骨质疏松性骨折与 OPG/RANK/RANKL的相关性研究

黄　斌, 秦汉兴, 吕　波, 李林武, 秦庆发, 于　佳

(广西壮族自治区桂林市人民医院 骨一科, 广西 桂林, 541002)



骨质疏松性骨折与 OPG/RANK/RANKL的相关性研究

黄斌, 秦汉兴, 吕波, 李林武, 秦庆发, 于佳

(广西壮族自治区桂林市人民医院 骨一科, 广西 桂林, 541002)

目的探讨OPG、RANK和RANKL水平的变化在骨质疏松性骨折愈合过程中的意义。方法随机选择在本院住院治疗的骨质疏松性骨折病例228例为病例组，同期因其他外伤入院者106人为对照组。采用ELISA方法检测血清OPG、RANK和RANKL的水平。比较2组OPG、RANK和RANKL的水平及OPG/RANKL比值的变化。结果骨折后病例组OPG水平上升，至伤后1周达到最高(206.64±57.22) pg/mL, 显著高于对照组(P<0.05)，伤后2周仍维持在较高的水平。病例组RANK和RANKL在伤后第3天达最高，分别为(108.45±20.45) pg/mL和(107.45±32.67) pg/mL, 均显著高于对照组(P<0.05)，然后逐步下降。病例组OPG/RANKL比值在伤后呈升高趋势，至伤后2周达到高峰(2.13±0.02)，伤后第3天、1周、2周、4周的比值均显著高于伤后第1天(P<0.05)。OPG与RANKL呈负相关关系(P<0.05)。结论OPG/RANK/RANKL系统对骨质疏松性骨折术后的愈合有较重要的作用。

骨质疏松性骨折; OPG; RANK; RANKL

骨质疏松症是一种全身性骨代谢障碍遗传性疾病，其主要特征为骨组织显微结构退化、骨量减少、骨矿物成分和骨基质呈等比例减少、骨脆性增加，并且骨折的危险度增加[1-2]。骨质疏松症最常见及最严重的危害是骨质疏松性骨折(OPF)[3]。骨保护蛋白(OPG)、核因子-κB受体活化因子(RANK)和核因子-κB受体活化因子配体(RANKL)系统是一个在骨代谢中发挥重要作用的系统[4]，它参与调节成骨细胞介导的骨基质合成过程与破骨细胞介导的骨吸收过程的动态平衡。OPG/RANK/RANKL 系统对骨质疏松性骨折的发病机制有显著影响，特别是OPG/RANKL的比值是破骨细胞分化诱导的决定性因素[5], OPG/RANKL比值的平衡对于骨量的稳定性和正常的骨重建十分重要。本研究动态观察了骨质疏松性骨折患者在骨折愈合不同时间OPG、RANK和RANKL的水平，并分析OPG/RANKL比值的变化，探讨OPG/RANK/RANKL在骨质疏松性骨折愈合过程中的影响，现报告如下。

1　资料与方法

1.1研究对象

选择2012年6月—2015年9月本院收治的骨质疏松性骨折病例228例为病例组，均为新发性骨折，其中髋部骨折127例(55.70%)，椎骨骨折65例(28.50%)，桡骨远端36例(15.78%); 男85例，女143例；年龄45～81岁，平均(61.26±4.80)岁; BMI为(24.92±1.47) kg/m2。骨质疏松诊断标准：如果1个或以上部位的骨密度值低于正常同性别峰值2.5个标准差可诊断为骨质疏松[6]。排除严重肝肾功能不全、糖尿病、甲状腺或甲状旁腺疾病、近1年内有骨折史、近半年未服用过雌激素、抗凝剂及其他影响骨代谢的药物者。随机选择同期因外伤入院且除外骨质疏松和类风湿性关节炎者106例为对照组，其中男44例，女62例；年龄48～74岁，平均(60.78±5.56)岁; BMI为(25.67±1.78) kg/m2。2组的年龄、性别、BMI的差异均无统计学意义(P>0.05)。

1.2研究方法

分别在伤后第1、3天及伤后1、2和4周采集2组空腹静脉血各5 mL。以3 000 r/min离心20 min后，留取血清，-70 ℃保存备检。采用ELISA方法检测血清OPG、RANK和RANKL的水平，试剂盒产自美国R&D公司，有效期内使用，严格按说明书操作。

