骨質(zhì)疏松癥與肌-骨-脂關(guān)系研究

林燕平，郭海威，黃佳純，袁嘉堯，林賢燦，萬雷，黃宏興*

骨質(zhì)疏松癥（osteoporosis，OP）是一種以骨量降低、骨組織微結(jié)構(gòu)損壞導致骨脆性增加、易骨折為特征的全身性骨病[1]。OP作為慢性老年性疾病，其發(fā)病過程緩慢、隱匿，在學術(shù)界素有“沉默殺手”之稱，而隨著機體衰老，肌肉、骨骼和脂肪的生理變化在表型上較為明顯。女性絕經(jīng)后骨量以每年1%～2%的速度下降，骨量減少的速度比男性更快，而與肌肉量和骨組織的減少不同，脂肪組織可能在高齡時期趨于平穩(wěn)或下降，以上變化均會導致個體整體力量和功能下降，增加跌倒和骨折的風險[2]。目前針對“肌-骨-脂”和OP發(fā)病關(guān)系的研究較少，目前診斷OP的“金標準”為雙能X線吸收 法（dual energy X-ray absorptiometry，DXA）， 該 技術(shù)操作方便、準確性及精確性高[3]，同時DXA還可作為人體成分測量的標準法，可獲得全身以及軀干、四肢等部位的肌肉、脂肪、骨礦含量及其比例，本文主要探討了OP與肌-骨-脂的關(guān)系。

1 資料與方法

1.1 診斷標準 OP診斷標準參考《中國原發(fā)性骨質(zhì)疏松癥診治指南（2017）》[3]：骨密度低于同性別、同種族健康成人的骨峰值1個標準差及以內(nèi)屬正常；降低1.0～2.5個標準差為骨量低下（或低骨量）；降低≥2.5個標準差為OP；骨密度降低程度符合OP診斷標準，同時伴有1處或多處脆性骨折為嚴重骨質(zhì)疏松。

1.2 納入標準 （1）女性≥49歲且絕經(jīng)時間在1年以上，男性≥60歲；（2）未進行過系統(tǒng)的OP治療，臨床癥狀較明顯；（3）無嚴重的心、肺、肝、腎功能損傷和骨代謝疾??；（4）了解本研究概況并自愿參加研究。

1.3 排除標準 （1）繼發(fā)性O(shè)P（甲狀腺功能亢進癥、糖尿病等內(nèi)分泌疾病，類風濕性關(guān)節(jié)炎、強直性脊柱炎等免疫性疾病，多發(fā)性骨髓瘤等血液系統(tǒng)疾病，影響鈣和維生素D吸收、代謝的消化系統(tǒng)和腎臟疾病、神經(jīng)肌肉疾病，慢性阻塞性肺疾病等其他疾病導致的骨質(zhì)疏松）；（2）6個月內(nèi)服用過影響骨代謝藥物的患者；（3）合并其他疾病的患者。

1.4 一般資料 2019-07-19至2021-01-05廣州中醫(yī)藥大學第三附屬醫(yī)院招募符合納入、排除標準的骨質(zhì)疏松癥患者108例，均為在廣州居住至少半年以上的常住人口，其中女97例，男11例；年齡49～88歲，平均年齡（62.9±7.1）歲。本研究獲得廣州中醫(yī)藥大學第三附屬醫(yī)院醫(yī)學倫理委員會審批通過（倫理審批號：2020034）。

1.5 骨密度檢測和身體成分測量 采用雙能X線骨密度儀檢測患者前后位腰椎（L1～4）的骨密度。骨密度通常用T值表示，T值=（實測值-同種族同性別正常青年人峰值骨密度）/同種族同性別正常青年人峰值骨密度的標準差。正常：T值≥-1.0，低骨量：-2.5＜T值＜-1.0，骨質(zhì)疏松：T值≤-2.5。取腰椎整體T值作為正常組、骨量減少組和骨質(zhì)疏松組的分組依據(jù)。使用雙能X線骨密度儀對患者進行身體成分測量，同時測量患者整體的肌肉質(zhì)量和脂肪質(zhì)量，計算脂肪百分比，通過比較不同年齡段患者的骨密度和身體成分，分析年齡對骨密度和身體成分的影響；比較不同骨密度患者的身體成分，分析肌肉、骨骼、脂肪間的相互作用關(guān)系。

