矮小症患儿血清维生素D、相关元素及其与患儿体格、生长激素、胰岛素样生长因子-1的相关性*

余蓉蓉，张小燕

（温州医科大学附属第一医院儿科，浙江温州 325000）

生长激素缺乏性矮小症（以下简称矮小症）按病因可分为特发性、获得性和遗传性，其中特发性占比较大[1]。目前较公认的矮小症发病机制与生长激素（growth hormone, GH）-胰岛素样生长因子-1（insulin-like growth factors-1, IGF-1）轴功能紊乱、营养不良、基因突变等有关[2]。有学者提出维生素D缺乏与矮小症有相关性的新观点[3]。骨骼纵向发育是人体身高增高的基础，而维生素D 的主要作用是促进成骨细胞增殖和骨基质形成[4]。人体维生素D缺乏可能造成骨骼纵向发育受限，导致身材矮小。人体内元素根据含量的多少分为常量元素和微量元素两大类，是机体发育、生命活动必不可少的，不仅能够影响机体内激素合成、能量转换，还参与各种代谢、细胞分裂、内分泌、催化等过程[5]。铁、锌、铜、钾、钙等元素构成的矿物质、维生素及其他碳水化合物、脂类等组成的营养素是维持生长发育的必要条件[6]。微量元素缺乏会引起生物学功能障碍，如发育迟缓及免疫力降低。目前国内外有关矮小症与维生素D 及相关元素的研究不多。本研究拟分析温州市矮小症患儿血清维生素D 及相关元素水平，及其与体格、GH、IGF-1 的相关性。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取温州医科大学附属第一医院2017年4月—2020年1月收治的矮小症患者80 例为观察组。其中，男性45 例，女性35 例；年龄3～15 岁，平均（9.25±2.38）岁；早产儿46 例，足月儿34 例。另纳入同期该院体检的健康儿童50 例为对照组。其中，男性31 例，女性19 例；年龄4～15 岁，平均（9.50±2.57）岁。两组的性别构成和年龄比较，差异无统计学意义（P＞0.05），均衡可比。纳入标准：①矮小症符合《矮身材儿童诊治指南》[7]诊断标准；②生长速率＜5 cm/年；③身高比同性别、同年龄儿童低2 个标准差；④GH 激发试验中至少有1 次GH 峰值＞10 μg/L；⑤可配合完成相关检查者。排除标准：①宫内发育迟缓、先天性卵巢发育不全综合征、染色体疾病等因素导致的矮小症；②入组前3 个月内补充过外源性维生素D 制剂；③存在近期骨折史；④有骨代谢相关疾病。本研究通过医院医学伦理委员会审查，所有儿童家长知情同意并签署知情同意书。

1.2 方法

1.2.1 体格检测①身高：使用同一身高尺；受检儿童赤足免冠简装站于地板上，长头发儿童需散发，下颌微收，双目平视前方，身体紧贴测量仪立柱；测量者立于右侧移动水平压板至接触头顶后读取数值。②体重：使用同一体重秤，置于平坦地面，使用前校准；受检儿童清晨空腹且排空大小便后，单衣赤足站立于体重秤中央，待身体平稳后读取数值。③骨龄：选取左手腕关节正位处骨骼，由放射科医师采用Philips 数字X 射线机拍摄。骨龄评分参照《中国儿童骨龄评分法》[7]图谱。