1.3统计学处理

应用SPSS 18.0统计软件进行数据分析。计量资料采用均数±标准差表示，组间数据比较采用t检验。计数资料的比较采用Pearson、χ2检验，双变量间的相关性检验采用Pearson相关分析。检验水准α=0.05，以P<0.05为差异有统计学意义。

2　结　果

2.1术后各时间点血清OPG、RANK、RANKL的水平

伤后1 d病例组的OPG最低，仅为(152.02±57.00) pg/mL, 显著低于对照组 (P<0.05)。随后OPG水平开始上升，至伤后1周达到最高水平，为(206.64±57.22) pg/mL, 显著高于对照组(P<0.05)。伤后2周仍维持在较高的水平，以后逐步降低。病例组伤后1、2和4周的OPG均显著高于伤后第1天(P<0.05)。见表1。

表1　骨折愈合过程不同时间病例组及对照组血清OPG水平比较

与对照组比较, *P<0.05; 与伤后1 d比较, #P<0.05。

伤后1周内RANK处于较高的水平，其中表达高峰在伤后第3天，为(108.45±20.45) pg/mL, 然后呈下降趋势，病例组在伤后第1天、第3天和1周的RANK水平均显著高于对照组(P<0.05)。病例组伤后1周、2周和4周的RANK均显著低于伤后第1天(P<0.05)。见表2。

表2　骨折愈合过程不同时间病例组及对照组血清RANK水平比较

与对照组比较, *P<0.05; 与伤后1 d比较, #P<0.05。

伤后1周内RANKL水平呈现较高的水平，其中伤后第3天最高，为(107.45±32.67) pg/mL, 然后逐步下降，病例组在伤后第1天、第3天和1周的RANKL水平均显著高于对照组(P<0.05)。病例组伤后第3天、1周、2周、4周的RANKL均显著低于伤后第1天(P<0.05)。见表3。

表3　骨折愈合过程不同时间病例组及对照组血清RANKL水平比较

与对照组比较, *P<0.05; 与伤后1 d比较, #P<0.05。

2.2术后各时间点血清OPG/RANKL 比值的变化

病例组OPG/RANKL 比值在伤后呈升高趋势，至伤后2周达到高峰，为(2.13±0.02)。病例组伤后第3天、1周、2周、4周的比值均显著高于伤后第1天 (P<0.05)。病例组在伤后第1天和第3天的比值显著低于对照组(P<0.05); 伤后1周和2周的比值显著高于对照组(P<0.05)，见表4。

表4　骨折愈合过程不同时间病例组及对照组血清OPG/RANKL比值变化

与对照组比较, *P<0.05; 与伤后1 d比较, #P<0.05。

2.3OPG/RANK/RANKL的相关性

OPG、RANK及RANKL之间的相关性分析见表5。骨折病人伤后OPG与RANK呈较弱的负相关关系(r=-0.09,P<0.05)，而与RANKL呈中等负相关关系(r=-0.51,P<0.05)。RANK与RANKL呈较强的正相关(r=0.80,P<0.05)。

表5　OPG/RANK/RANKL的相关系数矩阵

3　讨　论

骨质疏松患者全身性骨量减少伴有骨脆性增加，引发的严重后果是易出现骨折，常发部位有髋部、胸腰椎或桡骨远端，并且再发风险比较大。成骨细胞主导的骨形成以及破骨细胞主导的骨吸收对于机体的骨代谢和骨重建十分重要，这两种细胞保持稳定的平衡关系有赖于OPG/RANK/RANKL系统的关键作用[7]。破骨细胞的成熟活化则依赖RANKL, RANKL通过与成熟破骨细胞或破骨细胞前体表面上的RANK结合，能增进破骨细胞的分化及骨吸收的活性；而且活化的RANKL 还可以增加骨基质的通透性，阻止破骨细胞的凋亡，从而诱导骨吸收并减少骨形成。OPG是在1997年被发现的一种分泌型糖蛋白，在人体骨组织中有较高含量的表达，成骨细胞骨髓基质细胞能表达OPG, OPG能竞争性抑制RANKL的唯一受体RANK与RANKL的结合，抑制破骨细胞分化与成熟，并促进破骨细胞的凋亡，而且OPG还能促进成骨细胞样细胞进一步分化成熟为成骨细胞，并激发其成骨活性以促进新骨组织的形成，在骨折愈合过程中起非常重要的作用[8-9]。

