李 然,溫志剛,余 擎,3,肖蘇妹*

(1.中山大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院,中國(guó)廣東廣州510030；2.江門中心醫(yī)院/中山大學(xué)附屬江門醫(yī)院內(nèi)分泌科,中國(guó)廣東江門529030；3.廈門大學(xué)第一附屬醫(yī)院腫瘤醫(yī)院,中國(guó)福建廈門361003)

骨質(zhì)疏松癥是一種常見的骨代謝性疾病,以骨量降低和骨微結(jié)構(gòu)破壞為特征,導(dǎo)致骨脆性增加,從而增加骨折發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)[1]。骨質(zhì)疏松癥的發(fā)病率隨著年齡增長(zhǎng)而增高[2]。近年來,隨著世界老年人口的不斷增長(zhǎng),骨質(zhì)疏松癥因其發(fā)病率高,影響生活質(zhì)量,并且給醫(yī)療系統(tǒng)帶來沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)而日益受到臨床和公共衛(wèi)生界的關(guān)注。青春期是骨量積累的重要階段,據(jù)估計(jì)約40%的峰值骨量在該時(shí)期取得[3]。研究顯示,青春期積累骨量的多少與之后骨質(zhì)流失的速度和老年患骨質(zhì)疏松癥的風(fēng)險(xiǎn)息息相關(guān)[4]。因此,在青春期獲得足夠的骨量是預(yù)防骨質(zhì)疏松的關(guān)鍵。

以往的研究表明,性激素是影響骨骼發(fā)育的重要因素[5],但是目前以女性青少年為人群的研究數(shù)量不多且意見不一。有些報(bào)道認(rèn)為雌二醇(oestradiol,E2)水平與女性青少年骨密度(bone mineral density,BMD)呈正相關(guān)[6～7],但有的研究顯示兩者并不相關(guān)[8]。同時(shí),睪酮(testosterone,T)作為男性青少年骨骼發(fā)育的重要影響因素[9～10],在女性青少年中的數(shù)據(jù)較少,關(guān)聯(lián)尚不明確。性類固醇主要通過性激素結(jié)合球蛋白(sex hormone-binding globulin,SHBG)和白蛋白在血液中存儲(chǔ)和運(yùn)輸,由于SHBG與T和E2之間結(jié)合緊密,因此對(duì)T和E2的生物可利用水平有所影響[11]。SHBG在一些中老年女性的研究中已被證實(shí)與骨質(zhì)流失相關(guān)[12],但只有很少的研究調(diào)查了SHBG與女性青少年BMD之間的關(guān)系,而且得出的結(jié)論也不一致,有的研究顯示兩者之間呈負(fù)相關(guān)[13],有的研究則發(fā)現(xiàn)兩者不具有相關(guān)性[14]。

目前,相關(guān)研究在我國(guó)女性青少年人群當(dāng)中開展更少,數(shù)量更加有限。本研究通過探討女性青少年性激素水平與跟骨超聲骨參數(shù)的相關(guān)性,可為理解性激素對(duì)骨骼發(fā)育的作用提供幫助,并為女性青少年峰值骨量模型的建立和骨質(zhì)疏松癥的預(yù)防提供參考。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

采用志愿者形式招募江門市某中學(xué)女生(共774人)為調(diào)查對(duì)象。納入標(biāo)準(zhǔn):所有簽署知情同意書的12～18歲中學(xué)女生；精神或認(rèn)知正常；自愿報(bào)名且家長(zhǎng)同意。排除標(biāo)準(zhǔn):現(xiàn)患或曾患有影響骨代謝或性激素狀況的疾病(如慢性腎臟或肝臟疾病、腫瘤、甲狀腺疾病、甲狀旁腺疾病等)者,過去或現(xiàn)在使用過影響骨代謝的藥物者,以及過去一年內(nèi)接受過影響性激素狀態(tài)的藥物(或治療)者。最終共721例資料完整的學(xué)生納入本次研究。所有受試者均自愿參加,其監(jiān)護(hù)人均簽署了知情同意書。

