老年患者骨密度與血漿TGF-β1、MCP-1水平及血管鈣化的相關性

葉林 王維山 沈世杰 葉國敏 史晨輝

(石河子大學 1第一附屬醫院骨科中心,新疆 石河子 832002;2醫學院)

研究發現骨質疏松與血管鈣化常在同一個體中出現,骨密度(BMD)與血管鈣化呈負相關性〔1〕。但骨質疏松與血管鈣化之間究竟有何關系,它們是否存在著共同發病機制,目前仍然不清楚。有研究者認為,血管損傷后釋放并激活轉化生長因子(TGF)-β1,誘導骨髓腔內的間充質干細胞(MSCS)遷移至外周血循環內,同時激活其下游通道中單核細胞趨化蛋白(MCP)-1募集MSCS至血管損傷處發生骨樣分化,最終導致血管鈣化和骨質疏松同時出現的病理現象〔2〕。因此,血漿TGF-β1、MCP-1可能是聯系骨質疏松與血管鈣化的橋梁,但目前國內關于上述研究很少,本研究探討老年患者骨密度與血管鈣化、血漿TGF-β1、MCP-1水平及一般資料、生化資料的相關性。

1 資料與方法

1.1一般資料 選取2021年5月至2022年3月在石河子大學醫學院第一附屬醫院住院患者300例,納入標準:①行BMD檢測年齡大于60歲的患者;②自愿受試,簽署知情同意書者。排除標準:①合并有惡性腫瘤者;②有嚴重肝、腎疾病者;③有急、慢性感染者;④伴有單個或多個臟器纖維化者;⑤伴有系統性血管炎者;⑥伴有活動性自身免疫性疾病者;⑦伴有神經膠質細胞瘤者;⑧伴有慢性阻塞性肺氣腫者;⑨伴有服用影響骨代謝的各種藥物者;⑩拒絕行腰椎X線側位檢查的患者,嚴格按照納入及排除標準,進行篩選,符合條件的共300例。

1.2記錄患者一般情況 患者一般情況包括年齡、性別、體質量指數(BMI)、糖尿病、高血壓、冠心病。入院后24 h內空腹抽取靜脈血,以全自動生化分析儀(貝克曼Au5800)檢測血鈣、血磷、白蛋白及堿性磷酸酶(ALP)。本研究獲得醫院醫學倫理審查委員會的批準,所有受試者簽署知情同意書。

1.3血管鈣化評分并分組 使用Kodak Direct DR 3000 X線機對患者進行腰椎側位X線檢查,評價腹主動脈鈣化(AAC)情況:由同一名檢驗豐富的專業影像學醫生盲法對所有上述檢查進行閱片及評分。觀察患者腹主動脈條形高密度及縱向線狀鈣化影,并使用Kauppila半定量積分法〔3〕評估AAC水平,根據腹主動脈前后壁各節段(L1～L4)鈣化斑塊的長度,計算AAC的綜合積分。評分標準:無鈣化計0分;鈣化范圍小于動脈壁長度1/3計1分;鈣化范圍為動脈壁長度的1/3～2/3計2分;鈣化范圍為大于動脈壁長度的2/3計3分,AAC積分總分為0～24分。

1.4BMD檢測 采用美國Norland 公司生產的DPX-NT雙能X線BMD測量儀檢測患者腰椎1～4節段及左側髖關節兩個部位的BMD,BMD值單位為 g/cm2。選取最低T值作為該患者的BMD T值納入研究。根據2017 年原發性骨質疏松的分類診斷標準:骨量正常(T≥-1.0),骨量減少(-2.5

1.5血漿 TGF-β1、 MCP-1水平測定 所有研究對象入院后次日晨起空腹抽取靜脈血3 ml置于EDTA抗凝管中,離心機4 ℃ 3 000 r/min離心10 min后,分離出上清血漿后置于-80 ℃冰箱保存待測。血漿TGF-β1、MCP-1分別由中國聯科生物科技有限公司生產的TGF-β1酶聯免疫吸附試驗(ELISA)試劑盒、MCP-1 ELISA試劑盒監測其表達水平,嚴格按說明書操作。按照試劑盒說明書檢測各孔 450 nm 和570 nm波長處吸光度并繪制標準曲線,計算各指標相應質量濃度。

