重組人生長激素對特發性矮小癥兒童血清IGF-1/IGFBP-3摩爾比的影響及其臨床意義

張靜靜,賈媛媛,胡苗苗,成勝權

(中國人民解放軍空軍軍醫大學第一附屬醫院 兒科,陜西 西安 710032)

特發性矮小癥(idiopathic short stature,ISS)是我國最常見的生長發育障礙疾病之一,占矮小兒童的60%～80%,臨床實踐中沒有明確的病因[1-2]。重組人生長激素(recombinant human growth hormone,rhGH)被廣泛用于治療由各種原因導致的矮小,包括ISS[2]。其作用機制在于刺激肝臟和其他器官產生胰島素樣生長因子-1(insulin-like growth factor-1,IGF-1),作用于骨骺板中的軟骨細胞,促進膠原蛋白和硫酸黏多糖的合成,從而起到促進骨生長的作用[3-4]。目前許多研究人員在努力尋找可以反映rhGH安全性和有效性的合適因子[3-6]。IGF-1濃度是監測和調控rhGH治療應用最廣泛的參數[7]。但由于操作技術困難,很難測定活性形式的游離IGF-1。IGF結合蛋白(IGF binding protein,IGFBP)-3是目前已知與IGF-1親和力最強的載體蛋白之一[6,8],被認為可提供生長激素(growth hormone,GH)分泌能力的額外信息[7]。然而IGFBP-3的臨床價值仍然存在爭議,可能是因為IGFBP-3檢測數據的參考標準不同。已知IGF-1和IGFBP-3之間的摩爾濃度顯著相關,IGF-1/IGFBP-3摩爾比似乎更能準確反映兩者的真實結合能力[9]。因此本研究選擇學齡期ISS兒童作為研究對象,通過檢測rhGH治療期間血清IGF-1、IGFBP-3水平及IGF-1/IGFBP-3摩爾比變化,希望為預測治療2年內的生長反應提供更可靠的指標。

1 對象與方法

1.1 研究對象

收集2016年6月至2020年6月我院收治的132例學齡期(6～12歲)ISS兒童的臨床和實驗室記錄并進行回顧性分析。患兒中男82例,女50例。ISS的診斷標準[10]:(1) 根據最新中國兒童生長圖表,與年齡、性別和種族相匹配的兒童相比,身高小于平均值的2個標準差或低于平均值的第3百分位數;(2) 出生時體長和體重發育正常,四肢發育良好,無宮內發育遲緩;(3) 無明顯的慢性器質性疾病,無染色體異常,無營養不良,無明顯或嚴重的情緒障礙;(4) 使用胰島素、可樂定、左旋精氨酸、左旋多巴或胰高血糖素進行兩種獨立的生長激素激發試驗,GH峰值超過10 μg·L-1,并且血清IGF-1濃度正常。納入標準:符合ISS診斷標準;年齡6～12歲;生長緩慢;臨床數據完整;按計劃接受≥2年的rhGH治療;已將研究內容告知家屬或法定監護人。排除標準:(1) 診斷時的生長學數據不適用;(2) 營養不良,垂體或下丘腦病變,內分泌遺傳代謝疾病,各種慢性疾病導致的生長遲緩;(3) 有rhGH治療史,確診后1個月內未進行rhGH治療或rhGH治療時間不足2年;(4) 在接受2年rhGH治療前出現青春期體征;(5) 嚴重肝腎功能障礙、Turner綜合征或性早熟。

1.2 治療方法

基于矮小兒童的診斷和治療指南[9],rhGH治療劑量范圍為0.10～0.20 IU·kg-1·d-1,0.10～0.15 IU·kg-1·d-1視為低劑量,0.16～0.20 IU·kg-1·d-1為高劑量。所有ISS兒童于每晚睡前1h皮下注射rhGH,注射部位選擇大腿外側到肚臍,每次更換注射部位,至少治療2年。在治療過程中,需遵醫囑合理安排患兒健康飲食,充足睡眠,并引導孩子適量進行特定運動。

