骨折后血清骨鈣素N端中分子片段與糖代謝指標(biāo)的相關(guān)性分析

黃劍吟, 楊焱平, 黃冠東, 楊開(kāi)超, 仲偉喜, 封啟明

(上海交通大學(xué)附屬第六人民醫(yī)院 急診醫(yī)學(xué)科, 上海, 200233)

骨代謝與糖代謝存在密切關(guān)系，在糖穩(wěn)態(tài)情況下，骨的形成和吸收保持動(dòng)態(tài)平衡，而糖代謝異常會(huì)干擾骨代謝平衡，導(dǎo)致骨的密度和脆性發(fā)生改變。與1型糖尿病(T1DM)患者骨密度明顯降低不同, 2型糖尿病(T2DM)患者的骨密度與健康人員無(wú)差異甚至增加，但骨的脆性增大，從而導(dǎo)致骨折率升高[1], 這與糖代謝通過(guò)多種機(jī)制影響骨代謝密不可分。在糖代謝異常的情況下，成骨細(xì)胞數(shù)量下降，生物活性減弱[2-3], 這可能是影響骨代謝的原因之一。骨鈣素(OC)是成骨細(xì)胞分泌的一種非膠原蛋白，由1號(hào)染色體(1q25-q31)編碼，受1, 25-二羥膽鈣化醇調(diào)節(jié)。血清中的OC分為完全羧化OC和不完全羧化OC, OC分子C端不穩(wěn)定容易裂解，而N端中部片段相對(duì)穩(wěn)定，血清半衰期較長(zhǎng)且較易檢測(cè)[4-5], 被稱(chēng)為骨鈣素N端中分子片段(N-MID OC), 是目前臨床常用的反映骨代謝的指標(biāo)之一。相關(guān)研究[6]發(fā)現(xiàn), OC是一種由成骨細(xì)胞分泌的內(nèi)分泌激素，參與調(diào)節(jié)糖代謝。創(chuàng)傷會(huì)引起糖代謝指標(biāo)水平變化，其機(jī)制與T2DM的發(fā)生類(lèi)似[7]。本研究探討了骨折后N-MID OC與糖代謝指標(biāo)糖化血紅蛋白(HbA1c)、空腹血糖(FPG)、空腹胰島素(FINS)、C-肽(C-P)的關(guān)系，現(xiàn)報(bào)告如下。

1 資料和方法

1.1 一般資料

本研究采用回顧性研究方法，將2017年10月—2019年5月就診于上海交通大學(xué)附屬第六人民醫(yī)院急診醫(yī)學(xué)科急診重癥監(jiān)護(hù)室(EICU)的196例男性骨折患者納入骨折組。骨折組納入標(biāo)準(zhǔn): ① 四肢單一閉合性骨折者; ② ≥18歲者; ③ 受傷至次日抽血時(shí)間間隔<24 h者。另從健康體檢中心選取年齡、體質(zhì)量指數(shù)(BMI)與骨折組相匹配的64例健康男性納入健康對(duì)照組。排除標(biāo)準(zhǔn): ① 嚴(yán)重肝功能損害者; ② 有慢性貧血、高血壓、糖尿病、惡性腫瘤病史者; ③ 甲狀旁腺功能亢進(jìn)或甲狀腺功能紊亂者; ④ 1年內(nèi)有骨折病史者; ⑤ 近期服用影響骨代謝的藥物(維生素D、降鈣素等)者[8-11]; ⑥ 急診手術(shù)者; ⑦ 檢測(cè)前輸注血液制品者; ⑧ 腦外傷者。根據(jù)N-MID OC四分位數(shù)將骨折患者分為4個(gè)亞組[12], 即低值組(<6.59 μg/L)、中低值組(6.59～8.68 μg/L)、中高值組(>8.68～11.67 μg/L)和高值組(>11.67 μg/L)。

1.2 方法

每位研究對(duì)象均需完成調(diào)查問(wèn)卷(包括姓名、年齡、身高、體質(zhì)量、既往史、既往藥物使用情況等)，骨折患者還需記錄四肢骨折部位和創(chuàng)傷嚴(yán)重度評(píng)分(ISS)[13]。采集所有研究對(duì)象空腹8 h后靜脈血送醫(yī)院醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)中心檢測(cè)，檢測(cè)指標(biāo)包括血常規(guī)、肝功能、腎功能、電解質(zhì)組合、甲狀腺功能、腫瘤指標(biāo)和HbA1c、FPG、FINS、C-P等。同時(shí)采集4 mL血液樣本進(jìn)行離心，取血清保存于-20 ℃冰箱，用于檢測(cè)N-MID OC。N-MID OC采用瑞士羅氏(Roche)公司生產(chǎn)的Cobas-e-601型全自動(dòng)電化學(xué)發(fā)光免疫分析儀和羅氏診斷產(chǎn)品(上海)有限公司生產(chǎn)的骨鈣素檢測(cè)試劑以電化學(xué)發(fā)光免疫法(ECLIA)檢測(cè)。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

