血清β-胶原降解产物、组织蛋白酶K和骨保护素对绝经后骨质疏松患者诊断的研究

王丹王治洁

上海市第八人民医院妇产科，上海 200235

骨质疏松症的特征为骨吸收和骨形成平衡被打破，骨质出现低骨密度和骨组织结构的退化，严重者导致脆性骨折，绝经后妇女易发生骨质疏松症，以50～70岁最为常见。早期预防和干预治疗可以减少骨折发生[1]。β-胶原降解产物(β-CTX)是一种成熟胶原降解产物，反映骨吸收和骨破坏水平[2]。血清组织蛋白酶K(Cathe K)是破骨细胞介导骨基质重构时的重要蛋白水解酶，骨质疏松患者血清Cathe K出现明显升高，是评估骨质疏松的重要指标[3]。骨保护素(OPG)具有抑制破骨细胞的分化和活化，提高破骨细胞的凋亡，对骨质具有抑制吸收的作用[4]。本研究通过观察绝经后骨质疏松后血清β-CTX、Cathe K和OPG水平与骨质疏松症的关系，探讨其对骨质疏松骨折的临床意义。

1 材料和方法

1.1 临床资料

选择2011年1月至2017年12月在我院就诊诊断为绝经后骨质疏松的患者110例，为骨质疏松组。其中平均年龄63.5±6.2(45～79)岁，绝经时间9.3±2.5(3～15)年，平均病程10.5±4.3(1～38)年，体质量指数(BMI)22.31±2.94(11.35～33.46)kg/m2。选择同期在我院诊断为骨量减少者65例为骨量减少组，其中平均年龄63.8±7.7(45～79)岁，绝经时间9.5±2.9(4～17)年，平均病程10.7±3.9(1～36)年，BMI为22.45±2.67(12.34～32.69)kg/m2。同样选择同期在我院行健康体检者30例，绝经女性骨量正常，其中平均年龄63.8±5.5(46～79)岁，绝经时间9.2±2.7(2～17)年，BMI为22.51±2.76(11.35～33)kg/m2。纳入标准：所有受试者绝经距发病超过1年；均经骨密度测定；均经受试者和家属知情同意，医院伦理委员会批准通过。排除标准：椎体骨折合并神经损伤；继发性骨质疏松；肿瘤患者；有心肝肾等重要脏器功能不全；肝炎，结核和肺炎等急慢性感染。3组在年龄，绝经时间和BMI等一般资料差异无统计学意义，具有可比性。

1.2 方法

1.2.1诊断标准：骨密度测定，采用双能X线吸收法(美国Hologic公司的Discovery Wi型SXA机)对椎体骨折进行测定，检测前用标准体模进行校正，骨密度的测定均由统一培训并认证合格人员操作检测，由系统自动给出骨密度测定T值。根据世界卫生组织推荐的诊断标准，-2.5～-1为骨量减少，小于等于-2.5为骨质疏松，大于-1为骨量正常。椎体骨折严重程度分级：采用影像学诊断确定椎体骨折的部位，采用椎体畸形半定量评估的方法将椎体骨折分为3级，I级为椎体压缩程度小于25%；III级椎体压缩超过40%；而椎体压缩在25%～40%为II级。

1.2.2血液指标的检测：患者入院时，取患者肘静脉血约10 mL，采用离心机2 500 r/min，离心半径6 cm，离心约10 min，分离出上清液放置在-80 ℃的冰箱中保存。采用双抗体夹心化学发光法检测β-CTX、Cathe K和OPG水平，用生物素化单克隆β-CTX、Cathe K和OPG特异性抗体与血清混合，形成抗原抗体复合物，然后加入链霉素磁珠微粒进行二次孵育，通过生物素和链霉素亲和素作用结合，通过电磁效应将磁珠吸附在电极表面，通过电极的电压促进复合物化学发光，测定发光强度，采用Elecsys软件自动通过定标曲线计算出β-CTX、Cathe K和OPG含量。

