早发性骨质疏松症中细胞外基质有机与矿物质成分受损

早发性骨质疏松症（EOOP）是一种罕见的原发性骨质疏松症，其特征为早年发生重大骨骼骨折或骨密度降低。然而，可能影响骨脆性的细胞外基质特性尚不清楚。本研究通过分析成年EOOP患者的髂骨活检样本（BBs），探索了其骨微结构与骨基质成分。我们将EOOP患者的BBs与历史对照组的BBs进行了比较。采用μCT测量骨微结构，拉曼显微光谱和傅里叶变换红外光谱分析骨基质成分，并通过纳米压痕技术研究骨基质的力学响应。通过主成分分析评估各参数的贡献。我们比较了18例EOOP患者（平均年龄34[8]岁，腰椎骨密度Z评分-2.05[1.04]）和19例年龄匹配的健康个体的BBs。患者中仅发生椎体骨折（n=7）、仅外周骨折（n=6）以及同时发生椎体和外周骨折（n=3）的情况均有出现。早发性骨质疏松症组与对照组的骨体积（骨体积/总体积，p=0.741）相似。与对照组相比，EOOP组的BBs显示骨小梁分离度较低（p=0.026）而骨小梁连接密度较高（p<0.001）；EOOP组的皮质厚度较低（p<0.01）。此外，EOOP组的GAG/Amide III和羟脯氨酸/脯氨酸比值以及晚期糖基化终末产物（AGEs）积累均高于对照组（所有p<0.0001）。同时，EOOP组的组织矿化程度较低，表现为v1PO4/CH2比值、矿物成熟度结晶度和晶体尺寸指数均较低（所有p<0.005）。EOOP组的硬度、压痕模量和最大载荷均发生改变。主成分分析显示，在EOOP患者的骨小梁和皮质骨中，有机基质相和矿物基质相的贡献大于骨微结构。与对照组相比，EOOP患者的骨基质成分显示有机基质相损伤更严重且矿化程度降低，这可能解释EOOP患者骨折风险较高的原因，并可能将EOOP与其他骨疾病区分开来。