135例脊髓損傷患者骨代謝標志物的回顧性分析

康海瓊，周紅俊，衛波，王一吉，劉根林，劉志忠，鄭櫻，郝春霞，張纓，逯曉蕾，袁媛，蒙倩茹

1.首都醫科大學康復醫學院，北京市 100068；2.中國康復研究中心北京博愛醫院，北京市100068

已有研究發現[1]，與同齡人相比，脊髓損傷患者有更高的骨質疏松及骨折發生率。早期評估骨丟失及骨折相關危險因素對預防脊髓損傷患者骨質疏松及脆性骨折至關重要。

骨代謝標志物是從血液、尿液中檢測出的骨代謝生化產物或相關激素，可反映骨代謝狀態，在反映骨質疏松病理生理過程、判斷骨轉換率、選擇干預措施、判斷療效、監測用藥依從性等方面可彌補骨密度(bone mineral density,BMD)的不足。近年來國外已有多項研究使用骨代謝標志物探討脊髓損傷患者的骨代謝規律及藥物治療效果。骨代謝標志物可大致分為一般生化標志物、骨代謝調控激素和骨轉換標志物(bone turnover markers,BTMs)三類。有國外學者認為，脊髓損傷后骨丟失源于骨吸收及骨形成的偶聯失衡。國內對此研究較少[3-4]。

本研究探討脊髓損傷后骨代謝的規律及脊髓損傷對骨轉換的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料

收集2018 年7 月至2019 年12 月在本科住院康復治療的脊髓損傷患者為研究對象，對患者的骨代謝標志物和臨床資料進行回顧性分析。

診斷標準：脊髓損傷神經學分類國際標準(2011版)[5]。

納入標準：年齡16～69 歲，經查體及脊髓MRI 證實存在脊髓損傷，生命體征穩定。

排除標準：①骨腫瘤或腫瘤骨轉移；②長期使用糖皮質激素、免疫抑制劑、抗驚厥病、抗癌藥、甲狀腺激素、抗骨吸收、促骨形成等影響骨代謝藥物；③患有甲狀旁腺亢進癥、Cushing 綜合征、糖尿病、肝病、腎臟疾病等影響骨代謝的疾病；④有長期酗酒及吸煙史。

共納入患者135例，其中男性110例，女性25例；平均年齡(38.72±12.51)歲；檢測時病程8 d～18 年，中位數76 d；脊髓損傷病因包括車禍、下腰、高處墜落、重物砸傷、椎管狹窄、摔傷、脊髓炎恢復期、脊髓血管畸形等。

本研究經中國康復研究中心醫學倫理委員會批準(No.2018-065-1)。

1.2 方法

所有患者均在清晨空腹時抽取肘貴要靜脈血，采集后立即送往生化室行血清分離；采用全自動電化學發光免疫分析儀(羅氏公司)檢測血清β-I型膠原羧基端肽(β-collagen type I C-terminal telopeptide,β-CTX)、總I型前膠原N端前肽(total N-terminal propeptide of type I precollagen,TP1NP)、25-OH-維生素D[25-hydroxy vitamin D,25(OH)D]和甲狀旁腺激素(parathyroid hormone,PTH)等骨代謝標志物，使用相應試劑盒及試劑，所有操作均按照說明書執行。同時檢測血清鈣和磷。本院β-CTX、TP1NP、25(OH)D、PTH 的實驗室參考范圍分別為0～0.704 ng/ml、15.3～52.7 ng/ml、＞20 ng/ml、15.00～65.00 ng/ml；血鈣和血磷水平參考范圍分別為2.1～2.9 mmol/L和0.81～1.62 mmol/L。

分析骨代謝標志物與性別、年齡、病程及美國脊柱損傷協會殘損分級(American Spinal Injury Association Impairment Scale,AIS)、下肢運動評分等臨床特點的關系，并比較四肢癱與截癱、有/無下肢運動功能、有/無骨質疏松、有/無脊柱骨折或涉及脊柱手術的患者之間骨代謝標志物水平的差異。

1.3 統計學分析

采用SPSS 20.0 進行統計學分析。采用Kolmogorov-Smirnov檢驗判斷骨代謝標志物、病程、年齡是否服從正態分布；若服從正態分布，采用(±s)表示；若不服從則采用M(QL,QU)表示。

分析骨代謝標志物與年齡、病程、AIS 分級的關系時，若分組數據均服從正態分布，采用單因素方差分析；否則采用非參數檢驗中的Kruskal-Wallis 檢驗；若P＜0.05，分別采用LSD 檢驗或Dunnett檢驗進行兩兩比較。分析骨代謝標志物與性別、截癱/四肢癱、有/無下肢運動功能、有/無脊柱骨折或涉及脊柱的手術、有/無骨質疏松的關系時，若分組數據均服從正態分布，采用獨立樣本t檢驗，否則采用非參數檢驗中的Mann-Whitney檢驗。顯著性水平α=0.05。

