糖尿病肾病维持性血液透析患者血清骨保护素、骨硬化蛋白的表达及与骨质疏松的关系

王丹 刘晓燕 张浩东

慢性肾脏病(CKD)及其引起的终末期肾病的发病率近年来在全球范围内呈持续增长趋势，是严重危害人类健康的公共卫生问题[1,2]。对于维持性血液透析患者，骨质疏松是慢性肾脏病矿物质骨异常的一个常见临床类型[3]，是造成维持性血液透析患者骨折高发的重要原因，影响血液透析患者的生存质量。糖尿病肾病作为引起维持性血液透析患者的首要病因，由于高糖导致钙、磷排出增多、骨胶原蛋白发生糖基化反应引起骨脆性增加、并发血管神经病变导致骨质营养供应不足等原因[4]，骨质疏松问题尤为严重[5]。血清骨保护素(OPG)作为肿瘤坏死因子受体的超家族成员，是核因子受体活化因子和肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体的受体，主要由骨骼和血管组织产生，是骨转化重要的调节因子[6]。骨硬化蛋白(SOST)又称硬骨素,是参与骨形成负调控的分泌型糖蛋白,特异性地表达于骨细胞中，通过作用于成骨细胞而在骨代谢中起重要作用[7]。目前骨质疏松的诊断主要依靠影像学检查，寻找协助骨质疏松诊断的血清学指标对于协助临床诊断具有重要的临床意义。因此，本研究拟探讨OPG和SOST在糖尿病肾病维持性血液透析患者中的表达及其与骨质疏松的关系。

1 资料与方法

1.1 一般资料 本研究选取2016年1月至2019年3月内蒙古自治区人民医院和乌海市人民医院血液净化中心维持性血液透析患者作为研究对象。所有维持性血液透析患者进行骨密度检查。本研究经医院医学伦理委员会批准，所有研究对象自愿参加并签署知情同意书。根据入选标准和排除标准，研究共纳入糖尿病肾病维持性血液透析患者136例为糖尿病肾病组进行分析，为研究糖尿病肾病维持性血液透析患者的临床基线资料，本研究纳入同期198例维持性血液透析的非糖尿病肾病患者作为对照组。

1.2 纳入与排除标准

1.2.1 纳入标准：①年龄≥18岁，男女不限；②根据美国肾脏基金会肾脏病预后质量倡议指南标准[8]临床诊断糖尿病肾病：在大部分糖尿病患者中，出现以下任何一条者考虑其肾脏损伤是糖尿病引起的：A大量白蛋白尿;B糖尿病视网膜病变伴微量白蛋白尿;C在10年以上糖尿病病程的1型糖尿病患者中出现微量白蛋白尿；③透析龄>6个月；④每周透析3次，每次透析至少3 h。

1.2.2 排除标准：①患者近3个月出现急性感染或者急性心脑血管疾病；②存在自身免疫性疾病或恶性肿瘤；③长期使用激素或免疫抑制剂；④近6个月有股骨颈骨折病史。

1.3 样本采集与检测 收集所有血液透析患者透析前晨起静脉血5 ml，经高速离心机3 000 r(有效离心半径为8 cm)离心10 min后贮存于EP管，于-80℃冰箱保存。血清OPG和SOST测定采用酶联免疫复合物法，OPG检测试剂盒购自美国R&D公司，SOST检测试剂盒购自上海蓝基生物科技有限公司，检测方法按照试剂盒操作步骤进行检测。收集患者的基线资料，包括年龄、性别比、透析龄、血清钙(Ca)、血清磷(P)、甲状旁腺激素(iPTH)、25-羟维生素D3(25-(OH)-VitD3)、骨密度、血红蛋白(Hb)、血清白蛋白(ALB)。Ca、P及iPTH采用罗氏诊断产品(上海)有限公司试剂盒进行检测，25-(OH)-VitD3上海亚培生物科技有限公司生产的ELISA检测试剂盒进行检测，Hb和ALB采用美国贝克曼公司型号为BECKMANCOULTER的LX20仪器检测。

1.4 骨密度检查 骨密度检测采用美国Norland公司的XR-36型双能X线骨密度仪，对患者行股骨颈的骨密度测定。根据中国原发性骨质疏松症诊治指南诊断标准[9]诊断骨质状态：T值-1.0 ～ +2.5 s为骨量正常，-1.0 ～ -2.5 s为骨量减少，<-2.5 s为骨质疏松。

2 结果

2.1 一般资料 纳入研究的136例糖尿病肾病维持性血液透析患者中，诊断骨质疏松的患者有64例，未诊断骨质疏松的患者有72例。与198例非糖尿病肾病的维持性血液透析患者比较，糖尿病肾病维持性血液透析患者iPTH、血清OPG和SOST水平较高，骨质疏松发生比例较高，骨密度较低，差异有统计学意义(P<0.05)。见表1。

