外源性胰島素與絕經(jīng)后2型糖尿病患者腰椎骨密度的相關(guān)性研究

廖世波 曾榮 鄒毅 吳敏 黃淑玉*

1. 武漢科技大學(xué)附屬孝感醫(yī)院內(nèi)分泌科，湖北 孝感 432000 2. 武漢科技大學(xué)醫(yī)學(xué)院，湖北 武漢 430081 3. 武漢科技大學(xué)職業(yè)危害識別與控制湖北省重點實驗室，湖北 武漢 430081

隨著人口的老齡化，骨質(zhì)疏松已經(jīng)成為危害中老年人群的重大公共健康問題。新近中國居民骨質(zhì)疏松流行病學(xué)調(diào)查顯示，我國50歲以上人群骨質(zhì)疏松癥患病率為19.2%，65歲以上人群骨質(zhì)疏松癥患病率高達(dá)32.0%[1]。絕經(jīng)后2型糖尿病患者兼有絕經(jīng)、年齡和糖尿病等誘發(fā)骨質(zhì)疏松的多重危險因素，是骨質(zhì)疏松癥的高危人群。有研究顯示T2DM患者骨密度與空腹胰島素水平呈正相關(guān)[2-3]；另有研究顯示外源性胰島素對T2DM患者的骨密度有正向調(diào)節(jié)作用[4-5]。目前未見T2DM患者骨密度與糖負(fù)荷后胰島素分泌峰值水平相關(guān)性的研究報道；外源性胰島素是否是通過調(diào)節(jié)糖代謝水平、改善胰島β細(xì)胞功能來保護(hù)骨密度尚不確定。本研究探討絕經(jīng)后T2DM患者腰椎骨密度與空腹胰島素、糖負(fù)荷后峰值胰島素水平的相關(guān)性，考察外源性胰島素對腰椎骨密度的影響，以期為絕經(jīng)后T2DM患者骨質(zhì)疏松的治療提供新的思路。

1 材料和方法

1.1 研究對象

納入標(biāo)準(zhǔn)：①符合WHO關(guān)于2型糖尿病的診斷標(biāo)準(zhǔn)；②絕經(jīng)年齡≥45歲，且已停經(jīng)1年以上；③一般資料、共患病史、結(jié)婚生育史、OGTT、IRT、血常規(guī)、肝腎功能、血清尿酸及血脂結(jié)果、肝膽及雙側(cè)頸動脈超聲影像學(xué)檢查等相關(guān)資料完整；④簽署知情同意書。

排除標(biāo)準(zhǔn)：①肝、腎功能不全的患者；②妊娠、哺乳期患者；③合并糖尿病急性并發(fā)癥如糖尿病酮癥、糖尿病酮癥酸中毒或高滲高血糖綜合征的患者；④有血液系統(tǒng)疾病，主要血細(xì)胞如白細(xì)胞、紅細(xì)胞、血小板數(shù)量明顯異常及貧血的患者；⑤甲狀腺功能異常的患者；⑥合并有類風(fēng)濕、系統(tǒng)性紅斑狼瘡等結(jié)締組織疾病的患者；⑦近期在服用糖皮質(zhì)激素、避孕藥、維生素D、鈣劑及雙膦酸鹽等對骨礦鹽代謝有明顯影響藥物的患者。

1.2 研究方法

1.2.1收集患者一般資料：包括年齡、病程、是否初治、近一年是否使用外源性胰島素、糖尿病家族史(直系血親及三代以內(nèi)旁系血親是否患有糖尿病)，是否共患高血壓病、高尿酸血癥、高脂血癥等，記錄結(jié)婚年齡、妊娠次數(shù)及分娩次數(shù)；測量身高、體重，計算體質(zhì)量指數(shù)(BMI)。

1.2.2實驗室檢測：采用XE-2100血液分析系統(tǒng)檢測血常規(guī)；采用Bio-Rad D-10TM糖化血紅蛋白儀檢測HbA1c；研究對象禁食12 h以上(使用含中效成分胰島素者，前一天停用；使用長效或超長效胰島素類似物及胰島素促泌劑者，根據(jù)t1/2待其在體內(nèi)的作用消失后)，行標(biāo)準(zhǔn)OGTT和IRT，于服糖前后各時間點分別抽取靜脈血3 mL離心留取血漿，采用Beckman CX9 ALX生化分析儀檢測血漿葡萄糖(G0、G30、G60、G120、G180)和肝功能、腎功能、血清尿酸和血脂；采用Elecsys 2010電化學(xué)發(fā)光免疫分析儀檢測胰島素水平(I0、I30、I60、I120、I180)。胰島功能評估 HOMA-β=20×I0/(G0-3.5)； HOMA-IR=(G0×I0)/22.5。

