HIF-1α與VEGF聯(lián)合預(yù)測(cè)2型糖尿病發(fā)生骨質(zhì)疏松的價(jià)值

張玲玲 楊書(shū)才 黃偉忠 張鮑虎

深圳市坪山區(qū)人民醫(yī)院檢驗(yàn)科，廣東深圳 518118

糖尿病是一種內(nèi)分泌代謝疾病，其病因尚不清楚，可能與免疫、炎癥、遺傳因素有關(guān)。2 型糖尿病（type 2 diabetes，T2DM）是最常見(jiàn)的一種，占90%以上[1]。隨著人們飲食習(xí)慣和生活方式的變化，加之人口老齡化、遺傳易感性等原因，近年來(lái)我國(guó)的糖尿病發(fā)病率呈逐年上升趨勢(shì)[2]。據(jù)報(bào)告，1980—2020 我國(guó)成人糖尿病發(fā)病率由0.67%快速上升到10.9%，高于全球平均值的8.8%，并呈現(xiàn)出明顯的年輕化趨勢(shì)，男性發(fā)病率略高于女性，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)略高于欠發(fā)達(dá)地區(qū)，城市略高于農(nóng)村[3]。另外，隨著人口的不斷老化，骨質(zhì)疏松的發(fā)生率也在逐年上升，T2DM 患者更容易患上2 型糖尿病性骨質(zhì)疏松。其致殘率、病死率居高不下，給患者和社會(huì)造成了很大的負(fù)擔(dān)[4]。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)T2DM 引起的骨質(zhì)疏松進(jìn)行了大量的研究，并取得了豐富的成果[5]。本研究選取2019 年12 月至2021 年8 月收治的T2DM 患者125 例，旨在探討缺氧誘導(dǎo)因子（hypoxia inducible factor，HIF）-1α、血 管 內(nèi) 皮 生 長(zhǎng) 因 子（vascular endothelial growth factor，VEGF）聯(lián)合預(yù)測(cè)糖尿病性骨質(zhì)疏松患者發(fā)生的價(jià)值，為患者早期診斷提供依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2019 年12 月至2021 年8 月收治的T2DM患者125例，納入標(biāo)準(zhǔn)：①臨床資料完整；②符合《內(nèi)科學(xué)》第8 版[6]中T2DM 相關(guān)診斷標(biāo)準(zhǔn)，并于深圳市坪山區(qū)人民醫(yī)院明確診斷為T(mén)2DM；③患者簽署知情同意書(shū)；④遵醫(yī)行為良好，能夠遵照醫(yī)囑將血糖控制在正常范圍。排除標(biāo)準(zhǔn)：①入組時(shí)骨密度低于正常參考范圍；②合并重要臟器器質(zhì)性病變；③合并精神類(lèi)疾病或其他原因無(wú)法配合完成研究；④其他可能導(dǎo)致骨質(zhì)疏松的功能性或器質(zhì)性疾病。本研究經(jīng)醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，對(duì)所有患者進(jìn)行隨訪(fǎng)6 個(gè)月時(shí)，使用雙能X 線(xiàn)骨密度儀檢查對(duì)患者是否發(fā)生糖尿病性骨質(zhì)疏松進(jìn)行診斷，確診的36 例患者納入觀(guān)察組，余89 例患者納入對(duì)照組。兩組患者一般資料比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞ 0.05）。具有可比性。見(jiàn)表1。

表1 兩組患者一般資料比較

1.2 方法

入組時(shí)，使用酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)（enzyme linked immuno sorbent assay，ELISA）對(duì) 患 者HIF-1α、VEGF 水平進(jìn)行檢測(cè)。HIF-1α、VEGF 試劑盒購(gòu)自晶美生物工程有限公司，檢測(cè)儀器為L(zhǎng)ab system Multiskan Ascent 酶標(biāo)儀。生化指標(biāo)檢測(cè)儀器為日立LABOSPECT 008AS 型全自動(dòng)生化分析儀，所有檢測(cè)均嚴(yán)格按照說(shuō)明書(shū)進(jìn)行操作。所有患者均根據(jù)相關(guān)指南給予降糖治療，并囑患者自行配備便攜式血糖儀，日常監(jiān)測(cè)血糖水平，確保血糖控制在正常范圍（空腹血糖3.9 ～6.0 mmol/L，餐后2 h 血糖＜7.8 mmol/L）。每2 周通過(guò)電話(huà)或門(mén)診隨訪(fǎng)，持續(xù)6 個(gè)月。第6 個(gè)月隨訪(fǎng)時(shí)依據(jù)《內(nèi)科學(xué)》第8 版[6]中相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)患者是否并發(fā)糖尿病性骨質(zhì)疏松進(jìn)行診斷，具體為：患者于清晨抽取空腹靜脈血5 ml，離心后取血清-70℃保存待檢。檢查項(xiàng)目包括堿性磷酸酶（alkaline phosphatase，ALP）、骨鈣素（osteocalcin，BGP）、1 型 膠 原 交 聯(lián) 羧 基 末 端 肽（cross linked carboxy terminal peptide of type 1 collagen，CTX-1）、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β1（transforming growth factor β one，TGF-β1），檢測(cè)方法同樣為ELISA。

