與正常人群比較2型糖尿病患者骨轉(zhuǎn)換標志物特點及分析

李偉 孔卓 王志新 王紅 鄧微*

1. 北京積水潭醫(yī)院內(nèi)分泌科，北京 100035 2. 北京積水潭醫(yī)院檢驗科，北京 100035

既往研究對糖尿病能否引起骨質(zhì)疏松癥(osteoporosis,OP)結(jié)論并不一致，但近年來許多研究表明，糖尿病患者骨質(zhì)疏松性骨折的風險明顯高于普通人群，認為其是糖尿病在骨骼系統(tǒng)的重要并發(fā)癥之一，所以將其命名為糖尿病性骨質(zhì)疏松(diabetic osteoporosis，DOP)，但其形成的具體機制尚不清楚[1-3]。既往研究結(jié)論并不一致的原因之一是目前臨床上缺乏直接測定骨強度的理想方法，采用雙能X線吸收法測定的骨密度值(bone mineral density, BMD)是診斷OP、預測骨質(zhì)疏松骨折風險及評價抗骨質(zhì)疏松藥物療效的主要指標[3]。然而，BMD主要由骨骼內(nèi)礦物質(zhì)成分決定，不能反映骨骼內(nèi)Ⅰ型膠原等有機成分的變化情況；同時不能反映骨代謝短期內(nèi)的變化，且對早期骨量減少不夠敏感[4]。而骨轉(zhuǎn)換標志物(biochemical bone turnover markers,BTMs)不僅可靈敏地反映骨代謝的動態(tài)變化情況，還可用于監(jiān)測抗OP藥物的療效，逐漸在臨床中應用。但文獻中針對糖尿病患者BTMs的研究尚不足，結(jié)論不一，尚需進一步研究證實。本研究比較2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus,T2DM)與非糖尿病人群BTMs變化情況，現(xiàn)報告如下。

1 對象和方法

1.1 研究對象

選取2016年度于北京積水潭醫(yī)院就診的2型糖尿病患者(822例，男性410例)為T2DM組；健康人群(821例，男性411例)為對照組。2型糖尿病診斷符合1999年世界衛(wèi)生組織糖尿病診斷及分型標準；對照組人群行口服糖耐量試驗測定空腹及餐后2 h靜脈血糖除外糖尿病。T2DM組及對照組排除標準：(1)有糖尿病急性并發(fā)癥；(2)有甲狀腺、垂體等內(nèi)分泌疾?。?3)有嚴重心、肺、腦、肝、腎、精神等疾病；(4)有感染及腫瘤情況；(5)近6個月來服用糖皮質(zhì)激素、維生素D、雙膦酸鹽等影響骨代謝的藥物；(6)其他特殊性骨質(zhì)疏松，如甲狀旁腺功能亢進癥、多發(fā)性骨髓瘤、遺傳性骨病等。

將T2DM組患者按25-羥維生素 D3的水平分為VitD充足、VitD不足和VitD缺乏3個亞組。分層根據(jù)《維生素 D 與成年人骨骼健康應用指南 (2014年標準版)》[5]： 即充足： 25OHD≥20 ng/mL; 不足： 25OHD在 12～20 ng/mL; 缺乏： 25OHD<12 ng /mL。

1.2 研究方法

本研究采用病例對照研究的方法，比較T2DM組與對照組患者的骨轉(zhuǎn)換標志物【血鈣(serum calcium,Ca)，血磷(serum phosphorusserum,P)，堿性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)，總Ⅰ型前膠原氨基端延長肽(total procollagen type Ⅰ amino-terminal propeptide,tP1NP),Ⅰ型膠原羧基端肽β特殊序列(βisomer of the C-terminal telopeptide of type I collagen，β-CTX)，骨鈣素(osteocalcin，OC)，25羥維生素D(25 hydroxy vitamin D，25OHD)，甲狀旁腺素(parathyroid hormone，PTH)】；并分析DM組上述指標與糖代謝指標【糖化血紅蛋(glycosylated hemoglobin, HbA1c)，空腹血糖(fasting glucose，F(xiàn)PG)】、糖尿病病程、年齡等指標的關(guān)系。同時比較分析T2DM患者不同維生素 D水平的3個亞組各參數(shù)的差別。

1.3 統(tǒng)計學分析

2 結(jié)果

2.1 T2DM組與對照組骨代謝指標及臨床資料的比較

兩組研究對象Ca、P、ALP及tP1NP差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05，見表1、表2)；而T2DM組的β-CTX、OC、25OHD水平均低于對照組(P<0.05)，PTH水平高于對照組(P<0.05，見表2)。

