引用本文： 何清华, 周晓梅, 朱可, 唐晨, 高学明. 高原建设者骨代谢标志物的分布特点及影响因素分析. 华西医学, 2017, 32(2): 164-168. doi: 10.7507/1002-0179.201507042 复制
随着现代医学发展，一些特异和敏感的骨代谢标志物不仅用于骨质疏松症及肿瘤骨转移的早期诊断，还用于抗骨质疏松治疗疗效判断及骨量丢失与骨折风险的评估[1]。在高原强紫外线、低氧、寒冷恶劣环境下工作的人群，骨骼需要较强的抗破坏能力和抗变形能力，才能避免骨损害，维护骨健康。骨代谢标志物可以实时反映当前的骨代谢情况及骨转换率的变化，尤其是骨吸收情况。因此，本研究以高原建设者为对象，探讨高原环境下建设者骨代谢标志物的水平及其影响因素。现报告如下。
1 资料与方法
1.1 研究对象
2014 年 4 月—5 月，在海拔 2 600～4 450 m［平均海拔（3 586.50±610.85）m］的四川省甘孜州巴塘县、西藏自治区芒康县境内，按照海拔高度和施工队将建设者分组，采用随机整群抽样的方式，抽取 650 名建设者作为研究对象。排除有可能引起骨代谢标志物异常的患者，包括服用皮质类固醇激素、抗惊厥药、肝素和口服避孕药及患有甲状腺疾病、糖尿病、肝病、肾功能不全的患者。
1.2 研究方法
1.2.1 问卷调查 按照研究目的，设计问卷调查表，由研究人员通过现场询问的方式逐一调查并登记。调查的内容包括：既往高原工作情况、本次进入高原时间、户外工作时间、工种、工作地海拔高度、既往健康状况，并采集被调查者的身高、体质量、血压等指标。
1.2.2 血清骨代谢标志物测定 650 名受试者于清晨 07：00—08：00 采集静脉血 5 mL，1 h 内完成血清分离，装于冻存管内，保存于–70℃ 冰箱内待检。应用酶联免疫吸附试验检测血清骨形成标志物骨特异性碱性磷酸酶（bone-specific alkaline phos-phatase，BALP）和骨吸收标志物Ⅰ型胶原交联羧基端肽区（type Ⅰ collagen cross-linked C-telopeptide，CTX）、抗酒石酸酸性磷酸酶（tartrate-resistant acid phosphatase，TRAP）-5b 水平。仪器为美国伯乐公司生产的 BIO-RAD ModeL680 酶标仪和中国海门其林贝尔仪器制造有限公司生产的 SRT-202 滚轴式混合器，试剂由英国 IDSLTD 公司生产。
1.2.3 劳动强度分级 按国家 GB 3869—1983 标准及四川省某公司的企业标准进行劳动强度的分级：测量、架线设备操作等为轻体力，铁塔地面组装、架线压接等为中体力，基坑开挖、高空铁塔组装、高空架线等为重体力。
1.3 统计学方法
采用 SPSS 13.0 软件进行统计分析。计量资料以均数±标准差表示，采用方差分析方法分析骨代谢标志物随海拔高度、劳动强度和高原停留时间的变化规律，最后采用多重线性回归分析方法综合分析骨代谢标志物的影响因素。检验水准 α=0.05。
2 结果
2.1 一般情况
650 名高原建设者中男 574 人，女 76 人；年龄 18～67 岁，平均（37.77±11.04）岁；体质量指数（body mass index，BMI）17.57～31.25 kg/m2，平均（23.04±2.94）kg/m2；血压（90～230）/（58～110）mm Hg（1 mm Hg=0.133 kPa），平均（126.53±19.24）/ （84.83±13.88）mm Hg；工作地海拔高度 2 600～4 450 m，平均（3 586.62±610.84）m；高原停留时间≤15 d 者 123 人，16～30 d 者 135 人，31～45 d 者 93 人，46～60 d 者 154 人，61～90 d 者 98 人，≥91 d 者 47 人；每天户外活动时间<1 h 者 48 人，1～8 h 者 109 人，>8 h 者 493 人；劳动强度为轻体力 200 人，中体力 264 人，重体力 186 人。
