双膦酸盐通过核因子κB受体活化因子通路对全髋关节置换术后患者骨密度的影响*

肖镭 侯立刚

（郑州大学附属郑州中心医院骨科，郑州 450000）

股骨颈骨折、股骨头坏死、原发性骨质疏松等原因引起的髋关节疾病是临床常见疾病。近年来，随着医疗技术的不断发展及医疗器械的不断更新，全髋关节置换术（total hip replacement,THA）已成为治疗髋关节疾病的主要手段之一，其治疗效果确切，临床应用广泛[1]。但临床实践研究表明，THA术后存在假体周围容易出现骨量丢失情况，导致部分患者出现晚期假体松动，最终导致手术失败，对患者术后康复及生命安全均造成严重影响[2,3]。因此，寻找有效药物减少THA术后骨量丢失对患者预后有重要意义。双膦酸盐是临床常用抗骨质疏松药，具有促进骨合成、抑制破骨细胞吸收等作用，临床已有将其应用于THA术后治疗的报道[4,5]，但关于其对THA 术后骨密度（bone mineral density,BMD）的影响机制探讨较少。本研究拟探讨双膦酸盐通过核因子κB（nuclear factor κB,NF-κB）受体活化因子（nuclear factor κB receptor activating factor,RANK）通路对THA术后患者BMD的影响。

1 资料与方法

1.1 纳入与排除标准

纳入标准：①符合原发性骨质疏松症诊断标准[6]；②股骨头无菌性坏死、股骨头或股骨颈骨折等髋关节疾病引起的髋关节严重破坏，且经X 线检查证实；③采用保守治疗无效，具有THA 手术指征。

排除标准：①术前BMD值正常；②继发性骨质疏松症；③合并局部或全身系统性感染；④合并甲状腺疾病、恶性肿瘤、子宫切除术或其他可能影响骨代谢的疾病。

本研究经郑州大学附属郑州中心医院伦理委员会审批，并获得患者的知情同意。

1.2 研究对象

前瞻性选取2017 年7 月至2018 年6 月郑州大学附属郑州中心医院收治的接受单侧非骨水泥THA的患者88例。采用随机数字表法将其均分为对照组和试验组，每组各44 例。试验组44 例患者中，男16例，女28 例，年龄45～72 岁，平均年龄（61.6±5.3）岁，体重指数（body mass index,BMI）（21.2±2.6）kg/m2；手术侧别：左侧20 例，右侧24 例；合并高血压12例，合并糖尿病8例。对照组44例患者中，男14 例，女30 例，年龄45～72 岁，平均年龄（62.1±5.5） 岁，BMI （21.3±2.7） kg/m2；手术侧别：左侧18 例，右侧26 例；合并高血压13 例，合并糖尿病7例。

1.3 手术方法

所有患者均全身麻醉后采用侧卧位，髋前外侧切纵向切口，依次分离皮下组织、筋膜及肌肉，暴露并切除关节囊，截骨、打磨，安放假体（美国Biomet公司）、复位，观察关节活动性及稳定性，安放引流管，逐层闭合切口。手术均由同一医疗团队进行。

1.4 术后治疗

对照组患者术后接受常规治疗，常规应用抗生素、抗凝药等；术后12 h拔出引流管，进行早期康复训练，术后第3天开始口服碳酸钙D3片（惠氏制药有限公司，国药准字H10950029，规格600 mg*60片），1 片/次，1 次/d。试验组患者在常规治疗基础上口服阿伦磷酸钠片（石药集团欧意药业有限公司，国药准字H20061303，规格70 mg*6 片），空腹服用，70 mg/次，1次/周。两组患者均持续治疗6个月以上。

1.5 观察指标

1.5.1 假体周围各分区BMD 值：术前、术后12 个月采用XR-36 型双能X 线骨密度（美国Norland 公司）测量两组患者大转子上4 cm 至假体下4 cm 区域BMD 值，应用Host Software Version 软件分析扫描图像，采用Gruen 分区法将股骨假体周围分为7 个区（图1）：大转子顶端+假体上1/3 段外侧区域为R1区，假体中1/3段外侧区域为R2区，假体下1/3段外侧区域为R3 区，假体尖端远侧骨干区域（高度1 cm）为R4 区，R3 区对应内侧区域为R5 区，R5 上界至小转子下界之间为R6区，股骨颈截骨处至小转子下缘为R7 区。根据手术前后假体周围R1～R7 各区域BMD 值，计算BMD 变化率：BMD 变化率（%）=[（术前BMD-术后BMD）/术前BMD]×100%。

