胸腰椎骨质疏松性骨折患者IGFBP3、IL-17、网膜素-1与骨密度、骨代谢的关系

王俊江 王红建 宋晓磊 丁俊青 袁伟杰 桑振飞 李玉其 张宾

胸腰椎骨质疏松性骨折是临床常见骨折类型，主要是由于骨质疏松与外力共同作用下导致骨折，具有病情严重、愈合困难、再发风险高等特点［1］。相关研究表明，骨密度（Bone mineral density，BMD）降低、骨代谢异常是造成骨质疏松性骨折发生的重要危险因素［2-3］。故明确相关因子改变对骨密度、骨代谢的影响至关重要。IGF 结合蛋白3（IGF binding protein 3，IGFBP3）是一种调节细胞生长、分化的重要分子，在骨质疏松病程中发生相应改变［4］。白介素-17（Interleukin-17，IL-17）属于Th17 细胞因子，有文献指出其在骨质疏松中呈现过度活化状态［5］。网膜素-1（Omentin-1）作为脂肪细胞因子之一，可调控骨代谢，维持骨生成与骨吸收动态平衡［6］。但关于三者在胸腰椎骨质疏松性骨折中表达的临床价值仍有待验证。为此，本研究尝试探讨IGFBP3、IL-17、Omentin-1 与胸腰椎骨质疏松性骨折患者BMD、骨代谢的关系。现报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取本院2017年6月至2019年10月胸腰椎骨质疏松性骨折患者105例作为观察组，其中男性39例，女性66例，平均年龄（67.17±3.39）岁，体质量指数（Body mass index，BMI）19～25 kg/m2，平均BMI（22.71±1.05）kg/m2。另选取同期胸腰椎骨质疏松患者102例作为对照1 组，其中男性37例，女性65例，平均年龄（67.51±3.70）岁，平均BMI（22.46±1.14）kg/m2。健康体检者102例作为对照2组，其中男性38例，女性64例，平均年龄（67.02±3.43）岁，平均BMI（22.60±1.33）kg/m2。3 组年龄、性别、BMI 等一般资料比较，差异无统计学意义（P＞0.05），有可比性。本研究经本院伦理委员会审批通过。

纳入标准：观察组、对照1 组均经双能X 线骨密度仪检查确诊为胸腰椎骨质疏松；观察组经X线、MRI 等影像学检查证实为胸腰椎骨质疏松性骨折；对照2 组体检各项指标均显示正常，且既往无骨质疏松病史；3 组均自愿签订知情承诺书。排除标准：因恶性肿瘤、甲状腺功能异常、甲状旁腺功能异常等其他疾病而致继发性骨质疏松者；参与本研究前6 个月内服用维生素D、钙剂及抗骨质疏松药物者；伴有胸腰椎骨折史、椎体畸形者；因占位性病变、肿瘤、炎症所引起的病理性骨折者；属于开放性骨折、多发性骨折者。

1.2 方法

于所有受检者入院后采集空腹静脉血4 mL，离心处理，离心速率为2 500 r/min，离心半径为13.5 cm，离心时间为15 min，取上清液，保存于-20℃恒温冰箱内，待检。采用酶联免疫吸附法检测血清IGFBP3、IL-17、Omentin-1 及骨代谢指标［骨钙素（Bone（Gla）protein，BGP）、Ⅰ型前胶原氨基端原肽（TypeⅠprocollagen amino terminal peptide，PⅠNP）、β-胶原降解产物（β-isomer of C-terminal telopeptide of typeⅠcollagen，β-CTX）］水平，试剂盒（批号：粤械注准20152400980）均购自广州菲康生物技术有限公司，所有操作步骤严格遵循试剂盒说明书。采用购自美国Hologic 公司的双能X线骨密度测量仪检测胸腰椎BMD。

1.3 观察指标

①3 组血清IGFBP3、IL-17、Omentin-1 水平。②血清IGFBP3、IL-17、Omentin-1 与胸腰椎骨质疏松性骨折发生的关系。③观察组不同血清水平患者BMD、BGP、P ⅠNP、β-CTX 水平。④血清IGFBP3、IL-17、Omentin-1 与BMD、骨代谢相关性。

