骨质疏松症患者血清H2S的变化及临床意义

谭波，胡豇，卢冰，袁加斌，魏丹，朱宗东，廖锋，唐孝明

骨质疏松症是以骨量减少、骨密度下降为主要特征的骨科常见病，该病可导致患者骨脆性增加，骨折风险明显升高［1］。骨质疏松症分为原发性和继发性，前者主要分为绝经后骨质疏松、老年性骨质疏松及特发性骨质疏松；后者多由于糖尿病、甲状腺功能亢进等疾病引发骨代谢紊乱导致［2］。目前全世界约有2 亿人患有骨质疏松症，早期诊断和治疗对于改善患者骨代谢、降低骨折发生率有重要意义［3］。硫化氢（H2S）是体内普遍存在的气体信号分子，广泛分布于机体的各个器官和组织中，既往多被认为是一种毒性分子。随着研究的深入，学者发现其对心血管系统、神经系统、内分泌系统均有调节作用［4］。动物研究发现，外源性的H2S 对于雌激素减少导致的骨质疏松症具有潜在治疗效果［5-6］。但目前有关骨质疏松症人群血清H2S 变化的研究十分有限，两者关系尚未完全阐明。基于此，本研究通过检测骨质疏松症患者H2S 的变化，并分析其与骨代谢标志物的关系，为该类患者的诊断和治疗提供依据。

1 对象与方法

1.1 研究对象 回顾性分析2018 年7 月—2020 年7 月四川省人民医院收治的骨质疏松症患者（骨质疏松组）128 例，男54例，女74例，年龄48～76岁，平均（54.6±9.8）岁。病例符合《原发性骨质疏松症诊治指南（2017 年）》的诊断标准。另选取同期因腰背部疼痛来我院就诊，排除骨质疏松的患者（对照组）110 例，男49 例，女61 例，年龄50～74 岁，平均（53.8±11.2）岁。本研究经过我院伦理委员会批准。

1.2 骨密度检测 采用美国Lunar公司DPX-NP双能X线骨密度仪检测腰椎（L1～4）和双侧股骨颈骨密度，仪器自动生成数值。

1.3 骨质疏松风险筛查 采用亚洲人骨质疏松自我筛查工具（OSTA）对骨质疏松发病风险进行评估，OSTA指数=［体质量（kg）-年龄（岁）］×0.2，OSTA 指数＞-1 为低风险，-4～-1 为中风险，＜-4为高风险。

1.4 临床生化指标及骨代谢标志物检测 所有患者入院后采集空腹静脉血5 mL，1 500 r/min 离心5 min 分离血清。检测血清碱性磷酸酶（ALP）、骨钙素、骨特异性碱性磷酸酶（BALP）、血磷、血钙、甲状旁腺素（iPTH）、Ⅰ型原胶原N-端前肽（P1NP）、Ⅰ型胶原C-末端肽交联（P1CP）、I 型胶原羧基端肽β特殊序列（β-CTX）等骨代谢标志物。

1.5 血清H2S水平检测 采用酶联免疫吸附试验（ELISA）检测血清H2S 水平，试剂盒购自上海研生生化试剂有限公司。试剂盒平衡至室温后，分别加入待测样本与对照样本50 μL（待测样本10 μL+样品稀释液40 μL）于37 ℃孵育30 min，加入辣根过氧化物酶标记的IgG二抗，37 ℃孵育30 min；加入显色液，室温孵育15 min，终止液终止反应。酶标仪检测每孔样品450 nm 处的光密度值。根据标准曲线计算血清H2S浓度。

1.6 统计学方法 采用SPSS 23.0软件分析数据。正态分布的计量资料用均数±标准差（±s）表示，组间比较采用2 独立样本t检验，计数资料用例表示，组间比较采用χ2检验。采用Pearson相关分析H2S与骨代谢标志物的相关性。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 2 组患者一般资料比较 2 组患者年龄、性别、体质量指数（BMI）、血钙和血磷浓度比较差异无统计学意义（均P＞0.05），与对照组相比，骨质疏松组腰椎骨密度、股骨颈骨密度、OSTA 指数和血清H2S浓度下降（P＜0.05），见表1。

2.2 2组患者骨转化标志物水平变化比较 与对照组相比，骨质疏松组血清ALP、BALP、骨钙素、P1NP、P1CP、iPTH水平下降，β-CTX水平升高，差异有统计学意义（P＜0.05），见表2。

