血清β-半乳糖凝集素-3 在非创伤股骨头坏死中的意义△

陈敏，刘珊，王荣，刘歆

（1.青岛市胸科医院检验科，山东青岛 266043；2.青岛大学附属青岛市中心医院，青岛肿瘤医院检验科，山东青岛 266042；3.临沂市人民医院股骨头科，山东临沂 276000）

非创伤性股骨头坏死（non-traumatic osteonecrosis of the femoral head, NONFH）是一种严重的骨疾病，其特点是股骨头血供中断，导致骨细胞死亡和骨组织坍塌［1］。NONFH 的特点主要体现为发病隐匿、疾病进展迅速、致残率高，被称为“不死的癌症”。晚期NONFH 患者常需行人工全髋关节置换术［2］，通过置换术治疗虽然能获得较可靠的疗效，但无法使患侧髋关节功能恢复至正常水平，另外，假体并发症也给患者造成较大负担与风险。因此早期诊断与治疗NONFH 是所有骨科医生必须面对的问题。

近年来，越来越多的研究开始关注β-半乳糖凝集素-3（lectin galactoside-binding soluble 3,LGALS3）与各种疾病的关系。LGALS3 是凝集素家族的一员，广泛参与细胞粘附、细胞增殖、细胞凋亡以及细胞间的相互作用［3］，现已有广泛研究证明LGALS3 与骨疾病相关。Zhang 等［4］的研究表明，MCP 下调IL-1β、MMP13、LGALS3 和COL1A2 的表达，在体外抑制LGALS3 对软骨细胞的退行性作用，保护软骨细胞在体内免于变性和死亡。Nakajima 等［5］的研究表明LGALS3 作为免疫检查点，靶向LGALS3 可以抑制恶性肌肉骨骼肿瘤的侵袭潜力。Zhang 等［6］的研究表明LGALS3 与类风湿关节炎相关，沉默LGALS3 可降低RASFs 炎性细胞因子的表达和分泌。目前LGALS3 在股骨头坏死中的作用尚未被研究，本文旨在研究血清LGALS3 与NONFH 的关系，为NONFH 的临床诊断和病情预测提供一定的科学依据。

1 资料与方法

1.1 纳入与排除标准

纳入标准：（1）患者符合《中国股骨头坏死临床诊断指导原则》（2020 年版）规定的诊断标准；（2）股骨头坏死分期根据国际骨循环协会制定的（Association Research Circulation Osseous, ARCO 分期标准I～IV 期骨坏死；（3）年龄＞18 岁；（4）致病因素单一，包括酒精性、激素性、特发性股骨头坏死；（5）患者自愿参加研究并签署知情同意书。

排除标准：（1）既往其他代谢性骨病史的患者；（2）高血压、高血脂、糖尿病或冠心病等慢性病患者；（3）患者年龄＜18 岁；（4）怀孕或哺乳期的妇女；（5）临床病例数据收集不完整的患者。

本研究严格遵守以上标准，确保所选取研究对象之间的一致性和研究结果的可靠性。

1.2 一般资料

2023 年4 月—2023 年9 月于临沂市人民医院股骨头科确诊的NONFH 患者共84 例作为坏死组，选取同期在本院体检中心进行健康体检的78 例正常人作为对照。本研究已经临沂市人民医院伦理委员会审查并获得批准（批准编号：YX200380），研究严格遵循赫尔辛基宣言的相关原则。所有参与研究的患者及志愿者在明确研究目的及可能的风险后，均自愿签署了知情同意书。

1.3 检验方法

所有受试者经过一夜空腹后，抽取外周静脉血5 ml。血液样本在室温下放置2 h，待血液充分凝固。使用离心机（设置温度为4℃，转速为3 000 r/min ）离心15 min 后，取出上清液，将血清转移到无菌管中，并储存于-80℃的冰箱中。

本实验采用武汉华美生物科技有限公司生产的ELISA 试剂盒进行检测，实验操作严格遵照制造商提供的说明书进行。将试剂盒在室温下预热45 min 以平衡温度，按照说明书配制标准品和样本。在酶标板上分别设置标准品孔和待测样品孔，向每个孔中加入100 μl 的标准品或待测样品，用覆盖板封好防止试剂蒸发。将板放入37℃的恒温箱中孵育2 h，然后弃去液体并将板甩干。加入生物素标记的抗体工作液，再次放入37℃恒温箱中孵育1 h。甩干板内液体后，进行3 次洗板并浸泡。每个孔中再次加入辣根过氧化物酶标记的亲和素工作液，放入37℃恒温箱中孵育1 h。甩干酶标板后进行5 次清洗和浸泡。接着，向每个孔中加入底物溶液，在37℃恒温箱中避光显色15 min。加入终止液后，在反应终止5 min 内使用酶标仪，在450 nm 波长下检测OD 值。

