骨质疏松症（Osteoporosis, OP）是一种以骨量减少和骨微结构退化为典型特征的年龄相关性疾病，其中绝经后骨质疏松症由于女性雌激素水平下降导致骨代谢失衡，严重威胁中老年女性健康。当前，早期诊断标志物的匮乏极大地限制了对该疾病的及时干预。该研究借助 Olink 蛋白质组学技术，系统筛选与绝经后骨质疏松症密切相关的差异表达蛋白，为该疾病的早期诊断提供了全新方向。
研究结果
1. 研究对象的特征分析
本研究系统比较了绝经后骨质疏松症患者、骨量减少患者及骨量正常女性的临床特征（详见表 1）。结果显示，三组人群在年龄及体重指数（BMI）方面无显著差异，但在骨代谢相关指标上呈现明显区分：
- 骨密度差异显著：三组间骨密度值存在统计学差异（P = 0.0001），明确反映骨质疏松症患者骨量丢失程度高于其他组。
- 骨代谢标志物水平分层：骨质疏松组的骨形成标志物 I 型前胶原氨基端前肽（P1NP）和骨吸收标志物 β- 胶原降解产物（β-CTX）显著高于骨量减少组与正常组；骨量减少组虽较正常组 P1NP、β-CTX 及碱性磷酸酶（ALP）水平升高，但差异未达统计学意义。值得注意的是，骨钙素（OC）在骨量正常组反而呈现较高水平。
- 钙磷代谢指标异常：血清 25 - 羟基维生素 D3（25 (OH) D3）、钙（Ca）水平在三组间无显著差异，但甲状旁腺激素（PTH）与磷（P）浓度存在组间差异。进一步通过 SNK-q 检验发现，骨质疏松组的 ALP 水平显著高于骨量减少组（P = 0.002）及正常组（P = 0.01）；磷浓度在骨质疏松组与骨量减少组（P = 0.004）、骨质疏松组与正常组（P = 0.001）间均存在显著性差异，提示钙磷代谢紊乱与骨量减少密切相关。
2. Olink 分析揭示骨质疏松患者的差异蛋白谱
通过蛋白质表达谱的主成分分析（PCA）及韦恩图可见，重度骨质疏松组、轻度骨质疏松组与对照组之间样本分离度较低，但聚类热图显示各组间蛋白表达存在显著差异。具体结果如下：
- 轻度骨质疏松 vs 正常组：CDCP1、CXCL9、单核细胞趋化蛋白 - 3（MCP-3）、白细胞介素 - 18（IL-18）、STAMBP 和沉默信息调节因子 2（SIRT2）等 6 种蛋白差异表达（图 1A）。其中，CDCP1、CXCL9、MCP-3 显著上调，SIRT2 表达下调。
- 重度骨质疏松 vs 正常组：共鉴定出 30 种差异蛋白，包括白细胞介素 - 6（IL-6）、MCP-3、CDCP1、CCL23、骨保护素（OPG）、肿瘤坏死因子 β（TNFB）、TWEAK、干扰素 -γ（IFN-γ）、潜伏相关肽转化生长因子 -β-1（LAP TGF-β-1）和白细胞介素 - 17C（IL-17C）等，其中 IL-6、MCP-3、CDCP1 等促炎因子显著上调，而 IFN-γ、LAP TGF-β-1、TWEAK 等抗炎及骨保护相关因子显著下调（图 1B、E）。
- 重度骨质疏松 vs 轻度骨质疏松组：21 种蛋白差异表达，包括白细胞介素 - 8（IL-8）、白细胞介素 - 10（IL-10）、OPG、集落刺激因子 - 1（CSF-1）、基质金属蛋白酶 - 10（MMP-10）等，提示破骨细胞活化与骨基质降解相关通路进一步激活（图 1C、F）。
通过火山图可视化组间差异蛋白的表达倍数及显著性（图 1E、F、G），并对三组样本进行聚类热图分析（图 2A-D），发现：
- 持续下调蛋白：SCF、uPA、DNER、LAP TGF-β-1、IFN-γ、TWEAK 等在三组中呈梯度性降低（图 2A、B）。
- 持续上调蛋白：CDCP1、IL-17C 等随病情加重表达水平逐步升高（图 3A-C）。
