徐獻(xiàn)明 綜述，鄧忠良 審校

（重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院骨科 404100）

骨質(zhì)疏松癥（osteoporosis，OP）是以骨強(qiáng)度下降、骨折風(fēng)險性增加為特征的骨骼系統(tǒng)代謝性疾病。其特點(diǎn)是骨礦成分和骨基質(zhì)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(zhì)疏松癥已越來越多地被認(rèn)為是由環(huán)境因素調(diào)節(jié)的一種多基因疾病。傳統(tǒng)上，將骨轉(zhuǎn)換生化標(biāo)志物分為骨吸收和骨形成兩類生化標(biāo)志物，人體血液中含有與骨吸收、骨形成密切相關(guān)的重要指標(biāo)，骨轉(zhuǎn)換速率可以通過測定血清中細(xì)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(biāo)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(biāo)和1～2項骨吸收指標(biāo)。骨代謝生化指標(biāo)具有及時、靈敏、特異性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，比骨密度更早反映出骨的轉(zhuǎn)換水平，能更好地應(yīng)用于骨折發(fā)生的預(yù)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(biāo)、骨形成指標(biāo)及展望3個方面進(jìn)行綜述。

1 骨吸收的血生化指標(biāo)

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(xì)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(xì)胞釋放，參與骨基質(zhì)中鈣磷礦化底物的降解。最近在對TRACP5b和骨微結(jié)構(gòu)參數(shù)研究發(fā)現(xiàn)，骨組織損傷（特別是骨小梁）、破壞會導(dǎo)致血清TRACP5b濃度升高，血漿中的TRACP水平可反映破骨細(xì)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(xì)胞TRACP是TRACP5b。血清TRACP5b已大量應(yīng)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(zhuǎn)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(zhì)區(qū)下降5.8%，與TRACP5b水平呈正相關(guān)，結(jié)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(hù)蛋白（osteoprotegerin，OPG）更高，即可作為骨代謝指標(biāo)的預(yù)后和診斷的指標(biāo)之一[6]。已證實TRACP5b作為骨質(zhì)疏松患者加重的標(biāo)志之一，對骨質(zhì)疏松能早期提示[7]。TRACP5b已經(jīng)成為第2代骨吸收的生化標(biāo)志物。早期的硝基酚磷酸鹽法已被淘汰?，F(xiàn)多采用單克隆抗體雙位點(diǎn)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(zhì)疏松患者的疼痛有關(guān)，尿PYD和DPD的濃度是骨代謝異常早期診斷和判斷預(yù)后的指標(biāo)[8]。Ardawi等[9]對765名20～79歲絕經(jīng)前后婦女進(jìn)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(dǎo)日常膳食及營養(yǎng)攝入量。Heiss等[10]認(rèn)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(rèn)為其濃度可作為骨質(zhì)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(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，婦女絕經(jīng)后非骨質(zhì)疏松癥患者骨組織中PYD（51%）和DPD（58%）水平較高，在骨質(zhì)疏松癥的人群發(fā)現(xiàn)了類似的結(jié)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(shù)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(nèi)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(biāo)，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(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，監(jiān)測血清ICTP水平比其他指標(biāo)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(guān)。有學(xué)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(zhuǎn)移[13]。ICTP作為一種新的生化指標(biāo)，能反映在骨骼系統(tǒng)吸收特性的變化[14]?，F(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(jī)質(zhì)中，90%以上為骨Ⅰ型膠原。因各種病理的刺激，破骨細(xì)胞活性增強(qiáng)，使Ⅰ型膠原大量降解形成C－末端肽，進(jìn)一步降解為β－CTX進(jìn)入血液系統(tǒng)并經(jīng)腎臟排泄。國外學(xué)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(yù)防骨質(zhì)疏松[15]。大型研究表明，β－CTX測定是早期發(fā)現(xiàn)骨轉(zhuǎn)移的一個重要指標(biāo)，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(zhì)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(zhǔn)確性均較高[17]。國內(nèi)有人對北京1 724例絕經(jīng)后婦女進(jìn)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(fù)相關(guān)。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(jié)果重現(xiàn)性好。作為重要的骨轉(zhuǎn)移或骨吸收的指標(biāo)，血清β－CTX在一系列的骨代謝疾病及轉(zhuǎn)移性疾病的診斷和療效評價中具有很重要的參考意義[19]。現(xiàn)多用雙抗體夾心法測定。

2 反映骨形成的血生化指標(biāo)

