癌胚抗原相关细胞黏附分子1在股骨头坏死诊断和监测中的应用价值

陈立新，龚水帝，李伟峰，庞凤祥，何 伟，陈镇秋，魏秋实

0 引 言

股骨头坏死(osteonecrosis of the femoral head，ONFH)是由于股骨头的供血血管损伤，引起骨细胞死亡、骨结构不稳定，导致股骨头塌陷[1]。最新的流行病学调查报告称：目前我国约500～700万名股骨头坏死患者，对家庭和社会造成沉重的负担[2]。研究发现不仅供血中断会导致股骨头坏死，股骨头坏死也会破坏血管。有研究发现：在股骨头坏死的人和动物模型中，微循环的高凝血液及栓塞会造成血管内皮细胞损伤[3]。

癌胚抗原相关细胞黏附分子1(carcinoembryonic antigenelated cell adhesion molecule1，CEACAM1)，是癌胚抗原家族的成员。 CEACAM1不仅上调多种成血管因子[4]，还能与VEGFR2/Akt/eNOS联合调控血管通透性[5]， Najjar等[6]研究发现CEACAM1的缺乏提示成人血管内皮的早期缺损。目前CEACAM1在骨科领域的研究仅限于抑制破骨细胞[7]，CEACAM1浓度与股骨头坏死的相关性研究较少。本研究通过对患者血清CEACAM1的检测，探讨CEACAM1浓度与国际骨微循环研究协会(association research circulation osseous ARCO )分期、股骨头塌陷的相关性，旨在为股骨头坏死的早期诊断、病情监测提供参考。

1 资料与方法

1.1 临床资料选取2016年5月至2016年10月广州中医药大学第一附属医院关节骨科住院并确诊的95例股骨头坏死患者，为股骨头坏死组。其中男73例，女22例；平均年龄(45.3±11.7)岁。纳入标准：①根据2016年公布的股骨头坏死临床诊疗规范[8]确诊；②ARCO分期II、III、IV期。排除标准：①年龄小于20岁和大于65岁患者；②既往有糖尿病、心血管疾病、梅毒感染或者免疫系统疾病等慢性或其他心血管疾病病史者。另在我院体检的同期健康者中，选取年龄和性别相匹配的56例健康者为对照组。其中男42例，女14例；平均年龄(42.1±18.1)岁。排除标准：①近期使用过抗癫痫、降脂等影响骨代谢药物的体检者；②患有心血管疾病、糖尿病等慢性或其他心血管疾病者。2组年龄、性别差异无统计学意义(P>0.05)。本研究经过广州中医药大学第一附属医院伦理委员会批准(批准号：20140307)，患者均签署知情同意书。

1.2检测方法

1.2.1 采集血液样本及检测抽取外周静脉血约4 mL，经离心机2000 r/min，离心半径10 cm，3 min后分离出血清，用酶联免疫吸附测定(ELISA)开发试剂盒(R&DSystems，USA)检测CEACAM1浓度。

1.2.2观察指标①股骨头坏死患者与健康体检者CEACAM1浓度差异；②CEACAM1浓度在不同性别、年龄、病因、ARCO分期(II期、III期、IV期)的差异；③塌陷前的股骨头坏死患者CEACAM1浓度差异。塌陷定义为影像学表现为股骨头坏死，预后较差，塌陷前为ARCO I、II期，塌陷后为ARCO III、IV期。

2 结 果

2.1 CEACAM1浓度差异的分析股骨头坏死组CEACAM1浓度明显低于对照组[(6.11±2.07)ng/mLvs(7.21±3.76)ng/ mL，P=0.022]。股骨头坏死组ARCO分期CEACAM1浓度差异有统计学意义(P=0.017)。塌陷前后CEACAM1浓度差异有统计学意义(P=0.007)。见表1。

分类浓度(ng/mL)P值病因0.325 酒精性6.08±2.05 激素性6.18±1.88 创伤性4.97±1.66 特发性6.62±2.53ARCO分期0.017 II期7.33±1.90 III期6.08±2.26 IV期5.65±1.81塌陷前7.33±1.900.007塌陷后5.86±2.02

