骨代谢标志物的变异性和临床应用的研究进展

天津医药２０１５年２月第４３卷第２期　骨代谢标志物的变异性和临床应用的研究进展　罗巧彦，徐勇　

２２１　综述　

摘要：骨骼重建过程中释放出骨吸收和骨形成标志物。在过去的几十年中，这些骨代谢标志物在骨质疏松和其　他骨代谢疾病中得到了广泛的研究。骨代谢标志物可在骨质疏松的管理中补充骨密度的不足，但是其各种各样的　变异给临床应用带来很大的挑战。近年来，骨代谢标志物在非骨代谢性疾病中的应用方面的研究也取得了很大的　进展。　关键词：骨质疏松；骨疾病，代谢性；综述；骨代谢标志物；变异性　中图分类号：Ｒ６８１．４　文献标志ｔｉ－￣：Ａ　ＤＯＩ：１０．１１９５８６．ｉｓｓｎ．０２５３—９８９６．２０１５．０２．０２９　

Ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｃｌｉｎｉｃａｌ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｅｔａｂｏｌｉｃ　ｍａｒｋｅｒｓ　ｏｆ　ｂｏｎｅ　ＬＵＯ　Ｑｉａｏｙａｎ，ＸＵ　Ｙｏｎｇ　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆＥｎｄｏｃｒｉｎｏｌｏｇｙ，Ａｆｆｉｌｉａｔｅｄ　Ｈｏｓｐｉｔａｌ　ｏｆＬｕｚｈｏｕ　Ｍｅｄｉｃａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｌｕｚｈｏｕ　６４６０００，Ｃｈｉｎａ　Ｒｅｖｉｓｅｒ　ａｎｄ　Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　Ａｕｔｈｏｒ　Ｅ—ｍａｉｌ：ｘｙｗｙｌｌ＠ａｌｉｙａｎ．ｃｏｒｎ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｅｔａｂｏｌｉｃ　ｍａｒｋｅｒｓ　ｗｅｒｅ　ｒｅｌｅａｓｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｂｏｎｅ　ｒｅｓｏｒｐｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｄｕｒｉｎｇ　ｂｏｎｅ　ｒｅｍｏｄｅｌｌｉｎｇ．　Ｔｈｅｓｅ　ｍａｒｋｅｒｓ　ｈａｖｅ　ｂｅｅｎ　ｅｘｔｅｎｓｉｖｅｌｙ　ｓｔｕｄｉｅｄ　ｉｎ　ｔｒｉａｌｓ　ｏｆ　ｏｓｔｅｏｐｏｒｏｓｉｓ　ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　ｍｅｔａｂｏｌｉｃ　ｂｏｎｅ　ｄｉｓｏｒｄｅｒｓ　ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐａｓｔ　ｄｅ—　ｃａｄｅｓ．Ｂｏｎｅ　ｍｅｔａｂｏｌｉｃ　ｍａｒｋｅｒｓ　ｃａｎ　ｒｅｐｌｅｎｉｓｈ　ｂｏｎｅ　ｍｉｎｅｒａｌ　ｄｅｎｓｉｔｙ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｏｓｔｅｏｐｏｒｏｓｉｓ，ｂｕｔ　ｔｈｅｉｒ　ｕｓｅ　ｉｎ　ｃｌｉｎｉ—　ｃａｌ　ｐｒａｃｔｉｃｅ　ｉｓ　ｃｈａｌｌｅｎｇｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅｉｒ　ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ．Ｒｅｃｅｎｔｌｙ，ｔｈｅｒｅ　ａｒｅ　ｍａｎｙ　ｇｒｅａｔ　ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｉｎ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　ｂｏｎｅ　ｍｅｔａｂｏｌｉｃ　ｍａｒｋｅｒｓ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｎｏｎ　ｍｅｔａｂｏｌｉｃ　ｂｏｎｅ　ｄｉｓｏｒｄｅｒｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｏｓｔｅｏｐｏｒｏｓｉｓ；ｂｏｎｅ　ｄｉｓｅａｓｅｓ，ｍｅｔａｂｏｌｉｃ；ｒｅｖｉｅｗ；ｂｏｎｅ　ｔｕｒｎｏｖｅｒ　ｍａｒｋｅｒｓ；ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ　

