代谢性骨病患者BMD与TRAP、D-Pyr/Cr、NTX/Cr、HOP/Cr的检测及相关性研究

吕俊杰，钟彩琴，马长德，丁吉善

(1.锦州市中心医院骨外二科，辽宁 锦州　121001；2.锦州市中心医院神经内科，辽宁 锦州　121001；3.南阳理工学院医学实验中心，河南 南阳　473004)



代谢性骨病患者BMD与TRAP、D-Pyr/Cr、NTX/Cr、HOP/Cr的检测及相关性研究

吕俊杰1，钟彩琴2，马长德3*，丁吉善3

(1.锦州市中心医院骨外二科，辽宁 锦州121001；2.锦州市中心医院神经内科，辽宁 锦州121001；3.南阳理工学院医学实验中心，河南 南阳473004)

目的检测代谢性骨病患者跟骨骨密度(bone mineral density，BMD)与四种骨吸收标志物抗酒石酸酸性磷酸酶(tartrate-resistant acid phosphatasey，TRAP)、脱氧吡啶酚(deoxy pyridinoline，D-Pyr)、Ⅰ型胶原N端肽(N-telope tide of type Ⅰ collagen，NTX)、尿羟脯氨酸(hydroxyproline，HOP)水平，探讨其相关性。方法采用定量超声法、酶联免疫法、氯氨T化学法测定82 例代谢性骨病患者跟骨BMD T值、Z值以及血清TRAP、尿D-Pyr/Cr、尿NTX/Cr、尿HOP/Cr水平，多元回归分析其相关性，并以85 例健康人群作对照组。结果代谢性骨病患者跟骨BMD T值、Z值、骨硬度指数下降(P<0.05)，男女性T值与年龄负相关，与体质量正相关(P<0.05)，而与身高、BMI相关关系不大；患病组血清TRAP、尿D-Pyr/Cr、尿NTX/Cr、尿HOP/Cr水平升高(P<0.05)，男性BMD除Z值与TRAP外，T值、Z值均与TRAP、D-Pyr/Cr、NTX/Cr、HOP/Cr负相关(P<0.05)，女性T值、Z值与D-Pyr/Cr、NTX/Cr负相关(P<0.05)。结论代谢性骨病患者跟骨BMD下降，骨吸收标志物TRAP、D-PYR、NTX、HOP水平升高，两者存在一定相关性，联合检测可较准确评估患者的骨量变化及病情程度。

代谢性骨病；骨密度；脱氧吡啶酚；I型胶原N端肽；抗酒石酸酸性磷酸酶；尿羟脯氨酸

代谢性骨病是一种伴有钙、磷、镁、维生素D代谢和甲状旁腺功能异常的全身骨骼病，临床上以骨重建紊乱所致的骨转换率异常、骨痛、骨畸形和骨折为主要特征。近年来，骨密度、骨代谢相关特异性标志物在代谢性骨病的诊断和监测中的价值虽备受关注，但对两者内在关系的探讨不多[1-3]。通过检测血、尿中骨代谢生化指标水平，可了解骨组织新陈代谢的情况，用于评价骨代谢状态、骨质疏松诊断分型，预测骨折风险、抗骨质疏松治疗疗效，以及代谢性骨病的鉴别诊断[2-5]。

本研究通过检测代谢性骨病患者跟骨骨密度(bone mineral density，BMD)，同时选取目前具有代表性的四种骨吸收标志物脱氧吡啶酚(deoxy pyridinoline，D-PYR)、I型胶原N端肽(N-telopetide of type Ⅰ collagen，NTX)、抗酒石酸酸性磷酸酶(tartrate-resistant acid phosphatase，TRAP)、尿羟脯氨酸(hydroxyproline，HOP)进行生化检测，临床常以其与尿肌酐(Cr)的比值D-Pyr/Cr、NTX/Cr、HOP/Cr间接反映D-Pyr、NTX、HOP水平，以探讨骨吸收标志物对代谢性骨病的临床诊断、病情监测价值，同时研究骨密度的改变与骨吸收标志物水平的相关关系。