1.2.3观察指标：各组血清β-CTX，Cathe K和OPG水平的比较，骨质疏松患者血清β-CTX、Cathe K和OPG与骨折的关系和椎体骨折严重程度的关系，骨质疏松患者血清β-CTX、Cathe K和OPG水平的相关性分析，及血清β-CTX，Cathe K和OPG的受试者工作特征曲线(ROC)在诊断椎体骨折的作用。

1.3 统计学处理

数据采用Excel表记录，并通过SPSS 12.0软件进行统计分析，所有计量资料采用均数±标准差表示，多组比较采用方差分析，两两比较采用q检验；率的比较采用χ2检验；采用Logistic回归建立联合检测的新变量，与各指标独立检测绘制ROC曲线。P<0.05视为差异有统计学意义，检验水平α=0.05。

2 结果

2.1 各组血清β-CTX，Cathe K和OPG水平的变化

从表1可知骨质疏松组的血清β-CTX和Cathe K水平明显高于骨量减少组和骨量正常组(P<0.01)，骨量减少组明显高于骨量正常组(P<0.01)，而骨质疏松组的OPG水平明显低于骨量减少组和骨量正常组(P<0.01)，而骨量减少组明显低于骨量正常组(P<0.01)。

表1 各组血清β-CTX、Cathe K和OPG水平的变化Table 1 The changes of serum β-CTX, Cathe K, and OPG level in different groups

注：与骨量正常组比较，aP<0.01；与骨量减少组比较，bP<0.01。

2.2 骨质疏松组患者是否发生骨折血清β-CTX、Cathe K和OPG水平变化

从表2可知，骨折组的血清β-CTX和Cathe K水平明显高于未骨折组(P<0.01)，而骨折组的OPG水平明显低于未骨折组(P<0.01)。

表2 骨质疏松组患者是否发生骨折血清β-CTX，Cathe K和OPG水平变化Table 2 The changes of serum β-CTX, Cathe K, and OPG level in patients with or without fractures

2.3 骨质疏松患者血清β-CTX、Cathe K和OPG水平与骨折严重程度的关系

骨质疏松患者血清β-CTX和Cathe K 水平随着骨折严重程度的增加出现升高(P<0.01)，而OPG水平随着严重程度增加而降低(P<0.01)。

表3 骨质疏松患者血清β-CTX，Cathe K和OPG水平与骨折严重程度的关系Table 3 The correlation between levels of serum β-CTX, Cathe K, and OPG and the severity of the fractures

注：与I级比较，aP<0.01；与II级比较，bP<0.01。

2.4 骨质疏松患者β-CTX，Cathe K和OPG水平的相关性

骨质疏松患者血清β-CTX与Cathe K呈正相关(r=0.816，P<0.05)，与OPG水平呈负相关(r=-0.763，P<0.05)，Cathe K与OPG水平呈负相关(r=-0.687，P<0.05)。

2.5 血清β-CTX，Cathe K和OPG水平在诊断骨质疏松患者发生骨折方面的诊断价值

从表4和图1可知，通过ROC来预测骨质疏松发生椎体骨折的灵敏度和特异性，联合检测ROC曲线下的面积明显高于β-CTX(Z=2.389，P=0.017)，Cathe K(Z=2.707，P=0.007)和OPG(Z=2.926，P=0.003)检测，而β-CTX、Cathe K和OPG的比较，差异无统计学意义(P>0.05)。

表4 血清β-CTX，Cathe K和OPG水平在诊断骨质疏松患者发生骨折方面的诊断价值Table 4 The value of serum levels of β-CTX, Cathe K, and OPG in the diagnosis of fracture in patients with osteoporosis

