绝经后女性维生素D和骨钙素水平与代谢综合征的关系

刘宇彤， 金 侠， 贾丹宁， 王 峥

(首都医科大学附属北京潞河医院脊柱小儿骨外科， 北京 101149)

代谢综合征(Metabolic Syndrome, MS)是一种使人体的蛋白质、脂肪、碳水化合物等物质发生代谢紊乱的病理状态，是一类复杂的代谢紊乱症候群，包括胰岛素抵抗、肥胖、动脉粥样硬化性血脂异常和高血压等，是导致糖尿病心脑血管疾病的危险因素。代谢综合征是绝经后女性的主要健康问题之一，是这一类女性心血管发病和死亡的主要原因[1]。在世界各地进行的研究表明，绝经后女性代谢综合征的患病率可能高达41.5%。我国局部地区进行的研究表明，绝经后女性代谢综合征的患病率高达24.1%～40.87% ，明显高于围绝经期，且随着年龄的增长发病率逐步上升[2-5]。

越来越多的证据表明，成骨细胞分泌的骨钙素除了在骨矿化和钙稳态中的作用外，还作为保护因子，对代谢综合征患者不同的身体组分具有密切的相关性。骨钙素可以调节脂联素信号转导通路促进肌肉组织和肝脏对脂肪的消耗和燃烧，达到降低体质量的作用；可以调节胰岛素、血糖、血脂的水平进而改善胰岛素抵抗；通过影响瘦素发挥调控胰岛素分泌的功能[6-7]。低水平的骨钙素会增加胰岛素抵抗和代谢综合征的风险，升高骨钙素水平有望减少代谢综合征事件的发生[6-7]。血清骨钙素水平可作为绝经后女性的筛查工具，在骨钙素水平超过临界值的受试者可进一步进行双能X线吸收法骨密度仪(Dual-energy X-ray absorptiometry，DEXA)扫描来分级骨质疏松症的严重程度[8]。骨钙素的产生需要维生素D的参与。维生素D的浓度与糖尿病、高血压、脂代谢紊乱、肥胖、胰岛素抵抗等具有相关性[9]。维生素D水平降低是代谢综合征的独立危险因素[10-12]。本研究旨在通过分析患有MS的非骨质疏松绝经后女性的维生素D和骨钙素水平之间的关系，了解维生素D和骨钙素对绝经后骨密度正常女性MS的预测价值。

1 资料和方法

1.1 一般资料2018年3月-2018年11月期间，共入组191例绝经1年以上的女性进行研究。所有参与研究的女性进行DEXA扫描，以确定股骨颈、总股骨和总L1～L4骨密度。所有患者的T值(T-Score)均>-2.5。参与研究的所有受试者均没有因为骨病接受过任何治疗。排除所有骨质疏松症病史、患有自身免疫性疾病、肿瘤、癌症和艾滋病等慢性疾病、皮肤病以及在过去12个月内服用维生素D补充剂或类似物(包括阿尔法骨化醇、钙铁醇和胆钙铁醇)的女性。

1.2 MS诊断标准根据2005年国际糖尿病联合会的共识[13]的定义：具备中心性肥胖的特征：腰围(WC)≥80 cm；如果体质指数(BMI)>30 kg/m2，则认为存在中心性肥胖并且无需测量腰围)加上以下4个特征中的任意2项：(1)高甘油三酯血症[甘油三酯(TG)≥150 mg/dL]；(2)高密度脂蛋白-胆固醇(HDL-C)<50 mg/dL；(3)高血压(血压≥130/85 mmHg)；(4)高血糖(空腹血糖≥6.1 mmol/L)。

1.3 分组方法依据上述诊断标准，将受试者分为研究组(代谢综合征患者99例))和对照组(无代谢综合征的受试者92例)。代谢综合征患者的比例占51.8%。两组受试者在年龄、绝经原因、绝经持续时间、生产次数、流产次数、日照时间、脱氧吡啶啉(DHP)、碱性磷酸盐(ALP)、钙(Ca)和磷水平方面差异均无统计学意义(P>0.05)。而怀孕次数、血压、身体指数(BMI、腰围、臀围、腰臀比)方面差异具有统计学意义(P<0.05),见表1。

表1 两组受试者一般资料的比较

注：BMI：体质指数；WC：腰围；HC：臀 围；WHR：腰臀比

1.4 高血压和糖尿病的判定患者休息10 min后处于坐姿，使用水银血压计从右臂测量血压。使用抗高血压药物的患者归类为高血压病患者，先前被诊断患有糖尿病(DM)并接受治疗或空腹血糖≥6.1 mmol/L的患者归类为DM患者。使用以下公式计算胰岛素抵抗性：homeo-胰岛素抵抗的静态模型评估(HOMA-IR)=血浆空腹胰岛素(mIU/L)×血浆空腹血糖(mmol/L)/ 22.5。

