135例脊髓损伤患者骨代谢标志物的回顾性分析

康海琼，周红俊，卫波，王一吉，刘根林，刘志忠，郑樱，郝春霞，张缨，逯晓蕾，袁媛，蒙倩茹

1.首都医科大学康复医学院，北京市 100068；2.中国康复研究中心北京博爱医院，北京市100068

已有研究发现[1]，与同龄人相比，脊髓损伤患者有更高的骨质疏松及骨折发生率。早期评估骨丢失及骨折相关危险因素对预防脊髓损伤患者骨质疏松及脆性骨折至关重要。

骨代谢标志物是从血液、尿液中检测出的骨代谢生化产物或相关激素，可反映骨代谢状态，在反映骨质疏松病理生理过程、判断骨转换率、选择干预措施、判断疗效、监测用药依从性等方面可弥补骨密度(bone mineral density,BMD)的不足。近年来国外已有多项研究使用骨代谢标志物探讨脊髓损伤患者的骨代谢规律及药物治疗效果。骨代谢标志物可大致分为一般生化标志物、骨代谢调控激素和骨转换标志物(bone turnover markers,BTMs)三类。有国外学者认为，脊髓损伤后骨丢失源于骨吸收及骨形成的偶联失衡。国内对此研究较少[3-4]。

本研究探讨脊髓损伤后骨代谢的规律及脊髓损伤对骨转换的影响。

1 资料与方法

1.1 一般资料

收集2018 年7 月至2019 年12 月在本科住院康复治疗的脊髓损伤患者为研究对象，对患者的骨代谢标志物和临床资料进行回顾性分析。

诊断标准：脊髓损伤神经学分类国际标准(2011版)[5]。

纳入标准：年龄16～69 岁，经查体及脊髓MRI 证实存在脊髓损伤，生命体征稳定。

排除标准：①骨肿瘤或肿瘤骨转移；②长期使用糖皮质激素、免疫抑制剂、抗惊厥病、抗癌药、甲状腺激素、抗骨吸收、促骨形成等影响骨代谢药物；③患有甲状旁腺亢进症、Cushing 综合征、糖尿病、肝病、肾脏疾病等影响骨代谢的疾病；④有长期酗酒及吸烟史。

共纳入患者135例，其中男性110例，女性25例；平均年龄(38.72±12.51)岁；检测时病程8 d～18 年，中位数76 d；脊髓损伤病因包括车祸、下腰、高处坠落、重物砸伤、椎管狭窄、摔伤、脊髓炎恢复期、脊髓血管畸形等。

本研究经中国康复研究中心医学伦理委员会批准(No.2018-065-1)。

1.2 方法

所有患者均在清晨空腹时抽取肘贵要静脉血，采集后立即送往生化室行血清分离；采用全自动电化学发光免疫分析仪(罗氏公司)检测血清β-I型胶原羧基端肽(β-collagen type I C-terminal telopeptide,β-CTX)、总I型前胶原N端前肽(total N-terminal propeptide of type I precollagen,TP1NP)、25-OH-维生素D[25-hydroxy vitamin D,25(OH)D]和甲状旁腺激素(parathyroid hormone,PTH)等骨代谢标志物，使用相应试剂盒及试剂，所有操作均按照说明书执行。同时检测血清钙和磷。本院β-CTX、TP1NP、25(OH)D、PTH 的实验室参考范围分别为0～0.704 ng/ml、15.3～52.7 ng/ml、＞20 ng/ml、15.00～65.00 ng/ml；血钙和血磷水平参考范围分别为2.1～2.9 mmol/L和0.81～1.62 mmol/L。

分析骨代谢标志物与性别、年龄、病程及美国脊柱损伤协会残损分级(American Spinal Injury Association Impairment Scale,AIS)、下肢运动评分等临床特点的关系，并比较四肢瘫与截瘫、有/无下肢运动功能、有/无骨质疏松、有/无脊柱骨折或涉及脊柱手术的患者之间骨代谢标志物水平的差异。

1.3 统计学分析

采用SPSS 20.0 进行统计学分析。采用Kolmogorov-Smirnov检验判断骨代谢标志物、病程、年龄是否服从正态分布；若服从正态分布，采用(±s)表示；若不服从则采用M(QL,QU)表示。

分析骨代谢标志物与年龄、病程、AIS 分级的关系时，若分组数据均服从正态分布，采用单因素方差分析；否则采用非参数检验中的Kruskal-Wallis 检验；若P＜0.05，分别采用LSD 检验或Dunnett检验进行两两比较。分析骨代谢标志物与性别、截瘫/四肢瘫、有/无下肢运动功能、有/无脊柱骨折或涉及脊柱的手术、有/无骨质疏松的关系时，若分组数据均服从正态分布，采用独立样本t检验，否则采用非参数检验中的Mann-Whitney检验。显著性水平α=0.05。