2.2 骨代谢标志物随年龄变化的分布趋势
对年龄进行分组，每 10 岁分为 1 组，观察 CTX、TRAP-5b、BALP 随年龄的变化趋势。建设者骨代谢标志物 CTX、TRAP-5b、BALP 在 20 岁前处于最高水平，以后随年龄增长无论是骨吸收指标 CTX 和 TRAP-5b 还是骨形成指标 BALP 均呈下降趋势，但 CTX 及 BALP 在 40～49 岁达到最低，50 岁后开始升高；而 TRAP-5b 在 30～39 岁达到最低，40 岁后开始升高。见表 1。
表1
骨代谢标志物随年龄变化的分布趋势（）
2.3 不同海拔高度的骨代谢标志物含量比较
随着海拔高度增加，骨形成标志物 BALP 和骨吸收标志物 CTX 活性均明显升高，而 TRAP-5b 水平在海拔<4 400 m 时随海拔增加而增加，在海拔≥4 400 m 后开始降低。见表 2。
表2
不同海拔高度的骨代谢标志物含量比较（）
2.4 劳动强度和高原停留时间对骨代谢标志物的影响
在高原环境下，随着劳动强度增加，无论是骨形成标志物 BALP 还是骨吸收标志物 TRAP-5b 与 CTX 都呈现出增高的趋势（表 3）。进一步分析不同劳动强度的建设者，随着高原停留时间延长，骨代谢各标志物变化规律为：无论何种劳动强度，随着高原停留时间延长，骨形成标志物 BALP 呈先升高后降低的趋势，而骨吸收标志物 TRAP-5b 呈先降低后升高的趋势（图 1）。
表3
劳动强度对骨代谢标志物的影响（）
图1
劳动强度及高原停留时间对骨代谢标志物的影响 a. BALP；b. CTX；c. TRAP-5b
2.5 骨代谢标志物影响因素的多重线性回归分析
由于参与调查的女性只有 76 人且均为轻体力劳动强度，代表性不足，因此分析中未考虑性别因素。结合相关分析结果，分别以 CTX、TRAP-5b 和 BALP 为因变量，以 BMI、海拔高度、年龄、劳动强度和高原停留时间作为自变量，进行多重逐步线性回归分析。分析结果显示，BALP 的主要影响因素有年龄、海拔高度、劳动强度和高原停留时间，其中 BALP 与海拔高度、劳动强度和高原停留时间呈正相关，与年龄呈负相关。CTX 的主要影响因素有年龄、海拔高度、BMI、劳动强度、高原停留时间，其中 CTX 与海拔高度、劳动强度、高原停留时间呈正相关，与年龄、BMI 呈负相关。TRAP-5b 的主要影响因素为劳动强度、年龄、BMI、高原停留时间，其中 TRAP-5b 与劳动强度、高原停留时间呈正相关，与年龄、BMI 呈负相关。见表 4～6。
表5
CTX 影响因素的多重线性回归分析
表6
TRAP-5b 影响因素的多重线性回归分析
表4
BALP 影响因素的多重线性回归分析
3 讨论
骨代谢指标不仅是骨密度变化率的替代指标，还是评估骨质量和未来发生骨折风险的手段[2-4]。在维持骨量和骨质量中，骨形成和骨吸收起了关键的作用，成骨细胞调节骨形成过程，增加骨矿物质含量或密度；破骨细胞调节骨吸收过程，减少骨矿物质含量或密度[5]。BALP 主要由成骨细胞分泌，BALP 是总碱性磷酸酶的重要部分，肝功能正常时，肝脏和骨骼来源的碱性磷酸酶各占血液总碱性磷酸酶的一半[6]，BALP 是成骨细胞的胞外酶，可排除肝、肾、肠等疾病影响，为反映成骨细胞活性和骨形成的特异及敏感标志物；TRAP-5b 是一种酸性磷酸酶的同工酶，是破骨细胞的标志酶，其水平可以反映体内破骨细胞活性和骨吸收状态；CTX 中有骨Ⅰ型胶原分子间交联物的重要区段和近似交联物的残基，不被肾脏降解，为理想的稳定的骨吸收标志物。TRAP-5b 与 CTX 都是骨吸收标志物，检测任何一个指标，都能实时反映破骨细胞活性。