1.5 实验室检查患者空腹(禁食至少8 h后)，从肘前静脉取出约5 mL的静脉血置于抗凝管中。将血样在不透光的器皿中送到实验室，离心分离血清并立即分析。使用贝克曼库尔特UniCel DxI 800全自动化学发光免疫分析仪测量包括卵泡刺激素(follicle-stimulating hormone，FSH)、雌二醇(estradiol，E2)和胰岛素的血清水平。通过放射免疫测定法测量血清睾酮水平。使用BN-BZ200浊度计测定C-反应蛋白(CRP)。血清25-OHD、钙、磷、骨钙蛋白、脱氧吡啶啉(DHP)、空腹血糖、糖化血红蛋白(HbA1c)和脂质谱，包括高密度脂蛋白-胆固醇(HDL-C)，低密度脂蛋白-胆固醇(LDL-C)、TC、TG和总胆固醇使用Beckman Coulter AU680全自动生化分析仪检测。

人25-OHD酶联免疫分析(ELISA) 试剂盒测量血清25-OHD水平。血清25-OHD的测定内和测定间变异系数分别为8.9%和10.6%。血清25-OHD浓度<20 ng/mL(50 nmol/L)归类为维生素D缺乏症，浓度为20～30 ng/mL归类为维生素D不足，浓度≥30 ng/mL为正常状态。使用骨钙素(BGP)检测试剂盒(免疫层析法)检测血清骨钙素水平。

1.6 其他指标观测BMI=体质量(kg)/身高2(m2)。每日日照时间分为3次，分类如下：A：每日暴露不到20 min，B：每日暴露20～30 min，C：每日暴露30 min以上。

结合文献[4，11-12，14-15]综合评估，绝经后骨密度正常的女性发生MS的患病率约为45%，根据横断面研究随机抽样样本量计算公式[16]，检验水准为0.05，要达到0.80的检验效能，需要153例受试者。

2 结果

2.1 两组实验室检查结果比较研究组患者的平均血清骨钙素水平为(4.2±2.1)ng/mL，而对照组受试者的血清骨钙素水平为(5.5±3.0)ng/mL。两组女性骨钙素水平差异具有统计学意义(P<0.001)。研究组患者血清CRP值为(4.4±4.4)mg/dL，对照组受试者为(2.6±3.5)mg/dL，组间差异有统计学意义(P<0.001)。研究组的HDL-C水平显著降低，但该组的TG水平显著升高(P<0.001)。研究组的HOMA-IR、胰岛素和FPG水平分别为(4.2±3.4)、(15.0±6.3)mIU/L和(6.05±1.15)mmol/L，高于对照组[分别为(2.0±1.0)、(8.7±3.8)mIU/L及(5.15±0.60)mmol/L]，差异具有统计学意义(P<0.001)。两组受试者骨密度T-评分差异无统计学意义(P>0.05)。结果见表2。

表2 两组受试者实验室检查结果比较

注：BP：血压；BMI：体质指数；WC：腰围；HC：臀围；WHR：腰臀比；hs-CRP：超敏C反应蛋白；25-OHD：25-羟基维生素D； DHP：脱氧吡啶啉；ALP：碱性磷酸盐；Ca：钙；HDL：高密度脂蛋白；LDL：低密度脂蛋白；TG：甘油三酯；FPG：空腹血糖；HOMA-IR：稳态模型评估胰岛素抵抗指数；FSH：卵泡刺激素；TSH：促甲状腺激素。

2.2 两组25-OHD、骨钙素和其他参数之间的相关性分析25-OHD和骨钙素水平之间存在显著正相关(r=0.190；P=0.008)。血清25-OHD水平与每日日照时间呈显著正相关(r=0.181；P=0.012)。25-OHD与HDL(r=-0.183，P=0.011)和TG(r=-0.200，P=0.006)呈负相关。骨钙素水平与HbA1c(r=-0.231，P=0.001)和HOMA-IR(r=-0.143，P=0.048)之间呈负相关。血清骨钙素水平与hs-CRP水平也呈负相关(r=-214，P=0.003),见表3。

表3 两组25-OHD、骨钙素和其他参数之间的相关性分析

注: BMI：体质指数；WHR：腰臀比；hs-CRP：超敏C反应蛋白；25-OHD：25-羟基维生素D；DHP：脱氧吡啶系；ALP：碱性磷酸盐；Ca：钙；HDL：高密度脂蛋白；LDL：低密度脂蛋白；TG：甘油三酯；FPG：空腹血浆葡萄糖；HOMA-IR：胰岛素抵抗的稳态模型评估的胰岛素抵抗指数；r：Spearman相关系数。

