血漿色素上皮衍生因子與初發(fā)2型糖尿病患者骨密度的相關(guān)性

錢萬斌 蔣曉紅 卜瑞芳

1.蘇州大學(xué)附屬第三醫(yī)院內(nèi)分泌代謝科，江蘇 常州 213004 2.南京醫(yī)科大學(xué)附屬無錫人民醫(yī)院內(nèi)分泌代謝科，江蘇 無錫 214023

最新流調(diào)顯示中國成人糖尿病患病率為11.2%[1]，目前我國糖尿病以2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus，T2DM)為主。研究顯示糖尿病與骨密度變化密切相關(guān)，其中1型糖尿病(type 1 diabetes mellitus，T1DM)患者骨密度常降低[2]，而 T2DM患者骨密度多在正常范圍內(nèi)甚至升高[3]，目前機制并不明確。

色素上皮衍生因子(pigment epithelium-derived factor，PEDF)是屬于絲氨酸蛋白酶抑制劑家族的糖蛋白，具有抗血管生成、抗腫瘤、抗氧化以及神經(jīng)營養(yǎng)等功能[4]。研究表明PEDF與胰島素抵抗[5]、肥胖[6]、糖尿病[7]等代謝功能紊亂疾病密切相關(guān)，且在這些疾病中血PEDF水平多增高。研究還發(fā)現(xiàn)PEDF與Ⅵ型成骨發(fā)育不全[8]等骨骼系統(tǒng)疾病相關(guān)。以上研究提示PEDF同時參與了糖代謝與骨代謝，因此筆者推測PEDF可能影響T2DM患者骨密度變化。但目前關(guān)于PEDF與初發(fā)T2DM患者骨密度關(guān)系的研究較少，因此筆者對其展開相關(guān)研究。

1 材料與方法

1.1 研究對象

納入2017年9月至2018年3月在無錫市人民醫(yī)院內(nèi)分泌科住院的初發(fā)T2DM患者。納入標(biāo)準(zhǔn)：均符合1999年世界衛(wèi)生組織 2型糖尿病診斷標(biāo)準(zhǔn)。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)糖尿病急性并發(fā)癥；(2)嚴(yán)重臟器功能衰竭；(3)患有甲狀腺疾病、腎臟疾病及免疫風(fēng)濕等與繼發(fā)性骨質(zhì)疏松相關(guān)的疾病。所有受試者均簽署知情同意書，該研究通過了無錫市人民醫(yī)院倫理委員會審批。

1.2 資料采集

1.2.1一般資料獲?。阂詥栐\的方式獲取患者年齡、性別、用藥情況、病史等；并測量患者身高、體重、腰圍。

1.2.2一般臨床檢驗及骨代謝相關(guān)指標(biāo)的測定：抽取患者空腹血測量其空腹血糖(FBG)、總蛋白、總膽紅素、甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)、血尿酸(UA)、血肌酐(Cr)、血尿素氮(BUN)、血鈣、血磷、糖化血紅蛋白(HbA1c)、甲狀旁腺素(PTH)、Ⅰ型前膠原氨基末端前肽(PINP)、Ⅰ型膠原羧基末端肽交聯(lián)(β-CTX)、骨鈣素、25羥維生素D(25-OH-VD)。

1.2.3骨密度的測定：應(yīng)用雙能X線骨密度儀測定第1至第4腰椎(L1～4)、左側(cè)股骨頸、左側(cè)全髖的骨密度。

1.3 血漿PEDF濃度檢測

空腹抽取患者外周靜脈血5 mL，標(biāo)本離心后取上清置于EP管中，密封保存-80 ℃冰箱中，檢測時充分解凍后采用酶聯(lián)免疫吸附法測定血漿PEDF水平，試劑盒購自上海酶聯(lián)生物(MLBIO)科技有限公司(靈敏度1.0 μg/mL，檢測范圍5～160 μg/mL，板內(nèi)變異系數(shù)<10%，板間變異系數(shù)<15%)。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析

連續(xù)性變量先進行Kolmogorov-Smirnov正態(tài)性檢驗，符合正態(tài)分布的變量使用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，組間比較使用獨立樣本t檢驗；不符合正態(tài)分布的變量使用中位數(shù)(四分位間距)表示，組間比較使用非參數(shù)Mann-Whitney U檢驗。分類變量的組間比較使用卡方檢驗。Pearson相關(guān)分析被用于分析BMD與一般資料、臨床檢驗資料及骨代謝相關(guān)指標(biāo)間的相關(guān)性。將單因素線性回歸分析中P<0.1的變量納入多因素線性回歸分析(輸入法)以確定BMD的獨立危險因素。以上統(tǒng)計分析均采用SPSS 23.0軟件，檢驗水平P<0.05被認(rèn)定為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。運用GraphPad 8.4.3及Photoshop CS5繪制PEDF與BMD的相關(guān)圖。

