新疆維吾爾族居民血清硫化氫水平與骨密度的相關性調查

李翀，高焱，陸榮柱，何大偉，方玲娜，張盼盼，孫建華，李晶，郝彥明

(1.昆山市第一人民醫院，江蘇 昆山 215300；2.阿圖什市人民醫院，新疆 阿圖什 845350；3.石河子大學醫學院 第一附屬醫院，新疆 石河子 832008)

骨質疏松癥是一個日益嚴重的公共健康問題，并且被認為是老齡化不可避免的疾病。目前骨質疏松治療的藥物為鈣劑、維生素D、降鈣素、雙膦酸鹽等，藥物治療效果已經取得了顯著的進展，但是，盡管在治療上取得了巨大的進步，治療效果和患者的期望仍然存在巨大落差。目前抗骨質疏松藥物可能潛在的一些副作用，比如雙膦酸鹽類藥物的罕見副作用如食管炎、特殊骨折、下頜壞死、房顫等[1]，導致部分患者拒絕使用這些藥物。因此，在骨質疏松癥研究中，近些年來許多新型研究理念應運而生，其中“硫化氫(H2S)與骨質疏松癥相關”逐漸成為研究的新亮點。

硫元素是人體必需的常量元素之一，參與體內能量代謝、結締組織形成、DNA修飾、蛋白合成等生命活動。近年來，不斷有研究發現H2S在骨代謝以及骨質疏松等疾病中也有著重要的調控作用[2-4]。H2S代謝的不平衡可能導致骨代謝異常，比如H2S缺乏的胱硫醚-β-合成酶(CBS)+/-小鼠[4]、飲食誘導的高同型半胱氨酸血癥相關的H2S缺乏小鼠[3]和蛋氨酸限制喂養的大鼠[5]都會導致模型鼠的骨代謝異常。并且通過外源性H2S供體干預H2S缺乏模型時發現，補充外源性H2S能夠預防甚至改變骨丟失。

目前H2S與骨代謝的基礎研究比較多，而臨床證據不足。在既往研究中，本團隊在江蘇昆山地區已對健康體檢人群血清H2S水平與骨密度的相關性做了初步研究，發現血清H2S水平和髖部骨密度呈現負相關，但是另有研究發現在亞洲血統的人群中，骨密度存在著顯著的種族/種族差異。所以我們為了臨床統計分析的準確性和系統性，在新疆維吾爾族進行了血清H2S水平和骨密度的調查研究，進一步驗證不同種族人群中血清H2S水平與骨密度的相關性。

1 資料與方法

1.1 一般資料

2016年11月至2019年11月，收集在新疆阿圖什市人民醫院體檢和就診的維吾爾族人員的基線資料，研究對象入選標準：參與健康體檢或者就診的維吾爾族居民。排除標準[6]：(1)合并多發骨折、開放性骨折、暴力性骨折等疾病的患者；(2)合并慢性肝腎疾病、代謝性疾病、腫瘤、血液系統疾病的患者；(3)行卵巢切除術后的患者；(4)長期接受糖皮質激素、雌激素、降鈣素以及雙膦酸鹽等治療的患者。共入選符合入選標準者250例，其中男111例，女139例，年齡50～80歲；其中骨量正常149例，骨量低下84例，骨質疏松17例。所有研究對象均簽署知情同意，且本研究獲得阿圖什市人民醫院醫學倫理委員會批準。

1.2 指標檢測

1.2.1 一般資料測定 一般資料包括患者的年齡、性別、民族、身高、體重，250例研究對象均為維吾爾族，年齡50～80歲，平均(60.0±7.6)歲。

1.2.2 血清H2S水平測定 為避免對研究對象造成多余的損害，我們留存血常規檢查后的殘余血樣，將血清密閉保存于-80 ℃冰箱，收集完畢后使用同一批次試劑統一檢測血清H2S水平，采用德國TSZ人H2S ELISA試劑盒(目錄號：hg14903)檢測血清H2S水平。

1.2.3 骨密度檢測 因新疆阿圖什市基礎醫療條件差，未能采購標準骨密度檢測DEXA雙能X線骨密度儀,所以我們對250例研究對象使用超聲骨密度檢測儀檢測患者橈骨遠端骨密度，記錄 T值；其中T≥-1.0 為正常，T值位于-2.5～-1.0為骨量減低，T≤-2.5為骨質疏松。

1.3 統計學處理

采用SPSS 23.0統計軟件(IBM公司，美國)進行統計學分析，當P<0.05，結果被認為具有統計學意義。受檢者按性別分成兩組，正態分布數據以均數±標準差(SD)表示，偏態數據以中位數和四分位間距(IQRs)表示，非連續變量用百分比(%)表示；針對不同數據類型，分別用t檢驗、Mann-WhitneyU檢驗比較兩組間的差異。通過中位數檢驗，比較不同骨密度情況下H2S水平的差異性。通過四分位法將人群按H2S水平從高到低分成4組，采用二分類Logistics回歸進一步分析不同濃度下H2S水平造成骨量減低或骨質疏松的風險程度，評估影響骨密度的獨立危險因素。