1.6 骨形成相關(guān)指標檢測 于早晨9：00～10：00采集每位患者空腹10 h以上的肘靜脈血4 ml，采用ELISA法檢測血鈣（Ca）、骨保護素（Osteoprotegerin，OPG）、骨形態(tài)發(fā)生蛋白 -2（bone morphogenetic protein 2，BMP2）和 B 淋巴細胞瘤 -2 基因（B cell lymphoma 2，BCL2）等，通過檢測不同骨密度患者血液中骨形成相關(guān)指標了解骨組織新陳代謝的情況。

1.7 統(tǒng)計學方法 應用SPSS 25.0統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)分析，計量資料以（±s）表示，多組間比較采用單因素方差分析（One Way ANOVA），組間多重比較采用Bonferroni檢驗。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 一般資料比較 不同年齡患者身高、體質(zhì)量和體質(zhì)指數(shù)（BMI）比較，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。不同年齡患者T值比較，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）；與49～58歲患者相比，59～68歲、≥69歲患者T值降低，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），見表1。

表1 不同年齡患者的身高、體質(zhì)量、BMI和T值比較（±s）Table 1 Comparison of height，weight，BMI and T-score between subjects in three age groups

表1 不同年齡患者的身高、體質(zhì)量、BMI和T值比較（±s）Table 1 Comparison of height，weight，BMI and T-score between subjects in three age groups

注：a表示與49～58歲相比P＜0.05；BMI=體質(zhì)指數(shù)

年齡（歲） 例數(shù) 身高（m） 體質(zhì)量（kg） BMI（kg/m2） T值49～58 31 1.58±0.06 54.46±6.83 21.63±2.70 -1.65±1.26 59～68 57 1.57±0.05 55.21±7.59 22.33±3.08 -2.34±1.42a≥ 69 20 1.56±0.06 56.08±8.13 22.96±3.23 -2.73±1.31a F值 1.30 0.29 1.26 4.40 P值 0.28 0.75 0.29 0.02

2.2 脂肪質(zhì)量、肌肉質(zhì)量、脂肪百分比和骨礦含量比較 不同年齡患者脂肪質(zhì)量、肌肉質(zhì)量、脂肪百分比和骨礦含量比較，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），見表2。正常組、骨量減少組和骨質(zhì)疏松組脂肪百分比比較，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）；三組脂肪質(zhì)量、肌肉質(zhì)量、骨礦含量比較，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。與正常組相比，骨質(zhì)疏松組脂肪質(zhì)量降低，骨量減少組和骨質(zhì)疏松組骨礦含量降低，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。與骨量減少組相比，骨質(zhì)疏松組肌肉質(zhì)量、骨礦含量降低，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），見表3。

表2 不同年齡患者脂肪質(zhì)量、肌肉質(zhì)量、脂肪百分比和骨礦含量的比較（±s）Table 2 Comparison of fat mass，muscle mass，fat percentage and bone mineral content in subjects in three age groups

表2 不同年齡患者脂肪質(zhì)量、肌肉質(zhì)量、脂肪百分比和骨礦含量的比較（±s）Table 2 Comparison of fat mass，muscle mass，fat percentage and bone mineral content in subjects in three age groups

年齡（歲） 例數(shù) 脂肪質(zhì)量（g） 肌肉質(zhì)量（g） 脂肪百分比（%） 骨礦含量（g）49～58 31 18 664.01±4 133.41 34 070.78±3 356.28 33.49±4.77 1 715.36±233.90 59～68 57 18 313.35±4 159.07 35 110.87±5 178.73 33.14±4.76 1 613.11±312.45≥ 69 20 18 404.96±4 050.80 35 495.88±6 179.41 33.23±6.13 1 536.87±300.01 F值 0.07 0.63 0.05 2.47 P值 0.93 0.53 0.95 0.09

