不同年龄段健康人群骨代谢指标Ⅰ型前胶原N末端前肽的特点分析

庄铭城 王小燕 林泽伟

普宁市人民医院风湿免疫科，广东普宁515300

世界卫生组织将骨质疏松定义为一种全身性骨骼疾病，其特点是骨量减少，微观结构异常，导致骨骼强度降低，易出现骨折。到目前为止，通过双能X线骨密度仪(DXA)测量骨密度(bone mineral density，BMD)是诊断骨质疏松的常用方法。然而，监测骨转换标志物(bone turnover markers，BTMs)是观察骨质疏松治疗效果的有效手段［1］。BTMs的检测是为了快速了解骨质疏松的生理状态和对快速骨损者的认识。它们通常分为骨吸收标志物、骨形成标志物和破骨细胞控制因子［2－3］。I型前胶原前肽(type I procollagen propeptide，PINP)是从 I型前胶原中去除产生I型胶原的前肽之一，被认为是Ⅰ型胶原合成的标志。PINP浓度是使用标志物来确定骨质疏松患者抗吸收治疗的有效性，并被国际骨坏死联合基金会－国际临床化学和实验室医学骨标志物标准工作组确认为最重要的 BTMs 之一［4－5］。PINP作为骨形成生化标志物参考区间的建立是临床应用的必由之路［6］。虽然报道了不同国家人群的 PINP 参考区间［6－8］，但关于中国人群血清 PINP水平参考范围的信息有限。因此，本研究的目的是通过自动化方法确定中国人群中PINP值的年龄相关血清参考区间。

1 材料和方法

1.1 一般资料

纳入在2017年9月至2019年1月在我院进行一般体检的健康人群并收集血样。确定年龄特定的PINP参考范围。从健康成年人(208名男性和370名女性)中收集了578份血样，男性和女性群组的特征如表1所示。所有参与者均为健康成人，基于DXA检测显示BMD正常。本研究由医院的伦理委员会批准，所有参与者均签署知情同意书。

表1 受试者的基本特征Table 1 Characteristics of the subjects included in the study

1.2 PINP测定

在早上7:30至10:00之间禁食过夜后，以一致的方式收集用于PINP测量的血液样品。使用Elec－sys总 PINP 测定法(Roche Diagnostics，Mannheim，Germany)在 E170模块免疫学分析仪(Roche Diagnostics)上测量血清PINP浓度。根据制造商的规格，按照实验室质量控制程序，用单批测定试剂测量所有样品［9］。将具有高或低PINP浓度的样品混合以产生5个PINP浓度间隔。分析样品一式三份的血清样品。将5个混合样品的结果与预期值进行比较。根据临床和实验室标准协会(CLSI)指南EP05－A3，连续5 d测量每个样品(每天2次，每次重复2次)。将来自不同浓度的两种不同质量对照样品和来自正常健康群体的5种人血清样品用于该评估。根据CLSI指南EP17－A2，研究了PINP检测的检测能力。首先，测量60次重复的生理盐水以确定空白极限(LoB;对于空白样品可能观察到的最高测量结果)。然后，将PINP值接近5μg/L的样品描述为基于制造商规格的检测下限。分析其5 d(重复5次)以确定检测限(LoD)。

1.3 统计学分析

使用SPSS 19.0版和Excel 2013软件进行所有统计分析。通过线性回归评估测量的PINP值与预期的PINP值之间的关联。通过方差分析计算具有95%置信区间的重复性和实验室内精确度。为了建立参考区间，采用Tukey测试来消除异常值。然后进行Kolmogorov－Smirnov检验以分别评估亚群的PINP结果是否正常分布。如果结果的分布不是高斯分布，则进行对数变换以归一化分布。计算分成年龄组数十年亚群的95%置信区间，2.5%、97.5%百分位数和四分位数间距(IQR;25%～75%)的几何平均值。与年龄相关的参考区间被建议为分布的中心95%。Mann－Whity ney检验用于比较2个亚群之间的PINP水平。如果比较超过3个亚群，则使用Kruskal－Wallis检验。P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

混合样品的测量值与预期值之间的回归分析结果如图1所示。该试验证明PINP的线性范围为26.23μg/L～934.9μg/L(R2=0.9987，斜率=0.977，截距=1.945)，范围为 26.23μg/L～934.9μg/L(R2=0.9987，斜率=0.977，截距=1.945)。重复性方差(CV)的范围为0.93%～1.55%。实验室内精密度的CV范围为1.11%～2.85%(表2)。7个样品的所有精密型材均低于制造商的规格。空白样品的所有结果均为5.0 μg/L，共60次重复，因此，LoB计算为5.0 μg/L。PINP值接近5 μg/L的样本结果范围为5.29 μg/L～5.64 μg/L。样品的最终 LoD 值确定为5.34 μg/L。这些结果表明本检测方案和结果值得信任。

