)疏松人群中研究結(jié)果一致。本研究中試驗組患者骨保護(hù)素值與其BMI值呈負(fù)相關(guān)，與Stanik等[23]在年輕人群中研究結(jié)果一致，但本研究還發(fā)現(xiàn)血清骨保護(hù)素值與年齡存在正相關(guān)可能。

血清瘦素、骨保護(hù)素在診斷特發(fā)性股骨頭壞死時具有一定的敏感性和特異性。從ROC曲線計算的cut-off值有助于確定股骨頭壞死的臨界值，此臨界值可能為股骨頭壞死的征兆。因此，檢測血清瘦素、骨保護(hù)素濃度有助于監(jiān)測股骨頭壞死患者病情進(jìn)展，cut-off值可作為臨床預(yù)測股骨頭壞死的參考指標(biāo)。

本研究顯示，血清瘦素、骨保護(hù)素在人體內(nèi)變化顯著，與股骨頭壞死進(jìn)程相關(guān)，在其中起到重要作用。在未來體內(nèi)研究中，通過改變血清瘦素、骨保護(hù)素水平有可能延緩股骨頭壞死進(jìn)程，防止股骨頭壞死塌陷，為股骨頭壞死的治療提供新的治療思路。

綜上所述，瘦素、骨保護(hù)素在骨代謝中起重要的作用。在特發(fā)性股骨頭壞死患者血清中，瘦素、骨保護(hù)素呈高表達(dá)狀態(tài)，其參與股骨頭壞死病理進(jìn)程，并起到關(guān)鍵性作用，進(jìn)一步研究可加深對特發(fā)性股骨頭壞死的認(rèn)識，還能利用瘦素、骨保護(hù)素為靶點(diǎn)治療股骨頭壞死。