張萌萌張秀珍鄧偉民張智海徐輝葛繼榮王永福黃宏興史曉林張東偉毛未賢馬倩倩高遠郭郡浩張紅紅張曉梅印平趙方晁愛軍張巖李英華李毅中趙國陽董紅宇吳巖吳滌鄒軍周惠瓊

1.《中國骨質疏松雜志》社，北京 100102 2.同濟大學附屬同濟醫(yī)院，上海 200065 3.中國人民解放軍南部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院，廣東 廣州 510010 4.航空總醫(yī)院，北京 100012 5.吉林大學，吉林 長春 130012 6.福建省中醫(yī)藥研究院，福建 福州 350003 7.內蒙古科技大學包頭醫(yī)學院第一附屬醫(yī)院， 內蒙古 包頭 014010 8.廣州中醫(yī)藥大學第三附屬醫(yī)院，廣東 廣州 510240 9.浙江中醫(yī)藥大學附屬第二醫(yī)院，浙江 杭州 310005 10.北京中醫(yī)藥大學糖尿病研究中心，北京 100029 11.吉林省一汽總醫(yī)院，吉林 長春 130011 12.中國人民解放軍東部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院，江蘇 南京 210002 13.解放軍總醫(yī)院，北京 100853 14.北京大學國際醫(yī)院，北京 102206 15.大連醫(yī)科大學附屬金山醫(yī)院，遼寧 本溪 117000 16.遼寧省金秋醫(yī)院，遼寧 沈陽 110016 17.天津醫(yī)院，天津 300211 18.上海中醫(yī)藥大學附屬龍華醫(yī)院，上海 200003 19.上海市第五人民醫(yī)院，上海 200240 20.福建醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院，福建 泉州 362000 21.江蘇大學附屬醫(yī)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212000 22.首都醫(yī)科大學北京市石景山醫(yī)院，北京 100043 23.內蒙古醫(yī)科大學，內蒙古 呼和浩特 010110 24.內蒙古科技大學包頭醫(yī)學院，內蒙古 包頭 014040 25.上海體育學院，上海 200438 26.中國人民解放軍總醫(yī)院第四醫(yī)學中心，北京 100037

骨是具有新陳代謝的活組織，由破骨細胞吸收舊骨、成骨細胞生成等量新骨取代以完成骨轉換，在伴隨人一生的骨轉換過程中，骨代謝生化指標(bone metabolism biochemical indicators)發(fā)揮重要調節(jié)作用[1]。

骨代謝生化指標包括：鈣磷代謝調節(jié)指標、骨形成標志物、骨吸收標志物、激素與細胞因子。其中骨形成標志物與骨吸收標志物合稱為骨轉換標志物。

骨代謝生化指標分別來源于骨、軟骨、軟組織、皮膚、肝、腎、小腸、血液及內分泌腺體等，是由成骨細胞或破骨細胞分泌的酶和激素，以及骨基質的膠原蛋白代謝產物或非膠原蛋白。

目前臨床上的檢測方法包括：酶標免疫分析(enzyme linked immunosorbent assay，ELISA)、化學發(fā)光免疫測定(chemiluminescence immunoassay，CLIA)、電化學發(fā)光免疫分析(electrochemiluminescence immunoassay，ECLIA)、放射免疫分析(radio immunoassay，RIA)、免疫放射分析(immunoradiometric assay，IRMA)、高效液相色譜(high performance liquid chromatography，HPLC)及比色法等。

骨代謝生化指標雖不能作為骨質疏松診斷的金標準，但通過檢測血、尿中骨代謝生化指標水平，可以了解骨組織新陳代謝的情況，用于評價骨代謝狀態(tài)、骨質疏松診斷分型、預測骨折風險、抗骨質疏松治療療效評價，以及代謝性骨病的鑒別診斷。在骨質疏松發(fā)病機制、骨質疏松藥物的研究及流行病學研究方面具有重要的臨床意義。

1 鈣磷代謝調節(jié)指標

在骨代謝調節(jié)過程中，主要的鈣磷代謝調節(jié)指標包括甲狀旁腺素、降鈣素和維生素D3。

1.1 甲狀旁腺素

甲狀旁腺素(parathyroid hormone，PTH)是由甲狀旁腺主細胞合成分泌的、含有84個氨基酸的堿性單鏈多肽，人的PTH基因定位在11號染色體短臂(11p15)。對維持機體鈣磷平衡和調節(jié)骨代謝起著重要作用。PTH與骨、腎等組織表面的受體結合，促使血鈣水平升高，血磷水平下降[1]。PTH可精細調節(jié)骨的合成、分解代謝，對成骨細胞和破骨細胞的分化、成熟、凋亡發(fā)揮重要作用。

PTH分泌受多種因素的調節(jié)，如維生素D、鈣、磷、蛋白激酶、性腺類固醇類激素等。高血鈣抑制PTH分泌，低血鈣上調PTH表達?；钚跃S生素D可抑制PTH基因轉錄，使PTH分泌減少。

PTH促進骨吸收和骨轉換，動員骨鈣入血，血鈣升高。首先，PTH直接刺激破骨前體細胞，增加成熟的破骨細胞數量，破骨細胞功能增強，骨吸收增加。有研究表明PTH可通過甲狀旁腺素受體信號通路，上調破骨細胞核因子κB受體活化因子配體(receptor activator of NF-κB ligand，RANKL)的表達，從而誘導骨吸收[2]。其次，PTH與成骨細胞或成骨細胞前體細胞結合，抑制其活性，包括抑制Ⅰ型膠原的合成和骨基質蛋白的合成。

研究表明，PTH對骨形成和骨吸收具有雙重效應，PTH的生物效應取決于其作用劑量，在持續(xù)大劑量PTH的作用下，破骨細胞活性超過成骨細胞，導致骨丟失大于骨形成。間歇性小劑量PTH促進骨形成[3]。

PTH增高，見于原發(fā)性甲狀旁腺功能亢進、異位性甲狀旁腺功能亢進、繼發(fā)于腎病的甲狀旁腺功能亢進、假性甲狀旁腺功能減退等。PTH減低，見于甲狀腺手術切除所致的甲狀旁腺功能減退癥、腎功能衰竭和甲狀腺功能亢進所致的非甲狀旁腺性高血鈣癥等[4]。

測定血清PTH是診斷PTH相關性骨病的最重要指標，在判斷和鑒別原發(fā)性和繼發(fā)性甲狀旁腺功能亢進時，可結合血鈣、血磷和維生素D水平一起分析。PTH測定方法有生物學法、RIA、IRMA、ELISA等。其中，放射免疫分析法對測定循環(huán)中的PTH具有足夠的敏感性且易于常規(guī)應用。酶聯(lián)免疫法用以測定人體血中完整的PTH含量。

臨床上診斷骨質疏松時，當血鈣異常時，為查找原因常檢測PTH，而當血鈣正常時，通常不常規(guī)檢測PTH，但血鈣正常PTH也有升高現(xiàn)象。在應用二膦酸鹽類藥物治療骨質疏松時，由于抑制破骨細胞的作用，使得血鈣減低，PTH分泌增加，血中PTH輕度升高，同時激發(fā)維生素D合成增加[5]。

1.2 降鈣素

降鈣素(calcitonin，CT)是一種重要的參與鈣磷代謝調節(jié)的多肽類激素。在人體內由甲狀腺濾泡旁細胞(parafollicular cells，又稱明亮細胞或C細胞)產生和分泌[1]，是含有32個氨基酸的多肽激素，是Copp等研究者于1961年首次發(fā)現(xiàn)[6]，主要生理作用是降低破骨細胞的數量、抑制破骨細胞的活性，減少骨吸收；抑制小腸對鈣離子的吸收，降低體內血鈣濃度，使血中游離鈣向骨組織中轉化；抑制腎小管遠端對鈣磷的重吸收，增加尿鈣排泄；還可直接作用于人成骨細胞，刺激成骨細胞增殖和分化。此外，降鈣素對許多骨代謝疾病所引起的骨痛癥狀也具有良好的緩解作用[7-8]。降鈣素與甲狀旁腺激素、1,25(OH)2D3共同維持人體內血鈣的穩(wěn)定。

