溃疡性结肠炎患者血清钙水平与疾病关系研究

张 方， 王丹丹， 耿 丽， 董月美， 马 娜， 冯百岁

郑州大学第二附属医院消化内科，河南 郑州 450014

炎症性肠病(inflammatory bowel disease, IBD)是一组发生于消化道的慢性复发性非特异性炎症性疾病，依据其病变部位、病理改变的不同分为溃疡性结肠炎(ulcerative colitis, UC)、克罗恩病(Crohn’s disease, CD)以及未定型IBD (inflammatory bowel disease, type unclassified, IBDU)[1]，其确切病因目前尚不明确。临床表现包括以腹痛、腹泻、黏液脓血便为主的肠道表现和累及全身各系统的肠外表现(extraintestinal manifestation, EIM)。EIM在IBD中很常见，10%～40%的患者至少患有一种EIM[2]，约25%的患者在确诊IBD之前就已经出现EIM[3]。EIM可累及多个器官，包括骨骼、皮肤、肾脏、肝胰胆管、肺和眼等。其中，肌肉骨骼系统是最常见的受累部位[4]，常表现为代谢性骨病(metabolic bone disease, MBD)[5]，成人常见MBD为骨量减少和骨质疏松，儿童常见MBD为佝偻病。IBD患者平均骨密度(bone mineral density, BMD)明显低于正常人，骨折发生率比正常人群高38%，常见的骨折部位是脊柱[6]。

骨基质包括有机质和无机质两种成分，有机质的主要成分是骨胶原纤维即骨胶原，由成骨细胞合成，维持骨的形态。无机质即无机盐，又称骨盐，维持骨的硬度，含量最多的是磷酸钙。无定形的磷酸钙发展为羟基磷灰石结晶埋于骨的胶原纤维间隙中的过程称为骨矿化。一个健康的成年人体内含有1～1.3 kg的钙，其中99%的钙储存于骨骼中[7]。在成骨细胞和破骨细胞的共同作用下，骨骼始终处于吸收与形成的动态平衡中，该动态平衡受到血清钙磷水平的调节，当血清钙磷乘积<35会导致骨盐溶解，骨吸收超过骨形成出现MBD，钙磷乘积>35时骨基质发生矿化，从而促进骨形成[8]。

血清钙、磷的水平受到1,25(OH)2D3的密切调节[8-9]。1,25(OH)2D3是维生素D3的活性形式。维生素D是一种脂溶性维生素，其中维生素D3的生物代谢率最高，主要来自食物以及由人皮下胆固醇来源的7-脱氢胆固醇经紫外线照射形成，经肝脏代谢转化为25(OH)D3，再经过肾脏代谢最终转化为具有生物活性的1,25(OH)2D3，通过与组织和细胞核上的维生素D受体(vitamin D receptor, VDR)结合调节肠道和肾脏对钙、磷的吸收与重吸收，而肾脏生成活性1, 25 (OH)2D3的过程又受到血清钙、磷反馈调节。血清中可以检测到的是25(OH)D3，其水平与BMD呈正相关[10]。

本研究回顾性观察UC患者血清总胆固醇、钙、磷水平并探讨其与疾病的关系，以期为临床早期识别并预防MBD提供参考。

1 资料与方法

1.1 一般资料选取2017年9月至2019年9月在郑州大学第二附属医院消化内科住院并确诊为UC的患者共38例。纳入标准：(1)活动期UC患者；(2)依据改良Truelove和Witts疾病严重程度分型标准分为轻度、中度和重度。排除标准：(1)近3个月内使用过激素、免疫抑制剂、钙剂、维生素D制剂、他汀类等一系列可能影响肝肾功能、血脂及电解质水平的药物；(2)妊娠及哺乳期妇女；(3)合并糖尿病、肿瘤、慢性肾功能不全、甲状腺疾病等影响骨质代谢的基础疾病。同时随机选取同期健康体检者38名作为正常对照组。收集患者的一般信息，包括姓名、性别、年龄；收集住院资料，包括住院号、现病史、既往史、用药情况以及诊断。记录血脂、电解质、C-反应蛋白(CRP)、血沉(ESR)数据。

