股骨头坏死血浆软骨寡肽蛋白的检测及临床意义

龚水帝 黄俊远 陈镇秋 周迎春 刘少军 魏秋实

1广州中医药大学（广州510405）；2广州中医药大学第一附属医院（广州510405）

股骨头骨坏死（osteonecrosis of the femoral head，ONFH）是一种在年轻患者中发病率较高的顽固性疾病，据美国统计每年就有2万新增的ONFH患者，因为治疗过程产生的高额费用，给世界经济造成了巨大的损失［1］。目前关于ONFH的发病机制仍未有明确的解释，其病理过程主要是因股骨头内缺血性坏死造成股骨头的坏死塌陷，并伴有股骨头软骨破坏。ONFH以进行性股骨头坏死和髋关节退变为特征，但据统计，36%的髋关节软骨退变在影像学被忽略掉［2］。探讨新的血液标志物对诊断ONFH具有重要意义［3］。血浆COMP是一种从软骨细胞分泌的细胞外基质糖蛋白，目前被报道用于评估关节炎软骨退变的程度［4］。ONFH进程中同样存在关节软骨的退变，因此，COMP水平的改变可能在ONFH的进程中起着重要作用。目前国内外尚无ONFH与血浆COMP的相关研究，为创新性地探讨COMP作为ONFH的血液诊断标志物的潜在临床价值，本研究对ONFH患者的COMP表达水平进行了检测与分析。

1 对象与方法

1.1研究对象

1.1.1试验组纳入100例自2016年5月至2016年11月由广州中医药大学第一附属医院关节骨科收治的ONFH患者。排除肝肾功能不全、HIV感染、糖尿病、高血压、癌症、精神疾患不能配合等患者。

1.1.2对照组选取同时间段在本院体检中心体检，且年龄、性别匹配的健康者作为对照组。排除近3个月使用过降脂药物、影响骨代谢药物、抗焦虑抑郁药物及激素者。本研究所有纳入课题组的人员均签署了知情同意书，且经广州中医药大学第一附属医院伦理委员会批准。

1.2实验方法

1.2.1血浆的制备与保存试验组及对照组均于晨起空腹抽取外周静脉血约5 mL，统一编号离心后置于-80℃冰箱保存备用。

1.2.2血浆COMP的检测使用酶联免疫吸附测定（ELISA）开发试剂盒（美国R&D Systems）测试血浆COMP水平。检测过程严格按试剂盒说明书进行操作。

1.3观察指标（1）ONFH患者血浆COMP与疼痛时间的相关性分析。（2）试验组与对照组血浆COMP水平差异。（3）不同ARCO分期、病因的血浆COMP水平差异。（4）血浆COMP诊断股骨头坏死塌陷效率。

1.4统计学方法采用SPSS 24.0软件进行统计分析，计量资料采用平均值±标准差表示。两组的性别、年龄资料比较采用卡方检验；两组间血浆COMP水平差异采用独立样本t检验；不同病因、分期间的表达水平的差异采用单因素方差分析。血浆COMP水平与疼痛时间、ARCO分期采用Spearman相关分析。血浆COMP诊断股骨头坏死塌陷的敏感性及特异性通过ROC分析比较。以上统计数据P＜0.05为表示差异具有统计学意义。

2 结果

2.1两组一般资料对比试验组纳入的ONFH患者共100例，其中男82例，女18例，年龄（42.34±11.68）岁。疼痛时间为疼痛出现到就诊时间（15.03±14.88）个月。试验组中创伤性10例，特发性16例，激素性30例，酒精性44例。试验组经ARCO分期所得：Ⅱ期30例，Ⅲ期48例，Ⅳ期22例。对照组共51例，其中男38例，女13例，年龄（43.13±10.94）岁。两组性别、年龄差异均无统计学意义（P＞0.05）。见表1。

表1 试验组与对照组的一般资料对比Tab.1 Comparison of general data between test group and control group ± s

表1 试验组与对照组的一般资料对比Tab.1 Comparison of general data between test group and control group ± s

