【摘要】：背景及目的： 慢性阻塞性肺疾病(COPD)是一種常見(jiàn)具有氣流受限特征的慢性呼吸系統(tǒng)疾病,致殘率、病死率高,且有越來(lái)越高的趨勢(shì),到2020年,COPD可能成為第三大致死性疾病。骨質(zhì)疏松癥以骨量減少、骨結(jié)構(gòu)退化和骨折風(fēng)險(xiǎn)增加為特征,是COPD重要的系統(tǒng)性合并癥之一,其在COPD的發(fā)病率明顯高于正常人群。在嚴(yán)重骨質(zhì)疏松病人,肺活量隨胸椎壓縮性骨折和脊柱后凸增多而逐步下降。以往的研究顯示：肺功能下降與骨密度下降在某種程度上存在一定的相關(guān)性。但COPD繼發(fā)骨質(zhì)疏松的潛在機(jī)制尚有待進(jìn)一步闡明。 COPD以肺外周氣腔異常持久擴(kuò)大,伴肺泡壁結(jié)構(gòu)破壞為特點(diǎn)。蛋白酶-抗蛋白酶系統(tǒng)失衡學(xué)說(shuō)占重要地位,近來(lái)研究顯示,基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)及其抑制劑(TIMPs)的平衡在COPD和哮喘患者的肺泡壁細(xì)胞外基質(zhì)的降解和重塑中占重要地位。MMPs是一組由鈣離子激活的含鋅離子內(nèi)肽酶,廣泛存在于各種結(jié)締組織中,是降解細(xì)胞外基質(zhì)和基底膜過(guò)程中必不可少的酶。在COPD發(fā)展的不同時(shí)期,MMP-9表達(dá)水平不同。TIMPs是MMPs的內(nèi)源性天然抑制因子,MMP-9/TIMP-1的比例,目前被認(rèn)為是反映氣道組織破壞與修復(fù)動(dòng)態(tài)平衡的標(biāo)志。 另一方面,MMPs又是反映骨吸收和骨重建的關(guān)鍵酶。不僅破骨細(xì)胞及其前體細(xì)胞,單核細(xì)胞等也可產(chǎn)生分泌MMP-9,MMP-9促進(jìn)骨吸收。MMP-9在破骨細(xì)胞遷移和骨吸收過(guò)程中起重要作用。MMP-9在破骨細(xì)胞中特異性表達(dá),可促進(jìn)骨質(zhì)疏松形成,可能在破骨性骨吸收中發(fā)揮重要作用。TIMP-1可阻止骨吸收。 TNF-α是已經(jīng)明確的重要的COPD系統(tǒng)性炎癥因子,COPD系統(tǒng)性合并癥的發(fā)生和發(fā)展均與其有關(guān)。TNF-α亦被證實(shí)是骨代謝和重塑的重要調(diào)節(jié)因子,可能通過(guò)協(xié)同作用的方式刺激破骨細(xì)胞的分化。TNF-α和IL-1β、IL-6等多個(gè)血清炎癥性細(xì)胞因子與高分辨CT下定量評(píng)估的肺氣腫嚴(yán)重程度之間存在明確的相關(guān)性。同時(shí),TNF-α和IL-1β,IL-6等細(xì)胞因子已經(jīng)被證實(shí)是骨代謝和重塑的重要調(diào)節(jié)因子,可以通過(guò)協(xié)同作用的方式刺激破骨細(xì)胞的分化。這些炎癥因子一方面對(duì)間質(zhì)細(xì)胞作用調(diào)節(jié)骨誘裂的發(fā)生,另一方面還可以直接作用于破骨細(xì)胞及其前體細(xì)胞,最終結(jié)果可以導(dǎo)致破骨細(xì)胞活性增強(qiáng),引起和加速骨質(zhì)破壞和骨量丟失。除此之外,這些炎癥因子還可以與骨質(zhì)疏松相關(guān)蛋白OPG/RANK/RANKL系統(tǒng)發(fā)生相互作用,共同調(diào)節(jié)骨代謝。 骨質(zhì)疏松相關(guān)蛋白OPG/RANK/RANKL系統(tǒng)是骨代謝的重要調(diào)節(jié)因子,在絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮重要作用。骨質(zhì)疏松相關(guān)蛋白OPG/RANK/RANKL系統(tǒng)是骨質(zhì)疏松和骨代謝研究領(lǐng)域的重大突破。RANKL和OPG分別是破骨細(xì)胞分化的促進(jìn)因子和抑制因子,二者在體內(nèi)保持一定的比率,如果二者比率失去平衡,就可引起骨代謝紊亂,產(chǎn)生骨量減少／骨質(zhì)疏松癥。