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연구 논문

중국 여성의 폐경 후 골다공증 진단 바이오마커로서 혈청 인슐린 유사 성장인자 1과 성장호르몬

231 조회수

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DOI:

10.3791/70047

⸱

2026년 4월 3일

 ,  ,  ,  ,  , 
1Maoming People's Hospital, 2Guangzhou Key Laboratory of Chinese Medicine Research on Prevention and Treatment of Osteoporosis, The Third Affiliated Hospital of Guangzhou University of Chinese Medicine, 3Department of Rehabilitation and Physiotherapy, Foresea Life Insurance Guangzhou General Hospital, 4Department of Rehabilitation and Physiotherapy, General Hospital of the Southern Theater of the Chinese People's Liberation Army, 5Department of Gynecology and Obstetrics, the Second Affiliated Hospital of Guangzhou University of Chinese Medicine

이 논문에서

요약

본 연구는 중국 여성의 폐경 후 골다공증 선별을 위한 보완적 바이오마커로서 혈청 인슐린 유사 성장인자-1(IGF-1)과 성장호르몬(GH)을 평가하는 것을 목표로 했습니다. 이 연구는 IGF-1이 저골량을 효과적으로 식별하는 반면, GH는 그렇지 않다는 점을 확인하여 이중 에너지 X선 흡수계측법(DEXA) 스캔의 실질적 대안으로 사용됨을 뒷받침합니다.

초록

폐경 후 골다공증(PMOP)은 여성들 사이에서 중요한 우려 사항입니다. 진단의 핵심 기준은 골밀도(BMD)를 측정하기 위한 이중 에너지 X선 흡수계법(DEXA) 스캔입니다. 하지만 스캐너가 사용 불가능하면 DEXA는 실용적이지 않습니다. 이 연구에는 45세에서 70세 사이의 폐경 후 여성 345명이 포함되었습니다. 모든 참가자는 DEXA 스캔을 받았고 IGF-1과 GH 수치를 측정하였습니다. t 점수를 기반으로 피험자들은 대조군(n = 99), 골감소(n = 153), 골다공증(n = 93) 세 그룹으로 분류되었습니다. ANOVA는 IGF-1과 GH를 그룹별로 평가했습니다. 통계 분석을 통해 IGF-1, GH 및 기타 매개변수 간의 상관관계를 탐구하였습니다. IGF-1과 GH의 진단 유용성은 수신기 작동 특성(ROC) 곡선을 사용하여 평가되었습니다. IGF-1과 GH에서 유의미한 집단 간 차이가 관찰되었습니다. IGF-1은 나이, 폐경 기간, 프로콜라겐 1 N-말단 프로펩타이드(PI.NP), 부갑상선 호르몬(PTH)과 음상관관계를 보였으며, 체질량지수(BMI), 에스트라디올(E2), GH, BMD, t-점수와는 양상관관계를 보였다. GH는 연령, 폐경 기간, BMI, PTH와 음상관관계를 보였고, E2, IGF-1, BMD, t-점수와는 양상관관계를 보였습니다. ROC 분석은 IGF-1 컷오프 값이 대조군과 골미네랄 결핍군을 구별하는 데 높은 정확도, 특이도, 민감도를 보여주었습니다. 그러나 이러한 결과는 GH에 대해 재현되지 않았습니다. 혈청 IGF-1 측정은 폐경 후 환자 선별 검사에 유망합니다. 골다공증의 중증도 등급을 위해 후속 DEXA 스캔을 고려해야 합니다. 반면, GH는 폐경 후 골다공증 진단에 부적합했습니다. 결론적으로, 혈청 IGF-1 수치는 특히 DEXA 스캐너가 없는 환경에서 폐경 후 여성의 저골량 질환에 대한 유망한 선별 도구를 제공합니다. DEXA를 이용한 심각도 등급은 IGF-1 수준이 기준선 이하로 이루어질 수 있습니다. 반면, GH는 PMOP에 대한 진단 잠재력이 부족합니다. 이 연구는 임상적 폐경 후 골감소증/골다공증 진단을 위한 새로운 혈청 표지자의 규명을 진전시킵니다.

