河北省成人跟骨定量超聲參數(shù)與代謝綜合征的相關(guān)性

趙晶晶 曹亞景 孫紀新 單廣良 張玲 何慧婧 劉括 崔澤*

1.河北省疾病預(yù)防控制中心慢性非傳染性疾病防治所，河北 石家莊 050021 2.中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所，北京 100005 3.首都醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院，北京 100069

骨骼是構(gòu)成人體的支架，由復(fù)雜的內(nèi)在和外在結(jié)構(gòu)構(gòu)成，除了為身體提供支持外，還可調(diào)節(jié)礦物質(zhì)穩(wěn)態(tài)[1]。骨量減少、骨微結(jié)構(gòu)破壞會導(dǎo)致骨質(zhì)疏松癥，而骨質(zhì)疏松性骨折致殘率和致死率較高將嚴重影響患者的生活質(zhì)量[2]。雙能X線骨吸收測定法(dual energy X-ray bone desorption assay，DXA)是公認的骨質(zhì)疏松癥診斷金標準，但無法用于大規(guī)模人群篩查。跟骨定量超聲(quantitative ultrasound，QUS)是另一種評估個體骨骼健康的方法[3]，相比于DXA，QUS具有更便攜、易操作、成本低的優(yōu)點，更適用于大規(guī)模人群篩查。QUS通常生成兩個參數(shù)：聲速(speed of sound，SOS) 和寬帶超聲衰減 (broadband ultrasonic attenuation，BUA)。SOS反映了超聲在時間上傳播的距離，單位為m/s。寬帶超聲衰減是指由于聲波穿過軟組織和骨骼時，能量被軟組織和骨骼吸收而導(dǎo)致的聲音信號衰減與其頻率之間的斜率，單位為dB/MHz。影響骨健康的因素很多，有研究認為代謝綜合征(metabolic syndrome，MS)與骨骼健康狀況密切相關(guān)，代謝紊亂是骨骼退化危險因素之一[4-5]。代謝綜合征作為一種以肥胖、高血糖、高血壓和血脂異常的心血管病危險因素組合[6]，在全球范圍普遍存在，其每一種組分都可能對骨健康產(chǎn)生不同影響。但是目前關(guān)于MS與QUS間關(guān)系的研究較少，因此，本研究旨在探討河北省成人MS與QUS參數(shù)之間的關(guān)系，為MS防控提供理論依據(jù)。

1 對象與方法

1.1 研究對象

2016年7～9月，采用多階段分層整群抽樣方法，根據(jù)城市化水平抽取7個區(qū)縣，每個區(qū)縣選擇2～4個街道或鄉(xiāng)鎮(zhèn)作為調(diào)查點，通知調(diào)查點內(nèi)20～80歲、在當?shù)鼐幼?年及以上的居民自愿參與調(diào)查。根據(jù)河北省2010年人口普查數(shù)據(jù)，確定各社區(qū)研究人群的性別及年齡結(jié)構(gòu)人數(shù)分布。此次共調(diào)查6 491人，排除信息缺失者后，最終納入6 206人作為分析對象，完成率為96.61%。該研究得到河北省疾病預(yù)防控制中心倫理委員會批準，所有研究對象均簽署知情同意書。

1.2 研究方法

對研究對象進行問卷調(diào)查、體格測量和實驗室檢測。問卷調(diào)查由統(tǒng)一培訓(xùn)人員進行面對面訪問填寫，內(nèi)容包括調(diào)查對象一般人口學(xué)特征和生活方式等；體格測量內(nèi)容包括身高、體重、血壓和定量超聲骨密度測量，并計算體質(zhì)量指數(shù)(body mass index，BMI)=體重(kg)/身高(m)2。血壓采用電子血壓計(日本Omron HEM-907)進行測量。定量超聲骨密度測量使用Pegaus超聲骨密度儀(法國Medilink公司)由2名統(tǒng)一培訓(xùn)的操作人員對研究對象右跟骨進行測量；采集空腹靜脈血使用AU5800型化學(xué)分析儀(美國貝克曼庫爾特公司)測量空腹血糖(fasting plasma glucose，F(xiàn)PG)、血脂。