1.4 评价指标

记录NONFH 患者及健康受试者的临床资料，包括性别、年龄、身高、体重、体质指数（body mass index,BMI）。对于NONFH 患者，还需记录病因、受累侧别数、塌陷程度（对于双侧患者，以较为严重的一侧为准，III 期或以上视为发生塌陷）。采用疼痛视觉模拟评分（visual analogue scale,VAS）和Harris 评分系统来评估临床表现。通过影像学检查来评估ARCO 分期和塌陷程度。

1.5 统计学方法

本研究所得数据使用SPSS 26.0 软件进行处理。对于连续计量数据，当满足正态分布时，结果以±s的形式表示。对于两组间的比较，采用独立样本t检验。多组间数据的比较使用单因素方差分析（analysis of variance, ANOVA），并且，当ANOVA 显示有统计学意义时，进一步采用SNK-q 检验进行组间的两两比较。计数资料组间比较采用卡方检验。LGALS3 与其他临床资料相关性分析采用Spearman或Pearson分析。LGALS3 预测是否NONFH 效能采用受试者工作特征曲线（receiver operating characteristic curve, ROC）分析。P＜0.05 为差异具有统计学意义。

2 结 果

2.1 患者与正常人的资料比较

患者与正常人的资料比较见表1，两组之间年龄、性别、BMI 差异均无统计学意义（P＞0.05），但是，NONFH 患者组血清LGALS3 浓度显著高于正常人组（P＜0.05）。

表1.NONFH 患者与正常人资料比较Table 1.Comparison of documents between NONFH patients and normal controls

2.2 NONFH 患者分层LGALS3 比较

研究纳入NONFH 患者84 例，按吸烟、病因、侧数、塌陷程度及ARCO 分期分组比较血清LGALS3见表2。按患者是否吸烟分为两个亚组，尽管是否吸烟两组间的LGALS3 浓度有一定差异，但此差异无统计学意义（P＞0.05）；根据病因将NONFH 患者分为酒精性、激素性和特发性3 个亚组，激素性亚组中LGALS3 浓度略高于其他亚组，但此差异未达到统计学意义（P＞0.05）；将患者根据受累侧数分为单髋和双髋两个亚组，双髋组LGALS3 水平显著高于单髋组，两组间差异具有统计学意义（P＜0.05）；将患者分为塌陷组和未塌陷两个亚组，塌陷组的血清LGALS3 浓度显著高于未塌陷组（P＜0.05）；根据ARCO 分期，将患者分为I 期、II 期、III 期、IV 期4个亚组，血清LGALS3 浓度随ARCO 分期的提升而显著增加，4 个分期亚组间的差异具有统计学意义（P＜0.05）。

表2.NONFH 患者LGALS3 检测结果的分层比较Table 2.Stratified comparison of LGALS3 assay results in the NONFH patients

2.3 血清LGALS3 水平与临床资料相关分析

NONFH 患者血清LGALS3 水平与临床资料的相关分析见表3 和图1。VAS 评分与LGALS3 浓度的相关性分析采用Pearson法，结果表明VAS 评分与LGALS3 浓度之间呈显著正相关性（P＜0.05），即随着VAS 评分的上升血清LGALS3 浓度显著增加（图1a）。Harris 评分与LGALS3 水平的相关性同样运用Pearson分析，发现Harris 评分与LGALS3 水平呈显著负相关（P＜0.05），即随着Harris 评分的下降LGALS3 浓度显著升高（图1b）。ARCO 分期与LGALS3 水平与的相关性采用Spearman法，发现NONFH 患者的ARCO 分期与LGALS3 浓度之间存在显著的正相关性（P＜0.05），也就是随着NONFH 疾病的进展，LGALS3 水平逐渐升高（图1c）。

图1.临床指标与血清LGALS3 浓度散点-直线图。1a: VAS 评分与血清LGALS3 浓度；1b: Harris 评分与血清LGALS3 浓度；1c: ARCO 分期与血清LGALS3 浓度。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 指标与临床资料相关分析Table 3.Correlation analysis between serum LGALS3 index and clinical data in the NONFH patients

2.4 LGALS3 水平预测是否NONFH

对84 例患者和78 例正常人测量的血清LGALS3 浓度行ROC 曲线分析，结果见图2，显示ROC 曲线下面积（AUC）为0.769（95% CI0.696～0.842,P＜0.001）。

图2.血清LGALS3 浓度预测股骨头坏死的ROC 曲线。Figure 2. ROC curve of serum LGALS3 concentration in predicting femoral head necrosis.