骨质疏松是一种“静悄悄”的疾病，往往在其严重并发症　骨折发生后才被发现，影响生活质量，并给家庭和社会带来　巨大的经济损失，已成为全球威胁人类健康的第七大疾病。　目前，国际上仍采用双能ｘ线骨密度吸收仪的方法作为诊断　骨质疏松的金标准。近年来，骨代谢标志物与骨质疏松关系　的研究有了很大的进展。骨代谢标志物由于其易于检测、无　创且相对低廉等特点在骨质疏松的早期诊断和治疗监测方　面得到了广泛的应用。然而，其分泌存在年龄、性别、生理周　期、昼夜节律等的变异，且在非骨代谢疾病中也起着重要的　作用。本文将对近年来常用骨代谢标志物的特点、变异性及　临床应用做一综述。　１骨形成标志物　骨形成过程中会释放出骨形成标志物，目前常用的骨形　成标志物有：（１）Ｉ型前胶原Ｎ一端肽（ｐｒｏｃｏｌｌａｇｅｎ　ｔｙｐｅ　１　Ｎ—　ｔｅｒｍｉｎａｌ　ｐｒｏｐｅｐｔｉｄｅ，Ｐ　Ｉ　ＮＰ）和Ｉ型前胶原Ｃ一端肽（ｐｒｏｃｏｌｌａ—　ｇｅｎ　ｔｙｐｅ　１　Ｃ—ｔｅｒｍｉｎａｌ　ｐｒｏｐｅｐｔｉｄｅ，Ｐ　Ｉ　ＣＰ），由前胶原分子在酶　促反应形成Ｉ型胶原的过程中释放。Ｐ　Ｉ　ＣＰ在室温条件下　可稳定存在１５　ｄ，而Ｐ　Ｉ　ＮＰ在室温或４。Ｃ条件下均只能稳定　存在５　ｄ。完整三聚体形式在人体温条件下不稳定，易降解　成更稳定的单体和碎片。Ｇａｒｎｅｒｏ等ｎ　分别采用全自动罗氏　分析仪和放射免疫法检测５９例健康绝经前后妇女Ｐ　Ｉ　ＮＰ，　研究发现前者检测的血清Ｐ　Ｉ　ＮＰ较后者高，表明放射免疫　法只能检测出完整的三聚体形式，低估了Ｐ　Ｉ　ＮＰ的浓度。　（２）骨特异性碱性磷酸酶（ｂｏｎｅ—ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ａｌｋａｌｉｎｅ　ｐｈｏｓｐｈａｔａｓｅ，　ＢＡＬＰ）由成骨细胞分泌产生，其产生与骨形成速率成正相　关。在儿童和青春期，骨碱性磷酸酶亚型占优势。在成人，　肝脏和骨的碱性磷酸酶亚型占９５％，且二者几乎占相同的比　例Ⅲ。（３）骨钙素（Ｏｓｔｅｏｃａｌｅｉｎ，ＯＣ）是由成骨细胞合成的一种　小的非胶原性蛋白质，可在维生素Ｋ介导的羧化过程中发生　蛋白质构象改变，促进骨基质矿化。骨钙素在体外高度不稳　定，半衰期约５　ｍｉｎ，很快被分解成碎片，标本检测之前需　在一２０℃短期或在一７０℃长期储存。同时应避免反复冻　融，因其可降低骨钙素约４０％的免疫活性。　

２骨吸收标志物　（１）抗酒石酸酸性磷酸酶（ｔａｒｔｒａｔｅ—ｒｅｓｉｓｔａｎｔ　ａｃｉｄ　ｐｈｏｓｐｈａ—　ｔａｓｅ，ＴＲＡＣＰ）。ＴＲＡＣＰ在循环中有ＴＲＡＣＰ５ａ和ＴＲＡＣＰ５ｂ　