1.3 MS診斷標準及跟骨定量超聲參數(shù)切點值判定

(1)MS診斷標準：《中華醫(yī)學(xué)會糖尿病學(xué)分會代謝綜合征研究協(xié)作組》建議[7]，具有如下≥3項成分者即診斷為MS：① BMI≥25 kg/m2；②SBP/DBP≥140/90 mm Hg (1 mm Hg=0.133 3 kPa)，或已確診為高血壓并服用降壓藥者；③甘油三酯(triglyceride，TG)≥1.7 mmol/L，或男性高密度脂蛋白(high density lipoprotein cholesterol，HDL-C)<0.9 mmol/L，或女性HDL-C<1.0 mmol/L；④FPG≥6.1 mmol/L，或已確診為糖尿病并服用降糖藥者。(2)不同性別跟骨定量超聲參數(shù)切點值判定：根據(jù)BUA的四分位水平將研究對象分為4組，Q1組(男性BUA≤60.55 dB/MHz，女性BUA≤56.72 dB/MHz)，Q2組(男性BUA為60.56～73.37 dB/MHz，女性BUA為56.73～72.81 dB/MHz)，Q3組(男性BUA為73.38～86.94 dB/MHz，女性BUA為72.82～87.53 dB/MHz)，Q4組(男性BUA>86.94 dB/MHz，女性BUA>87.53 dB/MHz)；根據(jù)SOS的四分位水平將研究對象分為4組，Q1組(男性SOS≤1 337.33 m/s，女性SOS≤1 319.87 m/s)，Q2組(男性SOS為1 337.34～1 362.60 m/s，女性SOS為1 319.88～1 355.54 m/s)，Q3組(男性SOS為1 362.61～1 384.66 m/s，女性SOS為1 355.55～1 397.73 m/s)，Q4組(男性SOS>1 384.66 m/s，女性SOS>1 397.73 m/s)。(3)吸煙：每天≥1支，并且持續(xù)≥6個月[8]。(4)飲酒：酒精消耗≥30 g/周，并且持續(xù)≥6個月[8]。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS 24.0軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。不服從正態(tài)分布的計量資料描述采用中位數(shù)和四分位間距表示[M(P25,P75)]，兩組間比較采用Mann-Whitney U檢驗，多組間比較采用Kruskal-Wallis H檢驗；計數(shù)資料的描述采用例數(shù)和百分比表示[n(%)]，組間比較采用χ2檢驗。跟骨定量超聲參數(shù)(BUA和SOS)水平與MS組分間的關(guān)系采用Spearman相關(guān)分析評估。采用多因素Logistic回歸模型評估定量超聲參數(shù)與MS間發(fā)生風(fēng)險。檢驗水準α=0.05。

2 結(jié)果

2.1 基本情況

調(diào)查的6 206人中，男性2 426人(39.09%)，女性3 780人(60.91%)；年齡為20～80歲，平均年齡(48.02±13.49)歲。非MS組4 948人，MS組1 258人，MS患病率為20.27%。兩組的性別、現(xiàn)住址、民族、文化程度、吸煙和飲酒狀況差異均存在統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.05)。見表1。不同組別間BUA(U=2 919 226，P=0.001)差異有統(tǒng)計學(xué)意義，未發(fā)現(xiàn)SOS差異有統(tǒng)計學(xué)意義；不同性別間BUA(U=4 403 805.5，P=0.008)和SOS(U=4 340 983，P<0.001)差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義。

表1 研究對象基本情況Table.1 Demographic and sociological characteristics of the study subjects

2.2 不同性別成人定量超聲參數(shù)與MS組分的相關(guān)關(guān)系

Spearman相關(guān)分析結(jié)果顯示，男性BUA水平與BMI和TG呈正相關(guān)，與SBP和HDL呈負相關(guān)；SOS水平與BMI呈正相關(guān)，與FPG和TG呈負相關(guān)(P均<0.05)。女性BUA水平與BMI和TG呈正相關(guān)，與SBP、DBP和HDL呈負相關(guān)；SOS水平與SBP、DBP、FPG和TG呈負相關(guān)(P均<0.05)。見表2。

表2 定量超聲參數(shù)與MS組分的相關(guān)性分析(r)Table.2 Correlation analysis of QUS and MS components(r)

