骨性关节炎血清骨代谢指标变化情况研究

赵 芳, 邓 玮, 丁剑冰

(新疆医科大学第六附属医院1检验科, 2医院办公室， 乌鲁木齐 830002， 3新疆医科大学基础医学院， 乌鲁木齐 830011)

骨性关节炎血清骨代谢指标变化情况研究

赵 芳1, 邓 玮2, 丁剑冰3

(新疆医科大学第六附属医院1检验科,2医院办公室， 乌鲁木齐 830002，3新疆医科大学基础医学院， 乌鲁木齐 830011)

目的 探讨骨性关节炎(OA)患者血清中的骨代谢指标的变化情况及其机制。方法 选取60例健康正常人作为正常对照组，将98例OA患者分两组，即轻度患病组(Ⅰ级+Ⅱ级)43例，重度患病组(Ⅲ级+Ⅳ级)55例，用电化学发光免疫技术检测3组患者血清中(25-OH)维生素D、骨钙素(Osteoc)、β-胶原特殊序列(β-Cross)和甲状旁腺素(PTH)的浓度。结果 血清骨代谢指标中，(25-OH)维生素D和Osteoc在OA发病时均显著降低，其中Osteoc在重度患病组表现更显著。OA患病组与正常对照组比较β-Cross差异无统计学意义。PTH在OA发病时升高(P<0.01)，且随着病程的加重而增高。结论 在OA患者中血清(25-OH)维生素D和Osteoc水平明显下降，促进了PTH的分泌，可能影响了骨生成和骨转化过程，促进了OA的发生。

骨性关节炎； (25-OH)维生素D； 甲状旁腺素(PTH)

骨性关节炎(Osteoarthritis，OA)是以骨赘形成和关节软骨变性为主要特征，而导致软骨下骨质和关节边缘反应性增生的一种进行性疾病。OA患病率年龄>40岁者明显升高，症状性OA患病率高达8.3%[1]。在年龄>65岁的人群中，女性患病率为70%，男性患病率为60%。昂贵的医疗费用支出对病人的生活质量产生重大影响。随着人类平均寿命的增加，我国正步入老龄化社会，OA患者数量不断增加，正在成为影响老年人生活质量的严重健康问题。

目前针对OA的血清学骨代谢指标均处在研究阶段，在临床工作中还未得到广泛应用。国际骨质疏松基金会(IOF)推荐使用(25-OH)维生素D、骨钙素 (Osteoc)、β-胶原特殊序列(β-Cross)、甲状旁腺素(PTH) 4项骨标志物作为监测和随访全身性的骨代谢变化的指标。最新研究报道，血清维生素D水平含量降低和影像学资料表现出的OA的严重程度呈正相关[2]。国外研究显示，低水平的(25-OH)维生素D将加重OA的发展[3]。也有研究显示OA的患病与(25-OH)维生素D水平无关[4]。

Osteoc是检测骨质疏松特异敏感的标志物。丁仁奎等[5]分析了503例膝骨关节炎患者的骨矿物质，发现均有骨质疏松发生。因此，骨质疏松可能与OA的发病存在相关性。目前骨钙素在骨代谢中的作用尚不明确。研究表明，PTH可抑制OA患者软骨细胞的成熟分化，具有显著的保护软骨和延缓OA进展的作用。血清β-Cross水平对观察骨代谢成骨细胞和破骨细胞的功能状态有重要意义。而且对骨质疏松症的诊断及治疗提供有价值的指标[6]。

本研究旨在探讨OA患者血清(25-OH)维生素D、Osteoc、β-Cross、PTH 4个代谢指标的变化情况及其骨代谢的机制，为临床诊断和治疗OA提供有价值的诊疗依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料选取健康正常人60例(男性18例，女性42例)为正常对照组，均无其他炎症疾病、骨骼疾病和自身免疫病史。选取2014年9-11月在新疆医科大学第六附属医院关节镜外科、关节外科、骨病矫形科住院的OA患者98例，按Kellgren-Lawrence分期，将Ⅰ级、Ⅱ级设为轻度患病组(43例，男性13例，女性30例)，Ⅲ级、Ⅳ级设为重度患病组(55例，男性16例，女性39例)。纳入标准：符合膝骨关节诊断标准；病例资料完整准确，且调查合作。排除标准：年龄<38岁；骨折、创伤性骨折、类风湿、骨肿瘤、结核、化脓及关节内骨折急性期患者；严重的心脏病、癌症、中风、高血压，老年痴呆症和其他疾病和各种老年性骨关节病，影响判断者；内分泌系统疾病、慢性肝脏疾病、癌症和肾脏疾病可引起骨代谢紊乱的患者；精神病患者，无合作意愿的患者；传染病患者。所有病例均符合《膝关节骨性关节炎诊疗规范》(2008版)，所有参与者均知情同意，对照组与患病组年龄，性别均无统计学差异(P>0.05),具有可比性。

