青少年特发性脊柱侧凸患者骨量降低与骨代谢异常的相关性研究

青少年特发性脊柱侧凸患者骨量降低与骨代谢异常的相关性研究

王崇文 ,顾祖超

成都市第一人民医院骨科 四川成都  610041

【摘要】　目的　研究青少年特发性脊柱侧凸（AIS）患者骨量降低和骨代谢异常的改变与脊柱侧凸进展是否具有一定的相关性。方法　A 组：正常对照组30 例；B 组：AIS 组30 例，应用双能X线（BMD）检测腰椎、股骨颈、大转子的骨密度变化；抽取外周血，观察骨转换指标（反应骨形成的P1NP，反应骨吸收的β-CTX）。并分析BMD与骨转换指标的相关性。结果　与对照组比较，AIS组的骨量降低，骨密度变化显著低于对照组（P＜0.05）。AIS组的PINP和β-CTX水平显著高于对照组（P＜0.05）。AIS组BMD与PINP,β-CTX均呈显著负相关关系(r =-0.587, -0.615, P＜0.05). 结论 AIS患者的脊柱侧凸进展与骨量降低、骨转换标志物PINP和β-CTX的升高具有一定相关性，是影响AIS自然进程的另一因素。

关键词：青少年；特发性脊柱侧凸；骨量降低；骨代谢异常；相关性

前言

青少年特发性脊柱侧凸（Adolescent idiopathic scoliosis, AIS）是一种常见的致残性脊柱三维畸形，文献报道其发病率为2%-3%[1]。该病通常在青春发育高峰期发病，进展迅速，如未能及时有效治疗，易进行性加重。现有的证据表明骨量降低是AIS 患者侧凸进展的独立危险因素[2]。另外一项动物实验表明[3]，在发展成为冠状面畸形的程度上，骨量降低似乎并不是主要原因，但却增加了侧凸发生率和畸形的严重程度。在矢状面上，相关的后凸减少在骨量降低动物模型具有重要意义。在特发性脊柱侧凸上，骨量降低有可能是侧凸发展为三维畸形的重要因素。这项研究通过对AIS患者进行骨量测定和观察血液中的骨转换指标，探索AIS患者发生骨量降低和骨代谢异常与脊柱侧凸进展的相关性。

材料和方法

一、伦理审批与知情同意权

这项研究获得医学伦理委员会批准。在实施研究之前，跟每位患者家属进行了知情同意权的沟通，经受试者家属及本人同意后收集其静脉血标本及进行DXA检测。

二、样本含量的计算与分组

1）取决于主要的检测指标，如果是计量资料，若误差控制较好，组间均衡可比，单组10-20例即可[4]。2）结合文献报道，临床研究每组的样本含量至少大于10 例。3）将受试对象分成两组，A 组:对照组30 例；B 组:AIS组 30 例。

三、研究对象的纳入与排除标准：

对照组：选自于我院体检中心例行体检的的健康青少年女性，并且性别、年龄（10-16岁）、民族（汉族）与病例组相匹配。纳入标准：1）知情同意；2）女性；3）收集外周血标本的年龄与病例组相匹配；4）在收集样本的15天前无活动性的感染性疾病；5）进行DXA检测的年龄与病例组相匹配。排除标准：1）未获得知情同意；2）脊柱有畸形患者；3）存在损伤神经肌肉系统的疾病；4）合并其他慢性疾病患者。

