绝经后骨质疏松患者维生素D与基质Gla蛋白的相关性研究

谢菲飞 谢宝强 杨雅

【摘要】 目的：探讨绝经后骨质疏松患者血清25羟维生素D3水平和基质Gla蛋白（matrix Gla protein，MGP）的相关性。方法：选取南昌大学第二附属医院2013年4月-2016年2月门诊体检的绝经后妇女125例作为研究对象。通过检测所有患者的骨密度（BMD）、血清25羟维生素D3、血清MGP水平，根据骨密度结果将其分为骨密度正常组30例、低骨量组47例和骨质疏松组48例。根据血清25羟维生素D3浓度将低骨量、骨质疏松患者分为缺乏组34例、不足组31例和正常组30例。分别观察各组的血清MGP水平并分析其与BMD、血清25羟维生素D3之间的关系。结果：骨密度正常组的血清MGP水平均明显高于低骨量组和骨质疏松组，差异均有统计学意义（P<0.05）。正常组的血清25羟维生素D3水平均明显高于缺乏组和不足组，差异均有统计学意义（P<0.05）。相关性分析显示，血清MGP浓度与骨密度、25羟维生素D3浓度均呈正相关。结论：绝经后骨质疏松症患者的血清基质Gla蛋白与25羟维生素D3、BMD密切相关。随着25羟维生素D3水平下降，血清基质Gla蛋白浓度逐渐减少。

【关键词】 维生素D； 绝经后骨质疏松； 基质Gla蛋白

绝经后骨质疏松症是因为卵巢功能衰退月经停止后出现进行性骨量减少，骨脆性增加，骨微结构损坏，骨折的风险增加的慢性代谢性疾病。维生素D及其活性代谢产物是免疫系统和内分泌系统的主要组成成分，它们不仅控制钙磷的稳态，而且在提供大量的生物效应方面也有着非常重要的作用。维生素D对雌激素既有协同又有调节作用。维生素D受体（vitamin D receptor，VDR）是维生素D生物活性的主要介质之一。维生素D是通过VDR介导、VDR基因编码，参与骨组织矿化过程，维持钙稳态，最终直接影响骨重塑。研究绝经后妇女的基因时发现绝经后骨质疏松的风险与维生素D受体基因的变异有关[1-2]。基质Gla蛋白，由软骨细胞、内皮细胞、成纤维细胞和动脉内侧血管平滑肌细胞分泌的维生素K依赖性蛋白合成[3]。绝经后女性的骨质疏松症与基质Gla蛋白基因多态性有密切联系。前期研究发现活性维生素D能增加多种细胞中MGP的表达[4]。目前尚缺乏人血清25羟维生素D3和MGP的相关性研究。本文通过从临床方面探讨绝经后骨质疏松患者25羟维生素D3与基质Gla蛋白之间的关联，从不同的方向寻找绝经后骨质疏松症的发病机制。现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取南昌大学第二附属医院2013年4月-2016年2月门诊体检的125例绝经后妇女作为研究对象。纳入标准：（1）均根据世界卫生组织（1994年）标准诊断的骨质疏松症；（2）均为女性，年龄40～65岁，≥40岁绝经；（3）自然绝经年限均>1年；（4）均出现负重性和/或自发性的周身或胸、腰背痛，或脆性骨折史；（5）腰椎或股骨颈骨密度T值低于同性别峰值骨量的1个SD差以上。排除标准：各原因导致的继发性骨质疏松症。按照研究对象骨密度（bone mineral density，BMD）的结果分为：骨密度正常组30例，T值≥-1.0 SD；低骨量组47例，T值为-1～-2.5 SD；骨质疏松组48例，T值≤-2.5 SD和/或伴一处或多处骨折。按照国际骨质疏松组织提出的血清25羟维生素D3浓度的标准[5]，将低骨量、骨质疏松患者分为缺乏组34例，<10 ng/mL；不足组31例，10～30 ng/mL；正常组30例，>30 ng/mL。所有患者均知晓本次研究并签署知情同意书，该研究已经医院伦理学委员会批准。

1.2 方法 （1）标本的采集：早上空腹采5 mL靜脉血，室温下放置30 min后离心，将上清置于-80 ℃冰箱保存。（2）标本的测定：生化指标由检验科测定；采用武汉优尔生科技公司的ELISA试剂盒测定血清MGP含量；采用德国罗氏诊断有限公司的试剂盒使用电化学发光全自动免疫分析仪测定血清25羟维生素D3浓度。（3）BMD测定：使用美国GE公司progidy型双能X线片吸收骨密度仪（DXA）测定患者左髋部、腰椎的BMD值。