2 结果

2.1 性别

女性β-CTX 和25(OH)D 水平明显低于男性(P＜0.01)。为排除性别间因病程不同导致β-CTX 和25(OH)D 的差异，将男女之间病程低于120 d及超过120 d 的病例数进行χ2检验，二者之间无显著性差异(χ2=1.581,P=0.209)。不同性别间TP1NP 和PTH 水平无显著性差异(P＞0.05)。见表1。

2.2 年龄

不同年龄组间β-CTX、TP1NP和PTH 水平无显著性差异(P＞0.05)。＜30 岁组、30～50 岁组和＞50 岁组三组之间25(OH)D 水平有显著性差异(P＜0.05)。见表1。

2.3 病程

不同病程组间β-CTX、TP1NP和PTH 水平有非常高度显著性差异(P＜0.001)。脊髓损伤后β-CTX 和TP1NP 在4 个月内逐渐升高，4 个月后开始下降；而PTH 在伤后4 个月内逐渐下降，4 个月后开始升高，见图1～图3。不同病程组间25(OH)D 水平无显著性差异(P＞0.05)。见表1。

2.4 AIS分级

AIS D 级患者β-CTX 水平低于A 级和C 级患者(P＜0.05)。各AIS 分级之间TP1NP、25(OH)D 和PTH水平无显著性差异(P＞0.05)。见表1。

2.5 截瘫与四肢瘫

截瘫患者TP1NP 水平高于四肢瘫患者(P＜0.05)。两者之间β-CTX、25(OH)D 和PTH 水平无显著性差异(P＞0.05)。见表1。

2.6 下肢运动功能

有下肢运动功能的患者与无下肢运动功能的患者之间β-CTX、TP1NP、25(OH)D 和PTH 水平均无显著性差异(P＞0.05)。病程120 d 内患者中，有下肢运动功能组TP1NP 和PTH 高于无下肢运动功能组(P＜0.05)，二者之间β-CTX和25(OH)D水平无显著性差异(P＞0.05)。见表1。

2.7 脊柱是否骨折/手术

有脊柱骨折或涉及脊柱手术的患者β-CTX 水平高于无脊柱骨折或涉及脊柱手术患者(P＜0.05)，二者之间TP1NP、25(OH)D 和PTH 水平无显著性差异(P＞0.05)。见表1。

2.8 有无骨质疏松

骨质疏松患者β-CTX 水平明显低于无骨质疏松患者(P＜0.01)，PTH 水平明显高于无骨质疏松患者(P＜0.01)。两组之间TP1NP 和25(OH)D 水平无显著性差异(P＞0.05)。见表1。

2.9 血钙水平

患者血钙水平为2.01～2.65 mmol/L。2例患者略低于正常，其余均在正常范围，未见高钙血症患者。

2.10 血磷水平

患者血磷水平为0.86～1.99 mmol/L。有11 例患者略高于正常。其余均在正常范围。

表1 所有患者骨代谢标志物比较

图1 β-CTX随病程的变化趋势

图2 TP1NP随病程的变化趋势

3 讨论

骨细胞的活动可以通过测量骨形成及骨破坏等BTMs 来间接评估。BTMs 包括骨形成和骨吸收标志物，分别是反映成骨细胞和破骨细胞功能的骨组织产物。目前多推荐I型前胶原N端前肽(N-terminal propeptide of type I precollagen,P1NP)为首选骨形成标志物，β-CTX为首选骨吸收标志物[6]。BTMs不能用于骨质疏松的诊断，但BTMs 与BMD 结合可以更好地预测骨折风险。有研究发现，血清P1NP 和I型胶原羧基端肽(collagen type I C-terminal telopeptide,CTX)水平与骨折风险之间均有显著相关性[7]，BTMs 水平对骨折风险预测信息独立于BMD，因此可能补充传统的骨折风险评估[8-10]。研究BTMs的变化规律可为明确脊髓损伤患者骨丢失的发生发展过程，采取特异性预防及治疗措施提供依据。