Kon等[10]研究表明, OPG在骨折愈合过程中表达增强，在骨折后24 h内和第7天出现2个表达高峰。而RANKL的表达高峰出现骨折后第3天，表明OPG、RANKL在骨折愈合过程中发挥重要作用。本研究结果显示，骨质疏松骨折患者在骨折后第1天OPG的水平低于对照组，随后水平开始上升，至伤后1周达到最高水平，伤后2周仍处在较高的水平。病例组伤后1周、2周和4周的OPG均高于伤后第1天，提示增高的OPG或为代偿机制，对于骨折的愈合起重要作用。邸军等[11]研究表明，骨折后随着愈合时间延长, OPG水平逐渐上升，在伤后2周达到最高水平。动物试验[12]也表明, OPG 转基因敲除小鼠会出现严重的骨质疏松，而给予OPG治疗则能增加小鼠骨小梁体积，并促进骨形成。本研究中, RANK和RANKL的水平在伤后第1天均高于对照组，且在伤后第3天达到最高水平，然后在愈合过程中逐步下降，且病例组伤后第3天、1周、2周、4周的RANKL均低于伤后第1天，说明在骨折愈合过程中, RANKL表达水平的降低使破骨细胞出现失活、凋亡，从而促进骨重建。

OPG/RANKL比值的稳定对于破骨细胞和成骨细胞的发育平衡影响重大，如果该比值降低，则能促进破骨细胞分化，引起骨密度的下降，出现骨质疏松。反之，如比值增高，则破骨细胞分化激活减少，有利于骨折愈合，与刘文等[13]的研究一致。本研究病例组OPG/RANKL比值在伤后呈升高趋势，至伤后2周达到高峰，病例组伤后第3天、1周、2周、4周的比值均显著高于伤后第1天(P<0.05)。而且相关分析也显示OPG与RANKL呈负相关关系，从另一个角度说明骨质疏松性骨折在术后OPG/RANKL比值会有一个增高的过程，也提示了外源性补充OPG进行防治骨质疏松的可行性。

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Relationship between osteoporotic fracture and OPG/RANK/RANKL

HUANG Bin, QIN Hanxing, LYU Bo, LI Linwu, QIN Qingfa, YU Jia

(DepartmentofOrthopedics,GuilinPeople’sHospital,Guilin,Guangxi, 541002)

ObjectiveTo explore the significance of changes of OPG, RANK and RANKL in the healing process of osteoporotic fracture. MethodsA total of 228 patients with osteoporotic fracture were chosen as case group, and 106 hospitalized patients with trauma in the same period were chosen as control group. The levels of OPG, RANK and RANKL in serum were tested by ELISA, and the change of OPG, RANK, RANKL and ratio of OPG to RANKL were compared. ResultsThe level of OPG in case group increased after fracture, and reached the highest level (206.64±57.22) pg/mL at 1 week after fracture, and was higher than that of control group (P<0.05). The OPG still maintained at the relatively high level at 2 weeks after fracture. The RANK (108.45±20.45) pg/mL and RANKL (107.45±32.67) pg/mL of case group reached the highest level at 3 days after fracture, both were significantly higher than those of control group (P<0.05), and then decreased. The ratio of OPG/RANKL rose after fracture and reached the highest value (2.13±0.02) at 2 weeks after fracture. The ratios at 3 days, 1, 2 and 4 week after fracture were all higher than the ratio at 1 day after fracture (P<0.05). The OPG was negatively correlated with RANKL (P<0.05). ConclusionThe system of OPG/RANK/RANKL has an important role in the healing process of osteoporotic fracture.

osteoporotic fracture; OPG; RANK; RANKL

2016-05-16

R 683

A

1672-2353(2016)19-051-04DOI: 10.7619/jcmp.201619015