抵抗素水平与股骨头坏死塌陷进程的相关性

何晓铭 龚水帝 庞凤祥 陈哓俊 李伟峰 沈莹姗陈立新 杨帆 刘少军 魏秋实

1广州中医药大学（广州510405）；2 广州中医药大学第一附属医院三骨科保髋区（广州510405）；3 广州中医药大学第一附属医院三骨科（广州510405）

股骨头坏死（osteonecrosis of the femoral head，ONFH）是指由多种原因致使股骨头血供受损或中断，引起骨细胞与骨髓成分凋亡，进而诱发股骨头结构改变甚至塌陷的系列病理改变与临床表现［1］。目前ONFH 的病理机制尚未研究明确，但无论是创伤性股骨头坏死还是非创伤性股骨头坏死，股骨头的血供受损是目前公认的股骨头坏死的始动因素［2］。有研究［3］表明，软骨下骨的供血不足可能会导致股骨头坏死。在股骨头坏死的病理过程中，软骨中的生物标志物水平亦会出现变化。抵抗素（resintin）作为一种具有炎症前因子特征的脂肪因子，能够促进细胞的增殖、介导炎症介质、影响血管的生成与收缩［4］。有学者［5-6］认为抵抗素的炎症介导作用会对关节软骨产生影响，加快软骨的退变。软骨的病变与股骨头坏死的进程相关，抵抗素水平的增高能加快软骨的病变，影响股骨头的炎症环境，有可能加快股骨头坏死的塌陷进程。本文旨在比较不同分期的股骨头坏死患者的血清抵抗素水平，探究抵抗素水平与股骨头坏死塌陷进程的相关性。

1 对象与方法

1.1 研究对象选取

1.1.1 股骨头坏死组（实验组） 本组共纳入88 例患者，随机选取2017年1月至2018年6月于广州中医药大学第一附属医院三骨科住院治疗的股骨头坏死患者。纳入标准：（1）符合中华医学会骨科学分会关节外科学组2016年发表的股骨头坏死临床诊疗规范的诊断标准；（2）符合国际骨循环学会（Association Research Circulation Osseous，ARCO）分期Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ期患者；（3）年龄在18 ～65 岁的成年患者。

1.1.2 对照组 本组共纳入50 例患者，为同时期于广州中医药大学第一附属医院体检中心进行体检的非股骨头坏死者。

实验组与对照组均排除近半年内服用过激素、降脂类药物或影响骨代谢药物者。所有研究对象既往均无高血压、糖尿病、冠心病、HIV 等病史。本研究严格遵照赫尔辛基宣言，并且获得广州中医药大学第一附属医院伦理委员会批准（编号：20140307）。每位患者在纳入研究前均签署知情同意书。本研究在中国临床试验注册中心注册，注册号：ChiCTR-RPC-15006290。所有原始数据来自广州中医药大学第一附属医院关节骨科数据库系统V1.0（登记号：2017SR274625）。

1.2 方法

1.2.1 血液标本采集 所有研究对象均空腹抽取外周静脉血约10 ～15 mL，将全血离心（820g，4 ℃）10 min 后置于-80 ℃冰箱保存备用。

1.2.2 Resistin 的检测 使用酶联免疫吸附测定［7］（Enzyme-Linked Immunosorbent Assays，ELISA）试剂盒（cusabio biotech，武汉）测试resistin 的水平。所用试剂盒的灵敏度为3.8 pg∕mL，批内变异CV%：＜3，批间变异CV%：＜11，回收率：91%～108%。本次研究的所有检测步骤均由受过培训的研究人员严格遵循试剂盒说明书进行操作。

1.3 观察指标 （1）实验组与正常对照组resistin水平差异；（2）不同病因、分期的resistin 水平差异；（3）实验组患者resistin 水平与病因、ARCO 分期的相关性分析；（4）Resistin 在股骨头坏死塌陷诊断中的敏感性与特异性。