图3 PTH随病程的变化趋势

多项研究发现[11-14]，脊髓损伤后骨吸收标志物明显升高，而骨形成标志物略升高或无明显变化，骨吸收标志物升高的程度明显高于骨形成标志物。Paker等[15]发现，48 例患者创伤性脊髓损伤后1 年内CTX 显著升高，损伤1 年后CTX 较1 年内降低，但仍高于正常水平[15]。Gaspar 等[16]曾报道CTX 与病程呈负相关。Maïmoun 等[17]发现，病程2 年内脊髓损伤P1NP、CTX水平明显高于病程超过2 年的患者和正常对照组。本研究发现，β-CTX 和TP1NP 在4 个月内逐渐升高，4个月后逐渐下降；二者随病程变化的规律与上述研究结果类似。高血清CTX水平与脊髓损伤患者跌倒相关的骨折有关[18]，早期给予唑来膦酸钠单次5 mg可有效阻止急性脊髓损伤后髋部及前臂的骨丢失[19]。在脊髓损伤早期给予抗骨吸收治疗可能会成为预防或延迟脊髓损伤患者发生骨质疏松的有效方法。

Liu 等[20]发现，与被动制动组相比，脊髓损伤组大鼠有更高的骨转换率，胫骨的生物力学强度更低，这可能是神经功能损伤导致的骨吸收与骨形成失衡的结果。亦有研究发现，截瘫与四肢瘫之间BTMs 无差异[17,21]，运动不全损伤患者的CTX 低于运动完全性损伤患者[22]，AIS 越低的患者骨转化指标中的P1NP 和CTX 升高越明显[3]。本研究发现，AIS A 级、C 级与D级之间β-CTX 水平有显著性差异，各AIS 分级之间TP1NP 水平无显著性差异；四肢瘫与截瘫之间β-CTX水平、下肢有运动功能与无运动功能患者之间β-CTX和TP1NP 水平均无显著性差异。与既往研究[2,22]结果有区别。考虑到β-CTX 和TP1NP 随病程变化差异较大，为排除病程的影响因素，调取各组间无明显差异的病程120 d 以内的患者进行分析，发现有下肢运动功能患者TP1NP水平高于无下肢运动功能患者，两者间β-CTX 无显著性差异。本研究对脊髓损伤患者进行多种类型分组后，未发现脊髓损伤程度与β-CTX 及TP1NP 之间的明确关系。脊髓损伤后骨质疏松的发生原因仍需进一步探讨。

考虑到β-CTX和TP1NP分别是反映破骨细胞及成骨细胞功能的代谢产物，而纳入本研究的患者已除外影响骨转换的疾病，并且未使用影响骨转换的药物；在本研究中未发现神经损伤对骨转换的明确影响，因此脊髓损伤患者受伤后早期BTMs 的升高需考虑其他因素所致。多项研究已证实，骨折后BTMs 会明显升高[23-27]，并且BTMs 的变化程度受骨折部位、骨折数量的影响。不同部位骨折后BTMs 的达峰时间不一致[23,28-29]。Qi等[30]发现，骨质疏松性椎体骨折行经皮椎体成形术后的患者在术后3～6 个月β-CTX 持续升高。目前未检索到关于有椎体骨折而无神经损伤的年轻患者BTMs 变化的相关文献。既往关于脊髓损伤后BTMs 变化的研究纳入的患者多为外伤所致，在这些研究中未提及脊柱骨折或涉及脊柱的手术对BTMs 的影响。本研究发现，无脊柱骨折或涉及脊柱手术组β-CTX 水平低于有脊柱骨折或涉及脊柱手术组，其中无脊柱骨折或涉及脊柱手术组中只有2 例(28.57%)β-CTX 水平略高于正常高限，有脊柱骨折或涉及脊柱手术组中有90 例(70.31%)高于正常高限。本研究纳入的患者平均在伤后4 个月时β-CTX 和TP1NP 水平达到峰值，4 个月后逐渐下降。综合上述因素，考虑有脊柱骨折或涉及脊柱手术是脊髓损伤后患者BTMs 升高的主要原因。本研究中纳入的无脊柱骨折或涉及脊柱手术的患者仅有7 例，样本量较小，脊髓损伤对BTMs的影响需在更多无脊柱骨折或涉及脊柱手术的患者中进行证实。本研究的结果提示与无脊柱骨折或涉及脊柱手术的患者相比，有脊柱骨折或涉及脊柱手术的患者可能有更严重的骨丢失风险。

本研究发现女性患者β-CTX 水平低于男性，具体原因尚不明确。有骨质疏松的患者β-CTX 水平明显低于无骨质疏松者，可能与有骨质疏松的患者病程(介于436～6580 d之间，中位数4235 d)长于无骨质疏松患者(受伤时间介于8～5062 d 之间，中位数63 d)有关。提示脊髓损伤患者发生骨质疏松时骨代谢处于低转换水平，给予PTH治疗可能为更好的选择[31]。

