《The Saudi Dental Journal》：Salivary osteocalcin as a biomarker for periodontal disease progression and treatment response: a prospective longitudinal study
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牙周炎（Periodontitis）是一种影响全球超过10亿人群的慢性炎症性疾病，可导致不可逆的牙槽骨丧失。尽管唾液生物标志物具有作为非Still病诊断靶点的潜力，但骨钙素（Osteocalcin, OC）作为骨转换标志物在牙周治疗后的纵向变化，在不同疾病进展
牙周炎（Periodontitis）是一种影响全球超过10亿人群的慢性炎症性疾病，可导致不可逆的牙槽骨丧失。尽管唾液生物标志物具有作为非Still病诊断靶点的潜力，但骨钙素（Osteocalcin, OC）作为骨转换标志物在牙周治疗后的纵向变化，在不同疾病进展水平中的描述仍不充分。在此项前瞻性纵向研究中，研究人员采用了一种将唾液生物标志物分析与锥形束计算机断层扫描（Cone-Beam Computed Tomography, CBCT）相结合的新型多模态方法。共计100例受试者（25例全身健康对照及75例牙周炎患者，依据2017年世界研讨会分类标准分为I期、II期及III期）接受了非手术牙周治疗（Non-Surgical Periodontal Therapy, NSPT）。唾液骨钙素及临床参数（探诊深度Probing Pocket Depth, PPD；临床附着水平Clinical Attachment Level, CAL；菌斑指数Plaque Index, PI）于基线、3个月及6个月时进行评估。样本量通过G*Power软件估算，以确保检测临床重要相关性的统计学效能（>90%）。基线唾液骨钙素水平呈分期依赖性升高，III期患者浓度较健康对照高4.7倍（28.5±4.1 vs. 6.1±1.9 ng/mL；p<0.001）。时间轨迹分析显示，治疗后前三个月出现最大的治疗效应，III期患者6个月时骨钙素降低30.5%。骨钙素与CAL之间存在强相关性（r=0.88, p<0.001），且治疗诱导的骨钙素变化显著预测临床改善（r=0.75, p<0.001）。唾液骨钙素可作为牙周骨代谢的有效、非侵入性生物标志物。治疗后早期检测提供了基于治疗优化随访间隔的重要治疗窗口，并可纳入个性化牙周护理工作流程。
牙周炎（Periodontitis）是一种常见的复杂炎症性疾病，以生物膜相关菌群失调为始动因素，引发宿主免疫应答，导致牙齿支持组织持续的破坏性炎症。全球超过10亿人受其影响，构成重要的公共卫生与经济负担。未经治疗的慢性炎症将导致附着不可逆丧失、牙槽骨吸收及牙齿缺失，严重影响口腔功能与生活质量。
传统上，牙周炎的诊断与特征描述依赖于临床参数，如探诊深度（Probing Pocket Depth, PPD)、临床附着水平（Clinical Attachment Level, CAL）以及骨吸收的影像学评估。这些方法对于评估疾病严重程度至关重要，但通常反映的是既往组织损伤而非当前活跃疾病状态或未来风险。因此，寻找可用于早期诊断、预后预测及治疗反应监测的非侵入性动态生物指标具有迫切需求。唾液作为一种易于获取且富含信息的生物体液，被认为是口腔及全身疾病诊断的有前景途径，具有非侵入性、低成本及患者兼容性等优势，可作为龈沟液（Gingival Crevicular Fluid, GCF）或血清采集的替代方法。
