WISP1、sFRP5与2型糖尿病患者骨转换指标及骨密度相关性分析

徐庆博 唐灵 卢文君 张慧云

桂林医学院附属医院老年内科，广西 桂林，541001

脂肪因子在调节T2DM患者骨髓间充质干细胞向脂肪细胞分化过程中起关键作用[1]。近年研究表明，分泌型卷曲相关蛋白5(sFRP5)、Wnt1诱导型信号通路蛋白1(WISP1)都是调节代谢稳态的新型抗炎脂肪因子[2-3]。其中sFRP5的主要作用是通过抑制Wnt/β-catenin信号通路的表达，从而抑制成骨细胞生成。另外，WISP1是存在于矿化组织中，由成骨细胞及其前体产生，其既是CCN家族的基质细胞蛋白[4]，也是经典Wnt/β-catenin信号通路的下游靶基因，不仅可调节胰岛素敏感性和葡萄糖摄取[5]，还可能通过PI3K/Akt/GSK-3β途径调控骨细胞的增殖，且可上调骨折后的骨愈合过程[6]。目前还无相关研究探讨T2DM患者中血清WISP1、sFRP5水平与骨代谢及BMD的关系。本研究旨在通过分析T2DM并骨量正常组、T2DM并骨量减少组、T2DM并骨质疏松组人群血清WISP1、sFRP5水平与BMD及骨转换指标的关系，为脂肪因子与T2DM并OP之间的关系以及早期干预OP的发生发展提供一定试验依据。

1 材料和方法

1.1研究对象

严格按照WHO 1999年颁布的糖尿病诊断标准选取2017年5月至2018年12月在我院老年内科住院，年龄在50～80岁之间的初诊T2DM患者125名。应用DXA对以上受检者进行腰椎及髋部BMD测定，然后根据WHO所提出的OP诊断标准，以腰椎和髋部最低T值作为分组依据，将受检者分为：T2DM并骨量正常组(n=42例)；T2DM并骨量减少组(n=43例)，T2DM并骨质疏松症组(n=40例)。三组患者均排除有甲亢、甲旁亢、库欣综合征、糖尿病急性并发症、重型肝炎、尿毒症、传染病、肿瘤、白血病、自身免疫性疾病、使用任何影响骨代谢药物、曾经有髋部或腰椎骨折史、腰椎间盘突出症及行髋关节手术置换者。

1.2 方法

1.2.1基本资料：收集所有受检者的姓名、性别、年龄、糖尿病病程等资料，并测量身高和体重。

1.2.2标本收集与检测：让受检者禁食12 h，于次日早晨采集空腹静脉血，其中HbA1c、FPG、N-MID、P1NP、β-CrossLaps送检生化检验室。采4 mL静脉血于离心管中，以3 500 r/min离心15 min后，抽取上层血清于冻存管中，置于-80 ℃冰箱内保存。采用全自动化学发光法测定N-MID、P1NP、β-CrossLaps；葡萄糖氧化酶法测定FPG；高效液相层析法测定HbA1c；酶联免疫吸附法测定血清sFRP5、WISP1水平。采用法国MEDILINK公司的双能X线骨密度检测仪，检测受检者腰椎及髋部BMD。

1.2.3数据计算与定义：BMI(kg/m2)=体重/(身高)2(保留两位小数)。骨量正常：T值≥-1.0；骨量减少：-2.5

1.3 统计学处理

2 结果

2.1 3组患者一般资料的比较

3组患者之间在性别、年龄、BMI、病程方面差异无统计学意义(P>0.05)。

表1 三组患者一般信息的比较Table 1 Comparison of general information among patients in three

2.2 3组患者血清中骨转换指标的比较

骨质疏松症组中骨形成指标血清N-MID、P1NP水平高于骨量正常组和骨量减少组(均为P<0.05)；但随着BMD的降低，骨吸收指标β-CrossLaps也逐渐增加，骨质疏松症组、骨量减少组与骨量正常组之间差异有统计学意义(P<0.05)。