降鈣素主要的靶細胞為破骨細胞，通過與靶細胞膜上的降鈣素受體(calcitonin receptor，CTR)特異性結合而產生作用[9]。降鈣素對破骨細胞的骨吸收功能有明顯的抑制作用，成熟的降鈣素是骨吸收的關鍵調節(jié)劑。通過對破骨細胞的增殖和凋亡進行調節(jié)，降鈣素抑制破骨細胞的活性與增殖。此外，降鈣素還可抑制破骨細胞的其他成分如酸性磷酸酶等生成。

降鈣素對成骨細胞亦有直接作用。降鈣素可以增加成骨細胞堿性磷酸酶(alkaline phosphatase，ALP)的活性，促進骨的形成和礦化過程。降鈣素可以促進成骨細胞增殖和分化，有利于骨形成，增加骨密度，提高骨骼的生物力學穩(wěn)定性。降鈣素可增加松質骨骨量，降低絕經后骨質疏松發(fā)生椎骨骨折的危險性，使腰椎骨密度(bone mineral density，BMD)少量增加，并適度降低骨轉換。

與甲狀旁腺素相比，降鈣素對血鈣的調節(jié)作用快速而短暫，即啟動快，在1 h內就可達到高峰，但是持續(xù)作用時間較短，很快被PTH的代償作用所抵消。降鈣素在血漿中極易滅活，其半衰期很短，通常不超過15 min，在血液中的含量甚微。目前檢測降鈣素的實驗方法有生物測定法和放射免疫測定法。

血清降鈣素測定可用于診斷降鈣素缺乏癥。降鈣素水平減低，見于重度甲狀腺功能亢進、甲狀腺手術切除等[1]。血降鈣素水平升高，見于甲狀腺髓樣癌、產生降鈣素的異位腫瘤、原發(fā)性甲狀腺功能亢進癥、慢性腎病、原發(fā)性甲狀旁腺機能減退癥、肢端肥大癥、其他如惡性貧血、高鈣血癥、腦膜炎、胰腺炎等，某些內分泌激素如胰高血糖素和胃泌素升高，也可使降鈣素水平升高。降鈣素具有良好的緩解骨質疏松癥骨痛的作用，對臨床骨質疏松、骨質疏松性骨折及變形性骨炎的治療[10-11]具有重要作用。

1.3 維生素D3

維生素D3是自然存在的脂溶性維生素，屬類固醇激素[12]。在人類30余種細胞及組織器官都發(fā)現(xiàn)了維生素D3受體的表達[13-14]。

維生素D3是所有生物活性物質中一種非常獨特的成分，具有多重作用，它是維生素，但本質上是激素，還可能是細胞因子。維生素D3參與機體免疫應答、細胞生長、分化、凋亡等生理和病理學過程[13-15]。

人體內維生素D的來源有內源性合成和外源性吸收兩種。內源性合成指在陽光或紫外線照射下，存在于大多數高等動物表皮組織的7-脫氫膽固醇經光化學反應轉化成維生素D3[16]。環(huán)境因素(香煙、空氣微粒、吸入性氧化劑等)、日照、地理緯度、年齡因素、皮膚因素、種族、人工紫外線等都影響維生素D3的合成[17]。外源性吸收指人類通過攝取含有維生素D2或D3的飲食來補充體內維生素D含量。

1,25(OH)2D3能夠促進小腸黏膜細胞合成鈣結合蛋白，增加小腸黏膜對鈣的吸收，增加磷吸收。在腎臟，1,25(OH)2D3能夠增加近端腎小管對鈣、磷的重吸收，升高血鈣水平，增加骨密度。在骨組織中，1,25(OH)2D3直接作用于骨的礦物質代謝，促進骨基質形成及類骨質礦化。

血清1,25(OH)2D3的水平可反映體內活性維生素D的絕對含量，但其在體內代謝快、半衰期短(6～8 h，5～7 d)、儲存少，25(OH)D3是人體內維生素D的主要儲存形式，是反映機體維生素D代謝最好、最重要的指標，臨床上一般通過監(jiān)測血清25(OH)D3的含量來反映血液維生素D3的水平。目前多數學者認為，血清25(OH)D3>30 ng/mL (75 nmol/L)為維生素D充足，20～30 ng/mL (50～75 nmol/L)為維生素D不足，<20 ng/mL (50 nmol/L)為維生素D缺乏，<10 ng/mL(25 nmol/L)為維生素D嚴重缺乏。按照這一標準，維生素D不足或缺乏相當普遍。

維生素D3缺乏或不足可導致繼發(fā)性甲狀旁腺功能亢進。維生素D3缺乏與心血管病、腫瘤、糖尿病、慢性腎病、自身免疫性疾病密切相關。國內外眾多學者對維生素D3進行了大量研究。

維生素D3缺乏已成為國內乃至全球的公共健康問題，嚴重影響人們的生活質量。國內外多項流行病學研究結果顯示，維生素D3不足的發(fā)生率高達30%～80%，老年人、較貧困地區(qū)的發(fā)病率可能更高，全球近10 億人維生素D3不足或缺乏，且逐年上升。40%～100%的歐美老人存在維生素D3缺乏；50%的絕經后骨質疏松婦女藥物治療時存在維生素D3不足[25(OH)D3水平小于30 ng/mL(75 nmol/L)]。維生素D3缺乏已成為世界范圍的公共健康問題。

深入研究維生素D3與人類疾病發(fā)生的關系，研究維生素D3缺乏導致的骨質疏松及其與維生素D3代謝相關疾病的預防、治療具有重要的、深遠的意義。

2 骨形成標志物

骨形成標志物包括骨特異性堿性磷酸酶、骨鈣素、Ⅰ型前膠原C-端前肽/N-端前肽、骨保護素。

2.1 骨特異性堿性磷酸酶

ALP是指堿性條件下水解多種磷酸酯并具有轉磷酸基作用的一組糖蛋白酶。骨特異性堿性磷酸酶(bone specific alkaline phosphatase，BALP)是成骨細胞的一種細胞外酶，其主要作用是在成骨過程中水解磷酸酶，為羥基磷灰石的沉積提供磷酸，同時水解焦磷酸鹽，解除其對骨鹽形成的抑制作用，有利于成骨。

BALP的增殖、分化和成熟與骨骼的正常生長發(fā)育密切相關。BALP合成于骨基質成熟階段，與骨基質礦化密切相關，在堿性環(huán)境中骨礦化活躍，成骨細胞釋放的血清堿性磷酸酶可水解無機磷酸鹽，進而降低焦磷酸鹽濃度，利于骨的礦化。骨骼礦化受阻時，成骨細胞合成大量堿性磷酸酶，使血清BALP明顯升高。

骨特異性堿性磷酸酶參與骨形成過程，在血清中穩(wěn)定，是成骨細胞成熟和具有活性的標志[1]。臨床研究表明，BALP水平與成骨細胞和前成骨細胞活性呈線性關系，血清BALP定量測定與動態(tài)觀察可作為監(jiān)測骨形成變化的有效參數。BALP被認為是最精確的骨形成標志物之一。血清BALP定量測定與動態(tài)觀察對骨代謝疾病，特別是骨質疏松癥的早期診斷、治療效果的監(jiān)測、病情預后的判斷等提供有效的依據。

目前主要采用免疫分析法測定，包括單克隆抗體的免疫放射測定法和酶聯(lián)免疫分析法，但是這類檢測方法的特異性并不完全，與肝源性ALP有一定的交叉，因此，當血清BALP升高時，臨床上需要綜合分析。