2.3 骨质疏松组患者代谢指标与H2S 的相关性分析 结果显示，骨质疏松组血清ALP、BALP、血清骨钙素、P1NP、P1CP、iPTH 与H2S 呈正相关（r分别为0.192、0.345、0.247、0.349、0.471、0.135），β-CTX 与H2S 呈负相关（r=-0.647），差异均有统计学意义（P＜0.05）。

Tab.1 Comparison of general information between the two groups表1 2组患者基本资料比较

Tab.2 Comparison of bone metabolic markers between the two groups表2 2组患者骨代谢标志物水平变化比较

3 讨论

骨质疏松症因其高患病率特点已成为中老年骨痛和骨折的主要原因［7］。目前治疗骨丢失的常见药物有钙剂、二膦酸盐、雌激素、选择性的雌激素受体激动剂等。近年来研究发现，H2S 在骨代谢以及骨质疏松症、骨关节炎等疾病中也有着重要的调控作用，可能成为治疗骨质疏松症的新靶点［8-9］。

内源性的H2S主要由胱硫氨酸-β-合酶（CBS）、胱硫氨酸-γ-裂解酶（CSE）和3-巯基丙酮酸硫转移酶（3-MST）在硫转化过程中产生。CBS主要表达于骨髓间充质干细胞、神经系统、回肠、肾脏以及胰岛等，CSE 则主要表达于心脏、血管内皮细胞、肾脏和血管平滑肌［10-11］，因此，内源性H2S的代谢异常与老年痴呆症、高血压、动脉粥样硬化等疾病有关。目前有关H2S与骨质疏松症关系的研究多在细胞水平和动物研究阶段，少有临床研究结果。王兵等［12］发现，长期的有氧运动可增加大鼠骨组织中内源性H2S的生成，有助于减轻去卵巢大鼠的骨质丢失。此外，H2S 的生成减少还可抑制基质细胞的成骨分化［13］。另有研究发现，H2S可以保护MC3T3-E1成骨细胞免受过氧化氢（H2O2）诱导的氧化损伤，减少H2O2引起的细胞凋亡，同时H2S 可提高骨钙素和胶原蛋白的表达，促进骨合成［14］。Ma等［10］发现外源性H2S可以通过激活磷脂酰肌醇-3 激酶（PI3K）/苏氨酸激酶（AKT）/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）通路下调自噬来促进破骨细胞生成。本研究发现，骨质疏松组患者血清H2S 的水平较对照组明显下降，提示骨质疏松症患者机体存在H2S 的代谢异常。郝彦明等［15］认为血清H2S水平的下降可能与髋部骨密度降低有关，是髋部骨密度下降的独立危险因素，但与腰椎骨密度无明显相关性。其进一步研究发现，骨质减少和骨质疏松症患者血清H2S水平较健康对照升高［16］。本研究结果与上述研究结果不一致，可能与该研究纳入的骨量减少和骨质疏松症患者较少（分别为16例和9例）有关，结合既往细胞及动物实验结果，笔者认为骨质疏松患者血清H2S 水平呈下降趋势。

骨代谢标志物反映了骨组织分解与合成，分为骨形成标志物和骨吸收标志物。前者包括ALP、BALP、骨钙素、P1NP 等，后者则包括吡啶啉（Pyr）、β-CTX 等［17］。本研究发现，骨质疏松症患者血清H2S 及骨形成标志物水平明显下降，骨吸收标志物明显升高，且H2S 与ALP、BALP、骨钙素、P1NP、P1CP、iPTH 呈正相关，与β-CTX 呈负相关，提示内源性H2S 的减少与骨质疏松症患者的骨代谢障碍有关。

目前尚无特异的H2S补充剂，虽然在开发H2S供体方面取得了一些进展，但在生物系统中特定位置可视化及可控释放H2S仍然是一项挑战。主要应用的H2S供体包括NaHS和GYY4137，两者在抗骨质疏松方面也取得了一定进展。Li 等［18］发现NaHS 可以减轻地塞米松引起的系统性骨量障碍和成骨细胞功能障碍。GYY4137能通过激活Wnt信号来缓解地塞米松对骨形成的抑制作用［19］。下一步，本课题组将从H2S调节肠道钙磷吸收改善骨质疏松症的方向入手，探索H2S改善骨质疏松症的具体机制。

综上所述，骨质疏松症患者血清H2S 水平出现明显下降，检测H2S 有助于评估患者骨代谢的平衡状态。