1.5.2 血清核因子κB受体活化因子配体（nuclear fac⁃tor κB receptor activating factor ligand,RANKL）、骨保护素（osteoprotegerin,OPG）水平：术前、术后6 个月分别采集两组患者空腹上臂静脉血，静置分层后，2800 r/min离心10 min，采用ELISA法检测血清RANKL、OPG 水平。试剂盒均购自美国Metra 公司，严格按照试剂盒说明书步骤执行，于Spectra⁃Max M4 型全自动酶标仪（美国MolecularDevices 公司）上检测570 nm处光密度值（D570），根据制作的标准曲线计算待测样品浓度。同时计算RANKL 与OPG水平的比值RANKL/OPG。

1.6 统计学方法

采用SPSS 24.0统计学软件进行统计学分析。计量资料经统计学分析均符合正态分布，以表示。采用t检验比较两组患者计量资料；采用χ2检验进行率的比较。采用Pearson 相关分析法分析血清RANKL 及OPG 水平、RANKL/OPG 与假体周围各分区BMD的相关性。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组患者一般临床资料比较

两组患者年龄、性别、BMI、手术侧别、合并高血压及糖尿病患者比例差异均无统计学意义，具有可比性（表1）。

2.2 两组患者围手术期观察指标比较

两组患者手术时间、术中出血量、住院时间差异均无统计学意义（表2）。

2.3 两组患者手术前后假体周围各分区BMD值比较

术前两组患者假体周围各分区BMD值差异均无统计学意义。术后12个月，试验组患者R1、R3～R7分区BMD值均高于对照组患者，且差异均有统计学意义；而两组患者R2 分区BMD 值差异无统计学意义（表3）。

试验组患者术后12 个月R3～R7 分区BMD 值均低于术前，且差异均有统计学意义；而R1、R2 分区BMD值差异均无统计学意义。对照组患者术后12个月R1、R3～R7 分区BMD 值均低于术前，且差异均有统计学意义；而R2 分区BMD 值差异均无统计学意义（表3）。

对照组患者假体周围各分区BMD变化率均高于试验组患者，且差异均有统计学意义（表4）。

2.4 两组患者手术前后血清RANKL 及OPG 水平、RANKL/OPG比较

术前两组患者血清RANKL 及OPG 水平、RANKL/OPG差异均无统计学意义。术后6个月，试验组患者RANKL 及OPG 水平、RANKL/OPG 均低于对照组患者，且差异均有统计学意义（表5）。

两组患者术后6 个月血清RANKL 水平、RANKL/OPG 均低于术前，血清OPG 水平均高于术前，且差异均有统计学意义（表5）。

图1 股骨近端Gruen分区法

表1 两组患者一般临床资料比较

表2 两组患者围手术期观察指标比较（）

表2 两组患者围手术期观察指标比较（）

2.5 血清RANKL 及OPG 水平、RANKL/OPG 与假体周围各分区BMD的相关性

Pearson 相关分析结果显示，血清RANKL 水平与R1、R2 分区BMD 无相关性（P均＞0.05），与R3～R7分区BMD呈负相关（P均＜0.05）；OPG水平与假体周围各分区BMD 均呈正相关（P均＜0.05），RANKL/OPG与假体周围各分区BMD均呈负相关（P均＜0.05），见表6。

表3 两组患者手术前后假体周围各分区BMD值比较（，g/cm3）

表3 两组患者手术前后假体周围各分区BMD值比较（，g/cm3）

注：与术前比较，△P＜0.05

3 讨论

THA是一种人工髋关节重建手术，随着THA技术日渐成熟，已成为临床治疗严重髋关节疾病的主要手段之一。临床调查发现，约20%接受THA治疗的患者在术后会出现不同程度假体松动现象，严重影响患者的生活质量[7,8]。研究认为，THA 术中去除部分骨质、置入人工假体改变生物力学、术后肢体废用等多种因素均可导致术后假体周围骨量丢失，且接受THA的患者多数合并原发性骨质疏松症，进一步加重骨丢失情况[9,10]。另有研究发现，THA术后假体周围骨量少量丢失时X 线检查无明显异常，直至骨量丢失＞70%时才能明显观察到骨丢失和溶解现象[11]。因此，寻找有效药物改善THA 术后骨代谢情况，并探讨与BMD相关性好的血清学指标对THA术后假体松动预防尤为重要。