1　资料与方法

1.1一般资料选择2015年3月至2016年5月入住我院，经临床检查确诊为代谢性骨病患者82 例为患病组研究对象，其中男性42 例，女性40 例，年龄40.5～76.4 岁，平均64.06 岁。原发性骨质疏松症Ⅰ型16 例，原发性骨质疏松症Ⅱ型20 例，Paget症14 例，腺垂体功能减退症7 例，原发性甲状旁腺功能亢进症6 例，甲状腺功能减退症12 例，胃肠大部切除术后营养性不良症5 例，骨软化症2 例。另随机选取身体健康的患者家属85 例为对照组，其中男性39 例，女性46 例，年龄46.7～79.5 岁，平均63.83 岁。两组分性别后在年龄、身高上差异无统计学意义。

研究对象纳入标准：a)调查对象形体正常，1年内未发生外伤性骨折；b)调查对象均以临床确诊分组；c)1个月内未使用影响骨代谢药物如雌激素、降钙素等；d)均知情同意。

1.2方法研究对象身体一般状况稳定期间进行现场调查。现场发放调查表并指导填写，项目包括出生日期、工作、饮食、疾病史、家族史等，签署知情同意书。马丁测高仪测定身高，身体成分分析仪(日本百利达MC-180)测定体质量、体质指数(body mass index，BMI)，定量超声法测定BMD，超声骨密度仪(韩国OsteoPro)测定跟骨的超声波速度、T值和Z值、骨硬度指数。骨吸收标志物水平，TRAP检测采用空腹静脉血3 mL离心后分离的血清标本，D-Pyr、NTX、HOP检测采用空腹晨尿标本，同时测定尿肌酐(Cr)水平，自动生化分析仪计算D-Pyr/Cr、NTX/Cr、HOP/Cr比值。TRAP、D-Pyr、NTX采用酶联免疫法(ELISA法)、HOP检测采用氯氨T化学法。

1.3诊断标准骨密度T值是将受试者的骨矿物质密度与同性别年轻健康的群体相比较的平均差异，骨密度Z值是将受试者的骨矿物质密度与性别年龄相同的群体相比较的平均差异。T值≥-1.0为正常，-2.5-2表示骨密度值在正常范围，Z值≤-2表示骨密度低于正常范围。血清TRAP正常范围：成年男性22～54 U/L，绝经前女性22～54 U/L，健康老人55～79 U/L。D-Pyr/Cr正常范围：成年男性22.0～38.0 nmoL/mmoL，成年女性3.0～7.0 nmoL/mmoL。NTX/Cr正常范围：成年男性3.0～63.0nmoL/mmoL，绝经前女性5.0～65.0 nmoL/mmoL，绝经后女性6.0～74.0 nmoL/mmoL。HOP/Cr正常范围：16～60.0 nmoL/mmoL。成人尿肌酐正常范围：男性7.1～17.7 mmoL/24 h；女性5.3～15.9 mmoL/24 h。

1.4统计学处理调查数据用Excel建立数据库，用SPSS 17.0统计软件对调查数据进行统计学处理。两组间比较采用t检验。线性相关用Pearson积差相关系数表示，骨密度值与各相关体质参数、骨吸收标志物水平的影响采用逐步回归法(Stepwise)进行多元线性回归模型(multiple linear regression analysis)分析(进入水准α=0.05，剔除水准α=0.10)，以P<0.05为差异有统计学意义。

2　结　　果

本次调查共167人。调查对象的性别、年龄、身高、体质量、体质指数、骨密度T值、骨密度Z值、骨硬度指数及分组见表1。由表1可见，按性别分组后，男女患病组与对照组在年龄、身高上无差异，在体质量、体质指数、骨密度、骨硬度指数上差异有统计学意义，患病组小于对照组(P<0.05)。调查对象的TRAP、D-Pyr/Cr、NTX/Cr、HOP/Cr分组比较见表2。骨密度T、Z值与各体质人类学参数、骨吸收标志物水平之间关系采用逐步回归法进行多元线性回归模型分析。患病组骨密度T、Z值与年龄、身高、体质量、BMI的相关性分析见表3，与TRAP、D-Pyr/Cr、NTX/Cr、HOP/Cr的相关性分析见表4。