2 結(jié) 果

2.1 骨折組和健康對(duì)照組一般資料比較

骨折組患者ISS均為4分，受傷至采血時(shí)間間隔為(12.01±7.15) h, 骨折部位為肱骨64例、橈骨67例、尺骨35例、脛骨19例、腓骨11例。骨折組年齡、BMI和血肌酐、HbA1c水平與健康對(duì)照組比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05); 骨折組白細(xì)胞、谷丙轉(zhuǎn)氨酶(ALT)、谷草轉(zhuǎn)氨酶(AST)、FPG、FINS、C-P水平高于健康對(duì)照組，血小板、血紅蛋白、鈣離子、25-羥維生素D3[25(OH)VD3]、N-MID OC水平低于健康對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見(jiàn)表1。

表1 骨折組和健康對(duì)照組一般資料比較

2.2 不同亞組骨折患者一般資料比較

不同亞組骨折患者的BMI、白細(xì)胞、血紅蛋白、ALT、AST、血肌酐、鈣離子、FINS、C-P、25(OH)VD3水平比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05); 不同亞組患者年齡(P=0.002)、血小板(P=0.047)、HbA1c(P=0.007)、FPG(P=0.041)比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。低值組年齡高于中高值組(P=0.017)和高值組(P<0.001), 中低值組血小板水平低于低值組(P=0.002)和高值組(P=0.012), 中低值組HbA1c、FPG水平高于中高值組(P=0.004、0.016)和高值組(P=0.002、0.031), 差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見(jiàn)表2。

表2 骨折患者N-MID OC四分位數(shù)分組一般資料比較

2.3 血清N-MID OC水平與糖代謝指標(biāo)、生化指標(biāo)的相關(guān)性分析

相關(guān)性分析顯示，血清N-MID OC與年齡(r=-0.280,P<0.001)、HbA1c(r=-0.081,P=0.011)、FPG(r=-0.196,P=0.006)均呈負(fù)相關(guān)，見(jiàn)圖1。血清N-MID OC與BMI(r=-0.096,P=0.204)、白細(xì)胞(r=-0.015,P=0.830)、血小板(r=0.089,P=0.216)、血紅蛋白(r=-0.049,P=0.491)、ALT(r=0.128，P=0.074)、AST(r=0.048,P=0.507)、鈣離子(r=-0.085,P=0.234)、血肌酐(r=-0.043,P=0.551)、FINS(r=-0.063,P=0.380)、C-P(r=-0.057，P=0.428)、25(OH)VD3(r=0.016,P=0.825)均無(wú)相關(guān)性。

A: N-MID OC與年齡的相關(guān)性; B: N-MID OC與HbA1c的相關(guān)性; C: N-MID OC與FPG的相關(guān)性。圖1 骨折患者血清N-MID OC與年齡、HbA1c、FPG的相關(guān)性

2.4 血清N-MID OC水平與糖代謝指標(biāo)相關(guān)性的多重線性回歸分析

多元線性回歸分析顯示，未調(diào)整年齡因素時(shí)，骨折創(chuàng)傷后血清N-MID OC水平與HbA1c(β=-0.181,P=0.011)、FPG(β=-0.196,P=0.006)存在相關(guān)性; 調(diào)整年齡因素后, FPG是骨折創(chuàng)傷后血清N-MID OC水平的獨(dú)立影響因素(β=-0.147,P=0.036)。見(jiàn)表3。

表3 多元線性回歸分析血清N-MID OC水平與HbA1c、FPG的相關(guān)性

3 討 論

OC是成骨細(xì)胞分泌的一種非膠原蛋白，血清中OC濃度能反映成骨細(xì)胞的生物活性，是評(píng)價(jià)骨合成代謝的一種生化指標(biāo)，常被用于骨折愈合情況[6]和骨質(zhì)疏松[14]、骨肉瘤等骨骼疾病[15]的評(píng)價(jià)中。OC也是一種內(nèi)分泌激素，參與糖代謝的調(diào)節(jié)，而糖代謝會(huì)影響骨代謝。體外研究[16]發(fā)現(xiàn), OC基因敲除小鼠表現(xiàn)出胰島體積縮小，胰島細(xì)胞數(shù)量下降，外周血糖水平升高，外周組織胰島素抵抗增強(qiáng)，而注射重組OC能糾正OC基因敲除小鼠的這種表型。成骨細(xì)胞的胰島素抵抗會(huì)影響成骨細(xì)胞內(nèi)的胰島素信號(hào)，最終干擾骨鈣素的轉(zhuǎn)錄和翻譯[2-3]。近年來(lái)，關(guān)于OC與糖代謝關(guān)系的研究主要以健康人群[9]和一些慢性疾病(糖尿病[8]、冠心病[9]、脂肪肝[10]等)患者為研究對(duì)象，且發(fā)現(xiàn)OC與HbA1c、FPG呈負(fù)相關(guān)或無(wú)相關(guān)性[11], 與FINS、C-P未見(jiàn)相關(guān)性[8-11]。

