血清戊糖素水平与骨质疏松性椎体压缩性骨折相关性研究

肖军 黄振峰 马中希

武汉市第四医院古田院区骨科，湖北 武汉 430032

骨质疏松症是一种骨骼疾病，其特征是骨强度受损，导致骨脆性增加、骨折风险增加。研究表明，骨强度由骨密度和骨质量决定[1]。I型胶原蛋白是骨骼的组成成分，因此，骨强度可能受到骨中胶原纤维性质的影响。一些研究[2-3]表明，胶原蛋白的性质包括其成分和交联，可以影响骨强度。为了评估胶原蛋白和骨骼特性之间的关系，有必要了解骨骼中胶原蛋白形成的过程。最初通过在相邻胶原分子之间形成共价交联来实现新形成的胶原纤维的稳定性。胶原蛋白交联可分为以下两种类型：赖氨酸羟化酶和赖氨酰氧化酶控制的交联(酶交联)及糖化或氧化诱导的晚期糖基化终点(AGE)产品交联(非酶促交联)[4]。酶促交联可以改善骨强度[5]，然而，研究结果[4,6]普遍认为非酶促交联会破坏骨骼的生物学和机械功能。戊糖素(pentosidine)是一种众所周知的AGE，被认为是骨中AGE的有用替代指标[4,6]。血清戊糖素浓度与骨强度呈负相关[7-8]。然而，尚不清楚血清戊糖素水平是否可能成为中国人骨质疏松性椎体压缩性骨折(osteoporosis vertebral compression fracture,OVCF)的潜在标志物。因此，本研究旨在评估使用血清戊糖素水平作为OVCF潜在标志物的可行性。

1 材料与方法

1.1 一般临床资料

选取2016年1月至2018年12月在武汉市第四医院由于骨质疏松压缩性骨折进行手术的110例患者作为研究对象，其中48名高能量创伤患者、车祸等交通事故受伤患者及高于1.8米的高空坠落患者被排除在研究之外。另外，28名未被确诊为骨质疏松症及患有慢性肾功能疾病、类固醇类疾病、多发性恶性肿瘤疾病的患者也被排除在本研究之外。此外，为了识别与骨质疏松症相关的骨折，使用了50岁的临界值[9]。年龄<50岁的患者也被排除在外。最后共筛选出33例50岁或以上低能量创伤导致脊椎骨折的受试者(8名男性、25名女性)作为椎体骨折组。同时，选取2016年1月至2018年12月在武汉市第四医院接受健康检查符合条件的58名50岁或以上的受试者。排除标准：糖尿病患者血清戊糖素水平升高或肾功能下降；服用过任何可能影响骨代谢药物的患者，包括糖皮质激素、性激素、华法林和双膦酸盐等。所有受试者均签署知情同意书。

1.2 方法

1.2.1骨密度检测：使用双能X线吸收测定法(DXA；GE Lunar，Medison，WI，USA)进行腰椎(L1～4)的骨密度(bone mineral density, BMD检测。在骨折的情况下，使用另一侧。腰椎和近端股骨的最低T评分用于确定骨质疏松症。根据世界卫生组织(WHO)标准，T分数高于-1被定义为正常；低于-1至高于-2.5被定义为骨质减少；-2.5或更低被定义为骨质疏松症。当T值低于-2.5合并骨质疏松性骨折时，该病例被归类为严重的骨质疏松症[10]。椎体骨折通过放射学平片检查和磁共振成像诊断。OVCF患者中筛选出的33例患者为椎体骨折组，87例非椎体骨折的患者纳入非骨折组。椎体骨折组受试者的平均年龄为76.5岁且所有患者均被诊断为骨质疏松症。非骨折组受试者的平均年龄为68.4岁，在87名患者中，有38名被诊断患有骨质疏松症。两组的性别、年龄或BMD比较差异无统计学意义。见表1。

1.2.2生化标志物检测：禁食一夜后于第二天早晨通过静脉获得受试者血液样本，测量其空腹血糖、糖化血红蛋白(HbA1c)、血尿素氮(BUN)、血清肌酐、血清碱性磷酸酶和骨钙素水平，比较两组间的生化测量结果。使用定量夹心酶联免疫吸附测定(ELISA)试剂盒(Human Pentosidine ELISA Kit; My BioSource Inc.，San Diego，CA，USA)测量受试者血清戊糖素水平。