3 讨 论

NONFH 是一种以骨细胞死亡和骨质破坏为特征的疾病，其病因复杂，发病机制尚不完全明了。近年来，随着生物标志物在疾病诊断和预后评估中作用的逐步揭示，人们对NONFH 相关血清标志物的研究兴趣逐渐增加。詹会贤等［7］通过比较70 例患者与62 例健康人血清中视结合蛋白4（retinol binding protein, RBP4） 水平，证明了血清RBP4 对于NONFH 早期诊断和预测的临床价值。曹婷等［8］证明了骨桥蛋白和趋化素在ONFH 早期诊断中的作用。He 等［9］研究证明CTX-II 参与软骨退化过程，可将血清CTX-作为预测ONFH 诊断及预后的敏感指标之一。

LGALS3 是一种广泛表达于细胞核、细胞质、线粒体、细胞膜和细胞外基质的β-半乳糖苷结合胞质凝集素，所在结构域富含甘氨酸和脯氨酸，因此能够与其他蛋白质进行蛋白质-蛋白质互作或LGALS3 分子之间寡聚化［10］。LGALS3 功能包括介导炎症反应、调节细胞凋亡和促进成纤维细胞的活化。LGALS3 与心脏、肾脏、肺脏、肝脏功能相关，参与多种疾病发生发展过程，如心血管疾病、非酒精性脂肪肝炎（NASH）、糖尿病、慢性肾病、肿瘤及骨关节炎等［11］。一直以来LGALS3 因多功能性被认为是多种特定疾病生物标志物。LGALS3 受β 肾上腺素能受体激活表达水平上调，可作为疾病介质或生物标志物评估心脏功能或预测高风险心血管事件［12］。LGALS3mRNA 过表达被肾缺血/再灌注激活，加重肾脏炎症与组织纤维化，LGALS3 可预测肾脏疾病严重程度［10］。

目前已知NONFH 发病机制主要有凝血功能障碍［13］、血管内皮功能障碍［14］、炎症反应［15］、局部脂质代谢紊乱［19］、成骨/破骨失衡［16］和细胞凋亡［17］等。LGALS3 激活Dectin-1/Syk 通路增强血小板活化，血浆LGALS3 浓度与血小板聚集和血栓形成呈正相关［13］。LGALS3 通过促炎症小体合成促炎细胞因子（如IL6、IL8、TNFα 和IL10）来激活淋巴细胞免疫［15］。Di Carlo 等［18］发现代谢改变的ADAM12 MSCs通过过度表达Gas6、Lgals3 和Csf1 等基因，促进巨噬细胞胞吐和极化，从而诱导病理性血管生成和免疫抑制。肌间脂肪组织累积造成脂质代谢异常，源于PDGFRα+间充质祖细胞分化，LGALS3 可调控PDGFRα+细胞成脂信号激活。Coulis 等［19］发现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 靶向调控LGALS3 激活Lrp1，促进破骨生成同时破坏骨小梁［20］。作者发现LGALS3 调控机制与FNH 发病机制相吻合。

本项研究旨在探索血清标志物LGALS3 在NONFH 的早期诊断中的临床意义。通过对NONFH 患者与健康体检人临床资料与血清指标的比较分析，发现NONFH 患者的血清LGALS3 水平与病变的侧数、塌陷程度及ARCO 分期密切相关，这些因素均可影响LGALS3 的浓度。尽管病因和是否吸烟与LGALS3 浓度之间未显示出显著的统计学差异，但在侧数和塌陷程度上的显著差异提示LGALS3 可能与病变的范围和严重程度相关。因此，LGALS3 作为一种生物标志物，可能有助于评估NONFH 患者的早期诊断。本研究存在的局限性表现在样本量相对较小，且作为横断面研究，未能提供关于LGALS3 水平如何随疾病进程变化的长期数据。此外，未能详尽探索LGALS3 与股骨头坏死之间的具体病理联系。未来研究需要在这些方面进行深入，以验证LGALS3 的诊断效能，并探究其在疾病监测和治疗中的潜在应用。

综上所述，本研究表明血清LGALS3 在NONFH诊断中具有显著的临床价值。未来的研究应进一步验证LGALS3 作为诊断标志物的有效性和可靠性，为临床实践提供一定的科学依据。