2 結果

2.1 性別

女性β-CTX 和25(OH)D 水平明顯低于男性(P＜0.01)。為排除性別間因病程不同導致β-CTX 和25(OH)D 的差異，將男女之間病程低于120 d及超過120 d 的病例數進行χ2檢驗，二者之間無顯著性差異(χ2=1.581,P=0.209)。不同性別間TP1NP 和PTH 水平無顯著性差異(P＞0.05)。見表1。

2.2 年齡

不同年齡組間β-CTX、TP1NP和PTH 水平無顯著性差異(P＞0.05)。＜30 歲組、30～50 歲組和＞50 歲組三組之間25(OH)D 水平有顯著性差異(P＜0.05)。見表1。

2.3 病程

不同病程組間β-CTX、TP1NP和PTH 水平有非常高度顯著性差異(P＜0.001)。脊髓損傷后β-CTX 和TP1NP 在4 個月內逐漸升高，4 個月后開始下降；而PTH 在傷后4 個月內逐漸下降，4 個月后開始升高，見圖1～圖3。不同病程組間25(OH)D 水平無顯著性差異(P＞0.05)。見表1。

2.4 AIS分級

AIS D 級患者β-CTX 水平低于A 級和C 級患者(P＜0.05)。各AIS 分級之間TP1NP、25(OH)D 和PTH水平無顯著性差異(P＞0.05)。見表1。

2.5 截癱與四肢癱

截癱患者TP1NP 水平高于四肢癱患者(P＜0.05)。兩者之間β-CTX、25(OH)D 和PTH 水平無顯著性差異(P＞0.05)。見表1。

2.6 下肢運動功能

有下肢運動功能的患者與無下肢運動功能的患者之間β-CTX、TP1NP、25(OH)D 和PTH 水平均無顯著性差異(P＞0.05)。病程120 d 內患者中，有下肢運動功能組TP1NP 和PTH 高于無下肢運動功能組(P＜0.05)，二者之間β-CTX和25(OH)D水平無顯著性差異(P＞0.05)。見表1。

2.7 脊柱是否骨折/手術

有脊柱骨折或涉及脊柱手術的患者β-CTX 水平高于無脊柱骨折或涉及脊柱手術患者(P＜0.05)，二者之間TP1NP、25(OH)D 和PTH 水平無顯著性差異(P＞0.05)。見表1。

2.8 有無骨質疏松

骨質疏松患者β-CTX 水平明顯低于無骨質疏松患者(P＜0.01)，PTH 水平明顯高于無骨質疏松患者(P＜0.01)。兩組之間TP1NP 和25(OH)D 水平無顯著性差異(P＞0.05)。見表1。

2.9 血鈣水平

患者血鈣水平為2.01～2.65 mmol/L。2例患者略低于正常，其余均在正常范圍，未見高鈣血癥患者。

2.10 血磷水平

患者血磷水平為0.86～1.99 mmol/L。有11 例患者略高于正常。其余均在正常范圍。

表1 所有患者骨代謝標志物比較

圖1 β-CTX隨病程的變化趨勢

圖2 TP1NP隨病程的變化趨勢

3 討論

骨細胞的活動可以通過測量骨形成及骨破壞等BTMs 來間接評估。BTMs 包括骨形成和骨吸收標志物，分別是反映成骨細胞和破骨細胞功能的骨組織產物。目前多推薦I型前膠原N端前肽(N-terminal propeptide of type I precollagen,P1NP)為首選骨形成標志物，β-CTX為首選骨吸收標志物[6]。BTMs不能用于骨質疏松的診斷，但BTMs 與BMD 結合可以更好地預測骨折風險。有研究發現，血清P1NP 和I型膠原羧基端肽(collagen type I C-terminal telopeptide,CTX)水平與骨折風險之間均有顯著相關性[7]，BTMs 水平對骨折風險預測信息獨立于BMD，因此可能補充傳統的骨折風險評估[8-10]。研究BTMs的變化規律可為明確脊髓損傷患者骨丟失的發生發展過程，采取特異性預防及治療措施提供依據。

