血清β-半乳糖凝集素-3 在非創傷股骨頭壞死中的意義△

陳敏，劉珊，王榮，劉歆

（1.青島市胸科醫院檢驗科，山東青島 266043；2.青島大學附屬青島市中心醫院，青島腫瘤醫院檢驗科，山東青島 266042；3.臨沂市人民醫院股骨頭科，山東臨沂 276000）

非創傷性股骨頭壞死（non-traumatic osteonecrosis of the femoral head, NONFH）是一種嚴重的骨疾病，其特點是股骨頭血供中斷，導致骨細胞死亡和骨組織坍塌［1］。NONFH 的特點主要體現為發病隱匿、疾病進展迅速、致殘率高，被稱為“不死的癌癥”。晚期NONFH 患者常需行人工全髖關節置換術［2］，通過置換術治療雖然能獲得較可靠的療效，但無法使患側髖關節功能恢復至正常水平，另外，假體并發癥也給患者造成較大負擔與風險。因此早期診斷與治療NONFH 是所有骨科醫生必須面對的問題。

近年來，越來越多的研究開始關注β-半乳糖凝集素-3（lectin galactoside-binding soluble 3,LGALS3）與各種疾病的關系。LGALS3 是凝集素家族的一員，廣泛參與細胞粘附、細胞增殖、細胞凋亡以及細胞間的相互作用［3］，現已有廣泛研究證明LGALS3 與骨疾病相關。Zhang 等［4］的研究表明，MCP 下調IL-1β、MMP13、LGALS3 和COL1A2 的表達，在體外抑制LGALS3 對軟骨細胞的退行性作用，保護軟骨細胞在體內免于變性和死亡。Nakajima 等［5］的研究表明LGALS3 作為免疫檢查點，靶向LGALS3 可以抑制惡性肌肉骨骼腫瘤的侵襲潛力。Zhang 等［6］的研究表明LGALS3 與類風濕關節炎相關，沉默LGALS3 可降低RASFs 炎性細胞因子的表達和分泌。目前LGALS3 在股骨頭壞死中的作用尚未被研究，本文旨在研究血清LGALS3 與NONFH 的關系，為NONFH 的臨床診斷和病情預測提供一定的科學依據。

1 資料與方法

1.1 納入與排除標準

納入標準：（1）患者符合《中國股骨頭壞死臨床診斷指導原則》（2020 年版）規定的診斷標準；（2）股骨頭壞死分期根據國際骨循環協會制定的（Association Research Circulation Osseous, ARCO 分期標準I～IV 期骨壞死；（3）年齡＞18 歲；（4）致病因素單一，包括酒精性、激素性、特發性股骨頭壞死；（5）患者自愿參加研究并簽署知情同意書。

排除標準：（1）既往其他代謝性骨病史的患者；（2）高血壓、高血脂、糖尿病或冠心病等慢性病患者；（3）患者年齡＜18 歲；（4）懷孕或哺乳期的婦女；（5）臨床病例數據收集不完整的患者。

本研究嚴格遵守以上標準，確保所選取研究對象之間的一致性和研究結果的可靠性。

1.2 一般資料

2023 年4 月—2023 年9 月于臨沂市人民醫院股骨頭科確診的NONFH 患者共84 例作為壞死組，選取同期在本院體檢中心進行健康體檢的78 例正常人作為對照。本研究已經臨沂市人民醫院倫理委員會審查并獲得批準（批準編號：YX200380），研究嚴格遵循赫爾辛基宣言的相關原則。所有參與研究的患者及志愿者在明確研究目的及可能的風險后，均自愿簽署了知情同意書。

1.3 檢驗方法

所有受試者經過一夜空腹后，抽取外周靜脈血5 ml。血液樣本在室溫下放置2 h，待血液充分凝固。使用離心機（設置溫度為4℃，轉速為3 000 r/min ）離心15 min 后，取出上清液，將血清轉移到無菌管中，并儲存于-80℃的冰箱中。

本實驗采用武漢華美生物科技有限公司生產的ELISA 試劑盒進行檢測，實驗操作嚴格遵照制造商提供的說明書進行。將試劑盒在室溫下預熱45 min 以平衡溫度，按照說明書配制標準品和樣本。在酶標板上分別設置標準品孔和待測樣品孔，向每個孔中加入100 μl 的標準品或待測樣品，用覆蓋板封好防止試劑蒸發。將板放入37℃的恒溫箱中孵育2 h，然后棄去液體并將板甩干。加入生物素標記的抗體工作液，再次放入37℃恒溫箱中孵育1 h。甩干板內液體后，進行3 次洗板并浸泡。每個孔中再次加入辣根過氧化物酶標記的親和素工作液，放入37℃恒溫箱中孵育1 h。甩干酶標板后進行5 次清洗和浸泡。接著，向每個孔中加入底物溶液，在37℃恒溫箱中避光顯色15 min。加入終止液后，在反應終止5 min 內使用酶標儀，在450 nm 波長下檢測OD 值。