2 結 果

2.1 研究對象測量指標的基線特征

本研究最終納入的研究對象男性和女性的平均年齡分別為62.2歲(SD 7.5歲)和57.7歲(SD 7.8歲)，平均骨密度分別為-0.92(SD 1.33)和-0.30(SD 1.45)，H2S水平分別為5.80(3.18，8.74)μmol·L-1和3.51(2.54，6.00)μmol·L-1。見表1。

表1 研究人群的基本特征Tab 1 Characteristics of the study population

2.2 不同骨密度下各測量學指標的差異性比較

根據骨密度T值將人群分為骨量正常組、骨量減低組和骨質疏松組，運用方差分析比較不同組間各測量指標的差異。結果顯示，在男性中不同骨密度人群間血清H2S水平存在差異性(表2)，在女性中僅年齡、身高在不同骨密度組間存在顯著差異(表3)。

表2 男性不同骨密度下各人體指標的差異性比較Tab 2 Comparison of the differences of various body indicators in male with different bone mineral density

表3 女性不同骨密度下各人體指標的差異性比較Tab 3 Comparison of the differences of various body indicators in female with different bone mineral density

2.3 不同H2S水平人群骨量減低或骨質疏松發病風險的分析

由于本研究樣本量有限，患骨質疏松癥人群數量較少，因此根據骨密度T值將人群分為骨量正常組和非正常組(骨量減低和骨質疏松組)。通過四分位法將人群按H2S水平從高到低分成4組，采用二分類Logistics回歸進一步分析不同H2S水平造成骨量減低或骨質疏松的風險程度。結果顯示，在男性中最低血清H2S水平組(≤2.55 μmol·L-1)患骨量減低或骨質疏松的風險是最高血清H2S水平組(≥6.981 μmol·L-1)的26.334倍(P<0.05)，低血清H2S水平組(2.551～4.395 μmol·L-1)患骨量減低或骨質疏松的風險是最高血清H2S水平組的19.697倍(P<0.05)(圖1)。在女性中未發現不同H2S水平組的骨量減低或骨質疏松的患病風險存在顯著差異。

圖1 不同H2S水平對男性骨量減低或骨質疏松發病風險的分析Fig1 The risk of osteopenia or osteoporosis in male with different H2S levels

3 討 論

H2S被認為是調節各種生理或病理細胞功能的重要氣體傳遞素[7-9]。內源性H2S由半胱氨酸生成，半胱氨酸由CBS和胱硫醚-γ-裂解酶(CSE)催化[10]。H2S已經在許多組織中被確認與組織代謝相關，包括血管系統、腎臟、心臟、大腦、神經系統和肺[11-13]。此外，細胞和動物研究證明H2S與骨代謝密切相關，H2S調控骨代謝與多種信號通路機制相關，H2S可以通過抑制MAPKs和激活磷脂酰肌醇3-激酶/Akt途徑抑制氧化應激，保護MC3T3-E1細胞免受H2O2誘導的凋亡[14]。H2S可以通過OPG/RANKL 通路而影響成骨細胞和破骨細胞的代謝，OPG競爭性抑制RANKL與破骨細胞膜上的RANK 結合，誘導破骨細胞凋亡而抑制骨的吸收[15]。在去卵巢骨質疏松大鼠模型中發現，股骨組織中OPG的表達明顯降低而RANKL表達增加；外源性H2S 供體NaHS可以促進大鼠股骨組織中OPG 的表達，并且降低了RANKL 的表達[16]。

本團隊在2019年報道，通過對江蘇昆山地區人群的血清H2S水平與骨密度的相關性分析發現血清H2S水平與髖部骨密度呈負相關(r=-0.376，P=0.001)，提示內源性H2S可能為骨密度的危險因素。但是對骨密度的種族流行病學調查分析發現，新疆漢族與維吾爾族在1 377 bp位點的CTR基因核苷酸序列多態性存在顯著差異[17];同樣，Nam等對非洲或亞洲血統的人群統計分析[18]發現，非洲或亞洲不同血統的人群骨密度也存在著顯著的種族差異，并說明了體型對亞洲男性與其他人種之間的差異的重要作用。因此，本團隊在對東部地區漢族人群統計分析后，進一步對西部南疆地區維吾爾族人群進行了血清H2S水平和骨密度的調查研究。分析發現，在男性研究對象中不同骨密度人群間血清H2S水平存在差異性；女性研究對象的年齡、身高在不同骨密度組間存在顯著差異。同時本研究還發現，不同H2S水平組的男性骨量減低或骨質疏松的患病風險存在顯著差異。

本研究存在一定的局限性，與新疆總人口相比，患者樣本量相對較小，因此血清H2S是否和如何影響骨微結構需要在更大的隊列中進一步研究,臨床數據收集需要取得研究對象的知情同意，僅僅3年研究收集的樣本量偏少，我們將繼續調查研究。鑒于新疆的醫療條件差，難以實現通過標準骨密度檢測儀——DEXA檢測骨密度，我們將進一步增加樣本量進行相關研究。