1.6統計學處理 采用SPSS25.0軟件進行Kruskal-Wallis秩和檢驗、χ2檢驗、Pearson相關系數、多元線性回歸分析。

2 結 果

2.13組一般資料的比較 骨量減少組年齡明顯低于骨量正常組(P=0.002),骨質疏松組年齡明顯高于骨量正常組(P<0.001),骨質疏松組與骨量減少組比較差異無統計學意義(P=0.112);各組間女性占比量比較差異有統計學意義(P<0.05),骨量減少組女性占比量明顯高于骨量正常組(P=0.012),骨質疏松組女性占比量明顯高于骨量正常組(P<0.001),骨質疏松組女性占比量明顯高于骨量減少組(P=0.024);骨量正常組體質量指數(BMI)明顯高于骨質疏松組(P<0.001),骨量減少組BMI明顯高于骨質疏松組(P<0.001),骨量正常組與骨質減少組比較差異無統計學意義(P=0.489);骨質疏松組ALP明顯低于骨量正常組(P=0.001),骨量減少組與骨量正常組、骨量減少組與骨質疏松組ALP比較差異均無統計學意義(P=0.052、0.093)。骨質疏松組白蛋白值明顯低于骨量正常組(P<0.001),骨量減少組白蛋白值明顯高于骨量正常組(P=0.007),骨量減少組與骨質疏松組白蛋白值比較差異無統計學意義(P=0.067)。各組患冠心病率、患高血壓率、患糖尿病率、血鈣、血磷值比較差異無統計學意義(P>0.05)。見表1。

表1 3組一般資料及血漿TGF-β1、MCP-1水平、AAC評分比較

2.23組血漿TGF-β1、MCP-1水平及AAC評分比較 骨質疏松組中AAC評分明顯高于骨量正常組、骨量減少組(P=0.001、0.035),骨量減少組與骨量正常組AAC評分差異無統計學意義(P=0.143);骨量減少組、骨質疏松組TGF-β1中明顯高于骨量正常組(P=0.016、0.002),骨質疏松組與骨量減少組TGF-β1差異無統計學意義(P=0.091);骨質疏松組、骨量減少組MCP-1明顯高于骨量正常組(P=0.008、<0.001),骨質疏松組與骨量減少組MCP-1差異無統計學意義(P=0.073)。見表1。

2.3BMD T值與AAC評分、TGF-β1、MCP-1的直線相關分析 BMD T值與AAC評分(r=-0.258)、TGF-β1(r=-0.220)、MCP-1呈負相關(r=-0.257,均P<0.001)。

2.4BMD T值與ACC評分、TGF-β1水平、MCP-1水平多元線性回歸分析 進一步以BMD T值為因變量,ACC、TGF-β1、MCP-1為自變量進行多元線性回歸分析,線性回歸模型擬合R2=0.168,3個自變量的標準化β系數分別為ACC=-0.211(t=-3.811,P<0.001)、TGF-β1=-0.190(t=-3.421,P=0.001)、MCP-1=-0.274(t=-5.139,P<0.001)。