维生素D 对肌肉骨骼健康至关重要，因为它促进肠道钙吸收，使新形成的骨样组织矿化，并在肌肉功能中起重要作用。维生素D 缺乏症可能会导致骨质疏松症进展、跌倒和骨折。大鼠急性脊髓损伤后补充维生素D 有助于功能恢复[32]。Koutrakis 等[33]发现，与脊髓损伤患者高血清25(OH)D 相关的独立因素包括维生素D 摄入、年龄、训练时间、女性、白种人、摄入红酒、从不吸烟或戒烟。大多数患者不能从饮食中获取足够的维生素D 和钙。脊髓损伤完全性与否、损伤水平、病程、移动性、外出时间、并发症与血清维生素D 无关。最能预示维生素D 水平的为维生素D 的补充摄入。我国《维生素D 与成年人骨骼健康应用指南(2014 年简化版)》[34]建议：血清25(OH)D ＜30 nmol/L(2.5 nmol/L=1 ng/mL)，为维生素D 缺乏；血清25(OH)D 30～49.9 nmol/L，为维生素D 不足；血清25(OH)D ≥50 nmol/L，为维生素D 足够。本研究发现，脊髓损伤患者25(OH)D 水平与病程、AIS 分级、截瘫/四肢瘫、有/无下肢运动功能、有/无脊柱骨折或涉及脊柱的手术、有/无骨质疏松均无关。＞50岁组25(OH)D 水平明显高于＜30 岁组和30～50 岁组，可能与前者中女性患者比例(6.67%)明显低于后两者(分别占23.08% 和21.21%)有关。女性患者25(OH)D 水平(9.88±2.64 ng/ml)明显低于男性(15.36±6.49ng/ml)。魏秋实等[35]亦发现，我国女性25(OH)D 水平明显低于男性。原因仍有待进一步探讨。本研究中58 例(43.70%)患者为25(OH)D 缺乏，57 例(42.22%)为25(OH)D 不足，只有20 例(14.81%)为25(OH)D 足够，25(OH)D 不足和缺乏的患者占85.19%，明显高于外国脊髓损伤患者的39%[36]。本研究提示我国脊髓损伤患者普遍存在25(OH)D 的缺乏和不足，女性患者尤其严重，提示临床医师应注意患者25(OH)D 的监测，及时补充25(OH)D，从而预防骨质疏松的发生。

PTH 的主要生理功能包括增加尿钙重吸收，抑制尿磷重吸收并调节维生素D 在肾脏的活化和代谢，以及刺激骨形成和骨吸收。虽然PTH 也可促进破骨细胞的骨吸收作用，但小量间歇性给药时，PTH 促进骨吸收的作用晚于其促进骨形成的作用，因此存在一个促进骨形成的窗口期，其间PTH 的作用主要为促进骨形成[37]。动物研究证明，间歇性给予PTH 肌注可保持成骨细胞及破骨细胞数量，并提高骨形成率[38]。本研究发现18 例(13.33%)患者PTH 低于正常水平，3 例(2.22%)患者略高于正常高限，大部分患者的PTH(84.44%)在正常范围内。PTH 与年龄、AIS 分级、性别、截瘫/四肢瘫、有/无下肢运动功能、有/无脊柱骨折或涉及脊柱的手术无关。PTH 随病程变化的趋势与β-CTX 及TP1NP 相反，在脊髓损伤后4 个月内呈下降趋势，4 个月后逐渐上升，考虑可能的原因为脊髓损伤后由于脊柱骨折或制动，骨吸收活跃，大量钙入血，升高的血钙水平导致了PTH 的降低，当骨转换降低后，血钙水平恢复正常，PTH 亦逐渐升高至正常水平。脊髓损伤本身对PTH的影响及PTH在治疗脊髓损伤患者骨质疏松方面的效果仍需进一步探讨。本研究中未发现脊髓损伤后PTH亢进现象。

对血清钙和血清磷的检验发现，2 例患者血清钙略低于正常，其余患者均在正常范围，未见文献[39-40]中曾报道的高钙血症患者。有11例患者血清磷略高于正常，但均未超过2 mmol/L。其余均在正常范围。

综上所述，脊髓损伤早期骨转换率较高，提示发病后早期给予抗骨吸收药物可能会减少脊髓损伤患者的骨丢失。未能明确脊髓损伤程度对TP1NP和β-CTX水平的影响。脊髓损伤后TP1NP和β-CTX水平的升高可能与受伤时脊柱骨折或伤后有涉及脊柱的手术有关。我国脊髓损伤患者普遍存在25(OH)D 缺乏及不足，补充维生素D应成为临床中的常规治疗。

利益冲突声明：所有作者声明不存在利益冲突。