新疆维吾尔族居民血清硫化氢水平与骨密度的相关性调查

李翀，高焱，陆荣柱，何大伟，方玲娜，张盼盼，孙建华，李晶，郝彦明

(1.昆山市第一人民医院，江苏 昆山 215300；2.阿图什市人民医院，新疆 阿图什 845350；3.石河子大学医学院 第一附属医院，新疆 石河子 832008)

骨质疏松症是一个日益严重的公共健康问题，并且被认为是老龄化不可避免的疾病。目前骨质疏松治疗的药物为钙剂、维生素D、降钙素、双膦酸盐等，药物治疗效果已经取得了显著的进展，但是，尽管在治疗上取得了巨大的进步，治疗效果和患者的期望仍然存在巨大落差。目前抗骨质疏松药物可能潜在的一些副作用，比如双膦酸盐类药物的罕见副作用如食管炎、特殊骨折、下颌坏死、房颤等[1]，导致部分患者拒绝使用这些药物。因此，在骨质疏松症研究中，近些年来许多新型研究理念应运而生，其中“硫化氢(H2S)与骨质疏松症相关”逐渐成为研究的新亮点。

硫元素是人体必需的常量元素之一，参与体内能量代谢、结缔组织形成、DNA修饰、蛋白合成等生命活动。近年来，不断有研究发现H2S在骨代谢以及骨质疏松等疾病中也有着重要的调控作用[2-4]。H2S代谢的不平衡可能导致骨代谢异常，比如H2S缺乏的胱硫醚-β-合成酶(CBS)+/-小鼠[4]、饮食诱导的高同型半胱氨酸血症相关的H2S缺乏小鼠[3]和蛋氨酸限制喂养的大鼠[5]都会导致模型鼠的骨代谢异常。并且通过外源性H2S供体干预H2S缺乏模型时发现，补充外源性H2S能够预防甚至改变骨丢失。

目前H2S与骨代谢的基础研究比较多，而临床证据不足。在既往研究中，本团队在江苏昆山地区已对健康体检人群血清H2S水平与骨密度的相关性做了初步研究，发现血清H2S水平和髋部骨密度呈现负相关，但是另有研究发现在亚洲血统的人群中，骨密度存在着显著的种族/种族差异。所以我们为了临床统计分析的准确性和系统性，在新疆维吾尔族进行了血清H2S水平和骨密度的调查研究，进一步验证不同种族人群中血清H2S水平与骨密度的相关性。

1 资料与方法

1.1 一般资料

2016年11月至2019年11月，收集在新疆阿图什市人民医院体检和就诊的维吾尔族人员的基线资料，研究对象入选标准：参与健康体检或者就诊的维吾尔族居民。排除标准[6]：(1)合并多发骨折、开放性骨折、暴力性骨折等疾病的患者；(2)合并慢性肝肾疾病、代谢性疾病、肿瘤、血液系统疾病的患者；(3)行卵巢切除术后的患者；(4)长期接受糖皮质激素、雌激素、降钙素以及双膦酸盐等治疗的患者。共入选符合入选标准者250例，其中男111例，女139例，年龄50～80岁；其中骨量正常149例，骨量低下84例，骨质疏松17例。所有研究对象均签署知情同意，且本研究获得阿图什市人民医院医学伦理委员会批准。

1.2 指标检测

1.2.1 一般资料测定 一般资料包括患者的年龄、性别、民族、身高、体重，250例研究对象均为维吾尔族，年龄50～80岁，平均(60.0±7.6)岁。

1.2.2 血清H2S水平测定 为避免对研究对象造成多余的损害，我们留存血常规检查后的残余血样，将血清密闭保存于-80 ℃冰箱，收集完毕后使用同一批次试剂统一检测血清H2S水平，采用德国TSZ人H2S ELISA试剂盒(目录号：hg14903)检测血清H2S水平。

1.2.3 骨密度检测 因新疆阿图什市基础医疗条件差，未能采购标准骨密度检测DEXA双能X线骨密度仪,所以我们对250例研究对象使用超声骨密度检测仪检测患者桡骨远端骨密度，记录 T值；其中T≥-1.0 为正常，T值位于-2.5～-1.0为骨量减低，T≤-2.5为骨质疏松。

1.3 统计学处理

采用SPSS 23.0统计软件(IBM公司，美国)进行统计学分析，当P<0.05，结果被认为具有统计学意义。受检者按性别分成两组，正态分布数据以均数±标准差(SD)表示，偏态数据以中位数和四分位间距(IQRs)表示，非连续变量用百分比(%)表示；针对不同数据类型，分别用t检验、Mann-WhitneyU检验比较两组间的差异。通过中位数检验，比较不同骨密度情况下H2S水平的差异性。通过四分位法将人群按H2S水平从高到低分成4组，采用二分类Logistics回归进一步分析不同浓度下H2S水平造成骨量减低或骨质疏松的风险程度，评估影响骨密度的独立危险因素。