箱线图显示，CDCP1、IL-17C 的 NPX 值在骨质疏松组中呈非线性增加（图 4A、C），而 IFN-γ、LAP TGF-β-1、TWEAK 的 NPX 值呈非线性降低（图 4B、D、E）。 Pearson 相关系数分析表明，CDCP1 与 IFN-γ、TWEAK 等抗炎因子在各组比较中呈负相关（图 5A-C），提示其可能通过抑制保护性通路促进骨代谢失衡。
3. 差异蛋白富集与功能解析
对差异表达蛋白进行GO和KEGG富集分析，深入探究其在绝经后骨质疏松症中的生物学功能与潜在机制。
在 GO 功能富集分析中，差异蛋白主要集中于 生物调节、细胞过程、免疫系统过程 等七大生物学过程类别；分子功能层面，与 细胞成分（如细胞结构、细胞器）、大分子复合物组装及膜结合活性 密切相关；细胞组分分析则显示其显著参与 分子转导、信号传递及生物分子结合 过程（图 6A）。进一步聚焦关键通路发现，这些蛋白大量富集于 MAPK 级联反应、脂多糖诱导的细胞应答、炎症反应调控 等信号通路，且 30 项 GO 条目 P 值均小于 0.05，具备统计学显著性，表明差异蛋白通过调节细胞因子活性与信号转导，在骨质疏松病理进程中发挥核心作用。
KEGG 通路分析（图 6B）揭示，差异蛋白主要涉及 环境信息处理（信号转导通路）、免疫系统应答 ，并与 肿瘤相关通路及非肿瘤性疾病 存在显著关联。该结果提示，骨质疏松症的发生发展或与炎症反应失衡、免疫功能紊乱及潜在的细胞增殖调控异常密切相关。
4. 差异蛋白的关键诊断价值
为评估潜伏相关肽转化生长因子 -β-1（LAP TGF-β-1）、白细胞介素 - 17C（IL-17C）、CDCP1、干扰素 -γ（IFN-γ）和 TWEAK 对绝经后骨质疏松症的诊断效能，研究团队通过受试者工作特征曲线（ROC）进行分析（图 7）。结果显示，上述蛋白标志物均能显著区分骨质疏松患者与健康个体（P<0.01）。
具体来看，LAP TGF-β-1 在两组间的曲线下面积（AUC）为 0.6859（图 7A），初步提示其潜在诊断价值；CDCP1 与 TWEAK 表现尤为突出，AUC 分别达到 0.8031（图 7B）和 0.8188（图 7C），显示出优异的诊断准确性；IL-17C 和 IFN-γ 的 AUC 值分别为 0.7406（图 7D）和 0.6906（图 7E），同样呈现显著组间差异。其中，CDCP1 在骨质疏松患者中显著上调，与生物信息学预测的促炎功能相符；而 TWEAK 呈现显著下调趋势，印证了其在骨代谢调控中的保护作用。
为进一步验证上述发现，研究通过酶联免疫吸附试验（ELISA）对临床样本进行检测。结果显示，CDCP1 在轻度及重度骨质疏松组中均呈现上调趋势（图 8），而 TWEAK 表达水平显著下降，与 Olink 蛋白质组学数据高度一致。
结论
该研究借助 Olink 蛋白质组学技术，系统筛选与绝经后骨质疏松症（PMOP）密切相关的差异表达蛋白（DEP），并结合基因本体论（GO）和京都基因与基因组百科全书（KEGG）分析，深入挖掘其生物学功能及与疾病的关联机制。通过高通量检测，成功鉴定出 5 个与 PMOP 高度相关的差异蛋白，其中 CDCP1、IL-17C 呈现上调趋势，而 TWEAK、LAP TGF-β-1、IFN-γ 显著下调。进一步通过受试者工作特征曲线（ROC）评估发现，TWEAK 和 CDCP1 的曲线下面积（AUC）分别高达 0.8188 和 0.8031，显著优于其他候选蛋白，展现出卓越的诊断效能。酶联免疫吸附试验（ELISA）验证结果与蛋白质组学数据高度吻合，证实了二者作为早期诊断标志物的可靠性。
综上所述，该研究首次明确 TWEAK 和 CDCP1 在绝经后骨质疏松症早期诊断中的潜在价值，为疾病的精准筛查与干预策略开发提供了全新靶点与理论依据。
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