非創傷性股骨頭壞死患者血清顆粒蛋白前體表達及臨床意義

紀灃軒，李國鵬，畢彤，張維民，賈慶運，韋標方

股骨頭壞死（ONFH）是臨床常見且具有高致殘率的疾病，全世界ONFH患者的數量逐年增加［1］。其病因分為創傷性股骨頭壞死（TONFH）和非創傷性股骨頭壞死（NONFH），酒精、激素、系統性紅斑狼瘡等是NONFH的常見誘因［2-3］。NONFH早期股骨頭自身修復不完善致使局部結構發生改變，后期會出現壞死區局部塌陷，軟骨破壞，最終發展為髖關節功能障礙［4-5］。然而，由于NONFH早期臨床癥狀不典型且診斷困難，明確診斷時疾病已達不可逆狀態，喪失最佳治療時機。顆粒蛋白前體（PGRN）是由GRN基因編碼的一種富含半胱氨酸的分泌型糖蛋白，在多種細胞中大量表達［6］。李春江等［7］通過對比類風濕性關節炎、骨關節炎患者及健康人的血清和關節液中PGRN水平，發現類風濕性關節炎患者中PGRN水平顯著高于其他2組。Konopka等［8］研究發現在軟骨中PGRN對人腫瘤壞死因子受體2（TNFR2）具有特殊親和力，并通過F-A-C結構域的結合激活細胞外調節蛋白激酶（ERK）1/2信號通路，從而促進軟骨細胞增殖和代謝。然而，目前有關血清PGRN水平與NONFH嚴重程度關系的研究較少。本研究擬探討PGRN與NONFH的關系，以期尋找提高NONFH診斷率的潛在生物標志物。

1 對象與方法

1.1 研究對象及分組選取2021年3—7月于臨沂市人民醫院接受治療的NONFH患者為NONFH組，共75例。納入標準：（1）符合《中國成人股骨頭壞死臨床診療指南》（2020年）中NONFH的診斷標準。（2）股骨頭壞死國際骨循壞協會（ARCO）Ⅱ～Ⅳ期。（3）年齡18～60歲。（4）病因屬于酒精性、激素性、特發性，且均為單因素致病。激素性為患者有長期每日激素攝入量超過16 mg的病史，或有大劑量激素沖擊治療超過1周；酒精性為有持續飲酒史（5年以上，平均每天飲酒量100 mL以上）；特發性為排除酒精性、激素性、髖部外傷史、鐮狀細胞病史、潛水病史等，無明顯致病誘因者。排除標準：（1）有代謝性骨病病史，包括骨腫瘤、伴有骨轉移的惡性腫瘤、甲狀旁腺功能亢進癥、甲狀旁腺功能減退癥或腎性骨營養不良、脂肪肝以及免疫性疾病病史。（2）正在行激素治療者及近3個月使用過影響骨代謝藥物者。（3）骨質疏松，髖、膝關節炎或其他關節疾病者。（4）有基礎性疾病。選取同期于我院體檢的性別和年齡匹配的健康個體67例為健康組。研究對象均知情同意，本研究通過臨沂市人民醫院倫理委員會審核批準。

1.2 資料收集記錄研究對象的一般資料，包括性別、年齡、體質量指數（BMI）、病因、壞死側別。采用疼痛視覺模擬評分（VAS）和Harris評分評價髖關節疼痛及功能情況。通過影像學檢查確定是否發生股骨頭塌陷及ARCO分期（雙側NONFH患者ARCO分期取嚴重側分級，ARCO分期Ⅲ期及以上為股骨頭塌陷）。

1.3 酶聯免疫吸附試驗（ELISA）檢測血清PGRN水平 所有研究對象禁飲禁食至少6 h后用不含肝素的真空采血管抽取研究對象外周靜脈血約5 mL，采取3 000 r/min離心10 min分離血清。將離心后所得上清液置于-80℃冰箱保存備用。ELISA檢測血清PGRN水平，試劑盒購于武漢華美，試劑盒均批內差＜8%，批內差＜10%。實驗步驟嚴格按說明書進行。

1.4 統計學方法 采用SPSS 24.0軟件進行數據分析。符合正態分布的計量資料以±s表示，2組間比較采用獨立樣本t檢驗，多組間比較采用單因素方差分析；計數資料以例表示，組間比較采用χ2檢驗。相關性分析采用Spearman或Pearson分析；采用受試者工作特征（ROC）曲線分析血清PGRN水平對NONFH的診斷價值。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 2 組基線情況比較2組的性別、年齡、BMI差異無統計學意義，NONFH組血清PGRN水平高于健康組（P＜0.05），見表1。

Tab.1 Comparison of baseline data between the NONFH group and the healthy group表1 NONFH組與健康組的基線情況比較