2 结 果

2.1 研究对象测量指标的基线特征

本研究最终纳入的研究对象男性和女性的平均年龄分别为62.2岁(SD 7.5岁)和57.7岁(SD 7.8岁)，平均骨密度分别为-0.92(SD 1.33)和-0.30(SD 1.45)，H2S水平分别为5.80(3.18，8.74)μmol·L-1和3.51(2.54，6.00)μmol·L-1。见表1。

表1 研究人群的基本特征Tab 1 Characteristics of the study population

2.2 不同骨密度下各测量学指标的差异性比较

根据骨密度T值将人群分为骨量正常组、骨量减低组和骨质疏松组，运用方差分析比较不同组间各测量指标的差异。结果显示，在男性中不同骨密度人群间血清H2S水平存在差异性(表2)，在女性中仅年龄、身高在不同骨密度组间存在显著差异(表3)。

表2 男性不同骨密度下各人体指标的差异性比较Tab 2 Comparison of the differences of various body indicators in male with different bone mineral density

表3 女性不同骨密度下各人体指标的差异性比较Tab 3 Comparison of the differences of various body indicators in female with different bone mineral density

2.3 不同H2S水平人群骨量减低或骨质疏松发病风险的分析

由于本研究样本量有限，患骨质疏松症人群数量较少，因此根据骨密度T值将人群分为骨量正常组和非正常组(骨量减低和骨质疏松组)。通过四分位法将人群按H2S水平从高到低分成4组，采用二分类Logistics回归进一步分析不同H2S水平造成骨量减低或骨质疏松的风险程度。结果显示，在男性中最低血清H2S水平组(≤2.55 μmol·L-1)患骨量减低或骨质疏松的风险是最高血清H2S水平组(≥6.981 μmol·L-1)的26.334倍(P<0.05)，低血清H2S水平组(2.551～4.395 μmol·L-1)患骨量减低或骨质疏松的风险是最高血清H2S水平组的19.697倍(P<0.05)(图1)。在女性中未发现不同H2S水平组的骨量减低或骨质疏松的患病风险存在显著差异。

图1 不同H2S水平对男性骨量减低或骨质疏松发病风险的分析Fig1 The risk of osteopenia or osteoporosis in male with different H2S levels

3 讨 论

H2S被认为是调节各种生理或病理细胞功能的重要气体传递素[7-9]。内源性H2S由半胱氨酸生成，半胱氨酸由CBS和胱硫醚-γ-裂解酶(CSE)催化[10]。H2S已经在许多组织中被确认与组织代谢相关，包括血管系统、肾脏、心脏、大脑、神经系统和肺[11-13]。此外，细胞和动物研究证明H2S与骨代谢密切相关，H2S调控骨代谢与多种信号通路机制相关，H2S可以通过抑制MAPKs和激活磷脂酰肌醇3-激酶/Akt途径抑制氧化应激，保护MC3T3-E1细胞免受H2O2诱导的凋亡[14]。H2S可以通过OPG/RANKL 通路而影响成骨细胞和破骨细胞的代谢，OPG竞争性抑制RANKL与破骨细胞膜上的RANK 结合，诱导破骨细胞凋亡而抑制骨的吸收[15]。在去卵巢骨质疏松大鼠模型中发现，股骨组织中OPG的表达明显降低而RANKL表达增加；外源性H2S 供体NaHS可以促进大鼠股骨组织中OPG 的表达，并且降低了RANKL 的表达[16]。

本团队在2019年报道，通过对江苏昆山地区人群的血清H2S水平与骨密度的相关性分析发现血清H2S水平与髋部骨密度呈负相关(r=-0.376，P=0.001)，提示内源性H2S可能为骨密度的危险因素。但是对骨密度的种族流行病学调查分析发现，新疆汉族与维吾尔族在1 377 bp位点的CTR基因核苷酸序列多态性存在显著差异[17];同样，Nam等对非洲或亚洲血统的人群统计分析[18]发现，非洲或亚洲不同血统的人群骨密度也存在着显著的种族差异，并说明了体型对亚洲男性与其他人种之间的差异的重要作用。因此，本团队在对东部地区汉族人群统计分析后，进一步对西部南疆地区维吾尔族人群进行了血清H2S水平和骨密度的调查研究。分析发现，在男性研究对象中不同骨密度人群间血清H2S水平存在差异性；女性研究对象的年龄、身高在不同骨密度组间存在显著差异。同时本研究还发现，不同H2S水平组的男性骨量减低或骨质疏松的患病风险存在显著差异。

本研究存在一定的局限性，与新疆总人口相比，患者样本量相对较小，因此血清H2S是否和如何影响骨微结构需要在更大的队列中进一步研究,临床数据收集需要取得研究对象的知情同意，仅仅3年研究收集的样本量偏少，我们将继续调查研究。鉴于新疆的医疗条件差，难以实现通过标准骨密度检测仪——DEXA检测骨密度，我们将进一步增加样本量进行相关研究。