骨代谢标志物受年龄影响情况，各研究结果不一致。杨春云等[7] 对胶东半岛健康成年人群骨代谢生物化学指标发现，不同年龄男性 TRAP-5b、CTX 及 BALP 值无明显差异，女性绝经前各年龄间无差异，但绝经前后差异明显。但 Martínez 等[8] 将 168 例（男 68 例，女 100 例）分成不同年龄组，取自身膝关节或髋关节体外培养成骨细胞的研究显示，血清碱性磷酸酶随年龄增长而增高。Garner 等[9] 发现 40 岁后骨转换水平迅速下降，55～60 岁降至最低，60 岁后骨形成基本稳定，骨吸收水平在部分老年男性中随增龄轻度升高。Delmas 等[10] 发现 BALP 在各年龄组无明显差异，与年龄无相关关系。而本研究结果显示，骨代谢标志物 CTX、TRAP-5b、BALP 在 20 岁前处于最高水平，后随年龄增长无论是反映骨吸收指标 CTX、TRAP-5b 还是反映骨形成指标 BALP 均呈下降趋势，CTX 及 BALP 在 40～49 岁年龄组达到最低，50 岁后开始升高；而 TRAP-5b 在 30～39 岁年龄组达到最低，40 岁后开始升高。这表明在青年时期骨代谢活跃，骨吸收与骨形成均处于较高水平，骨矿化与骨沉积达高峰，以后随年龄增长破骨细胞与成骨细胞功能下降，骨的代谢转换率逐渐降低，骨吸收与骨形成逐渐减少，达到一定年龄时，骨形成小于骨吸收，导致骨量丢失。
高原环境对骨代谢标志物影响研究，目前报道较少。张红品等[11] 模拟高原训练，研究常氧运动和高住低练（白天在平原条件下训练，夜间在低氧舱睡眠）对生长期大鼠骨代谢标志物的影响，发现低氧刺激可使血清碱性磷酸酶升高，低氧大、中负荷组 TRAP 活性高于常氧大、中负荷组，其机制尚不清。本研究发现从平原地区到高原地区工作的建设者，随着海拔高度增加，反映骨形成标志物血清 BALP 和骨吸收标志物 CTX 活性均明显升高，而血清 TRAP-5b 在海拔 4 400 m 以下也随海拔增加而增加。不同海拔高度的建设者，工作强度、入住时间、年龄分布无明显差异，但他们的骨代谢指标却随海拔高度的变化而变化，导致这一现象的具体机制目前不清楚，这是否与海拔升高、气压降低、人体缺氧有关，尚需更多的研究证明。
运动对骨代谢指标的影响观点不一，一种认为体育运动有助于骨代谢，另一种则认为体育锻炼对任何部位的骨丢失均无效果。Eliakim 等[12] 研究发现 2 h/d、5 d/周、持续 5 周的游泳运动与对照组相比，骨形成标志物 BALP 显著升高，而骨吸收标志物 CTX 显著下降。Fujimura 等[13] 的研究发现 3 次/周、持续 4 个月的负重抗阻运动，在运动开始后第 1 个月血清骨钙素和 BALP 活性就显著增加，并一直保持于整个训练阶段。Etherington 等[14] 通过对男子陆军新兵 10 周基础训练，发现血清骨钙素和 BALP 显著降低，而血浆 TRAP-5b 也降低，但差异无统计学意义。付蕾等[15] 发现低强度运动对骨骼基本不起作用，而过度运动对骨骼有害，可导致应力性骨折，只有把握适当的训练强度才会对骨形成和骨吸收产生积极影响。
而本研究结果显示，随着劳动强度增加，无论是反映骨形成的标志物 BALP 还是反映骨吸收的标志物 TRAP-5b 与 CTX 都呈现出增高的趋势，这表明劳动强度越强，骨代谢越活跃。进一步分析不同劳动强度的建设者，随着高原停留时间延长，骨代谢各标志物变化情况显示，无论何种劳动强度，随着高原停留时间延长，反映骨形成的标志物 BALP 呈先升高后降低的趋势，而反映骨吸收的标志物 TRAP-5b 呈先降低后升高的趋势。