1.4 统计学处理

采用SPSS 22.0 软件进行数据处理，计量资料以（±s）表示，t检验，计数资料以n（%）表示，χ2检验，各血清指标与胸腰椎骨质疏松性骨折发生的关系采用Logistic 回归分析，各血清指标与BMD、骨代谢指标的相关性采用Pearson 分析，P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 3 组血清IGFBP3、IL-17、Omentin-1 水平比较

3 组中IGFBP3、Omentin-1 表达水平比较：对照2 组＞对照1 组＞观察组，差异有统计学意义（P＜0.05），IL-17 表达水平比较：观察组＞对照1 组＞对照2 组，差异有统计学意义（P＜0.05）。见表1。

表1 3 组血清IGFBP3、IL-17、Omentin-1 水平比较（±s）Table 1 Comparison of serum IGFBP3，IL-17 and Omentin-1 levels in 3 groups（±s）

表1 3 组血清IGFBP3、IL-17、Omentin-1 水平比较（±s）Table 1 Comparison of serum IGFBP3，IL-17 and Omentin-1 levels in 3 groups（±s）

组别观察组对照1 组对照2 组F 值P 值n 105 102 102 IGFBP3（pg/mL）2.73±0.76 3.95±0.81 5.42±1.04 243.647＜0.001 IL-17（pg/mL）25.68±6.07 19.47±4.92 13.39±4.11 149.813＜0.001 Omentin-1（ng/mL）30.12±6.29 47.03±8.35 62.18±10.40 369.073＜0.001

2.2 血清IGFBP3、IL-17、Omentin-1 与胸腰椎骨质疏松性骨折发生的关系

Logistic 回归分析，血清IGFBP3、IL-17、Omentin-1 与胸腰椎骨质疏松性骨折发生显著相关（P＜0.05），见表2。

表2 血清IGFBP3、IL-17、Omentin-1 与胸腰椎骨质疏松性骨折发生的关系Table 2 Relationship between serum IGFBP3，IL-17，Omentin-1 and occurrence of thoracolumbar osteoporotic fracture

2.3 观察组不同血清水平患者BMD 水平比较

观察组血清IGFBP3、Omentin-1 高表达患者BMD 高于低表达患者，IL-17 高表达患者BMD 低于低表达患者，差异均有统计学意义（P＜0.05）。见图1。

2.4 观察组不同血清水平患者骨代谢指标

图1 观察组不同血清水平患者BMDFigure 1 BMD of patients with different serum levels in the observation group

观察组血清IGFBP3、Omentin-1 高表达患者BGP 高于低表达患者，PⅠNP、β-CTX 低于低表达患者，差异均有统计学意义（P＜0.05）；IL-17 高表达患者BGP 低于低表达患者，PⅠNP、β-CTX 高于低表达患者，差异均有统计学意义（P＜0.05），见表3。

表3 观察组不同血清水平患者骨代谢指标比较（±s）Table 3 Comparison of bone metabolism indexes of patients with different serum levels in the observation group（±s）

表3 观察组不同血清水平患者骨代谢指标比较（±s）Table 3 Comparison of bone metabolism indexes of patients with different serum levels in the observation group（±s）

时间IGFBP3组别高表达患者低表达患者t 值P 值高表达患者低表达患者t 值P 值高表达患者低表达患者t 值P 值n 40 65 Omentin-1 43 62 IL-17 68 37 BGP 4.33±1.05 2.63±0.56 10.811＜0.001 4.18±0.94 2.66±0.51 10.680＜0.001 2.74±0.53 4.27±1.02 10.132＜0.001 PⅠNP 60.15±10.26 73.86±14.29 5.283＜0.001 60.59±9.97 74.22±13.74 5.565＜0.001 73.32±12.80 60.04±10.05 5.458＜0.001 β-CTX 0.56±0.11 0.67±0.15 4.018＜0.001 0.52±0.13 0.71±0.20 5.475＜0.001 0.68±0.16 0.54±0.12 4.654＜0.001

2.5 血清IGFBP3、IL-17、Omentin-1与BMD相关性

Pearson 相关性分析，血清IGFBP3、Omentin-1与BMD 呈正相关，IL-17 与BMD 呈负相关（r=0.602、0.655、-0.396，P＜0.05），见图2。

图2 血清IGFBP3、IL-17、Omentin-1 与BMD 相关性Figure 2 correlation between serum IGFBP3，IL-17，Omentin-1 and BMD