1.2 检查方法采集全血2～3mL，用带分离胶的真空采血管收集，静置30min，3 000r/min离心5min，分离血清冻存于-80℃冰箱，用于检测骨代谢指标(25-OH)维生素D、Osteoc、β-Cross和PTH水平。采用全自动电化学发光免疫分析仪(罗氏Cobas6000E411)及25-羟基维生素D检测试剂盒(罗氏诊断产品上海有限公司)、骨钙素检测试剂盒(罗氏诊断产品上海有限公司)、β-胶原特殊序列测定试剂盒(罗氏诊断产品上海有限公司)、甲状旁腺素测定试剂盒(罗氏诊断产品上海有限公司)及校准品质控品(罗氏诊断产品上海有限公司)在经过仪器和试剂校准、质量控制在控后，将离心提取的血清吸置样本杯，分别对3组样本进行检测。

2 结果

OA轻度患病组血清(25-OH)维生素D水平和Osteoc水平较正常对照组明显降低，差异有统计学意义(P<0.01)。重度患病组亦较正常对照组明显降低，差异有统计学意义(P<0.01)，重度患病组血清Osteoc水平较轻度患病组明显降低，差异有统计学意义(P<0.05)。3组血清β-Cross比较差异无统计学意义(P>0.05)。轻度患病组血清PTH水平较正常对照组明显升高，差异有统计学意义(P<0.05)，重度患病组血清PTH水平亦较正常对照组明显升高，差异有统计学意义(P<0.01)。重度患病组升高最为明显(P<0.05)(表1)。

表1 3组血清(25-OH)维生素D、Osteoc、β-Cross、PTH水平的比较(±s， ng/mL)

注：与正常对照组比较，*P<0.05；与轻度患病组比较，△P<0.05。

3 讨论

OA是临床上关节炎中最常见的类型之一，以关节软骨的软化、破溃和局部剥脱及关节边缘骨与软骨的赘生物的形成，而继发关节滑膜炎及关节功能障碍的一种慢性疾病。OA主要累及膝关节及手的小关节，主要症状为关节的疼痛肿胀、关节僵硬、畸形、摩擦感、关节不稳活动功能障碍，是引起老年人疼痛和伤残的主要原因之一。目前国内外对OA的早期诊断均缺乏灵敏的检测指标。

本研究检测OA患者血清(25-OH)维生素D、Osteoc、β-Cross、PTH水平，探讨OA患病时骨代谢指标的变化情况。结果显示，OA轻度患病和重度患病者(25-OH)维生素D较正常健康人明显降低，但是没有随着OA的病情进展而降低。OA患者血清Osteoc水平明显降低，并且随着OA病程严重程度的增加而降低。OA患者血清PTH水平在较正常健康人明显升高，随病程加重而明显增高，而OA患病时和重度患病时血清血清β-Cross没有明显的改变。

OA患病时，(25-OH)维生素D发生变化可能的机制为：(25-OH)维生素D直接作用于骨的矿物质代谢，其可以调节金属蛋白酶的活性，此酶能降解软骨。正常情况下，骨代谢和软骨代谢都要依赖维生素D，维生素D可能对成骨细胞的活性、骨密度和关节软骨的转化有影响[7]。(25-OH)维生素D是维生素D的活性代谢产物，是反映维生素D水平的良好指标，可通过调节多种信号通路参与骨代谢[8-10]，还可以通过提高肌肉力量和调节神经肌肉的协调性，对关节起到保护和延迟病情进展的作用[11-12]。(25-OH)维生素D水平下降，使金属蛋白酶活性增高，导致关节软骨被破坏和OA发生。另外一个可能的机制是其可导致骨生成和转化受到抑制，与关节的退行性改变有一定关系。当血清中(25-OH)维生素D水平下降，PTH受高度刺激，加强了骨转化作用，所以在骨钙动员和骨盐沉积中发挥重要作用，促进了骨的钙化；可能直接影响到软骨细胞的活性，而引起OA早期的退行性改变。现有的医疗手段无法完全治愈OA，但临床可用药物来缓解疼痛和关节僵直，包括(25-OH)维生素D。临床治疗中大剂量使用(25-OH)维生素D，主要是激活破骨细胞(OC)的成熟，诱导其前体细胞成为成熟OC，加速OC的分化， 促进骨吸收；使用生理剂量时，可加快成骨细胞的增殖速度,激活成骨细胞,促进骨基质形成。