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(fù)相關(guān)，與骨密度呈正相關(guān)，證明與骨代謝相關(guān)[20]。B－ALP與性激素之間有相關(guān)性，但在絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥患者腰椎骨密度與性激素之間無關(guān)聯(lián)[21]。而B－ALP為骨化活動指標(biāo)，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(yīng)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(zhì)有機(jī)成分的90%以上，骨化細(xì)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(guān)，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(biāo)之一[23]。在評估骨代謝異?；颊吒鞣N骨形成和骨吸收標(biāo)志物水平變化，發(fā)現(xiàn)其疼痛評分與PICP／PINP呈正相關(guān)，并可以用于疾病預(yù)后的預(yù)測[24]。Glover等[25]研究發(fā)現(xiàn)，PINP是最敏感的指標(biāo)，可用于監(jiān)測患者的早期治療效果和骨質(zhì)疏松癥的新的蛋白同化制劑的研究設(shè)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(zhì)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(guān)，主要由骨化細(xì)胞合成骨鈣素，是結(jié)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(xì)胞與骨鈣素呈正相關(guān)，60歲老人骨鈣含量與骨鈣素呈負(fù)相關(guān)，證明骨鈣素可用于老年人骨質(zhì)疏松早期監(jiān)測[27]。在骨化細(xì)胞機(jī)制研究中發(fā)現(xiàn)，骨化細(xì)胞中的酪氨酸磷酸酶通過調(diào)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(diào)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(jié)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(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，雌激素的調(diào)節(jié)在骨化細(xì)胞的分子表達(dá)中發(fā)揮重要作用，并與骨鈣素水平有關(guān)[31]。這些都為骨鈣素生理功能和藥理作用的進(jìn)一步研究奠定了基礎(chǔ)。目前，對于血清BGP的檢測方法常用放射免疫法。也有學(xué)者證實使用電化學(xué)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(zhuǎn)換的變化。

3 骨代謝指標(biāo)在臨床應(yīng)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(biāo)記物是一類源于骨基質(zhì)及骨細(xì)胞的代謝指標(biāo)。雖然早期發(fā)現(xiàn)的大多數(shù)骨骼的生化標(biāo)志物有各種各樣的變異性，但近年來越來越多的新生化標(biāo)記物被發(fā)現(xiàn)，并以其反應(yīng)及時、靈敏性高、特異性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可以較骨密度早期反映出骨的轉(zhuǎn)換水平，尤其在抗骨吸收藥物治療骨質(zhì)疏松癥方面，比骨密度測量更早反映治療效果，而被廣泛運(yùn)用。但是，目前仍不能作為骨質(zhì)疏松的診斷標(biāo)準(zhǔn)，因大多數(shù)指標(biāo)與骨代謝異常疾病有關(guān)，如PINP可用于前列腺癌骨轉(zhuǎn)移的預(yù)測[32]。故臨床診斷時必須排除原發(fā)疾病。

骨折是骨質(zhì)疏松癥最嚴(yán)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(zhuǎn)換率，骨折風(fēng)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(biāo)及骨吸收指標(biāo)。目前，中國尚沒有各種骨密度指標(biāo)的參考值，仍需進(jìn)一步完善，骨代謝生化指標(biāo)與骨密度測定相結(jié)合，更能全面、合理評價骨轉(zhuǎn)換，更有利于原發(fā)性骨質(zhì)疏松癥的診斷及治療。

[1]Delmas PD.Biochemical markers of bone turnover[J].J Bone Miner Res，1993，8（Suppl 2）：S549－555.

[2]Briot K，Trémollières F，Thomas T，et al.How long should patients take medications for postmenopausal osteoporosis[J].Joint Bone Spine，2007，74（1）：24－31.

[3]Chen X，Zhu G，Shao C，et al.Effects of cadmium on bone microstructure and serum tartrate－resistant acid phosphatase 5b in male rats[J].Exp Biol Med（Maywood），2011，236（11）：1298－1305.

[4]Hung MJ，Oremek GM.Value of TRACP 5b as a diagnostic marker for detection of bone metastases in patients with breast cancer[J].Eur J Gynaecol Oncol，2011，32（6）：615－618.

[5]Fujimori A，Okada S，Sakai M，et al.Relationship between biochemical markers and radial cortical bone changes in hemodialysis patients[J].Nephron Clin Pract，2011，118（4）：375－379.

[6]Joerger M，Huober J.Diagnostic and prognostic use of bone turnover markers[J].RecentResultsCancer Res，2012，192：197－223.

[7]Moghaddam A，Müller U，Roth HJ，et al.TRACP 5b and CTX as osteological markers of delayed fracture healing[J].Injury，2011，42（8）：758－764.

[8]Nur E，Mairuhu W，Biemond BJ，et al.Urinary markers of bone resorption，pyridinoline and deoxypyridinoline，are increased in sickle cell patients with further increments during painful crisis[J].Am J Hematol，2010，85（11）：902－904.

[9]Ardawi MS，Maimani AA，Bahksh TA，et al.Reference intervals of biochemical bone turnover markers for Saudi Arabian women：a cross－sectional study[J].Bone，2010，47（4）：804－814.

[10]Heiss C，Hoesel LM，Pausch M，et al.Biochemical bone resorption markers during the healing of osteoporotic fractures[J].Unfallchirurg，2008，111（9）：695－702.

[11]Kraenzlin ME，Kraenzlin CA，Meier C，et al.Automated HPLC assay for urinary collagen cross－links：effect of age，menopause，and metabolic bone diseases[J].Clin Chem，2008，54（9）：1546－1553.

[12]Kamiya N，Suzuki H，Yano M，et al.Implications of serum bone turnover markers in prostate cancer patients with bone metastasis[J].Urology，2010，75（6）：1446－1451.