1.2 研究方法

本研究采取橫斷面調(diào)查的方法,抽樣方法為方便抽樣。

1.3 問卷調(diào)查

問卷調(diào)查以班級(jí)為單位,由經(jīng)過統(tǒng)一培訓(xùn)的調(diào)查員面對(duì)面輔導(dǎo)學(xué)生填寫,收集研究對(duì)象的一般人口學(xué)資料、既往病史、家族疾病史等信息。采用《兒童休閑活動(dòng)調(diào)查問卷》(Children’s Leisure Activities Study Survey-Chinese edition)[15]調(diào)查學(xué)生的體力活動(dòng)和閑暇活動(dòng)情況,并根據(jù)活動(dòng)類型、持續(xù)時(shí)間以及每項(xiàng)活動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)能量消耗計(jì)算個(gè)體的總體力活動(dòng)能量代謝當(dāng)量(metabolic equivalent,MET)。該問卷已被國(guó)內(nèi)外多項(xiàng)同類研究采用,并在我國(guó)已經(jīng)過信度和效度評(píng)價(jià),結(jié)果顯示信度較好且效度較高[16]。

1.4 體格檢查

由經(jīng)過嚴(yán)格培訓(xùn)的臨床醫(yī)生或研究人員采用統(tǒng)一方法測(cè)量身高、體重,并計(jì)算體重指數(shù)(body mass index,BMI),BMI=體重(kg)/身高(m)的平方。身高的測(cè)量讀數(shù)精確到0.1 cm,體重的測(cè)量讀數(shù)精確到0.1 kg。所有指標(biāo)測(cè)量?jī)纱?取平均值。

1.5 生化指標(biāo)檢測(cè)

采集血液之前禁食12 h到14 h,次日早晨保持空腹采集血液約3 mL,分離血清后置于-80℃超低溫冰箱保存。所有已經(jīng)歷初潮女生的采血工作均在月經(jīng)周期開始后的2～5 d完成。采用西門子Centaur XP型全自動(dòng)免疫分析儀(馬薩諸塞州,美國(guó))通過化學(xué)發(fā)光法測(cè)定血清T、E2及SHBG水平,并采用商用試劑盒(富士膠片和光純藥株式會(huì)社,日本)通過溴甲酚綠法測(cè)定白蛋白水平。基于樣本重測(cè)結(jié)果(n=20),所有測(cè)定變異系數(shù)在5%以內(nèi)。通過Vermeulen公式[17]計(jì)算出生物可利用睪酮(bioavailable testosterone,BioT)和生物可利用雌二醇(bioavailable oestradiol,BioE2)水平。

1.6 定量超聲法測(cè)量骨參數(shù)

采用美國(guó)Hologic公司生產(chǎn)的Sahara Clinical Bone Sonometer測(cè)量調(diào)查對(duì)象右腳跟骨骨參數(shù),結(jié)果指標(biāo)包括振幅超聲衰減系數(shù)(broadband ultrasound attenuation,BUA)和超聲速度(speed of sound,SOS)。BUA能很好地反映骨骼的礦物質(zhì)含量,且與雙能X射線骨密度儀(Dual Energy X-ray Absorptiometry,DEXA)測(cè)定的BMD關(guān)聯(lián)性強(qiáng),而SOS反映了骨骼的彈性和微觀結(jié)構(gòu)[18]。根據(jù)以上兩種指標(biāo)計(jì)算硬度指數(shù)(stiffness index,SI),SI=(0.67×BUA+0.28×SOS)-420。所有測(cè)量均由經(jīng)過嚴(yán)格培訓(xùn)的技術(shù)人員統(tǒng)一執(zhí)行。BUA和SOS的變異系數(shù)分別為2.3%和 0.2%(n=20)。

1.7 統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS 23.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。正態(tài)分布資料用均值±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)描述,偏態(tài)分布資料用中位數(shù)和四分位間距描述。采用兩種線性回歸模型分析性激素水平對(duì)骨參數(shù)的影響。模型1包括所研究的性激素水平；模型2包括所研究的性激素水平和各項(xiàng)混雜因素。模型2中調(diào)整的混雜因素包括年齡、身高、體重、是否初潮和體力活動(dòng)。采用雙側(cè)檢驗(yàn),檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05。