采用Origin 8.0軟件根據(jù)多項式擬合法對患者OGTT 5點血糖及IRT 5點胰島素進(jìn)行曲線擬合和峰值分析，記錄擬合曲線峰值血糖(Gmax)及峰值胰島素(Imax)(如圖1)。

圖1 OGTT(圖1a)和IRT(圖1b)結(jié)果的多項式擬合曲線注：OGTT 口服葡萄糖耐量試驗，Gmax OGTT 5點血糖測量值多項式擬合曲線峰值血糖；IRT 胰島素釋放試驗，Imax IRT 5點胰島素測量值多項式擬合曲線峰值胰島素。Fig.1 Polynomial fitting curves of OGTT (Fig. 1a) and IRT (Fig. 1b)

1.2.3影像學(xué)檢查：利用Voluson E8 彩色多普勒超聲診斷儀篩查肝膽、雙側(cè)頸動脈健康狀況。非酒精性脂肪肝病、膽囊結(jié)石、頸動脈斑塊超聲診斷標(biāo)準(zhǔn)參照我們的前期研究[6]，上述檢查由2名專職超聲科醫(yī)師完成。采用美國GE公司Lunar Prodigy骨密度儀測量腰1-4椎體骨密度，取其平均值為骨密度實測值，單位以g/cm2表示，獲得其對應(yīng)的T值，根據(jù)T值水平將研究對象分為骨量正常組(T≥-1，n=49)、骨量減少組(-2.5

1.3 統(tǒng)計學(xué)處理

2 結(jié)果

2.1 各組一般資料及實驗室指標(biāo)比較

3組患者的病程、初治比、糖尿病家族史、高血壓病、高尿酸血癥、高脂血癥、非酒精性脂肪性肝病、膽囊結(jié)石、頸動脈斑塊、結(jié)婚年齡、妊娠次數(shù)、分娩次數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)OGTT血糖水平、IRT胰島素水平、HbA1c及血細(xì)胞常規(guī)分析結(jié)果比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)；3 組患者的年齡、BMI、外源性胰島素使用率水平比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.01)。其中，骨質(zhì)疏松組患者年齡大于骨量正常組和骨量減少組，骨質(zhì)疏松組患者BMI小于骨量正常組和骨量減少組，骨質(zhì)疏松組和骨量減少組患者外源性胰島素使用率低于骨量正常組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，見表1。

表1 各組一般臨床資料及實驗室指標(biāo)比較Table 1 Comparison of the baseline characteristics and laboratory test results between each

組別非酒精性脂肪性肝病膽囊結(jié)石頸動脈斑塊結(jié)婚年齡/歲妊娠次數(shù)分娩次數(shù)1次2次≥3次1次2次≥3次骨量正常組32(65.31)10(20.41)28(57.14)23±210(20.41)12(24.49)27(55.10)15(30.61)16(32.65)18(36.73)骨量減少組30(44.78)a13(19.40)38(56.72)22±25(7.46)19(28.36)43(64.18)10(14.93)23(34.33)34(50.75)骨質(zhì)疏松組31(46.97)15(22.73)41(62.12)22±26(9.09)17(25.76)43(65.15)10(15.15)19(28.79)37(56.06)檢驗統(tǒng)計量值5.480c0.231c0.476c0.4965.356c7.072cP值0.065 0.891 0.788 0.6100.253 0.132

組別例數(shù)G0/(mmol/L)G30/(mmol/L)G60/(mmol/L)G120/(mmol/L)G180/(mmol/L)Gmax/(mmol/L)I0/(mU/L)骨量正常組499.32±3.1416.08±3.7519.15±4.2820.88±5.7516.86±6.0622.43±5.009.56(8.58)骨量減少組678.88±2.9915.47±3.3218.83±4.4219.74±5.4115.37±6.2421.53±4.816.67(4.97)骨質(zhì)疏松組669.03±3.0716.09±3.5219.44±4.3920.64±5.8116.93±7.0022.34±5.277.16(6.83)檢驗統(tǒng)計量值0.3000.6450.3310.6961.1860.6174.583dP值0.7410.5260.7190.5000.3080.5400.101