1.3 生長學和臨床數據

入組后獲取人體測量數據和病史,包括性別、實際年齡、骨齡、身高、體重、體重指數(body mass index,BMI)、父母身高中位值(mid-parental height,MPH)、青春期狀態、rhGH劑量(mg·kg-1·周-1)、GH激發試驗中血清GH峰值以及血清IGF-1和IGFBP-3水平。數據從各自的數據管理系統中收集,所有參與中心均提供按照標準程序生成的實驗室數據。身高、體重和BMI的標準差分值(standard deviation score,SDS)轉換基于《國家學生體質與健康標準》[11],SDS=(兒童的實際值-相同性別和年齡的正常兒童的中位數)/相同性別和年紀的正常兒童的標準差。MPH(cm)計算公式:女童(父親身高-13+母親身高)/2;男孩(父親身高+母親身高+13)/2。然后將MPH轉換為SDS值。骨齡由主治醫師使用Greulich-Pyle法[12]對左手腕X線片進行評估。使用Prader睪丸體積器測量睪丸體積。治療前后數據差值(Δ)=治療后值-治療前值。在治療后(6±1)個月、(12±3)個月和(24±3)個月測定Δ身高、ΔIGF-1和ΔIGFBP-3SDS。根據治療1年后Δ身高SDS評估兒童生長反應,Δ身高SDS<0.3定義為ISS兒童治療反應不良,Δ身高SDS≥0.3定義為ISS兒童治療反應良好。

1.4 血清IGF-1和IGFBP-3水平檢測

于治療前及治療后6、12、24個月采集禁食8 h靜脈血3 ml,與GH不同,血清IGF-1和IGFBP-3水平在一天中不會有太大波動,因此在上午9～11點之間采血即可。2 h內離心分離血清,并儲存在-80 ℃。樣品保存不超過4個月。采用化學發光法測定血清IGF-1和IGFBP-3濃度,并將IGF-1和IGFBP-3轉換為SDS值,具體操作嚴格按照說明進行。

1.5 統計學處理

所有統計分析均采用SPSS 23.0軟件進行。首先進行Shapiro-Wilk正態性檢驗,文中所用數據均符合正態分布,以平均值±標準差表示,使用重復測量的方差分析比較不同時間點的數值,然后進行事后Bonferroni校正法調整顯著性;兩組間比較采用獨立t檢驗。Pearson相關分析用于評估正態分布指標之間的相關性。在rhGH治療的第2年,使用Δ身高 SDS和ΔIGF-1 SDS、ΔIGFBP-3 SDS作為固定因素變量,基線時身高作為協變量,進行協方差(ANCOVA)分析。P<0.05被認為差異有統計學意義。

2 結 果

2.1 ISS患兒基線實驗室結果

所有ISS患兒平均年齡(9.14±2.17)歲,平均骨齡(8.35±2.11)歲,平均BMI(14.72±1.57)kg·m-2,平均身高(121.45±15.08)cm,基線血清IGF-1水平為(120.11±59.50)ng·ml-1,血清IGFBP-3水平為(2 374.61±1 082.65)ng·ml-1,IGF-1/IGFBP-3摩爾比為0.07±0.01;rhGH初始劑量為(0.25±0.06)mg·kg-1·周-1,GH峰值水平為(20.26±12.93)ng·ml-1。

2.2 身高及血清IGF-1、IGFBP-3水平變化

在rhGH治療前,ISS患兒身高SDS為-2.75±0.62(-4.73～-1.91),在整個治療過程中,患兒身高SDS有顯著改善(P<0.001)。rhGH治療1年和2年后,IGF-1 SDS、IGFBP-3 SDS以及IGF-1/IGFBP-3摩爾比SDS均增加,與基線相比差異有統計學意義(P<0.05);然而治療2年時,血清IGF-1 SDS和IGFBP-3 SDS與治療1年時相比差異均無統計學意義(P>0.05)。見表1、圖1。