서론

골다공증은 골격 완전성 저하와 골절 위험 증가를 특징으로 하는 주요 전 세계 건강 부담을 이루며, 폐경 후 여성들이 가장 큰 질병 부담을 안고 있습니다1. 폐경 후 골다공증(PMOP)은 전 세계 골다공증 골절의 40% 이상을 차지하며, 상당한 이환율과 사회경제적 비용을 초래합니다2. 에스트로겐 금단 후 가속화된 골 손실은 불균형적으로 심한 섬유 섬유 감소와 미세구조 파괴를 초래하는데, 이는 PMOP와 연령 관련 골 손실을 구분하는 병리학적 특징입니다. 이중 에너지 X선 흡수계법(DEXA)을 이용한 확립된 진단 기준에도 불구하고, 약 60%의 취약성 골절은 골밀도(BMD) 기준만으로 골다공증 임계값을 충족하지 못하는 개인에서 발생하며, 이는 골질 저하를 반영하는 상보적 바이오마커를 식별하는 것이 필수적임을 강조합니다.

에스트로겐 결핍 상태는 여러 경로를 통해 뼈 재형성 역학을 근본적으로 변화시킵니다. 직접적인 항흡수 효과 외에도, 에스트로겐(E2)은 내분비 네트워크와의 교차 대화를 통해 골동화작용 신호를 조절합니다. 새로운 증거들은 GH/IGF-1 축이E2에 의한 골격 작용의 중요한 매개체로 자리매김하고 있음을 보여줍니다. 실험 모델은E2가 골전구세포에서 IGF-1 mRNA 발현을 자극하는 반면, 항-IGF-1 항체는 용량 의존적으로 E2에 의해 유도된 척추 증식을 없애는 것을 보여줍니다 6,7. 임상 관찰은 폐경 후8호트에서 순환 IGF-1 수치와 BMD 사이에 양의 상관관계가 있음을 보여주었으나, GH/IGF-1 변화와 PMOP 진행 간의 시간적 관계에 대한 현재의 이해는 여전히 단편적입니다.

GH와 IGF-1은 골격 성장과 성숙의 확립된 조절자이지만, PMOP에서의 진단적 유용성은 아직 충분히 탐구되지 않았습니다. 이 다면성 호르몬은 이중 메커니즘을 통해 골 항상성에 영향을 미칩니다: IGF-1은 골세포 분화와 기질 광물화를 직접 자극하는 반면, GH는 IGF-1 의존적 및 독립적 경로를 통해 뼈 재형성을 촉진합니다 9,10. 중요한 점은 GH/IGF-1 축이 성적 이형성과 폐경 관련 조절 이상을 보인다는 점입니다.11세와 무관하게 폐경 전환기 동안 혈청 IGF-1 농도가 20-30% 감소합니다. 역설적으로, 기존 진단 체계는 이 내분비적 차원을 무시하고 주로 기능적 대사 지표보다는 구조적 BMD 측정에 의존하고 있습니다. 중요한 미해결 질문 중 하나는 이 폐경 관련 GH/IGF-1 축 감소가 골 미세구조 악화에 구체적으로 어떻게 기여하는지, 그리고 이것이 중국 폐경 후 여성의 BMD와 독립적으로 진단적 가치를 가지는지입니다.

본 연구는 중국의 폐경 후 여성에서 PMOP 선별을 위한 보완 바이오마커로서 혈청 IGF-1과 GH의 임상적 타당성을 조사합니다. 연구는 GH/IGF-1 활성 감소가 BMD 값과 무관하게 진행된 골 퇴화와 상관관계가 있어 초기 위험 층화를 강화할 수 있다고 가정합니다. 호르몬 프로필과 DEXA 매개변수 및 골절 이력을 분석함으로써, 이 연구는 1) GH/IGF-1의 미세구조 악화에 대한 예측 능력, 2) 전통적인 골목 질환 기준이 골절 위험을 과소평가할 수 있는 아시아 인구에서 민족별 특이적 바이오마커 임계치에 관한 중요한 지식 공백을 해소합니다. 연구 결과는 내분비계와 덴시토미터 매개변수를 통합하여 PMOP 관리의 정밀도를 높이는 새로운 진단 알고리즘에 도움이 될 수 있습니다. 이 중개 연구의 새로움은 중국인 폐경 후 여성에서 GH/IGF-1 축을 잠재적 진단 보조 수단으로 체계적으로 평가했다는 점에 있습니다. 우리는 BMD와 무관하게 골 미세구조 악화 및 골절 위험과의 연관성을 명확히 하고, 임상 위험 계층화를 위한 인종별 임계값을 설정하는 것을 목표로 합니다.

