抽象的
这项横断面研究的目的是确定囊性纤维化(CF)成人骨密度(BMD)降低的患病率和决定因素。
成人(88)与CF(平均值±sd年龄29.9±7.7 yrs;研究了强制呼气量(FEV1)预测值的58.2±21.5%)。使用双能X射线吸收测量测量腰椎(LS)和股骨颈(FN)和股骨颈(FN)和体组合物的BMD。分析了血液和尿液的激素,骨质周转标记,细胞因子肿瘤坏死因子-α和白细胞介素-6和-1β。fev1(%pred);CF基因型;营养不良;成长史,发展或体重增加延误;分析了皮质类固醇使用。
BMD z评分为−0.58±1.30(平均±1.30)sd),−0.24±1.19。17%的受试者的z得分< - 2.0。与没有ΔF508等位基因的受试者相比,ΔF508突变的纯合子或杂合子受试者的z分数显著降低。多元线性回归显示ΔF508基因型和男性与两个位点的低BMD独立相关。其他与低骨密度独立相关的因素包括营养不良、低25-羟基维生素D水平、低脂肪质量和低FEV1 (% pred)。
总之,囊性纤维化患者骨密度降低与多种因素有关,包括ΔF508基因型、男性、更严重的肺部疾病和营养不良。
囊性纤维化(CF)与编码囊性纤维化跨膜电导调节(CFTR)的基因突变有关。据报道,大约有1000种不同的CFTR突变,最常见的是ΔF508突变1.寿命的延长和肺移植的可用性暴露了与长寿相关的其他并发症。这包括降低骨密度(BMD)和增加骨折率2.由于疼痛和呼吸状态恶化,骨折有可能增加CF患者的发病率2,3.。对于编辑评论,请参阅第9页。
在CF人群的研究中报道了BMD减少了2,4- - - - - -7.对CF患者的BMD纵向研究得出结论,降低骨骼吸收和加速骨质损失有助于降低的BMD8.在CF患者中报道了骨质周转标记的升高水平,包括血清骨钙素,尿N-腹菌和骨特异性碱性磷酸酶5,6,9,10,已经有人提出,在CF中,骨形成和骨吸收之间存在一种有利于骨吸收的不平衡11,12.CF患者25-羟基维生素D水平降低与骨密度降低之间的关联已被报道7.据报道,营养不良也与骨密度降低有关4,5,7,10,13,14.一些研究表明,青春期延迟与骨密度降低有关2,15,但在其他研究中,女性初潮年龄与骨密度无关4,6,7.已经提出了减少的BMD和更严重的肺病之间的关联4- - - - - -6,15.有证据表明,CF中循环细胞因子水平升高可能与骨密度降低有关10,16,17.
目前横断面研究的目的是确定骨密度降低的患病率在大量成年CF人群中;并在多变量模型中确定骨密度降低的决定因素,以确定潜在的预防骨质疏松的危险因素。
材料和方法
研究对象及设计
本研究是一项针对成年CF患者的前瞻性横断面研究,随机抽取174名未接受移植的成年患者(占人口的50%),并在澳大利亚墨尔本阿尔弗雷德医院的区域性成人囊性纤维化服务中心接受治疗。目的是获得一个代表成年CF人群的大研究样本。记录174例患者的性别、年龄、1秒用力呼气量(FEV1)与预测值的百分比、CF基因型、身高和胰腺状况。研究人群的88例患者与未研究人群的86例患者具有相似的基因型和表型特征,证实研究人群具有临床总人群的代表性。
CF的诊断以前已经做过,使用汗液氯化物试验和基于适当的CF表型。CF患者如果已经在接受骨密度降低治疗、怀孕或无法完成研究要求,则被排除在研究之外。在2000年5月至2001年4月期间,研究纳入了年龄在19-59岁的患者(88例,全是白种人,53名男性)。与CF受试者年龄相仿的20名健康志愿者也被招募来提供血液样本。本研究由阿尔弗雷德医院机构伦理委员会批准,并在参与前获得书面知情同意。
临床特点:囊性纤维化受试者
从受试者的病历和访谈中收集了临床特征信息(表1⇓).在本研究中,根据是否需要胰酶替代治疗来控制消化不良、吸收不良或其他不明原因的营养衰竭,将胰腺外分泌状态定义为胰腺不足或胰腺充足。并在常规门诊会诊时进行定期检查。
在平均31.2例患者年期间,强的松龙当量的累积口服/静脉皮质类固醇剂量中位数估计为6007 mg。女性初潮的中位年龄为14岁(范围10-17岁)。10名受试者(11%)每天接受≥400iu维生素D补充剂。35名(40%)受试者报告说,他们以前有过一次或多次骨折。报告的骨折总数为74例。所有骨折均伴有明显创伤。
通过使用连接到Jaeger肺细胞计(主屏Pneumo,版本4.0版; Jaeger,Würzburg,德国)的Lilly气球计评估肺功能来评估肺功能。记录了BMD测量前3个月的最佳肺功能。使用knudson的预测方程,使用电流高度和重量计算体重指数(BMI)(以千克/米平方)和FEV1(%PEAR)et al。18.