2.2股骨头坏死患者CEACAM1浓度与ARCO分期的相关性股骨头坏死患者CEACAM1浓度与ARCO分期呈负相关(rs=-0.275，P=0.007)。

2.3ROC曲线分析ROC曲线结果显示，塌陷前后的曲线下面积为0.710(0.608～0.798)，敏感性为71.79%，特异性为58.82%，cut-off值为≤6.757 ng/mL。说明CEACAM1浓度在判断股骨头坏死塌陷时具有一定的敏感性和特异性。见图1。

图 1 CEACAM1浓度在判断股骨头坏死塌陷时的敏感性和特异性

Figure 1 Sensitivity and specificity of CEACAM1 concentration in the diagnosis of collapse of osteonecrosis of the femoral head

3 讨 论

供血不足对股骨头的破坏，股骨头坏死继发微骨折，塌陷对供血血管的破坏都是不容忽视的。近年来的研究发现，多种成血管因子参与了股骨头坏死的病理过程，CEACAM1成血管的研究也日益增多。本研究结果中股骨头坏死患者的CEACAM1浓度降低，CEACAM1浓度与ARCO分期，股骨头塌陷有关。

目前最强的血管通透性因子VEGF已经被很多研究发现，与股骨头坏死有关系[9]。也有研究发现VEGF与消化道肿瘤的血管等有关[10]。文献报道CEACAM1是VEGF的形态学效应器[4, 11]和内皮型一氧化氮合成酶(endothelial nitric oxide synthase, eNOS)的膜锚[10]，与内皮细胞的功能有关。如在CEACAM1-/-的实验中，由于eNOS重新分布，引起细胞膜的多糖包被脱落，导致内皮功能紊乱[12]。本研究中，随着股骨头坏死的进展，CEACAM1浓度逐渐下降，推测是骨内微环境的不稳定，使得微血管进行性破坏，导致浓度降低。

血管再生在股骨头坏死的修复中占据着重要地位，比如有报道称VEGF能够促进血管内皮细胞分裂和生长、诱导成血管[13]，可应用于股骨头坏死的治疗[13]。CEACAM1作为一种共受体，调节多种受体的活动包括VEGF和B，T细胞的受体[14]。有研究显示CEACAM1可能是始动因子，能直接调节VEGF。体外实验发现：CEACAM1能上调VEGF的成血管作用[15-16]。Nouvion称CEACAM1蛋白是VEGFR-2介导成血管和调节血管通透性的关键因子[17]。上述研究结果符合本研究的推论：CEACAM1浓度与股骨头坏死存在相关性。截止投稿日期，本研究是首次对两者之间的关系进行探讨，分析其相关性。

股骨头坏死可能是因为血管内凝血，引起血管栓塞造成[18]。当CEACAM1缺乏时，内皮细胞中eNOS表达异常，抑制NO产生[12]，NO介导成血管，血管舒张，和预防血小板、白细胞的黏附，能有效预防股骨头坏死的病理性血栓[17]，所以如果eNOS的基因多态性引起表达异常，会抑制内皮细胞释放NO，导致股骨头坏死[18]。所以CEACAM1可能与eNOS协同预防股骨头坏死。

对于股骨头坏死的修复来说，除了需要血管重建，骨重建也非常重要。体内外实验表明CEACAM1是破骨细胞的负向调节因子[7]。在体内缺乏CEACAM1的老鼠[7]中，骨小梁中的破骨作用增强，骨小梁的微观力学强度下降[21]。本研究ROC曲线分析提示，CEACAM1浓度用于判断股骨头塌陷具有一定的敏感性和特异性，推测是CEACAM1浓度下降时破骨细胞的数量增加、活性增强，骨量严重丢失,软骨下骨的生物力学性能下降，导致股骨头塌陷。

总之，股骨头坏死患者的血清CEACAM1浓度下降，且浓度与ARCO分期呈负相关，在判断股骨头塌陷上具有一定的敏感性和特异性，推测CEACAM1有可能作为一种辅助诊断股骨头坏死和监测病情的生化标志物，能经济便捷地筛查股骨头坏死，但仍需进一步研究具体的相关机制和临床价值。