1.4 统计学方法

1.4.1 所用软件 使用SPSS 24.0 软件进行数据统计分析，使用GraphPad Prism 7.0、MedCalc 进行统计图绘制。

1.4.2 统计学方法 （1）计量资料主要用均数±标准差表示；（2）实验组与对照组之间的性别、年龄比较采用卡方检验；两组间的resistin 水平差异采用独立样本t检验；针对不同病因、分期及分型之间的差异采用单因素方差分析；（3）Resistin 水平与ARCO 分期的相关性采用Spearman 相关分析；（4）通过ROC 分析绘制曲线，得出resistin 诊断股骨头坏死塌陷的敏感性及特异性。以P＜0.05表示差异存在统计学意义。

2 结果

2.1 基线资料分析 实验组最终纳入股骨头坏死患者88 例，其中女22 例，男66 例，年龄（42.0 ±12.9）岁。激素性30 例，酒精性37 例，创伤性9 例，特发性12 例。ARCOⅡ期26 例，Ⅲ期34 例，Ⅳ期28例。对照组共纳入50例健康者，其中男32例，女18例，年龄（41.5±11.7）岁。两组研究对象的性别、年龄差异均无统计学意义（P＞0.05）。见表1。

2.2 实验组内及与对照组间resistin 水平比较（1）两组间resistin 水平比较采用t检验，结果显示：实验组resistin 水平高于正常组，差异有统计学意义（t= 2.245，P= 0.026）；（2）不同的病因、分期间采用单因素ANOVA 分析比较，结果提示不同病因的股骨头坏死患者的resistin 之间无明显差异（F=0.638，P=0.593）；（3）不同ARCO 分期间的股骨头坏死患者的resistin 水平比较，采用单因素ANOVA 分析，差异有统计学意义（F= 7.636，P=0.001），且采用Spearman 分析发现两者具有一定的相关性（P=0.005，r=0.321）；（4）塌陷前与塌陷后的股骨头坏死患者血清resistin 水平比较，采用t检验，差异有统计学意义（t=-3.926，P= 0.000），塌陷后患者血清resistin 水平高于塌陷前。见表2。

表2 股骨头坏死组内以及与对照组组间resistin水平比较Tab.2 Comparison of resistin levels within the femoral head necrosis group as well as with the control group x±s

2.3 实验组resistin 水平与ARCO 分期的相关性分析结果 Resistin 水平与ARCO 分期有显著相关性，两者呈正相关关系（r= 0.321，P= 0.002）。见图1。

2.4 塌陷前与塌陷后resistin 水平对比结果 塌陷后resistin 水平明显高于塌陷前的水平（P=0.000）。见图2。

2.5 ROC 曲线分析塌陷前后的resistin 水平 应用MedCalc 绘制ROC 曲线并分析比较其特异性与敏感性。结果提示：区分塌陷前后的曲线下面积为0.749，敏感性为77.4，特异性为61.5，cut-off 值为＞6.34 ng∕mL。说明resistin 在判断股骨头坏死塌陷时具有一定的特异性和敏感性。见图3。

图1 resistin 水平与股骨头坏死ARCO 分期的相关性Fig.1 Correlation between resistin level and ARCO stage of osteonecrosis of the femoral head

图2 塌陷前与塌陷后resistin 水平对比Fig.2 Comparison of resistin levels between precollapse group and procollapse group

2.6 典型病例展示 图4A、4B、4C分别为单侧股骨头坏死ARCO II期、ARCO Ⅲ期、ARCO Ⅳ期患者的左髋关节正位X片，三者的resistin浓度分别为3.337 817、9.033777、16.421 931 ng∕mL。