表1　调查对象的年龄、身高、体质量、骨密度、骨硬度指数比较±s)

表2　调查对象的TRAP、D-Pyr/Cr、NTX/Cr、HOP/Cr比较

表3　患病组骨密度T、Z值与年龄、身高、体质量、BMI的相关性比较

表4　患病组骨密度T、Z值与TRAP、D-Pyr/Cr、NTX/Cr、HOP/Cr的相关性比较

3　讨　　论

代谢性骨病的病因复杂，年龄、绝经或卵巢切除、营养缺乏、糖尿病、肾功能不全、类风湿、慢性肝炎等体质因素以及体内雌激素、甲状旁腺激素、甲状腺素、降钙素、生长激素等体液调节因素，均可改变骨代谢平衡[6-7]。骨代谢紊乱时，激活或抑制骨细胞、成骨细胞、破骨细胞的系列因子生理作用使得骨组织发生改变，产生的骨代谢产物必定引起骨密度的改变，甚至早期就出现影像形态学的改变[8]。本研究选取与破骨细胞活性有关的四种骨吸收标志物进行检测，并观察与骨密度的相关性，以期较准确的评价代谢性骨病骨损害及骨转移的程度。

TRAP主要存在于与破骨细胞膜相联系的微粒体内，骨吸收期间，破骨细胞产生并分泌H+-ATP酶在细胞间形成一个空隙，TRAP即通过破骨细胞波状缘分泌入此空隙，参与骨基质中钙磷矿化底物的降解[9]。TRAP的分泌能在血清中测得，可间接反映破骨细胞活性以及骨吸收的速率。本研究显示，男性代谢性骨病组TRAP显著升高(P<0.01)，而女性患病组未显示此种变化。初步分析原因，认为存在着年龄、雌激素等对骨代谢的影响，绝经后女性雌激素分泌不足，致使破骨细胞活跃增强，影响骨胶原的成熟、转换和骨矿化，同时雌激素抑制甲状旁腺激素的分泌，抑制肾1α-羟化酶的活性，1，25-(OH)2D3合成减少，肠吸收钙减少，骨矿含量随之减少，多因素相互作用，使得TRAP水平存在性别差异。

Pyr和D-Pyr是成熟的Ⅰ型胶原分子间构成胶原纤维的交联物，受赖氨酰氧化酶作用而成为降解产物释放入血，不被肝脏降解而直接经尿液排出。因此，测定尿D-Pyr或D-Pyr/Cr能反映骨吸收情况。本研究显示，男女性代谢性骨病组D-Pyr/Cr均出现显著升高(P<0.01)，显示了吡啶酚在此类疾病的诊断或病情评价中的价值。因为尿中D-Pyr/Cr的浓度不受饮食与运动的影响，故认为是反映骨胶原降解和骨吸收最灵敏最特异的指标之一。

Ⅰ型胶原N端肽与I型胶原C端肽均为骨胶原溶解释放的I型胶原在肝脏中被分解的产物，均为评价骨形态计量学骨吸收的重要参数[10]。本研究显示，无论男性还是女性患者，患病组NTX显著升高(P<0.01)，认为NTX活性亦可作为骨更新的敏感指标，也有研究检测血清Ⅰ型胶原C端肽，认为其与Pyr、D-Pyr呈显著的正相关[11]。本文没有涉及骨吸收指标之间的相关研究。

HOP是多种胶原的降解产物，由脯氨酸羟化而成，在胶原分解时与肽类物质结合被释放入尿排出。由表2可见，男性患病组HOP均显著高于对照组(P<0.01)，女性患病组HOP与对照组差异无统计学意义。因为人体其他组织包括肌肉和皮肤也含有一定比例的胶原，尿中HOP仅有10%来自骨Ⅰ型胶原的降解，易受到食物中动物胶原蛋白摄入量的影响，且HOP在排入尿液之前大部分已降解，故认为尿羟脯氨酸对骨更新或骨吸收反映不特异，临床分析时可同时检测清晨第二次空腹尿和24 h尿HOP综合判定。