采用贝克习惯性体力活动问卷对体力活动进行评估19.每一种活动得分为1-5分,问卷总分为3-15分。膳食摄入量由训练有素的营养师评估,使用4天的家庭测量食物记录。通过计算机膳食分析程序(Foodworks,版本2.10;Xyris软件澳大利亚,布里斯班,澳大利亚)。
放射学评估、骨密度和身体成分测量:囊性纤维化受试者
受试者接受了BMD和身体成分测量的使用双能X射线吸收测量扫描(DPX-IQ,4.7e; Lunar Radiation Corporation,Madison,Wi,USA)的:1)全身,确定脂肪质量,脂肪 -自由群众和全身BMD;2)腰椎(LS)和股骨颈(FN),以确定其BMD。
bmd表达为T-和z -评分。这些数据是使用制造商(月球辐射公司)提供的人口参考数据计算得出的,这些数据来自于来自多个国家的4000名20-79岁白人成年人的BMD测量。t评分的计算方法是,将CF受试者的BMD减去性别特异性人群的年轻成人(20-40岁)的平均BMD,然后除以sd不同性别的年轻人的平均年龄。z分数的计算方法是:CF受试者的BMD减去性别和年龄特异性人群的平均BMD,然后除以sd性别和年龄的平均值。拍摄受试者的脊柱侧位片,并使用标准的放射学标准评估骨质疏松性骨折20..
生化测量
囊性纤维化主体
当受试者临床稳定时,采集静脉血样本,分析血清钙、磷酸盐、碱性磷酸酶和白蛋白水平(日立747和917分析仪;罗氏诊断公司,曼海姆,德国);25-羟基维生素D (Cobra II Auto-gamma计数器;Packard Instrument Co., Downers Grove, IL, USA);睾酮(男性),性激素结合球蛋白,甲状旁腺激素,肿瘤坏死因子-α (TNF-α),白细胞介素(IL)-1β和IL-6(使用化学发光底物的免疫测定)(Immulite 2000;诊断产品公司,Los Angeles, CA, USA);雌激素(女性)、促甲状腺激素、促卵泡激素和黄体生成素(微粒酶免疫分析)(Abbott AxSYM immunoassay analyzer;Abbott Diagnostics Division, Chicago, IL, USA);和骨钙素(双位点免疫放射测定法)(试剂盒DSL-7600;诊断系统实验室公司,韦伯斯特,TX,美国)。 A urine sample was collected for determination of the bone resorption marker N-telopeptide (Osteomark ELISA kit; Ostex International, Inc., Seattle, WA, USA). N-telopeptide levels were corrected for variations in urine concentration and expressed as nanomoles of bone collagen equivalents per millimole of urinary creatinine. The intra- and interassay coefficients of variation for the bone turnover and cytokine assays, respectively, were: osteocalcin 2.7 and 4.0%; N-telopeptide 7.6 and 4.0%; TNF-α 3.2 and 5.2%; IL-1β 4.2 and 6.2%; and IL-6 4.7 and 6.4%.
