非创伤性股骨头坏死血清网膜素-1的表达及临床意义

李国鹏， 纪沣轩， 郭文超， 张维民， 贾庆运， 韦标方

(1.潍坊医学院临床医学院， 山东 潍坊 2610002.山东省临沂市人民医院， 山东 临沂 2760003.锦州医科大学临床医学院， 辽宁 锦州 1210004.滨州医学院第二临床医学院， 山东 烟台 264000)

非创伤性股骨头坏死(non-traumatic osteonecrosis of femoral head,NONFH)是以股骨头血供受损引起骨细胞死亡，骨小梁强度下降，关节面塌陷，最终导致髋关节功能障碍为特点的骨科疑难疾病[1]。目前，临床主要根据临床表现、影像学检查来诊断NONFH，但NONFH的早期临床表现缺乏特异性，X线出现明显改变时疾病已达中晚期，错过保髋治疗的最佳时机。近年研究显示，血清生物标志物在NONFH早期诊断中可能发挥作用[2]，网膜素-1(Omentin-1)是最近发现的新型脂肪细胞因子，其对成骨细胞增殖与分化具有促进作用，是脂骨代谢的重要调节因子[3]。网膜素-1参与多种疾病的发生发展[4]，但在NONFH中鲜有报道，本研究的目的是研究血清网膜素-1水平与NONFH的相关性，为NONFH寻找潜在的生物标志物。

1 资料与方法

1.1一般资料

1.1.1患者组:纳入2021年7月至12月在临沂市人民医院股骨头专科住院治疗的NONFH患者共86例。纳入标准：①符合《成人股骨头坏死临床诊疗指南》(2020年)。②致病原因为激素性、酒精性和特发性3类，所有患者为单因素致病。激素性为患者有长期每日激素摄入量超过16mg病史，或有大剂量激素冲击治疗超过1周病史；酒精性为有持续饮酒史(5年以上，平均每天饮酒量为100mL以上)；特发性为排除酒精性、激素性、髋部外伤史、镰状细胞病史、潜水病史等，无明显致病诱因者；③年龄18～65岁。排除标准：①排除有癌症、肝肾功能不全、凝血功能异常、严重心脑血管疾病等慢性疾病者；②排除正在进行激素治疗者；③排除伴发明显骨质疏松、膝关节炎或其他大关节疾病者；④体重指数≥28kg/m2的患者。

1.1.2健康人组:选取同时期在本院健康体检中心体检，且年龄、性别相匹配的健康人82例作为健康人组，排除近3个月使用过影响骨代谢药物者(如激素、降脂药物等)，排除体重指数≥24kg/m2者。所有患者和健康人均给予书面知情同意。本次研究得到了临沂市人民医院伦理委员会的批准。

1.2检测方法:①样本采集：试验组及对照组均于晨起空腹用不含肝素的真空采血管抽取外周静脉血约5mL，3000r/min速度离心10min后分离血清。将上清液放置于-80℃冰箱保存备用。②血清指标检测：使用酶联免疫吸附测定(ELISA)试剂盒(武汉华美)测试血清网膜素-1水平，试剂盒均批内差<8%，批内差<10%。检测过程严格按试剂盒说明书进行操作；采用瑞士罗氏公司生产的cobas8000型全自动生化分析仪测定其总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白(HDL)、低密度脂蛋白(LDL)水平。

1.3观察指标:记录患者组及健康人组一般信息，包括性别、年龄、身高、体重、体重指数(body mass index,BMI)。记录患者发病原因、侧别。采用疼痛视觉模拟评分(visual analogue scale,VAS)和Harris评分来评价髋关节疼痛及功能情况。行影像学检查，确定是否发生塌陷及ARCO分期，双侧NONFH患者ARCO分期取严重侧分级，ARCO分期Ⅲ期及以上为股骨头塌陷病例。