1.2.2 血清各指标检测抽取受检儿童外周静脉血3～4 mL，3 000 r/min 离心10 min，取上清液，置于-20℃冰箱保存待检。①维生素D：应用罗氏COBAS INTEGRA®800 全自动生化分析仪及配套试剂盒[罗氏诊断产品（上海）有限公司]，采用电化学发光法检测血清中25-羟维生素D3[25（OH）D3]水平。25（OH）D3参考值[8]：＞150 ng/mL 为维生素D 过量，＞30～150 ng/mL为正常，＞20～30 ng/mL为不足，10～20 ng/mL为缺乏，＜10 ng/mL 为严重缺乏。②相关元素：取300 μL 血清加入专用稀释液稀释摇匀，应用BH5100S 型原子吸收光谱仪（北京博晖创新生物技术股份有限公司）检测铁、锌、铜、钙、镁水平。参考值[8]：铁7.52～11.82 mmol/L；锌58～110 μmol/L（0～3 岁），62～110 μmol/L（＞3～10 岁），76.5～170.0 μmol/L（＞10岁）；铜11.8～39.3 μmol/L；钙1.5～2.3 mmol/L；镁1.12～2.06 mmol/L。③GH、IGF-1：应用罗氏COBAS INTEGRA®800 全自动生化分析仪及配套试剂盒[罗氏诊断产品（上海）有限公司]，采用电化学发光法检测血清GH、IGF-1水平。参考值[8]：GH＞10 ng/mL 为正常，5～10 ng/mL 为部分缺乏，＜5 ng/mL为完全缺乏；IGF-1 49～289 ng/mL（3～5 岁），52～316 ng/mL（6～7 岁），64～345 ng/mL（8 岁），74～388 ng/mL（9 岁），88～452 ng/mL（10 岁），111～551 ng/mL（11 岁），143～693 ng/mL（12 岁），183～850 ng/mL（13 岁），220～972 ng/mL（14 岁），237～996 ng/mL（15 岁）。

1.3 统计学方法

数据分析采用SPSS 23.0 统计软件。计量资料采用Shapiro-Wilk 检验，符合正态分布，以均数±标准差（±s）表示，比较用t检验；计数资料以构成比（%）表示，比较用χ2检验；相关性分析用Pearson 法。绘制ROC 曲线。P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组体格指标比较

两组儿童的身高、体重、骨龄比较，差异有统计学意义（P＜0.05），观察组均低于对照组。见表1。

表1 两组体格指标比较 （±s）

表1 两组体格指标比较 （±s）

组别对照组观察组t 值P 值n 50 80身高/cm 151.92±18.47 123.62±14.95 9.580 0.000体重/kg 41.35±6.30 27.84±4.18 14.703 0.000骨龄/岁12.51±4.26 9.40±3.18 4.750 0.000

2.2 两组儿童25（OH）D3、GH、IGF-1水平比较

两组儿童25（OH）D3、GH、IGF-1 水平比较，差异有统计学意义（P＜0.05），观察组均低于对照组。见表2。

表2 两组25（OH）D3、GH、IGF-1水平比较 （ng/mL，±s）

表2 两组25（OH）D3、GH、IGF-1水平比较 （ng/mL，±s）

组别对照组观察组t 值P 值n 50 80 25（OH）D3 39.52±5.78 13.46±2.59 35.133 0.000 GH 15.29±3.72 6.85±1.06 19.127 0.000 IGF-1 357.63±60.91 211.59±41.30 16.290 0.000

2.3 两组儿童相关元素水平比较

两组儿童的铁、锌、铜、钙、镁水平比较，差异有统计学意义（P＜0.05），观察组均低于对照组。见表3。

表3 两组相关元素水平比较 （±s）

表3 两组相关元素水平比较 （±s）

组别对照组观察组t 值P 值n 50 80铁/（mmol/L）9.46±2.53 5.41±1.67 10.999 0.000锌/（μmol/L）91.59±10.27 62.08±8.36 17.912 0.000铜/（μmol/L）28.74±4.86 12.81±2.05 25.905 0.000钙/（mmol/L）1.83±0.61 1.12±0.38 8.184 0.000镁/（mmol/L）1.65±0.69 1.01±0.29 7.336 0.000