项目例数性别（男/女）年龄（岁）疼痛时间（月）ARCO分期（例）Ⅱ期/Ⅲ期/Ⅳ期病因分型（例）创伤/特发/激素/酒精试验组100 82/18 42.34±11.68 15.03±14.88 30/48/22 10/16/30/44对照组51 38/13 43.13±10.94 P值0.833 0.688

2.2试验组组内及与对照组组间血浆COMP水平比较（1）两组间血浆COMP水平比较可得：试验组血浆COMP水平明显高于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05）；（2）不同ARCO分期、病因间比较得出：①股骨头坏死不同ARCO分期间血浆COMP水平差异有统计学意义（P＜0.05）。②股骨头坏死塌陷前后血浆COMP水平差异有统计学意义（P＜0.05），同时Ⅲ期及Ⅳ期患者高于Ⅱ期患者（P＜0.05）。③股骨头坏死不同病因患者的血浆COMP水平无明显差异（P＞0.05）。见表2。

2.3ONFH患者血浆COMP水平与疼痛时间相关性分析结果血浆COMP水平与疼痛时间显著相关，与其呈正相关（r=0.336，P=0.002）。见图1。

2.4 ONFH患者血浆COMP水平与ARCO分期相关性分析结果血浆COMP水平与ARCO分期显著相关，与其呈正相关（r=0.342，P=0.0105）。见图2。

2.5采用ROC分析血浆COMP诊断塌陷的效率采用MedCalc软件绘制ROC曲线，可得出区分塌陷前后的曲线下面积为0.717，敏感性为61.43，特异性为73.33，cut-off值为 ＞ 5.145 ng/mL。说明血浆COMP水平在诊断ONFH塌陷时具有一定的特异性和敏感性。见图3。

表2 试验组内以及与对照组组间血浆COMP水平比较Tab.2 Comparison of levels of plasma COMP in the test group and with the control group ± s

表2 试验组内以及与对照组组间血浆COMP水平比较Tab.2 Comparison of levels of plasma COMP in the test group and with the control group ± s

注：与Ⅲ期比较，*P＜0.05；与Ⅳ期比较，#P＞0.05；与Ⅱ期比较，**P＜0.05；塌陷后包括Ⅲ、Ⅳ期患者

分组试验组（n=100）对照组（n=51）ARCO分期Ⅱ期（n=30）Ⅲ期（n=48）Ⅳ期（n=22）塌陷前（n=30）塌陷后（n=70）病因创伤性（n=10）特发性（n=16）激素性（n=30）酒精性（n=44）浓度（ng/mL）6.132±3.481 4.774±2.358 4.595±2.827 6.735±3.834 6.912±2.889 4.595±2.827 6.790±3.544 4.081±1.900 7.260±4.349 5.456±3.320 6.484±3.314 P值0.005 0.014 0.007*0.839#0.016**0.0034 0.102

图1 血浆COMP水平与股骨头坏死疼痛时间的相关性Fig.1 Correlation between the level of COMP in Plasma and pain duration of femoral head Necrosis

图2 血浆COMP水平与股骨头坏死ARCO分期的相关性Fig.2 Correlation between the level of COMP in Plasma and ARCO stage of femoral head Necrosis

图3 血浆COMP水平在诊断ONFH塌陷时的敏感性和特异性Fig.3 Sensitivity and specificity of levels of plasma COMP in the diagnosis of femoral head necrosis collapse

3 讨论

3.1 COMP对ONFH的潜在诊断价值ONFH的主要特点是血液供应不足导致骨细胞和骨髓细胞死亡以及股骨头进行性塌陷。晚期的坏死导致骨性关节炎，可通过全髋关节置换术的治疗，重新获得较好的关节功能。目前，ONFH的晚期患者占所有THA手术的10%［5］，给患者及其家庭带来了巨大的损失。早期的ONFH诊断一直是关节骨科医生研究的重要课题，目前公认的诊断方式主要是MRI［6］，但存在价格高，患者复查依从性较低等缺点，所以需要一种简便可行的新型早期诊断方式，为此探讨生化标志物的诊断效率成为早期ONFH的重要课题。