骨特異性堿性磷酸酶能夠反映骨細胞的形成和活動狀態(tài)，穩(wěn)定性好，半衰期長。血清BALP定量測定與動態(tài)觀察對骨代謝疾病的早期診斷、治療效果的監(jiān)測、病情預后的判斷等提供有效的依據。高轉換的代謝性骨病均可有ALP和BALP的增高，如變形性骨炎(Paget’s病)、原發(fā)和繼發(fā)性甲狀旁腺功能亢進、甲狀腺功能亢進、高轉換型骨質疏松癥及佝僂病和軟骨病、骨轉移癌等[18-19]。應用二膦酸鹽類藥物治療骨質疏松可以使骨特異性堿性磷酸酶下降，而這種下降往往在骨密度增加之前，所以BALP是骨質疏松治療療效評價的重要指標。

2.2 骨鈣素

骨鈣素(osteocalcin，OC或bone glaprotein，BGP)又稱為γ-羧基谷氨酸骨蛋白(R-hydroxy glutamic acid protein，GLa蛋白)，是由非增殖期成骨細胞合成和分泌的一種特異非膠原骨基質蛋白，由49個氨基酸組成，是骨組織內非膠原蛋白的主要成分，屬于非膠原酸性糖蛋白，是一種維生素K依賴性鈣結合蛋白。骨鈣素是骨基質礦化的必需物質，目前已能將血液中的羧基化、部分羧基化和未羧基化的BGP區(qū)別開來。在骨吸收和骨溶解時，沉積在骨基質中BGP的片段，如游離的γ-羧基谷氨酸就會游離出來[18]，這類多肽在血中的量則表示骨吸收的變化。骨鈣素在調節(jié)骨鈣代謝中起重要作用，成熟的骨鈣素主要沉積于骨組織間質細胞外和牙質中，少部分釋放入血循環(huán)中[19]。

骨鈣素是骨組織中含量最豐富的非膠原蛋白，占非膠原蛋白的10%～20%，主要由成熟的成骨細胞(osteoblast，OB)、成牙質細胞和增生的軟骨細胞合成[20]。成熟的BGP分子大部分進入細胞外骨基質中，小部分進入血循環(huán)，從骨釋放入血的時間大約為3 h，血中半衰期為4～5 min，大部分經腎臟過濾并分解排泄，腎臟功能影響血中骨鈣素水平。血清骨鈣素可用免疫法測定。

骨鈣素的主要功能是定位羥基磷灰石，在骨形成和骨吸收時均釋放BGP，因此，骨鈣素反映了骨代謝的總體水平。在成骨細胞發(fā)育成熟的3個階段，成骨細胞活化增殖期、細胞外基質成熟期、基質礦化期中，骨鈣素只有在第三期基質礦化后開始表達。

骨鈣素是反映骨形成的特異性生化指標，不僅參與骨吸收的調節(jié)，更重要的是參與基質的礦化過程及成骨細胞分化，與骨轉換相關，能夠維持骨的正常礦化速率，抑制軟骨的礦化速率，并抑制骨異常的羥磷灰石結晶形成[21]。因此，BGP通常被認為是反映骨形成的生化指標。臨床上，血清骨鈣素水平與成骨功能變化相關。

血清骨鈣素濃度升高時提示骨形成速率加快，主要見于兒童生長期、成骨不全、腎功能不全、骨折、變形性骨炎、腫瘤骨轉移、低磷血癥、甲狀腺功能亢進癥、甲狀旁腺功能亢進癥、高轉換骨質疏松癥、尿毒癥、佝僂病、卵巢切除術后等。

BGP降低見于甲狀腺功能減退癥、腎上腺皮質功能亢進癥、長期使用糖皮質激素、肝病、糖尿病患者及孕婦等?？构俏账幬锟墒笲GP水平下降，刺激骨形成治療則使BGP水平上升。

血清骨鈣素水平與年齡呈明顯負相關，但女性在絕經后骨轉換增快，BGP再度升高，進入老年后BGP逐漸下降[22]。單獨使用BGP或者聯(lián)合使用BMD測量，能更好地判斷骨丟失率，間接預測骨折風險[23-25]。血清中骨鈣素水平能夠直接反映骨質疏松患者成骨細胞活性和骨形成情況，對使用抗骨質疏松藥物治療中患者血藥濃度的動態(tài)變化也有一定參考價值[26]。臨床上，骨鈣素檢測聯(lián)合其他骨代謝指標被廣泛應用于輔助絕經后骨質疏松診斷、抗骨吸收治療療效監(jiān)測和骨折風險預測等方面。

2.3 Ⅰ型前膠原C-端前肽/N-端前肽

骨組織主要由有機質、無機礦物質、骨細胞和水組成。有機質約占骨干重的35%，其90%～98%為Ⅰ型膠原。I型膠原是人體內含量最豐富的膠原類型，也是礦化骨中唯一的膠原類型，其合成與分解的代謝產物可間接反映骨轉換的狀況。

Ⅰ型膠原衍生自一個較大的蛋白，即I型前膠原。前膠原在成骨細胞內質網上合成，經高爾基復合體分泌出細胞，細胞外液中存在的內切肽酶使分泌出來的前膠原水解，去除其羧基及氨基端的附加肽段(extensionpeptide)，生成原膠原，此后眾多的原膠原再聚合成骨的膠原纖維。前膠原去除下來的羧基端附加肽段稱I型前膠原羧基末端肽(typeⅠ procollagen carboxyl-terminal peptide，PICP)，氨基端附加肽段稱I型前膠原氨基末端肽(typeⅠ procollagen amino-terminal peptide，PINP)。PICP或PINP在血清中的含量反映成骨細胞合成骨膠原的能力，構成監(jiān)測成骨細胞活力和骨形成的基礎實驗室指標[27]。PICP相對分子質量為10 000，血中半衰期為6～8 min，經肝臟網狀內皮細胞處，PINP代謝類同。其血液中的含量主要反映Ⅰ型膠原的合成速率和骨轉換的情況，是新骨形成的特異性的敏感指標。

骨代謝疾病、腎功能不全患者血清總PINP升高。兒童發(fā)育期、妊娠晚期、骨腫瘤、骨轉移、畸形性骨炎、酒精性肝炎、絕經后婦女、肺纖維化、嚴重肝損害等血清PICP升高[28]。

Chen等[29]對患有骨質疏松的絕經后婦女使用特立帕肽治療后發(fā)現(xiàn)，在所研究的骨代謝指標BALP、PICP、PINP、D-Pyr、NTX中，PICP和PINP是治療后BMD增加最佳的預測指標。張萌萌等[22]研究結果表明，骨質疏松患者無論男性、女性血清PINP水平明顯低于正常組，且與股骨頸BMD正相關，說明骨質疏松患者成骨細胞功能衰退，合成膠原減少，骨形成減少。綜合多項研究，在眾多骨代謝指標中，PICP、PINP在預測骨質疏松的發(fā)生、評價骨量、監(jiān)測抗骨質疏松療效等都有較高的特異性和敏感性，PINP表現(xiàn)得尤為明顯，且不受激素影響[30]，在臨床研究和應用中有著重要的意義。因此，推薦空腹血清PINP為反映骨形成敏感性較高的標志物[31]。

2.4 骨保護素

骨保護素(ostoeprotegerin，OPG)又稱護骨素、骨保護蛋白、破骨細胞生成抑制因子，由Simonet等于1997年首次在大鼠小腸表達序列標簽cDNA計劃中克隆得到，是可溶性腫瘤壞死因子受體超家族中的新成員。在骨髓基質細胞、成骨細胞、成纖維細胞等細胞中均有表達[32]。OPG主要通過OPG/核因子κB受體活化因子(RANK)/ RANK配體(RANKL)系統(tǒng)發(fā)揮調節(jié)骨代謝作用。OPG的主要作用是影響骨代謝，可抑制破骨細胞(osteoclast，OC)發(fā)生，并促進成熟OC的凋亡[33]。

