馬紅兵 蔣華 羅琳

1.成都市第二人民醫(yī)院骨科，四川 成都 610017 2.成都市第二人民醫(yī)院骨質(zhì)疏松門診，四川 成都 610017

骨質(zhì)疏松性骨折(OF)已成為世界范圍內(nèi)的公共衛(wèi)生問題[1]。最嚴(yán)重的是髖部骨折，其發(fā)病率和死亡率最高[2]。盡管骨密度(BMD)是目前評(píng)估未來骨折風(fēng)險(xiǎn)的最佳方法，但只有50%～70%的骨強(qiáng)度歸因于BMD，而且三分之二的骨折患者非骨質(zhì)疏松癥[3]。這些結(jié)果表明，需要額外的反映骨強(qiáng)度的工具來充分確定骨折風(fēng)險(xiǎn)?，F(xiàn)在有相當(dāng)多的證據(jù)表明，體型和股骨頸幾何形狀對(duì)骨折風(fēng)險(xiǎn)的影響與BMD無關(guān)[4]。由于這些因素可能以非加速方式影響骨強(qiáng)度和髖部骨折的總體風(fēng)險(xiǎn)，Karlamangla等[5]從生物力學(xué)角度出發(fā)，基于理論考慮，提出了股骨頸強(qiáng)度綜合指數(shù)的概念。這些指標(biāo)綜合了身體尺寸、股骨頸尺寸和股骨頸BMD，以獲取與負(fù)荷相關(guān)的骨強(qiáng)度(抗骨折力)的結(jié)構(gòu)貢獻(xiàn)(跌倒期間施加在髖部上的力)。近年來的流行病學(xué)研究表明，鑒于目前缺乏適當(dāng)測量骨結(jié)構(gòu)異常的方法，這些指標(biāo)可能成為評(píng)估骨結(jié)構(gòu)的指標(biāo)[6]。從體外和動(dòng)物研究中產(chǎn)生的許多證據(jù)清楚地表明，鐵對(duì)骨代謝有直接的有害影響[7-8]，并且這些臨床相關(guān)性研究發(fā)現(xiàn)與鐵超負(fù)荷相關(guān)的疾病如血色沉著病或地中海貧血中骨質(zhì)疏松癥和骨折的患病率增加[9]。鐵蛋白是一種鐵存儲(chǔ)分子，能夠結(jié)合多達(dá)4 500個(gè)鐵原子，調(diào)節(jié)鐵的潛在毒性[10]。由于這種蛋白質(zhì)可以準(zhǔn)確反映不同年齡和性別體內(nèi)鐵儲(chǔ)存方面的差異[10]，因此血清鐵蛋白被認(rèn)為是預(yù)測骨骼健康狀況的潛在生物標(biāo)志物之一。事實(shí)上，以前的研究報(bào)道說，較高的鐵蛋白水平反映的體內(nèi)鐵儲(chǔ)存與較低的骨量和加速的骨量丟失顯著相關(guān)，導(dǎo)致人類中OF的風(fēng)險(xiǎn)增加[11]。然而，盡管BMD值只能部分解釋骨強(qiáng)度，但尚未有關(guān)于鐵庫與骨強(qiáng)度本身有關(guān)的臨床研究。在我們目前的研究中，我們調(diào)查了血清鐵蛋白水平與股骨頸強(qiáng)度綜合指數(shù)之間的關(guān)聯(lián)。

1 材料和方法

1.1 一般臨床資料

選取 2014年7月至2017年12月在成都市第二人民醫(yī)院骨質(zhì)疏松門診和病房就診的116例圍絕經(jīng)期女性患者作為入選對(duì)象。納入標(biāo)準(zhǔn)：女性，年齡大于45歲，一般狀況及精神狀況較好。排除標(biāo)準(zhǔn)：慢性肝病，慢性腎病，腫瘤疾病，血清肝酶活性增加(例如天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶或丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶>100 IU/L)，血肌酐水平升高(≥1.6 mg/dL)和/或異常白細(xì)胞計(jì)數(shù)(>10 000 /mm3或<4 000 /mm3)；使用甲狀旁腺激素和/或骨質(zhì)疏松癥的藥物，如雙膦酸鹽或雌激素；血色素沉著病。這項(xiàng)研究得到了患者的同意，并簽署了書面知情同意書。