3 讨论

股骨头坏死除与股骨头局部的血运受损、中断有关外，还与髋关节的骨代谢、脂肪代谢、生化环境等有着密切的关系［8］。脂肪因子在股骨头坏死的进程中起到一定的作用［9］，有学者发现在股骨头坏死患者的股骨头组织中的成骨细胞、破骨细胞及骨髓基质干细胞的表面存在抵抗素、脂联素和瘦素的受体，提示这些脂肪因子能与特定的受体结合，对骨的代谢起调节作用［10-11］。抵抗素（resistin）又称脂肪细胞分泌因子（adipocyte-secreted factor，ADSF），主要由脂肪组织、中性粒细胞、巨噬细胞分泌，在多种炎性反应性疾病的发病过程中起到重要的作用［12］，有实验表明抵抗素可以促进小鼠股骨头蛋白多糖降解，同时亦可抑制人软骨组织合成蛋白多糖，加速软骨的降解过程。股骨头坏死患者的软骨无论是血供或是生物力学性能均比正常人差，resistin 能导致软骨代谢的异常，理论上因股骨头坏死过程中出现软骨破坏，resistin 水平会升高，本研究中同样观察到实验组明显高于对照组。同时，笔者有理由推测resistin 对软骨合成的抑制作用可能在股骨头坏死的塌陷进程中起到一定的影响。

图3 塌陷前后resistin 水平的ROC 曲线分析Fig.3 ROC analysis of resistin levels between precollapse group and procollapse group

图4 典型病例的ARCO 分期影像学展示Fig.4 The typical image of ARCO stage of osteonecrosis of the femoral head

软骨下骨的供血不足可能会导致股骨头坏死［3］，而抵抗素则会影响软骨的代谢，造成软骨病变的加快。郭万首［13］通过成年犬的股骨头缺损模型发现关节软骨在股骨头坏死的早期已经开始发生代谢变化，且软骨的代谢与功能随着坏死程度的加重而变差，并在股骨头坏死患者的股骨头标本上得到验证。由此可见软骨的病变与股骨头坏死的进程是密切相关的。JUNKER 等［14］、ASHLEIGH 等［15］发现resistin 以不同的细胞形式在骨关节炎患者的软骨内进行表达，导致股骨头软骨下骨I 型胶原蛋白的异常表达，加速软骨的退变。尽管resistin 影响软骨代谢的机制尚未研究清楚，但resistin 具有炎性因子的性质与功能，与白介素1受体拮抗剂（interleukin 1 receptor antagonist，IL-1Ra）、肿瘤坏死因子α（tumor necrosis factor α，TNFα）有同样的变化趋势［16］。Resistin 介导的炎症反应可能是导致软骨代谢失常的原因之一。在股骨头坏死的患者中，软骨代谢异常会使软骨的正常功能受到影响，进而可能会影响软骨的供血，使股骨头的缺血情况更加严重，可能会加快坏死的进程；另一方面亦会影响软骨的生物学性能，关节软骨的载荷传导与分布途径发生改变，会使软骨下皮质骨与软骨易于遭受机械损伤，从而使软骨发生过度的磨损和破坏，加快股骨头的塌陷进程［17］。本研究发现在实验组患者中，塌陷后（ARCO Ⅲ期和ARCO Ⅳ期患者）的resistin 水平明显高于塌陷前（ARCO Ⅱ期患者），resistin 的浓度与股骨头坏死的严重程度呈正相关，这可能与塌陷前后的resistin 的浓度不同导致软骨病变程度不同有关。从ROC 分析得出塌陷前后的cut-off 值为＞6.34 ng∕mL，提示当血清resistin 浓度＞6.34 ng∕mL时，股骨头塌陷的风险会更高，但尚需更多的研究来证实此值的准确性。Resistin 的浓度对于判断股骨头坏死的严重程度可能有一定的参考意义。在不同病因的股骨头坏死患者，若未施加治疗手段，其最终结果是相同的，但软骨病变的进程及相关影响因素应该是不完全相同的［18-21］，本研究发现在不同病因的股骨头坏死患者中resistin 的水平差异不具统计学意义，这可能与未针对不同病因的股骨头坏死进行具体的分析及排除相关干扰因素有关，日后尚未更多的研究去证实这一点。

综上所述，血清中resistin 水平与股骨头坏死发展的进程呈正相关，并且与ARCO 分期也呈正相关，与塌陷前相比，在塌陷后有明显升高的趋势。因此，resistin 对股骨头坏死患者的股骨头塌陷程度的判断具有一定的指导意义，可为股骨头坏死后塌陷的临床诊断提供一定的参考价值，但其具体的机制与临床意义还需要进一步的研究证实。