表1 ISS患兒rhGH治療開始時和治療期間的身高及血清IGF-1、IGFBP-3水平

圖1 ISS患兒rhGH治療開始時和治療期間的身高及血清IGF-1、IGFBP-3水平變化趨勢

2.3 基線時血清IGF-1/IGFBP-3水平與rhGH治療1年后生長反應的關系

共有12例兒童治療反應不良,120例兒童治療反應良好。反應不良的ISS兒童在rhGH治療開始時的實際年齡(P=0.007)、骨齡(P=0.006)明顯大于反應良好兒童,IGF-1/IGFBP-3摩爾比(P<0.001)和IGF-1/IGFBP-3摩爾比SDS(P=0.014)明顯低于反應良好兒童,而兩組患兒性別、MPHSDS、BMI SDS、血清IGF-1和IGFBP-3水平差異無統計學意義(P>0.05,表2)。進一步校正年齡因素對IGF-1/IGFBP-3摩爾比的影響,經多因素Logistic回歸分析后,基線時IGF-1/IGFBP-3摩爾比SDS較低仍是影響rhGH治療反應不良的獨立危險因素(非標準化系數=-5.686,Exp(b)=0.003,95%置信區間0.001～0.058,P<0.001)。

表2 rhGH治療1年后反應良好和反應不良兒童的基線特征

2.4 Δ身高SDS與血清ΔIGF-1、ΔIGFBP-3水平及ΔIGF-1/IGFBP-3摩爾比的相關性

治療1年后ISS患兒Δ身高 SDS與ΔIGF-1(r=0.131 9,P=0.023 9)、ΔIGF-1/IGFBP-3摩爾比(r=0.133 1,P=0.022 5)、ΔIGF-1/IGFBP-3摩爾比SDS(r=0.153 9,P=0.008 2)呈正相關;而治療2年后ISS患兒Δ身高 SDS與ΔIGF-1/IGFBP-3摩爾比(r=0.129 8,P=0.034 8)、ΔIGF-1/IGFBP-3摩爾比SDS(r=0.124 5,P=0.036 7)呈正相關。在治療1年和2年后,ISS患兒Δ身高SDS與血清ΔIGFBP-3或ΔIGFBP-3 SDS水平無相關性(表3)。在ANCONA分析中,進一步校正作為協變量的基線身高后,治療2年后Δ身高SDS與ΔIGF-1/IGFBP-3摩爾比SDS(r=0.035 2,P=0.046 7)呈正相關(表4)。

表4 rhGH治療2年后Δ身高SDS的協方差(ANCOVA)分析

3 討 論

在本研究中,我們初步證明了血清IGF-1/IGFBP-3摩爾比在充分反映學齡期ISS兒童rhGH治療2年身高結局方面的有用性。我們發現,ISS患兒對rhGH治療的反應與ΔIGF-1/IGFBP-3摩爾比和ΔIGF-1/IGFBP-3摩爾比SDS呈正相關,但是與IGF-1或IGFBP-3單獨指標濃度變化的相關性并不十分密切。這提示治療2年期間ISS兒童身高的持續增加與血清IGF-1/IGFBP-3摩爾比SDS的升高有關。

rhGH治療第1年的生長反應是長期身高增長的最佳指標之一[7]。初始生長速率、rhGH治療3個月后的骨重塑標志物水平和身高SDS已被用于評估治療反應[13]。在本研究中,使用身高SDS作為治療反應評估指標,發現ISS患兒在治療1年后呈現良好的Δ身高SDS。說明大多數學齡期ISS兒童在接受rhGH的第1年時都獲得了滿意的身高增益反應。此外,rhGH治療1年后,治療反應良好的患兒開始治療時的實際年齡和骨齡相對較低,提示早期診斷和rhGH治療在ISS兒童中的重要性;然而兩組不同治療反應的患兒MPH無差異。因此僅通過MPH等臨床數據判斷生長反應性是不夠的。

GH-IGF-1軸是控制兒童線性生長的內分泌系統的關鍵[14]。GH通過作用于肝臟來調節IGF-1的釋放,從而調節兒童期的骨生長[15]。IGF-1分泌不依賴于晝夜節律或脈動[8]。然而,循環IGF-1水平卻受到許多激素的影響,如胰島素[16]、甲狀腺激素[17]和性激素[18]。低水平的雌激素會刺激IGF-1的分泌,而高水平的雌激素會減少IGF-1的分泌[18]。在本研究中,受試者均無營養不良、慢性內分泌/營養/炎癥疾病和青春期前疾病。IGF-1與循環中的特定IGFBP結合,其中IGFBP-3在IGF-1的代謝中起重要作用[7]。IGFBP-3通過結合抑制IGF-1的生物活性,從而降低循環中游離IGF-1的濃度[7]。IGFBP-3通過其酸不穩定亞基與IGF-1形成三元復合物,這種復合物的形成延長了其在循環中的半衰期[19]。IGF-1游離形式的半衰期約為10 min,三元復合物形式的半衰期為12～15 h[20]。因此在本研究中,我們將IGF-1/IGFBP-3摩爾比作為生長標志物。

