轉(zhuǎn)錄因子Osterix在氟性骨損傷骨周化骨中的作用研究.pdf

1、氟性骨損傷（fluoride bone injury）是由于機體長期攝入過量氟而引起的以骨代謝過程紊亂為主要病理特征的慢性代謝性骨病。氟性骨損傷骨周化骨是一種特殊的異位骨化形式（heterotopic ossification），其臨床表現(xiàn)主要為廣泛性骨質(zhì)增生硬化、肌腱韌帶鈣化等，是氟性骨損傷患者致殘、致癱的重要原因。通過大量的體外細胞培養(yǎng)觀察和動物實驗，有充分依據(jù)證明成骨細胞活躍和骨轉(zhuǎn)化加速是氟性骨損傷的特征性病變。骨代謝局部網(wǎng)絡相關

2、因子的調(diào)控作用是氟性骨損傷骨轉(zhuǎn)換加速的機制之一。
　　 鋅指結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)錄因子Osterix 參與成骨細胞的分化和骨形成，特異表達于成骨細胞分化和鈣化過程中，促進成骨細胞的分化、成熟、膜成骨、軟骨化骨及礦化過程，調(diào)控許多重要成骨基因的表達，如骨鈣素（osteocalcin）、骨粘素（osseomucin）、骨橋蛋白（osteopontin）、骨唾液酸蛋白（bonesialoprotein）和Ⅰ型膠原蛋白（collagen typeⅠ）

3、等。研究證明Osterix 具有促進成骨細胞分化和異位骨化的作用。核心結(jié)合因子α1（core binding factoralpha 1，Cbfa1，又稱Runx2，）是成骨細胞開始分化的最早最特異的標志性基因，高限制性地表達于骨中。因此，Cbfa1和Osterix是成骨過程中必不可缺的轉(zhuǎn)錄因子。
　　 絕大數(shù)疾病的發(fā)生都是環(huán)境和基因相互作用的結(jié)果。本研究通過血清Osterix、Cbfa1 蛋白濃度的檢測，分析氟暴露人群及氟性骨

4、損傷骨周化骨中Osterix、Cbfa1 蛋白濃度的改變，尋找氟性骨損傷骨周化骨的早期損傷效應的監(jiān)測指標；探討Osterix基因與氟性骨損傷骨周化骨的易感性，闡述Osterix基因在氟性骨損傷骨周化骨發(fā)生發(fā)展中的可能作用，以期為氟性骨損傷的防治提供新的靶點，為氟危害的進一步研究提供理論依據(jù)。
　　 目的：通過血清Osterix和Cbfa1蛋白濃度以及Osterix基因外顯子2（exon2141-1042 bp）的突變檢測，分析氟

5、暴露及氟性骨損傷骨周化骨中Osterix和Cbfa1蛋白濃度的變化及血氟、尿氟、Osterix、Cbfa1蛋白濃度之間的相關性，構(gòu)建氟性骨損傷骨周化骨相關危險因素的Logistic 回歸模型，探討Osterix基因與氟性骨損傷骨周化骨的易感性以及Osterix在氟性骨損傷骨周化骨發(fā)生發(fā)展中的可能作用。
　　 方法：選取湖北某鋁業(yè)集團連續(xù)工作5年以上男性作業(yè)工人，根據(jù)所在車間的不同隨機選擇研究對象，其中包括：電解車間工人176人；

6、鋁桿及鋁板帶車間工人28人；機關及質(zhì)檢工人22人。并在研究對象知情同意的原則下采集生物材料。根據(jù)氟斑牙診斷標準及骨骼X線拍片（骨盆正位片及左側(cè)橈骨正位片）判定結(jié)果將研究對象劃分為：①有氟性骨損傷骨周化骨工人75人（簡稱骨損傷組），均來自電解車間。并按骨損傷程度將研究對象分為兩組：骨損傷輕度組（30人）
　　 和骨損傷重度組（45人）；②有氟斑牙但無骨周化骨工人22人（簡稱氟斑牙組），其中電解車間16人，鋁桿及鋁板帶車間4人，機關

7、及質(zhì)檢工人2人；③氟暴露但無氟斑牙且無氟性骨損傷骨周化骨組工人129人，其中，電解車間85人（簡稱高氟組），鋁桿及鋁板帶車間工人24人（簡稱低氟組）；機關及質(zhì)檢工人20人（簡稱對照組）。采用ELISA 法測定血清中Osterix和Cbfa1 蛋白濃度，Logistic 回歸方法構(gòu)建氟性骨損傷骨周化骨危險因素的模型；采用HRM、DNA測序方法檢測Osterix基因（位于exon2 141-1042bp）的3個SNP 位點。
　　

8、結(jié)果：1）低氟組Osterix 蛋白濃度為（1159.20±387.58）ng/ml，高氟組Osterix蛋白濃度為（743.81±492.41）ng/ml，對照組Osterix 蛋白濃度為（860.09±410.98）ng/ml，低氟組Osterix 蛋白濃度高于對照組和高氟組，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05）；低氟組Cbfa1 蛋白濃度為（916.40±360.21）ng/ml，高氟組Cbfa1 蛋白濃度為（629.43±430.4

