血清骨硬化蛋白及Dickkopf-1蛋白表達(dá)與特發(fā)性股骨頭壞死進(jìn)展的相關(guān)性*

陸萬里 張坡 周宇 周海洋 王睿

(南京中醫(yī)藥大學(xué)附屬南京市中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院骨科，江蘇 南京 210014)

股骨頭壞死多發(fā)于中青年人群，是骨科常見難治性疾病，隨著病情進(jìn)展，80%患者將發(fā)生股骨頭塌陷，嚴(yán)重影響患者運(yùn)動(dòng)功能[1-4]。股骨頭壞死具體發(fā)病機(jī)制仍然不明，其中15%～40%的股骨頭壞死患者無明確誘因，稱為特發(fā)性股骨頭壞死[5-7]。經(jīng)典Wnt信號(hào)通路是促進(jìn)成骨細(xì)胞增殖、分化、活性表達(dá)、凋亡，抑制破骨細(xì)胞分化的關(guān)鍵信號(hào)通路[8-9]。血清骨硬化蛋白(Sclerostin，SOST)、Dkk-1(Dickkopf-1)通過與Wnt共受體——低密度脂蛋白相關(guān)蛋白5/6(LRP5/6)位點(diǎn)結(jié)合可阻斷Wnt 信號(hào)通路,進(jìn)而抑制骨形成，在骨穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)中起到關(guān)鍵性作用[10-11]。然而，在股骨頭壞死方面尚缺乏相關(guān)研究，故本文主要探索血清SOST、Dkk-1表達(dá)情況與特發(fā)性股骨頭壞死進(jìn)展的相關(guān)性及臨床意義。

1 資料與方法

1.1 一般資料 納入2017年1月～2020年6月于我院住院的特發(fā)性股骨頭壞死患者76例作為觀察組。同期選擇門診健康體檢者76名作為對(duì)照組。本研究入組者均簽署知情同意書，并通過南京中醫(yī)藥大學(xué)附屬南京市中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。

1.2 納入標(biāo)準(zhǔn)與排除標(biāo)準(zhǔn) 納入標(biāo)準(zhǔn)：①無股骨頸骨折病史、無長期飲酒、無服用激素類藥物等病史，無其他嚴(yán)重合并傷的患者。②無糖尿病，無嚴(yán)重的系統(tǒng)性并發(fā)癥，如心、肺、肝、腎等明顯的實(shí)質(zhì)性病變。③無細(xì)菌、病毒感染等病史。④無惡性腫瘤、無神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)等病史者。排除標(biāo)準(zhǔn)：①近1月內(nèi)有手術(shù)史及創(chuàng)傷史者。②臥床時(shí)間大于1周者。

1.3 兩組相關(guān)血清指標(biāo)檢測 清晨空腹采集入組者肘部靜脈血約3 mL，靜置后4℃條件下3500 r/min離心10 min，血清分裝后存于-80℃冰箱待測?；颊哐錝OST、Dkk-1蛋白、甲狀旁腺激素(PTH)檢測采用免疫磁珠流式液相芯片技術(shù)(Luminex)，試劑購自美國EMD Millipore公司，操作按說明書進(jìn)行。檢測數(shù)值通過FlexMAP-3D系統(tǒng)獲取并用百分?jǐn)?shù)表示，采用XPonent 4.0軟件、五參數(shù)邏輯回歸分析計(jì)算最后數(shù)值。所分析樣品的數(shù)值單位均為ng/mL。另采血樣送至我院檢驗(yàn)科利用全自動(dòng)生化分析儀(Hitachi 7600-20, Hitachi, Tokyo, Japan)檢驗(yàn)血鈣、血磷指標(biāo)，數(shù)值單位為mmol/L。

2 結(jié)果

2.1 兩組一般資料比較 觀察組男性35例，女性41例，年齡34～91歲，平均(62.1±12.1)歲，BMI為(25.2±4.3)kg/m2。按股骨頭壞死ARCO分期，Ⅱ期15例，Ⅲ期28例，Ⅳ期33例；對(duì)照組男性35 例，女性41例，年齡為35～90歲，平均(61.6±11.7)歲，BMI為(25.1±4.0)kg/m2。兩組一般資料比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