3.2软骨细胞与COMP的关系探讨光滑的软骨表面可以有效降低活动时的摩擦系数，减少关节间的磨损，避免关节软骨损耗。ONFH中软骨的退变机制最初始于缺血性骨损伤，但软骨退变主要发生在股骨头塌陷后［7］。一些研究表明软骨细胞凋亡与关节软骨退化的发生和严重程度成正相关［8］。

血浆COMP是软骨细胞分泌的一种细胞外基质蛋白，在软骨、成纤维细胞、肌腱、韧带等不同组织中均有表达［9］。不同原因造成的关节软骨损伤可导致软骨细胞与细胞外基质的代谢失衡［10］。其中软骨的细胞外基质（ECM）为软骨细胞提供营养和物质，使得软骨细胞具有弹性及对压力有抵抗性。ECM-受体是一种跨膜蛋白复合物，通过局灶性黏附使细胞骨架与细胞内细胞器保持建立多重连接。此外，有研究表明在ONFH中的局灶性黏附也明显增加。COMP作为连接蛋白及其激活周围成分的桥梁分子，亦作为蛋白质与细胞表面之间的连接分子。COMP可与ECM的不同组分相结合，其特殊的活性使之具有调节细胞的附着、增殖和分化等重要功能［11］。因此，可以推测，较高水平的COMP通过增加细胞外基质中的局灶性黏附促进了软骨细胞的凋亡，进而加速破坏了关节软骨的结构，进一步促进股骨头的塌陷［4］。在ONFH的过程中发生了软骨损伤，软骨细胞的凋亡也进一步加剧了软骨的退化，增加了塌陷的危险，从而形成了一个恶性循环。由此可得，COMP在软骨细胞代谢中起着重要的作用，并且在ONFH塌陷过程中具有重要影响及预测的能力。

3.3ONFH患者的疼痛时间与COMP水平的关系本研究发现COMP与疼痛持续时间成正相关，据何伟［12］多年临床发现“疼痛-不塌（稳定）不痛，一塌（不稳）必痛”的理论。疼痛往往意味着塌陷即将出现，此时随着机体对坏死的修复，活骨与死骨间出现骨小梁断裂带，在应力作用下进一步导致软骨下骨板的断裂。所以疼痛发生提示髋关节的不稳定或塌陷发生，疼痛发生的时间可以推测股骨头不稳定或塌陷发生的时间，塌陷过程中存在关节软骨退变，并且随着时间推移，软骨破坏持续性增加，由此推断疼痛的持续时间可反映了股骨头塌陷的程度，并且反映软骨退变的进展程度，本研究中COMP水平与疼痛时间呈正相关，亦从侧面反映出COMP可预测股骨头塌陷进程。当股骨头坏死能在生化标记物的辅助下进行早期诊断，同样可以较好把握保髋时机，我们设想COMP与疼痛持续时间成正相关，并且疼痛持续时间在一定程度上反映出塌陷的进程，那么可以建立COMP预测塌陷的进展，临床上，疼痛≤6个月的患者是保髋治疗的黄金时期。针对未塌陷者，即没有疼痛患者，可采用非手术的保守治疗，包括避免负重，中西药物治疗，体外冲击波等物理疗法等。

本研究旨在探讨ONFH患者的COMP水平与疼痛时间、疾病分期、病因的关系。在此次研究中，不同的疼痛时间与COMP水平呈正相关，但不同病因的ONFH患者的COMP水平无明显差异，这可能是因为由不同因素均可引起的软骨细胞凋亡［13］。ONFH患者COMP水平明显高于对照组，尤其是塌陷后组对比塌陷前组明显增高，并且COMP水平的持续升高与ACRO分期呈正相关。目前尚未有研究对COMP与ONFH的进展程度进行相关分析，因为从本研究中得出COMP可以作为评估股骨头塌陷的生物标志物。

综上所述，COMP的表达增加可能在ONFH的塌陷过程中具有重要意义，其在与疾病疼痛持续时间、不同分期成正相关，且塌陷后COMP水平明显高于塌陷前，可作为评价ONFH病情进展和指导临床治疗的敏感指标之一，但其更多的机制及实用性仍需要进一步的实验探索及临床验证。