2.4 身高、体重、骨龄、GH、IGF-1 与25（OH）D3、铁、锌、铜、钙、镁的相关性

身高与25（OH）D3、铁、锌、铜、钙、镁均呈正相关（r=7.692、7.126、7.068、6.830、7.426 和7.309，均P＜0.05），体重与25（OH）D3、铁、锌、铜、钙、镁均呈正相关（r=7.321、7.263、6.593、6.829、7.200 和6.786，均P＜0.05），骨龄与25（OH）D3、铁、锌、铜、钙、镁均呈正相关（r=7.434、7.160、6.710、6.789、7.125 和6.940，均P＜0.05），GH 与25（OH）D3、铁、锌、铜、钙、镁均呈正相关（r=6.779、4.425、4.862、3.837、3.696 和4.148，均P＜0.05），IGF-1 与25（OH）D3、铁、锌、铜、钙、镁均呈正相关（r=6.950、4.796、5.462、4.296、4.474和4.056，均P＜0.05）。见表4。

表4 身高、体重、骨龄、GH、IGF-1与25（OH）D3、铁、锌、铜、钙、镁的相关性系数

2.5 25（OH）D3、铁、锌、铜、钙、镁及联合检测对矮小症的诊断价值

ROC 曲线显示，25（OH）D3、铁、锌、铜、钙、镁及联合检测诊断矮小症的AUC 分别为0.914（95% CI：0.867，0.960）、0.910（95% CI：0.858，0.961）、0.866（95% CI：0.807，0.925）、0.811（95%CI：0.737，0.886）、0.853（95%CI：0.789，0.917）、0.850（95% CI：0.786，0.914）及0.978（95% CI：0.959，0.997）。25（OH）D3诊断矮小症的敏感性、特异性为86.0%（95% CI：0.812，0.892）和61.3%（95% CI：0.547，0.698），铁诊断矮小症的敏感性、特异性为82.0%（95% CI：0.786，0.858）和53.8%（95% CI：0.482，0.651），锌诊断矮小症的敏感性、特异性为80.0%（95% CI：0.743，0.836）和53.8%（95% CI：0.471，0.639），铜诊断矮小症的敏感性、特异性为78.0%（95%CI：0.647，0.821）和52.5%（95% CI：0.446，0.582），钙诊断矮小症的敏感性、特异性为76.0%（95% CI：0.625，0.790）和51.3%（95% CI：0.419，0.567），镁诊断矮小症的敏感性、特异性为82.0% （95% CI：0.779，0.827） 和68.2%（95% CI：0.593，0.740），联合诊断矮小症的敏感性、特异性为94.0%（95% CI：0.869，0.990）和77.5%（95%CI：0.644，0.818）。见图1和表5。

表5 25（OH）D3、铁、锌、铜、钙、镁及联合检测对矮小症的诊断价值

图1 25（OH）D3、铁、锌、铜、钙、镁及联合检测诊断矮小症的ROC曲线

3 讨论

人体身高由骨骼的线性生长程度决定，线性生长过程包括软骨细胞增殖、细胞外基质分泌等[8]。本研究结果显示，观察组身高、体重、骨龄低于对照组，说明矮小症患儿有线性生长过程障碍。GHIGF-1 轴功能紊乱是矮小症的主要发病机制之一。轴中GH、IGF-1 是影响成骨细胞增殖、分化的重要骨调节因子，在儿童生长发育中起重要作用[9]。有研究发现，矮小症患儿存在生长功能受阻、IGF-1 水平降低的现象[10]。GH、IGF-1 分泌减少、传输信号中断会使儿童生长缓慢，进而造成身材矮小[11]。GH 由垂体前叶分泌，能够刺激肝脏产生IGF-1，并作用于IGF-1 基因受体，从而促进前软骨细胞转化为软骨细胞，再从软骨细胞发展为骨细胞，进而促进骨骼生长[12]。同时，IGF-1 又能促进GH 的合成与发展，促进软骨细胞的有丝分裂，调节人体生长发育过程[13]。本研究结果显示，观察组GH、IGF-1 水平低于对照组，提示矮小症患儿GH-IGF-1 轴功能紊乱，结果与发病机制理论一致。