1.2 生活方式因素，人體測量和生化測量

所有受試者都接受了全面的體格檢查。記錄年齡、體重、身高、鈣(Ca)和磷(P)攝入量以及吸煙、飲酒和運(yùn)動(dòng)習(xí)慣。吸煙習(xí)慣分為三個(gè)級(jí)別(從未，過去或現(xiàn)在)，當(dāng)受試者每天飲酒超過30 mL時(shí)，飲酒被指示為是。當(dāng)受試者以中等水平定期鍛煉時(shí)(例如，每次鍛煉超過20 min并且每周超過3次)，鍛煉被認(rèn)為是。使用24 h膳食回顧方法估計(jì)膳食攝入鈣和磷。使用標(biāo)準(zhǔn)化方案測量身高(cm)和體重(kg)。體質(zhì)量指數(shù)(BMI；kg/m2)由身高和體重計(jì)算，同時(shí)記錄絕經(jīng)情況。調(diào)查期間，所有參與者的血液樣本均進(jìn)行了生化分析。使用1470 Wizard Gamma Counter(PerkinElmer，Turku，芬蘭)的放射免疫測定法測定血清鐵蛋白水平。變異系數(shù)值小于5%。使用1470 Wizard Gamma Counter通過放射免疫測定法測量血清25-羥基維生素D [25(OH)D]水平。糖尿病被定義為空腹血糖水平≥126 mg/dL，HbA1c≥6.5%，自我報(bào)告的由醫(yī)師診斷的糖尿病史，和/或在調(diào)查時(shí)使用包括胰島素在內(nèi)的抗糖尿病藥物。

使雙能X線吸收儀(Hologic，Inc.，Bedford，MA)進(jìn)行骨密度的檢測。所有受試者都穿輕便的衣服，并取下所有可能干擾骨密度檢查的首飾和其他物品。 DXA結(jié)果使用骨質(zhì)疏松癥協(xié)會(huì)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)進(jìn)行分析。在區(qū)域和全球DXA數(shù)據(jù)集中記錄的檢查顯示存在可能影響這些數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的項(xiàng)目，例如假體裝置，植入物或其他外來物體。使用Hologic Discovery軟件(版本13.1)以其默認(rèn)配置分析股骨頸的面積BMD(g/cm2)。股骨頸的體內(nèi)精確度為1.2%～2.1%。這些值是通過掃描隨機(jī)選擇的30名受試者在同一天進(jìn)行兩次掃描，在檢查之間獲得的。如前所述[12]，使用Hologic APEX軟件中包含的髖關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)分析(HSA)程序進(jìn)一步分析由DXA掃描的股骨頸的幾何骨結(jié)構(gòu)特性。HSA程序自動(dòng)設(shè)置感興趣的區(qū)域，該區(qū)域被定義為窄頸，股骨頸的最窄寬度。從用于精確評(píng)估BMD的相同圖像計(jì)算的HSA指數(shù)的變異系數(shù)約為2%。

為了捕捉股骨頸在跌倒期間承受負(fù)荷的能力，從股骨頸的平均頸部計(jì)算股骨頸部位的抗壓強(qiáng)度(CSI)、彎曲強(qiáng)度(BSI)和沖擊強(qiáng)度(ISI)的指數(shù)寬度(FNW)和髖軸長度(HAL)，以及身高，體重和股骨頸DXA-BMD，如Karlamangla等[5]所述。FNW是股骨頸垂直于股骨頸軸線的最小厚度。HAL反映股骨頸軸線從大轉(zhuǎn)子基部側(cè)緣至骨盆內(nèi)緣的距離。具體的檢測方案如下：CSI反映了股骨頸承受軸向壓縮負(fù)荷的能力，BSI反映了其承受彎曲力的能力，ISI反映了股骨頸在吸收沖擊能量的能力。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

連續(xù)和分類變量分別以95%置信區(qū)間(CI)和百分比、均數(shù)表示。為了確定血清鐵蛋白水平對(duì)BMD、髖結(jié)構(gòu)變量和股骨頸強(qiáng)度綜合指數(shù)的獨(dú)立影響，我們使用了以每個(gè)骨相關(guān)數(shù)據(jù)作為因變量和血清鐵蛋白作為自變量的多元回歸模型。因?yàn)榉植际钦钡?，在這些分析中血清鐵蛋白水平經(jīng)過對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換。根據(jù)臨床適用性選擇混雜的自變量?；A(chǔ)調(diào)整模型包括年齡和BMI。除基礎(chǔ)模型中包含的因素外，多元調(diào)整模型包括吸煙、飲酒和運(yùn)動(dòng)習(xí)慣、血清25(OH)D水平、鈣和磷攝入量、糖尿病的存在以及更年期狀態(tài)。使用復(fù)雜樣本計(jì)劃(CSPLAN)考慮樣本加權(quán)時(shí)執(zhí)行所有分析。在本研究中，使用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件19.0版進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，并且P<0.05被認(rèn)為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