然而MMP-9/TIMP-1、TNF-α、OPG/RANK/RANKL系統(tǒng)在COPD繼發(fā)骨質(zhì)疏松發(fā)病過(guò)程中相互關(guān)系及作用,目前尚不明確。 骨質(zhì)疏松癥的發(fā)生是破骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞的平衡失調(diào)引起。骨轉(zhuǎn)換加速即骨吸收超過(guò)骨形成,就導(dǎo)致負(fù)鈣平衡及脫鈣。骨吸收和骨形成的速率可以通過(guò)測(cè)定血清或尿液中細(xì)胞代謝的特有產(chǎn)物而確定。骨代謝標(biāo)志物分為骨形成標(biāo)志物和骨吸收標(biāo)志物,隨著對(duì)這些標(biāo)志物認(rèn)識(shí)的不斷深入,骨轉(zhuǎn)換標(biāo)志物可以作為骨密度測(cè)定的補(bǔ)充手段,更多的應(yīng)用于評(píng)估骨質(zhì)量、預(yù)測(cè)骨折率,以及評(píng)價(jià)骨質(zhì)疏松治療的效果。生化標(biāo)志物以其無(wú)創(chuàng)性、易重復(fù)性和及時(shí)性的優(yōu)點(diǎn)而易于采用。 本研究旨在對(duì)COPD并骨質(zhì)疏松患者血清MMP-9及其抑制劑TIMP-1、 TNF-α、OPG/RANK/RANKL系統(tǒng)及骨轉(zhuǎn)換標(biāo)志物水平定量評(píng)估,明確其與COPD患者骨代謝異常的相關(guān)性,并進(jìn)一步探討其在COPD患者肺功能受損及骨質(zhì)疏松發(fā)生發(fā)展過(guò)程中的作用及相關(guān)性,為COPD并骨質(zhì)疏松患者的治療和監(jiān)測(cè)提供依據(jù)。 本研究分為二部分： 第1部分：慢性阻塞性肺疾病并骨質(zhì)疏松患者血清MMP-9、 TNF-α、與OPG/RANK/RANKL系統(tǒng)相關(guān)性研究 目的：本研究旨在對(duì)COPD并骨質(zhì)疏松患者血清MMP-9及其抑制劑TIMP-1、TNF-α和OPG/RANK/RANKL系統(tǒng)水平定量評(píng)估,明確三者間的相關(guān)性,并進(jìn)一步探討這三者在COPD患者肺功能下降及骨質(zhì)疏松發(fā)生發(fā)展過(guò)程中的作用及相關(guān)性。 方法：1.病人資料及標(biāo)本收集：收集從2010年9月到2012年5月我院穩(wěn)定期COPD男性患者90例,按照GOLD(the Global Initiative for Chronic Obstructive Pulmonary Disease)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行COPD診斷和嚴(yán)重度分級(jí)。為避免女性絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松對(duì)結(jié)果的影響,未納入女性患者。根據(jù)骨密度(BMD)結(jié)果,分為COPD正常骨量組、低骨量組、骨質(zhì)疏松組各30人。均完成細(xì)胞因子檢測(cè)。入組患者要求：年齡超過(guò)40歲；確診COPD穩(wěn)定期；既往有吸煙史或戒煙者。滿足以上入選條件的患者如被證實(shí)具有以下任意一條或多條特征時(shí)則應(yīng)退出本研究(排除標(biāo)準(zhǔn))：1).有嚴(yán)重心腦血管疾病、肝腎功能衰竭、意識(shí)障礙；2)明確患有COPD之外的其它呼吸系統(tǒng)疾病,如哮喘、支氣管擴(kuò)張等；3)既往有骨骼系統(tǒng)疾病史,如骨折、骨軟化癥等；4)風(fēng)濕性疾病史：如類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等；5)內(nèi)分泌代謝疾�。杭谞钕俟δ芸哼M(jìn)、甲狀旁腺功能亢進(jìn)等;6)入組3個(gè)月內(nèi)有口服或吸入或靜脈使用過(guò)糖皮質(zhì)激素；7)入組1年內(nèi)有使用影響骨骼代謝的藥物,包括已經(jīng)確診骨質(zhì)疏松給予治療的患者；8)5年內(nèi)有惡性腫瘤史。