1.2.3骨折风险评估：所有受试者均回答问卷，使用亚洲版骨折风险评估(FRAX)工具计算其未来10年的骨折概率，以确定OVCF的重要危险因素。此外，还分析了FRAX与戊糖素水平之间的相关性。

1.3 统计学分析

使用SPSS 22.0 统计软件对数据进行统计分析。使用卡方检验比较患者的性别、年龄和骨质疏松症状况。使用Mann WhitneyU检验分析临床结果。分析FRAX与血清戊糖素水平之间的相关性以确定它们之间关系的显著性。进行逻辑回归分析以检查每个因子对OVCF的贡献。P<0.05被认为具有统计学意义。

2 结果

所有受试者的一般情况如表1所示，比较差异没有统计学意义(P均>0.05)。椎体骨折组平均血清戊糖素水平为110.8 ng/mL，非骨折组为64.3 ng/mL。椎体骨折组与非骨折组之间的平均血清戊糖素水平比较差异具有统计学意义(P=0.04)。Logistic回归分析显示皮质类固醇的使用(OR=19.97，P=0.03)、吸烟(OR=14.82，P=0.01)、血清戊糖素(OR=1.03，P=0.01)、体重(OR=0.94，P=0.01)、HbA1c(OR=0.91，P=0.01)和BMD(OR=0.58，P=0.01)与OVCF显著相关(表2)。然而，两组受试者的空腹血糖(P=0.70)、HbA1c(P=0.70)、血肌酐(P=0.24)、BUN(P=0.33)、血液碱性磷酸酶(P=0.17)和血清骨钙素(P=0.55)水平比较差异不具有统计学意义(表3)。

骨折组腰椎平均T值为-3.9，非骨折组腰椎T值为-2.4，比较差异不具有统计学意义(P=0.23)，见表1。使用FRAX预测10年椎体骨折概率在椎骨骨折组中为19.1%，在非骨折组中为10.8%。椎体骨折组的10年骨折概率显著高于非骨折组(P=0.02)。此外，血清戊糖素水平与FRAX结果之间存在明显的正相关(r=0.35，P=0.02)。见图1。

表1 受试者一般临床资料Table 1 Subject’s general clinical data

表2 骨质疏松性椎体骨折的多变量回归分析

表3 椎体骨折组和非骨折组之间生化结果比较

图1 血清戊糖素水平与FRAX之间的关系Fig.1 Relationship between the serum pentosidine levels and FRAX

3 讨论

戊糖素是一种在老年人细胞外基质发现的AGE[11]。戊糖素蓄积于低骨转换率骨病患者体内，如糖尿病或双膦酸盐抑制骨吸收或人体衰老过程中的机体内[12]。为了消除可能影响血清戊糖素水平的因素，本研究排除了糖尿病患者和双膦酸盐类药物使用者。此外，有可能影响骨代谢药物史的人也被排除在外。

一些研究[13]表明，椎体皮质或骨小梁中的戊糖素含量与机械性能呈负相关。另据报道[14]，血清戊糖素水平与皮质骨中的戊糖素具有显著的线性相关性，进一步研究[15]发现戊糖素还具有降低成骨细胞的功能。它的积累使胶原纤维变脆并且会影响弯曲后的性能和韧性[16]。本次研究结果表明，血清戊糖素水平升高还可能是OVCF的潜在危险因素。

FRAX工具主要用于评估髋部和主要骨质疏松性骨折的个体化10年概率[17]。该工具基于个体患者模型，整合了与临床危险因素和股骨颈BMD相关的风险[18]。FRAX评分反映了未来骨质疏松性骨折的可能性。在本研究中，使用FRAX计算的主要骨质疏松性骨折的10年概率在椎体骨折组中明显高于非骨折组。此外，血清戊糖素水平与FRAX结果呈正相关(r=0.35，P=0.02)。

当然本研究也存在一定的自身局限性。首先，样本量很小，统计功效较弱；其次，椎体骨折组和非骨折组之间存在非均匀的人口统计学数据；第三，没有研究OVCF患者戊糖素水平性别差异。

综上，本次研究结果表明血清戊糖素水平升高可能是OVCF的潜在危险因素。然而，为了获得更高的可靠性，需要进行前瞻性的大型队列研究，进一步探讨OVCF高血清戊糖素水平潜在风险的真实影响。