作者单位：四川泸卅Ｉ，泸州医学院附属医院内分泌代谢科（邮编６４６０００）　作者简介：罗巧彦（１９８７），女，硕士在读，主要从事糖尿病及骨质疏松方面的研究　审校者及通讯作者Ｅ—ｍａｉｌ：ｘｙｗｙｌｌ＠ａｌｉｙｕｎ．ｃｏｒｎ　２２２　两种存在形式。骨吸收过程中，破骨细胞分泌ＴＲＡＣＰ５ｂ，产　生活性氧消化骨基质微环境中骨退化的产物，常用于评估破　骨细胞的活性和数量。血清样本中ＴＲＡＣＰ５ｂ稳定，在４　ｏＣ　储存３　ｄ后仍有约９０％可被检测。（２）吡啶啉（Ｐｙｒｉｄｉｎｏｌｉｎｅ，　ＰＹＤ）和脱氧吡啶啉（ｄｅｏｘｙｐｙｒｉ　ｄｉｎｏｌｉｎｅ，ＤＰＤ）。ＰＹＤ和ＤＰＤ　是成熟骨胶原的特异成分，在羟赖氨酰氧化酶的作用下释放　入血，不经过肝脏的进一步降解，直接从尿液排泄，是胶原降　解和骨吸收的灵敏指标，不受饮食的影响，可在尿标本中检　测，但存在昼夜节律。（３）Ｉ型胶原交联Ｎ端肽（Ｎ—ｔｅｒｍｉｎａｌ　ｔｅｌｏｐｅｐｔｉｄｅ，ＮＴＸ）和Ｃ端肽（Ｃ—ｔｅｒｍｉｎａｌ　ｔｅｌｏｐｅｐｔｉｄｅ，ＣＴＸ）。　ＮＴＸ和ＣＴＸ是广泛研究和使用的骨吸收标志物，研究表明，　ＣＴＸ有明显的生理节律变化，空腹可明显降低这一变异　。　（４）羟脯氨酸（Ｈｙｄｒｏｘｙｐｒｏｌｉｎｅ，ＯＨＰ）。ＯＨＰ由脯氨酸经脯氨　酰羧化酶羧化修饰而成，主要在骨吸收过程中释放人循环，　同时在骨形成过程中也可释放人循环。因此，ＯＨＰ不是骨吸　收过程中的特异性标志物。（５）羟赖氨酸糖苷（Ｈｙｄｒｏｘｙｌｙｓｉｎｅ—　ｇｌｙｃｏｓｉｄｅｓ）。羟赖氨酸糖苷由赖氨酸经羧基化修饰而成，进　一步被糖基化形成半乳糖基羟赖氨酸（ｇａｌａｃｔｏｓｙｌ　ｈｙｄｒｏｘｙｌｙ．　ｓｉｎｅ，ＧＨＬ）和葡糖基一半乳糖基羟赖氨酸（ｇｌｕｃｏｓｙｌ—ｇａｌａｃｔｏｓｙｌ—　ｈｙｄｒｏｘｙｌｙｓｉｎｅ，ＧＧＨＬ）。ＧＨＬ是骨中所特有的，而ＧＧＨＬ则存　在于皮肤和补体分子中。羟赖氨酸在胶原蛋白降解时释放　入循环，并通过尿液排出，不受饮食的影响，且其糖苷仅来源　于骨吸收过程，特异性较ＯＨＰ高。（６）骨唾液蛋白（ｂｏｎｅ　ｓｉａｌｏ—　ｐｒｏｔｅｉｎ，ＢＳＰ）。ＢＳＰ是骨基质中磷酸化的非胶原糖蛋白。　ＢＳＰ仅存在于矿化的组织中，由成骨细胞、成牙质细胞和破　骨细胞产生。ＢＳＰ在骨基质附着过程中起重要作用，可刺激　破骨细胞调节的骨吸收。（７）组织蛋白酶Ｋ。组织蛋白酶Ｋ　是半胱氨酸蛋白酶家族中的成员，已发现有１１种亚型。组　织蛋白酶Ｋ在活化的破骨细胞皱褶缘中表达，是潜在的良好　的骨吸收指标。目前，组织蛋白酶Ｋ抑制剂正作为治疗骨质　疏松的潜在的选择。　３变异性　骨代谢标志物结果变异的来源可分为检测前、检测中和　检测后的各种变异因素。总的来说，骨形成标志物较骨吸收　标志物变异小，血清标志物较尿液标志物变异小　１。　３．１技术因素样本的采集对变异性影响非常大。尿液标　志物的浓度需校正肌酐清除率，因此应考虑肌酐的检测变　异对尿液标志物浓度的影响。２４　ｈ尿标本避免了昼夜节律　的影响，但收集不方便且容易造成收集错误。对于血液标本　来说，血浆中抗凝剂的存在可对骨钙素造成影响　。随着全　自动分析仪的发展，骨代谢标志物的检测变异得到了很大的　改善。然而，即使采用相同的检测方法，对同一标本的实验　室内部的变异仍是存在的。理想状态下，实验室应当建立适　合自身的不同年龄、性别和种族的特定人群的参考范围。　３．２生物学因素　３．２．