本研究結果顯示,基線時血清IGF-1/IGFBP-3摩爾比SDS較低是影響ISS兒童rhGH治療反應不良的獨立危險因素,提示基線時低血清IGF-1/IGFBP-3摩爾比SDS與身高增加反應不良有關。此外,rhGH治療1年和2年后的ISS患兒Δ身高 SDS與ΔIGF-1/IGFBP-3摩爾比(r=0.133 1,P=0.022 5)、ΔIGF-1/IGFBP-3摩爾比SDS(r=0.153 9,P=0.008 2)均呈正相關;而且校正作為協變量的基線身高后,治療2年后Δ身高SDS與ΔIGF-1/IGFBP-3摩爾比SDS(β=0.035 2,P=0.046 7)也呈正相關,提示學齡期ISS兒童rhGH治療后的身高反應與IGF-1/IGFBP-3摩爾比及其SDS變化有關。此外,我們還發現治療1年后ISS患兒Δ身高 SDS與ΔIGF-1呈正相關,但是未觀察到與ΔIGFBP-3濃度的關系,這可能是因為IGFBP-3在某些條件下(如炎癥)分泌后會被蛋白酶裂解[9]。此外,片段化的IGFBP-3沒有功能[7]。這些都增加了使用血清IGFBP-3水平作為監測rhGH療效工具的不確定性。在本研究中,與rhGH治療反應不良的兒童相比,治療反應良好的兒童具有更高的基線IGF-1/IGFBP-3摩爾比及其SDS,提示基線IGF-1/IGFBP-3摩爾比及其SDS越高,rhGH治療反應良好的可能性越大。而IGF-1/IGFBP-3摩爾比越高意味著IGF-1相對于IGFBP-3的不平等增加,提示他們體內游離IGF-1的比例更高,這可能反映了IGF-1基因對GH作用的更高敏感性?？傊?本研究結果提示IGF-1/IGFBP-3摩爾比,尤其是IGF-1/IGFBP-3摩爾比SDS可能更適合作為監測接受rhGH治療的學齡期ISS兒童身高反應的工具。

本研究也有幾個局限性。首先,回顧性研究的設計導致收集的一些數據相對不完整,因此本研究只能盡可能地納入基礎信息相對較完整的患者。下一步的工作重點還是需要進行前瞻性研究,以證實該結論的可靠性。第二,入組ISS患兒數量有限,且研究周期較短。因此我們會在達到成年身高后進行進一步的回顧性研究,以驗證基于前2年生長和激素反應預測的成人身高是有用和準確的。第三,缺乏血清胰島素、IGF-2、游離IGF-1等指標。第四,盡管已經將診斷出基因異常的兒童排除在外,但并非所有患者都接受了矮小基因測試。由于兒童的身高是通過多基因的方式遺傳自父母[21],因此需要通過基因分析來找到一個良好反應群體。盡管如此,本研究結果對于分析IGF-1/IGFBP-3摩爾比與生長反應的關系亦有一定的參考意義。

綜上,本研究中大多數學齡期ISS兒童在接受rhGH治療的前2年,身高都有一定程度的增加,且血清IGF-1和IGFBP-3逐漸正?；?然而治療反應良好的兒童基線時IGF-1/IGFBP-3摩爾比及其SDS更高,且基線IGF-1/IGFBP-3摩爾比SDS較低是影響rhGH治療反應不良的獨立危險因素,此外校正作為協變量的基線身高后,治療2年后Δ身高SDS與ΔIGF-1/IGFBP-3摩爾比SDS呈正相關。因此,我們有理由認為血清IGF-1/IGFBP-3摩爾比SDS可能更適合作為預測學齡期ISS兒童接受rhGH治療后身高反應的生物標志物。此外,本研究結果可能有助于改善接受個性化rhGH治療兒童的總體生長結局。