骨轉換的生化指標應用進展

徐獻明 綜述，鄧忠良 審校

（重慶醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院骨科 404100）

骨質疏松癥（osteoporosis，OP）是以骨強度下降、骨折風險性增加為特征的骨骼系統(tǒng)代謝性疾病。其特點是骨礦成分和骨基質等比減少。臨床以疼痛、脊柱變形及發(fā)生脆性骨折為表現(xiàn)，早期多無明顯自覺癥狀。骨質疏松癥已越來越多地被認為是由環(huán)境因素調節(jié)的一種多基因疾病。傳統(tǒng)上，將骨轉換生化標志物分為骨吸收和骨形成兩類生化標志物，人體血液中含有與骨吸收、骨形成密切相關的重要指標，骨轉換速率可以通過測定血清中細胞代謝的特有產(chǎn)物而確定[1]。近年來研究者更多地采用骨標志物比未使用患者治療的持續(xù)性更高[2]，在臨床上，一般根據(jù)需要測定1～2項骨形成指標和1～2項骨吸收指標。骨代謝生化指標具有及時、靈敏、特異性強等優(yōu)點，比骨密度更早反映出骨的轉換水平，能更好地應用于骨折發(fā)生的預測，監(jiān)測藥物治療效果，聯(lián)合骨密度的測量，早期發(fā)現(xiàn)骨折高危人群。本文從骨吸收指標、骨形成指標及展望3個方面進行綜述。

1 骨吸收的血生化指標

1.1 抗酒石酸性磷酸酶（tartrate－resistant acid phosphatase，TRACP） 酸性磷酸酶共有7種同工酶，1970年發(fā)現(xiàn)毛細胞里含有一種能對抗酒石酸抑制作用的ACP，經(jīng)證明為TRACP5，即抗酒石酸酸性磷酸酶，主要由破骨細胞釋放，參與骨基質中鈣磷礦化底物的降解。最近在對TRACP5b和骨微結構參數(shù)研究發(fā)現(xiàn)，骨組織損傷（特別是骨小梁）、破壞會導致血清TRACP5b濃度升高，血漿中的TRACP水平可反映破骨細胞活性及骨吸收的狀態(tài)[3]。TRACP被蛋白酶分解成5a和5b兩個亞型，純化的人破骨細胞TRACP是TRACP5b。血清TRACP5b已大量應用于絕經(jīng)后婦女抗骨吸收監(jiān)測及作為乳腺癌患者骨轉移的診斷工具[4]。對骨代謝異常的患者監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，2年骨密度下降2.5%，相對的皮質區(qū)下降5.8%，與TRACP5b水平呈正相關，結果表明，TRACP5b可用于骨代謝異常的早期監(jiān)測[5]。研究發(fā)現(xiàn)，血清TRACP5b在血清中靈敏度較Ⅰ型前膠原氨基末端前肽（procollagen typeⅠamino－terminal propetide，PINP）和骨保護蛋白（osteoprotegerin，OPG）更高，即可作為骨代謝指標的預后和診斷的指標之一[6]。已證實TRACP5b作為骨質疏松患者加重的標志之一，對骨質疏松能早期提示[7]。TRACP5b已經(jīng)成為第2代骨吸收的生化標志物。早期的硝基酚磷酸鹽法已被淘汰。現(xiàn)多采用單克隆抗體雙位點免疫法測定。

1.2 吡啶啉和脫氧吡啶啉（pyridinoline，Pyr／PYD，deoxypyridinoline D－Pyr／DPD） 吡啶啉和脫氧吡啶啉是膠原纖維的連接物，PYD主要存在于骨和軟骨中，DPD只存在骨組織中，其降解產(chǎn)物釋放入血，交聯(lián)物在血中不被降解，不被肝臟代謝，不受飲食影響。PYD／DPD代謝后大部分隨尿液排泄，研究發(fā)現(xiàn)其濃度與早期無癥狀的骨質疏松患者的疼痛有關，尿PYD和DPD的濃度是骨代謝異常早期診斷和判斷預后的指標[8]。Ardawi等[9]對765名20～79歲絕經(jīng)前后婦女進行研究發(fā)現(xiàn)，隨著年齡的增加，PYD／DPD升幅明顯，在絕經(jīng)后5年，DPD急劇增加，并建議用于指導日常膳食及營養(yǎng)攝入量。Heiss等[10]認為，在骨折愈合過程中，PYD及DPD在各個時期具有顯著性差異，并認為其濃度可作為骨質疏松癥診斷和骨折愈合過程中的重要參數(shù)。Kraenzlin等[11]對319名健康人群及397例骨代謝疾病患者進行研究發(fā)現(xiàn)，婦女絕經(jīng)后非骨質疏松癥患者骨組織中PYD（51%）和DPD（58%）水平較高，在骨質疏松癥的人群發(fā)現(xiàn)了類似的結果，并發(fā)現(xiàn)在11～14歲的兒童其濃度低50%～60%。在骨代謝疾病的交叉鏈接濃度均顯著增加，對骨代謝疾病的患者有鑒定價值。最初用離子交換層析技術及高效液相色譜法，現(xiàn)在多采用自動化高效液相色譜法測定PYD和DPD。