表1 糖尿病肾病与非糖尿病肾病维持性血液透析患者临床基线资料比较

2.2 不同骨质状态的糖尿病肾病维持性血液透析患者血清OPG、SOST水平 在糖尿病肾病维持性血液透析患者中，分析不同骨质状态患者血清OPG、SOST水平的差异。骨质疏松的患者血清OPG、SOST水平均高于骨量减少和骨质正常的患者，差异有统计学意义(P<0.05),骨量减少的糖尿病肾病维持性血液透析患者血清OPG、SOST水平高于骨量正常的患者，差异有统计学意义(P<0.05)。见表2。

表2 不同骨质状态的糖尿病肾病维持性血液透析患者血清OPG、SOST水平

2.3 糖尿病肾病维持性血液透析患者骨质疏松危险因素分析 建立Logistic回归模型，以136例糖尿病肾病维持性血液透析患者的基线资料为样本，以是否发生骨质疏松作为因变量，赋值为1=骨质疏松，0=非骨质疏松。连续变量按照2组总均值进行分段，转化为两分类变量，以提高统计效率使回归结果清晰。单因素Logistic回归分析提示，女性、长透析龄、高水平的iPTH、25-(OH)-VitD3、血清OPG和SOST水平是糖尿病肾病维持性血液透析患者发生骨质疏松的危险因素(P<0.05,OR>1)。选取单因素Logistic回归分析中具有统计学意义的变量纳入多因素Logistic回归分析，回归过程采用“进入法”以进行自变量的选择和剔除，设定α剔除=0.10，α入选=0.05，回归结果：共有女性、长透析龄、高水平的iPTH、血清OPG和SOST水平被保留入回归方程。女性、长透析龄、高水平的iPTH、血清OPG和SOST水平是糖尿病肾病维持性血液透析患者发生骨质疏松的独立危险因素。见表3。

表3 糖尿病肾病维持性血液透析患者骨质疏松多因素Logistic回归

2.4 血清OPG、SOST诊断糖尿病肾病维持性血液透析患者骨质疏松的ROC曲线分析 ROC曲线分析得出，血清OPG诊断糖尿病肾病维持性血液透析患者骨质疏松的最佳阈值为450.9，曲线下面积为0.771，敏感度为80%，特异度为81%，准确度为77%；血清SOST诊断糖尿病肾病维持性血液透析患者骨质疏松的最佳阈值为375.6，曲线下面积为0.794，敏感度为81%，特异度为76%，准确度为79%。联合OPG、SOST诊断糖尿病肾病维持性血液透析患者骨质疏松的曲线下面积为0.821，敏感度为85%，特异度为81%，准确度为84%。见表4。

表4 血清OPG、SOST诊断糖尿病肾病维持性血液透析患者骨质疏松的ROC曲线分析

3 讨论

糖尿病肾病已成为全世界范围引起终末期肾病主要原因[10]，与非糖尿病患者比较，由于高糖环境作用导致糖尿病肾病维持性血液透析患者并发症增加，远期预后更差。骨质疏松是终末期肾病患者肾性骨营养不良一个常见的临床类型，可增加终末期肾病患者骨折的致残率和病死率，已经成为影响血液透析患者生活质量和生存率的重要因素[11]。对于糖尿病肾病维持性血液透析患者，由于长期透析导致钙磷代谢紊乱、高糖环境下糖基化终末产物作用等因素的影响，导致骨脆性增加和骨质疏松的发生。目前骨质疏松的诊断主要通过骨密度影像学检查，存在费用昂贵、重复操作依从性低等应用局限，寻找诊断骨质疏松的较为特异且敏感的血清学指标对于诊断和评估糖尿病肾病维持性血液透析患者的骨质疏松情况尤为重要。

血清OPG作为肿瘤坏死因子受体超家族成员，又称破骨细胞形成抑制因子，是骨代谢的重要调节因子。OPG是由类似成骨细胞的钙化血管细胞释放的，其水平的增高反映了血管细胞向成骨样细胞转变的血管重塑过程，且循环血中的OPG是由骨组织释放的,反映了骨转换的状态[6]。目前OPG水平在肾功能不全患者比正常人群显著升高，但其与血液透析患者骨质疏松的关系仍需要进一步研究。SOST是由SOST基因编码的糖蛋白，由213个氨基酸组成，且仅由骨细胞分泌[12]。SOST可通过拮抗骨形态发生蛋白通路，抑制骨形成。SOST具有高度的组织特异性，SOST基因敲除小鼠其皮质骨及小梁骨骨密度均增加超过50%[13]，而SOST转基因小鼠SOST表达增加可导致骨细胞合成骨硬化蛋白减少，骨密度增加，进而导致骨质疏松[14]。本研究对糖尿病肾病维持性血液透析患者OPG和SOST的表达及其与骨质疏松的关系进行深入的探讨。