综上所述，高原地区人群的骨代谢标志物的影响因素众多，除年龄、BMI、血压和运动强度因素外，高原停留时间及海拔高度对骨代谢标志物也有显著影响。因此，高原环境下，人们要维护健康的骨骼，须进行适当的运动，维持正常的体质量和血压。
随着现代医学发展，一些特异和敏感的骨代谢标志物不仅用于骨质疏松症及肿瘤骨转移的早期诊断，还用于抗骨质疏松治疗疗效判断及骨量丢失与骨折风险的评估[1]。在高原强紫外线、低氧、寒冷恶劣环境下工作的人群，骨骼需要较强的抗破坏能力和抗变形能力，才能避免骨损害，维护骨健康。骨代谢标志物可以实时反映当前的骨代谢情况及骨转换率的变化，尤其是骨吸收情况。因此，本研究以高原建设者为对象，探讨高原环境下建设者骨代谢标志物的水平及其影响因素。现报告如下。
1 资料与方法
1.1 研究对象
2014 年 4 月—5 月，在海拔 2 600～4 450 m［平均海拔（3 586.50±610.85）m］的四川省甘孜州巴塘县、西藏自治区芒康县境内，按照海拔高度和施工队将建设者分组，采用随机整群抽样的方式，抽取 650 名建设者作为研究对象。排除有可能引起骨代谢标志物异常的患者，包括服用皮质类固醇激素、抗惊厥药、肝素和口服避孕药及患有甲状腺疾病、糖尿病、肝病、肾功能不全的患者。
1.2 研究方法
1.2.1 问卷调查 按照研究目的，设计问卷调查表，由研究人员通过现场询问的方式逐一调查并登记。调查的内容包括：既往高原工作情况、本次进入高原时间、户外工作时间、工种、工作地海拔高度、既往健康状况，并采集被调查者的身高、体质量、血压等指标。
1.2.2 血清骨代谢标志物测定 650 名受试者于清晨 07：00—08：00 采集静脉血 5 mL，1 h 内完成血清分离，装于冻存管内，保存于–70℃ 冰箱内待检。应用酶联免疫吸附试验检测血清骨形成标志物骨特异性碱性磷酸酶（bone-specific alkaline phos-phatase，BALP）和骨吸收标志物Ⅰ型胶原交联羧基端肽区（type Ⅰ collagen cross-linked C-telopeptide，CTX）、抗酒石酸酸性磷酸酶（tartrate-resistant acid phosphatase，TRAP）-5b 水平。仪器为美国伯乐公司生产的 BIO-RAD ModeL680 酶标仪和中国海门其林贝尔仪器制造有限公司生产的 SRT-202 滚轴式混合器，试剂由英国 IDSLTD 公司生产。
1.2.3 劳动强度分级 按国家 GB 3869—1983 标准及四川省某公司的企业标准进行劳动强度的分级：测量、架线设备操作等为轻体力，铁塔地面组装、架线压接等为中体力，基坑开挖、高空铁塔组装、高空架线等为重体力。
1.3 统计学方法
采用 SPSS 13.0 软件进行统计分析。计量资料以均数±标准差表示，采用方差分析方法分析骨代谢标志物随海拔高度、劳动强度和高原停留时间的变化规律，最后采用多重线性回归分析方法综合分析骨代谢标志物的影响因素。检验水准 α=0.05。
2 结果
2.1 一般情况
650 名高原建设者中男 574 人，女 76 人；年龄 18～67 岁，平均（37.77±11.04）岁；体质量指数（body mass index，BMI）17.57～31.25 kg/m2，平均（23.04±2.94）kg/m2；血压（90～230）/（58～110）mm Hg（1 mm Hg=0.133 kPa），平均（126.53±19.24）/ （84.83±13.88）mm Hg；工作地海拔高度 2 600～4 450 m，平均（3 586.62±610.84）m；高原停留时间≤15 d 者 123 人，16～30 d 者 135 人，31～45 d 者 93 人，46～60 d 者 154 人，61～90 d 者 98 人，≥91 d 者 47 人；每天户外活动时间<1 h 者 48 人，1～8 h 者 109 人，>8 h 者 493 人；劳动强度为轻体力 200 人，中体力 264 人，重体力 186 人。