表3 正常組、骨量減少組、骨質(zhì)疏松組的脂肪質(zhì)量、肌肉質(zhì)量、脂肪百分比和骨礦含量的比較（±s）Table 3 Comparison of fat mass，muscle mass，fat percentage and bone mineral content in normal group，bone loss group and osteoporosis group

表3 正常組、骨量減少組、骨質(zhì)疏松組的脂肪質(zhì)量、肌肉質(zhì)量、脂肪百分比和骨礦含量的比較（±s）Table 3 Comparison of fat mass，muscle mass，fat percentage and bone mineral content in normal group，bone loss group and osteoporosis group

注：a表示與正常組相比P＜0.05，b表示與骨量減少組相比P＜0.05

組別 例數(shù) 脂肪質(zhì)量（g） 肌肉質(zhì)量（g） 脂肪百分比（%） 骨礦含量（g）正常組 20 19 765.63±5 214.64 35 780.18±5 093.34 33.25±5.95 2 022.73±223.09骨量減少組 38 19 086.44±4 154.20 36 202.62±4 881.37 33.37±5.65 1 712.66±168.10a骨質(zhì)疏松組 50 17 398.95±3 304.62a 33 522.57±4 622.30b 33.18±4.08 1 406.50±169.09ab F值 3.27 3.79 0.02 90.41 P值 0.04 0.03 0.98 0.00

2.3 骨形成相關(guān)指標比較 三組Ca比較，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）；三組OPG、BMP2、BCL2比較，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。與正常組相比，骨質(zhì)疏松組OPG、BMP2降低，骨量減少組BMP2降低，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）；與骨量減少組相比，骨質(zhì)疏松組OPG和BCL2降低，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），見表4。

表4 正常組、骨量減少組、骨質(zhì)疏松組骨形成相關(guān)指標比較（±s）Table 4 Comparison of bone formation indices in normal group，bone loss group and osteoporosis group

表4 正常組、骨量減少組、骨質(zhì)疏松組骨形成相關(guān)指標比較（±s）Table 4 Comparison of bone formation indices in normal group，bone loss group and osteoporosis group

注：Ca=血鈣，OPG=骨保護素，BMP2=骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2，BCL2=B淋巴細胞瘤-2基因；a表示與正常組相比P＜0.05，b表示與骨量減少組相比P＜0.05

組別 例數(shù) Ca（mmol/L） OPG（ng/L） BMP2（ng/L） BCL2（μg/L）正常組 20 1.24±0.19 3 665.67±3 139.33 653.47±184.44 161.88±158.01骨量減少組 38 1.28±0.19 3 352.63±3 044.51 458.87±262.95a 173.93±154.43骨質(zhì)疏松組 50 1.23±0.18 2 062.60±1 474.09ab 441.45±322.46a 106.67±60.08b F值 0.80 4.43 4.35 3.73 P值 0.45 0.01 0.02 0.03

3 討論

OP是一種進行性的、與年齡相關(guān)的代謝性骨病，其特征是骨量減少，伴隨骨組織微觀結(jié)構(gòu)退化，可導致骨密度降低，骨折風險增加[4-5]。在機體的衰老進程中，肌肉、骨骼和脂肪含量均發(fā)生不同程度的變化。人體的肌肉量在30～40歲達到峰值，然后逐漸下降[6]。有調(diào)查顯示，男性肌肉質(zhì)量每年下降0.45%，女性每年下降0.37%，與年齡相關(guān)的肌肉力量下降是老年人發(fā)生功能活動障礙、跌倒、骨折和死亡的重要預測指標[7-9]。在絕經(jīng)后期，骨組織的丟失導致骨骼微結(jié)構(gòu)惡化和骨折風險增加，在細胞水平上，破骨細胞數(shù)量和活性增加破壞了骨小梁的連通性，增加了皮質(zhì)孔隙度，骨密度和骨質(zhì)量減少則降低了骨骼的機械承重性能，增加骨折的易感性[10]。脂肪組織可提供更高機械負荷和刺激的骨量積累，并且脂肪量和肌肉量的比例對骨量具有一定影響[11]。隨著年齡增長，除了脂肪和肌肉含量變化外，同時也伴有骨質(zhì)流失，意味著肌-骨-脂之間有可能存在緊密聯(lián)系。