2.3 不同定量超聲參數(shù)與MS組分的比較

男性中，不同BUA分位數(shù)間BMI、HDL和TG的分布差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.01)；不同SOS分位數(shù)間BMI、FPG、HDL和TG的分布差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.05)，見表3。女性中，不同BUA分位數(shù)間BMI、SBP、DBP、FPG和TG的分布差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.05)；不同SOS分位數(shù)間BMI、SBP、DBP、FPG和TG的分布差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.05)，見表4。

表3 男性不同定量超聲參數(shù)與MS組分比較[M(P25,P75)]Table.3 Comparison of QUS among the components of MS in males [M(P25, P75)]

表4 女性不同定量超聲參數(shù)與MS組分的比較[M(P25，P75)]Table.4 Comparison of QUS among the components of MS in females [M(P25, P75)]

2.4 定量超聲參數(shù)與MS的多因素Logistic回歸分析

以年齡、性別、文化程度、吸煙、飲酒、足跟厚度、BUA四分位數(shù)和SOS四分位數(shù)為自變量，以是否患有代謝綜合為因變量進行多因素Logistic回歸分析。結(jié)果顯示，男性BUA水平Q4組發(fā)生MS的風(fēng)險是Q1組的1.53倍(95%CI=1.12～2.08)，未發(fā)現(xiàn)SOS水平與MS的關(guān)聯(lián)(P>0.05)。女性隨MS發(fā)生風(fēng)險隨BUA水平的升高而增高，Q2、Q3和Q4組發(fā)生MS的風(fēng)險分別為Q1組的1.56、1.66和1.74倍，SOS水平Q4組發(fā)生MS的風(fēng)險是Q1組的1.35倍(95%CI=1.01～1.81)。見表5。

表5 骨骼定量超聲參數(shù)與代謝綜合征的多因素Logistic回歸分析Table.5 Logistic regression analysis of QUS level and MS

3 討論

骨代謝與MS密切相關(guān)。很多研究表明MS與骨質(zhì)疏松癥密切相關(guān)[9-11]，但其骨質(zhì)疏松癥的測量方法多使用DXA，關(guān)于QUS與MS間的研究較少。隨著QUS技術(shù)的發(fā)展，越來越多的大型人群篩查研究使用該技術(shù)。有研究顯示，QUS測量指標SOS和BUA，可作為評價骨量和骨強度的間接指標。BUA不但可反映骨密度狀況，還可反映骨的微細結(jié)構(gòu)，如骨小梁數(shù)目、連接方式及小梁分隔和走向等；SOS主要反映骨彈性和骨強度狀況，因此QUS參數(shù)可同時提供骨量、骨結(jié)構(gòu)和骨質(zhì)量信息。跟骨是QUS測量中研究最多并且唯一公認的外周骨骼部位，因為跟骨中骨小梁比例較高，并且有兩個側(cè)面，有利于超聲波傳導(dǎo)[3]。