1.3 觀(guān)察指標(biāo)

對(duì)所有患者進(jìn)行至少6 個(gè)月隨訪(fǎng)，在隨訪(fǎng)第6 個(gè)月記錄骨代謝與骨轉(zhuǎn)化指標(biāo)（血清ALP、BGP、CTX-1 和TGF-β1），在入組以及隨訪(fǎng)第3 個(gè)月、第6 個(gè)月檢測(cè)血清HIF-1α、VEGF 水平。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

本研究所有數(shù)據(jù)使用SPSS 25.0 統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件分析。使用Q-Q 圖驗(yàn)證數(shù)據(jù)正態(tài)分布性，計(jì)數(shù)資料以[n（%）]表示，采用χ2檢驗(yàn)。計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（± s）表示，采用t檢驗(yàn)。預(yù)測(cè)效能使用ROC曲線(xiàn)檢驗(yàn)。P＜ 0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組患者骨代謝與骨轉(zhuǎn)化指標(biāo)比較

隨訪(fǎng)第6 個(gè)月時(shí)，觀(guān)察組患者ALP、BGP 水平低于對(duì)照組患者，CTX-1 和TGF-β1 水平高于對(duì)照組患者，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜ 0.05）。見(jiàn)表2。

表2 兩組患者骨代謝與骨轉(zhuǎn)化指標(biāo)比較（± s）

表2 兩組患者骨代謝與骨轉(zhuǎn)化指標(biāo)比較（± s）

注 ALP：堿性磷酸酶；BGP：骨鈣素；CTX-1 為1 型膠原交聯(lián)羧基末端肽；TGF-β1：轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β1

?

2.2 兩組患者HIF-1α與VEGF水平比較

入組以及隨訪(fǎng)第3 個(gè)月、第6 個(gè)月，觀(guān)察組患者血清HIF-1α 與VEGF 水平均高于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜ 0.05）。見(jiàn)表3。

表3 兩組患者HIF-1α與VEGF水平比較（g/L，± s）

表3 兩組患者HIF-1α與VEGF水平比較（g/L，± s）

注 HIF-1α：缺氧誘導(dǎo)因子；VEGF：血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子

?

2.3 ROC預(yù)測(cè)糖尿病性骨質(zhì)疏松風(fēng)險(xiǎn)價(jià)值

早期使用HIF-1α 與VEGF 水平預(yù)測(cè)T2DM患者發(fā)生糖尿病性骨質(zhì)疏松的風(fēng)險(xiǎn)，HIF-1α 的診斷閾值為38.15 ng/l，曲線(xiàn)下面積（AUC）0.654，約登指數(shù)為0.554；VEGF 的診斷閾值為285.50 ng/l，曲線(xiàn)下面積（AUC） 0.668，約登指數(shù)為0.326。使用二元logistic 回歸將兩項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重后生成預(yù)測(cè)概率，并使用ROC分析，得到聯(lián)合檢測(cè)的曲線(xiàn)下面積（AUC）0.821，約登指數(shù)為0.709，高于兩項(xiàng)指標(biāo)單獨(dú)檢測(cè)。見(jiàn)表4、圖1 ～2。

圖1 HIF-1α 與VEGF 水平單獨(dú)預(yù)測(cè)糖尿病性骨質(zhì)疏松風(fēng)險(xiǎn)的ROC 曲線(xiàn)圖

圖2 HIF-1α 與VEGF 水平聯(lián)合預(yù)測(cè)糖尿病性骨質(zhì)疏松風(fēng)險(xiǎn)的ROC 曲線(xiàn)圖

3 討論

隨著人口的不斷老化，骨質(zhì)疏松的發(fā)生率也在逐年上升，T2DM 患者更容易患上糖尿病性骨質(zhì)疏松；其致殘率、病死率居高不下，不僅加重了患者自身生活負(fù)擔(dān)，也消耗了大量醫(yī)療衛(wèi)生資源[7]。骨質(zhì)疏松是一種以骨量下降及微細(xì)結(jié)構(gòu)破壞為主的全身性骨病，其主要表現(xiàn)為骨脆性增加，骨折發(fā)生率增高，是T2DM 患者的常見(jiàn)并發(fā)癥[8]。隨著糖尿病發(fā)生率的上升和人口老齡化的加劇，糖尿病性骨質(zhì)疏松已成為我國(guó)不得不重視的一項(xiàng)公共衛(wèi)生問(wèn)題。既往研究認(rèn)為，在遺傳環(huán)境以及糖尿病導(dǎo)致的紊亂內(nèi)環(huán)境作用下，患者的高峰骨量會(huì)受到顯著影響，表現(xiàn)為持續(xù)流失，最終發(fā)展到骨質(zhì)疏松[9]。