OPG是一種含401個氨基酸殘基的蛋白質，人OPG基因定位在染色體8q23～24。Southern印跡顯示OPG只有1個基因，長27 kb，包括長度為270、367、192、225和1 765 bp的5個外顯子[34]。OPG基因編碼一段含有401個氨基酸殘基的前體蛋白質，N末端21個氨基酸殘基裂解后成為成熟的OPG。OPG蛋白質分子具有兩種形式，即60 kDa的單體和膜結合的120 kDa的同二聚體。其單體和二聚體分子生化特性相似，但二聚體分子具較強的肝素結合能力，單體分子則在生物體內的半衰期更長[6]。

OPG mRNA廣泛表達于多種組織和細胞系，其中以肺、心臟、甲狀腺和骨的表達最多。許多成骨細胞譜系細胞、動脈平滑肌細胞、內皮細胞、樹突細胞及B淋巴細胞也有高水平表達[35]。研究表明，OPG的表達受到體內多種激素和細胞因子調控。

OPG/RANKL/RANK系統(tǒng)是近年來發(fā)現(xiàn)的在破骨細胞分化過程中的一個重要信號傳導通路，其主要機制是：(1)成骨細胞及骨髓基質細胞表面表達RANKL，與破骨細胞前體細胞或破骨細胞表面上的RANK結合后促進破骨細胞的分化，從而引起骨溶解。(2)成骨細胞及骨髓基質細胞分泌表達OPG，與RANKL競爭性結合，阻止RANKL與RANK之間的結合，或與RANKL/RANK結合體結合成三聚體，直接抑制RANKL/RANK的作用，從而抑制骨溶解的產生[32]。

經離體實驗顯示，OPG可提高骨密度，增加骨小梁骨量，減少破骨細胞數，控制鈣的吸收，還可以通過抑制破骨細胞f-肌動蛋白環(huán)形成抑制骨吸收或干擾基質細胞與破骨細胞之間的相互作用，誘導破骨細胞凋亡[35]。有研究發(fā)現(xiàn)，OPG基因敲除大鼠有骨質疏松癥狀[36]，這與缺乏OPG而不能阻止RANKL和RANK的結合有關。程少丹等[37]通過非頻密繁殖法獲得OPG-/-小鼠，發(fā)現(xiàn)與同齡野生型小鼠比較，OPG基因缺失小鼠骨密度、股骨承受最大載荷、股骨剛度、腰椎椎體骨小梁數目和腰椎椎體骨小梁厚度均顯著下降，證實與大鼠一樣，OPG基因缺失的小鼠也產生骨質疏松初期癥狀。OPG被認為是RANKL的天然拮抗劑，在一期臨床試驗中發(fā)現(xiàn)，OPG可以降低尿中80%的骨吸收標志物[38]。有研究發(fā)現(xiàn)，大鼠切除卵巢后，成骨細胞和骨髓基質細胞OPG蛋白和mRNA表達降低；運動3個月后，成骨細胞和骨髓基質細胞OPG蛋白和mRNA表達升高[39]。

類風濕性關節(jié)炎患者血清OPG水平明顯增高。強直性脊柱炎患者骨吸收增強，血清OPG水平增高，是機體對抗過度骨吸收的保護性反應。

骨硬化癥是OC形成和骨吸收減弱為特征的多基因遺傳性疾病，與OPG和(或)RANKL有關。腫瘤轉移引起的溶骨性破壞OPG表達明顯降低。前列腺癌患者OPG水平明顯高于前列腺增生患者。肺癌患者血清OPG水平顯著高于正常人群，肺癌骨轉移患者高于肺癌骨未轉移患者。OPG可在內皮細胞、平滑肌細胞產生，通過自分泌和旁分泌作用提高內皮細胞活性，防止炎癥細胞因子對血管的損害。糖尿病患者OPG水平反應性增加。OPG隨年齡遞增，骨吸收增強后機體代償性分泌，且低OPG水平者較高OPG水平者具有更高的骨折危險性。研究發(fā)現(xiàn)[40]，絕經后女性血清OPG水平隨著年齡增加而升高，推測雌激素缺乏時破骨細胞功能活躍，機體為代償骨吸收，骨形成增加，最終OPG升高。

3 骨吸收標志物

骨吸收標志物主要包括抗酒石酸酸性磷酸酶、I型膠原交聯(lián)C-末端肽、I型膠原交聯(lián)N-末端肽、尿吡啶啉、尿脫氧吡啶啉。

3.1 抗酒石酸酸性磷酸酶

抗酒石酸酸性磷酸酶(tartrate resistant acid phosphatase，TRACP)是酸性磷酸酶6種同工酶中的一種，主要存在于巨噬細胞、破骨細胞、Gaucher 細胞、紅細胞、血小板、脾臟毛狀細胞以及單核吞噬細胞中，在肺泡巨噬細胞和破骨細胞中含量豐富。人類TRACP是位于第19號染色體P13.2～13.3 處的一個基因編碼的單一同工酶，該酶是一種結構高度保守的含鐵糖蛋白，分子量為30～40 kD，不同人種來源的TRACP氨基酸序列的同源性為85%～95%，其差異性起源于轉錄初期的可選擇性剪接和使用不同的翻譯起始部位，或翻譯后蛋白質的修飾，而不是產生于多基因家族。

在正常人血清中，TRACP以兩種不同的糖基化形式存在，即TRACP-5a和TRACP-5b，其中TRACP-5a主要來源于炎性巨噬細胞，而TRACP-5b則主要來源于破骨細胞[41]。TRACP-5a可以在唾液酸酶作用下轉變?yōu)門RACP-5b。純化的人破骨細胞的TRACP是TRACP-5b，不含唾液酸殘基，而TRACP-5a含有唾液酸殘基。

TRACP-5b由于其特異性高，不受晝夜變化、飲食、肝、腎疾病影響，故在監(jiān)測骨代謝方面有重要作用。TRACP-5b作為第2代骨吸收標志物，是一個有特異和高敏感度的骨吸收指標[42]。TRACP的主要檢測方法有動力學法、非變性凝膠電泳法、非聚丙烯酰氨凝膠電泳實驗、化學比色法、單克隆抗體法和免疫捕捉活性測定等。

TRACP增高見于原發(fā)性甲狀旁腺功能亢進癥、慢性腎功能不全、畸形性骨炎、腫瘤骨轉移、高轉換型骨質疏松等；降低見于甲狀腺功能減退癥[18]。

甲狀旁腺機能亢進、Paget’s病等代謝性骨病時，血清TRACP-5b水平升高是由于破骨細胞活性增加所致。甲狀旁腺機能亢進患者手術及藥物治療過程中血清TRACP-5b水平下降。

絕經后骨質疏松患者由于卵巢功能減退，雌激素水平減少，破骨細胞活性增加，骨重建失衡，骨吸收大于骨形成，血清TRACP-5b顯著增高。70歲以上老年性骨質疏松癥患者血清TRACP-5b濃度也顯著增加，且與骨密度呈顯著負相關。

糖尿病患者體內胰島素絕對或相對不足，導致維生素D缺乏，1,25(OH)2D3活性下降，腸道鈣吸收減少，繼發(fā)甲狀旁腺機能亢進，破骨細胞活性增加，骨吸收加快，因而TRACP-5b水平升高。腎性骨病由于鈣、磷及維生素D代謝障礙，繼發(fā)甲狀旁腺機能亢進，血PTH升高、CT下降，骨吸收增加，血清TRACP-5b升高。

惡性腫瘤骨轉移造成骨代謝活躍，主要表現(xiàn)為骨吸收大于骨形成，血清中TRACP-5b升高。

3.2 I型膠原交聯(lián)C-末端肽

在骨的有機質中，90%為Ⅰ型膠原，I型膠原交聯(lián)羧基末端肽[I型膠原交聯(lián)C-末端肽(type I collagen carboxy-terminal peptide，CTX)]是使用最為廣泛的膠原降解標志物。