3 討 論

骨質疏松是由骨內干細胞向脂肪細胞轉化,成骨細胞分泌減少,破骨細胞分泌增加,骨代謝失衡,而導致以BMD降低、骨骼脆性增加、易發生骨折為特征的一種全身代謝性骨骼疾病〔4〕,伴隨著年齡增加,骨量丟失增加,特別是老年女性患者雌激素水平下降,加速了骨量流失。本研究考慮可能與體質量指數、生活方式、飲食情況、吸煙、運動情況、服用谷氨酸鈉及海產品等影響BMD因素存在差異有關〔5〕。本研究也表明,3組中女性占比量隨著骨量進一步減少而逐漸升高,考慮原因可能是隨著女性年齡增大,雌激素水平下降,BMD異常比例也逐漸增多。ALP作為成骨細胞重要的表面標志物,可以直接顯示其活性,且ALP與BMD之間呈負相關,即ALP 越高,患者的 BMD 越低〔6〕,與本研究一致,而在骨量減少組與骨質疏松組、骨量正常組比較差異卻不顯著,考慮可能與骨量減少組及骨量正常組樣本量較少有關。老年患者由于牙齒松脫、納差等因素,消化能力明顯降低,大多數患者伴有營養不良情況,導致體重偏瘦及機體缺乏各類維生素和鈣、磷、鎂等多種微量元素,最終出現BMD降低〔7〕。BMI是目前已知的影響BMD的重要因素,低BMI與骨質疏松發生有關〔8〕,與本研究基本一致。蛋白質攝入不足可引起骨基質合成不足,新骨形成落后,容易造成老年人患骨質疏松,本研究也發現白蛋白值在骨質疏松組較骨量正常組、骨量減低組顯著降低。有研究表明〔9〕,原發性高血壓患者由于血壓升高導致鈣代謝紊亂,從而骨量流失引起BMD降低,2型糖尿病患者因高血糖毒性及胰島素作用引起代謝性骨病的發生率明顯高于普通人群,其骨質疏松發生率可達20%～60%。冠心病患者中骨質疏松發生率顯著升高,提示骨質疏松與冠狀動脈病變嚴重程度可能存在相關性〔10〕,與本研究不一致,可能與樣本量較少,且為橫斷面研究有關。

血管鈣化在過去認為是隨著年齡增長的被動退行性過程,然而,目前認為它是一個具有組織病理學特征,礦物組成與骨發育極其相似的主動的、可預防、可調控的生物過程〔11〕。在骨質疏松及血管鈣化的相關性研究中發現,根據腰椎側位X線對AAC行Kauppila半定量積分法評估,結果顯示骨質疏松與AAC顯著相關〔12〕。臨床發現,血管鈣化的病人常伴隨骨質疏松,在排除年齡因素后,血管鈣化與骨質疏松呈正相關〔13,14〕。本研究表明,隨著骨量異常加重,血管鈣化程度也加重。進一步做多元線性回歸也發現,BMD T值與AAC評分呈負相關。與上述眾多研究一致。

TGF-β1是骨基質中含量最為豐富的細胞生長因子之一,它既促進破骨細胞形成,刺激骨吸收,又促進成骨細胞增殖分化誘導骨形成與鈣化,影響了骨吸收與骨形成之間的平衡〔15〕。血管損傷后,循環血液中炎癥細胞和血小板產生TGF-β1,TGF-β1是血管重構的重要調節因子,在動脈粥樣硬化再狹窄和高血壓疾病中已被證實。另有大鼠頸總動脈球囊損傷模型及股動脈線狀損傷小鼠模型中表明TGF-β1控制了骨髓間充質干細胞的動員及募集,參與了損傷血管組織的修復及重塑,既導致血管鈣化形成也導致了骨髓干細胞減少,骨質疏松發生〔16〕。本研究提示,TGF-β1促進破骨細胞的形成,刺激骨吸收增加,引起骨量流失,導致BMD下降。

研究發現,MCP-1可誘導陽性端粒酶,促進單核細胞產生破骨細胞〔17〕。同時,MCP-1可表達于成骨細胞、破骨細胞,它在骨代謝中發揮著關鍵作用〔18,19〕,MCP-1可加速破骨前體細胞的募集,并促進破骨細胞的分化、成熟,從而發揮骨吸收功能〔20〕。有研究表明,骨質疏松組MCP-1表達水平顯著高于非骨質疏松組〔21〕,與本研究結果一致。

綜上,BMD與血管鈣化、血漿TGF-β1、MCP-1水平均有一定相關性,臨床上可以通過血管鈣化程度、血漿TGF-β1、MCP-1表達水平對骨量異常做出評估和診斷,為盡早干預和控制骨質疏松的發生、發展提供重要參考。但血漿TGF-β1、MCP-1是否誘導及募集骨髓間充質干細胞至血管損傷處,導致血管鈣化及骨質疏松的同步發生仍需進一步研究。