1.3 Ⅰ型膠原羧基端肽（carboxy－terminal cross linked telopetide of typeⅠcollagen，ICTP） 骨吸收增加時，釋放到血中的骨Ⅰ型膠原降解產(chǎn)物增加。健康人體內血清ICTP含量較恒定，不經(jīng)任何代謝，主要由腎排泄，因此，ICTP是一種新的生化指標，反映在骨骼系統(tǒng)吸收特性的變化。Kamiya等[12]對骨代謝疾病患者進行研究發(fā)現(xiàn)，監(jiān)測血清ICTP水平比其他指標更可靠，其血液中ICTP水平顯著升高，并與疾病的骨顯像的程度密切相關。有學者發(fā)現(xiàn)可以通過測定孕婦血清中ICTP水平反映胎兒骨骼生長的情況。ICTP是骨吸收的重要參數(shù)，最近已被引入到監(jiān)控腫瘤骨轉移[13]。ICTP作為一種新的生化指標，能反映在骨骼系統(tǒng)吸收特性的變化[14]。現(xiàn)在多采用雙抗體夾心ABC－ELISA法測定。

1.4 Ⅰ型膠原羧基端肽β特殊序列（β－cross laps，β－CTX） 在骨的有機質中，90%以上為骨Ⅰ型膠原。因各種病理的刺激，破骨細胞活性增強，使Ⅰ型膠原大量降解形成C－末端肽，進一步降解為β－CTX進入血液系統(tǒng)并經(jīng)腎臟排泄。國外學者發(fā)現(xiàn)的終端類型1型膠原蛋白（β－CTX）的變化取決于骨代謝的變化，根據(jù)兒童的個體生長曲線用來預防骨質疏松[15]。大型研究表明，β－CTX測定是早期發(fā)現(xiàn)骨轉移的一個重要指標，有助于早期發(fā)現(xiàn)隱匿性骨骼疾病或監(jiān)察藥物治療的效果[16]。通過研究患有骨質疏松癥的71例絕經(jīng)后婦女，發(fā)現(xiàn)β－CTX敏感性、特異性和準確性均較高[17]。國內有人對北京1 724例絕經(jīng)后婦女進行研究發(fā)現(xiàn)，血清β－環(huán)磷酰胺和Ⅰ型前膠原氨基末端（N端）前 肽（procollagen typeⅠamino－terminal propeptide，PINP）的水平與骨密度呈負相關。多發(fā)性脊柱骨折的絕經(jīng)后婦女β－CTX呈持續(xù)高水平[18]。血清β－CTX測定方法簡單、穩(wěn)定，因不受尿肌酐水平的影響，其結果重現(xiàn)性好。作為重要的骨轉移或骨吸收的指標，血清β－CTX在一系列的骨代謝疾病及轉移性疾病的診斷和療效評價中具有很重要的參考意義[19]?，F(xiàn)多用雙抗體夾心法測定。

2 反映骨形成的血生化指標

2.1 骨特異性堿性磷酸酶（bone alkaline phosphotase B－ALP） 在正常人體代謝中，骨骼是分泌堿性磷酸酶的重要器官，其分泌量約為總堿性磷酸酶的50%。臨床上檢測的血清堿性磷酸酶是這組同工酶的總活性，特異性及敏感性較差，因此，目前更多的是檢測B－ALP。絕經(jīng)后婦女的B－ALP隨年齡增加呈負相關，與骨密度呈正相關，證明與骨代謝相關[20]。B－ALP與性激素之間有相關性，但在絕經(jīng)后骨質疏松癥患者腰椎骨密度與性激素之間無關聯(lián)[21]。而B－ALP為骨化活動指標，已在骨代謝性疾病中廣泛使用[22]。高特異性單克隆抗體免疫分析法具有更高的敏感性和特異性，是目前定量測定B－ALP的最佳方法，被廣泛應用于臨床。