α-CTX和β-CTX是骨吸收的重要指標，α-CTX與β-CTX為同型異構體結構，α-CTX與β-CTX的區(qū)別為β- CTX的肽序列中的天冬氨酰(Asp)是L-對映異構體，α-CTX和β- CTX是含有骨I型膠原分子間交聯(lián)物的重要區(qū)段，和近似交聯(lián)物的殘基[6]，結構緊密，所以不受腎臟的進一步降解，具有較好的結構穩(wěn)定性。CTX的水平反映了破骨細胞的骨吸收活性，CTX是以破骨細胞活性顯著增強為特點的代謝性骨病的有效標志物[22,28]。

CTX可以用放射免疫分析和酶聯(lián)免疫吸附試驗兩種方法檢測。

I型膠原交聯(lián)C-末端肽水平反映了破骨細胞骨吸收活性，是骨吸收的重要生化標志物[43]，主要反映了溶骨性變化時的骨代謝指標變化，其升高程度與破骨細胞活性增高的程度相一致。

骨質疏松癥、Paget’s病、多發(fā)性骨髓瘤和腫瘤骨轉移等患者血清CTX水平升高[22,43-44]。CTX與骨重吸收程度相關，對抗骨吸收治療反應迅速而靈敏，檢測血清CTX水平可以預測骨轉換的嚴重程度，并作為臨床評估骨轉換相關疾病的重要參考指標[45]。

近年來，國內外一些學者對I型膠原交聯(lián)C-末端肽反映骨吸收的作用進行了一些臨床研究。有研究顯示，50～79歲女性CTX-1明顯高于其他年齡組女性，與BMD呈負相關關系[43]。一些研究發(fā)現(xiàn)[46-47]，在骨密度水平相近的老年骨質疏松患者中，髖部脆性骨折患者的血清CTX水平達到或超過正常值上限，高于對照組，可能獨立預示髖部脆性骨折風險的增加。其他研究顯示[48]，U-CTX水平在股骨頸有骨質疏松的男性人群較正常健康男性顯著升高，并與BMD存在明顯相關性，認為U-CTX更能顯示當前骨代謝狀態(tài)。有學者[49]探究骨代謝指標BALP、BGP、CTX對2型糖尿病合并骨質疏松的診斷及發(fā)病風險評估價值，并分析三者與2型糖尿病合并骨質疏松患者的臨床特征之間的關系。證明聯(lián)合血清BALP、BGP和CTX 3項指標可協(xié)助2型糖尿病合并骨質疏松的診斷。

I型膠原交聯(lián)C-末端肽是反映骨吸收的重要骨代謝指標，是使用最為廣泛的膠原降解標志物，與骨吸收程度密切相關，檢測血清CTX水平可以預測骨轉換的活躍程度，并作為臨床評估骨轉換相關骨代謝疾病的重要參考指標。推薦空腹血清CTX為反映骨吸收敏感性較高的標志物[31]。

3.3 I型膠原交聯(lián)N-末端肽

I型膠原交聯(lián)N-末端肽(type I collagen amino-terminal peptide，NTX)是骨膠原在肝臟中降解后尿中出現(xiàn)的一種穩(wěn)定的最終產物[28]，是反映骨吸收的特異和敏感的指標。NTX是含有尿吡啶啉(Pyr)和尿脫氧吡啶啉(D-Pyr)的低分子量多肽，屬于低分子質量肽，具有半抗原性。

I型膠原交聯(lián)N-末端肽通過骨吸收入血，經人體器官排泄后部分入尿液，尿液中的NTX只來源于成熟的Ⅰ型膠原，因此，正常含膠原飲食不會影響該生化指標的測量，即NTX的代謝幾乎不受食物影響。晨起和夜間的尿NTX最能反映骨吸收情況，為減少尿量和體型的影響，NTX結果需用尿肌酐(uCr)校正。NTX是尿中穩(wěn)定的骨質溶解終產物，被認為是診斷骨吸收破壞特異性更高的指標。多項研究證實尿NTX/Cr與BMD呈顯著負相關，是反映骨吸收的特異和敏感的指標[50]。I型膠原交聯(lián)N-末端肽可以通過放射免疫分析和酶聯(lián)免疫吸附試驗檢測，目前的商品試劑盒多采用酶聯(lián)免疫吸附試驗。與CTX在血清中檢測不同，臨床上NTX常在尿液中測定。

I型膠原交聯(lián)N-末端肽作為破骨細胞降解骨Ⅰ型膠原的部分直接產物，主要反映破骨細胞骨吸收活性[51]，可靈敏地反映骨代謝的變化，是評價骨形態(tài)計量學骨吸收的重要參數[52]，被認為是目前反映骨吸收狀況最敏感、最特異的指標。

臨床上骨質疏松、原發(fā)性甲狀旁腺功能亢進癥、畸形性骨炎、甲狀腺功能亢進癥、腫瘤骨轉移和多發(fā)性骨髓瘤等都觀察到NTX水平的升高[53-54]。

研究證實[55]，在多種用于肺癌骨轉移診斷的血清學指標中，尿NTX是診斷骨轉移最有效的標志物。一項回顧性研究說明[56]，NTX與CTX是骨代謝的敏感指標，與骨密度的改變、骨折的發(fā)生具有良好的相關性，其增加可提示骨關節(jié)炎患者骨量的減少。

I型膠原交聯(lián)N-末端肽因其反映骨吸收特性的穩(wěn)定性與敏感性，被認為是診斷骨吸收破壞特異性較高的指標，對骨代謝性疾病的早期預防、診斷與鑒別診斷、治療轉歸判斷，具有重要的臨床意義。

4 激素與細胞因子

4.1 生長激素

生長激素(growth hormone，GH)是機體組織細胞的生長、發(fā)育和代謝的調節(jié)因素之一，起十分重要的促細胞分化增殖作用[6]。

人生長激素是由腦垂體前葉含有嗜酸性顆粒的生長激素分泌細胞所分泌，是腺垂體合成量最多的一種蛋白質激素，正常成人垂體含5～10 mg。GH的基因家族分為GH-1、GH-2、絨毛膜促生長素-1(chorionic somatomammotropin，CS-1)、CS-2和CS-P 5種。垂體和循環(huán)中GH的分子形式呈非均一性，包括多種形式的單體、同(異)多聚體、分子片段及單體與其結合蛋白的復合體等；其中最主要的GH 形式是分子質量為22 124 Da(約22 kDa)的單體[6]。

GH以脈沖方式分泌入血，受下丘腦生長激素釋放激素(growth hormone-releasing hormone，GHRH)和生長激素釋放抑制激素(somatostatin，SRIH)的雙重調節(jié)。除了內分泌激素作用以外，GH具有促進骨的線性生長、骨重建、骨骼肌生長、糖脂代謝及免疫調節(jié)作用[6]。兒童至青春期發(fā)育成熟的骨骼(長骨)線性生長主要由GH、胰島素樣生長因子-1(insulin like growth factor-1，IGF-1)、糖皮質激素和甲狀腺素調節(jié)。兒童的軀體線性增長速度是了解有無GH缺乏或GH作用障礙的簡單而特異的診斷指標。生長激素缺乏癥(growth hormone deficiency，GHD)是一種生長發(fā)育障礙疾病，由于生長激素分泌不足而形成，主要臨床表現(xiàn)為生長緩慢、身材矮小等，患病同時常會伴脂代謝、糖代謝及骨代謝異常[57]。研究表明，生長激素可直接、間接地對破骨細胞的前體細胞與成熟破骨細胞進行作用，并對骨吸收進行調控，同時也可對前體細胞向成骨細胞分化進行刺激，從而更好地促進軟骨細胞和骨細胞增殖[58-59]。

下丘腦分泌GHRH控制著GH細胞的生長，以及GH的合成和分泌。大鼠中的GHRH基因有126個堿基對，國外一項研究建立動物模型時，使用Neor代替了GHRH基因中內含子2的一部分和外顯子3的大部分，獲得了 GHRH基因突變的 GHD大鼠模型。在研究中，雜合子(+/-)的雜交育種得到 25.8%的正常后代(+/+)，以及 52.8%的雜合子(+/-)后代、21.4%的突變后代(-/-)，說明GHRH基因的變異在大鼠身上未表現(xiàn)出致命性。出生3周后，突變鼠(-/-)開始表現(xiàn)出了較為明顯的生長阻礙；12 周后，突變鼠的體重僅為正常鼠的60%[60-62]。