1.2 数据来源由医院检验科报告的患者入院后第一次空腹采血结果。

2 结果

2.1 正常对照组和UC患者血清总胆固醇、钙、磷水平比较UC组血清总胆固醇、钙、磷水平均低于正常对照组，差异有统计学意义(P<0.01)(见表1)。

表1 正常对照组和UC组血清总胆固醇、钙、磷水平比较

2.2 不同性别UC患者血清胆固醇、钙、磷水平比较

不同性别UC患者血清总胆固醇、钙、磷水平差异无统计学意义(P>0.05)(见表2)。

表2 不同性别UC患者血清总胆固醇、钙、磷水平比较

2.3 不同年龄UC患者血清总胆固醇、钙、磷水平比较不同年龄UC患者血清总胆固醇、钙水平差异无统计学意义(P>0.05)，血清磷水平差异有统计学意义(P<0.01)(见表3)。

表3 不同年龄UC患者血清总胆固醇、钙、磷水平比较

进一步选用LSD检验进行两两比较，结果显示0～20岁组血清磷与其余3组相比，差异有统计学意义(P<0.05)，而其余3组之间差异无统计学意义(P>0.05)。

2.4 不同严重程度UC患者血清总胆固醇、钙、磷水平比较不同严重程度UC患者血清总胆固醇、磷水平差异无统计学意义(P>0.05)，血清钙水平差异有统计学意义(P<0.05)(见表4)。进一步选用LSD检验进行两两比较发现，重度UC患者血清钙水平与轻度、中度UC患者差异有统计学意义(P<0.05),而轻度、中度UC患者血清钙水平差异无统计学意义(P>0.05)。

表4 不同严重程度UC患者血清总胆固醇、钙、磷水平比较

2.5 UC患者血清总胆固醇、钙、磷水平与CRP及ESR的相关性分析UC患者血清总胆固醇、磷水平与CRP及ESR均无相关性(P>0.05)。血清钙水平与CRP有相关性(P<0.05)，r值<0，呈负相关，0.5≤|r|<0.8，说明中度相关；血清钙水平与ESR有相关性(P<0.05)，r值<0，呈负相关，0.3≤|r|<0.5，说明轻度相关(见表5)。

表5 UC患者血清总胆固醇、钙、磷水平与CRP、ESR的相关性分析

3 讨论

人体内钙、磷主要来源于食物，经肠道吸收，储存于骨骼，最终经肾脏重吸收和排泄。钙在体内以结合钙和游离钙两种形式存在。结合钙主要参与骨骼矿化，在维持骨骼强度的同时提供动态储存来维持细胞内和细胞外钙库，BMD可以反应体内钙水平。游离钙通过在不同钙池之间进行持续、快速的交换维持各种生理功能。磷主要以磷酸盐的形式存在，是骨骼的重要组成部分。体内钙、磷平衡受到来自胆固醇的1, 25 (OH)2D3以及分布在骨骼、肠道、肾脏上的VDR调节[11-14]。人体内胆固醇来源于食物及生物合成，发生于肝脏和肠黏膜的生物合成占主导地位，经肠肝循环进行代谢。胆固醇是重要的细胞分子，不仅参与膜通透性和形态的维持，而且还参与跨膜信号通路的调节以及类固醇激素、胆汁酸和维生素D的合成[15]。维生素D缺乏在IBD中很常见，并且与营养状况密切相关[16]。

本研究发现UC患者血清总胆固醇、钙、磷水平均明显低于正常对照组，且血清钙的水平与疾病严重程度、CRP及ESR水平均相关。有研究发现在IBD患者中可见钙、维生素D缺乏[16-17]，这与我们的研究结果一致。Jafari-Giv等研究发现，血清钙、胆固醇、磷酸盐水平与骨量减少和骨质疏松之间存在显著相关性[18]。Lima等研究发现，与对照组相比，IBD患者更容易出现骨量减少，骨量减少与疾病严重程度相关[19]。提示血清钙、磷、胆固醇可以反映IBD患者BMD水平，并与疾病严重程度相关，这也与我们的研究结果一致。