跟骨定量超声测量，超声振幅衰减平均值能较好地反映骨的密度，超声传播速度能较好地反映骨的质量，而骨硬度指数能较综合地反映骨强度的改变。根据表1显示的两组的T值、Z值及骨硬度指数数据，男女代谢性骨病患病组T值、Z值、骨硬度指数均显著小于对照组(P<0.01)。结合表3与体质指标的相关性分析，提示骨密度值与年龄负相关(T值)、与体质量正相关(P<0.01)外，而与身高、BMI相关关系不大。这与Wolski等[12]研究结果有所不同。分析认为，患者体内激素水平、疾病发展整体表现对骨密度的影响掩盖了年龄等人口学因素对骨骼的直接作用，使得相关性不典型。

在骨密度T、Z值与四种骨吸收标志物的相关性进行逐步回归分析后发现，男性患者BMD仅Z值与TRAP相关性差异无统计学意义外，其余BMD值均表现为与TRAP、D-Pyr/Cr、NTX/Cr、HOP/Cr负相关(P<0.05)；女性BMD则表现为与D-Pyr/Cr、NTX/Cr负相关(P<0.05)，与TRAP、HOP/Cr的相关性差异无统计学意义。这提示患者血清骨吸收标志物升高，表明患者存在骨代谢紊乱，骨密度下降，两者存在内在的相关关系，尤其是D-Pyr/Cr、NTX/Cr两指标，这有利于临床根据标志物水平对骨转移是否存在以及存在的程度进行诊断和监测[13]。

代谢性骨病患者BMD减低表明存在骨质溶解及骨量丢失，一方面破骨细胞活性增加促进骨质溶解，另一方面骨代谢生化指标升高促进骨转换率增高、骨量丢失加快。尽管检测骨吸收标志物水平能反映整体骨量变化，但机体存在多因素相互作用的局限性，含量通常以尿肌酐来校正，所以受尿肌酐代谢影响。

综上所述，临床代谢性骨病患者表现为跟骨BMD T值、Z值下降，与年龄负相关、与体质量正相关，与身高、BMI相关关系不大；血清TRAP、尿D-Pyr/Cr、NTX/Cr、HOP/Cr水平升高，多数指标与BMD T值、Z值负相关。同时存在由于骨转换指标的组织及细胞特异度不高、在同一个体中连续测定的批间变异系数较大、正常值范围较广等多种因素，因此联合骨密度及骨吸收指标的检测对于早期预防、早期诊断及合理治疗代谢性骨病就具有较高的价值。

[1]Han N，Xu J，Xu F，etal.The in vivo effects of a fraction from Dioscorea spongiosa on glucocorticoid-induced osteoporosis[J].J Ethnopharmacol，2016，185(10)：53-59.

[2]Aparicio VA，Ruiz-Cabello P，Borges-Cosic M，etal.Association of physical fitness，body composition，cardiometabolic markers and adherence to the mediterranean diet with bone mineral density in perimenopausal women[J].J Sports Sci，2016，28(16)：1-8.

[3]张萌萌.中国老年学学会骨质疏松委员会骨代谢生化指标临床应用专家共识[J].中国骨质疏松杂志，2014，20(11)：1263-1272.

[4]赵豫梅，刘婷，李洁，等.绝经后2 型糖尿病并发骨质疏松患者骨转换标志物的变化及相关因素[J].中华骨质疏松和骨矿盐疾病杂志，2016，9(1)：27-31.

[5]谢忠建.代谢性骨病年度部分研究热点[J].中华骨质疏松和骨矿盐疾病杂志，2013，6(4)：365-367.

[6]Alghadir AH，Gabr SA，Al-Eisa ES，etal.Correlation between bone mineral density and serum trace elements in response to supervised aerobic training in older adults[J].Clin Interv Aging，2016，29(11)：265-273.

[7]Tsuchie H，Miyakoshi N，Kasukawa Y，etal.Factors related to curved femur in elderly Japanese women[J].Ups J Med Sci，2016，121(26)：1-4.