組別I30/(mU/L)I60/(mU/L)I120/(mU/L)I180/(mU/L)Imax/(mU/L)HOMA-βHOMA-IRHbA1c/(%)骨量正常組22.53(21.66)24.5(26.69)32.94(35.66)19.52(15.84)42.94(46.29)36.25(32.65)3.48(4.01)7.89±1.78骨量減少組18.88(22.64)25.14(21.69)30.81(30.68)17.81(17.93)39.28(35.24)30.38(37.60)2.42(1.99)7.73±2.46骨質(zhì)疏松組18.50(16.43)24.26(28.55)33.13(33.58)19.29(17.65)38.43(43.80)30.86(43.23)2.73(3.16)7.70±2.22檢驗統(tǒng)計量值0.667d0.363d0.121d0.148d0.067d0.473d4.049d0.108P值0.7160.8340.9410.9290.9670.7890.1320.898

組別白細(xì)胞數(shù)/(×109/L)紅細(xì)胞數(shù)/(×1012/L)血紅蛋白/(g/L)血小板數(shù)/(×109/L)中性粒細(xì)胞數(shù)/(×109/L)淋巴細(xì)胞數(shù)/(×109/L)單核細(xì)胞數(shù)/(×109/L)NLR骨量正常組6.16±1.534.21±0.36127±11203±503.44±1.122.18±0.690.36±0.121.70±0.71骨量減少組5.73±1.434.15±0.40126±12196±453.24±1.032.00±0.610.33±0.101.73±0.64骨質(zhì)疏松組5.94±1.434.31±0.43b129±12188±563.49±1.211.93±0.53a0.37±0.13b1.95±0.98檢驗統(tǒng)計量值1.2582.5131.1031.1120.9262.5032.0741.865P值0.2870.0840.3340.3310.3980.0850.1290.158

2.2 腰椎骨密度與其他指標(biāo)的相關(guān)性分析

Pearson相關(guān)性分析或Spearman相關(guān)性分析結(jié)果顯示，絕經(jīng)后T2DM患者腰椎骨密度(以T值表示)與病程、結(jié)婚年齡、標(biāo)準(zhǔn)OGTT血糖水平、IRT胰島素水平、HbA1c及血細(xì)胞常規(guī)分析結(jié)果均無直線相關(guān)性(P>0.05)；絕經(jīng)后T2DM患者腰椎骨密度與BMI呈正相關(guān)，與患者年齡呈負(fù)相關(guān)(P<0.01)，見表2。

表 2 腰椎骨密度與一般資料及實驗室指標(biāo)的相關(guān)性分析Table 2 Correlation analysis between bone mineral density of the lumbar spine and clinical data and laboratory indices

指標(biāo)I0I30I60I120I180ImaxHOMA-βHOMA-IRHbA1cr(rs)值0.085a0.072a0.029a-0.020a0.003a0.026a0.011a0.082a0.009P值0.2570.3350.6940.7930.9630.7310.8810.2710.908

指標(biāo)白細(xì)胞數(shù)紅細(xì)胞數(shù)血紅蛋白血小板數(shù)中性粒細(xì)胞數(shù)淋巴細(xì)胞數(shù)單核細(xì)胞數(shù)NLRr(rs)值-0.004-0.114-0.0770.016-0.0770.126-0.065-0.140P值0.9520.1260.3040.8270.3030.0910.3810.060

2.3 腰椎骨密度影響因素的有序Logistic回歸分析

以腰椎骨密度水平[賦值：骨質(zhì)疏松(T≤-2.5)=1，骨量減少(-2.5

表3 腰椎骨密度影響因素的有序Logistic回歸分析Table 3 Ordinal logistic regression analysis for influencing factors for bone mineral density of the lumbar spine