1.4 評價指標

記錄NONFH 患者及健康受試者的臨床資料，包括性別、年齡、身高、體重、體質指數（body mass index,BMI）。對于NONFH 患者，還需記錄病因、受累側別數、塌陷程度（對于雙側患者，以較為嚴重的一側為準，III 期或以上視為發生塌陷）。采用疼痛視覺模擬評分（visual analogue scale,VAS）和Harris 評分系統來評估臨床表現。通過影像學檢查來評估ARCO 分期和塌陷程度。

1.5 統計學方法

本研究所得數據使用SPSS 26.0 軟件進行處理。對于連續計量數據，當滿足正態分布時，結果以±s的形式表示。對于兩組間的比較，采用獨立樣本t檢驗。多組間數據的比較使用單因素方差分析（analysis of variance, ANOVA），并且，當ANOVA 顯示有統計學意義時，進一步采用SNK-q 檢驗進行組間的兩兩比較。計數資料組間比較采用卡方檢驗。LGALS3 與其他臨床資料相關性分析采用Spearman或Pearson分析。LGALS3 預測是否NONFH 效能采用受試者工作特征曲線（receiver operating characteristic curve, ROC）分析。P＜0.05 為差異具有統計學意義。

2 結 果

2.1 患者與正常人的資料比較

患者與正常人的資料比較見表1，兩組之間年齡、性別、BMI 差異均無統計學意義（P＞0.05），但是，NONFH 患者組血清LGALS3 濃度顯著高于正常人組（P＜0.05）。

表1.NONFH 患者與正常人資料比較Table 1.Comparison of documents between NONFH patients and normal controls

2.2 NONFH 患者分層LGALS3 比較

研究納入NONFH 患者84 例，按吸煙、病因、側數、塌陷程度及ARCO 分期分組比較血清LGALS3見表2。按患者是否吸煙分為兩個亞組，盡管是否吸煙兩組間的LGALS3 濃度有一定差異，但此差異無統計學意義（P＞0.05）；根據病因將NONFH 患者分為酒精性、激素性和特發性3 個亞組，激素性亞組中LGALS3 濃度略高于其他亞組，但此差異未達到統計學意義（P＞0.05）；將患者根據受累側數分為單髖和雙髖兩個亞組，雙髖組LGALS3 水平顯著高于單髖組，兩組間差異具有統計學意義（P＜0.05）；將患者分為塌陷組和未塌陷兩個亞組，塌陷組的血清LGALS3 濃度顯著高于未塌陷組（P＜0.05）；根據ARCO 分期，將患者分為I 期、II 期、III 期、IV 期4個亞組，血清LGALS3 濃度隨ARCO 分期的提升而顯著增加，4 個分期亞組間的差異具有統計學意義（P＜0.05）。

表2.NONFH 患者LGALS3 檢測結果的分層比較Table 2.Stratified comparison of LGALS3 assay results in the NONFH patients

2.3 血清LGALS3 水平與臨床資料相關分析

NONFH 患者血清LGALS3 水平與臨床資料的相關分析見表3 和圖1。VAS 評分與LGALS3 濃度的相關性分析采用Pearson法，結果表明VAS 評分與LGALS3 濃度之間呈顯著正相關性（P＜0.05），即隨著VAS 評分的上升血清LGALS3 濃度顯著增加（圖1a）。Harris 評分與LGALS3 水平的相關性同樣運用Pearson分析，發現Harris 評分與LGALS3 水平呈顯著負相關（P＜0.05），即隨著Harris 評分的下降LGALS3 濃度顯著升高（圖1b）。ARCO 分期與LGALS3 水平與的相關性采用Spearman法，發現NONFH 患者的ARCO 分期與LGALS3 濃度之間存在顯著的正相關性（P＜0.05），也就是隨著NONFH 疾病的進展，LGALS3 水平逐漸升高（圖1c）。

圖1.臨床指標與血清LGALS3 濃度散點-直線圖。1a: VAS 評分與血清LGALS3 濃度；1b: Harris 評分與血清LGALS3 濃度；1c: ARCO 分期與血清LGALS3 濃度。Figure 1.Clinical items and serum LGALS3 concentration scatter-line graph.1a:VAS score and serum LGALS3 concentration;1b:Harris score and serum LGALS3 concentration;1c:ARCO staging and serum LGALS3 concentration.