牙槽骨重塑的失衡是牙周炎发病的关键事件，涉及成骨性骨形成与破骨性骨吸收之间的相互作用。健康状态下，这两个过程紧密偶联；而牙周炎中的促炎环境破坏这种平衡，最终导致过度的破骨细胞介导的骨吸收。这一过程主要受核因子κB受体活化因子配体（Receptor Activator of Nuclear Factor-κB Ligand, RANKL）/骨保护素（Osteoprotegerin, OPG）信号轴调控。炎症介质诱导RANKL表达，促进破骨细胞分化和激活，同时下调OPG（RANKL的竞争性受体）的释放。
骨钙素（Osteocalcin, OC）是骨基质中最丰富的非胶原蛋白之一，仅存在于成骨细胞、成牙本质细胞及软骨细胞中，已被接受为成骨细胞活性和骨形成的特异性指标。OC沉积于骨细胞外基质中，在骨吸收时释放入血。尽管血清OC浓度升高与骨转换率高相关，但牙周炎中唾液及GCF中的OC并无直接对应关系。部分学者认为牙周炎患者局部OC水平升高是对炎症介导破坏的代偿性但失败的成骨尝试，另有观点认为其指示活跃的骨吸收和转换。
龈下刮治术和根面平整术（Scaling and Root Planing, SRP）作为非手术牙周治疗（Non-Surgical Periodontal Therapy, NSPT）的一种形式，是治疗牙周炎的"金标准"，旨在尽可能破坏龈下生物膜，降低炎症负荷，阻止疾病进展。成功的NSPT可调节多种炎症及骨转换标志物水平，改善临床参数。然而，此前研究对NSPT过程中唾液骨钙素在不同牙周病分期中随时间变化的动态特征缺乏完整认识。
本研究的创新点在于纵向轨迹分析识别生物标志物反应的治疗窗口，并结合高分辨率CBCT成像进行全面的骨重塑评估；采用2017年世界研讨会分期进行基于分期的分析；运用混合效应模型建立生物标志物变化与临床结果之间的稳健相关性。本研究旨在填补上述空白，通过稳健的前沿纵向设计，在不同时间点评估唾液骨钙素和临床测量指标，并整合锥形束计算机断层扫描（Cone-Beam Computed Tomography, CBCT）以更精确地测量牙槽骨变化。主要假设为：唾液骨钙素水平与牙周炎严重程度相关，且在NSPT后降低，反映治疗后骨重塑动力学的转变。
本研究在方法学方面，首先通过G*Power软件进行样本量估算，基于既往研究中牙周炎患者唾液骨钙素水平数据，预期大效应量（Cohen's f=0.40），采用单因素方差分析，设定α=0.05、检验效能80%，计算最小样本量为76例（每组19例）。考虑到6个月随访期间约20%的预期脱落率，并确保重复测量分析的充分效能，最终样本量增至100例（每组25例），该样本量也为检测唾液骨钙素与临床参数之间中等相关性（r≥0.30）提供了充足效能（>90%）。所有临床检查由单一校准检查者完成，通过Kappa评分（PPD为0.88，CAL为0.85）及CBCT测量的组内相关系数（Intraclass Correlation Coefficient, ICC=0.92）确保高可靠性。
在唾液样本采集方面，于上午8:00-10:00收集非刺激性全唾液样本3-5 mL，受试者采样前至少2小时禁食、禁饮及口腔卫生操作。 saliva样本经冰上处理、4°C下3500 rpm离心15分钟去除颗粒物及细胞物质，分装后-80°C保存待测。唾液骨钙素水平采用商用人类骨钙素ELISA试剂盒检测，所有测量均复孔进行。
影像学分析采用高分辨率CBCT（Carestream CS 9600），视野10 cm×10 cm，体素大小0.2 mm，曝光参数90 kVp、4 mA、10 s，采用Feldkamp锥束重建算法。于基线和6个月时对所有受试者进行扫描，测量切缘至牙槽骨嵴的距离，三维重建实现骨重塑的精确体积评估。对照组因伦理考量未单独进行CBCT成像，由已预约必要临床CBCT检查（如第三磨牙拔除、正畸治疗）且时间点与本研究吻合的患者组成。