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프로토콜

연구는 세계의학협회(World Medical Association)의 헬싱키 선언문(인간 실험 윤리 강령)에 명시된 윤리 지침을 준수했습니다. 윤리적 인가(승인 번호) 난부잔 Qu-LL-2020-047)은 중국 인민해방군 남부 전구 사령부 종합병원 윤리위원회로부터 확보되었으며, 참여한 모든 환자와 그 가족들로부터 사전 동의를 받았다.

연구 대상
이 전향 연구는 4년에 걸쳐 진행되었으며, 중국 인민해방군 산하 남부 전선 종합병원 입원 및 신체검사 부서에서 진행되었다. 이 연구는 45세에서 70세 사이의 폐경 후 여성 집단을 대상으로 엄격한 단면 설계를 사용했습니다. 제외 기준에는 다음과 같은 뼈 대사에 영향을 미칠 수 있는 질환들이 포함되었습니다: a) 강직성 척추염, 전신성 홍반성 루푸스, 류마티스 관절염과 같은 면역 체계 질환; b) 골결핵; c) 부신 기능에 영향을 미치는 장애, 심각한 간 또는 신부전; d) 부갑상선 기능 장애, 갑상선 질환, 당뇨병을 포함한 내분비 장애; e) 흡연 및 음주 역사적 습관; f) 글루코코르티코이드, 칼슘 제제, 비타민 D 보충제, 비스포스포네이트, 이뇨제, 항경련제, 불소 등 골 대사에 잠재적 영향을 미치는 약물을 최근 12개월 이내에 사용한 경우.

세계보건기구(WHO)가 제시한 진단 기준에 따라, 본 연구는 총 345명의 피험자를 골 건강 상태에 따라 세 개의 뚜렷한 코호트로 나누어 등록했습니다: 대조군(정상 BMD, t-점수 ≥-1.0 SD, n = 99), 골감소군(-2.5 SD < t-스코어 < -1.0 SD, n = 153), 골다공증 그룹(t-점수 ≤-2.5 SD 또는 동시 취약성 골절, n = 93).

임상 샘플
2020년 9월부터 2025년 6월까지 중국 인민해방군 남부전구 총병원 임상 진단에서 골다공증 진단을 받은 환자들은 다음 기준을 충족해야 합니다: WHO 진단 기준에 따른 골감소증 및 골다공증 환자; 자연적으로 폐경, 자연 폐경 환자, ≥1년간 폐경, 폐경 후 질환 환자; 나이 45세≤ < 70세; 조사에 자발적으로 참여했습니다. 위의 모든 조건을 충족하는 경우는 실험 사례에 포함될 수 있습니다. 정상 골량 그룹: 자연적으로 폐경기, 자연 폐경기 ≥1년, 그리고 신체검사 지표(골밀도 및 혈액학 검사 포함)를 가진 사람.

위 기준을 충족하는 임상 환자에 대해서는 다음 질환을 가진 환자를 제외해야 합니다. 제외 기준은 다음과 같습니다: 부갑상선 기능 장애, 갑상선 질환, 당뇨병, 부신 질환, 심각한 간 및 신장 기능 장애, 악성 종양 병력, 강직성 척추염, 전신 홍반성 루푸스, 류마티스 관절염과 같은 면역계 질환, 조기 난소 부전 증후군 및 난소 절제술, 척추 결핵, 관절 결핵, 화름성 관절염, 골용해 등 글루코코르티코이드, 칼슘 약물, 비타민 D, 비스포스포네이트 제제, 이뇨제, 항경련제, 불소 등 골 대사에 영향을 미치는 약물(최근 12개월 이내)을 복용한 환자도 제외될 수 있습니다. 위의 조건 중 하나라도 존재하면 제외 사유가 발생할 수 있습니다.