我们的研究未观察到不同年龄、性别患者血清钙水平差异有统计学意义。另外，观察到0～20岁UC患者与其余年龄患者血清磷水平差异有统计学意义，但是其余三组之间差异无统计学意义。生理情况下，年龄和性激素对骨形成存在着调节作用[20]，因此，血清钙、磷水平可能会因性别、年龄差异存在波动，但是在本研究中未观察到有意义的变化，考虑有可能是样本量小造成的抽样误差，还需进一步研究。

MBD和骨折在IBD中很常见，在CD和UC中均可以观察到低BMD，但其机制可能不同[21]。Ezzat等研究发现，CD患者中低BMD的发生率高于UC，CD和维生素D缺乏是低BMD的预测因素。因此，他们建议所有IBD患者均应常规补充钙剂和维生素D，另外还应该考虑磷酸盐的补充[22]。Jackson等在给予绝经后健康妇女钙剂联合维生素D3补充后发现，受试者髋骨的BMD水平明显增加，并且髋骨骨折的发生率降低了29%；但是同时也增加了受试者罹患肾结石的风险，但这种风险与高水平钙摄取无关[23]。另外，美国预防医学工作组在2018版推荐中指出，给予社区居民钙剂和维生素D补充不但对骨折的预防毫无益处，反而会增加肾结石的发病率[24]。以上证据表明给予IBD患者钙剂和维生素D制剂可以提高BMD水平，预防继发性骨折，但是同时也会增加罹患肾结石的风险。因此，如何评估这种风险并进行规避仍需进一步研究。

一项纳入105位受试者的临床研究发现，在给予受试者钙剂口服1年后，与肠上皮屏障功能相关的紧密连接蛋白CIDN1(claudin-1，紧密连接蛋白-1)、OCLD(occludin，闭合蛋白)、MUC12(mucin-12，黏蛋白-12)的表达量相较于安慰剂组分别增加了14%、23%、22%，在钙剂联合维生素D3组这三种蛋白的表达量也有轻度增加[25]。有研究表明，维生素D和钙有预防结直肠肿瘤(colorectal cancer, CRC)发生的作用，可能的机制包括钙和维生素D对细胞增殖、分化和凋亡的直接作用，维生素D对炎症反应、生长因子信号通路、免疫功能的调节，以及钙与导致DNA损伤的胆汁酸、脂肪酸结合，从而减少突变、氧化应激、炎症反应和异常增殖[26-28]。还有证据表明，钙和维生素D与保持肠黏膜屏障的完整性有关，维生素D受体(VDR)可以保持上皮紧密连接复合物的完整性、促进肠黏膜再生、增加上皮细胞的愈合能力[29]。另外还发现钙参与了杯状细胞对黏蛋白的包装过程[30]，维生素D和VDR可以促进抗菌肽的生成，激活固有免疫[8,31]，在MUC12的编码基因中包含一个VDR反应元件[32]。Yamamoto等给DSS诱导的结肠炎小鼠补充维生素D3，发现维生素D3可以预防炎症发生并诱导炎症缓解[33]。另外还有一项纳入18例RCTs共908例IBD患者的Meta分析表明，给予IBD患者维生素D治疗可以提高血清维生素D3的水平并降低疾病的复发率，建议将维生素D作为IBD的辅助治疗[34]。以上这些证据说明维生素D和钙在维持肠黏膜屏障功能中起着重要作用，并且可能对肠道免疫功能起着调节作用，维生素D还具有诱导炎症缓解的作用。

运动量减少、炎症相关的骨吸收、部分肠切除、饮食中矿物质吸收不良和维生素D缺乏、遗传因素、类固醇治疗、微生物群和病原微生物的相互作用、疾病活动，这些因素单独或共同作用均会导致IBD患者骨矿物质密度发生改变[5,35]，但是目前临床上并未将骨密度检查和血清25 (OH) D3检测纳为常规检查项目，因此，尚缺乏有效的手段评估患者骨密度改变情况和出现MBD的风险。本研究发现,临床常规检查的血清总胆固醇、钙、磷水平在UC患者中明显降低并与疾病严重程度相关，可以作为评估矿物质吸收不良和维生素D缺乏的参考，为临床早期识别MBD提供简单便捷的方法，并为临床用药提供参考。但尚需进一步研究明确其关联性和具体机制。