2.2 骨代谢标志物随年龄变化的分布趋势
对年龄进行分组，每 10 岁分为 1 组，观察 CTX、TRAP-5b、BALP 随年龄的变化趋势。建设者骨代谢标志物 CTX、TRAP-5b、BALP 在 20 岁前处于最高水平，以后随年龄增长无论是骨吸收指标 CTX 和 TRAP-5b 还是骨形成指标 BALP 均呈下降趋势，但 CTX 及 BALP 在 40～49 岁达到最低，50 岁后开始升高；而 TRAP-5b 在 30～39 岁达到最低，40 岁后开始升高。见表 1。
表1
骨代谢标志物随年龄变化的分布趋势（）
2.3 不同海拔高度的骨代谢标志物含量比较
随着海拔高度增加，骨形成标志物 BALP 和骨吸收标志物 CTX 活性均明显升高，而 TRAP-5b 水平在海拔<4 400 m 时随海拔增加而增加，在海拔≥4 400 m 后开始降低。见表 2。
表2
不同海拔高度的骨代谢标志物含量比较（）
2.4 劳动强度和高原停留时间对骨代谢标志物的影响
在高原环境下，随着劳动强度增加，无论是骨形成标志物 BALP 还是骨吸收标志物 TRAP-5b 与 CTX 都呈现出增高的趋势（表 3）。进一步分析不同劳动强度的建设者，随着高原停留时间延长，骨代谢各标志物变化规律为：无论何种劳动强度，随着高原停留时间延长，骨形成标志物 BALP 呈先升高后降低的趋势，而骨吸收标志物 TRAP-5b 呈先降低后升高的趋势（图 1）。
表3
劳动强度对骨代谢标志物的影响（）
图1
劳动强度及高原停留时间对骨代谢标志物的影响 a. BALP；b. CTX；c. TRAP-5b
2.5 骨代谢标志物影响因素的多重线性回归分析
由于参与调查的女性只有 76 人且均为轻体力劳动强度，代表性不足，因此分析中未考虑性别因素。结合相关分析结果，分别以 CTX、TRAP-5b 和 BALP 为因变量，以 BMI、海拔高度、年龄、劳动强度和高原停留时间作为自变量，进行多重逐步线性回归分析。分析结果显示，BALP 的主要影响因素有年龄、海拔高度、劳动强度和高原停留时间，其中 BALP 与海拔高度、劳动强度和高原停留时间呈正相关，与年龄呈负相关。CTX 的主要影响因素有年龄、海拔高度、BMI、劳动强度、高原停留时间，其中 CTX 与海拔高度、劳动强度、高原停留时间呈正相关，与年龄、BMI 呈负相关。TRAP-5b 的主要影响因素为劳动强度、年龄、BMI、高原停留时间，其中 TRAP-5b 与劳动强度、高原停留时间呈正相关，与年龄、BMI 呈负相关。见表 4～6。
表5
CTX 影响因素的多重线性回归分析
表6
TRAP-5b 影响因素的多重线性回归分析
表4
BALP 影响因素的多重线性回归分析
3 讨论
骨代谢指标不仅是骨密度变化率的替代指标，还是评估骨质量和未来发生骨折风险的手段[2-4]。在维持骨量和骨质量中，骨形成和骨吸收起了关键的作用，成骨细胞调节骨形成过程，增加骨矿物质含量或密度；破骨细胞调节骨吸收过程，减少骨矿物质含量或密度[5]。BALP 主要由成骨细胞分泌，BALP 是总碱性磷酸酶的重要部分，肝功能正常时，肝脏和骨骼来源的碱性磷酸酶各占血液总碱性磷酸酶的一半[6]，BALP 是成骨细胞的胞外酶，可排除肝、肾、肠等疾病影响，为反映成骨细胞活性和骨形成的特异及敏感标志物；TRAP-5b 是一种酸性磷酸酶的同工酶，是破骨细胞的标志酶，其水平可以反映体内破骨细胞活性和骨吸收状态；CTX 中有骨Ⅰ型胶原分子间交联物的重要区段和近似交联物的残基，不被肾脏降解，为理想的稳定的骨吸收标志物。TRAP-5b 与 CTX 都是骨吸收标志物，检测任何一个指标，都能实时反映破骨细胞活性。