2 結(jié)果

2.1 一般情況

本研究通過招募來自江門市某中學(xué)的女性學(xué)生,共收集774例樣本資料。剔除不符合納入標(biāo)準(zhǔn)的、資料不完整的和生化指標(biāo)缺失的樣本后,共721例完整樣本納入本次研究。研究對(duì)象的基本情況如表1所示,平均年齡14.98±1.46歲,BMI為19.18±2.89 kg/m2,體力活動(dòng)中位數(shù)(四分位間距)為16.73(12.13,24.74)MET·h/d。生化指標(biāo)方面,T與BioT的平均水平分別為0.49±0.29 ng/mL與0.20±0.16 ng/mL,E2與BioE2的平均水平分別為 70.15±41.55 pg/mL 與 48.26±31.68 pg/mL,SHBG的平均水平為44.76±19.45 nmol/L。骨參數(shù)方面,BUA、SOS與SI的平均水平分別為70.98±18.08 dB/MHz、1 562.84±25.71 m/s與 65.15±17.70。

表1 研究對(duì)象的一般情況Table 1 Basic characteristics of studied subjects (n=721)

2.2 性激素水平與骨參數(shù)的關(guān)聯(lián)分析

采用兩種線性回歸模型分析性激素水平與骨參數(shù)的關(guān)聯(lián),模型2中調(diào)整的混雜因素包括年齡、身高、體重、是否初潮和體力活動(dòng),結(jié)果見表2。模型1中,隨著總睪酮(total testosterone,TT)水平的增高,BUA和SI呈增加趨勢(shì),sβ分別為0.101和0.098(P＜0.01)；隨著BioT 水平的增高,BUA、SOS、SI均呈增加趨勢(shì),sβ分別為0.123、0.084和0.118(P＜0.05)；SHBG 與 BUA、SOS、SI均呈負(fù)相關(guān),sβ分別為-0.111、-0.077 和-0.107(P＜0.05)。模型 2中,隨著TT水平的增高,BUA和SI也均呈增加趨勢(shì),sβ分別為 0.078 和 0.083(P＜0.05)；BioT 水平也與 BUA、SOS、SI均呈正相關(guān),sβ分別為 0.092、0.091和0.100(P＜0.05)；而SHBG只與SOS呈負(fù)相關(guān)(sβ=-0.079,P＜0.05)。

2.3 初潮前后性激素水平與骨參數(shù)的關(guān)聯(lián)

以是否經(jīng)歷初潮進(jìn)行分層,進(jìn)一步研究女性青少年性激素水平與骨參數(shù)的關(guān)聯(lián)。

針對(duì)初潮前的113名女性青少年的性激素水平與骨參數(shù)關(guān)聯(lián)度的線性回歸分析結(jié)果見表3。模型1中,隨著TT水平的增高,BUA、SOS、SI均呈增加趨勢(shì),sβ 分別為 0.300、0.218 和 0.296(P＜0.05)；BioT水平亦與BUA、SOS、SI均呈正相關(guān),sβ分別為 0.322、0.245 和 0.321(P＜0.05)；而 SHBG 只與 SI呈負(fù)相關(guān)(sβ=-0.203,P＜0.05)。模型2 中,TT 水平與BUA、SOS、SI均為正關(guān)聯(lián),sβ 分別為 0.250、0.206和0.255(P＜0.05)；BioT水平同樣與3項(xiàng)指標(biāo)為正關(guān)聯(lián),sβ 依次為 0.271、0.238 和 0.282(P＜0.05)；而SHBG與BUA、SOS、SI的關(guān)聯(lián)均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。

針對(duì)初潮后的女性青少年的關(guān)聯(lián)分析結(jié)果見表4,只有SHBG在模型1中與BUA和SI呈負(fù)相關(guān),sβ分別為-0.091和-0.087(P＜0.05),其他性激素水平與BUA、SOS、SI的關(guān)聯(lián)均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。