健康的志愿者
采集静脉血样本,采用与CF受试者相同的方法分析血清TNF-α、IL-1β和IL-6水平。
统计分析
分析数据的正常性,以及适当的,接受对数转换。数据总结为平均值±sd或中位数(四分位数范围)。进行卡方检验或Fisher精确检验,以确定亚组间分类变量的差异。采用未配对t检验或Mann-Whitney u检验比较平均值或中值。采用Pearson相关性、Spearman相关性和单因素方差分析评估变量之间的相关性。CF基因型的影响分为三类:ΔF508为纯合子,ΔF508为杂合子,ΔF508为无等位基因。口服/静脉使用皮质类固醇作为一个二项式变量进行分析,因为在估计累积的强的松龙当量剂量时可能存在召回和信息偏差。进行多元线性回归,以确定哪些变量与LS和FN BMD z评分显著且独立相关。该分析使用了85名接受基因型检测的受试者的数据。为了在本研究和其他研究中纳入重要的相关因素,并减少单变量分析中神秘混淆的影响,我们使用了一种向后消除技术,包括了除以下排除的变量外的所有变量。性别特异性变量(女性初潮年龄和男性睾酮水平)被排除在外,体重也被排除在外,其影响被纳入其他变量(无脂量和脂肪量)、身体活动和饮食摄入量, for which the data were incomplete and for which there were no correlations with outcome variables on univariate analyses. The largest possible patient group was modelled at each step and the least significant variables eliminated. Regression models were further validated using a stepwise selection approach. The significance level was taken as a p-value of <0.05.
结果
生化结果
CF受试者的生物化学结果如表3所示⇓.与冬季受试者相比,夏季受试者25-羟维生素D水平有更高的趋势(10月- 3月71 nM(中位数))。与4月至9月52日;P <0.05(Mann-Whitney测试))。低25-羟基胺D水平与胰腺状态没有相关(P = 0.25)。
在任何CF受试者或健康志愿者中均未检测到IL-1β (<5 pg·ml)−1).15名(75%)志愿者(<5 pg·ml)未检测到IL-6−1).10名(50%)志愿者(<4 pg·ml)未检测到TNF-α−1).以受试者IL-6和TNF-α的95%下限为参考范围,上限分别为10.4和11.7 pg·ml−1分别。29例(36%)CF受试者未检测到TNF-α, 39例(48%)CF受试者未检测到IL-6。19例(23%)CF受试者IL-6水平高于参考值范围,5例(6%)CF受试者TNF-α水平升高。IL-6和TNF-α水平在28例CF受试者中均检测到。
骨密度测量
骨密度和身体成分测量结果如表4所示⇓.三十七(42%)受试者在测试的三个位点中的一个或多个中的BMD Z分数为<-1,具有15(17%)的BMD Z分数<-2。骨质疏松型T分析(<-2.5)的患病率为15%,另外42%的受试者在一个或多个位点处的T-1分数范围-1.0-2.5。与女性相比,所有部位的男性在BMD Z分数上显着降低,表明雄性在骨矿物相对于年龄匹配的正常群体表现出更大的缺陷。
与骨密度相关
与没有ΔF508等位基因的受试者(分别为0.43±1.26和0.80±1.26)相比,ΔF508突变纯合子(分别为- 0.67±1.33和- 0.37±1.24)或杂合子(分别为- 0.73±1.16和- 0.44±1.03)的LS和FN的平均BMD Z-scores显著降低;p<0.05(单因素方差分析))(图1⇓).