本研究發(fā)現(xiàn)，骨折后男性患者血清N-MID OC低于健康對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05), 與此前涉及糖尿病[8]、非酒精性脂肪肝[9-10]的相關(guān)研究結(jié)論一致。本研究還發(fā)現(xiàn)，按N-MID OC四分位數(shù)分組的骨折患者，其年齡、血小板、HbA1c和FPG比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。相關(guān)性分析顯示，血清N-MID OC與年齡、HbA1c、FPG呈負(fù)相關(guān)，與FINS、C-P無(wú)相關(guān)性; 多元線性回歸分析顯示，調(diào)整年齡因素后, FPG是骨折創(chuàng)傷后血清N-MID OC的獨(dú)立影響因素。

近年來(lái)多項(xiàng)臨床研究探討了OC與糖代謝指標(biāo)的關(guān)系，但其結(jié)論不盡相同，這可能與選擇人群的差異有關(guān)。9～13歲青年的OC與FPG呈負(fù)相關(guān)[17], 針對(duì)健康人群的橫斷面調(diào)查也觀察到一致結(jié)果，而絕經(jīng)后女性的這種相關(guān)性更加明顯[18], 此外糖尿病[8]、冠心病[9]患者的OC也與HbA1c、FPG呈負(fù)相關(guān)，這可能與長(zhǎng)期糖代謝異常使得成骨細(xì)胞出現(xiàn)胰島素抵抗，導(dǎo)致成骨細(xì)胞內(nèi)胰島素信號(hào)通路紊亂，干擾OC基因的表達(dá)和合成有關(guān)[3]。創(chuàng)傷是一種急性病理過(guò)程，患者往往會(huì)出現(xiàn)急性胰島素抵抗，這主要涉及肝臟和骨骼肌(肝臟主要通過(guò)腫瘤壞死因子-α、c-Jun氨基末端激酶活性和胰島素受體底物1絲氨酸磷酸化，骨骼肌主要通過(guò)創(chuàng)傷后糖皮質(zhì)激素水平升高的作用介導(dǎo)急性胰島素抵抗[19], 但目前臨床對(duì)于急性事件(創(chuàng)傷、失血性休克、重癥感染等)時(shí)成骨細(xì)胞發(fā)生急性胰島素抵抗會(huì)否導(dǎo)致OC基因表達(dá)受損和OC合成障礙尚不明確。研究[20]報(bào)道，糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)胰島素抵抗與循環(huán)中低水平的不完全羧化OC有關(guān)。慢性疾病與急性起病存在諸多不同因素，但有研究[7]稱(chēng)急性事件與慢性疾病在胰島素抵抗方面存在類(lèi)似機(jī)制，主要涉及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)抵抗和未折疊蛋白反應(yīng)。本研究中, OC與HbA1c、FPG關(guān)系的結(jié)論與既往研究結(jié)論一致，可能是因?yàn)楸狙芯恐饕{入非開(kāi)放性創(chuàng)傷患者，排除了急診手術(shù)、輸血以及手術(shù)過(guò)程中液體復(fù)蘇(晶體液、膠體液、血液制品等)對(duì)OC和糖代謝指標(biāo)的影響。

LEE N K等[16]進(jìn)行體外研究發(fā)現(xiàn), OC基因缺失小鼠的血清胰島素濃度較對(duì)照組低, BILOTTA F L等[21]也證實(shí)胰島素能刺激成骨細(xì)胞OC的分泌，運(yùn)動(dòng)能讓機(jī)體快速處于高代謝狀態(tài)，鍛煉后肥胖人群的血清OC與機(jī)體胰島素敏感性存在顯著關(guān)系[22]。本研究未發(fā)現(xiàn)OC與FINS、C-P的關(guān)系，此前涉及健康人群[17]、T2DM患者[8-9]、青年人群[18]的研究也未觀察到OC與FINS、C-P的關(guān)系，甚至在健康人群的口服葡萄糖耐量試驗(yàn)(OGTT)和同血糖的靜脈輸注葡萄糖實(shí)驗(yàn)中也未觀察到急性升高的胰島素濃度與血清OC的相關(guān)性[23]。一些OGTT結(jié)果顯示, OC與胰高血糖素負(fù)荷試驗(yàn)中C-P反應(yīng)的變化和進(jìn)餐后C-P反應(yīng)呈正相關(guān)(P=0.025、0.047)[11], 但體外實(shí)驗(yàn)和臨床研究的差異性還需進(jìn)一步探究。

本研究存在一些局限性: ① 本研究樣本量不夠大; ② 本研究中采用的調(diào)查方法具有限制性，特別是骨折創(chuàng)傷作為突發(fā)疾病存在著偶然性，而很多患者無(wú)法明確創(chuàng)傷前是否存在隱匿疾病; ③ 目前尚無(wú)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可支持創(chuàng)傷后OC與糖代謝關(guān)系的結(jié)論，有待在后續(xù)研究中進(jìn)一步探討。

綜上所述，單一閉合性骨折患者血清N-MID OC與年齡、HbA1c、FPG均呈負(fù)相關(guān)，且FPG是血清N-MID OC的獨(dú)立影響因素，提示骨折創(chuàng)傷后糖代謝與血清N-MID OC存在相關(guān)性，而這可能是影響骨代謝的因素。