本研究結(jié)果顯示，不同年齡患者身高、體質(zhì)量和BMI無統(tǒng)計學差異，不同年齡患者T值有統(tǒng)計學差異；與49～58歲患者相比，59～68歲、≥69歲患者T值降低，表明隨著年齡增長，OP患者骨密度可能呈下降趨勢，這為加強老年人防治OP和預防骨折提供了臨床依據(jù)，與國外研究結(jié)果一致[12-13]。一般人群骨密度隨年齡增長而下降，而BMI增大則是髖關(guān)節(jié)骨折的危險因素[14]。DXA是診斷OP的首選方法，骨密度是預測骨折風險的重要指標[15]。T值代表一個標準差，表示測試者與同種族、同性別健康青年人的峰值骨密度差異，如果T值為0，則意味著受試者骨密度與健康青年人的正常骨密度相等。T值＜0越多，表示骨密度越低，骨折風險越高[16]。參考世界衛(wèi)生組織推薦的診斷標準，骨密度值低于同性別、同種族健康成人的骨峰值1個標準差及以內(nèi)屬正常；降低1.0～2.5個標準差為骨量低下（或低骨量）；降低≥2.5個標準差為骨質(zhì)疏松[17]。

本研究結(jié)果顯示，與正常組相比，骨質(zhì)疏松組脂肪質(zhì)量降低，骨量減少組和骨質(zhì)疏松組骨礦含量降低；與骨量減少組相比，骨質(zhì)疏松組肌肉質(zhì)量、骨礦含量降低，提示骨密度更有可能是影響人體脂肪質(zhì)量、肌肉質(zhì)量、骨礦含量的重要因素，這對臨床上診治骨量減少或OP具有重要意義，并有可能通過提高患者的骨密度改善由于肌肉質(zhì)量降低而引起的功能障礙、跌倒等問題，但具體機制還有待進一步深入研究。正常體質(zhì)量的成年人骨骼肌約占總體質(zhì)量的40%，所以骨骼肌可以說是人體最大的器官[18]。不僅如此，骨骼肌還被認為是一個內(nèi)分泌器官，可產(chǎn)生和釋放各種因子，如成骨生長因子、白介素-6（interleukin 6，IL-6）、胰島素樣生長因子1（insulin-like growth factor 1，IGF-1）、成纖維細胞生長因子 2（fibroblast growth factor，F(xiàn)GF-2）等，通過旁分泌、自分泌、內(nèi)分泌途徑影響骨骼健康[19-21]。肥胖的發(fā)病率逐年上升，肥胖可引發(fā)一系列肌肉骨骼并發(fā)癥和代謝紊亂[22]。而與肌肉量和骨組織的減少不同，脂肪組織可能在高齡時期趨于平穩(wěn)或下降。另一方面，隨著年齡增長，人體的脂肪重新分布到腹腔內(nèi)以及肌肉和骨骼浸潤，導致人整體力量和功能下降，增加跌倒和骨折的風險[2]。