本研究納入的116位漢族女性的基線特征見表1所示，平均年齡為57.9歲(95%CI=57.1～59.6歲；范圍=45～79歲)，平均的血清鐵蛋白為63.5ng/mL(95%CI=56.3～67.4ng/mL)。

表1 研究人群的基線特征Table 1 Baseline characteristics of the study population

多元回歸分析用于檢查血清鐵蛋白水平是否與BMD值、髖部結(jié)構(gòu)變量以及股骨頸強(qiáng)度的綜合指數(shù)獨(dú)立相關(guān)。經(jīng)校正所有潛在的混雜因素后，包括年齡、BMI、吸煙、飲酒和運(yùn)動(dòng)習(xí)慣、血清25(OH)D水平、Ca和P攝入量、糖尿病和更年期狀態(tài)；血清鐵蛋白水平與腰椎和股骨頸的BMD值以及股骨頸皮質(zhì)厚度呈負(fù)相關(guān)(表2)。

表2 多元回歸分析以確定血清鐵蛋白水平與BMD值和髖部結(jié)構(gòu)變量的獨(dú)立關(guān)聯(lián)

然而，血清鐵蛋白對(duì)FNW無顯著貢獻(xiàn)。重要的是，在所有調(diào)整模型中，較高的血清鐵蛋白水平一直與較低的壓縮指數(shù)、彎曲度和沖擊強(qiáng)度密切相關(guān)(表3)。

表3 多元回歸分析確定血清鐵蛋白水平與股骨頸強(qiáng)度綜合指數(shù)的獨(dú)立關(guān)聯(lián)

3 討論

在本研究中，觀察到在調(diào)整潛在的混雜因素后，血清鐵蛋白水平與骨量丟失階段的所有三種股骨頸綜合指數(shù)(CSI，BSI和ISI)呈負(fù)相關(guān)。這些數(shù)據(jù)提供的第一個(gè)臨床證據(jù)表明，即使在健康人群中，增加的全身鐵儲(chǔ)存量也可以通過相對(duì)于負(fù)荷降低骨強(qiáng)度來增加OF的風(fēng)險(xiǎn)。骨骼是一種高度動(dòng)態(tài)的組織，在整個(gè)生命過程中都會(huì)隨著生物化學(xué)和機(jī)械信號(hào)而不斷變化，因此風(fēng)險(xiǎn)因素對(duì)骨骼健康的影響可能因骨代謝各階段的生物學(xué)差異而有所不同，在骨量丟失階段，雌激素缺乏可通過直接影響骨細(xì)胞而導(dǎo)致破骨細(xì)胞骨吸收相對(duì)增加，并間接涉及不同的機(jī)制，如活性氧，細(xì)胞因子和生長因子。

鐵是羥基自由基形成的催化劑，羥基自由基是攻擊細(xì)胞膜脂質(zhì)，蛋白質(zhì)和核酸的強(qiáng)大氧化劑，導(dǎo)致組織損傷并促成各種疾病的發(fā)病機(jī)理，如胰島素抵抗[13]。鐵在骨骼中的有害作用可以從與過量鐵相關(guān)的臨床研究中觀察到。在遺傳性血色素沉著病患者中，骨質(zhì)疏松癥的發(fā)展受鐵過載程度的高度影響，并且股骨頸中的BMD似乎隨著肝臟鐵水平的增加而減少，而不依賴于肝硬化和性腺功能減退，這可能代表惡化因素[14]。這些臨床報(bào)告由許多其他實(shí)驗(yàn)證據(jù)支持。成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞均表達(dá)鐵攝取蛋白轉(zhuǎn)鐵蛋白受體，表明這些細(xì)胞具有積累鐵的能力[8]。體外研究表明，鐵抑制成骨細(xì)胞的分化，增殖和活性。而它通過增加線粒體生物合成促進(jìn)破骨細(xì)胞活性；進(jìn)一步研究表明鐵超載導(dǎo)致氧化應(yīng)激和骨吸收增加，導(dǎo)致骨微結(jié)構(gòu)和材料特性的改變，最終導(dǎo)致骨質(zhì)流失[15]。

