血浆Nesfatin-1、DKK-1水平与股骨头坏死的关系

庞士龙， 王 汉， 张志强， 李 强， 朱如森

（1.天津市宁河区医院骨科，天津 301500；2.天津市人民医院脊柱外科，天津 300121）

股骨头坏死（osteonecrosis of the femoral head，ONFH）是由多种因素引起股骨头慢性血供不足、骨细胞凋亡而引发的疾病，可导致股骨头结构改变和髋关节功能障碍。多数 ONFH患者在确诊后的数年内可能发展为股骨头塌陷和严重髋关节骨关节炎，需要手术治疗[1]。ONFH发病机制尚不清楚。有研究结果显示，脂肪因子通过与骨细胞表面受体结合参与骨代谢调节过程[2]。摄食抑制因子1（Nesfatin-1）是一种新型脂肪因子，对摄食活动、糖脂代谢具有调节作用[3]。骨结构重建失衡、骨细胞凋亡是ONFH主要的病理改变环节，Wnt信号通路参与成骨细胞/破骨细胞系统调节和骨重建过程，与ONFH发病有关[4]。Dickkopf-1（DKK-1）是内源性Wnt信号通路拮抗剂，可抑制成骨细胞分化，促使破骨细胞生成，导致骨量流失，介导各类骨骼疾病的发生[5]。目前，Nesfatin-1、DKK-1在ONFH发病机制中的作用尚不清楚。本研究拟探讨血浆Nesfatin-1、DKK-1水平与ONFH病情严重程度和股骨头塌陷的关系，以期为临床治疗提供参考。

1 材料和方法

1.1 研究对象

选取2016年5月—2020年1月天津市宁河区医院骨科收治的ONFH患者85例（ONFH组），其中男36例、女49例，年龄24～37岁，病程10～42个月。病因包括激素性（39例）、酒精性（21例）、创伤性（15例）、特发性（10例）。国际骨循环学会（the Association Research Circulation Osseous，ARCO）分期[6]Ⅱ期（21例）、Ⅲ期（36例）、Ⅳ期（28例）。85例ONFH患者中股骨头塌陷[X线片或电子计算机断层扫描（computed tomography，CT）、磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）提示股骨头表面骨质缺损，呈凹陷状]50例。纳入标准：（1）存在典型临床症状或髋关节疼痛、活动受限，经X线片、CT、MRI或放射性核素显像检查确诊，符合《成人股骨头坏死临床诊疗指南》标准[7]；（2）年龄＞18周岁；（3）未进行骨科手术治疗。排除标准：（1）合并骨折、骨肿瘤、风湿性关节炎、类风湿性关节炎、骨质疏松、脊椎或大关节病等其他骨科疾病；（2）肥胖、代谢综合征、系统性硬化症患者；（3）合并高血压、糖尿病、高脂血症等疾病。另选取同期天津市宁河区医院体检中心体检健康者50名作为正常对照组，其中男21名、女29名，年龄26～39岁；均排除糖尿病、高血压、冠心病、高脂血症等疾病的患者以及近期服用影响骨代谢药物者。2个组年龄、性别差异均无统计学意义（P＞0.05）。本研究经天津市宁河区医院伦理委员会批准，所有对象均知情同意，签署知情同意书。

1.2 方法

采集所有患者入院24 h内、正常对照者体检当日的空腹静脉血3～5 mL，乙二胺四乙酸二钠抗凝，4 ℃ 1 000×g离心10 min，分离血浆，-80 ℃保存，统一检测。采用酶联免疫吸附试验检测血浆Nesfatin-1、DKK-1水平，Nesfatin-1试剂盒（最低检测限0.15 ng/L，线性范围10～110 ng/L，批间和批内变异系数≤10%，标准曲线r值为0.993～0.999）购自上海蓝基生物科技有限公司，DKK-1试剂盒（最低检测限0.13 pg/mL，线性范围10～120 pg/mL，批间和批内变异系数≤10%，标准曲线r值为0.989～0.999）购自北京荣志海达生物科技有限公司。检测仪器为BIOBASE2000全自动酶免分析仪（山东博科公司）。

1.3 统计学方法

采用SPSS 25.0软件和Med Calc 19.0软件进行统计分析。采用Kolmogorov-Smirnov对计量资料进行拟合优度检验。呈正态分布的计量资料以±s表示，2个组之间比较采用独立样本t检验，多组间比较采用单因素方差分析，两两比较采用LSD-t检验。计数资料以例或率表示，组间比较采用χ2检验。采用Spearman秩相关分析评估Nesfatin-1、DKK-1与ARCO分期之间的相关性。采用受试者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲线评估各项指标诊断股骨头塌陷的效能，曲线下面积（area under curve，AUC）比较采用Z检验。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 ONFH组与正常对照组血浆Nesfatin-1、DKK-1水平比较