图1 与预期值相比，前胶原I型N－末端前肽测量值的线性曲线Fig．1 Linearity curve of measured values of procollagen type I N－terminal propeptide compared to expected values

PINP的参考区间通过Tukey检验排除异常值后，共有21名受试者(5名男性和16名女性)被排除在外。PINP的中位数和参考区间总结见表2。在男性和女性中，血清PINP中位数分别为44.2μg/L(IQR，35.5～54.0)和 41.3μg/L(IQR，32.4～55.9)。男性人口中PINP水平略高于女性。然而，这种差异无统计学意义(P=0.129)。当在年龄组之间比较中位PINP水平时，男性和女性中最高的PINP水平分别在20～29岁年龄组(P=0.023)和50～59岁年龄组(P＜0.001)(表3)。

在PINP水平从20～29岁年龄组减少到30～39岁年龄组后，男性的PINP水平保持稳定。从20～29岁年龄组到40～49岁年龄组，女性的PINP水平下降趋势也有所减少。然而，在50～59岁年龄组的女性中，PINP水平急剧增加。详见图2。

表2 使用质量控制样品和人血清测量前胶原I型N－末端前肽的精确度曲线Table 2 Precision profiles of procollagen type I N－terminal propeptide measurement using quality control samples and human sera

表3 根据年龄组的血清前胶原I型N－末端前肽浓度的中位数和参考区间Table 3 Median and reference intervals of serum procollagen type I N－terminal propeptide concentrations according to age groups

图2 健康中国男性(A)和女性(B)中PINP值的年龄相关分布Fig．2 Age－related distribution of P1NP values in healthy Chinese males(A)and females(B)

3 讨论

在过去的10年中，已经开发了几种BTMs来监测骨代谢［4］。PINP是最重要的BTMs之一，已被用于预测骨形成［10］。此外，在许多研究中，PINP水平的降低已被证明是预测骨折的标志物［11］。在开发自动化检测PINP之前，手动分析是测量PINP浓度的唯一方法，因此限制了PINP的临床应用。最近，针对PINP的高通量自动化分析已被引入临床实验室［12］。与手动方法相比，这些可以满足PINP测量日益增长的需求，缩短周转时间并提高性能。本研究独立评估了E170模块免疫分析仪上自动检测总PINP检测的性能，并证明该检测具有出色的线性和精确性，检测限制非常低。特别是总PINP测定显示在极低浓度和极高浓度之间的范围内接近完美的线性。此外，测定的重复性和实验室内精密度分别低于2%和3%。这一特征和商业上可用的任何其他PINP分析方案一样优秀［13］。本研究的检测能力测试数据还表明，在该分析的临床应用过程中可以准确地检测出极低浓度的PINP。

本研究发现中国男性人群血清PINP水平与年龄呈负相关。PINP水平随年龄增长而降低，直至40～49岁年龄组，它达到了50～59岁年龄组的最低水平。然后，从50～59岁年龄组到60岁以上年龄组略有增加。在其他男性队列研究中也发现了这种与年龄相关的U形关系［14］，这一发现可能反映了年轻时的骨转换活跃。Hu等［14］的研究结果与年龄相关的参考区间和男性中位数PINP水平的结果非常相似。然而，与澳大利亚男性队列的年龄相关参考区间相比［12］，中国男性的PINP水平在20～29岁年龄组中较低，但在其他年龄组中较高。

在中国女性人口中，20～29岁和40～49岁年龄组之间也存在负相关。在50～59岁年龄组急剧增加后，PINP水平随年龄增长而下降。这种独特的PINP模式已在其他国家的人群中报道［14］，这可能反映了50～59岁年龄组中绝经后妇女的骨转换加速［15］。比较人群中PINP水平的中位数，韩国女性的PINP水平高于澳大利亚、比利时或英国女性人群［16］。然而，它们与我国上海女性队列的水平几乎相同［14］。这些结果表明PINP水平在种族中可能不同。因此，在对临床应用采用PINP测量时，必须为每个国家或地区建立参考区间。

本研究也存在一些局限性。首先，没有考虑其他如激素水平，尽管通过BMD数据证实了骨骼状态的正常性。其次，由于样本量有限，不得不以10年为单位建立参考区间。由于无法选取足够数量的健康老年男性和女性，因此无法指定超过60岁的受试者的参考范围。第三，没有考虑更年期状态。本研究发现女性年龄组50～59岁的PINP水平增加，然而无法得出这种增加是由于雌激素缺乏引起的绝经后妇女。第四，根据更年期的存在，BTMs没有对这项研究进行分析。然而，这些结果可能有助于对中国人群的骨转换状况进行适当的评估。它还为中国人群提供PINP水平，以便将来与其他人群进行比较研究。