最近的研究還表明，鐵蛋白本身被稱為鐵儲(chǔ)存分子，可以通過其鐵氧化酶活性以劑量反應(yīng)的方式直接抑制骨生成[16]，表明該蛋白可能是預(yù)測潛在生物標(biāo)志物骨質(zhì)疏松癥相關(guān)的表型。然而，盡管鐵對(duì)骨代謝有明確的影響，但是關(guān)于鐵儲(chǔ)存與骨健康有關(guān)的臨床研究卻很有限，這些報(bào)道中的大多數(shù)只關(guān)注BMD[17]，盡管這很重要，但并不重視骨骼力量的唯一驅(qū)動(dòng)力。因此，這些先前的研究還不足以充分評(píng)估鐵蛋白水平在OF風(fēng)險(xiǎn)中的作用。復(fù)合強(qiáng)度指數(shù)將股骨頸面積BMD和大小(通過DXA髖關(guān)節(jié)掃描測量)與身體大小相結(jié)合，以衡量骨骼相對(duì)于可能在摔倒時(shí)承受的負(fù)載(沖擊力)的強(qiáng)度。這些復(fù)合強(qiáng)度指數(shù)提高了我們預(yù)測女性和男性骨折的能力。在糖尿病患者中可以觀察到與單獨(dú)使用BMD相比，更好地測量個(gè)體抗股骨頸骨折復(fù)合強(qiáng)度指數(shù)的能力。與糖尿病相關(guān)的骨折風(fēng)險(xiǎn)增加，但與糖尿病中較高的BMD不一致[18]，與糖尿病個(gè)體相對(duì)于非糖尿病個(gè)體的復(fù)合強(qiáng)度指數(shù)較低相一致[19]。此外，最近對(duì)絕經(jīng)后婦女的研究顯示，2D DXA衍生的髖關(guān)節(jié)幾何形狀和分析的簡單強(qiáng)度指數(shù)與3D定量計(jì)算機(jī)斷層掃描結(jié)果[20]相關(guān)性良好。

在本研究中使用這些有用的指標(biāo)時(shí)，我們首先顯示血清鐵蛋白水平升高與股骨頸部強(qiáng)度下降顯著相關(guān)，表明更高的體內(nèi)鐵儲(chǔ)存可能至少部分導(dǎo)致OF風(fēng)險(xiǎn)增加，骨質(zhì)量包括骨宏觀結(jié)構(gòu)，除了較低的骨量。這些結(jié)果與先前的體外和體內(nèi)研究一致，顯示了鐵對(duì)骨的有害作用并且支持血清鐵蛋白作為骨健康較差的預(yù)測因子的作用。同時(shí)，一些流行病學(xué)研究已經(jīng)通過其潛在的自由基清除能力作為抗氧化劑發(fā)揮了尿酸對(duì)骨代謝的保護(hù)作用[21]，因此有可能觀察到血清鐵蛋白水平與骨強(qiáng)度標(biāo)記可以被尿酸干擾。本研究未考慮到這個(gè)因素，隨后的研究集中在尿酸如何與鐵蛋白和骨代謝指標(biāo)相互作用上，這可能是非常有意義的研究。而且，我們沒有研究血清C-反應(yīng)蛋白一種眾所周知的急性期反應(yīng)物對(duì)骨強(qiáng)度的影響[22]。因此，我們目前的發(fā)現(xiàn)可能會(huì)被這種潛在的混淆因素所影響。其次，由于這是一個(gè)橫斷面研究，我們無法確定所分析變量之間是否存在因果關(guān)系。第三，我們的研究人群完全是國內(nèi)的漢族人，因此我們的研究結(jié)果可能對(duì)其他人群的適用性有限。最后，盡管我們?cè)噲D考慮盡可能多的混雜因素，但我們不能排除我們觀察到的關(guān)聯(lián)可能歸因于影響血清鐵蛋白水平和/或BMD值的不受控因素的可能性。

總的來說，高水平的鐵蛋白與圍絕經(jīng)期女性股骨頸強(qiáng)度相對(duì)較低的指數(shù)顯著相關(guān)。目前的發(fā)現(xiàn)可能具有臨床意義，即鐵蓄積可能與通過降低骨強(qiáng)度而增加骨質(zhì)疏松骨折的風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)，并且表明血清鐵蛋白水平的測量可以提供用于預(yù)測骨健康的額外作用。同時(shí)我們需要進(jìn)一步的介入研究來確認(rèn)人體內(nèi)鐵儲(chǔ)存的因果作用。