3 討論

T2DM的發(fā)病機(jī)制存在明顯的異質(zhì)性，這決定了其對骨代謝的影響在不同個體間可能存在著明顯差異。目前尚無結(jié)論性的模型來解釋T2DM對骨代謝的作用機(jī)制[7]。大量研究認(rèn)為T2DM患者的骨密度與胰島β細(xì)胞基礎(chǔ)分泌功能呈正相關(guān)[2-3,8-10]，但未見有專門針對絕經(jīng)后T2DM患者的骨密度與空腹胰島素水平相關(guān)性的報道，也未見絕經(jīng)后T2DM患者骨密度與糖負(fù)荷后胰島素分泌峰值水平相關(guān)性的研究報道。本研究探討絕經(jīng)后T2DM患者骨密度與空腹胰島素、糖負(fù)荷后峰值胰島素水平的相關(guān)性，同時探討了外源性胰島素的使用對絕經(jīng)后T2DM患者骨密度的影響，為絕經(jīng)后T2DM患者骨質(zhì)疏松治療決策的制定提供參考。

T2DM患者高血糖本身是否對骨代謝產(chǎn)生不利影響是值得關(guān)注的問題。有學(xué)者[8,11]認(rèn)為高血糖導(dǎo)致的滲透性利尿使鈣、磷等礦物質(zhì)隨尿排出增多，機(jī)體處于負(fù)鈣平衡，導(dǎo)致骨量減少，骨吸收增加。但薈萃分析顯示T2DM患者骨密度與HbA1c無明顯相關(guān)性[12]。易云平等[13]研究顯示老年T2DM患者骨密度與空腹血糖及HbA1c無明顯相關(guān)性。孟健等[10]研究顯示男性T2DM患者骨密度與空腹血糖、標(biāo)準(zhǔn)饅頭餐試驗2 h血糖及HbA1c均無明顯相關(guān)性。郝雅斌等[14]研究顯示，血糖控制情況對絕經(jīng)后T2DM患者腰椎骨密度無顯著影響。本研究顯示，絕經(jīng)后T2DM患者腰椎骨密度與空腹血糖(G0)、糖負(fù)荷后2 h血糖(G120)、糖負(fù)荷后峰值血糖(Gmax)及HbA1c均無明顯相關(guān)性，與上述研究結(jié)論基本一致。分析可能的原因為：本研究入選的對象均為腎功能正常的T2DM患者，一方面葡萄糖產(chǎn)生的膠體滲透壓只占尿滲透壓的一小部分，故濾過至原尿中的鈣、磷等礦物質(zhì)增加并不明顯；另一方面腎小管對鈣、磷等礦物質(zhì)的重吸收功能尚正常，故隨著濾過至原尿中的鈣、磷等礦物質(zhì)增加，腎小管對鈣、磷等礦物質(zhì)的重吸收也相應(yīng)增加。有研究顯示血糖高低對絕經(jīng)后T2DM患者血清鈣、磷等無明顯影響[14]，支持上述觀點。

需要指出的是，骨密度和骨質(zhì)量兩個方面共同決定患者是否發(fā)生骨質(zhì)疏松。多數(shù)研究認(rèn)為T2DM患者骨密度正常甚至較非糖尿病患者增加[15-16]。雖然高血糖本身可能對骨密度的影響不顯著，但持續(xù)性高血糖使得機(jī)體內(nèi)高級糖基化終末產(chǎn)物(advanced glycation end products，AGE)增加，而AGE可以改變骨質(zhì)的力學(xué)特性使骨骼脆性增加[16-17]；此外，高血糖對骨質(zhì)量的影響還可能通過糖尿病并發(fā)癥來實現(xiàn)[18-19]。

胰島素是調(diào)節(jié)鈣、磷等骨礦鹽代謝的重要全身性因子，胰島素通過作用于成骨細(xì)胞膜表面的胰島素受體，促進(jìn)骨細(xì)胞內(nèi)氨基酸蓄積，刺激骨膠原蛋白合成和核苷酸形成，其對維持正常骨量具有不可替代的作用[2]。絕經(jīng)后T2DM患者骨密度是否與胰島β細(xì)胞功能存在相關(guān)性是一個值得探討的問題。本研究顯示，絕經(jīng)后T2DM患者腰椎骨密度與空腹胰島素(I0)、糖負(fù)荷后2 h胰島素(I120)、糖負(fù)荷后峰值胰島素(Imax)、HOMA-β及HOMA-IR均無明顯相關(guān)性。這與針對整體T2DM人群[2-3,8-9]和男性T2DM人群[10]的相關(guān)研究結(jié)論不一致?？紤]可能的原因為：絕經(jīng)后T2DM患者糖尿病病程較長(本研究中患者平均病程7～9年)，殘存的胰島β細(xì)胞功能較差，機(jī)體分泌的較少量的內(nèi)源性胰島素對骨代謝的影響已不顯著。