2 结 果

2.1患者组与正常人组一般资料比较:患者组与健康人组一般资料与比较见表1。两组性别、年龄、体重指数(BMI)差异均无统计学意义(P>0.05)。与健康人组相比，患者组血清网膜素-1水平显著降低(P<0.05)，差异有统计学意义(图1A)。患者组血清TG、TC水平均高于健康人组(P<0.05),血清HDL水平低于健康人组(P<0.05),两组血清LDL水平比较无统计学意义(P>0.05)。

表1 患者组与健康人组一般资料比较

2.2NONFH患者不同亚型分组血清网膜素-1比较:NONFH患者不同亚型分组血清网膜素-1比较见表2。不同病因亚组间网膜素-1水平差异无统计学意义(P>0.05)(图1B)。股骨头塌陷后患者血清网膜素-1水平显著低于塌陷期前患者(P<0.05)(图1E),双侧累及患者血清网膜素-1水平低于单侧发病，但差异并没有统计学意义(P>0.05)(图1D),不同ARCO分期的非创伤性股骨头坏死患者的血清网膜素-1水平有显著差异，Ⅳ期患者水平显著低于Ⅲ期和Ⅱ期患者(P<0.05)(图1C)。

表2 82例NONFH患者不同亚型分组血清检测结果与比较

图1 NONFH患者不同亚型分组血清网膜素-1比较

图1A健康组与坏死组血清网膜素-1浓度比较;图1B不同病因股骨头坏死患者血清网膜素-1浓度比较;图1C不同ARCO分期股骨头坏死患者血清网膜素-1浓度比较;图1D 单双侧股骨头坏死患者血清网膜素-1浓度比较图1E 塌陷前后股骨头坏死患者血清网膜素-1浓度比较

2.3血清网膜素-1水平与疾病严重程度及血脂水平的关系:NONFH血清网膜素-1水平与NONFH临床指标相关性见图2。血清网膜素-1水平与ARCO分期呈负相关(r=-0.433,P<0.01)(图2A)。血清网膜素-1水平与视觉模拟评分(VAS)呈负相关(r=-0.372,P<0.01)(图2B)，与Harris评分呈负相关(r=0.305,P<0.01)(图2C)。血清网膜素-1水平与TC(r=-0.311,P<0.01)(图2D)、TG(r=-0.316,P<0.01)(图2E)水平呈负相关，与HDL水平呈正相关(r=0.433,P<0.01)(图2F)。

2.4ROC曲线分析:我们进一步进行了ROC曲线分析，以探讨血清网膜素-1水平对非创伤性股骨头坏死的诊断价值以及对股骨头塌陷的预测价值。血清网膜素-1水平诊断股骨头坏死的曲线下面积(area under curve,AUC)为0.755(95%CI 0.681～0.830，P<0.01)，最佳临界值为39.06ng/mL，敏感性为71.4，特异性为72.0；(图3A)，预测塌陷的AUC为0.754(95%CI 0.634～0.875，P<0.01)，最佳临界值为36.74ng/mL，敏感性为68.1，特异性为75.0；(P<0.01)(图3B)。这表明，血清网膜素-1水平可能成为NONFH病情评估的潜在生物标记物。

图2 ONFH血清网膜素-1水平与NONFH临床指标相关性分析

图2A 血清网膜素-1浓度与ARCO分期相关性;图2B 血清网膜素-1浓度与VAS评分相关性;图2C血清网膜素-1浓度与Harris评分相关性;图2D血清网膜素-1浓度与TC相关性图2E血清网膜素-1浓度与TG相关性图2F血清网膜素-1浓度与HDL相关性