圖3 PTH隨病程的變化趨勢

多項研究發現[11-14]，脊髓損傷后骨吸收標志物明顯升高，而骨形成標志物略升高或無明顯變化，骨吸收標志物升高的程度明顯高于骨形成標志物。Paker等[15]發現，48 例患者創傷性脊髓損傷后1 年內CTX 顯著升高，損傷1 年后CTX 較1 年內降低，但仍高于正常水平[15]。Gaspar 等[16]曾報道CTX 與病程呈負相關。Ma?moun 等[17]發現，病程2 年內脊髓損傷P1NP、CTX水平明顯高于病程超過2 年的患者和正常對照組。本研究發現，β-CTX 和TP1NP 在4 個月內逐漸升高，4個月后逐漸下降；二者隨病程變化的規律與上述研究結果類似。高血清CTX水平與脊髓損傷患者跌倒相關的骨折有關[18]，早期給予唑來膦酸鈉單次5 mg可有效阻止急性脊髓損傷后髖部及前臂的骨丟失[19]。在脊髓損傷早期給予抗骨吸收治療可能會成為預防或延遲脊髓損傷患者發生骨質疏松的有效方法。

Liu 等[20]發現，與被動制動組相比，脊髓損傷組大鼠有更高的骨轉換率，脛骨的生物力學強度更低，這可能是神經功能損傷導致的骨吸收與骨形成失衡的結果。亦有研究發現，截癱與四肢癱之間BTMs 無差異[17,21]，運動不全損傷患者的CTX 低于運動完全性損傷患者[22]，AIS 越低的患者骨轉化指標中的P1NP 和CTX 升高越明顯[3]。本研究發現，AIS A 級、C 級與D級之間β-CTX 水平有顯著性差異，各AIS 分級之間TP1NP 水平無顯著性差異；四肢癱與截癱之間β-CTX水平、下肢有運動功能與無運動功能患者之間β-CTX和TP1NP 水平均無顯著性差異。與既往研究[2,22]結果有區別。考慮到β-CTX 和TP1NP 隨病程變化差異較大，為排除病程的影響因素，調取各組間無明顯差異的病程120 d 以內的患者進行分析，發現有下肢運動功能患者TP1NP水平高于無下肢運動功能患者，兩者間β-CTX 無顯著性差異。本研究對脊髓損傷患者進行多種類型分組后，未發現脊髓損傷程度與β-CTX 及TP1NP 之間的明確關系。脊髓損傷后骨質疏松的發生原因仍需進一步探討。

考慮到β-CTX和TP1NP分別是反映破骨細胞及成骨細胞功能的代謝產物，而納入本研究的患者已除外影響骨轉換的疾病，并且未使用影響骨轉換的藥物；在本研究中未發現神經損傷對骨轉換的明確影響，因此脊髓損傷患者受傷后早期BTMs 的升高需考慮其他因素所致。多項研究已證實，骨折后BTMs 會明顯升高[23-27]，并且BTMs 的變化程度受骨折部位、骨折數量的影響。不同部位骨折后BTMs 的達峰時間不一致[23,28-29]。Qi等[30]發現，骨質疏松性椎體骨折行經皮椎體成形術后的患者在術后3～6 個月β-CTX 持續升高。目前未檢索到關于有椎體骨折而無神經損傷的年輕患者BTMs 變化的相關文獻。既往關于脊髓損傷后BTMs 變化的研究納入的患者多為外傷所致，在這些研究中未提及脊柱骨折或涉及脊柱的手術對BTMs 的影響。本研究發現，無脊柱骨折或涉及脊柱手術組β-CTX 水平低于有脊柱骨折或涉及脊柱手術組，其中無脊柱骨折或涉及脊柱手術組中只有2 例(28.57%)β-CTX 水平略高于正常高限，有脊柱骨折或涉及脊柱手術組中有90 例(70.31%)高于正常高限。本研究納入的患者平均在傷后4 個月時β-CTX 和TP1NP 水平達到峰值，4 個月后逐漸下降。綜合上述因素，考慮有脊柱骨折或涉及脊柱手術是脊髓損傷后患者BTMs 升高的主要原因。本研究中納入的無脊柱骨折或涉及脊柱手術的患者僅有7 例，樣本量較小，脊髓損傷對BTMs的影響需在更多無脊柱骨折或涉及脊柱手術的患者中進行證實。本研究的結果提示與無脊柱骨折或涉及脊柱手術的患者相比，有脊柱骨折或涉及脊柱手術的患者可能有更嚴重的骨丟失風險。

本研究發現女性患者β-CTX 水平低于男性，具體原因尚不明確。有骨質疏松的患者β-CTX 水平明顯低于無骨質疏松者，可能與有骨質疏松的患者病程(介于436～6580 d之間，中位數4235 d)長于無骨質疏松患者(受傷時間介于8～5062 d 之間，中位數63 d)有關。提示脊髓損傷患者發生骨質疏松時骨代謝處于低轉換水平，給予PTH治療可能為更好的選擇[31]。