3 討論

本研究分析了女性青少年中各項(xiàng)性激素水平與骨參數(shù)之間的關(guān)聯(lián),并以是否經(jīng)歷初潮對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行了分層,進(jìn)一步分析女性青少年中性激素水平對(duì)骨參數(shù)的影響在初潮前后的差異。結(jié)果顯示在女性青少年中,T與BioT水平與高骨參數(shù)相關(guān),SHBG與骨參數(shù)負(fù)相關(guān),但在校正混雜因素后SHBG只與SOS負(fù)相關(guān)。分層分析顯示,在女性青少年中,T在初潮前對(duì)骨形成有很強(qiáng)的促進(jìn)作用,在初潮后則未顯示出顯著關(guān)聯(lián)。

表2 性激素水平與骨參數(shù)的關(guān)聯(lián)分析結(jié)果Table 2 Association results between sex hormones and bone parameters (n=721)

表3 初潮前研究對(duì)象性激素水平與骨參數(shù)的關(guān)聯(lián)分析結(jié)果Table 3 Association results between sex hormones and bone parameters in subjects before menarche (n=113)

表4 初潮后研究對(duì)象性激素水平與骨參數(shù)的關(guān)聯(lián)分析結(jié)果Table 4 Association results between sex hormones and bone parameters in subjects after menarche (n=608)

3.1 女性青少年T水平與骨表型的關(guān)系

既往研究表明T水平與骨量相關(guān),但多數(shù)是在男性人群中進(jìn)行的研究[5]。目前,在女性青少年中的研究結(jié)果并不一致,部分研究報(bào)道了正相關(guān)[6,19],而一些研究認(rèn)為兩者之間沒有聯(lián)系[7,10],也有研究提出T與骨總橫截面積、骨膜周長(zhǎng)呈正相關(guān),而與BMD呈負(fù)相關(guān)[14]。本研究結(jié)果顯示,在女性青少年中BioT水平與BUA、SOS、SI均呈正相關(guān),TT水平與BUA、SI均呈正關(guān)聯(lián)(表2)。Xu等[19]在相同年齡段的女性人群的研究中發(fā)現(xiàn),T對(duì)骨骼發(fā)育具有重要的促進(jìn)作用。這些結(jié)果提示T不只是在男性中有作用,在女性青少年中也同樣能夠影響骨骼發(fā)育,提高骨量水平。既往研究認(rèn)為,T能通過受體作用于軟骨細(xì)胞和骨細(xì)胞并產(chǎn)生相應(yīng)的生物學(xué)效應(yīng)[10],同時(shí)T也對(duì)人體破骨細(xì)胞的形成和骨吸收有直接和間接的抑制作用[20]。

在以往的研究當(dāng)中,T水平與骨量的正關(guān)聯(lián)往往是在青春期早期的女性中發(fā)現(xiàn)的。Csakvary等[6]在133名女性青少年中發(fā)現(xiàn)T水平與總BMD和腰椎BMD呈正相關(guān),但該現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)于TannerⅠ期,處于TannerⅡ～Ⅳ期的研究對(duì)象中并無此關(guān)聯(lián)。本研究發(fā)現(xiàn)在初潮前的青少年女性當(dāng)中,T水平與骨參數(shù)呈現(xiàn)顯著的正相關(guān),而在初潮后未發(fā)現(xiàn)T水平與任何結(jié)果指標(biāo)相關(guān)。這些結(jié)果表明T對(duì)女性青少年骨骼的影響可能是非線性的,以初潮時(shí)間為分界線,T在青春期早期對(duì)女性骨量積累有顯著的促進(jìn)作用,在青春期晚期則沒有這種影響。可能原因?yàn)樵诔醭焙?T促進(jìn)骨骼生長(zhǎng)的作用被雌激素誘導(dǎo)的骺板閉合[21]所抑制,盡管如此,T對(duì)青少年女性的骨骼發(fā)育和生長(zhǎng)情況仍起到很大的作用[19]。

