朱冬燕，陳 向，曹亞南綜述 呼建民審校

慢性腎臟病-礦物質和骨異常(chronic kidney disease-mineral and bone disorder, CKD-MBD)是由于慢性腎臟病(chronic kidney disease, CKD)導致的礦物質和骨代謝異常綜合征，可發(fā)生在CKD早期，貫穿于腎功能進行性惡化的整個過程。CKD患者的骨折發(fā)生率隨著腎臟疾病的進展而增高，且與患者的發(fā)病率、死亡率和生活質量密切相關。在慢性腎臟病進展中出現(xiàn)的骨疾病，被稱為腎性骨營養(yǎng)不良(renal osteodystrophy, ROD)[1]。腎性骨營養(yǎng)不良包括廣泛的骨組織學異常，近期把它分為骨轉換、礦化及骨容量(bone turnover, mineralization, and volume, TMV)三類[2]。骨轉換被認為是一個動態(tài)的生物學過程，它體現(xiàn)骨細胞的活性。因此動態(tài)過程很難在單一時間點上被評估。由于骨生物學這一特點，可以通過經四環(huán)素雙標記的骨組織形態(tài)計量學來監(jiān)測既定時間內的骨量形成[3，4]。目前，用來治療ROD的藥物，如鈣敏感受體激動藥(calcimimetics)、二磷酸鹽(bisphosphonates)、狄諾塞麥(denosumab)、特立帕肽(teriparatide)，都是以骨轉換為靶點，通過干預骨細胞和破骨細胞活性來影響骨容量和強度。臨床上個別患者在連續(xù)行活組織檢查時也會出現(xiàn)抵觸行為。

由于以上原因，在血液成分中能夠被檢測到的循環(huán)標志物，有可能替代骨形態(tài)組織計量學的一些方面功能，尤其是在評估骨轉換方面。目前，反映腎性骨營養(yǎng)不良的一些生物標志物已經應用于臨床及研究。生物標志物在臨床上不僅可以替代反映骨疾病的類型和量化其嚴重程度，還可以評估心血管風險[5]。像肝臟疾病中的總堿性磷酸酶(alkaline phosphate，AP)和原發(fā)性甲狀旁腺功能亢進中的甲狀旁腺激素(parathyroid hormone，PTH)，在非原發(fā)性骨病的一些病理狀態(tài)下，也可以作為標志物[6]。

1 骨轉換標志物的相互作用

骨轉換標志物由于來源不同，本質上差別很大。像TMV和硬化蛋白可以直接調節(jié)骨生成，而且PTH還是由骨外組織產生。像骨特異性堿性磷酸酶(BSAP)和抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP-5b)是由骨細胞產生的蛋白。1型前膠原氨基末端肽(P1NP)和1型膠原羧基末端交聯(lián)肽(CTX)，是通過生產或裂解骨膠原產生，可以作為局部作用因子，進入全身循環(huán)系統(tǒng)。人們猜測，盡管標志物都反映了相同的骨生物學過程，但由于來源不同，它們之間可能沒有明顯的關聯(lián)性。PTH被認為是骨轉換的驅動者，這一過程與BSAP相關，BSAP可以反映成骨細胞的活躍性，當縱向評估透析患者時是有價值的[7]，可以部分地解釋CKD相關的PTH抵抗，包括PTH翻譯后修飾分解生物活性，或者器官終末期抵抗作用[8]。一般來說，通過檢測骨形成或骨吸收指標的標志物就可以來評估骨轉換?；蛘?，兩個單獨的骨形成指標的動力學差異，也可以部分解釋為什么指示骨生物學相同特征的骨標志物可能分離。當評估骨轉換時，通常通過指示骨骼形成或再吸收的生物標志物來完成。在大多數情況下，成骨細胞和成骨細胞活性是平衡的[9]。在這種情況下，通過檢測骨形成來判斷骨再吸收率是可靠的。然而，在某些病理狀態(tài)下，如絕經后婦女[10]或使用糖皮質激素[11]，這種測量就不同了。在這方面，與CKD非常相關的是治療的和未治療的繼發(fā)性甲狀旁腺功能亢進，骨形成率可能脫離骨吸收[12]。在嚴重甲狀旁腺功能亢進，盡管高濃度激素促進成骨細胞活性，但是骨平衡常是負的。在糾正明顯的甲狀旁腺功能亢進后，骨質混亂也會增加[13]。在CKD中，由于這些原因，必需認識到通過測量循環(huán)標志物來評估骨轉換充滿了陷阱。因為骨轉換的評估并不能反映骨平衡的變化，骨折風險也依賴于無法通過生物標志物評估的骨骼特征，像骨骼結構和強度也不能依賴骨組織形態(tài)計量學評估。