자료 수집
참여자들의 연령, 폐경 이후 연수, 키, 체중 등 인구통계가 문서화되었습니다. 체질량지수(BMI)는 다음 공식을 사용하여 계산되었습니다

BMI = 체중(kg) / 키(m2).

혈청 샘플 채취
하룻밤 단식 후 모든 참가자로부터 혈액 샘플을 채취했습니다. 이후 약 850 × g 에서 5분간 원심분리하여 혈청을 분리하고 -80 °C에 보관하여 후속 분석을 위해 보관했습니다.

표본 크기 계산
선험 검정력 분석은 G*Power를 사용해 수행되었습니다. 정상 골량군, 골감소군, 골다공증군의 평균 혈청 IGF-1 수치가 각각 89.46 ± 18.89, 72.52 ± 16.32, 60.23 ± 15.63 ng/mL임을 보여주는 예비 데이터를 바탕으로, 계산된 효과 크기(코헨 f)는 0.86이었습니다. 일방향 ANOVA의 경우 α = 0.05, 거듭제곱 = 0.80일 때, 그룹당 최소 9명(총 27명)이 필요했습니다. 다변수 조정, 하위 그룹 분석, 잠재적 데이터 문제를 고려한 횡단면 설계의 견고성을 보장하기 위해 더 큰 표본을 목표로 삼았습니다. 최종 코호트에는 345명의 폐경 후 여성(정상 골량 99명, 골감소 153명, 골다공증 93명)이 포함되었으며, 계산된 요구량을 훨씬 초과하였습니다.

임상 데이터 평가
골밀도 측정
골밀도(BMD)는 요추(L 1-4), 왼쪽 대퇴경, 대퇴경 상단부의 DEXA 스캔을 통해 평가하였습니다. 대퇴 경부와 상부 스캔은 무릎을 굽힌 상태로 수행했으며, 요추(L 1-4) 스캔 중에는 누운 자세를 유지하였습니다. 중국 인민해방군 남방전구 총병원 핵의학과의 훈련된 전문가들이 모든 검사를 실시했다. 각 측정 전에 품질 관리 의족 스캔이 수행되어 엄격한 기준을 충족한 후 참가자 스캔을 진행했습니다. 변동 계수는 0.40%로 기록되었습니다. BMD 값은 g/cm² 단위로 표현되었습니다.

혈청 지표 측정
혈청 지표 측정은 중국 인민해방군 남부전구 총괄병원 실험실과에서 수행되었다. 평가된 지표 패널은 주로 GH, IGF-1, 25-하이드록시비타민 D [25(OH)D], β-콜라겐 분해 산물(β-CTX), 총 콜라겐 타입 I 아미노 말단 프로펩타이드(PI.NP), 부갑상선 호르몬(PTH), N-말단 골칼신(BGP), 칼슘(Ca), 에스트라디올(E2)으로 구성되었습니다. 작업은 키트 설명서에 엄격히 따라 수행되며, 공정은 실험실 부서(GE)에서 제공하는 자동화 장비를 사용합니다. 분석 후 검사 결과의 적시에 기록하는 것이 보장되었습니다.

각 지표에 적용된 실험 방법론은 다음과 같습니다: GH 정량은 루미놀 전기화학발광 면역분석법을 통해 수행되었고; IGF-1 농도는 효소 결합 면역흡착 분석 및 화학발광 기법을 사용하여 측정하였습니다. E2 수치는 상업용 면역분석법 키트를 사용해 측정되었습니다. 혈청 칼슘 측정은 자동 생화학 분석기를 이용한 색도법을 사용하여 수행되었습니다. 25(OH)D, β-CTX, PI.NP, PTH, BGP의 분석은 상업용 검사 키트를 이용한 전기화학발광면역분석법(ECLIA)을 사용해 측정하였습니다.

기기 및 시약
이 연구에 사용된 주요 상업용 기기, 분석 키트 및 시약은 재료표에 포괄적으로 나열되어 있습니다.

통계 분석
데이터 분석은 SPSS 20.0 통계 소프트웨어 패키지와 GraphPad Prism7을 사용했습니다. 결과는 평균± SE로 제시되었습니다. 분산 단변량 분석(ANOVA), 피어슨 상관분석, 편상관계분석, ROC 분석을 적절히 적용하였습니다. 유의수준은 P < 0.05로 채택되었습니다.