Osteoc由成骨细胞和成牙本质细胞合成和分泌的一种特殊的非胶原蛋白。(25-OH)维生素D可以对其合成进行调节，是反映骨生成和更新情况的特异性标志物，具有调节骨代谢激素的作用，可直接反映成骨细胞的活性。骨钙素在骨代谢中的作用尚不明确，其可能在骨形成中阻止骨质过早地矿物化。生理浓度的(25-OH)维生素D可刺激骨钙素的合成，甲状旁腺激素和糖皮质激素泼尼松龙抑制(25-OH)维生素D介导的骨钙素的合成。因此，本研究的OA患者血清(25-OH)维生素D水平明显降低，直接导致骨钙素合成减少，同时骨钙素是否与骨性关节炎的关节退行性变存在联系也是值得进一步研究的。

PTH在甲状旁腺内合成，其主要作用是增加血钙，主要是通过促进骨骼中钙的释放和远端小管中的肾再吸收作用来实现。孙敏等[13]研究发现OA患者甲状旁腺激素受体PTHrP的浓度明显高于正常健康组。Papasani等[14]发现兔关节软骨细胞的PTH1R的表达随OA病情加重而明显降低。而PTH必须与PTH1R结合后才发挥生物学效应，激活PKA信号通路，从而抑制软骨终末分化，促进骨细胞再生，抑制软骨细胞的凋亡[15]。高钙浓度抑制PTH的分泌，低钙浓度可促进PTH的分泌。PTH还能增进肾近端小管中1-α羟化酶的活性，促进维生素D活性代谢物1,25二羟-维生素D的合成，后者转而增加钙的肠吸收，并对甲状旁腺水平上的PTH分泌发挥内分泌反馈作用。本研究显示，OA患病组中PTH水平明显升高，可能是由于OA患者大多为老年人，血钙水平下降，促进PTH的分泌，使PTH升高，骨质溶解加速，骨质普遍性脱钙。此外，OA患者(25-OH)维生素D水平均降低，可以反馈调节PTH的分泌增加，导致PTH水平升高。PTH通过与成骨细胞PTH受体结合刺激骨骼生成，从而增强I型胶原蛋白的合成。这种促进骨合成代谢的作用现已在临床实践中用来治疗骨质疏松症[16]。

目前认为，血清β-Cross结构稳定，易检测，是测定骨吸收的更有效的生化标志物。骨骼的有机成分由I型胶原蛋白和骨结合蛋白组成，而β-胶原特殊序列是骨基质的有机成分，是I型胶原蛋白的羧基端降解产物。本研究显示，OA发病患者血清β-胶原特殊序列未见明显改变，因此在OA的发病中β-Cross可能不能作为一个比较敏感的骨代谢指标。

总之，在OA发病时除了β-Cross与正常对照组比较差异无统计学意义外， (25-OH)维生素D、Osteoc和PTH均出现不同改变。而这3项指标间存在着相互作用，反馈调节、参与体内Ca2+调节，尤其是对于中年和老年患者，(25-OH)维生素D缺乏是导致PTH浓度升高的主要原因 ，从而导致骨质疏松、骨转换增加、骨量减少、骨软化等。OA发病时可能影响了骨生成和骨转化过程，从而引起骨代谢指标发生变化。特别是在(25-OH)维生素D降低时，很大程度促进分泌PTH，PTH具有升高血钙和降低血磷浓度的作用，更加影响到骨生成和转化，促进了OA的发生。

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(本文编辑 杨晨晨)

The changes of serum bone metabolism in osteoarthritis patients

ZHAO Fang1, DENG Wei2, DING Jianbing3

(1TheClinicalLaboratory,2HospitalOffice,theSixthAffiliatedHospitalofXinjiangMedicalUniversity,Urumqi830002,China;3BasicMedicineofXinjiangMedicalUniversity,Urumqi830011,China)

Objective To discuss the changes of bone metabolism and the mechanism in the osteoarthritis. Methods The 25-hydroxyvitamin D status, Osteoc, β-Cross and PTH in serum were measured in 60 healthy individuals (control group), 98 osteoarthritis patients (mild illness OA group (Ⅰ+Ⅱ grade level,43 cases) and severe illness group (Ⅲ+Ⅳ grade level, 55 cases) by electro chemiluminescence immunoassay technology. Results During OA attack, PTH and Osteoc were decreased significantly, especially for the Osteoc in the severe illness group. The content of β-Cross was no difference between the OA group and control group. At the onset of OA, the PTH was increased (P<0.01),andincreasedanymoreastheOAworsen. Conclusion The levels of (25-OH) vitamin D and Osteoc were significantly decreased, which promoted the secretion of PTH, may probably affected the process of produce and changes of bone, and promoted OA.

osteoarthritis; (25-OH) vitamin D； PTH

新疆医科大学科研创新基金(XJC2013223 )

赵 芳(1981-)，女，在读硕士，主管检验技师，研究方向：免疫学。

丁剑冰，女，教授，博士生导师，研究方向：免疫学，E-mail:331044524@qq.com。

R

A

1009-5551(2015)12-1492-04

10.3969/j.issn.1009-5551.2015.12.009

2015-06-25]