[13]Kataoka A，Yuasa T，Kageyama S，et al.Diagnosis of bone metastasis in men with prostate cancer by measurement of serum ICTP in combination with alkali phosphatase and prostate－specific antigen[J].Clin Oncol（R Coll Radiol），2006，18（6）：480－488.

[14]Djunic I，Elezovic I，Marinkovic M，et al.Osteolytic lesions marker in multiple myeloma[J].Med Oncol，2011，28（1）：237－240.

[15]Ivashkina TM，Kotova TN，Omarova PS，et al.Age－related changes in the level of serum bone markers in healthychildren.Article in Russian[J].Klin Lab Diagn，2010（11）：7－10.

[16]Mountzios G，Ramfidis V，Terpos E，et al.Prognostic significance of bone markers in patients with lung cancer metastatic to the skeleton：a review of published data[J].Clin Lung Cancer，2011，12（6）：341－349.

[17]Bunyaratavej N，Buranasinsup S.Study of validity of pyridinoline and correlation of pyridinoline and beta crosslap in postmenopausal women[J].J Med Assoc Thai，2011，94（Suppl 5）：S76－78.

[18]Zhao J，Xia W，Nie M，et al.The levels of bone turnover markers in Chinese postmenopausal women：Peking vertebral fracture study[J].Menopause，2011，18（11）：1237－1243.

[19]Herrmann M，Seibel M.The amino and carboxyterminal cross－linked telopetides of collagen typeⅠ，NTX－Ⅰand CTX－Ⅰ：a comparative review[J].Clin Chim Acta，2008，393（2）：57－75.

[20]Gonnelli S，Caffarelli C.The association of body composition and sex hormones with quantitative ultrasound parameters at the calcaneus and phalanxes in elderly women[J].Calcif Tissue Int，2011，89（6）：456－463.

[21]Ahn KH，Lee SH，Park HT，et al.Effect of adiponectin and sex steroid hormones on bone mineral density and bone formation markers in postmenopausal women with subclinical hyperthyroidism[J].J Obstet Gynaecol Res，2010，36（2）：370－376.

[22]Trento LK，Pietropolli A，Ticconi C，et al.Role of typeⅠcollagen C telopeptide，bone－specific alkaline phosphatase and osteocalcin in the assessment of bone status in postmenopausal women[J].J Obstet Gynecol Res，2008，35（1）：152－159.

[23]Han B，Copeland M，Geiser AG，et al.Development of a highly sensitive，high－throughput，mass spectrometrybased assay for rat procollagen typeⅠN－terminal propeptide（PINP）to measure bone formation activity[J].J Proteome Res，2007，6（11）：4218－4229.

[24]Zafeirakis A，Papatheodorou G，Arhontakis A，et al.Redictive implications of bone turnover markers after pallia－tive treatment with（186）Re－HEDP in hormone－refractory prostate cancer patients with painful osseous metastases[J].Eur J Nucl Med Mol Imaging，2010，37（1）：103－113.

[25]Glover SJ，Eastell R，McCloskey EV，et al.Rapid and robust response of biochemical markers of bone formation to teriparatide therapy[J].Bone，2009，45（6）：1053－1058.

[26]Bunyaratavej N，Buranasinsup S，Jangsangthong A.The reality of osteocalcin as a marker of vitamin K2[J].J Med Assoc Thai，2011，94（Suppl 5）：S87－89.

[27]Suriyachand K，Eamwijit T.A study of correlation of osteoblasts from peripheral blood with related bone turnover markers[J].E J Med Assoc Thai，2011，94（Suppl 5）：S71－75.

[28]Zee T，Settembre C，Levine RL，et al.T－cell protein tyrosine phosphatase regulates bone resorption and wholebody insulin sensitivity through its expression in osteoblasts[J].Mol Cell Biol，2012，32（6）：1080－1088.

[29]Kode A，Mosialou I，Silva BC，et al.Fox O1 cooperates with ATF4 in osteoblasts to control glucose homeostasis[J].J Biol Chem，2012 Feb.1.[Epub ahead of print]

[30]Matsuzaki H，F(xiàn)uchigami M，Miwa M.Dietary magnesium supplementation suppresses bone resorption via inhibition of parathyroid hormone secretion in rats fed a high－phosphorus diet[J].Magnes Res，2010，23（3）：126－130.

[31]Mamalis A，Markopoulou C，Lagou A，et al.Oestrogen regulates proliferation，osteoblastic differentiation，collagen synthesis and periostin gene expression in human periodontal ligament cells through oestrogen receptor beta[J].Arch Oral Biol，2011，56（5）：446－455.

[32]Klepzig M，Jonas D，Oremek GM.Procollagen type 1 amino－terminal propeptide：a marker for bone metastases in prostate carcinoma[J].Anticancer Res，2009，29（2）：671－673.

[33]Sornay RE，Munoz F，Garnero P，et al.Identification of osteopenic women at high risk of fracture[J].J Bone Miner Res，2005，20（10）：1813－1819.