与LS和/或FN BMD Z-score显著相关的所有变量的相关性见表5⇓6.⇓,与BMD的年龄的相关性。与胰腺的受试者的平均BMD Z分数没有显着差异,与胰腺足够的胰腺相比,在LS(-0.58±1.33和-0.61±1.14中,分别为LS; P = 0.94)或FN(-0.23±1.24和-0.29±0.89分别; p = 0.88)。年龄,血清钙,磷酸盐,甲状旁腺激素,25-羟基vitamin d,骨甲酰素,TNF-α,IL-6,雌性和雌二醇中的睾酮,身体活动评分和能量和钙的膳食摄入量与之无关无论是ls还是fn bmd z分数。通过FEV1(%PRED)测量,物理活动分数与疾病严重程度没有显着相关。
腰椎和股骨颈部矿物密度Z分析的多种线性回归分析
多元线性回归分析表明,下LS BMD Z分数最重要的独立预测因子是ΔF508CF基因型(Homozygote或杂合子)的存在,如补充肠内营养,男性性别,低血清磷酸盐水平要求所示的营养不良,降低血清25-羟基维生素D水平和较高的脂肪质量(表7⇓).FN BMD Z-score的最佳预测因子为男性、低脂肪质量、ΔF508基因型和更严重的疾病(FEV1) (% pred)(表7)⇓).识别的重要变量占LS BMD Z分数的44%,其中34%在FN BMD Z分数中。
进一步的分析表明,CF基因型与性别(CHI平方试验)无关,并且年龄,BMI或血清25-羟基维生素D,骨钙素,甲状旁腺激素或尿道N-甜点水平无显着差异基因型类别(单向ANOVA)。Cf基因型和FEV1(%Pred)之间没有关联,即使年龄的效果也被占了。然而,胰腺状态和基因型有100%的受试者,ΔF508是胰腺的均匀性,而对于ΔF508等位基因的那些杂合的那些杂合的78%(P <0.01;Chi-Squared测试)。
讨论
在目前的大型横断面研究中,发现骨密度降低在成年CF患者中很常见,17%的人在一个或多个部位的骨密度z -评分< - 2.0。这证实了来自欧洲、英国和澳大利亚的其他报道4- - - - - -6,22,23.最近发表的一项澳大利亚研究报告称,CF成年患者的平均BMD T-和z -评分与本研究相似,且BMD z -评分< - 2的成年人比例相似22.在目前的研究中,在一个代表成年CF人群的大样本中,显示了骨密度降低与ΔF508 CF基因型和男性之间的强相关性,独立于肺部疾病、胰腺功能不全、维生素D缺乏和营养缺乏。多变量模型确定的自变量占成年CF患者LS BMD Z-score变异性的44%,FN BMD Z-score变异性的34%。
本研究扩展了以往关于CF骨密度降低病因的研究。结果表明,CF骨密度降低似乎具有遗传成分,与肺病严重程度和营养缺陷无关。尽管有报道称遗传因素在一般人群骨量的变异中占很大比例24,既往未见骨密度基因依赖型CF患者的报道。
在本研究中,与没有ΔF508等位基因的受试者相比,ΔF508 CF突变纯合或杂合的受试者LS和FN的平均BMD z评分均显著降低。目前的研究结果可能具有重要的临床意义,因为它们表明,骨密度降低的风险可以根据ΔF508突变是否存在进行分层。虽然目前的作者承认大多数CF患者携带ΔF508突变,但没有ΔF508突变的比例仍然很显著。没有ΔF508等位基因的受试者比例(12%)高于其他研究(4-6%),为进行分析提供了更大的动力。此外,当重要的混杂因素如胰腺状况和维生素D水平被考虑在内时,ΔF508突变与BMD降低独立相关。在本研究中,ΔF508纯合子的受试者100%表现为胰腺功能不全。胰腺功能不全与BMD下降无关或低血清浓度水平和基因型之间没有关联,血清人体内25 -羟维生素D水平的贡献ΔF508 BMD下降会因此似乎不能解释为胰腺或维生素D不足。目前的发现与CF患者的其他报道一致,BMD与胰腺状态没有联系6,13.