3.2 女性青少年E2水平與骨表型的關(guān)系

在成年女性中,關(guān)于性激素與骨量之間的研究較多[11,22],這些研究結(jié)果表明高水平的E2與中老年女性骨量呈正相關(guān),并且是骨質(zhì)疏松性骨折的保護(hù)因素。但是,在女性青少年人群里E2對(duì)骨量影響的研究相對(duì)較少。一項(xiàng)關(guān)于9～15歲青少年女性肌量、激素水平與BMD關(guān)系的研究顯示,E2水平與BMD不相關(guān)[8]。本研究亦未發(fā)現(xiàn)青少年女性E2水平與骨參數(shù)相關(guān)。在此之前,多項(xiàng)在老年人群中的研究顯示,E2對(duì)BMD的作用存在一個(gè)閾值水平,E2對(duì)BMD的顯著作用只存在于閾值上下的其中一側(cè)[23～24],研究還提示同樣的現(xiàn)象可能也在青少年人群中存在。遺憾的是,在本研究的人群中未能發(fā)現(xiàn)類似現(xiàn)象,考慮到與以往的一些研究相比,我們的研究人群E2水平相對(duì)較高,推測(cè)可能是因?yàn)楸狙芯看蟛糠盅芯繉?duì)象的E2水平處于閾值之上,所以觀察不到E2水平與骨參數(shù)的關(guān)聯(lián)。

3.3 女性青少年SHBG水平與骨表型的關(guān)系

SHBG是一種由肝臟產(chǎn)生并釋放的具有高親和力的結(jié)合蛋白,是運(yùn)輸性激素的載體之一。本研究發(fā)現(xiàn)SHBG與青少年女性的骨參數(shù)呈負(fù)相關(guān),但在校正混雜因素之后只與SOS負(fù)相關(guān)(表2)。以往研究認(rèn)為SHBG可以調(diào)節(jié)性激素的代謝和生物可利用水平,從而間接對(duì)骨骼產(chǎn)生影響[6]。因此,SHBG與骨參數(shù)負(fù)相關(guān)的可能原因是,SHBG水平的升高會(huì)限制T的生物活性[25],這也與本研究中比起TT水平,BioT水平與骨參數(shù)關(guān)聯(lián)更加顯著的結(jié)果相符合。另外,SOS是可以反映骨骼結(jié)構(gòu)的指標(biāo)[18]。Wang等[7,14]在258名青少年女性當(dāng)中發(fā)現(xiàn)SHBG與骨皮質(zhì)比例以及厚度呈負(fù)相關(guān)。這些結(jié)果提示SHBG對(duì)青春期女性骨骼結(jié)構(gòu)的改變有所影響。

本研究同時(shí)存在一些缺點(diǎn)和不足。第一,本研究中骨參數(shù)的測(cè)量采用的是定量超聲法而非金標(biāo)準(zhǔn)DEXA。然而,既往在不同人群中的許多研究顯示,這兩種測(cè)量方法的結(jié)果具有很強(qiáng)的相關(guān)性[26～27]。其中,在青少年人群中的相關(guān)性約為70%[28～29]。此外,定量超聲法具有無輻射和便攜性的優(yōu)點(diǎn),更適宜在健康青少年人群的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查中使用；第二,本研究?jī)H采用了超聲骨參數(shù)作為測(cè)量指標(biāo),并未檢測(cè)血清中相關(guān)骨代謝指標(biāo)。其實(shí),既往一些血清性激素與骨代謝指標(biāo)的關(guān)聯(lián)研究也支持了本研究結(jié)果,例如:Hannemann等[30]報(bào)道TT水平與骨形成指標(biāo)骨鈣素呈正關(guān)聯(lián),Chapurlat等[31]發(fā)現(xiàn)SHBG水平與骨吸收指標(biāo)血清I型膠原C-末端肽呈正相關(guān)；第三,本研究為橫斷面研究,不能提供因果關(guān)聯(lián)信息。本研究提示在探討女性青少年骨骼發(fā)育影響因素時(shí),要重視對(duì)性激素尤其是T水平的評(píng)估。但如果要為我國(guó)女性青少年峰值骨量模型的建立提供更為確切的依據(jù),還需要在未來進(jìn)行更多的前瞻性研究。