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결과

기초 특성 및 혈청 GH/IGF-I 수준 비교
통계 분석 결과, 골다공증 환자의 골량 변화는 폐경 이후 연수, BMI, 혈청 E2 수치와 유의하게 양의 상관관계를 보였으며(P < 0.05), 혈청 25(OH)D, PTH, β-CTX, PINP 수치와는 유의한 음의 상관관계를 보였다(P < 0.05). 특히, 골다공증군의 혈청 GH와 IGF-1 수치는 대조군과 골감소군보다 유의하게 낮았으며(P < 0.05), 골감소군의 GH와 IGF-1 수치도 정상 골량군보다 유의하게 낮았다(P < 0.05). 또한 혈청 IGF-1과 GH 수치는 요추의 골밀도(BMD) 및 T 값(L1-L 4), 좌측 대퇴경, 근위 대퇴골과 유의한 양상관관계를 보였습니다(표 1, 표 2, 표 3).

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토론

골밀도(BMD)는 골다공증 진단의 임상 특징과 함께 뼈 강도의 핵심 결정 요인으로 작용합니다. 그러나 BMD의 역학적 선별 도구로서의 적용 가능성은 비용과 접근성 문제로 인해 제한됩니다. 4. 골 교체 지표가 치료 반응 평가를 안내하지만, 진단적 한계는 여전히 존재합니다13. 폐경 후 골다공증에서 IGF-1과 GH의 역할을 다루며, 이 연구는 이들이 진단을 위한 혈청 표지자로서의 잠재력을 탐구했습니다. 본 연구는 중국의 폐경 후 여성들 사이에서 혈청 IGF-1과 GH 기준점을 확립하여 정상 골 상태와 저미네랄 상태를 구분하고, 정확성, 특이도, 민감도를 평가했습니다.

PMOP에서는 혈청 E2 수치가 골감소군보다 낮았으나, 골감소군은 대조군보다 낮은 수치를 보였습니다. 혈청 PTH, PI.NP,...

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공개 사항

수하이롱, 칭자오, 우정정, 덩위민, 왕준령, 조빈시우는 이해충돌이 없다고 선언한다. 저자들은 원고가 원본 작업이며 이전에 출판된 적이 없고 다른 출판 검토 대상이 없음을 확인했습니다.

감사의 글

중국 인민해방군 남부전구 총병원의 이 연구에 감사드립니다. 이 연구는 마오밍 인민병원 의사 과학연구재단(BS2022001), 중국 국가자연과학기금 일반 프로그램(11975084); 마오밍 인민병원 고수준 병원 건설 연구 프로젝트; 중국 국가자연과학기금(보조금번호 82305287); 광저우 중의학 주요 과학기술 프로젝트(2025QN012).

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
25(OH)D3 킷로슈 진단301797019025-하이드록시비타민 D [25(OH)D] 검출을 위해
β-CTX 키트로슈 진단3017938190β-콜라겐 분해 산물(β-CTX) 검출을 위해
BGP 키트로슈 진단3017912190N-말단 골칼신(BGP) 검출을 위해
원심분리기Labortechnik (Hermle)Z 216 MK실험 조건: 4 & 도; C, 18620 g, 20분 원심분리
이중 에너지 X선 흡수계측(DEXA) 스캔GE 헬스카루나 프로디지골밀도(BMD)와 체성분 측정을 위해.
E2 키트로슈 진단3017888190에스트라디올(E2) 검출을 위해
GH 키트로슈 진단3017954190성장호르몬(GH) 검출을 위해
IGF-1 키트로슈 진단3017962190인슐린 유사 성장인자 1(IGF-1) 검출을 위해
핀프 키트로슈 진단3017946190전체 콜라겐 I 아미노 말단 프로펩타이드(PINP) 검출을 위한
PTH 키트로슈 진단3017920190부갑상선 호르몬(PTH) 검출을 위해
로슈 코바스 C 시리즈 생화학 분석기로슈 진단코바스 C 702칼슘 생화학적 검출을 위한 기기
로슈 코바 e 시리즈 전기화학발광 분석기로슈 진단코바 E 602&NBSP;면역분석기 검출 도구

참고문헌

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