据笔者所知,目前尚无基因型与骨密度相关的研究报道。本研究发现纯合子与杂合子平均骨密度无差异,这与其他研究报道的结果一致5,15.虽然已显示CFTR在许多身体组织中表达,但没有关于它是否在骨中表达的报道25.ΔF508突变与骨密度降低相关的机制尚不清楚。这可能与骨转换增加有关,因为有报道称ΔF508纯合子的CF患者骨转换标志物水平高于非纯合子的CF患者5.需要纵向研究,以检验CF患者在患者骨矿物质率的影响和骨矿物质损失的影响。
在本研究中,在M多变量分析的LS和Fn中,雄性性别与下部BMD独立相关。这些发现与其他研究一致4,5,并表明成年男性与CF相对于健康的同龄人表现出更大的骨矿物缺陷而不是女性。目前对目前的男性性腺病性的研究没有证据表明,睾酮水平与BMD无关。性别和基因型之间没有相关性,这使得性行为作为CF基因型和BMD之间的关联可能的混淆。雄性倾向于表现出增加的骨质成交量,具有较高的骨钙蛋白和N-腹腔中的中位数。
目前的发现可能反映了CF中生存的性别偏见,因为很少有女性能存活到成年26.对儿童期到成年期的骨密度的纵向研究可能有助于确定是生存中的性别偏见,还是其他因素,如男性更严重的营养失衡,是导致成年CF患者骨密度存在性别差异的原因。有证据表明,患有CF的男性比女性有更严重的营养缺陷,是吗27- - - - - -29.
营养状况差和血清25-羟维生素D水平低也与骨密度降低有关。低脂肪量与低LS BMD Z-score相关,而高脂肪量与低FN BMD Z-score相关。这些发现与约涅斯库的发现一致et al。10他还推测,骨密度下降和无脂质量下降可能存在关联通过CF的其他特征,例如物理不活跃,皮质类固醇使用和身体蛋白质的丧失,导致与慢性肺病相关的分解代谢。这些发现与目前的结果表明,肺部感染,营养状况和骨代谢的关系进一步研究,并确认了优化营养状况作为CF管理的组成部分的重点30..
本研究发现,肺疾病严重程度(FEV1 (% pred))与FN BMD Z-score独立相关。这支持了其他研究的发现4- - - - - -6,14.骨密度降低与慢性和急性感染和炎症之间的联系已经被提出5,10,骨代谢标志物的改变已被报道伴随CF肺部感染加重31.在本研究中,即使考虑到年龄的效果,基因型和FEV1(%PEREP)之间没有相关性,这与其他报告一致的基因型与肺病的严重程度之间的相关性不良1.
TNF-α和IL-6水平的血清水平与LS或FN BMD Z分数无关。这一发现与其他人报告的关联相反10.在本研究中,当受试者临床稳定时,检测细胞因子水平一次。作者认为这是横断面研究设计的局限性。BMD和细胞因子的连续测量可能有助于确定细胞因子在CF骨代谢中的作用。然而,目前的结果为异质性稳定CF患者中细胞因子水平提供了重要信息。
体育活性水平可能对本研究中发现的肺病严重程度和降低的BMD之间的影响有影响。然而,BMD和物理活动之间没有发现相关性,也不存在身体活动,并且FEV1(%pred)相关。这表明身体活性水平并不混淆疾病严重程度和降低BMD之间的关联。目前的发现与IoneScu的发现一致et al。10,但在单变量研究中,与其他报道体力活动与骨密度之间存在关联的研究没有关系4,5或多元22分析。
目前的作者承认,当前研究的横断面设计存在局限性,其中包括25-羟维生素D水平的季节性变化,缺乏肺病发作频率和严重程度的数据,困难在量化身体活动水平长时间期间骨质增生和缺乏身体活动工具特定CF。然而,作者认为,目前的数据,来自大量的、有代表性的CF人口样本和使用多元分析技术,为CF患者BMD降低的潜在机制提供了新的见解。
总之,减少骨矿物密度在具有囊性纤维化的成人中常见。该ΔF508囊性纤维化基因突变,男性,较差的营养状况,较严重的肺部疾病的独立与骨密度降低有关。ΔF508降低囊性纤维化骨密度的作用机理仍然待阐明。本作者建议所有成人囊性纤维化患者对骨矿物密度进行评估,并及时干预以预防和治疗急性肺部劣化,生长和青春期延迟等问题,以及营养赤字等问题。需要进一步的研究来确定囊性纤维化中骨密度降低的自然病史,并优化治疗干预措施。
致谢
作者感谢L. Francis对这项研究的协助。
- 已收到2004年4月28日。
- 接受2004年8月24日。
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