1.3 观察指标 观察所有患者左髋部、腰椎的BMD值和血清25羟维生素D3浓度并分组，分别观察各组的血清MGP水平；分析血清MGP与BMD、血清25羟维生素D3之间的关系。

1.4 统计学处理 采用SPSS 17.0软件对所得数据进行统计分析，计量资料用（x±s）表示，比较采用t检验；计数资料以率（%）表示，比较采用字2检验；采用Pearson和Spearman分析血清MGP与BMD、血清25羟维生素D3的关系，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 各组间的一般资料比较 根据BMD结果分组，骨密度正常组平均年龄（49.460±9.646）岁；平均绝经年限（10.722±3.808）年；平均体重指数（23.395±2.799）kg/m2。低骨量组平均年龄（50.95±10.36）岁；平均绝经年限（11.715±3.108）年；平均体重指数（23.451±3.354）kg/m2。骨质疏松组平均年龄（51.110±8.446）岁；平均绝经年限（11.881±3.997）年；平均体重指数（22.683±3.617）kg/m2。根据25羟维生素D3浓度分组，缺乏组平均年龄（51.460±9.471）岁；平均绝经年限（11.715±3.108）年；体重指数（23.34±4.41）kg/m2。不足组平均年龄（50.950±10.452）岁；平均绝经年限（10.977±3.379）年；体重指数（22.396±3.126）kg/m2。正常组平均年龄（49.140±9.191）岁；平均绝经年限（11.833±3.139）年；体重指数（21.690±1.243）kg/m2。两种不同结果的各组患者年龄、绝经年限、体重指数等一般资料比较，差异均无统计学意义（P>0.05）。

2.2 根据BMD分组血清MGP水平比较 根据BMD程度结果，骨密度正常组、低骨量组和骨质疏松组的血清MGP水平依次为（18.794±3.608）、（14.687±3.112）和（10.779±2.979）nmol/L。骨密度正常组的血清MGP水平均明显高于低骨量组和骨质疏松组，差异均有统计学意义（P<0.05）。

2.3 根据25羟维生素D3浓度分组血清MGP水平比较 按照血清25羟维生素D3水平结果，正常组、缺乏组和不足组的血清MGP水平分别为（23.488±4.378）、（17.791±5.608）和（14.383±5.895）nmol/L。正常组的血清25羟维生素D3水平均明显高于缺乏组和不足组，差异均有统计学意义（P<0.05）。

2.4 血清MGP与BMD、血清25羟维生素D3相关性分析 血清MGP与BMD、血清25羟维生素D3浓度的相关性分析结果：血清MGP浓度与髋部BMD、腰椎BMD均呈正相关，相关系数分别为0.487、0.581；血清MGP浓度与血清25羟维生素D3浓度呈正相关，相关系数为0.407。该三组均在0.01水平（双侧）上显著相关。

3 讨论

本研究发现骨密度正常组中血清基质Gla蛋白含量均明显高于骨质疏松组和低骨量组，血清基质Gla蛋白浓度随着BMD降低而降低，血清基质Gla蛋白浓度与髋部、腰椎的BMD呈正相关。周广文等[6]研究发现绝经后骨质疏松症患者MGP mRNA与BMD成正相关。MGP对血管壁钙的沉积和结晶有抑制作用。MGP含有谷氨酸、赖氨酸残基，羧化的MGP通过结合钙沉积抑制异位矿化，甚至在一定程度上逆转异常沉积，促进钙进入骨骼。MGP的成熟包含两个修饰步骤，先是5个谷氨酸残基转换成γ-羧化谷氨酸，再经磷酸化后才具有活性[7-8]。骨骼组织中的基质Gla蛋白通过调节成骨细胞和软骨细胞的分化参与骨矿化的调节[9-11]。骨质疏松症治疗药物如维生素K、甲状旁腺激素、雌激素、维生素D能增加细胞中基质Gla蛋白的表达[12]。目前研究都发现基质Gla蛋白与BMD存在千丝万缕的关系。无机磷酸盐是成骨细胞、软骨细胞中影响细胞内矿化相关基因表达的特异信号分子，钙磷等矿物质干预4 h后基质Gla蛋白的表达显著增加，