2.2 不同臨床特征NONFH患者的血清PGRN水平比較酒精性（35例）、激素性（18例）和特發性（22例）NONFH患者PGRN水平（μg/L）分別為18.10±9.88、20.45±11.93和19.02±9.85，差異無統計學意義（F=0.304，P＞0.05）。雙側壞死的NONFH患者（38例）PGRN水平顯著高于單側壞死（37例）患者［（23.07±10.22）μg/Lvs.（14.69±8.60）μg/L，t=2.162，P＜0.05］。股骨頭塌陷NONFH患者（56例）PGRN水平顯著高于未塌陷（19例）患者［（21.50±10.36）μg/Lvs.（11.39±5.19）μg/L，t=9.850，P＜0.05］。

2.3 PGRN與臨床指標相關性分析Spearman相關分析表明，NONFH患者血清PGRN與ARCO分期呈正相關（rs=0.645，P＜0.01）；Pearson相關分析表明血清PGRN水平與疼痛VAS評分（5.20±1.93）呈正相關（r=0.694，P＜0.01），與Harris評分（58.93±15.89）呈負相關（r=-0.732，P＜0.01）。

2.4 ROC曲線分析ROC曲線結果顯示，血清PGRN水平診斷NONFH曲線下面積（AUC）為0.786（95%CI：0.710~0.862，P＜0.01），最 佳 臨 界 值 為14.55 μg/L，敏感度為0.640，特異度為0.910。見圖1。

Fig.1 ROC curve of PGRN level for predicting NONFH圖1 PGRN水平預測NONFH的ROC曲線

3 討論

由于NONFH癥狀不典型且診斷困難，直到髖關節出現疼痛、功能障礙等表現時疾病已達中晚期，錯過保髖治療的最佳時機。因此，如何提高診斷率是臨床中面臨的巨大的挑戰。血清生物標志物是一種能夠客觀測量和評價生理過程、疾病進程以及治療反應的指標［9］。Yue等［10］研究發現NONFH患者的血清脂聯素（APN）水平較健康人組降低且APN水平與癥狀嚴重程度呈負相關。林清宇等［11］研究顯示，NONFH患者血清纖維蛋白原α鏈水平顯著高于健康人且與ARCO分期等級和壞死面積呈正相關。PGRN是一種由顆粒蛋白串聯重復序列組成的分泌型糖蛋白，由12個半胱氨酸組成，與胚胎發育、腫瘤發生、傷口防御和炎癥有關，在機體內發揮重要作用［12-13］。有研究表明，PGRN參與骨性關節炎的發病過程，并通過阻斷腫瘤壞死因子-β/腫瘤壞死因子受體信號轉導和激活β-連環蛋白通路阻止骨性關節炎的發生［14］。Zhao等［15］發現在小鼠衰老過程中，其椎間盤組織中PGRN水平上調，PGRN的缺失會導致椎間盤組織退行性變早期發作。此外，隨著年齡的增長，PGRN基因敲除小鼠表現出加速的椎間盤基質退化、異常的骨形成和椎骨中過度的骨吸收。Han等［16］研究發現PGRN在ONFH患者關節軟骨中的表達顯著上調，并且可以改善軟骨細胞的合成代謝，在ONFH的發病機制中發揮治療作用。但PGRN在NONFH不同致病因、疾病嚴重程度以及股骨頭內是否存在塌陷中的意義尚未證實。

本研究中，與健康組相比，NONFH組血清PGRN水平顯著上調。在不同臨床特征NONFH患者中發現，不同病因亞組間PGRN差異無意義，雙側壞死PGRN濃度水平顯著高于單側壞死，股骨頭塌陷后PGRN水平顯著增高。血清PGRN濃度水平與ARCO分期、VAS評分呈正相關，與Harris評分呈負相關，可見血清PGRN水平與NONFH疾病進展存在相關性，臨床診療時可通過血清PGRN水平反映NONFH患者疾病的發展程度。ROC曲線表明血清PGRN水平對NONFH存在一定價值。NONFH發病機制復雜，病理生理機制仍不明確，主要與骨代謝異常、骨細胞凋亡、脂肪代謝障礙、骨內壓增高、血管內凝血等有關。其中骨代謝失衡，骨修復能力減弱在疾病的發生、進展中起到重要作用［17］。在壞死的股骨頭修復重建過程中，骨吸收增加和骨形成減少造成骨組織破壞，骨小梁斷裂，從而引發股骨頭壞死［18］。筆者推測血清PGRN水平升高可通過激活ERK1/2信號通路，促進退變軟骨細胞合成代謝，調控軟骨降解，并造成軟骨下骨穩態的失衡，骨組織遭到破壞，進而造成股骨頭壞死的發生［19-20］。

綜上，本研究表明血清PGRN水平對NONFH的診斷存在一定價值，可作為臨床判斷NONFH潛在血清指標。本研究存在一些不足：因Ⅰ期患者影像學以及癥狀表現不明顯且極少進行入院治療以導致納入樣本不均衡；納入病例較少，可能難以代表NONFH患者的整體情況。PGRN水平在NONFH的意義有待更大樣本量臨床研究和基礎實驗加以驗證。