2.3 MS患者骨代谢标志物等危险因素Logistic回归分析逐步Logistic回归分析显示，hs-CRP、维生素D和骨钙素水平是MS的危险因素OR(95%CI)分别为1.121(1.012-1.242)、0.958(0.930-0.986)和0.798(0.693-0.919)，且25-OHD和骨钙素之间存在显著的交互作用[OR(95%CI)：0.875(0.783-0.975)](模型1)。调整了妊娠次数、胎次和身体指数(BMI、腰围、臀围、腰臀比)的影响后，上述各影响因素的P值仍<0.05(模型2),见表4。

表4 MS患者的骨代谢标志物等危险因素的逐步Logistic回归分析

模型1：采用逐步进入法纳入变量；模型2：调整了妊娠次数、胎次和身体指数(BMI、腰围、臀围、腰臀比)；25-OHD：25-羟基维生素D；hs-CRP：超敏C反应蛋白。

3 讨论

前期研究表明，MS在绝经后女性中具有较高的发病率[1-4]。血清骨钙素和维生素D分别是发生MS独立的危险因素[6-7，10-12]。研究骨钙素和维生素D水平在绝经后女性MS患者中的关系，对这一群体中MS的预防和治疗具有重要的意义。已知血清骨钙素水平与骨质疏松具有相关性[17]，骨质疏松患者维生素D缺乏更为严重[18]，故本研究排除了骨质疏松患者，以避免骨质疏松症患者自身的骨钙素和维生素D代谢紊乱对本研究结果的干扰。

本研究发现，绝经后骨密度正常的MS患者血清骨钙素和维生素D水平均显著下降，二者呈正相关性。通过多因素回归分析发现二者为发生代谢综合征的独立危险因素，且存在交互作用。

动物实验研究表明，缺乏骨钙素的基因敲除小鼠表现出葡萄糖不耐受、脂肪量增加、胰岛素抵抗和低能量消耗[14]。将重组骨钙素应用于野生型小鼠，可提高血胰岛素水平和葡萄糖耐量，改善胰岛素敏感性，减少肥胖的发生[19]。临床研究也报告了这些类似的关系，但这些研究的数量一直很少，而且大部分研究都是男性和年轻患者[14-15，20]。

女性绝经后是维生素D不足和缺乏的重要时期[21]。维生素D在除骨骼以外的许多细胞中具有受体，是一种多功能微量营养素[22]。有研究表明，维生素D有助于预防动脉粥样硬化和泡沫细胞的形成[9-10]，并通过钙的升高刺激脂肪细胞中的脂肪分解而抑制脂肪生成，维生素D缺乏是长期葡萄糖不耐受的危险因素[23]。然而，也有研究发现MS与维生素D水平无关[24]。本研究表明绝经后MS患者的血清维生素D水平显著下降，支持文献中MS与维生素D具有相关性的结果。

与维生素D相比，骨钙素更具有骨特异性。维生素D缺乏的大鼠骨组织和血清中骨钙素水平均较低。当给予大鼠维生素D时，骨钙素水平在血清和成骨细胞中均增加[25]。本研究中MS患者血清骨钙素和维生素D水平均降低，但MS与骨钙素之间的关系更为显著。结合动物实验和本研究结果可以推断，维生素D似乎通过骨钙素对骨骼产生影响。

本研究还发现，炎症标志物CRP是骨密度正常的绝经后女性发生MS的独立危险因素，且与维生素D和骨钙素水平呈负相关。骨钙素与HbA1c和HOMA-IR之间存在显著的负相关。结合文献和本研究结果可以推断，维生素D治疗可以减轻MS患者的微炎症状态，并通过骨钙素在胰岛素抵抗和脂肪代谢中发挥作用，影响改善代谢指标的变化[26]。

维生素D缺乏可能在MS的发病机制中起重要作用。鉴于维生素D与骨钙素显著正相关，对于维生素D缺乏的女性补充维生素D可能会增强骨钙素水平。维生素D缺乏可能降低其对骨钙素的诱导作用，增加胰岛素抵抗并使机体呈现微炎症状态。反之，足量的维生素D可能通过对骨钙素的诱导作用改善胰岛素抵抗并减少微炎症状态。通过研究骨钙素和维生素D水平之间的关系可以更好地预测MS的发生。MS患者骨钙素和维生素D之间关系的分子机制尚需要进一步研究。

本研究的局限性在于它是一项横断面研究，且样本量较小，其结果尚需要开展大规模的前瞻性研究加以证实。

综上所述，绝经后骨密度正常的MS患者维生素D与骨钙素水平均较低，且呈显著正相关性，二者对发生MS具有交互作用。维生素D缺乏可能是通过影响骨钙素的代谢功能使机体呈现系统性炎症状态实现的。临床中前瞻性地评估绝经后女性骨钙素和维生素D水平可以更好地预测发生MS的风险。