[8]Tao X，Qi Y，Xu L，etal.Dioscin reduces ovariectomy-induced bone loss by enhancing osteoblastogenesis and inhibiting osteoclastogenesis[J].Pharmacol Res，2016，4(108)：90-101.

[9]Zhu Y，Wu Y，Liang Y，etal.Regulation of expression level of fms-like tyrosine kinase-4 is related to osteoclast differentiation[J].Arch Med Sci，2016，12(3)：502-506.

[10]Chubb SA，Mandelt C，Vasikaran S.Comparison of clinical cut-points and treatment targets for urine NTX and plasma βCTX-I in osteoporosis[J].Clin Biochem，2016，49(7-8)：529-533.

[11]Fahrleitner-Pammer A，Burr D，Dobnig H，etal.Improvement of cancellous bone microstructure in patients on teriparatide following alendronate pretreatment[J].Bone，2016，13(89)：16-24.

[12]Wolski H，Drews K，Bogacz A，etal.The RANKL/RANK/OPG signal trail：significance of genetic polymorphisms in the etiology of postmenopausal osteoporosis[J].Ginekol Pol，2016，87(5)：347-352.

[13]Mohamed Y，Haifa H，Datel O，etal.The role of biochemical markers of bone turnover in the diagnosis of osteoporosis and predicting fracture risk[J].Tunis Med，2014，92(5)：304-310.

Detection and Correlation Study of BMD and TRAP，D-Pyr/Cr，NTX/Cr，HOP/Cr in Metabolic Bone Disease Patients

Lyu Junjie，Zhong Caiqin，Ma Changde，etal

(1.Department of Oncology，Central Hospital of Jinzhou，Jinzhou 121001，China；2.Department of Neurology，Central Hospital of Jinzhou，Jinzhou 121001，China；3.Medical Experimental Center，Nanyang Institute of Technology，Nanyang 473004，China)

ObjectiveTo investigate the level of calcaneal bone mineral density(BMD)and four kinds of bone resorption markers as tartrate resistant acid phosphatase(TRAP)，deoxypyridinoline(D-Pyr)，type I collagen N-terminal peptide(NTX)，and urinary hydroxyproline(HOP) in metabolic bone disease patients and to discuss their relevance.MethodsThe quantitative ultrasound method，enzyme linked immunosorbent assay(ELISA)and ammonia chloride T chemical method were used to determine T value and Z value of the calcaneal BMD，and TRAP in serum，D-Pyr/Cr，NTX/Cr，HOP/Cr in urine of 82 cases with metabolic bone disease，and to analyze the multiple regression correlation to 85 cases of healthy people of control groupResultsThe BMD T value，Z value，bone stiffness index of patients with metabolic bone disease decreased(P<0.05)，and the T value was negatively correlated to age，while positive correlation to body mass(P<0.05)，little correlation to height，BMI；the serum levels of trap，urine D-Pyr/Cr，urine NTX/Cr，urine HOP/Cr level of disease group increased(P<0.05)；and BMD in male except Z value to TRAP，T value，Z value to TRAP，D-Pyr/Cr，NTX/Cr，and HOP/Cr were in negative correlation(P<0.05)，and to female T value，Z value to D-Pyr/Cr and NTX/Cr were negative correlation(P<0.05).ConclusionThe calcaneal BMD of metabolic bone disease patients decreased，the levels of bone resorption markers as TRAP，D-Pyr，NTX，HOP elevated.Both are correlated and union detection can be used for accurate assessment of the changes of bone mineral density and the severity of disease.

metabolic bone disease；bone mineral density；deoxypyridinoline；collagen type Ⅰ N-terminal peptide；tartrate resistant acid phosphatase；urinary hydroxyproline

1008-5572(2016)10-0902-04

科技部科技基础性工作专项 (2015FY111700)；*本文通讯作者：马长德

R322.7+1

B

2016-06-29

吕俊杰(1981- )，男，主治医师，辽宁省锦州市中心医院骨外二科，121001。