表3.NONFH 患者血清LGALS3 指標與臨床資料相關分析Table 3.Correlation analysis between serum LGALS3 index and clinical data in the NONFH patients

2.4 LGALS3 水平預測是否NONFH

對84 例患者和78 例正常人測量的血清LGALS3 濃度行ROC 曲線分析，結果見圖2，顯示ROC 曲線下面積（AUC）為0.769（95% CI0.696～0.842,P＜0.001）。

圖2.血清LGALS3 濃度預測股骨頭壞死的ROC 曲線。Figure 2. ROC curve of serum LGALS3 concentration in predicting femoral head necrosis.

3 討 論

NONFH 是一種以骨細胞死亡和骨質破壞為特征的疾病，其病因復雜，發病機制尚不完全明了。近年來，隨著生物標志物在疾病診斷和預后評估中作用的逐步揭示，人們對NONFH 相關血清標志物的研究興趣逐漸增加。詹會賢等［7］通過比較70 例患者與62 例健康人血清中視結合蛋白4（retinol binding protein, RBP4） 水平，證明了血清RBP4 對于NONFH 早期診斷和預測的臨床價值。曹婷等［8］證明了骨橋蛋白和趨化素在ONFH 早期診斷中的作用。He 等［9］研究證明CTX-II 參與軟骨退化過程，可將血清CTX-作為預測ONFH 診斷及預后的敏感指標之一。

LGALS3 是一種廣泛表達于細胞核、細胞質、線粒體、細胞膜和細胞外基質的β-半乳糖苷結合胞質凝集素，所在結構域富含甘氨酸和脯氨酸，因此能夠與其他蛋白質進行蛋白質-蛋白質互作或LGALS3 分子之間寡聚化［10］。LGALS3 功能包括介導炎癥反應、調節細胞凋亡和促進成纖維細胞的活化。LGALS3 與心臟、腎臟、肺臟、肝臟功能相關，參與多種疾病發生發展過程，如心血管疾病、非酒精性脂肪肝炎（NASH）、糖尿病、慢性腎病、腫瘤及骨關節炎等［11］。一直以來LGALS3 因多功能性被認為是多種特定疾病生物標志物。LGALS3 受β 腎上腺素能受體激活表達水平上調，可作為疾病介質或生物標志物評估心臟功能或預測高風險心血管事件［12］。LGALS3mRNA 過表達被腎缺血/再灌注激活，加重腎臟炎癥與組織纖維化，LGALS3 可預測腎臟疾病嚴重程度［10］。

目前已知NONFH 發病機制主要有凝血功能障礙［13］、血管內皮功能障礙［14］、炎癥反應［15］、局部脂質代謝紊亂［19］、成骨/破骨失衡［16］和細胞凋亡［17］等。LGALS3 激活Dectin-1/Syk 通路增強血小板活化，血漿LGALS3 濃度與血小板聚集和血栓形成呈正相關［13］。LGALS3 通過促炎癥小體合成促炎細胞因子（如IL6、IL8、TNFα 和IL10）來激活淋巴細胞免疫［15］。Di Carlo 等［18］發現代謝改變的ADAM12 MSCs通過過度表達Gas6、Lgals3 和Csf1 等基因，促進巨噬細胞胞吐和極化，從而誘導病理性血管生成和免疫抑制。肌間脂肪組織累積造成脂質代謝異常，源于PDGFRα+間充質祖細胞分化，LGALS3 可調控PDGFRα+細胞成脂信號激活。Coulis 等［19］發現LGALS3基因敲除小鼠肌肉生成收到抑制，脂肪生成增多。有研究表明MMP9/MMP14 靶向調控LGALS3 激活Lrp1，促進破骨生成同時破壞骨小梁［20］。作者發現LGALS3 調控機制與FNH 發病機制相吻合。

本項研究旨在探索血清標志物LGALS3 在NONFH 的早期診斷中的臨床意義。通過對NONFH 患者與健康體檢人臨床資料與血清指標的比較分析，發現NONFH 患者的血清LGALS3 水平與病變的側數、塌陷程度及ARCO 分期密切相關，這些因素均可影響LGALS3 的濃度。盡管病因和是否吸煙與LGALS3 濃度之間未顯示出顯著的統計學差異，但在側數和塌陷程度上的顯著差異提示LGALS3 可能與病變的范圍和嚴重程度相關。因此，LGALS3 作為一種生物標志物，可能有助于評估NONFH 患者的早期診斷。本研究存在的局限性表現在樣本量相對較小，且作為橫斷面研究，未能提供關于LGALS3 水平如何隨疾病進程變化的長期數據。此外，未能詳盡探索LGALS3 與股骨頭壞死之間的具體病理聯系。未來研究需要在這些方面進行深入，以驗證LGALS3 的診斷效能，并探究其在疾病監測和治療中的潛在應用。

綜上所述，本研究表明血清LGALS3 在NONFH診斷中具有顯著的臨床價值。未來的研究應進一步驗證LGALS3 作為診斷標志物的有效性和可靠性，為臨床實踐提供一定的科學依據。