3 讨论

随着老龄化社会的发展，骨质疏松发病率出现明显升高，尤其绝经后的女性更容易发生骨质疏松，常常易发生骨折。骨代谢是由成骨细胞和破骨细胞作用形成的动态平衡，当破骨细胞黏附到骨的表面，促进骨的吸收，骨折吸收超过骨质形成时，将导致骨质疏松形成。β-CTX是一种I 型胶原降解产物，但破骨细胞活性增加时，会出现大量I 型胶原降解[5]，导致β-CTX出现入血水平升高，并认为β-CTX是骨吸收的重要血清学指标[6]。本研究表明骨质疏松组血清β-CTX水平明显高于骨量减少组和骨量正常组，骨质疏松合并骨折患者血清β-CTX水平明显高于未骨折组，并且对照骨折严重程度的升高，说明血清β-CTX水平是骨质疏松的重要指标，参与了骨质疏松疾病的发生发展过程。现有研究表明β-CTX是评价破骨细胞活性及骨吸收最为有价值的方法[7-8]，本研究说明骨质疏松患者体内的骨质吸收明显增强，大量的β-CTX释放入血，故β-CTX被认为是骨质吸收的良好指标，是判断绝经后骨质疏松有效筛选指标。

本研究发现骨质疏松组血清Cathe K水平明显高于骨量减少组和骨量正常组，并且发现骨质疏松患者骨折组血清Cathe K水平明显高于未骨折组，并且随着骨折严重程度的增加而升高，说明Cathe K参与了绝经妇女骨质疏松疾病的发生发展过程，是评价骨质疏松严重程度的重要指标。Cathe K属于溶酶体半胱氨酸酶中的超家族成员，在基础研究中发现敲除Cathe K基因的小鼠表现为骨样硬化，表现为基质降解异常，不能有效吸收骨质，出现骨质硬化[9-10]。Cathe K表达伴随整个破骨细胞分化的过程，在小鼠的研究中发现Cathe K主要分布于软骨正在重建的骨部位，通过基因沉默的方法发现Cathe K表达能够抑制骨吸收和胶原的分解。Cathe K水平与骨密度具有明显的相关性，可以作为骨折风险的指标[11-12]。现已知Cathe K能够降解多种骨基质蛋白，对快速重建骨骼如脊柱的影响较为明显[13]，而对代谢较低如骨骺等部位影响较少，被认为破骨细胞活性的标志物。

OPG是一种可溶性蛋白，参与配体的结合抑制破骨细胞的形成，在许多种脏器均有表达，尤其在骨和骨髓中具有较高的含量[14-15]。本研究中发现骨质疏松组血清OPG水平明显高于骨量减少组和骨量正常组，骨质疏松和骨折患者OPG水平明显低于未骨折患者，并随着骨折严重程度的升高而水平出现明显降低，说明OPG是骨质疏松的重要保护指标，参与了骨质疏松病理生理过程，是评价骨折严重程度的重要指标。现有研究表明绝经妇女骨密度较低的患者血清OPG水平明显低于骨密度高的患者，说明OPG与骨密度具有重要的相关性。本研究表明骨质疏松患者血清β-CTX与Cathe K呈正相关，与OPG水平呈负相关，Cathe K与OPG水平呈负相关，说明β-CTX、Cathe K和OPG水平存在某种平衡，通过某种机制达到破骨和成骨的平衡，当平衡打破后出现骨质疏松。本研究还发现ROC来预测骨质疏松发生椎体骨折的灵敏度和特异性，联合检测ROC曲线下的面积明显高于β-CTX、Cathe K和OPG检测，而β-CTX、Cathe K和OPG的比较，差异无统计学意义，说明联合检测β-CTX、Cathe K和OPG在预测骨质疏松脊椎骨骨折方面具有更高的灵敏度和特异性，其曲线下面积明显优于各个单个指标的检测，并且患者容易接受，可以在基层医院容易推广。

总之，β-CTX、Cathe K和OPG参与了绝经女性骨质疏松的发生发展过程，联合检测对骨质疏松患者合并椎体骨折的诊断具有重要的临床价值。