有研究表明MS患者體內(nèi)促炎細胞因子水平較高，這可能會激活體內(nèi)骨吸收并導(dǎo)致骨量減少[12]，但也有研究認為，代謝綜合征中肥胖和糖尿病對骨骼具有保護作用[13-14]。關(guān)于兩者間的關(guān)系還存在爭議[5]。先前多項研究結(jié)果顯示MS與骨密度呈正相關(guān)，與非MS患者相比，MS患者骨密度值更高[14-17]。本研究發(fā)現(xiàn)QUS參數(shù)與MS正相關(guān)。Bullo等[18]研究也證實了該結(jié)果。MS是一組復(fù)雜的疾病，包括肥胖和炎癥，MS患者處于低炎癥狀態(tài)時，肥胖或糖尿病的保護作用可能會抵消炎癥對骨量的負面影響。此外，MS與骨量的正相關(guān)性也可能與BMI反映的機械負荷相關(guān)。美國第三次全國健康和營養(yǎng)監(jiān)測調(diào)查顯示MS患者BMD高于非MS者，但是調(diào)整BMI后這種差異變得不明顯，von Muhlen等[19]的研究也顯示調(diào)整BMI后結(jié)果由之前MS患者BMD值更高逆轉(zhuǎn)為MS患者BMD值降低。不同于本研究，有研究[20]顯示QUS與MS呈負相關(guān)?？赡芤驗槠銶S采用腰圍來定義中心性肥胖，有研究顯示中心性肥胖中內(nèi)臟脂肪負責脂質(zhì)的儲存及釋放細胞因子，其中白細胞介素6 (IL-6) 和腫瘤壞死因子-α等細胞因子可影響骨形成、促進骨吸收，因而導(dǎo)致骨量降低[21]。本研究未發(fā)現(xiàn)SOS與男性MS患病風(fēng)險相關(guān)，這與馬來西亞男性的研究[22]結(jié)果相同。可能是由于相比于BUA主要反映骨密度和骨微細結(jié)構(gòu)，SOS與骨骼彈性更為相關(guān)，而關(guān)于MS與骨骼彈性方面的相關(guān)研究較少，還需進一步研究[3]。由于男性和女性的身體成分和激素水平存在明顯差異[3]，因此本研究分別探討不同性別間QUS參數(shù)與MS不同成分間的關(guān)聯(lián)。本研究發(fā)現(xiàn)BMI值與研究人群QUS參數(shù)值呈正相關(guān)，這與相關(guān)研究[20]結(jié)果相似。BMI反映了骨骼對體重的負荷，骨架通過增加其質(zhì)量來響應(yīng)機械荷載。此外，肥胖患者體內(nèi)的脂肪組織可以合成雌激素，雌激素對骨骼具有保護作用[23]。本研究還顯示SBP、DBP與QUS參數(shù)呈負相關(guān)，這意味高血壓患者的QUS較低。該結(jié)果與相關(guān)研究[20]結(jié)果相反，可能是由于高血壓增加尿鈣的排泄，促進甲狀旁腺分泌并骨吸收[24]。本研究發(fā)現(xiàn)FPG與SOS水平呈負相關(guān)，提示糖尿病患者的骨骼彈性較差。這與相關(guān)研究[25]結(jié)果一致。可能因為糖尿病患者體內(nèi)炎癥水平較高，而炎癥影響骨代謝，不利于骨形成[21,26]。本研究觀察HDL與BUA呈負相關(guān)，Buizert等[27]研究也支持該結(jié)果。關(guān)于氧固醇(膽固醇的氧化衍生物)對間充質(zhì)干細胞(成骨細胞、軟骨細胞、肌細胞、脂肪細胞和成纖維細胞的祖細胞)分化影響的機制研究顯示，特定的氧甾醇刺激間充質(zhì)干細胞的成骨分化，同時抑制其成脂分化，HDL-C能夠從外周組織中去除氧固醇，所以高HDL-C水平將不利于成骨分化[28]。這可能解釋了HDL-C和QUS之間的負相關(guān)關(guān)系。不同于HDL-C，本研究發(fā)現(xiàn)TG與BUA呈正相關(guān)，與SOS呈負相關(guān)，筆者推測TG與QUS參數(shù)間的關(guān)聯(lián)可能是動態(tài)的。因為脂肪組織除合成雌激素外，還合成脂肪因子，前者對骨組織具有保護作用，后者產(chǎn)生的促炎細胞因子抑制骨形成。由于關(guān)于TG與QUS指標間的研究較少，后期還需要對其機制進行研究。

本研究也存在一些不足。首先，MS的診斷標準不同，導(dǎo)致結(jié)果并不一致，例如MS組分中定義肥胖的指標腰圍與BMI不同，結(jié)果可能相反。其次，本研究采用橫斷面研究，因此不能確定QUS參數(shù)與MS間的因果關(guān)聯(lián)。最后，不同的生產(chǎn)廠家的QUS設(shè)備，測量的指標及精確度不盡相同。

綜上所述，本研究結(jié)果顯示QUS參數(shù)與MS各個成分均相關(guān)。MS通過影響個體的機械負荷、激素水平和生化指標，從而對骨骼健康產(chǎn)生復(fù)雜的影響。雖然增加的機械負荷和雌激素的產(chǎn)生等可以預(yù)防骨質(zhì)疏松癥，但其促炎和促氧化的狀態(tài)可能對骨骼健康有害。因此，MS對骨骼健康的影響不能用單一的MS成分來解釋，總體影響取決于這些因素相互作用的總和。盡管目前MS不是骨質(zhì)疏松癥的重要危險因素，但SBP、DBP、FPG和HDL與QUS參數(shù)之間的反比關(guān)系提示了改善代謝對促進骨骼健康的必要性。