所有入組患者均簽署知情同意書(shū)。 所有入組患者當(dāng)日完成一般資料和病史采集、肺功能�；颊呱钯|(zhì)量評(píng)估采用慢性阻塞性肺疾病評(píng)估測(cè)試(COPD Assessment Test, CAT)�；颊呷虢M同日完成骨密度測(cè)定。對(duì)全部受試者正位腰椎L1-4及雙側(cè)股骨頸進(jìn)行骨密度測(cè)定,采用雙能X線快速全身骨密度測(cè)定儀(DXA),BMD測(cè)量結(jié)果包括絕對(duì)值(g/cm2)和T值(表示與參考均值的標(biāo)準(zhǔn)差)兩種形式。按照WHO(the World Health Organization)的骨質(zhì)疏松診斷標(biāo)準(zhǔn),根據(jù)T值做出如下診斷：腰椎L1-4及股骨頸各受檢部位與同性別、同種族健康成人的骨峰值相比,①骨量正常：不足1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差屬正常,即T值≥-1.0；②骨量減少：任一受檢部位-2.5T值-1.0；③骨質(zhì)疏松癥：任一受檢部位T值≤-2.5。按照此標(biāo)準(zhǔn),根據(jù)實(shí)際檢測(cè)結(jié)果,將入組病人分為3組：COPD骨密度正常組(30例)；COPD骨密度減低組(30例)；COPD骨質(zhì)疏松組(30例)。 2.細(xì)胞因子檢測(cè)：所有入組90例患者在次日清晨空腹抽取肘靜脈血10ml,室溫下1000轉(zhuǎn)離心5分鐘,留取上清液,-80℃凍存待測(cè)。MMP-9,TIMP-1,TNF-α1和OPG/RANK/RANKL的檢測(cè)采用ELISA法。OPG/RANK/RANKL系統(tǒng)水平檢測(cè)亦采用ELISA法。 3.統(tǒng)計(jì)方法：采用SPSS13.0(SPSS Inc, Chicago,USA)統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。計(jì)量資料數(shù)據(jù)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示。正態(tài)檢驗(yàn)分析采用Shapiro-Wilk檢驗(yàn),正態(tài)分布的計(jì)量資料組間比較采用單因素方差分析(one-way ANOVA analyses of variance with α post-hoc Tukey's test),參數(shù)之間的相關(guān)性分析采用Pearson相關(guān)分析。分別以腰椎骨密度、股骨頸骨密度為因變量,以血清MMP-9/TIMP-1、TNF-α、OPG/RANK/RANKL水平等為自變量,采用多元逐步線性回歸分析。 p0.05表明差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。 結(jié)果：COPD穩(wěn)定期并骨質(zhì)疏松組與正常骨量組、低骨量組相比較,BMI、 CAT評(píng)分存在顯著性差異(均P0.01)；而年齡、吸煙指數(shù)、FEV1/FVC、FEV1%Pre未見(jiàn)明確統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P0.05)。低骨量組及骨質(zhì)疏松組的腰椎骨密度均較正常骨量組下降,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P0.05,P0.01)。低骨量組及骨質(zhì)疏松組的股骨頸密度較正常骨量組明顯下降,有顯著性差異(均P0.01)。 腰椎骨密度、股骨頸骨密度與BMI顯著正相關(guān)(分別為r=0.278,P0.01; r=0.273,P0.01);腰椎骨密度、股骨頸骨密度與CAT評(píng)分顯著負(fù)相關(guān)(分別為r=-0.331,P0.01; r=-0.486,P0.01)。 