数据分析采用SPSS 28.0软件，通过Shapiro-Wilk检验评估正态性，采用单向方差分析或Kruskal-Wallis检验进行组间基线特征比较。统计分析采用线性混合效应模型（Linear Mixed-Effects Model, LMM），以非结构化协方差矩阵考虑受试者内相关性，模型纳入疾病分期、时间（基线、3个月、6个月）及其交互作用为固定效应，受试者作为随机效应。多变量混合效应线性模型评估纵向时间和分组效应对唾液骨钙素及临床变量的影响，调整年龄、性别和基线体重指数作为协变量。采用Benjamini-Hochberg假发现率（False Discovery Rate, FDR）程序校正多重比较p值，计算效应量（Cohen's d），并进行受试者工作特征（Receiver Operating Characteristic, ROC）曲线分析评估诊断准确性，通过约登指数确定最佳诊断阈值。
研究结果部分，首先呈现受试者人口学及基线特征。研究共纳入100例完成6个月随访的参与者，四组间年龄和性别无统计学差异，所有临床牙周参数（PPD、CAL、PI）及基线唾液骨钙素水平在组间显著不同，且随牙周炎严重程度增加而升高。
NSPT后，三个牙周炎组（I期、II期和III期）在所有临床参数上均较基线出现统计学显著改善，PPD、CAL和PI均值在6个月期间进行性降低；对照组临床参数则无显著变化。6个月时，III期组的平均PPD和CAL仍显著高于I期和II期组，反映初始疾病严重程度。
唾液骨钙素浓度的纵向变化作为主要结局指标，对治疗呈现显著反应。基线唾液骨钙素水平III期组最高（28.5±4.1 ng/mL），依次为II期（18.2±3.5 ng/mL）和I期（11.9±2.8 ng/mL），均显著高于对照组（6.1±1.9 ng/mL）。NSPT后，所有牙周炎组在3个月和6个月时唾液骨钙素水平均显著下降。6个月随访时，I期、II期和III期组的平均骨钙素水平分别降至10.5±2.5 ng/mL、13.8±3.1 ng/mL和19.8±3.9 ng/mL，较各自基线显著降低。多变量调整分析证实在控制年龄、性别和BMI后，NSPT后唾液骨钙素的显著降低在各牙周炎组中仍然稳健。尽管治疗组骨钙素水平大幅下降，但研究期末仍未恢复至健康对照组水平。
唾液骨钙素水平的时间轨迹显示，对照组在整个研究期间维持稳定的骨钙素水平，而牙周炎组在NSPT后呈现持续性下降趋势。III期组的下降速率最为显著，6个月内从基线降低30.5%，依次为II期（24.2%）和I期（11.8%）。骨钙素水平最大降幅出现在基线与3个月之间，提示对骨转换的最显著治疗效应发生在治疗后早期。
唾液骨钙素与临床参数的相关性分析表明，基线时唾液骨钙素水平与牙周破坏程度呈正相关。在所有参与者中，平均PPD（r=0.82, FDR校正p<0.001）和平均CAL（r=0.88, FDR校正p<0.001）与唾液骨钙素高度相关。唾液骨钙素变化量（ΔOC，基线至6个月）与CAL变化量（ΔCAL）显著相关（r=0.75, FDR校正p<0.001），提示骨钙素水平下降幅度越大与临床附着改善越好相关。需要注意的是，研究中观察到极高的相关系数（r=0.82-0.88）和大的效应量（Cohen's d>3），需谨慎解读。
诊断性能方面，ROC曲线分析显示唾液骨钙素在识别重度（III期）牙周炎方面具有优秀的诊断性能，曲线下面积（Area Under the Curve, AUC）为0.89（95%置信区间：0.82-0.95），最佳临界值14.5 ng/mL对应的灵敏度和特异度分别为84%和88%。