图3 ROC曲线

图3A 网膜素-1浓度诊断NONFH的ROC曲线,图3B 网膜素-1浓度诊断塌陷的ROC曲线

3 讨 论

NONFH的发病机制复杂，目前尚未完全了解，可能的机制有骨细胞凋亡、血管内凝血、骨内压增高、脂肪代谢障碍、脂肪栓塞。目前越来越多研究关注脂质代谢异常在NONFH发病中的作用，有研究发现糖皮质激素通过刺激过氧化物酶体增殖物激活受体-γ(PPAR-γ)和抑制Runt相关转录因子2(Runx2)来促进骨髓间充质干细胞分化为成熟脂肪细胞，并且糖皮质激素和酒精还能够通过增加骨髓脂肪细胞的脂质合成来诱导脂肪细胞肥大[5]。脂肪细胞增生肥大导致骨内高压，血管闭塞、血栓形成，进而导致NONFH。在我们的研究中，患者组血清TG、TC水平均高于健康人组,血清HDL水平低于健康人组，这提示NONFH可能与血脂代谢异常有关。脂肪因子是一种由脂肪组织分泌的生物活性因子，其不仅在调节血脂、胰岛素分泌中起到关键作用，还可通过调节炎症过程、细胞凋亡、基质重塑和成骨/破骨分化进而调节和影响骨代谢活动。有研究发现在NONFH患者的股骨头组织中的成骨细胞、破骨细胞及骨髓基质干细胞的表面存在脂肪因子受体[6]，因此我们猜测骨髓中积聚的脂肪细胞分泌的脂肪因子可调节股骨头内脂质代谢和骨代谢，从而在NONFH的发生发展中起到重要作用。

网膜素-1是最近发现的一种脂肪细胞因子，在循环中含量丰富，网膜素-1不但在脂质代谢中发挥重要作用，而且是骨代谢的重要调节因子。Xie H等[7]发现网膜素-1能够通过PI3K/Akt信号通路刺激人成骨细胞增殖，同时网膜素-1能通过刺激骨保护素表达，下调RANKL/骨保护素比率来减少破骨细胞的形成，改善骨丢失。王俊江等[8]在一项研究中发现老年骨质疏松患者血清网膜素-1水平显著降低，并且与骨密度呈正相关。Li ZG等[9]发现膝骨关节炎患者滑液网膜素-1浓度与病情严重程度呈负相关，他认为网膜素-1可能作为反映骨性关节炎症状严重程度的潜在生物标志物。

我们的研究发现与健康人组相比，NONFH患者的血清网膜素-1水平显著降低，不同病因之间没有差异。血清网膜素-1水平与ACRO分期呈正相关，且塌陷后明显升高。在NONFH的病程中，塌陷是一个重要的病理改变，股骨头塌陷后软骨破坏加重，出现关节积液和滑膜炎症[10]。有研究表明网膜素-1能够抑制软骨细胞中由促炎细胞因子白细胞介素1b(IL-1b)诱导的基质金属蛋白酶(MMPs)表达，从而减少软骨降解[11]。我们认为塌陷后血清网膜素-1浓度的明显降低与塌陷后软骨退变有一定关联。相关性研究发现血清网膜素-1水平与VAS评分呈正相关，与Harris评分呈负相关。先前有研究发现在慢性疼痛性颞下颌关节紊乱患者中，循环网膜素-1水平与疼痛发生几率呈负相关[12]，这与我们的结果一致，提示关节疼痛可能与低水平网膜素-1相关。我们最后检测了血清网膜素-1水平与血脂水平之间的相关性，发现血清网膜素-1水平与血清TC、TG水平呈负相关，与HDL水平呈正相关，这提示了血清网膜素水平的下降可能与血脂代谢异常有关。所有这些发现表明，网膜素-1可能在保护股骨头及软骨中发挥重要作用，并能够反映NONFH疾病严重程度。进一步的ROC曲线分析表明，血清网膜素-1水平可作为NONFH潜在的诊断以及塌陷预测生物标志物。

综上所述，网膜素-1水平减少可能在NONFH的发生发展过程中具有重要意义。NONFH患者血清网膜素-1表达水平降低，且其表达水平与病情严重程度和股骨头塌陷水平有关，血清网膜素-1可作为NONFH早期诊断及病情监控的生化标志物。