2 臨床應用的骨轉換生物標志物

2.1 PTH 毫無意外，甲狀旁腺激素(parathyroid hormone，PTH)是經常被用來評估骨轉換的生物標志物。大型和新近的研究分析都證實，PTH目前是CKD骨轉換中最有用的生物標記物[14]。

PTH作為生物標志物的臨床應用是有價值的，它獲取方便、經常使用、更為重要的是結構易修改。由于PTH的易修改性，使得維生素D、磷酸鹽穩(wěn)態(tài)或擬鈣劑，都具有了能夠調節(jié)骨轉換本身的前景[15]。與其他大多數標志物不同的是，PTH不是由骨組織產生，它的分泌也不是由骨細胞的機械力所感知的，而是由骨組織局部需求決定的，這與其他的一些骨轉換指標的情況相同[16]。2009年KDIGO指南提出控制iPTH在正常上限2～9倍的目標范圍[17]。然而，這個目標范圍的定義，主要基于PTH與死亡率之間的關聯(lián)性研究，而不是僅對骨轉換或骨折風險的研究，最近的觀察研究也強調了這一點[18]。KDIGO指南提出的CKD5期PTH控制范圍，在臨床上不能用來判斷高轉運型還是低轉運型骨病[19]。來評價PTH作為骨轉換標志物的有效性的黃金標準應該是骨組織形態(tài)計量學理想的未來骨折風險。的確，以前的幾項研究已經討論過這個問題。一般來說，在檢測低或高轉運型骨病時，陽性預測值和敏感性之間存在折衷。Torres等[19]觀察了119例晚期CKD患者經骨組織形態(tài)計量學評估骨轉換。這項研究的重要之處在于，通過未經指示選擇患者進行骨活組織檢查。當PTH高于450 pmol/L時，診斷高轉運型骨病的陽性預測率是100%，敏感性是43%，說明針對這個PTH數值，超過半數的高轉運骨病漏診了?；蛘撸褂肞TH的較低閾值，高轉運骨病的錯誤分類增加了，但是漏診的減少了[20]?；赑TH數值定義低轉運型骨病存在同樣的折衷[17]。Bonets[12]的新近研究，通過PTH、BSAP和降鈣素濃度(分別是300 pg/dl，20.9 ng/dl和8.4 mg/dl)選擇患者行骨活檢評估，在用擬鈣劑開始治療后隨訪這些受試者。在135個可評估的活檢樣本中，生物標記物基線陽性預測值為110個確診病例，陽性預測率是81%，在設計上敏感性不能確定。評估透析患者PTH診斷準確性的大型研究，是對四個國家數據的最新匯總分析[18]。這項研究通過使用第二代和第三代并行測定方法，由儲存的血清樣本進行中央評估PTH以及其他生物標志物。區(qū)分是否低轉運型骨病的全段PTH(iPTH) 最佳水平是104 pg/mg，區(qū)分是否高轉運型骨病的最佳水平是323 pg/mg，應用羅氏測定法的正常上限是65 pg/ml。盡管，受試者iPTH操作曲線下面積僅有0.701和0.724，說明在臨床應用方面，包括PTH第三代檢測法在內，與其他標志物比較沒有更多優(yōu)勢。

2.2 骨特異性堿性磷酸酶(BSAP) 循環(huán)中堿性磷酸酶有略少于50%是骨源性的，其余的主要來源于肝臟細胞[21]。在沒有肝細胞膽汁淤積的情況下，任意定義γGT的正常濃度，總堿性磷酸酶(total AP)超過正常范圍的價值在于被認為可以反映骨特異性堿性磷酸酶(bone-specific alkaline phosphatase, BSAP)[17]。在骨形成過程中，成骨細胞產生BSAP，作為礦化抑制劑[22]，起到抑制磷酸作用。近期小型研究發(fā)現(xiàn)了BSAP同位素的潛在作用。例如，B1x亞型與低轉運型骨病正相關，因此提高了診斷的準確性[23]。BSAP被認為可以反映骨轉換，尤其是骨形成率。BSAP和總堿性磷酸酶，與透析患者全因死亡率和心血管死亡率相關[24]，還與骨折風險相關。然而，在非CKD人群，沒有發(fā)現(xiàn)BSAP與骨折風險的相關性[25]。在一項關于42名透析患者研究中，結果發(fā)現(xiàn)與總堿性磷酸酶相比，BSAP與經骨組織形態(tài)學確定的骨轉換有更好的相關性，在檢測高骨轉換方面也優(yōu)于iPTH[26]。然而，前面提到的Sprague等[14]結合來自四個國家的數據，研究發(fā)現(xiàn)在診斷低轉運型骨病方面，BSAP僅稍優(yōu)于iPTH。在診斷高轉運型骨病方面，BSAP不優(yōu)于iPTH。重要的是，后一項研究并不支持BSAP和iPTH聯(lián)合使用。然而，在臨床上，BSAP數據還是十分有用的。例如，低轉運型骨病的陽性預測值可以通過對BSAP應用低的臨界值來提高。