胰島素治療可能對T2DM患者的骨密度有保護(hù)作用[4-5]。本研究顯示，絕經(jīng)后T2DM患者腰椎骨密度與外源性胰島素的使用呈正相關(guān)，使用外源性胰島素的患者腰椎骨密度是未使用外源性胰島素患者的2.4倍。已有研究證實外源性胰島素的使用可以改善T2DM患者胰島β細(xì)胞基礎(chǔ)分泌，對糖負(fù)荷后胰島素分泌影響不顯著[20-21]。本研究中3組患者外源性胰島素的使用率有明顯差異，但各組空腹胰島素、糖負(fù)荷后2 h胰島素及糖負(fù)荷后峰值胰島素均無顯著差異，考慮可能是由于各組中非初治患者糖尿病病程較長，外源性胰島素治療對這些患者胰島功能的改善不明顯。這也表明外源性胰島素可能通過不同于內(nèi)源性胰島素的作用機(jī)制來改善絕經(jīng)后T2DM患者的骨代謝及骨密度。陳海翎等[22]的研究也認(rèn)為內(nèi)、外源性胰島素對T2DM患者骨代謝的影響存在差異。胰島β細(xì)胞分泌的內(nèi)源性胰島素通過門脈系統(tǒng)先進(jìn)入肝臟，然后再進(jìn)入血液循環(huán)；而外源性胰島素注射后直接進(jìn)入血液循環(huán)作用于成骨細(xì)胞上的胰島素受體從而促進(jìn)成骨細(xì)胞增殖[23]。

女性在絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松發(fā)病率明顯升高最重要的原因是體內(nèi)雌激素水平驟然跌落。雌激素水平的變化會對骨代謝產(chǎn)生顯著影響[24]。雌激素水平發(fā)生顯著變化的妊娠、分娩等生命早期事件對骨代謝的影響是否有遠(yuǎn)期記憶效應(yīng)，即與絕經(jīng)后女性骨密度降低是否具有相關(guān)性是一個值得探討的問題。本研究考察了結(jié)婚年齡、妊娠次數(shù)、分娩次數(shù)對絕經(jīng)后T2DM患者骨密度的影響，結(jié)果顯示絕經(jīng)后T2DM患者腰椎骨密度與結(jié)婚年齡、妊娠次數(shù)、分娩次數(shù)均無顯著相關(guān)性?？紤]可能的原因為：骨及其骨髓具有強(qiáng)大的再生能力，當(dāng)機(jī)體微環(huán)境改善后(妊娠或分娩后體內(nèi)雌激素水平恢復(fù)正常)，新生的健康骨質(zhì)可以在較短時間內(nèi)完全替換掉之前受損傷的骨質(zhì)而不遺留痕跡。

年齡和BMI作為骨質(zhì)疏松發(fā)生較確切的影響因素在本研究中再次得到印證。本研究顯示，年齡是絕經(jīng)后T2DM患者腰椎骨密度的危險因素，BMI是絕經(jīng)后T2DM患者腰椎骨密度的保護(hù)因素。

綜上所述，絕經(jīng)后T2DM患者腰椎骨密度與血糖水平、胰島β細(xì)胞功能無顯著相關(guān)性；絕經(jīng)后T2DM患者腰椎骨密度與妊娠次數(shù)、分娩次數(shù)無顯著相關(guān)性；外源性胰島素對絕經(jīng)后T2DM患者腰椎骨密度的增加有益，其對骨密度的保護(hù)作用機(jī)制可能與內(nèi)源性胰島素不同。外源性胰島素對骨密度影響的作用機(jī)制有待進(jìn)一步研究；此外鑒于外源性胰島素對骨密度的有益影響，臨床醫(yī)師在針對特殊糖尿病人群(骨質(zhì)疏松合并T2DM或絕經(jīng)后T2DM)制定降糖方案時是否應(yīng)該優(yōu)先考慮外源性胰島素治療是值得進(jìn)一步討論的問題。