THA术后假体周围BMD下降可导致骨溶解和重塑，骨量丢失至一定程度可引起严重并发症，威胁患者生命安全。周伟等[12]对32例接受THA治疗的骨质疏松症患者术后假体周围BMD 变化进行测定发现，术后12 个月内假体周围各分区BMD 与术前相比均存在不同程度下降，与本研究结果相似。Yang等[13]通过分析THA 患者术后6个月假体周围BMD 变化发现，假体周围存在广泛骨吸收现象，口服第3代双膦酸盐利塞磷酸钠后，可显著减少Gruen 1、2、3、6及7区骨量丢失。与利塞磷酸钠相似，阿伦磷酸钠同属3 代双膦酸盐，因与羟磷灰石有强亲和力，可直接结合骨基质，当破骨细胞溶解骨基质时，可释放药物抑制破骨细胞活性[14,15]；此外，阿伦磷酸钠还具有间接抑制破骨前体细胞发育、促进其凋亡的作用[16]。本研究在口服碳酸钙D3片基础上给予阿伦磷酸钠治疗后，假体周围R3～R7分区BMD均较单用碳酸钙D3 片高，且各分区BMD 变化率较低，提示双膦酸盐有助于减少THA术后假体周围骨量丢失。

表4 两组患者手术前后假体周围各分区BMD变化率比较（，%）

表4 两组患者手术前后假体周围各分区BMD变化率比较（，%）

表5 两组患者手术前后血清RANKL及OPG水平、RANKL/OPG比较（）

表5 两组患者手术前后血清RANKL及OPG水平、RANKL/OPG比较（）

注：与术前比较，△P＜0.05

表6 血清RANKL及OPG水平、RANKL/OPG与BMD的相关性分析结果

THA术后骨形成/骨吸收状态与骨折愈合质量关系密切，因此探讨术后骨代谢活性因子水平变化对监测骨折愈合有重要意义。RANK 属于NF-κB 受体活化因子，RANK 通路在骨代谢中发挥重要调节作用，其相关活性因子间的平衡状态维持骨正常代谢状态[17,18]。RANKL 是RANK 位于细胞表面的配体，两者结合可激活破骨细胞分化，促进骨吸收[19,20]。OPG 是肿瘤坏死因子家族重要成员，可通过竞争性结合RANKL 负调控骨代谢过程，具有抑制骨吸收、增加骨量的作用。RANKL/OPG 动态平衡是机体骨吸收与骨分化平衡的标志，其比值下调反映破骨活动减弱，有助于骨痂形成和骨折愈合[21]。本研究发现，应用阿伦磷酸钠治疗后骨吸收因子RANKL 水平、RANKL/OPG 降低，OPG 水平升高，提示双膦酸盐有助于改善THA术后骨代谢状态。本研究Pear⁃son 相关分析结果显示，血清RANKL 水平与R3～R7分区BMD 呈负相关；OPG 水平与假体周围各分区BMD 均呈正相关，RANKL/OPG 与假体周围各分区BMD均呈负相关，说明RANK 信号通路因子与假体周围BMD 相关性好，由于血清指标检测方便、快捷，临床更易实施，因此可作为监测THA术后近期骨代谢动态变化的指标。

综上所述，双膦酸盐有助于减少THA术后假体周围骨量丢失，可能通过调节RANK 信号通路因子的表达改善THA术后骨代谢状况，从而改善假体周围BMD关系密切，提示RANK信号通路因子可作为监测THA术后近期骨代谢动态变化的可靠指标。本研究不足之处在于，由于研究时间、经费等因素的限制，未进行远期随访，在进一步的研究中应增加远期随访观察，为双膦酸盐临床应用提供更多参考。