病例组：选自于到我院门诊就诊的青少年特发性脊柱侧凸女性患者，尤其是处于侧凸进展高峰的年龄（2019年6月至2021年6月）。病例纳入标准：1）知情同意；2）女性、汉族、年龄10-16岁、Cobb角20-50°；3）青少年特发性脊柱侧凸诊断明确；4）在收集样本的15天前无活动性的感染性疾病；5）有完整的临床资料和影像学资料(包括患者的身高体重和脊柱X片，CT及三维重建，全脊柱MRI)。排除标准：1）未获得知情同意的AIS患者；2）在收集样本的前15天使用了某些药物（包括高剂量的类固醇，免疫抑制剂和抗血栓药物）；3）排除患有活动性的细菌，病毒或真菌感染的患者。以及慢性炎症性疾病，包括自身免疫性疾病（系统性红斑狼疮，幼年特发性关节炎，皮肌炎）；4）合并其他慢性疾病患者(可导致生长发育受影响)；5）与脊柱侧凸相关的其他原因，如先天性脊柱侧凸、神经肌肉型脊柱侧凸、代谢紊乱、骨骼发育异常、脊柱外伤，感染，肿瘤等；6）排除有支具治疗病史的AIS患者。

四、观察指标

（1）BMD测定: 对照组和AIS患者均接受双能X线骨密度吸收仪(DPX-IQ，美国lunar公司)测量腰椎(L2、L4)前后位及非优势侧(左侧)股骨颈、大转子骨密度。仪器操作由一名经验丰富的骨代谢医师完成，每日开机后均用体模矫正，由微机检测系统自动分析结果。以吴洁等[8]建立的正常青少年骨密度数据为对照，计算本研究所有患者与正常同龄青少年对照组平均骨密度的差距。诊断标准为中国骨质疏松委员会参考世界卫生组织(WHO)的标准，结合我国国情所制订，Z值为患者骨密度与正常同龄对照组平均骨密度的差距，低于1.0 (标准差)以内为骨量正常，超过1.0s之间诊断为骨量降低。

（2）PINP和β-CTX的酶联免疫法测定：对照组和AIS组于清晨空腹抽静脉血5mL，分离出血清，置于-20℃冰箱低温保存待测，ELISA试剂盒来自美国RD公司。

（3）统计学方法:采用SPSS 19.0统计软件包进行分析。实验数据以均数士标准差表示，组间比较采用单因素方差分析和检验，P值<0.05为差异具有统计学意义。将BMD测定结果与骨转换指标进行相关性分析。

结果

一、BMD测定结果

与对照组比较，双能X线（BMD）检测腰椎、股骨颈、大转子的骨密度结果提示骨量降低（图1和表1）；与对照组比较，AIS组的骨量降低，骨密度变化显著低于对照组（P＜0.05）。

表 1 两组患者的骨密度测定(g/cm2x±s）

注：a：与对照组比较，P＜0.05。

二、骨转换指标结果

AIS组的PINP和β-CTX水平显著高于对照组（P＜0.05），见表2。

表 2 两组患者骨转换标志物P1NP和β-CTX (ng/mlx±s）

注：a：与对照组比较，P＜0.05。

三、相关性分析

通过分析BMD与骨转换指标的相关性。结果显示BMD与PINP、β-CTX均呈显著负相关关系，见表3。

表3 BMD和P1NP、β-CTX的相关性分析

讨论  

一项生物力学试验表明[5]：特发性脊柱侧凸患儿合并骨量减少后，长期的非对称性载荷会造成胸主弯部位的椎体和椎间盘组织更为严重的楔形改变，凹侧终板可能会有更为严重的生长抑制。力学模拟提示，低骨量会加重特发性脊柱侧凸患儿的畸形进展和造成更为严重的腰椎代偿性畸形改变。

Burner等[6]首先提出特发性脊柱侧凸与骨密度降低有关。近年来，香港郑振耀教授和南京邱勇教授的研究团队在AIS与骨量减低的研究中做了大量深入的研究。Cheng等[7]对81名12-14岁中国AIS女孩的富含松质骨的股骨近端和腰椎的BMD进行检测，并与220名健康对照者进行对比研究后发现，在体重、身高及月经状态无明显差别的情况下，有68%的AIS组患者存在显著BMD降低，且这种低BMD与AIS的弯曲程度及弯曲类型无关。吴洁等[8]运用DEXA法检测了中国大陆101名AIS患者的BMD，并与6名同年龄段对照组青少年骨密度进行比较，也发现青少年特发性脊柱侧凸患者存在着骨密度的降低，其与侧凸的严重程度无关，可能与特发性脊柱侧凸的发病机理有关。这些结果均表明AIS患者存在着全身性的骨量减低。本研究结果基本与上述研究结果近似。