血清MMP-9、MMP-9/TIMP-1比值、TNF-a在COPD正常骨量組、低骨量組、骨質(zhì)疏松組依次升高,骨質(zhì)疏松組升高最顯著(P0.05或P0.01)；血清TIMP-1水平在COPD正常骨量組、低骨量組、骨質(zhì)疏松組依次升高,但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P0.05)。血清OPG、RANKL、RANKL/OPG比值在COPD正常骨量組、低骨量組、骨質(zhì)疏松組依次升高,骨質(zhì)疏松組升高最顯著,骨質(zhì)疏松組較正常骨量組均升高(P0.01)；但三組間RANK水平無(wú)顯著性差異(P0.05)。腰椎骨密度、股骨頸骨密度、FEV1%Pre與血清MMP-9顯著負(fù)相關(guān)(分別為r=-0.432, P0.01; r=-0.697, P0.01和r=-0.226,P0.05)；腰椎骨密度、股骨頸骨密度、FEV1%Pre與RANKL(分別為r=-0.434, P0.01; r=-0.538, P0.01和r=-0.325,P0.01)、RANKL/OPG比率(分別為r=-0.345,P0.01和r=-0.420,P0.01和r=-0.459,P0.05)呈顯著負(fù)相關(guān)；而與其它細(xì)胞因子(TIMP-1、TNF-α、OPG、RANK)無(wú)顯著相關(guān)性(P0.05)。 FEV1%Pre與腰椎骨密度、股骨頸骨密度顯著正相關(guān)(r=0.338,P0.01)和(r=0.409, P0.01); MMP-9與TNF-a呈顯著正相關(guān)(r=0.370,P0.001),與OPG呈顯著正相關(guān)(r=0.306, P0.01), MMP-9與RANKL/OPG比值顯著正相關(guān)(r=0.318,P0.01)。 結(jié)論：骨質(zhì)疏松癥是COPD重要的系統(tǒng)性合并癥之一,是多種因素綜合作用的結(jié)果。腰椎骨密度、股骨頸骨密度、FEV1%Pre與血清MMP-9、RANKL、 RANKL/OPG比率顯著負(fù)相關(guān)；而與其它細(xì)胞因子(TIMP-1、TNF-α、OPG、RANK)無(wú)顯著相關(guān)性。在男性穩(wěn)定期COPD患者,升高的基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)-9可能在骨質(zhì)疏松發(fā)揮重要作用,與骨密度下降可能有關(guān)。MMP-9、TNF-α、OPG/RANK/RANKL系統(tǒng)在肺實(shí)質(zhì)損傷和骨質(zhì)疏松的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中,有可能發(fā)揮協(xié)同作用。 第2部分慢性阻塞性肺疾病患者血清MMP-9及其抑制劑-1、TNF-α與骨轉(zhuǎn)換生化指標(biāo)及骨密度的關(guān)系 目的：觀察慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者血清基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)-9及其抑制劑-1、TNF-α與骨轉(zhuǎn)換生化指標(biāo)及骨密度(BMD)的關(guān)系。 方法：收集穩(wěn)定期COPD男性患者90例,采用雙能X線吸光測(cè)定法(DXA)測(cè)定骨密度,根據(jù)BMD檢測(cè)結(jié)果分為正常骨量組、低骨量組、骨質(zhì)疏松組(各30例)。各組患者入組當(dāng)日完成病史采集、肺功能檢查、病情嚴(yán)重程度評(píng)分(CAT評(píng)分),并ELISA法檢測(cè)血清MMP-9、TIMP-1、TNF-α和血清骨堿性磷酸酶(sBAP)、血清骨鈣素(sOC)、血清I型膠原交聯(lián)C端肽(sCTX)水平。 結(jié)果：COPD穩(wěn)定期并骨質(zhì)疏松組與正常骨量組、低骨量組相比較,BMI、 CAT評(píng)分存在顯著性差異(均P0.01)；而年齡、吸煙指數(shù)、FEV1/FVC、 FEV1%Pre未見(jiàn)明確統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P0.05)。