ONFH组血浆Nesfatin-1、DKK-1水平高于正常对照组（P＜0.05）。见表1。

表1 ONFH组与正常对照组血浆Nesfatin-1、DKK-1水平比较 ±s

表1 ONFH组与正常对照组血浆Nesfatin-1、DKK-1水平比较 ±s

注：空白表示无此项。

组别 例数 Nesfatin-1/（ng/L） DKK-1/（pg/mL）ONFH组 85 61.24±13.71 72.14±15.26正常对照组 50 35.12±6.35 43.26±7.46 t值 12.681 12.517 P值 0.000 0.000

2.2 血浆Nesfatin-1、DKK-1与ONFH患者临床特征的关系

ONFH患者血浆Nesfatin-1、DKK-1水平随着ARCO分期的增高而升高（P＜0.05）。股骨头塌陷的ONFH患者血浆Nesfatin-1、DKK-1水平高于股骨头未塌陷的ONFH患者（P＜0.05）。不同年龄、性别及病因的ONFH患者之间血浆Nesfatin-1、DKK-1水平差异均无统计学意义（P＞0.05）。见表2。

表2 不同临床参数的ONFH患者之间血浆Nesfatin-1、DKK-1水平比较 ±s

表2 不同临床参数的ONFH患者之间血浆Nesfatin-1、DKK-1水平比较 ±s

注：与Ⅱ期比较，*P＜0.05；与Ⅲ期比较，#P＜0.05；空白表示无此项。

临床参数 例数 Nesfatin-1/（ng/L） DKK-1/（pg/mL）性别男性 36 61.19±13.42 72.09±15.06女性 49 61.27±14.36 72.18±15.33 t值 0.026 0.027 P值 0.979 0.979年龄≥35岁 42 61.42±13.95 72.81±15.43＜35岁 43 61.03±13.01 71.49±14.58 t值 0.133 0.405 P值 0.894 0.686病因激素性 39 61.21±13.12 72.21±15.29酒精性 21 61.12±13.23 72.29±15.44创伤性 15 61.14±13.11 72.30±15.23特发性 10 61.76±13.52 71.31±15.27 F值 0.682 0.351 P值 0.532 0.823 ARCO分期Ⅱ期 21 50.63±10.42 64.20±12.14Ⅲ期 36 62.35±13.02* 71.24±14.15*Ⅳ期 28 67.77±15.24*# 79.25±18.62*#F值 13.264 15.243 P值 0.000 0.000股骨头塌陷是 50 66.24±16.32 76.15±16.35否 35 54.10±11.53 66.41±14.23 t值 3.836 2.848 P值 0.000 0.006

2.3 血浆Nesfatin-1、DKK-1水平与ARCO分期的相关性

Spearman秩相关分析结果显示，血浆Nesfatin-1、DKK-1水平与ARCO分期呈正相关（rs值分别为0.733、0.626，P=0.000）。

2.4 血浆Nesfatin-1、DKK-1单项检测及联合检测诊断股骨头塌陷的效能

ROC曲线分析结果显示，血浆Nesfatin-1、DKK-1单项检测及联合检测（以Nesfatin-1、DKK-1任意1项阳性为阳性）诊断股骨头塌陷的AUC分别为0.707、0.643、0.889。血浆Nesfatin-1、DKK-1联合检测的AUC高于单项检测（Z值分别为2.352、2.964，P＜0.05）。见表3。

表3 血浆Nesfatin-1、DKK-1、单项及联合检测诊断股骨头塌陷的ROC曲线参数

图2 血浆Nesfatin-1、DKK-1单项检测及联合检测诊断股骨头塌陷的ROC曲线

3 讨论

ONFH是临床常见的致残性疾病。ONFH患者对缺血骨组织修复能力差，容易发生股骨头塌陷变性和骨折，是引起中青年人残疾的主要因素之一。ONFH的发病机制尚不明确，目前发现的病因包括血管内血栓形成、脂肪代谢异常、髓内脂肪细胞肥大、骨质疏松[8]。股骨头塌陷是ONFH疾病进展的中晚期阶段，发生于股骨头坏死修复期，属于不可逆损伤，临床表现为突发的疼痛加重，X线片可见“新月征”，MRI提示骨髓水肿和关节积液。股骨头塌陷可造成严重的髋关节病变，往往需要接受人工髋关节置换手术[9]。有效预测股骨头塌陷对指导临床治疗十分重要，目前预测股骨头塌陷的方法为定期X线或MRI检查，但X线辐射性大，出现“新月征”时可能已发生软骨下骨折；MRI费用高，禁忌症多。生物学标志物检测方便，可重复检测，因此探讨与ONFH发病和进展密切相关的分子机制具有重要意义。