2.2 兩組相關(guān)血清指標(biāo)比較 與對(duì)照組相比，股骨頭壞死患者血清SOST及Dkk-1蛋白水平均顯著增高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；兩組血清鈣、磷、甲狀旁腺激素比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，見表1。觀察組患者隨著股骨頭壞死病情進(jìn)展，血清SOST及Dkk-1值均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，其中ARCO分期Ⅲ期患者血清SOST及Dkk-1蛋白水平均較高(表2，圖1)。在相關(guān)性分析中，血清SOST蛋白表達(dá)與股骨頭壞死ARCO分期無相關(guān)性(r=-0.063,P=0.591), 血清Dkk-1蛋白表達(dá)與股骨頭壞死ARCO分期呈正相關(guān)(r=0.341,P=0.003)。觀察組血清SOST及Dkk-1蛋白表達(dá)呈正相關(guān)(r=0.278,P=0.015)；對(duì)照組血清SOST及Dkk-1蛋白表達(dá)亦呈正相關(guān)(r=0.236,P=0.04)。觀察組血清SOST及Dkk-1蛋白表達(dá)未發(fā)現(xiàn)性別差異，見表3。

表1 兩組相關(guān)血清指標(biāo)比較

表2 觀察組各分期患者血清SOST蛋白水平與對(duì)照組對(duì)比情況

圖1 ARCO各分期特發(fā)性股骨頭壞死患者血清SOST，Dkk-1蛋白濃度表達(dá)情況

表3 觀察組血清SOST、Dkk-1蛋白在不同性別體內(nèi)表達(dá)情況

2.3 血清SOST及Dkk-1蛋白濃度診斷特發(fā)性股骨頭壞死的敏感性及特異性 采用ROC曲線分析血清SOST蛋白濃度診斷股骨頭壞死，結(jié)果顯示曲線下面積為0.641(P<0.05)，敏感性為51.30%(95%CI：0.553～0.728)，特異性為70.05%，cut-off值為1.73 ng/mL，見圖2。ROC曲線分析血清Dkk-1蛋白濃度診斷股骨頭壞死，結(jié)果顯示曲線下面積為0.739(P<0.05)，敏感性為80.30%(95%CI：0.660～0.818)，特異性為63.90%，cut-off值為1.92 ng/mL，見圖3。

圖2 血清SOST濃度診斷特發(fā)性股骨頭壞死的ROC曲線

圖3 血清Dkk-1濃度診斷特發(fā)性股骨頭壞死的ROC曲線

3 討論

股骨頭壞死是多因素導(dǎo)致的病理進(jìn)程，具體發(fā)病機(jī)制尚未完全清楚，相關(guān)研究表明SOST及Dkk-1在骨代謝中發(fā)揮重要的作用[12]。而SOST、Dkk-1在股骨頭壞死發(fā)生發(fā)展中的作用仍缺乏相關(guān)研究，故本研究主要探討人體血清SOST、Dkk-1蛋白水平與股骨頭壞死發(fā)生發(fā)展的相關(guān)機(jī)制及其臨床意義。

成人體內(nèi)SOST蛋白主要由骨細(xì)胞分泌[13]。SOST基因缺失的患者表現(xiàn)為骨量增加[14]。Florio等[15]研究表明，利用骨硬化蛋白抗體治療可以增加實(shí)驗(yàn)動(dòng)物骨量。在絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松女性接受骨硬化蛋白抗體治療后骨密度明顯改善[16]。Coulson等[17]研究發(fā)現(xiàn)，骨硬化蛋白在老年患者中與骨密度呈正相關(guān)，且老年男性骨硬化蛋白水平明顯高于年青女性。而在絕經(jīng)后婦女人群中，骨硬化蛋白水平與椎體、股骨頸、髖關(guān)節(jié)等處骨密度呈正相關(guān)[18]。Moriwaki等[19]研究發(fā)現(xiàn)，在中老年人群中，男性血清骨硬化蛋白較女性高表達(dá)，且有隨年齡增長而增加的趨勢(shì)。而本研究發(fā)現(xiàn)在股骨頭壞死患者中血清SOST及Dkk-1蛋白表達(dá)未發(fā)現(xiàn)性別差異。Arasu等[20]研究發(fā)現(xiàn)在65歲以上白人女性中，血清骨硬化蛋白水平每增加一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差，股骨頸骨折風(fēng)險(xiǎn)增加50%。孫景春等[21]研究發(fā)現(xiàn)骨碎補(bǔ)總黃酮可通過抑制骨細(xì)胞合成SOST進(jìn)而促進(jìn)骨形成。