低骨量組及骨質(zhì)疏松組的腰椎骨密度、股骨頸密度均較正常骨量組下降,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P0.05或P0.01)。血清MMP-9、MMP-9/TIMP-1比值、TNF-α在COPD正常骨量組、低骨量組、骨質(zhì)疏松組依次升高,骨質(zhì)疏松組升高最顯著(P0.05或P0.01)；血清TIMP-1水平在COPD正常骨量組、低骨量組、骨質(zhì)疏松組依次升高,但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P0.05)。COPD骨質(zhì)疏松組、低骨量組的血清sBAP、sOC水平低于正常骨量組(P0.01),而低骨量組與骨質(zhì)疏松組間未見(jiàn)顯著性差異(P0.05)；COPD骨質(zhì)疏松組與正常骨量組、低骨量組比較,血清sCTX水平升高,存在顯著性差異(均P0.01),而在低骨量組與正常骨量組間未見(jiàn)顯著性差異(P0.05)。腰椎骨密度、股骨頸骨密度、FEV1%Pre與血清MMP-9顯著負(fù)相關(guān)(分別為r=-0.432, P0.01; r=-0.697, P0.01和r=-0.226,P0.05)；腰椎骨密度、股骨頸骨密度、FEV1%Pre與sBAP顯著正相關(guān)(r=0.418, P0.01; r=0.702, P0.01; r-0.295, P0.01)、sOC顯著正相關(guān)((r=0.338, P0.01; r=0.574, P0.01; r=0.278, P0.01)、sCTX呈顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.418, P0.01; r=-0.602, P0.01; r=-0.243, P0.05);而與TIMP-1、TNF-α無(wú)顯著相關(guān)性。FEV1%Pre與血清MMP-9顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.226, P0.05); MMP-9/TIMP-1與sBAP、sOC呈顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.525, P0.01; r=-0.460, P0.01),與sCTX呈顯著正相關(guān)(r=0.635, P0.01)。 TIMP-1與sCTX呈顯著正相關(guān)(r=0.236,P0.05),與sBAP、sOC無(wú)顯著相關(guān)性(P0.05)。TNF-α與sBAP呈顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.350,P0.01),與sCTX呈顯著正相關(guān)(r=0.370,P0.01)。TNF-α與sOC無(wú)顯著相關(guān)性(P0.05)。 結(jié)論：在男性穩(wěn)定期COPD患者,升高的MMP-9、TNF-α與骨轉(zhuǎn)換生化指標(biāo)有一定相關(guān)性,在骨質(zhì)疏松可能發(fā)揮重要作用；血清MMP-9/TIMP-1α TNF-α升高可能與COPD患者骨代謝增快有關(guān)。
【學(xué)位授予單位】：南方醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：R563.9;R580

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 秦健;;絕經(jīng)后婦女血清基質(zhì)金屬蛋白酶-2和基質(zhì)金屬蛋白酶-9與骨密度的關(guān)系[J];中國(guó)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)雜志;2009年11期

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本文編號(hào)：2565742