2.2 Ⅰ型前膠原羧基末端（C端）前肽（procollagen typeⅠcarboxy－terminal propeptide，PICP）和PINP Ⅰ型膠原占骨基質有機成分的90%以上，骨化細胞合成Ⅰ型前膠原，分泌到胞外后在特異性酶作用下，去除兩端的多肽，形成Ⅰ型膠原并聚合成為膠原纖維，其中羧基末端肽為PICP，氨基末端肽為PINP。目前，已經(jīng)證實血清PICP、PINP水平與骨形成呈正相關，能提高骨形成活動，是衡量骨形成活動的發(fā)展高靈敏指標之一[23]。在評估骨代謝異?；颊吒鞣N骨形成和骨吸收標志物水平變化，發(fā)現(xiàn)其疼痛評分與PICP／PINP呈正相關，并可以用于疾病預后的預測[24]。Glover等[25]研究發(fā)現(xiàn)，PINP是最敏感的指標，可用于監(jiān)測患者的早期治療效果和骨質疏松癥的新的蛋白同化制劑的研究設計。目前多采用放射免疫法和酶聯(lián)免疫吸附法測定。

2.3 骨鈣素（bone Gla protein，BGP） BGP是依賴維生素K與活性的維生素D參與，才具有生物活性的非膠原蛋白[26]。已發(fā)現(xiàn)它為骨組織所專有。BGP主要沉積在骨組織和牙質中，約有20%釋放入血，少部分釋放入血循環(huán)中，血清與骨組織中的BGP呈正相關，主要由骨化細胞合成骨鈣素，是結合γ－羧基谷氨酸蛋白家族成員。大型研究顯示，80歲老人的骨化細胞與骨鈣素呈正相關，60歲老人骨鈣含量與骨鈣素呈負相關，證明骨鈣素可用于老年人骨質疏松早期監(jiān)測[27]。在骨化細胞機制研究中發(fā)現(xiàn)，骨化細胞中的酪氨酸磷酸酶通過調節(jié)胰島素，從而影響骨鈣素活性[28]。也有研究發(fā)現(xiàn)，骨鈣素與胰島素受共同基因（FoxO1基因）調節(jié)，并發(fā)現(xiàn)骨鈣素和胰島素在骨形成及血糖穩(wěn)定狀態(tài)有協(xié)同作用[29]。通過對膳食鎂及高磷飲食者測量血清甲狀旁腺激素及骨鈣素水平發(fā)現(xiàn)，兩者均高于空白對照組及高磷飲食組，結果表明膳食鎂通過抑制甲狀旁腺的分泌，從而抑制骨吸收[30]。也有部分學者研究發(fā)現(xiàn)，雌激素的調節(jié)在骨化細胞的分子表達中發(fā)揮重要作用，并與骨鈣素水平有關[31]。這些都為骨鈣素生理功能和藥理作用的進一步研究奠定了基礎。目前，對于血清BGP的檢測方法常用放射免疫法。也有學者證實使用電化學發(fā)光免疫法測定血清骨鈣素的N－MID片段，穩(wěn)定性及靈敏度較好，能更好地反映骨轉換的變化。

3 骨代謝指標在臨床應用中的展望

健康骨維持著重吸收和骨形成之間的動態(tài)平衡，骨骼的生化標記物是一類源于骨基質及骨細胞的代謝指標。雖然早期發(fā)現(xiàn)的大多數(shù)骨骼的生化標志物有各種各樣的變異性，但近年來越來越多的新生化標記物被發(fā)現(xiàn)，并以其反應及時、靈敏性高、特異性強等優(yōu)點，可以較骨密度早期反映出骨的轉換水平，尤其在抗骨吸收藥物治療骨質疏松癥方面，比骨密度測量更早反映治療效果，而被廣泛運用。但是，目前仍不能作為骨質疏松的診斷標準，因大多數(shù)指標與骨代謝異常疾病有關，如PINP可用于前列腺癌骨轉移的預測[32]。故臨床診斷時必須排除原發(fā)疾病。

骨折是骨質疏松癥最嚴重的并發(fā)癥，絕經(jīng)后婦女約50%骨密度正常，但因為有高骨轉換率，骨折風險較高，故早期檢測更有利于發(fā)現(xiàn)骨折高危人群[33]。一般根據(jù)需要分別測定1～2項骨形成指標及骨吸收指標。目前，中國尚沒有各種骨密度指標的參考值，仍需進一步完善，骨代謝生化指標與骨密度測定相結合，更能全面、合理評價骨轉換，更有利于原發(fā)性骨質疏松癥的診斷及治療。

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