維生素D 對肌肉骨骼健康至關重要，因為它促進腸道鈣吸收，使新形成的骨樣組織礦化，并在肌肉功能中起重要作用。維生素D 缺乏癥可能會導致骨質疏松癥進展、跌倒和骨折。大鼠急性脊髓損傷后補充維生素D 有助于功能恢復[32]。Koutrakis 等[33]發現，與脊髓損傷患者高血清25(OH)D 相關的獨立因素包括維生素D 攝入、年齡、訓練時間、女性、白種人、攝入紅酒、從不吸煙或戒煙。大多數患者不能從飲食中獲取足夠的維生素D 和鈣。脊髓損傷完全性與否、損傷水平、病程、移動性、外出時間、并發癥與血清維生素D 無關。最能預示維生素D 水平的為維生素D 的補充攝入。我國《維生素D 與成年人骨骼健康應用指南(2014 年簡化版)》[34]建議：血清25(OH)D ＜30 nmol/L(2.5 nmol/L=1 ng/mL)，為維生素D 缺乏；血清25(OH)D 30～49.9 nmol/L，為維生素D 不足；血清25(OH)D ≥50 nmol/L，為維生素D 足夠。本研究發現，脊髓損傷患者25(OH)D 水平與病程、AIS 分級、截癱/四肢癱、有/無下肢運動功能、有/無脊柱骨折或涉及脊柱的手術、有/無骨質疏松均無關。＞50歲組25(OH)D 水平明顯高于＜30 歲組和30～50 歲組，可能與前者中女性患者比例(6.67%)明顯低于后兩者(分別占23.08% 和21.21%)有關。女性患者25(OH)D 水平(9.88±2.64 ng/ml)明顯低于男性(15.36±6.49ng/ml)。魏秋實等[35]亦發現，我國女性25(OH)D 水平明顯低于男性。原因仍有待進一步探討。本研究中58 例(43.70%)患者為25(OH)D 缺乏，57 例(42.22%)為25(OH)D 不足，只有20 例(14.81%)為25(OH)D 足夠，25(OH)D 不足和缺乏的患者占85.19%，明顯高于外國脊髓損傷患者的39%[36]。本研究提示我國脊髓損傷患者普遍存在25(OH)D 的缺乏和不足，女性患者尤其嚴重，提示臨床醫師應注意患者25(OH)D 的監測，及時補充25(OH)D，從而預防骨質疏松的發生。

PTH 的主要生理功能包括增加尿鈣重吸收，抑制尿磷重吸收并調節維生素D 在腎臟的活化和代謝，以及刺激骨形成和骨吸收。雖然PTH 也可促進破骨細胞的骨吸收作用，但小量間歇性給藥時，PTH 促進骨吸收的作用晚于其促進骨形成的作用，因此存在一個促進骨形成的窗口期，其間PTH 的作用主要為促進骨形成[37]。動物研究證明，間歇性給予PTH 肌注可保持成骨細胞及破骨細胞數量，并提高骨形成率[38]。本研究發現18 例(13.33%)患者PTH 低于正常水平，3 例(2.22%)患者略高于正常高限，大部分患者的PTH(84.44%)在正常范圍內。PTH 與年齡、AIS 分級、性別、截癱/四肢癱、有/無下肢運動功能、有/無脊柱骨折或涉及脊柱的手術無關。PTH 隨病程變化的趨勢與β-CTX 及TP1NP 相反，在脊髓損傷后4 個月內呈下降趨勢，4 個月后逐漸上升，考慮可能的原因為脊髓損傷后由于脊柱骨折或制動，骨吸收活躍，大量鈣入血，升高的血鈣水平導致了PTH 的降低，當骨轉換降低后，血鈣水平恢復正常，PTH 亦逐漸升高至正常水平。脊髓損傷本身對PTH的影響及PTH在治療脊髓損傷患者骨質疏松方面的效果仍需進一步探討。本研究中未發現脊髓損傷后PTH亢進現象。

對血清鈣和血清磷的檢驗發現，2 例患者血清鈣略低于正常，其余患者均在正常范圍，未見文獻[39-40]中曾報道的高鈣血癥患者。有11例患者血清磷略高于正常，但均未超過2 mmol/L。其余均在正常范圍。

綜上所述，脊髓損傷早期骨轉換率較高，提示發病后早期給予抗骨吸收藥物可能會減少脊髓損傷患者的骨丟失。未能明確脊髓損傷程度對TP1NP和β-CTX水平的影響。脊髓損傷后TP1NP和β-CTX水平的升高可能與受傷時脊柱骨折或傷后有涉及脊柱的手術有關。我國脊髓損傷患者普遍存在25(OH)D 缺乏及不足，補充維生素D應成為臨床中的常規治療。

利益沖突聲明：所有作者聲明不存在利益沖突。