本研究结果发现，在糖尿病肾病维持性血液透析患者中，相比非糖尿病肾病患者，iPTH、血清OPG、SOST水平以及骨质疏松的发生比例较高，而骨密度较低。高血糖引起骨吸收增加，导致机体内不断进行骨重建，一旦打破骨吸收和骨形成的平衡就会导致骨代谢异常。而OPG作为破骨细胞形成抑制因子，能够有效抑制破骨细胞分化和成熟破骨细胞的活力，促进破骨细胞的凋亡，起到阻断钙质流失和骨质的破坏的作用，因此在糖尿病肾病维持性血液透析患者中表达升高[15]。血清中SOST表达增加可负反馈抑制骨细胞进一步合成骨硬化蛋白，导致生物体内骨形成能力受到抑制，造成骨质量的下降和骨质疏松。在2型糖尿病患者中同样有研究报道[16]，血清SOST水平显著高于普通人群，且与糖尿病病程及糖化血红蛋白水平呈正相关。而糖尿病肾病患者骨质疏松发生率高于非糖尿病肾病患者，可能原因包括[17]：(1)高糖导致的引起渗透性利尿使钙、磷排出增加，血液中钙浓度降低，激活破骨细胞，促进骨钙磷动员，骨吸收增强，骨量减少。(2)胰岛素缺乏和敏感性降低，导致肾小管重吸收减少，尿中钙、磷过度丢失，骨钙动员加强。骨基质和矿物质均丢失，骨吸收加速，骨形成减少。(3)糖尿病微血管病变影响骨的血流分布，毛细血管通透性增加，微血管基膜增厚，导致骨的营养障碍，影响骨重建，促进骨质疏松的发展。

此外，本研究还发现，骨密度越低，血清OPG和SOST的水平越高。女性、长透析龄、高水平的iPTH、血清OPG和SOST水平是糖尿病肾病维持性血液透析患者发生骨质疏松的独立危险因素。由于雌激素本身具有促进骨形成与抑制骨吸收的作用，有利于维持骨密度和提高骨量。绝经女性由于雌激素水平的下降，导致骨质疏松的发生风险明显升高[18]。长透析龄以及高水平iPTH的患者由于钙磷代谢紊乱以及慢性肾脏病矿物质和骨异常等因素的影响，同样也增加骨质疏松的发生风险。此外，本研究发现，血清OPG和SOST水平是维持性血液透析患者发生骨质疏松的危险因素。血清OPG水平升高可能是人体发生骨质疏松后的生理性代偿反应或由于骨吸收增加，OPG释放入血，因此在一定程度上也可以反应机体骨质疏松的程度。既往同样有研究表明，在血液透析患者中高水平的血清OPG是发生骨质疏松症的独立危险因素[19]。经典通路即Wnt/β-catenin 信号通路能够促进骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化，增加骨形成。而SOST作为Wnt/β-catenin 信号通路的拮抗剂，能够抑制骨合成，降低骨密度并增加骨质疏松的发生[16]。骨质疏松患者经过治疗后，SOST水平逐渐下降[20]，提示SOST可能参与了骨质疏松的发生发展，其表达水平与骨质情况和骨密度密切相关。

此外，本研究通过绘制ROC曲线评估血清OPG和SOST对糖尿病肾病维持性血液透析患者发生骨质疏松的诊断价值，结果显示，血清OPG和SOST诊断骨质疏松均具有一定价值，联合检测血清OPG和SOST水平可作为临床辅助诊断糖尿病肾病维持性血液透析患者骨质疏松发生的血清学标志物。本研究探讨糖尿病肾病维持性血液透析患者OPG和SOST的表达及其与骨质疏松的关系，对于协助糖尿病肾病维持性血液透析患者骨质疏松的诊断和评估具有一定的临床意义。但本研究仍存在一定的局限性，作为单中心研究，入选的样本量较少，其结论需要大样本多中心研究进一步验证。

综上，血清OPG和SOST水平在糖尿病肾病维持性血液透析患者表达水平升高，且在骨质疏松患者中的表达水平高于骨质低下和骨质正常的患者，是发生骨质疏松的独立危险因素。联合血清OPG和SOST水平在诊断和评估糖尿病肾病维持性血液透析患者骨质疏松具有较高的临床应用价值，可以作为协助诊断和评估骨质疏松的血清学指标。