Nesfatin-1是一种由82个氨基酸组成的新饱食分子，来源于核组蛋白2，表达于胃肠道系统、生殖系统、下丘脑神经元、脑干等组织，具有调节摄食、血糖、精神情绪作用，并具有抗炎和抗细胞凋亡的功能[10]。既往研究结果显示，Nesfatin-1与消化、内分泌、神经等多种系统的疾病发生有关[11]。KVLIVIDZE等[12]的研究结果显示，类风湿关节炎患者Nesfatin-1水平明显升高，且与病情严重程度呈正相关，Nesfatin-1 在类风湿关节炎的发病机制中可能发挥促炎作用。动物实验结果显示，Nesfatin-1可上调雌激素缺乏相关骨质疏松大鼠骨钙素、骨碱性磷酸酶水平，预防骨质疏松，提示Nesfatin-1对骨代谢有一定的调节作用[13]。本研究结果显示，ONFH患者血浆Nesfatin-1水平明显高于正常对照组（P＜0.05），且与ARCO分期呈正相关（rs=0.733，P＜0.05），说明Nesfatin-1可能参与了ONFH的发生，并与软骨破坏程度有关。本研究结果还显示，股骨头塌陷的ONFH患者血浆Nesfatin-1水平高于股骨头无塌陷的ONFH患者（P＜0.05），说明Nesfatin-1水平与ONFH患者股骨头塌陷有一定关系。ZHANG等[14]发现血浆、关节液Nesfatin-1水平与膝关节炎患者的软骨退变程度显著相关。Nesfatin-1参与ONFH患者股骨头塌陷的机制可能与其参与ONFH关节内滑膜炎症反应有关，Nesfatin-1水平升高可能会刺激白细胞介素18、C反应蛋白等炎症因子的释放，加剧了关节内局部炎症反应[15]，从而加重ONFH患者股骨头的损坏程度，出现股骨头塌陷。另外，Nesfatin-1可能通过调节骨代谢，抑制骨细胞生成，导致骨细胞凋亡和坏死，进而加重股骨头的病变[11，13]。

DKK-1是一种分泌型糖蛋白，由成熟成骨细胞和骨细胞分泌，DKK-1通过与受体低密度脂蛋白受体相关蛋白5/6结合阻断Wnt/β-catenin信号在细胞内传递，具有调节细胞增殖、分化、迁移以及胚胎发育、器官发生和体内平衡等多种生物学功能[16]。DKK-1表达与恶性肿瘤发生、侵袭、转移有关[17]。DKK-1还参与了骨代谢和骨重建的过程，参与系统性硬化症和类风湿性关节炎[18]、脊椎关节病[19]等疾病的发病过程。关于DKK-1在ONFH中作用的研究较少，DKK-1是否参与了ONFH发病尚不清楚。本研究结果显示，ONFH患者血浆DKK-1水平明显高于正常对照组（P＜0.05），且随着ARCO分期的增高而升高，说明DKK-1可能与ONFH有一定关系。本研究结果还显示，股骨头塌陷的ONFH患者血浆DKK-1水平高于股骨头无塌陷的ONFH患者（P＜0.05），提示DKK-1水平升高与股骨头塌陷有关。KO等[20]发现血清DKK1水平与ONFH的严重程度相关，敲除DKK1可减少地塞米松诱导的间充质细胞凋亡。DKK-1是Wnt/β-catenin通路的关键调控因子，可通过抑制Wnt/β-catenin 信号通路破坏成骨-破骨系统稳定性，使成骨细胞生成减少，破骨细胞生成增多，导致骨吸收，加速骨细胞凋亡和坏死进程，进而导致股骨头塌陷。抑制DKK-1表达可激活Wnt/β-catenin信号通路，增加成骨蛋白Runt相关基因2表达，促使骨髓间充质干细胞分化[21]。

本研究R O C曲线分析结果显示，Nesfatin-1、DKK-1对ONFH患者股骨头塌陷的诊断均有一定的价值，但敏感性均较低，而二者联合检测的效能相对较高。

综上所述，血浆Nesfatin-1、DKK-1水平与ONFH患者股骨头坏死程度有一定关系，但Nesfatin-1、DKK-1参与ONFH患者股骨头塌陷的具体机制尚不清楚，需深入研究。