2 結(jié)果

2.1 一般資料、臨床檢驗及骨代謝相關(guān)指標(biāo)比較

共有50例初發(fā)T2DM患者納入研究，患者平均年齡(50.34±12.33)歲。如表1所示，骨量減少與骨量正常兩組間的一般資料無明顯差異。在臨床檢驗資料方面，骨量減少組的UA水平顯著低于骨量正常組。

表1 初發(fā)T2DM患者骨量正常組及骨質(zhì)減少組的一般資料及臨床檢驗比較Table.1 General clinical data of patients with newly diagnosed T2DM, stratified by BMD

2.2 骨代謝相關(guān)指標(biāo)及BMD的比較

如表2所示，骨量減少組患者的PEDF水平比骨量正常組低，差異性具有邊緣顯著性，而骨量減少組患者骨鈣素水平較骨量正常組顯著增高。在BMD方面，骨量減少組患者L1～4、股骨頸及全髖的BMD均較骨量正常組下降，其中股骨頸及全髖BMD的差異具有顯著性。

表2 初發(fā)T2DM患者骨量正常組及骨質(zhì)減少組的骨代謝相關(guān)指標(biāo)及骨密度比較Table.2 Bone turnover markers and BMD of patients with newly diagnosed T2DM, stratified by BMD

2.3 PEDF與BMD的相關(guān)性

如圖1所示，PEDF與初發(fā)T2DM患者L1～4BMD呈正相關(guān)(r=0.331，P=0.019)，同時也與初發(fā)T2DM患者股骨頸BMD呈正相關(guān)(r=0.309，P=0.029)。PEDF與初發(fā)T2DM患者全髖BMD具有邊緣顯著性(r=0.256，P=0.073)。

圖1 PEDF與初發(fā)T2DM患者BMD的相關(guān)性A：PEDF與初發(fā)T2DM患者L1～4 BMD呈正相關(guān)(r=0.331，P=0.019)；B：PEDF與初發(fā)T2DM患者股骨頸BMD呈正相關(guān)(r=0.309，P=0.029)；C：PEDF與初發(fā)T2DM患者全髖BMD具有邊緣顯著性(r=0.256，P=0.073)Fig.1 Correlation analyses between PEDF and BMD in patients with newly diagnosed T2DMA: PEDF was positively correlated with L1-4BMD (r=0.331, P=0.019); B: PEDF was positively correlated with femoral neck BMD (r=0.309, P=0.029); C: PEDF was marginally positively correlated with total hip BMD (r=0.256, P=0.073).

2.4 多元線性回歸

如表3所示，在校正了年齡、身高、體重及腰圍后，PEDF與L1～4BMD獨立正相關(guān)(r=0.315，P=0.015)，同時UA及總膽紅素增高也與L1-4BMD增加呈正相關(guān)。在校正了年齡、性別、身高、體重及腰圍后，PEDF與股骨頸BMD獨立正相關(guān)(r=0.372，P=0.004)，也與全髖BMD獨立正相關(guān)(r=0.320，P=0.018)；另外，年齡增大和總蛋白降低也是股骨頸及全髖骨密度減少的獨立危險因素(表4、5)。

表3 初發(fā)T2DM患者L1～4 BMD影響因素的單因素線性回歸及多因素線性回歸分析Table.3 Univariate and multivariate linear regression for risk factors of L1-4 BMD in patients with newly diagnosed T2DM

表4 初發(fā)T2DM患者股骨頸BMD影響因素的單因素線性回歸及多因素線性回歸分析Table.4 Univariate and multivariate linear regression for risk factors of femoral neck BMD in patients with newly diagnosed T2DM

表5 初發(fā)T2DM患者全髖BMD影響因素的單因素線性回歸及多因素線性回歸分析Table.5 Univariate and multivariate linear regression for risk factors of total hip BMD in patients with newly diagnosed T2DM

3 討論

本研究發(fā)現(xiàn)初發(fā)T2DM患者骨量減少組較骨量正常組血漿PEDF水平更低，且血漿PEDF水平與骨密度正相關(guān)。研究表明血PEDF在糖尿病患者中水平多增高，Ogata等[9]和Jenkins等[10]研究顯示T2DM患者血PEDF水平高于正常對照組約50%，陳海冰等[11]研究顯示合并不同程度蛋白尿的T2DM患者血PEDF水平均顯著高于正常對照組。血糖血脂代謝異常與胰島素抵抗密切相關(guān)，Nakamura等[7]發(fā)現(xiàn)在合并腹型肥胖的T2DM患者中，PEDF與腰圍、甘油三脂等獨立顯著相關(guān)，Sabater等[6]研究顯示在包括T2DM的糖耐量異常人群中，PEDF與BMI以及HbA1c顯著相關(guān)，這些結(jié)果提示胰島素抵抗可能與T2DM患者循環(huán)PEDF水平增高有關(guān)。脂肪組織是PEDF的來源之一，因此PEDF也被認(rèn)為是一種脂肪因子[10,12]，PEDF可以分解甘油三脂，使游離脂肪酸進入血液循環(huán)并引起肝臟肌肉等異位脂質(zhì)沉積，從而加重胰島素抵抗[13]，Wang等[14]和Crowe等[15]研究均顯示肥胖患者PEDF水平升高，當(dāng)體重減輕時PEDF水平降低，并伴有胰島素抵抗減輕。