本研究通过抽取两组受试对象的外周血，观察两组的骨转换指标变化，结果发现AIS组的PINP和β-CTX水平显著高于对照组。差异均有统计学意义。提示PINP和β-CTX检测值越高，越容易形成骨量降低。骨基质90％的成分是由I型胶原构成，国际骨质疏松研讨会[9]建议将PINP作为一项特异且敏感的反映骨形成的参照指标，因此本研究中选用PINP作为反映骨形成的骨转换标志物。β-CTX是含有特异性表位的多肽片段，是I型胶原的进一步分解产物，近年来β-CTX作为反映骨吸收指标的重要性日益凸显。随着年龄的增长，机体破骨细胞活性增加，骨密度降低，骨转换率增加，骨量加速丢失，使得骨形成和骨吸收间的平衡作用破坏，骨吸收作用显著强于骨形成作用。因此，检测血清β-CTX的含量对了解骨代谢的变化，评估骨量减少程度具有重要意义[10]。另一方面，吸收标志物的水平与骨转换速率成正比，其水平升高提示骨转换速率加快，提示骨量的丢失。

本研究通过观察正常对照组和AIS患者的骨密度和骨转换指标变化，结果提示AIS患者的脊柱侧凸进展与骨量降低、骨转换标志物的升高具有一定相关性，是影响AIS自然进程的另一因素。但本研究也有一些不足之处，未能将患者的月经史、Risser 征、Y型软骨闭合时间、BMI等人口统计学指标与骨密度和骨转换指标进行多因素分析。

参考文献

[1] Grivas TB, Vasiliadis ES, O’brien JP. Suggestions for improvement of school screening for idiopathic scoliosis[J]. Stud Health Technol Inform, 2008,140:245-48.

[2] Hung VW, Qin L, Cheung CS, et al. Osteopenia: a new prognostic factor of curve progression in adolescent idiopathic scoliosis.[J]. J Bone Joint Surg Am, 2005, 87(12):2709-16.

[3] Ozgur D, Ibrahim A, Gokhan D, et al. Is decreased bone mineral density associated with development of scoliosis? A bipedal osteopenic rat model[J]. Scoliosis, 2011, 6(1):24.

[4] Samaan MC, Missiuna P, Peterson D, et al. Understanding the role of the immune system in adolescent idiopathic scoliosis: Immunometabolic connections to Scoliosis (ICONS) study protocol[J]. BMJ Open, 2016, 6(7):e011812.

[5] 李新锋, 宋超, 刘祖德. 骨量改变对特发性侧凸脊柱的影响机制[J]. 中华小儿外科杂志, 2013, 34(10):757-60.

[6] Bumer WL, RD, Badger YM, Sherman FC. Osteoporosis and acquired back deformities[J].Journal of pediatric orthopedics.1982;2(4):383-385.

[7] Cheng JC, Guo X. Osteopenia in adolescent idiopathic scoliosis. A primary problem or secondary to the spinal deformity?[J] Spine. 1997;22( 15):1716-1721.

[8] 吴洁，邱勇，孙燕芳，等.青少年特发性脊柱侧凸患者骨密度变化的分析[J].中国脊柱脊髓杂志，2004;14(10):598-600.

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[10] Hagedus D，Ferencz V，Lakatos PL，et a1．Decreased bone density，elevated Serum osteoprotegerin，and beta-cross-laps in Wilson disease[J]．J Bone Mineral Res，2002，17(11)：1961．

成都市医学科研课题 （2019006）

通讯作者： 顾祖超  成都市高新区万象北路 18号
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