骨代谢标志物受年龄影响情况，各研究结果不一致。杨春云等[7] 对胶东半岛健康成年人群骨代谢生物化学指标发现，不同年龄男性 TRAP-5b、CTX 及 BALP 值无明显差异，女性绝经前各年龄间无差异，但绝经前后差异明显。但 Martínez 等[8] 将 168 例（男 68 例，女 100 例）分成不同年龄组，取自身膝关节或髋关节体外培养成骨细胞的研究显示，血清碱性磷酸酶随年龄增长而增高。Garner 等[9] 发现 40 岁后骨转换水平迅速下降，55～60 岁降至最低，60 岁后骨形成基本稳定，骨吸收水平在部分老年男性中随增龄轻度升高。Delmas 等[10] 发现 BALP 在各年龄组无明显差异，与年龄无相关关系。而本研究结果显示，骨代谢标志物 CTX、TRAP-5b、BALP 在 20 岁前处于最高水平，后随年龄增长无论是反映骨吸收指标 CTX、TRAP-5b 还是反映骨形成指标 BALP 均呈下降趋势，CTX 及 BALP 在 40～49 岁年龄组达到最低，50 岁后开始升高；而 TRAP-5b 在 30～39 岁年龄组达到最低，40 岁后开始升高。这表明在青年时期骨代谢活跃，骨吸收与骨形成均处于较高水平，骨矿化与骨沉积达高峰，以后随年龄增长破骨细胞与成骨细胞功能下降，骨的代谢转换率逐渐降低，骨吸收与骨形成逐渐减少，达到一定年龄时，骨形成小于骨吸收，导致骨量丢失。
高原环境对骨代谢标志物影响研究，目前报道较少。张红品等[11] 模拟高原训练，研究常氧运动和高住低练（白天在平原条件下训练，夜间在低氧舱睡眠）对生长期大鼠骨代谢标志物的影响，发现低氧刺激可使血清碱性磷酸酶升高，低氧大、中负荷组 TRAP 活性高于常氧大、中负荷组，其机制尚不清。本研究发现从平原地区到高原地区工作的建设者，随着海拔高度增加，反映骨形成标志物血清 BALP 和骨吸收标志物 CTX 活性均明显升高，而血清 TRAP-5b 在海拔 4 400 m 以下也随海拔增加而增加。不同海拔高度的建设者，工作强度、入住时间、年龄分布无明显差异，但他们的骨代谢指标却随海拔高度的变化而变化，导致这一现象的具体机制目前不清楚，这是否与海拔升高、气压降低、人体缺氧有关，尚需更多的研究证明。
运动对骨代谢指标的影响观点不一，一种认为体育运动有助于骨代谢，另一种则认为体育锻炼对任何部位的骨丢失均无效果。Eliakim 等[12] 研究发现 2 h/d、5 d/周、持续 5 周的游泳运动与对照组相比，骨形成标志物 BALP 显著升高，而骨吸收标志物 CTX 显著下降。Fujimura 等[13] 的研究发现 3 次/周、持续 4 个月的负重抗阻运动，在运动开始后第 1 个月血清骨钙素和 BALP 活性就显著增加，并一直保持于整个训练阶段。Etherington 等[14] 通过对男子陆军新兵 10 周基础训练，发现血清骨钙素和 BALP 显著降低，而血浆 TRAP-5b 也降低，但差异无统计学意义。付蕾等[15] 发现低强度运动对骨骼基本不起作用，而过度运动对骨骼有害，可导致应力性骨折，只有把握适当的训练强度才会对骨形成和骨吸收产生积极影响。
而本研究结果显示，随着劳动强度增加，无论是反映骨形成的标志物 BALP 还是反映骨吸收的标志物 TRAP-5b 与 CTX 都呈现出增高的趋势，这表明劳动强度越强，骨代谢越活跃。进一步分析不同劳动强度的建设者，随着高原停留时间延长，骨代谢各标志物变化情况显示，无论何种劳动强度，随着高原停留时间延长，反映骨形成的标志物 BALP 呈先升高后降低的趋势，而反映骨吸收的标志物 TRAP-5b 呈先降低后升高的趋势。
综上所述，高原地区人群的骨代谢标志物的影响因素众多，除年龄、BMI、血压和运动强度因素外，高原停留时间及海拔高度对骨代谢标志物也有显著影响。因此，高原环境下，人们要维护健康的骨骼，须进行适当的运动，维持正常的体质量和血压。