近年來有研究認為，GH可直接作用于骨骼細胞，但更多的是通過刺激IGF-1的合成進行控制的[63-65]。胚胎時期存在著一個軟骨內骨化的過程，生長板內的軟骨細胞增殖、生長并分化形成新的軟骨，新形成的軟骨被血管入侵，然后形成骨小梁，這個過程受基因、激素、環(huán)境和營養(yǎng)等控制。Waters等[66]發(fā)現(xiàn)這一時期胎兒生長主要是由非垂體的胎兒組織局部分泌的GH和胰島素樣生長因子控制，此時IGF-1的促生長作用獨立于GH之外。GH和IGF-1在出生后的整個青春期中的縱骨生長過程中都扮演著一個重要的角色[67-72]。

IGF-1的含量受多種因素的影響，有研究認為血液中的IGF-1含量依賴于血液中GH的水平[73]。GH對骨骼的影響是通過間接刺激肝臟合成IGF-1來發(fā)揮作用的，這些作用大部分是通過GH介導骨骼中IGF-1的表達和活性來完成的[74-75]。研究顯示，IGF-1基因突變的55歲患者與相同年齡的正常人相比，股骨頸和腰椎的骨密度降低了4～5個標準差[76]。由此可見，IGF-1對骨代謝有重要調節(jié)作用。Tsiridis等[77]研究也顯示二者不僅促進骨形成，同時激活整個骨轉換過程。

生長激素在維持骨骼健康中起著重要作用，GH分泌不足是引起中老年人骨質疏松的重要原因之一。研究發(fā)現(xiàn)生長激素分泌不足者骨密度較正常人低，隨著年齡的升高，生長激素分泌水平逐漸下降，骨密度也隨之降低[78]。GH分泌不足者骨質疏松癥的發(fā)病率明顯增高，同時骨折的風險增加。

4.2 雌激素

雌激素(estrogen，E)在女性體內有雌酮(E1)、雌二醇(E2)、雌三醇(E3)3種。其中，雌二醇的生物活性最強，目前臨床常用的雌激素類藥物多是以雌二醇為母體人工合成的衍生物。

雌激素由18個碳組成的甾體類固醇類激素，具有廣泛而重要的生物活性。

雌激素的生理作用主要是通過作用于組織細胞的雌激素受體(estrogen receptor，ER)進而調控靶基因的轉錄翻譯來完成，具有廣泛而重要的生物活性。

骨組織是雌激素作用的重要靶組織，雌激素受體α和β在骨和骨髓中廣泛表達。研究表明，雌激素主要通過與雌激素受體α作用發(fā)揮骨代謝調節(jié)作用。

雌激素與雌激素受體結合后，通過多種途徑調節(jié)成骨細胞和破骨細胞活性，參與骨代謝活動。雌激素可抑制氧化應激反應[79]，促進成骨細胞增殖，抑制成骨細胞凋亡，延長成骨細胞生存時間[80]，促進膠原合成，促進骨形成蛋白(bone morphogenetic protein，BMP)合成，提高骨礦化；雌激素對破骨細胞的抑制作用可分為直接作用和間接作用，直接作用是通過雌激素與雌激素受體結合介導產生的[81]，間接作用主要是利用成骨細胞與免疫細胞分泌的細胞因子[82-83]，通過抑制破骨細胞活性，誘導破骨細胞凋亡維持骨密度，保護骨組織[84]。此外，雌激素還可通過鈣代謝調節(jié)系統(tǒng)影響骨代謝活動。

雌激素是維持正常骨骼骨量和骨結構的必需激素，雌激素在維持骨吸收和骨形成中起主要作用，其主要作用是：①雌激素刺激骨骺生長板中的軟骨發(fā)生，促進骨的縱向生長；②雌激素的濃度決定了男女性骨骺融合的時間；③直接影響個體峰值骨量的獲得；④在生育年齡段，維持正常骨量和正常的骨結構；⑤在雌激素作用下，骨骼向女性型表型發(fā)育和生長[6]；⑥成年期，雌激素促進骨的成熟和骨髓生長板融合[28]。

雌激素與雌激素受體作用的機制研究、骨質疏松與雌激素及雌激素受體的相關性研究一直是各國學者們研究的熱點。

雌激素自然缺乏(如絕經后女性)或病理性缺乏(如卵巢切除、卵巢早衰等)，循環(huán)雌激素水平明顯下降，機體處于持續(xù)的雌激素缺乏狀態(tài)，不僅生殖器官會發(fā)生明顯變化，而且其他組織也會產生顯著變化，最明顯的變化之一是骨量丟失。主要原因是雌激素水平降低，骨形成受抑制，骨吸收增強，即骨形成減少伴骨吸收增多。雌激素缺乏是絕經后骨質疏松癥發(fā)生的主要原因[85]。雌激素能維持并增加絕經后婦女的骨量，且發(fā)現(xiàn)絕經后5～10 年應用激素補充治療能降低50%的骨質疏松性骨折的發(fā)生。大量研究證明，應用雌激素治療可降低絕經后女性骨轉換率，顯著提高前臂、椎骨、髖骨骨密度，降低骨質疏松性骨折的發(fā)生。

4.3 睪酮

睪酮(testosterone，T)是男性體內主要的性腺激素，主要由睪丸間質細胞合成，在男性原發(fā)性骨質疏松癥中起著非常重要的作用，且與男性原發(fā)性骨質疏松及骨折關系密切[28]。

睪酮分泌水平有規(guī)律性變化，當進入青春期后睪酮分泌水平會逐漸增高，在20～30歲時達到最高峰，之后隨著年齡的增長，男性體內睪酮的分泌會逐漸下降。據估計，60～80歲老年男性20%有睪酮下降。80歲以上男性中約30%處于雄激素缺乏狀態(tài)。國外大樣本流行病學調查表明，老年男性血清睪酮水平隨年齡增長而降低，大約每增長10歲降低4 nmol/L，但存在顯著的個體差異[86]。

在靶組織如性腺、腦和骨中，睪酮轉化成活性更高的代謝產物而發(fā)揮作用，5α還原酶可逆性地催化睪酮生成雙氫睪酮，而芳香化酶則可逆性地催化睪酮生成雌激素[6]。血液中的睪酮大部分是與一種特殊的α-球蛋白，即皮質類固醇結合球蛋白或稱睪酮結合球蛋白結合而進行運輸的，少數睪酮與白蛋白非特異結合或以游離形式存在于血液中。

睪酮在骨骼的生長代謝、骨量維持及抗骨量丟失方面均起著重要作用。兒童期表現(xiàn)尤為突出，如促進骨骼肌發(fā)育、促進骨骼中鈣鹽沉積，使骨骼增厚生長等作用；青春期主要增加骨松質與骨皮質的骨量，對達骨峰值起著重要作用；成年后則主要促進骨形成并抑制骨吸收，并與其他調節(jié)骨代謝的激素共同維持骨量，調節(jié)骨代謝。

睪酮常用的檢查方法是放射免疫分析法，抽取2 mL靜脈血，分離血清即可測定。女性血清總睪酮的正常參考值為0.21～3.01 nmol/L；男性血清總睪酮的正常參考值為9.45～37.45 nmol/L。女性血清游離睪酮正常參考值為(11±2) pmol/L；男性血清游離睪酮正常參考值為(276±80) pmol/L。