表1 兩組研究對象臨床資料比較Table 1 Clinical data of the two groups

表2 兩組研究對象骨轉(zhuǎn)換標志物比較Table 2 Bone turnover markers of the two groups

2.2 T2DM組數(shù)據(jù)回歸分析

對T2DM組研究對象的骨代謝指標進行多因素回歸分析顯示：OC的主要影響因素有tP1NP、β-CTX、PTH、HbA1c(標準β=0.533、0.256、0.163、-0.127，t=16.417、7.926、6.069、-4.704，P<0.05)；25OHD的主要影響因素有Ca、HbA1c、PTH、P(標準β=0.250、-0.149、-0.155、-0.130，t=6.292、-3.783、-3.918、-3.267，P<0.05)；β-CTX的主要影響因素有OC、tP1NP、HbA1c、年齡(標準β=0.415、0.215、-0.149、-0.077，t=8.980、4.722、-4.436、-2.353，P<0.05)；PTH的主要影響因素有OC、tP1NP、25OHD、Ca、P(標準β=0.418、-0.205、-0.177、-0.083、-0.192，t=7.206、-3.548、-4.285、-3.548、-4.717，P<0.05)。

2.3 T2DM患者不同維生素 D水平亞組數(shù)據(jù)比較

維生素D(vitamin D，VitD)充足組、VitD不足組的FPG、HbA1c水平均低于VitD缺乏組(P<0.05)；VitD充足組的FPG低于VitD不足組(P<0.05)，兩組HbA1c無明顯差異(P>0.05，見表3)。VitD充足組、VitD不足組的Ca水平均高于VitD缺乏組(P<0.05)，VitD充足組與VitD不足組的Ca無明顯差異(P>0.05，見表3)。VitD充足組、VitD不足組的PTH水平均低于VitD缺乏組(P<0.05)；三組間tP1NP、β-CTX、OC無明顯差異(P>0.05，見表4)。

表3 T2DM患者不同維生素 D水平亞組臨床資料比較Table 3 Clinical data of the subgroups with different vitamin D levels in T2DM patients

表4 T2DM患者不同維生素 D水平亞組骨轉(zhuǎn)換標志物比較Table 4 Bone turnover markers of the subgroups with different vitamin D levels in T2DM patients

3 討論

流行病學調(diào)查顯示，1型糖尿病患者的BMD是減低，其骨量減少和OP的發(fā)病率為48%到72%[6]。對于T2DM患者，BMD增高、降低或不變的結(jié)果國內(nèi)外文獻均有報道，但近來研究表明骨質(zhì)疏松性骨折是糖尿病在骨骼系統(tǒng)的并發(fā)癥之一，但具體機不清楚[1,3,7,8]。本研究發(fā)現(xiàn)，T2DM人群的骨轉(zhuǎn)換情況異于正常人群，其中β-CTX、OC、25OHD水平減低，PTH水平升高，而Ca、P、ALP及tP1NP無明顯改變。人體骨骼是由無機成分與有機成分共同組成，前者主要為由鈣離子與磷酸根離子組成的羥基磷灰石【Ca10(PO4)6(OH)2】，后者主要為Ⅰ型原膠。tP1NP為成骨細胞釋放的Ⅰ型原膠原聚合成Ⅰ型膠原過程中的副產(chǎn)物，它的含量在一定程度上反映了骨形成的狀態(tài)；而β-CTX則是Ⅰ型膠原分解代謝過程中的產(chǎn)物，它的含量在一定程度上反映了骨吸收的狀態(tài)[9-11]。OC是由成骨細胞分泌，沉積于骨基質(zhì)中，主要功能是維持骨正常礦化速率，抑制異常的羥基磷灰石晶體的形成；在骨吸收及骨溶解時，沉積在骨基質(zhì)中的OC就會游離出來，因此OC一方面能反映成骨細胞的活性，但在更大程度上反映的是骨轉(zhuǎn)換的情況[12,13]。ALP廣泛存在于多種器官組織，約50%在成骨細胞質(zhì)膜中，ALP通過水解磷脂釋放無機磷，使局部磷濃度增加，促進骨礦化，是目前很常用的評價骨形成的指標[14]。血清Ca及P反映體內(nèi)鈣離子與磷酸根離的情況，一定程度上體現(xiàn)了體內(nèi)形成羥基磷灰石的能力，二者受PTH及1，25雙羥維生素D【1，25-(OH)2VitD】的調(diào)節(jié)[5,15]?？梢奣2DM人群其成骨狀態(tài)較正常人群無明顯差異，相對而言，影響骨吸收更顯著。這可能是由于長期高血糖使體內(nèi)產(chǎn)生過多的糖基化終末產(chǎn)物，引起白介素-6(IL6)、腫瘤壞死因子等炎癥因子的增多，這些因子可以促進破骨細胞的成熟，導致骨吸收增加[16,17]。此外，胰島素可以通過成骨細胞表面的胰島素受體，可直接刺激成骨細胞，細胞內(nèi)氨基酸蓄積、骨膠原及骨基質(zhì)的合成分泌，而T2DM患者存在胰島素分泌相對不足，使成骨細胞數(shù)目減少，成骨細胞合成和分泌骨鈣素減少，使骨轉(zhuǎn)換率下降；同時，胰島素可抑制高血糖對骨髓間質(zhì)干細胞的毒性作用，當胰島素分泌減少、血糖升高時，其毒性作用明顯增強，由于成骨細胞與骨髓脂肪細胞均來源于骨髓間充質(zhì)干細胞，兩者存在負相關(guān)的平衡關(guān)系，骨髓脂肪細胞的增加會通過復雜的信號通路網(wǎng)(PPARγ、Wnt、TGF-β、OPG/RANKL等)抑制骨髓間充質(zhì)干細胞向成骨細胞的轉(zhuǎn)化，導致骨轉(zhuǎn)換率下降[18-20]。當T2DM患者血糖超過腎糖閾時，過多的葡萄糖從尿中排出，引起滲透性利尿，使鈣、磷排泄增加，并阻礙腎小管對鈣、磷的重吸收，使血鈣濃度降低，刺激PTH分泌，骨鈣動員，溶骨作用加強，代償性維持血鈣、磷處于正常水平[21]。