2.3 1型前膠原氨基末端肽(P1NP) 90%以上的骨基質由Ⅰ型膠原組成。纖維母細胞和成骨細胞先合成Ⅰ型膠原前肽，后者繼續(xù)形成Ⅰ型膠原。1型膠原前肽氨基末端延長肽鏈即為P1NP(N-terminal propeptide of procollagen-1)[27]。該肽鏈在前膠原轉化為膠原的過程中，氨基端和羧基端會被蛋白酶特異性切割，當成熟的膠原形成后會沉積于骨基質中[28]。在循環(huán)中檢測到P1NP和1型前膠原羧基末端肽(P1CP)，可以反映骨膠原的形成速度[27]。在腎臟疾病中，P1NP以單體形式聚集[29]。在使用P1NP時，我們應知道它的具體測定特征，因為完整的P1NP檢測是CKD中唯一可靠的檢測方法。尤其是由于P1CP半衰期短，在一般人群中，P1NP被認為是反映骨形成的標志物[27]。P1NP也在Sprague等[14]的研究中被評估，這項研究中，生物標志物基于經骨組織形態(tài)計量學確定進行驗證。研究發(fā)現(xiàn)，不管是在診斷低轉運或非低轉運型骨病方面，P1NP的表現(xiàn)都差于iPTH或者BSAP。在診斷高轉運型骨病方面，P1NP也沒有過多的優(yōu)勢。

2.4 Ⅰ型膠原羧基末端交聯(lián)肽(CTX) Ⅰ型膠原是骨組織細胞外基質的主要組成成分，其羧基端降解產物β-CTX(C-terminal crosslaps of collagen 1)為8個氨基酸的小分子多肽。由Ⅰ型膠原蛋白形成的成熟三重螺旋結構也是由成骨細胞形成的非交聯(lián)蛋白(吡啶啉和脫氧吡啶啉)交聯(lián)形成的，從而建立一個穩(wěn)定的縱向蛋白質網絡。在骨退化期間，來自破骨細胞的溶酶體酶，包括抗酒石酸酸性磷酸酶(tartrate-resistant acid phosphatases, TRAP)和組織蛋白酶K(cathepsin K)負責特定部位的骨膠原基質的分解，產生含有原始膠原蛋白1的羧基端和氨基端部分，還有交聯(lián)蛋白[28]。 用于CTX的測定法確定膠原蛋白1的端肽的特定氨基酸序列，這個端肽被稱為交叉層，在天冬氨酸β異構化的情況下，即β膠原交聯(lián)。重要的是，作為骨骼年齡，α天冬氨酸轉換β天冬氨酸，因此βCTX的檢測能反映成熟骨的再吸收[30]。有研究分析了370名絕經后骨質疏松女性的血生物化學標志物與骨組織形態(tài)計量學骨代謝參數之間的相關性，結果發(fā)現(xiàn)Ⅰ型膠原交聯(lián)羧基末端肽(sCTX)與所有骨吸收參數相關[31]。不幸的是，CTX的動力學特性明顯限制了它在CKD中的臨床應用。首先，它存在相關的晝夜節(jié)律。更為重要是的，CTX從循環(huán)中清除高度依賴于腎臟功能[27]。由于這個原因，CTX不建議推薦在CKD患者中的應用。

2.5 抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP-5b) 抗酒石酸酸性磷酸酶(tartrate-resistant acid phosphate 5b, TRAP-5b) 主要是破骨細胞來源的酶[32]。正如名稱中顯示的，這種蛋白能夠從蛋白質中切割磷酸鹽，從而影響它們的功能。由于它的活性在相對低的PH值下是最佳的，所以在如骨吸收陷窩這樣的酸性部位有活性。骨橋蛋白和骨唾液蛋白都是該酶的靶點[32]，還有Ⅰ型膠原蛋白本身[30]。通過暴露于核因子κB受體活化因子配體(RANKL) 的破骨細胞樣細胞在體外分化的細胞系產生TRAP-5b，其數量與破骨細胞的數量和大小明顯相關[33]。有意思的是，TRAP-5b不受CKD影響[34]，也不受血液透析和腹膜透析的影響[35]?；谶@些特點，TRAP-5b是反映CKD患者骨吸收最有吸引力的候選生物標志物。該化合物可以通過免疫測定法在血清中測量[33]。然而，目前還缺乏表明與骨組織形態(tài)計量學有相關性的數據。

3 展 望

反映骨轉換的生物標志物有望成為診斷與治療腎臟病的輔助工具。全面了解它們所指示的內容、測定特征和由于低估腎小球濾過率而產生影響，在解釋結果時很重要。一般來說，生物標志物缺乏足夠的特異性，因而不能對它們產生深遠的治療決策。然而，作為后續(xù)參數，它們可能非常有用。大多數生物標志物主要提供骨形成的指示，如PTH、BSAP和P1NP是可以使用的。唯一能夠反映CKD患者骨重吸收的生物標志物是TRAP-5b，但是酶的濃度尚未通過骨組織形態(tài)計量學這一金標準進行驗證。雖然目前骨轉換標志物對于腎性骨營養(yǎng)不良骨轉換類型判斷依據仍然不充分，但綜合PTH、鈣磷代謝及骨轉換標志物的變化趨勢，有助于判斷骨轉換類型，而且作為非創(chuàng)傷性檢查，操作方便，相對低廉，動態(tài)觀察可以監(jiān)測病情的進展和療效的判斷。臨床上，我們還需要更多關于骨轉換生物標志物的研究，明確其在CKD-MBD診治中的價值。