4.4 白細胞介素-1

白細胞介素-1家族(interleukin-1 family，IL-1F)有11個成員，可稱作IL-1F1至IL-1F11，IL-1又名淋巴細胞刺激因子，可由間充質細胞、成骨細胞[6]、活化的單核-巨噬細胞產生，骨髓中的巨噬細胞也可合成少量IL-1。此外，幾乎所有的有核細胞，如B細胞、NK細胞、體外培養(yǎng)的T細胞、角質細胞、樹突狀細胞、星形細胞、成纖維細胞、中性粒細胞、內皮細胞以及平滑肌細胞均可產生IL-1。人IL-l基因位于第2號染色體。IL-1可分為IL-1α和IL-1β兩種活性形式，由不同的基因分別編碼。

IL-1通過與IL-1受體結合發(fā)揮生物學作用。IL-1是一種重要的骨吸收因子，多通過其他激素或因子介導生物學效應。IL-1既可促進成骨性細胞譜系RANKL的生成，又可直接作用于破骨細胞。IL-1可直接加強破骨細胞的活性及抑制成熟破骨細胞的凋亡，延長成熟破骨細胞的壽命。

當雌激素水平降低時，可通過IL-1和腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)-α促進成骨細胞/基質細胞產生前列腺素E2，進而刺激前B細胞和基質細胞表達RANKL，通過 RANKL/RANK/OPG系統(tǒng)增加破骨細胞形成和分化[87-88]，促進破骨細胞前體分化及成熟的破骨細胞的功能。IL-1可降低骨保護素的表達，抑制骨形成。IL-1也可直接通過RANKL影響破骨細胞的增殖分化成熟。

IL-1還可促進基質金屬蛋白酶及其他分解產物的釋放，激活破骨細胞，促進破骨細胞分化，從而促進骨丟失。大量的臨床研究表明[89]，雌激素能夠抑制IL-1的分泌，絕經前女性與經雌激素治療的絕經后骨質疏松患者外周血單核細胞分泌的IL-1水平低于未經治療的絕經后骨質疏松患者。IL-1β和白細胞介素-6(interleukin-6，IL-6)等可作用于軟骨細胞誘導基質金屬蛋白酶、促分解代謝因子和其他炎癥因子基因的表達，引起軟骨基質的降解。

可采用酶聯(lián)免疫吸附法測定血清IL-1的含量。

IL-1是巨噬細胞集落刺激因子(macrophage colony stimulating factor，M-CSF)、IL-6、粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子(granulocyte-macrophage colony stimulating factor，GM-CSF)的強有力的刺激因子，而M-CSF、IL-6、GM-CSF可刺激破骨細胞前體的增殖及分化。IL-1是破骨細胞的重要激活因子，也是決定骨密度的重要因素，是破骨細胞性骨吸收的強有力刺激因子，在雌激素缺乏情況下IL-1增加，伴隨IL-1產物和IL-1 Rα阻抑的增加，因此，IL-1在骨質疏松演變中具有重要作用。

4.5 白細胞介素-6

人類IL-6基因位于第7號染色體上，IL-6分子量為21～30 kD?？捎啥喾N細胞合成，包括活化的T細胞和B細胞、單核-巨噬細胞、內皮細胞、上皮細胞、成纖維細胞、骨髓基質細胞和成骨細胞等分泌，IL-6作用的靶細胞很多，包括巨噬細胞、肝細胞、靜止的T細胞、活化的B細胞和漿細胞等。

IL-6生物效應也十分復雜，曾被稱為B細胞刺激因子2(bsf-2)、B細胞分化因子(bCDf)、肝細胞刺激因子(hsf)等。能夠刺激活化B細胞增殖，分泌抗體；刺激T細胞增殖及CTL活化；刺激肝細胞合成急性期蛋白，參與炎癥反應；促進血細胞發(fā)育。

IL-6在原發(fā)性骨質疏松的發(fā)病機制中具有重要作用。通過調節(jié)破骨細胞和成骨細胞發(fā)育和功能實現(xiàn)對骨代謝的調節(jié)作用。①IL-6 可直接作用于成骨細胞，提高RANKL的表達。IL-6屬前吸收性細胞因子，刺激破骨細胞前體細胞(osteoclast precursor cell，OPC)的增殖及分化，促進破骨細胞生成，加強破骨細胞功能表達，刺激破骨細胞活性。同時促進骨基質的降解，抑制成骨細胞活性，從而加強骨吸收，促進骨量流失，誘發(fā)骨質疏松[90]。②IL-6能刺激角質細胞生長，并能促進骨髓造血的功能。③IL-6上調糖皮質激素受體(glucocorticoid receptor，GR)結合位點的表達，IL-6還可以自分泌方式調節(jié)成骨細胞糖皮質激素受體α(GRα)的活性，是糖皮質激素性骨質疏松發(fā)生的誘因之一。糖皮質激素也下調成骨細胞IL-6的表達，患者應用糖皮質激素后，可在一定范圍內降低高濃度的血清糖皮質激素水平。④PTH上調成骨細胞IL-6的表達，血清PTH升高(如原發(fā)性甲狀旁腺功能亢進患者)，血清IL-6的水平也升高。⑤IL-6的作用可被雌激素拮抗，IL-6與雌激素對骨代謝的影響作用相反。

可用酶聯(lián)免疫吸附試驗或者四甲基偶氮唑藍比色法檢測。

IL-6與骨質疏松癥的發(fā)生相關。IL-6升高可作為機體破骨細胞功能活躍的標志[91]。血清IL-6、TNF-α水平升高，可能與絕經后骨質疏松癥的發(fā)生有關。變形性骨炎(Paget’s骨病)患者的破骨細胞分泌過多的IL-6和IL-6受體，血清IL-6水平顯著升高。經治療后，IL-6受體明顯下降。IL-6是變形性骨炎患者破骨細胞活性升高和骨吸收增強的主要原因[92-93]。IL-6水平升高也見于多發(fā)性骨髓瘤、銀屑病。

羅干[94]的實驗研究顯示，骨質疏松組外周血血清中IL-6 的表達水平升高，與骨質疏松患者骨密度降低程度呈正相關。

4.6 轉化生長因子β

轉化生長因子(transforming growth factor，TGF)是一類能刺激細胞表型發(fā)生轉化的生長因子，是細胞生長與分化的重要調節(jié)因子。包括兩類多肽類生長因子：轉化生長因子-α(TGF-α)和轉化生長因子-β(TGF-β)，對細胞的生長、發(fā)育、增殖、分化、凋亡、轉型等均具有重要的生理調節(jié)作用。

在轉化生長因子家族中，TGF-β是骨組織中的重要細胞因子，參與骨與軟骨的形成，對骨組織修復與骨重建具有重要的調節(jié)作用。

TGF-β可以從骨、血小板、腎、胎盤組織、T和B淋巴細胞等組織和細胞中提取，其中血小板和骨組織中TGF-β含量最為豐富，骨基質中TGF-β的含量為0.l mg/kg干重[95]。

人類轉化生長因子-β有3個亞型：TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3，三者具有極高的同源性。

TGF-β通過與細胞膜表面特異性受體結合發(fā)揮生物學作用。

TGF-β廣泛存在于骨組織中。在骨骼中，成骨細胞和軟骨細胞可以合成TGF-β，骨組織中TGF-β的濃度是其他組織的100倍，骨是TGF-β最大的組織來源和儲存庫，骨組織中含量最多的是TGF-β1。TGF-β沉積于細胞外基質中，以自分泌和旁分泌的方式調控成骨細胞增殖與分化[96]。TGF-β通過與靶細胞表面具有絲氨酸和或蘇氨酸激酶活性的受體Ⅰ、Ⅱ結合而產生生物學作用[97]。TGF-β是調節(jié)骨代謝的重要細胞因子，對骨組織的生長發(fā)育和骨重建具有重要的調節(jié)功能。

TGF-β與骨形成密切相關，可作用于成骨細胞，調節(jié)成骨細胞增殖、分化，在骨形成和骨組織修復過程中起十分重要的調節(jié)作用。TGF-β對骨形成的每個階段均具有刺激作用[98]，具有顯著的促進骨形成作用。TGF-β對破骨細胞具有促進和抑制的雙相作用。TGF-β與骨細胞外基質代謝有關，同時，TGF-β也能夠促進軟骨細胞的生成，在骨組織中，可啟動新生骨與軟骨生成。