CBCT影像学定量分析揭示NSPT后牙槽骨水平出现显著变化。基线时，切缘至牙槽骨嵴的平均距离对照组为1.2±0.3 mm，I期2.8±0.5 mm，II期4.5±0.7 mm，III期6.2±0.9 mm，证实预期的分期依赖性骨丧失模式（p<0.001）。6个月随访时，所有牙周炎组牙槽骨水平均显示可测量的改善：III期组平均骨水平获得0.50±0.18 mm（改善8.1%），II期组0.40±0.15 mm（改善8.9%），I期组0.20±0.10 mm（改善7.1%），均有统计学意义；对照组骨水平无显著变化。位点特异性分析显示，骨填充最显著的部位为骨内缺损，尤其是三壁骨袋构型。III期组68%的位点（17/25）显示骨填充≥0.3 mm的影像学证据，II期组为最深的52%（13/25），I期组为36%（9/25）。唾液骨钙素降低与影像学改善之间存在显著正相关（r=0.71, p<0.001），提示唾液骨钙素变化反映底层骨重塑动力学。
讨论部分，研究人员指出唾液骨钙素可能作为评估牙周病严重程度及监测NSPT治疗反应的潜在非侵入性生物标志物。研究发现牙周炎患者唾液骨钙素水平呈显著分期依赖性升高，且NSPT后降低并与PPD、CAL等临床参数呈正相关。唾液骨钙素来源于龈沟液的全身转导和牙槽骨成骨细胞的局部合成。研究局限性包括缺乏配对血清样本，无法明确区分局部牙周骨转换与全身骨代谢。
研究人员将牙周炎中升高的唾液骨钙素与牙槽骨丧失发病机制相联系。炎症环境破坏骨重塑平衡导致净牙槽骨丧失，尽管骨钙素是经典骨形成标志物，但活跃牙周病期间唾液和GCF中升高水平反映更高的骨转换率，这可能是因为骨钙素在形成过程中掺入骨基质，在破骨细胞骨吸收时释放入血。研究结果表明，牙周炎中升高的唾液骨钙素指示加速的病理性骨代谢，而非单纯的合成代谢状态。
NSPT后唾液骨钙素的显著降低是值得注意的发现，这可能源于成功的炎症消退和更好的骨重塑平衡。龈下刮治术和根面平整术减少启动炎症反应的龈下生物膜，降低促炎细胞因子（如白细胞介素-1β和白细胞介素-6），并使RANKL/OPG比值转向促吸收减少的状态，从而抑制破骨细胞活性，减少骨吸收及骨钙素释放。唾液骨钙素降低与CAL减少之间的强关联支持了这一解释。
本研究采用CBCT作为测量技术是对既往局限于二维根尖周X线片研究的重要改进。CBCT能够评估更精确的三维牙槽骨形态，对传统X线片无法检测的微小牙槽骨水平变化敏感。CBCT发现提示NSPT后某些区域的影像学改善可能反映骨水平稳定化，尽管NSPT单独治疗后的实际骨再生可能罕见，6个月的影像学变化更可能反映骨稳定化和炎症诱导的嵴顶吸收消退，而非真正的结构性骨再生。
本研究的临床意义在于，唾液骨钙素可作为临床和影像学检查的有价值辅助手段，用于牙周炎的诊断和监测。这种非侵入性方法具有大规模人群筛查和即时检验诊断的应用潜力。通过系列唾液骨钙素测量，临床医师可将其作为治疗反应的客观生物标志物进行监测，并在效果不佳时及时进行辅助性治疗。但需注意骨钙素对牙周病并非特异性，其他口腔疾病（如根尖周病变或拔牙创愈合）甚至全身骨代谢均可影响其水平。
研究局限性包括：作为观察性研究未进行随机化，存在潜在选择偏倚；单中心研究结果可能无法推广至其他人群；未测量维生素D状态、骨密度、绝经状态、体力活动或膳食钙摄入等潜在混杂因素；6个月随访期可能不足以预测长期骨变化；缺乏多生物标志物比较 panel（如骨钙素与C端端肽或碱性磷酸酶等其他骨转换标志物的比较）。
研究结论部分翻译如下：该纵向研究证实，难以治愈性牙周炎患者的唾液骨钙素浓度随疾病分期显著升高，并在非手术牙周治疗后显著下降。唾液骨钙素与牙周破坏临床参数及治疗结果之间的显著关联，提示该生物标志物在牙周病活动的非侵入性诊断和治疗反应监测中的可能作用。唾液标志物与CBCT等先进影像学方式的联合应用，可能为牙周炎牙槽骨重塑动力学提供更全面的视角。 coatings结果应在更大的多中心人群中验证，未来研究应评估唾液骨钙素与其他生物标志物的联合应用是否有助于建立个性化牙周治疗。需要强调的是，唾液骨钙素与临床牙周参数之间的关联为相关性而非因果或预测性。虽然骨钙素可能是牙周病的有前景生物标志物，但结果不应被解读为确定性地建立骨钙素作为牙周炎进展或治疗反应的准确预测因子。考虑到全身骨代谢对骨钙素水平的重要影响，这些结果在临床适用性方面需谨慎对待。