9、7）ng/ml，低氟組Cbfa1 蛋白濃度高于高氟組，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05）；2）氟斑牙組Osterix 蛋白濃度為（1216.20±368.89）ng/ml，骨損傷組Osterix 蛋白濃度為（802.61±516.55）ng/ml，對照組Osterix 蛋白濃度為（860.09±410.98）ng/ml，氟斑牙組Osterix 蛋白濃度高于對照組和骨損傷組，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05）；氟斑牙組Cbfa1 蛋白濃度為（

10、1087.00±287.53）ng/ml，骨損傷組Cbfa1 蛋白濃度為（753.28±486.40）ng/ml，氟斑牙組Cbfa1 蛋白濃度高于骨損傷組，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05）；骨損傷輕度組及重度組Osterix 蛋白濃度為（797.88±486.32）ng/ml和（806.72±516.44）ng/ml，低于氟斑牙組Osterix 蛋白濃度，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05）；骨損傷輕度組及重度組Cbfa1 蛋白濃度為（72

11、6.38±494.43）ng/ml和（776.68±491.79）ng/ml，低于氟斑牙組Cbfa1 蛋白濃度，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05）；3）骨損傷組血氟與Osterix和Cbfa1 蛋白濃度的相關系數(shù)r 值分別-0.434、-0.469，尿氟與Cbfa1 蛋白濃度的相關系數(shù)r 值為-0.436，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05）；對照組血氟、尿氟與Osterix、Cbfa1 蛋白濃度的相關系數(shù)r 值分別為-0.227、-0.27

12、4、-0.075、-0.058，差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）；Osterix與Cbfa1 蛋白濃度的相關系數(shù)r 值在骨損傷組及對照組中分別為0.897、0.878，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.01）；4）在Logistic 回歸模型中，低濃度的血氟（血氟≤0.17 mg/L 及0.17 mg/L<血氟≤0.20 mg/L）與高濃度的血氟（血氟>0.20mg/L）與相比，OR 值分別為0.244和0.264（P=0.039、0.033）

13、，B 值為-1.409和-1.333；低濃度的尿氟（尿氟≤2.00mg/L 及2.00<尿氟≤4.00 mg/L）與高濃度的尿氟（尿氟>4.00 mg/L）與相比，OR 值分別為0.051和0.086（P=0.000、0.000），B 值為-2.978和-2.451；低水平的Osterix 蛋白濃度（400.00 ng/ml＜Osterix蛋白濃度≤800.00 ng/ml和800.00ng/ml

14、0 ng/ml）與高水平的Osterix 蛋白濃度（Osterix 蛋白濃度>1200.00 ng/ml）相比，OR 值分別為18.148、5.746（P=0.044、0.030），B 值為2.899和1.749 ；低水平的Cbfa1 蛋白濃度（800.00ng/ml1200.00 ng/ml）相比，OR 值為0.151（P=0.0

15、16），B 值-1.892。5）Osterix基因（位于exon2 141-1042bp）三個位點的基因型在損傷對照之間的基因型相同，分布無差異，均為純合子，分別為CC、GG、CC。
　　 結(jié)論：1）在低氟暴露、低氟負荷時，Osterix和Cbfa1 蛋白濃度升高，而在高氟暴露、高負荷時Osterix和Cbfa1 蛋白濃度降低，即隨著氟暴露濃度及氟負荷的增加，Osterix、Cbfal 蛋白濃度呈降低的趨勢；2）機體發(fā)生氟斑牙但

16、無骨損傷時，Osterix和Cbfa1 蛋白濃度升高，而在骨損傷后Osterix和Cbfa1 蛋白濃度降低，即隨著氟性骨損傷骨周化骨的發(fā)生及損傷程度的加重，Osterix、Cbfal 蛋白濃度也呈降低的趨勢，Osterix和Cbfa1 蛋白濃度降低的拐點可能是氟性骨損傷骨周化骨發(fā)生的起點； 3）骨損傷組Osterix、Cbfa1 蛋白濃度與血氟、尿氟呈負相關，即Osterix、Cbfa1 蛋白濃度隨血氟、尿氟的升高呈降低的趨勢；而骨損傷

17、組與對照組中Osterix 蛋白濃度與Cbfa1 蛋白濃度呈正相關，即Osterix 蛋白濃度隨Cbfa1 蛋白濃度升高而升高；4）回歸分析中，高血氟水平（血氟>0.20mg/L）和高尿氟水平（尿氟>4.00 mg/L）、高水平的Cbfa1 蛋白濃度（Cbfa1 蛋白濃度>1200.00ng/ml）以及Osterix 蛋白濃度在大于400.00ng/ml 且小于等于1200.00ng/ml的范圍時，發(fā)生氟性骨損傷骨周化骨的風險增高。5）

18、氟性骨損傷骨周化骨患者中，Osterix基因外顯子2 上發(fā)現(xiàn)堿基的突變及單核苷酸多態(tài)性，故鋅指結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)錄因子Osterix與氟性骨損傷骨周化骨的易感性有待進一步研究。綜上所述，在低氟暴露、低氟負荷及機體發(fā)生氟斑牙時，Osterix和Cbfa1 蛋白濃度升高，而在高氟暴露、高負荷及骨損傷后時，Osterix和Cbfa1 蛋白濃度降低，Osterix和Cbfa1 蛋白濃度降低的拐點可能是氟性骨損傷骨周化骨發(fā)生的起點。因此，我們認為Cbfa1和