可采用酶聯(lián)免疫吸附試驗法測定血清/組織/尿液中TGF-β的濃度。

TGF-β通過強大的骨形成和骨修復作用，可增加骨密度。TGF-β/TGF-β受體的結構或功能異?？蓪е赂鞣N代謝性骨病。血中TGF-β濃度下降時，促進骨形成作用減弱，骨密度降低，可誘發(fā)骨質疏松等代謝性骨病。TGF-β直接應用于骨時，可增加破骨細胞的數量和活性，促進骨形成。小劑量TGF-β能治療骨質疏松，減少骨丟失，局部應用外源性TGF-β，不僅可以刺激組織細胞分泌TGF-β量增加，同時還可直接刺激成纖維細胞、間充質細胞和成骨細胞等的增殖與分化，加速受損組織的修復，并促進軟組織修復和骨折愈合。

4.7 腫瘤壞死因子

TNF有α(TNF-α)和β(TNF-β)兩種亞型，TNF-α主要由活化的單核巨噬細胞產生，又稱惡液質素(cachectin)，占TNF總活性的70%～95%，目前常說的TNF多指TNF-α；TNF-β由活化T淋巴細胞產生，與TNF-α有30%左右的同源性，并與TNF-α有共同的受體。其中TNF-α引起骨吸收并抑制關節(jié)炎和衰老過程中的骨形成[99]，與骨質疏松關系密切。

人類TNF-α基因定位于6p21.4，長約3.6 kbp，人TNF-α前體由233個氨基酸組成(26 kDa)，其中包含由76個氨基酸殘基組成的信號肽，在TNF-α轉化酶(tumor necrosis factor α converting enzyme，TACE)的作用下，切除信號肽，形成成熟的157個氨基酸殘基的TNF-α(17 kDa)[100]。

TNF-α是重要的破骨細胞調節(jié)因子，其在破骨細胞生成及破骨細胞介導的局部骨丟失過程中都起著重要作用。總的來說，TNF-α是骨分解作用的動因，一方面促進骨吸收，另一方面抑制骨重建，最終導致骨量減少[101]。

TNF-α是十分重要的破骨細胞激活因子。TNF-α可直接促進破骨細胞前體細胞的有絲分裂及破骨祖細胞的分化[102]，刺激前祖細胞產生新的破骨細胞；另一方面，TNF-α還可介導基質細胞和成骨細胞分泌參與破骨細胞分化所必需的“下游”細胞因子，如M-CSF、IL-6、IL-11、RANKL等，間接促進破骨祖細胞的增殖[103]。TNF-α抑制成骨的作用表現(xiàn)在對骨髓間充質干細胞的成骨分化、成骨細胞礦化有顯著的抑制功能。

目前檢驗方法主要用酶聯(lián)免疫吸附測定或放射免疫分析。有文獻報道，正常人體內血清中TNF-α的濃度為7.65～75.35 pg/mL[104]，當機體出現(xiàn)炎癥性疾病或者免疫性疾病時，患者血清中TNF-α則會顯著升高。在病理性骨缺失如老年性骨質疏松、慢性炎癥引起的骨吸收組織中，TNF-α濃度均有提高，說明TNF-α是調節(jié)骨代謝的重要因子[105]。

4.8 胰島素樣生長因子

胰島素樣生長因子(insulin-like growth factor，IGF)是一類結構上類似于胰島素原的單鏈多肽，有兩種類型，包括IGF-Ⅰ和IGF-Ⅱ。IGF-Ⅰ是骨骼中含量最豐富的生長因子，骨組織中的IGF-Ⅰ主要來自成骨細胞和骨髓基質細胞，通過內分泌、自分泌和旁分泌途徑作用于骨[106]。

人IGF-Ⅰ基因定位12號染色體長臂端12q23-23，是由70個氨基酸殘基組成的單鏈多肽，與胰島素原有60%的同源序列，分子量為7 649 kD。人體內許多組織可以合成分泌IGF-Ⅰ，但體循環(huán)中的IGF-Ⅰ主要由肝臟合成。血清IGF受很多血清中其他因子的影響，其中影響肝合成和釋放IGF-Ⅰ的主要因素是GH，但胰島素、甲狀旁腺素、糖皮質激素及營養(yǎng)狀況也是重要的影響因素[107]。

正常情況下，血清及細胞外液中的IGF絕大部分都與IGF結合蛋白(insulin-like growth factor binding proteins，IGFBPs)以復合物形式存在，其復合物包括IGFBP-1至IGFBP-6，不表現(xiàn)活性。若IGFBP發(fā)生降解，游離的IGF與其特異性受體結合則可發(fā)生一系列生物反應[108]。其中IGFBP-3是循環(huán)中的主要結合蛋白，與 IGF關系最為密切。

隨著增齡，絕經年限延長，血清雌激素、生長激素水平不斷下降，IGF體系中促骨形成因素含量減少，抑制因子活性增加，成為骨骼老化、骨質疏松發(fā)生的啟動因子[109]。IGF-Ⅰ是成骨細胞和破骨細胞功能的主要局部調節(jié)因子之一，在骨重建中起重要作用。

研究表明，IGF-Ⅰ可促進成骨細胞分化、增殖、募集，促進成骨細胞膠原及骨鈣素合成，加快骨礦化[110]。生長激素可與肝細胞表面的GH受體結合，促進肝細胞分泌IGF-Ⅰ，還可以直接作用于成骨細胞，促進成骨細胞分泌IGF-Ⅰ。同時，IGF-Ⅰ通過反饋機體內腺垂體激素的水平調節(jié)GH的分泌。GH和IGF-Ⅰ彼此間相互調節(jié)形成GH/IGF-Ⅰ軸，在骨代謝方面調節(jié)作用顯著[111]。有研究發(fā)現(xiàn)，IGF-Ⅰ還可以通過促進破骨細胞分化來影響破骨細胞的形成[112]。此外，IGF-Ⅰ能刺激骺板軟骨細胞增生和分化，被認為是長骨生長的必需生長因子。

血清IGF-Ⅰ水平主要受GH調節(jié)，IGF-Ⅰ濃度在很大范圍內與GH濃度一致。檢測IGF-Ⅰ和IGFBP-3能全面反映GH產物及其對組織的影響，而IGF-Ⅰ的診斷靈敏度和特異度更佳，可作為首選檢測指標。IGF-Ⅰ檢測主要采用酶聯(lián)免疫法和放射免疫法。

有研究發(fā)現(xiàn)，血清IGF-Ⅰ水平隨增齡而明顯下降，女性絕經后血清IGF-Ⅰ水平明顯低于絕經前，骨骼中IGF的含量亦隨增齡而下降[113]。IGF-Ⅰ與骨密度呈正相關，老年骨質疏松患者血清IGF-Ⅰ含量低于正常對照組[114]。還有研究表明，血清中IGF-Ⅰ水平下降與骨折的發(fā)生率密切相關，IGF-Ⅰ的水平可以作為骨折風險評估的指標[115]。

隨著骨代謝生化指標檢測技術的逐漸成熟，臨床應用日趨廣泛，但不同來源的標本、不同方法、不同設備、不同試劑、人的不同年齡段、不同種族和不同性別等，檢測結果存在差異。至今，骨代謝生化指標測定國內外尚無統(tǒng)一檢測標準。為此，將骨代謝生化指標的生物學作用及臨床意義、技術應用與質量控制，分別整理、凝煉成一篇為各位同仁可讀、可用、可參考的文字材料。期待通過“共識”為推動臨床骨代謝生化指標檢測技術的提高，規(guī)范檢測流程，建立科學的參考范圍，使骨代謝生化指標在骨質疏松規(guī)范診斷、規(guī)范治療、抗骨質疏松藥物療效評價及科研工作中發(fā)揮重要作用。