１年龄和性别儿童骨代谢标志物较成人高，尤其是婴　儿时期和青春期，比成人高２～１０倍。最近一项关于１　１　１９　例法国６～２Ｏ岁健康青少年的研究表明，胶原交联与体质指　数呈负相关，而与身高呈正相关　。一旦停止生长，男性和女　Ｔｉａｎｊｉｎ　Ｍｅｄ　Ｊ，Ｆｅｂｒｕａｒｙ　２０１５，Ｖｏ１．４３　Ｎｏ．２　性在３０岁左右达到平稳期后骨代谢标志物则开始逐渐下　降。在女性，骨形成和骨吸收标志物在更年期大幅度升高，　并在之后保持升高的状态。在男性，骨代谢水平在６０岁之　前保持不变。６０岁后骨代谢标志物的变化仍未明确，尽管多　数研究报道骨吸收标志物水平增加，骨形成标志物可增加、　降低或不变　。其中的一个混杂因素是，在中老年随着年龄　的增长，肾小球滤过率（ＧＦＲ）下降，导致骨钙素和端肽的水　平增加。　３．２．２种族骨代谢标志物有着种族的差异，部分研究报道　黑人儿童比白人儿童骨吸收标志物低，且骨钙素在年轻男性　和女性仍存在着这种差异；而部分研究则认为尽管亚裔女性　的骨密度比白人女性低，但ＢＡＬＰ、ＴＲＡＣＰ５ｂ和Ｐ　Ｉ　ＮＰ之间　无明显差异　。　３．２．３妊娠和月经周期从妊娠第６个月，骨形成标志物和　骨吸收标志物开始增加，且浓度较妊娠前高。升高的骨特异　性碱性磷酸酶反映了胎盘和骨骼增加的碱性磷酸酶　。血　清骨钙素浓度在妊娠期间降低，分娩后恢复，其可能原因是　胎盘对骨钙素的清除或妊娠期间肾脏清除率增加。哺乳期　妇女骨代谢标志物缓慢下降，且研究表明长期Ｎ？Ｌ是绝经后　骨质疏松的危险因素　。骨代谢标志物也随着月经周期而改　变，在黄体期骨形成标志物升高，在卵泡期骨吸收标志物升　高，其升高水平约为１０％一２０％。月经周期的前３—７　ｄ是标本　收集的最佳时期　１。　３．２．４相关疾病骨折将导致骨代谢标志物发生变化，骨吸　收标志物在骨折后前４周升高，随后骨形成标志物也升高。　其升高水平约为２０％～５０％，并持续升高到６个月　。非骨骼　疾病也可通过多种机制影响骨代谢标志物。由于部分骨代　谢标志物在肝脏代谢，存在肝脏疾病的患者可能影响其代　谢；存在慢性肾脏疾病的患者，尤其是当ＧＦＲ低于５０　ｍＬ／ｍｉｎ　时，排出骨钙素减少。因此在解释骨代谢标志物结果时排除　这些情况十分重要　１。　３．３生活方式及环境因素　３．３．１昼夜节律和季节变化大多数骨代谢指标在清晨　２：００—８：Ｏ０最高，在下午１：００到晚上１１：００最低。在个体　的检测中，高峰和低谷之间的差异高达２０％～６０％。然而，　ＢＡＬＰ的昼夜节律不同，其峰浓度在下午而低谷在清晨出　现。一般来说，骨吸收标志物的昼夜变化幅度较骨形成标志　物大，尿液标志物受昼夜节律的影响较血清标志物大。因　此，定时收取样本对最大限度减少昼夜变异至关重要。骨吸　收和骨形成标志物在冬季升高约２０％～３０％，可能原因为冬　季维生素Ｄ水平较低　。除了昼夜变化，骨代谢标志物每天　都在发生变化（个体内部的变化）。尿ＰＹＤ和ＤＰＤ的个体　内部变化是１６％一２６％，ＮＴＸ为１３％～３５％，ＣＴＸ为１２％～　３５％。可以通过收取２Ｎ３　ｄ的样本结果取平均值而使这一变　异降到最低　】。　３．３．２运动和制动骨代谢标志物受运动的影响，在剧烈运　动后２４～７２　ｈ其浓度显著升高；在卧床休息２－４　ｄ后即可增　加，引起骨量丢失，重新活动后恢复正常ｕ“。但是运动与骨　转换的关系目前仍未得到一致的结论。Ｋａｒａｂｕｌｕｔ等１１２］研究　发现运动可减少老年男性的骨转换，坚持运动６周后ＢＡＬＰ