24 h后MGP mRNA的表达可高达3倍。钙磷等矿物质可上调生长板软骨细胞中基质Gla蛋白的含量，随着钙离子含量的增加，MGP mRNA的表达也上调[13]。在间充质干细胞的成骨过程中，基质Gla蛋白基因的表达随着诱导时间的增加而增加[14]。动物实验中去卵巢SD大鼠肌注雌二醇

12周后大鼠腰椎组织中未羧化的MGP水平明显减少，而血清、尿基质Gla蛋白浓度增加，伴随着BMD升高，由此不仅提示雌二醇可增加去卵巢大鼠MGP的水平，还发现BMD的升高可能是由于血清基质Gla蛋白浓度增加引起的，BMD与血清基质Gla蛋白之间有密切联系[15]。体内雌激素水平降低是绝经后女性出现骨质疏松症的主要原因。然而雌激素可羧化MGP，使MGP具有活性基质Gla蛋白的γ-羧化谷氨酸与钙离子、磷等矿物质结合形成可溶性的复合物，抑制磷灰石前体和矿物质的形成和沉积，使得矿化物质的排出。动物实验中观察到胎球蛋白矿化复合物，其中包含MGP 2%、胎球蛋白80%、钙磷离子18%。胎球蛋白矿化复合物有效抑制了矿物的生长、聚集和沉积。基质Gla蛋白有可能通过胎球蛋白-MGP-矿化复合物的方式不仅有效的抑制异位钙化，而且改善松质骨的骨重构[16]。

25羟维生素D3是体内维生素D重要的储存和转运形式，能比较准确地体现人体内维生素D的含量，通常用于临床评估维生素D的含量。本试验将低骨量组、骨质疏松组按照血清25羟维生素D3水平分为正常组、不足组和缺乏组，各组基质Gla蛋白含量均有显著差异，正常组中血清基质Gla蛋白的含量均明显高于其他两组。血清基質Gla蛋白含量随着25羟维生素D3浓度降低而降低，血清25羟维生素D3浓度与基质Gla蛋白浓度呈正相关，由此发现绝经后骨质疏松症患者血清25羟维生素D3浓度与基质Gla蛋白密切相关。20世纪90年代，对人基质Gla蛋白基因的启动子的两个区域进行了描述，其中包含维A酸和维生素D受体的可能结合位点。关于大鼠颅骨成骨细胞和人的骨肉瘤MG63细胞的研究发现活性维生素D3增加MGP基因和蛋白的含量[4]。细胞实验和临床观察均显示维生素D影响基质Gla蛋白的含量。近来研究发现经典Wnt信号通路受抑制可能是绝经后女性发生骨质疏松的危险因素[17-19]。使用Wnt信号通路抑制剂DKK1处理骨肉瘤MG63细胞48 h后，DKK1组和对照组相比下调Wnt/β-catenin信号通路的关键因子和基质Gla蛋白的浓度，由此发现DKK1抑制经典Wnt信号通路的同时MGP的含量也减少了，提示经典Wnt信号通路可能影响了基质Gla蛋白的表达[4]。维生素D影响骨代谢的途径可能是通过促进经典Wnt信号通路增加基质Gla蛋白的含量来实现。维生素D可能是通过VDR调节成骨细胞样细胞中各种与雌激素表达相关的因子、合成酶来增加雌激素的表达[20-21]。使用17β-雌二醇干预人骨肉瘤细胞MG63后发现17β-雌二醇增加人骨肉瘤细胞经典Wnt通路中关键因子的浓度同时也增加了MGP的含量[22]。由此笔者推测维生素D可能通过VDR调节成骨细胞样细胞中各种与雌激素表达相关的因子、合成酶来增加雌激素的表达，上调雌激素的含量后促进经典Wnt信号通路调控基质Gla蛋白的表达从而影响骨代谢，这可能是绝经后骨质疏松症的发病机制之一。

笔者通过临床观察发现绝经后骨质疏松症患者维生素D和MGP呈正相关。但仍需进一步的研究证实两者的关系，维生素D和基质Gla蛋白相关性的探讨对于发现绝经后骨质疏松症发病机制提示了新的方向。

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（收稿日期：2018-07-13） （本文编辑：李莹莹）