2.6 血清IGFBP3、IL-17、Omentin-1 与骨代谢相关性

Pearson 相关性分析，血清IGFBP3（r=0.565、-6.40、-0.600）、Omentin-1（r=0.490、-0.585、-0.567）与BGP 呈正相关，与PⅠNP、β-CTX 呈负相关，IL-17（r=-0.466、0.764、0.503）与BGP 呈负相关，与PⅠNP、β-CTX 呈正相关（P＜0.05），见图3。

图3 血清IGFBP3、IL-17、Omentin-1 与骨代谢相关性Figure 3 correlation between serum IGFBP3，IL-17，Omentin-1 and bone metabolism

3 讨论

目前，临床普遍认为，骨基质与骨矿成分丢失、BMD 下降、骨微结构破坏是骨质疏松性骨折的病理基础，骨代谢过程中骨形成与骨吸收紊乱亦是其重要发病机制［7］。研究表明，BGP、PⅠNP、β-CTX等骨代谢标志物在骨质疏松性骨折中具有变化早、变化程度大等特点，水平改变可反映骨折风险［8］。因此，积极探索相关因子表达改变与BMD 及上述骨代谢标志物的关系成为临床重要研究方向。

有文献指出，IGFBP3 的生物学作用是通过结合IGF-1，延长其半衰期，使其发挥广泛促生长、促分化效应，可直接促进骨质矿化、增强成骨细胞活性，加快骨小梁结构形成，还能间接抑制破骨细胞活性，延缓骨吸收过程，从而发挥保护BMD 及骨代谢作用［9］。有研究认为，IGFBP3 分泌不足与骨质疏松发生及向压缩性骨折进展密切相关［10］。在此基础上，本研究数据显示，血清IGFBP3 在胸腰椎骨质疏松性骨折中水平较低，与BMD 具有正相关关系，与骨代谢指标BGP 呈正相关，与PⅠNP、β-CTX 呈负相关。可能是由于IGFBP3 减少表达影响成骨细胞介导的骨形成及破骨细胞介导的骨吸收过程，导致BMD 下降，骨代谢紊乱。因此，临床可通过采取相关措施上调IGFBP3 表达，为防治胸腰椎骨质疏松性骨折提供新方向。

Omentin-1 主要来源于网膜脂肪血管基质细胞，具有舒张血管、抑制成骨分化及炎症反应等作用，能在成骨破骨共同培养下刺激成骨护骨素生成、分泌。本研究发现，血清Omentin-1 与胸腰椎骨质疏松性骨折发生密切相关。相关研究表明，Omentin-1 具有保护BMD 作用，可通过低表达途径抑制骨矿密度与重塑骨强度，从而促使BMD 降低，提高骨质疏松性骨折风险［11］。故血清Omentin-1 与BMD 呈正相关关系。同时，Pearson 相关性分析，血清Omentin-1 与骨代谢指标显著相关，可能是由于其表达水平越低，对成骨细胞保护作用越弱，最终影响骨代谢过程。且一项研究显示，Omentin-1可通过调节RANKL/OPG/RANK 信号通路调整破骨细胞、成骨细胞数量与活性，从而实现调节骨代谢作用［12］。这提示上调血清Omentin-1 水平可能是防治老年群体胸腰椎骨质疏松性骨折的重要环节。

Th17 细胞属于CD4+T 细胞亚群，可大量分泌细胞因子IL-17，与多种疾病发生与进展相关。李春亮等［13］报道中指出，IL-17 在骨质疏松合并压缩性骨折患者中呈过多表达。本研究证实，IL-17参与胸腰椎骨质疏松性骨折发生过程，且与BMD负相关。同时，IL-17 作为具有显著促炎活性的细胞因子，能激活、介导炎症级联反应，造成炎症反应过度激活，促使多种炎性细胞因子大量分泌，影响骨代谢过程［14］。故血清IL-17 与与BGP 呈负相关，与PⅠNP、β-CTX 呈正相关，从多个方面对骨代谢产生影响，可见临床及时检测血清IL-17 水平，采取针对性措施抑制Th17 细胞分泌IL-17，有利于降低胸腰椎骨质疏松性骨折风险。

综上可知，IGFBP3、IL-17、Omentin-1 可作为反映胸腰椎骨质疏松性骨折患者骨密度、骨代谢情况的重要因子，为临床评估病情、制定治疗方案提供更多途径。但本研究样本量较少，需作进一步分析与探究。