维生素D 的生成是先通过线粒体和肝细胞内质网中的25-羟化酶催化生成25（OH）D3，再在肾脏近曲小管上皮细胞线粒体内经1-羟化酶催化生成活性维生素D，促进血清钙吸收、钙磷代谢及细胞的分化、增殖[14]。维生素D 受体几乎分布于人体所有细胞中，维生素D 的生物学效应主要通过与靶器官表面维生素D 受体结合后发挥调节人体细胞、组织的生长与分化，维持骨骼矿化的作用[15]。通常情况下，血清25（OH）D3水平可直接反映人体维生素D 的储存水平。当人体维生素D 缺乏时，肠道钙吸收减少，骨形成少于骨吸收，则会引起骨骼钙化不全，软骨细胞分化障碍[16]。本研究观察组25（OH）D3低于对照组，矮小症患儿血清25（OH）D3水平低，初步推断与维生素D 缺乏导致骨骼生长受限有一定关系。梁小红等[17]研究指出，IGF-1 水平下降可能是使人体维生素D 缺乏的关键原因，不过维生素D与GH-IGF-1 轴的关系尚无定论；该研究分析，细胞色素P450-CYP2R1 在维生素D 的活化与代谢中有重要参与作用，其作为维生素D 羟基化最关键的酶，可通过GH 和IGF-1 增强内源性活性，参与该酶的代谢路径。

人体内共有61 种元素，它们在体内发挥了各自的作用，一旦缺乏均会导致身体出现不同程度的障碍。本研究结果显示，观察组血清铁、锌、铜、钙、镁低于对照组，提示矮小症患儿体内缺乏相关元素。铁能够参与人体造血，促进血红蛋白合成及促进二氧化碳、氧气的交换与转运，缺铁可引起缺铁性贫血，影响机体多种系统和组织的正常代谢功能，如减少胃肠道黏膜细胞分泌和降低转运动能，导致营养物质消化吸收不良，加重营养性疾病，限制身体生长[18]。锌能够影响GH-IGF-1轴与甲状腺激素，低锌导致GH 水平降低，能够损伤软骨细胞增殖与分化，破坏破骨细胞和成骨细胞功能，限制线性生长，进而引发身材矮小[19]。同时，锌能够分解维持人体基本代谢活动，并参与蛋白质与核酸的代谢，这一过程是促进儿童身高、体重发育的重要前提。铜在体内则是发挥维护铁代谢与造血功能的作用，也能促进骨胶原和钙磷沉积的合成，所以缺铜可影响铁吸收和骨骼强化。钙是参与骨骼生长过程必不可少的成分，能够调节体内酸碱平衡及激素分泌，缺钙会影响钙磷代谢，导致骨骼发育受限[20]。处于快速生长发育期的儿童营养消耗大，随年龄增长，骨骼对钙的需求量增加，若钙缺乏，骨骼矿化的钙来源减少，导致钙磷比例失调，从而降低骨矿物质沉积，影响骨骼生长[21]。镁是促进机体代谢的重要辅酶，也是构成骨骼的重要成分，其对体内氧化磷酸化有关的酶系统生物活性非常重要，能够促进机体力量增加和维持肌肉神经的兴奋性[22]。同时血镁还能抑制终板膜上乙酰胆碱受体对乙酰胆碱的敏感性，以及神经纤维和骨骼肌的应激性，镁缺乏可导致这种抑制降低，使神经-肌肉接头处兴奋传递与神经纤维和骨骼肌的应激性增强，延迟儿童正常的线性生长[23]。

本研究相关性分析显示，身高、体重、骨龄、GH、IGF-1 与25（OH）D3、铁、锌、铜、钙、镁呈正相关，进一步证实维生素D 与相关元素对矮小症的影响。张小芳等[24]指出，矮小症儿童血清GH、IGF-1水平与血清钙、镁、维生素D、BMI 呈正相关，这与本研究结果相似。ROC 曲线显示，25（OH）D3、铁、锌、铜、钙、镁联合诊断矮小症的AUC 为0.978，诊断效能较高。

综上所述，矮小症患儿血清维生素D 及相关元素水平低下，身高、体重、骨龄、GH、IGF-1 与25（OH）D3、铁、锌、铜、钙、镁有关，联合检测对矮小症有较高诊断效能。不过本研究属于小样本量研究，研究结论的可靠性还需日后扩大研究范围进一步证实。