有學(xué)者研究認(rèn)為，性激素的分泌下降是導(dǎo)致本病的重要原因，因?yàn)榈图に厮綍?huì)加劇患者鈣磷代謝紊亂，使骨吸收增加[10]。還有研究發(fā)現(xiàn)，T2DM 患者的骨骼組織存在著高糖化的狀態(tài)，而高血糖對(duì)骨骼的影響則是負(fù)面的[11]。有學(xué)者通過(guò)體外培養(yǎng)的成骨樣MC3T3-E1 細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)在高糖環(huán)境中，其細(xì)胞的活性氧（reactive oxygen species，ROS）含量明顯升高，細(xì)胞凋亡率升高，并具有一定的劑量依賴(lài)性。另外，高血糖可引起糖基化終產(chǎn)物（advanced glycation and products，AGEs）的增加，AGEs 在骨質(zhì)疏松的發(fā)展中起到了促進(jìn)作用[12]。研究表明，在成骨細(xì)胞中產(chǎn)生晚期A(yíng)GEs，可以通過(guò)調(diào)節(jié)葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白78、c-JunN 端激酶等調(diào)節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的壓力，從而誘發(fā)成骨細(xì)胞的凋亡[13]。T2DM 患者因其體內(nèi)糖脂代謝紊亂，導(dǎo)致其血脂、游離脂肪酸增加、線(xiàn)粒體內(nèi)ROS 的產(chǎn)生增加。ROS 能通過(guò)活化FOXO1、FOXO3a 等基因的表達(dá)，從而對(duì)Wnt/β-catenin 信號(hào)通路的傳遞起到一定的抑制作用。

血液供應(yīng)充足是維持正常骨代謝所必需的，大約10%的心臟輸出量用于骨骼的血液供應(yīng)。成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞的前體是在骨骼組織發(fā)生血管化后形成的，后者對(duì)保持成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞的數(shù)量平衡具有重要意義[14]。在缺血條件下，骨組織中的氧分壓下降可導(dǎo)致HIF-1α 的高表達(dá)，從而調(diào)控了骨骼對(duì)缺氧的適應(yīng)能力。本研究結(jié)果表明：CTX-1、BGP、TGF-β1 等骨代謝和骨轉(zhuǎn)換指標(biāo)均隨骨量下降而發(fā)生明顯變化，在發(fā)生糖尿病性骨質(zhì)疏松的患者中，這些指標(biāo)均與未發(fā)生骨質(zhì)疏松的對(duì)照組患者產(chǎn)生差異。隨著年齡增長(zhǎng)，機(jī)體血液循環(huán)降低，骨骼組織呈現(xiàn)較低的缺氧狀態(tài)。在成骨細(xì)胞中，α 和β 亞基通過(guò)作用于靶基因如VEGF，促進(jìn)VEGF 的表達(dá)，從而影響成骨細(xì)胞；同時(shí)，VEGF的高表達(dá)能直接刺激骨組織的新生血管生成，從而提高骨組織的血供。它可以促進(jìn)軟骨的成骨，并在骨質(zhì)疏松中與其他骨生長(zhǎng)因子共同參與骨形成[15]。此外，HIF-1α 能促進(jìn)TGF 和IGF-2 的表達(dá)，IGF-2在骨組織中的含量增加，促進(jìn)骨組織的合成與增殖，促進(jìn)骨基質(zhì)合成，從而抑制骨外基質(zhì)（estracellular matrix，ECM）的降解[16]。而HIF-1α、VEGF 等在低氧環(huán)境中也有明顯的變化，且更為敏感，因此在入組所有觀(guān)察對(duì)象均未發(fā)生糖尿病性骨質(zhì)疏松時(shí)，觀(guān)察組患者的HIF-1α 和VEGF 就已高于對(duì)照組患者。進(jìn)一步的ROC 曲線(xiàn)分析也顯示，HIF-1α和VEGF 均對(duì)2 型糖尿病患者早期預(yù)測(cè)骨質(zhì)疏松的發(fā)生具有輔助價(jià)值，將兩者聯(lián)合檢測(cè)，則該價(jià)值更加顯著。但本研究樣本量較小，有待于進(jìn)一步的大樣本量研究證實(shí)。

綜上所述，HIF-1α、VEGF 指標(biāo)水平與T2DM患者發(fā)生糖尿病性骨質(zhì)疏松有關(guān)，將兩項(xiàng)指標(biāo)聯(lián)合檢測(cè)用于預(yù)測(cè)糖尿病性骨質(zhì)疏松的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)具有較好的效能，能夠幫助臨床工作人員早期篩查出糖尿病性骨質(zhì)疏松的高風(fēng)險(xiǎn)人群，從而進(jìn)行針對(duì)性防治，提升患者預(yù)后。