Dkk-1蛋白主要由骨細(xì)胞，成骨細(xì)胞，內(nèi)皮細(xì)胞等組織表達(dá)及合成[22-23]。Li等[24]利用小鼠及大鼠研究發(fā)現(xiàn)，Dkk-1抗體可增加實(shí)驗(yàn)動(dòng)物骨形成及骨密度。在歐洲五國多中心骨質(zhì)疏松研究表明，血清Dkk-1蛋白與人體骨密度呈顯著正相關(guān)[17]。Tian等[25]在350名絕經(jīng)伴骨質(zhì)疏松的中國婦女中研究發(fā)現(xiàn)，血清Dkk-1蛋白水平與脊柱骨密度呈顯著負(fù)相關(guān)。Hajialilo等[26]研究報(bào)道，骨質(zhì)疏松女性血清Dkk-1蛋白水平較對(duì)照組顯著增高，且股骨頸區(qū)域骨密度與血清Dkk-1水平呈負(fù)相關(guān)。雷長喜[27]在激素性骨質(zhì)疏松患者中發(fā)現(xiàn)血清Dkk-1水平較對(duì)照組顯著增高。

本人前期研究發(fā)現(xiàn)，股骨頸骨折患者術(shù)前血清SOST及Dkk-1蛋白表達(dá)較正常對(duì)照組顯著降低，表明SOST、Dkk-1對(duì)成骨細(xì)胞的抑制降低，成骨作用的加強(qiáng)；術(shù)后第1、3、5天血清SOST、Dkk-1呈先升高后下降的趨勢(shì)，因手術(shù)中損傷骨組織，造成骨細(xì)胞損傷，進(jìn)而釋放入血的SOST、Dkk-1蛋白增高[22]。本研究發(fā)現(xiàn)，股骨頭壞死患者血清SOST、Dkk-1蛋白表達(dá)水平較對(duì)照組顯著增高，隨著股骨頭壞死病情進(jìn)展，壞死區(qū)域逐漸加大，發(fā)生壞死的骨細(xì)胞、成骨細(xì)胞釋放較多SOST、Dkk-1蛋白所致。而內(nèi)環(huán)境中SOST、Dkk-1蛋白水平增高可進(jìn)一步抑制成骨細(xì)胞功能，促進(jìn)成骨細(xì)胞凋亡，造成股骨頭壞死區(qū)域成骨能力下降，骨愈合能力減弱，最終導(dǎo)致股骨頭壞死進(jìn)一步加重，發(fā)生股骨頭塌陷。本研究還發(fā)現(xiàn)，血清Dkk-1蛋白表達(dá)與股骨頭壞死ARCO分期呈正相關(guān)，血清SOST及Dkk-1蛋白表達(dá)呈正相關(guān)，故血清SOST、Dkk-1蛋白增高可能加速股骨頭壞死及塌陷；而利用血清SOST、Dkk-1蛋白抗體可能減緩，甚至逆轉(zhuǎn)股骨頭壞死的病理生理進(jìn)程。且本研究發(fā)現(xiàn)血清SOST及Dkk-1蛋白水平升高在早期診斷股骨頭壞死方面具有一定的敏感性及特異性，其中cut-off值在預(yù)測股骨頭壞死進(jìn)展方面也可能成為一項(xiàng)重要的指標(biāo)。

4 結(jié)論與啟示

SOST及Dkk-1作為成骨作用的負(fù)性調(diào)節(jié)因子，且與病程進(jìn)展密切相關(guān)，再考慮到SOST、Dkk-1單克隆抗體可以促進(jìn)骨愈合過程，故血清SOST、Dkk-1蛋白可作為預(yù)測股骨頭壞死發(fā)生發(fā)展的重要指標(biāo)及潛在的藥物治療靶點(diǎn)。