本研究結(jié)果顯示，與正常組相比，骨質(zhì)疏松組OPG、BMP2降低，骨量減少組BMP2降低；與骨量減少組相比，骨質(zhì)疏松組OPG和BCL2降低，提示骨量減少和OP患者骨重建失穩(wěn)，骨吸收活躍加速骨量流失。骨重建受破骨細胞和成骨細胞調(diào)控，不同的細胞因子和激素調(diào)節(jié)期的激活、再吸收、逆轉(zhuǎn)、形成和終止影響著骨重建[23]。核因子κ B受體活化因子配體（RANKL）和OPG是TNF超家族成員，對骨吸收的調(diào)節(jié)至關(guān)重要。RANKL通過其受體核因子κ B受體活化因子（RANK）激活破骨細胞的形成、活化和存活，而OPG是RANKL的另一個受體，主要通過與RANKL結(jié)合抑制破骨細胞形成，抑制骨丟失，從而阻止RANK-RANKL結(jié)合[24]。骨形成與成骨細胞密切相關(guān)[25]，在一個正常、健康的個體中，破骨細胞活性和成骨細胞活性之間存在平衡。而在OP患者中，這兩種細胞類型之間的關(guān)系不平衡，破骨細胞活性升高，成骨細胞活性降低[26]，導致骨骼孔隙度增加，進而增加骨折的風險。本研究結(jié)果亦提示骨量減少和OP患者血清BMP2含量較低，這可能與成骨細胞活性降低、骨形成活動減弱有關(guān)，研究和分析BMP2對闡明成骨細胞和破骨細胞的活化機制具有重要意義，可為未來的OP治療提供線索。BMP2能誘導成骨細胞活性和破骨細胞活性[27]，可以結(jié)合兩種受體，負責啟動典型和非典型信號級聯(lián)反應，即Ⅰ型受體（BMPRIa）和Ⅱ型受體（BMPRII）。BMP2誘導的信號傳導是在該蛋白召集兩個受體的結(jié)合使其二聚或與已經(jīng)二聚的受體結(jié)合時啟動的。一旦這三種成分結(jié)合在一起形成復合物，Ⅱ型受體將使Ⅰ型受體磷酸化[28]，隨后SMAD獨立和依賴的信號通路均可能再次被激活[29]。

本研究結(jié)果顯示，與正常組相比，骨質(zhì)疏松組的Bcl2較低，推測OP患者體內(nèi)Bcl2蛋白不能很好發(fā)揮抗凋亡作用和促骨形成作用。Bcl2作為一種抗凋亡蛋白，主要是通過調(diào)控線粒體的通透性來抑制細胞凋亡，包括抑制氧化劑誘導的細胞凋亡、抑制細胞內(nèi)鈣離子的跨膜運動和形成離子通道抑制細胞凋亡[30]。本研究團隊前期研究發(fā)現(xiàn)，OP患者的Bcl2相關(guān)基因存在差異表達，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了Bcl2過表達和沉默腺病毒并轉(zhuǎn)染成骨細胞和大鼠，研究發(fā)現(xiàn)沉默Bcl2基因表達可抑制MG63細胞增殖活力及成骨分化能力；Bcl2重組表達腺病毒載體轉(zhuǎn)染MG63細胞可增強細胞活力及礦化鈣化能力，促進骨形成；過表達Bcl2可以促進BMP2、OPG蛋白的表達，但在此過程中是否有其他凋亡蛋白的參與，以及是否發(fā)生了級聯(lián)反應等，還有待進一步深入研究[31-33]。

OP作為一種老年慢性疾病，其發(fā)病過程緩慢、隱匿，在學術(shù)界素有“沉默殺手”之稱。“肌-骨-脂”之間的聯(lián)系與OP發(fā)病過程密切相關(guān)。結(jié)合本研究結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，隨著年齡的增長，OP患者骨密度呈下降趨勢，骨密度是影響人體脂肪質(zhì)量、肌肉質(zhì)量、骨礦含量的重要因素；OP患者血清BMP2、OPG和Bcl2含量降低，這可能與凋亡蛋白不能很好發(fā)揮抗凋亡作用和促骨形成作用，使得成骨細胞活性降低，骨形成活動減弱有關(guān)。本研究不足之處是尚未對OP與肌-骨-脂之間的關(guān)系做深入的相關(guān)性分析，目前針對“肌-骨-脂”之間聯(lián)系的研究較少，本研究意在初步探討三者在OP過程中的相互影響，為下一步深入開展實驗研究提供參考依據(jù)。

作者貢獻：林燕平進行文章的構(gòu)思與設(shè)計，負責撰寫論文；郭海威負責研究的實施；黃佳純、袁嘉堯、林賢燦進行數(shù)據(jù)收集、整理；萬雷負責研究的可行性分析；黃宏興負責文章的質(zhì)量控制及審校、對文章整體負責，監(jiān)督管理。

本文無利益沖突。