本研究還發(fā)現(xiàn)，初發(fā)T2DM患者血漿PEDF與L1～4、股骨頸、全髖骨密度均正相關(guān)，血漿PEDF是初發(fā)T2DM患者骨密度的獨立影響因素。正常人體中成骨細(xì)胞主導(dǎo)的骨形成作用與破骨細(xì)胞主導(dǎo)的骨吸收作用處于動態(tài)平衡，骨代謝平衡異常將引起骨密度的變化[16]。研究顯示，成骨細(xì)胞、破骨細(xì)胞[17]以及軟骨細(xì)胞[18]均可產(chǎn)生PEDF，PEDF與骨穩(wěn)態(tài)和骨再生密切相關(guān)[13]，提示PEDF可能參與骨代謝。Quan等[19]和Tombran-Tink等[17]研究均顯示PEDF主要集中分布在骺軟骨靜息區(qū)、增生區(qū)、上層肥大區(qū)的骨基質(zhì)中，這部分區(qū)域是骨形成的活躍區(qū)域，提示PEDF在骨形成過程中扮演著重要角色。PEDF促成骨作用可能與以下機制有關(guān)：(1)Gattu等[20]發(fā)現(xiàn)PEDF可以抑制PPARγ和PGC1α以及激活Wnt/β-catenin信號通路，從而抑制間充質(zhì)干細(xì)胞(mesenchymal stem cells，MSCs)向脂肪細(xì)胞分化，促進其向成骨細(xì)胞分化，PEDF基因敲除小鼠表現(xiàn)出脂肪含量增加，骨密度減少，進一步表明PEDF可以增加骨密度，對骨質(zhì)疏松具有保護作用。除了直接誘導(dǎo)MSCs分化，PEDF還可以在缺少MSCs的情況下，誘導(dǎo)附近脂肪細(xì)胞向成骨細(xì)胞轉(zhuǎn)分化從而促進成骨[21]。(2)骨硬化蛋白是Wnt/β-catenin信號通路以及骨形成的負(fù)調(diào)節(jié)因子[22]，臨床研究顯示使用骨硬化蛋白的單克隆抗體可以增加人體骨密度以及骨強度[23]，細(xì)胞實驗表明使用外源性PEDF可以抑制骨硬化蛋白的表達[24]，提示PEDF可以通過抑制骨硬化蛋白從而促進骨形成增加骨密度。(3)堿性磷酸酶(alkaline phosphatase，ALP)是成骨細(xì)胞分化和礦化的關(guān)鍵酶，PEDF可以通過提高ALP活性的表達來促進骨形成[20,25]，Li等[25]研究顯示抑制PEDF合成可導(dǎo)致ALP活性減低，從而抑制骨礦化過程。除了促進骨形成，PEDF還具有抑制骨吸收的功能。RANK-RANKL-OPG通路是與骨吸收密切聯(lián)系的信號通路，RANKL可由成骨細(xì)胞分泌，其與破骨細(xì)胞表面受體RNAK結(jié)合從而活化破骨細(xì)胞，增強骨吸收作用，骨保護素(osteoprotegerin，OPG)是由成骨細(xì)胞分泌的作為RANKL的誘餌受體，它可以阻止RANKL與RANK結(jié)合從而抑制骨吸收[26]。Akiyama等[27]發(fā)現(xiàn)PEDF可以通過促進OPG表達并抑制RANKL表達來抑制骨吸收。

盡管多數(shù)研究提示T2DM患者骨密度多正?；蛟龈遊28]，仍有部分研究顯示T2DM患者骨密度降低[29]，這些骨密度降低的T2DM患者多年齡偏大且糖尿病病程偏長，T2DM后期骨密度減少是否與PEDF水平減低有關(guān)需要未來進一步研究。本研究結(jié)果提示PEDF可能是初發(fā)T2DM患者骨密度增加的影響因子之一，但是本研究為橫斷面研究，且樣本量較少，需要未來進一步完善。

綜上，本研究顯示血漿PEDF水平是初發(fā)T2DM患者骨密度增加的獨立影響因素，PEDF是未來研究T2DM患者骨代謝變化的新靶點，有望成為治療糖尿病性骨質(zhì)疏松的新因子。