基于LC-MS/MS的维生素D代谢谱分析揭示青少年营养性生化骨软化症存在性别二态性

本研究发现，在阿拉伯青少年中，利用液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）技术进行维生素D代谢物（包括维生素D代谢物比率VMR）分析，可有效识别营养获得性生化骨软化症，且诊断性能存在显著性别差异：总维生素D（VD）和VD3在男性中预测价值最高（AUC 0.77），而VMR在女性中表现相对最佳（AUC 0.60），为青少年骨骼健康筛查提供了重要的代谢组学依据和性别特异性策略。

　　

引言

骨软化症是由于骨基质矿化缺陷引起的全身性骨骼系统疾病，在青少年中尤其容易被忽视。中东地区特别是沙特阿拉伯的维生素D缺乏率极高，这使得该地区青少年成为骨骼健康问题的高危人群。前期研究发现，在表面健康的阿拉伯青少年中，使用多种矿化标志物组合检测时，生化骨软化症的患病率相当高。虽然血清25-羟基维生素D（VD）是评估维生素D状态的常用指标，但它并不能完全反映维生素D代谢的复杂性或骨骼健康状况。

随着液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）技术的发展，研究者现在能够同时评估多种维生素D代谢物。除了传统的VD测定外，24,25-二羟基维生素D（24,25 VD）作为VD的分解代谢产物，以及维生素D代谢物比率（VMR：24,25(OH)₂D ÷ 25(OH)D × 100）被认为是更具特异性的骨矿化紊乱标志物。这些代谢物在运动员肌肉力量和跳跃表现中的关联性，以及在儿童和年轻军人中与甲状旁腺激素（PTH）水平的强烈相关性，都支持了它们作为功能性维生素D缺乏指标的潜力。

材料与方法

这项横断面研究纳入了976名年龄和体重指数匹配的沙特青少年（522名女孩，平均年龄14.9±1.8岁，BMI 23.0±5.9；454名男孩，平均年龄14.9±1.7岁，BMI 23.7±5.8）。研究收集了人体测量学和生化参数数据，包括葡萄糖、血脂谱、钙（Ca）、无机磷（Pi）和碱性磷酸酶（ALP）。

维生素D代谢物的测量在比利时列日大学临床化学系完成，使用经过美国疾病控制与预防中心（CDC）认证的LC-MS/MS方法。测定的代谢物包括24,25(OH)₂D（24,25 VD）、VD2、VD3和总VD，并计算VMR。缺乏的临界值定义为：VD <30 nmol/L、24,25 VD <3.0 nmol/L、VMR <4%。生化骨软化症定义为≥2项异常标志物（低VD、高ALP、低Ca或低Pi）。

结果

在976名参与者中，9.8%（96人，83名女孩和13名男孩）患有生化骨软化症，女孩与男孩的比例约为6:1。与对照组相比，生化骨软化症组的髋围和舒张压显著较高，但年龄、BMI和BMI z分数无差异。

生化参数方面，对照组的总胆固醇、血清Ca和Pi显著较高。除VD2外，所有维生素D代谢物在生化骨软化症组均显著降低。性别分层分析显示，在女孩中，生化骨软化症组的总胆固醇、Ca、Pi、总VD、24,25 VD、VD3和VMR均显著低于对照组；在男孩中，生化骨软化症组的Ca、Pi、总VD、24,25 VD和VD3显著较低，但VMR无显著差异。

逻辑回归分析显示，低24,25 VD、低VD3、低总VD和低VMR均与生化骨软化症风险显著相关。受试者工作特征（ROC）曲线分析表明，在整个队列中，VD（<30 nmol/L）具有最高的预测价值（AUC 0.71，Youden指数0.40）。性别分层后，VMR在女孩中表现相对最佳（AUC 0.60），而VD3在男孩中预测价值最高（AUC 0.77，Youden指数0.60）。

讨论

本研究提供了最全面的性别分层维生素D代谢物评估，揭示了在阿拉伯青少年中这些代谢物作为生化骨软化症潜在指标的性别二态性。研究的新颖之处在于将先进的LC-MS/MS-based VD代谢谱分析与性别分层的诊断性能评估相结合，并聚焦于较少研究的青少年群体。

观察到的维生素D代谢物和VMR的性别二态性反映了青春期维生素D代谢的生理和激素影响。维生素D表达通过其与雌激素的双向相互作用显示出强烈的性别二态性：雌激素降低CYP24A1（维生素D灭活）并增加维生素D受体（VDR）表达，而维生素D下调芳香酶，影响雌激素 production。环境因素如不同的日照暴露、文化和生活方式因素也起作用，这在沙特女性中尤为明显，她们在户外时完全遮盖且体力活动较少，使其天生易患维生素D缺乏。

单个VD代谢物在整个队列中的预测能力有限，表明依赖单一标志物可能不足以筛查青少年的生化骨软化症。VMR在女孩中的优越性能支持了反映维生素D合成和分解代谢的指标可能更好地捕捉某些亚群中细微代谢改变的概念。相反，VD3和总VD在男孩中的较高准确性可能反映了胆钙化醇的更稳定代谢处理以及低绝对VD水平与该组矿化缺陷之间的更强关联。

研究的临床意义在于，虽然总VD测量仍然是实用的一线测试，但在女孩中添加VMR和在男孩中关注VD3可能会提高对生化骨软化症的诊断准确性。然而，所有代谢物的阳性预测值（PPV）都非常低，不仅表明临床实用性有限，而且强调需要将维生素D代谢物与常规生化指标相结合的多标志物方法。

作者承认几个局限性。横断面设计排除了因果推断，并限制了评估VD代谢物变化与骨软化症发展之间时间关系的能力。饮食摄入、日照模式、社会经济状况和青春期阶段等因素未完全纳入诊断性能模型。男孩中生化骨软化症的低患病率可能降低了检测该亚组中较小关联的统计效力。极低的PPV限制了筛查的临床实用性，也反映了队列中骨软化症的总体患病率较低。最后，缺乏骨组织形态计量学或放射学确认意味着骨软化症是推断而非直接验证的。

尽管存在这些限制，本研究的关键优势在于大型、特征明确且性别平衡的青少年队列，从广泛的学校招募，增强了代表性。标准化的生化检测，包括CDC认证的LC-MS/MS用于VD代谢物分析，确保了测量的高准确性。使用生化骨软化症的复合定义提高了与单标志物方法相比的诊断特异性。此外，性别分层分析能够检测到否则可能被忽略的临床相关差异。

结论

维生素D代谢物在预测沙特青少年生化骨软化症方面表现出性别特异性差异。总体研究结果表明，对青少年生化骨软化症采用一刀切的筛查方法可能不是最优选择，而纳入性别特异性临界值或多标志物算法可能会提高临床实用性。作者强调，本研究中对VD代谢物的研究是作为一种探索性方法进行的，旨在产生假设并为未来研究提供信息，而不是作为明确的诊断评估。未来的研究应在纵向队列中验证这些发现，以确定VD代谢物变化与临床明显骨软化症进展之间的时间关系。研究还应探索最佳的性别特异性临界值，并评估将VMR纳入当前筛查指南是否提高了早期检测率。通过定义青年中代谢物与生化骨软化症的关联，本研究为早期检测策略奠定了基础，并为针对高风险人群维生素D缺乏的公共卫生倡议提供了信息。