1，25-(OH)2VitD 是由 25OHD 通過肝細胞線粒體 25-羥化酶及腎近端小管上皮細胞線粒體 1α-羥化酶兩步轉(zhuǎn)化而來，兩者在體內(nèi)維持著平衡。血循環(huán)中的1，25-(OH)2VitD被維生素D結(jié)合蛋白運輸?shù)侥c道、腎臟和骨骼，與這些組織細胞內(nèi)的維生素D受體結(jié)合； 促進腸道對鈣磷的吸收，促進腎小管內(nèi)鈣磷的重吸收，刺激成骨細胞，從而有利于骨骼礦化。此外， 1，25-(OH)2VitD 還抑制PTH的合成，并通過成骨細胞間接作用于破骨細胞，從而影響骨形成和骨吸收，維持骨組織與血液循環(huán)中鈣、 磷的平衡。而25OHD被認為是最好的反映體內(nèi)總維生素D 儲存狀態(tài)的指標[5]。本研究顯示糖尿病患者群25OHD水平減低，這與既往大量研究結(jié)果相符，考慮可能與糖尿病患者群室外活動減少、血糖代謝紊亂和飲食控制影響維生素D的吸收等因素相關(guān)；另外，也有研究顯示維生素D缺乏本身就是糖尿病的易患因素[22,23]。本研究回歸分析顯示，25OHD水平明顯受到糖化血紅蛋白的負相關(guān)影響，同時按照25OHD水平進行分層的T2DM亞組分析亦顯示VitD充足組、VitD不足組的血糖控制情況優(yōu)于VitD缺乏組，以上均提示T2DM患者25OHD水平受到了長期血糖水平的影響。而25OHD水平的減低會引起1，25-(OH)2VitD 的下降，而后者的缺少則會腸道吸收Ca、P的減少，引起繼發(fā)性PTH升高及OP。此外，有一些理論認為，T2DM患者的骨代謝異常是由于維生素D減少所引起，但本研究亞組分析顯示，不同25OHD水平的T2DM患者β-CTX及OC無顯著性差異，提示T2DM人群的β-CTX及OC變化可能獨立于25OHD水平變化，回歸分析顯示二者受到血糖控制水平的影響[24，25]。

2型糖尿病患者較正常人群β-CTX、OC、25OHD減低，PTH升高；其改變獨立于25OHD的變化；受到血糖代謝的影響。比較遺憾的是由于經(jīng)費限制，本研究中的研究對象未行骨密度檢查，無法進一步明確上述改變是否對2型糖尿病患者骨密度有直接影響。