表2 3组患者血清中骨转换指标的比较Table 2 Comparison of serum bone turnover markers among patients in three groups

注：与骨量正常组相比，*P<0.05；与骨量减少组相比，△P<0.05。

2.3 3组患者血清中相关指标水平的比较

sFRP5水平在三组间两两比较，骨质疏松症组和骨量减少组均高于骨量正常组(P<0.05)，然而骨质疏松症组和骨量减少组之间差异没有统计学意义 (P>0.05)。WISP1水平在三组间两两比较，骨质疏松症组和骨量减少组要比骨量正常组含量都要低(P<0.05)，但骨质疏松症组和骨量减少组之间差异没有统计学意义 (P>0.05)。另外血清HbA1c、FPG水平在3组之间差异无统计学意义(P>0.05)。

表3 3组患者血清中相关指标含量的比较

注：与骨量正常组相比，*P<0.05。

2.4 血清sFRP5水平与各指标的相关性分析

相关性分析提示：sFRP5与年龄呈正相关(r=0.271、P<0. 01)，与BMD呈负相关(r=-0.417、P<0.01)，sFRP5与BMI、FPG、HbA1C、N-MID、P1NP、β-CrossLaps无明显相关性(r=-0.049、r=-0.014、r=-0.056、r=0.034、r=0.095、r=0.001、P>0.05)。

表43组患者sFRP5水平与各指标的相关性分析

Table4Correlation analysis between sFRP5 levels and indicators in three groups

指标相关系数rP值年龄0.2710.002BMI-0.0490.588FPG-0.0140.874HbA1C-0.0560.534N-MID0.0340.706P1NP0.0950.290β-CrossLaps0.0010.991BMD-0.4170.001

2.5 血清WISP1水平与各指标的相关性分析

相关性分析提示：WISP1与BMD呈正相关(r=0.22、P<0. 05)，WISP1与年龄、BMI、FPG、HbA1C、N-MID、P1NP、β-CrossLaps无相关性(r=0.071、r=0.007、r=-0.022、r=-0.019、r=-0.136、r=-0.127、r=-0.174、P>0.05)。

表53组患者WISP1水平与各指标的相关性分析

Table5Correlation analysis between WISP1 levels and indicators in three groups

指标相关系数rP值年龄0.0710.430BMI0.0070.936FPG-0.0220.804HbA1C-0.0190.831N-MID-0.1360.130PINP-0.1270.157β-CrossLaps-0.1740.053BMD0.220.029

2.6 T2DM患者各指标与BMD的相关性分析

相关性分析提示：T2DM患者年龄、N-MID、P1NP、β-CrossLaps与BMD呈负相关(r=-0.392、P<0.001；r=-0.339、P=0.003；r=-0.220、P=0.028；r=-0.343、P<0.001)；BMI与BMD呈正相关(r=0.246、P=0.019)。

表6T2DM患者各指标与BMD的相关性分析

Table6Correlation analysis between various indicators and BMD in patients with T2DM

指标相关系数rP值年龄-0.392<0.001糖尿病病程0.0230.822BMI0.2460.019FPG-0.1400.165HbA1C-0.1020.316N-MID-0.3390.003P1NP-0.2200.028β-CrossLaps-0.343<0.001

2.7 T2DM并OP危险因素的Logistic回归分析

因变量是T2DM患者中是否发生OP，自变量是年龄、性别、BMI、sFRP5、WISP1，进行Logistic回归分析，结果提示：WISP1(P<0.001，OR=0.121)是T2DM并OP的保护因素。而sFRP5(P=0.002，OR=1.075)为危险因素。

表7T2DM并OP危险因素的Logistic回归分析

Table7Logistic regression analysis of risk factors of T2DM and OP

变量βSeP值OR95% CIsFRP50.0720.0230.0021.0751.028～1.125WISP1-2.1110.589<0.0010.1210.038～0.384

3 讨论

sFRP5通过抑制Wnt/β-catenin信号传导途径在细胞增殖和分化过程中起调节作用，故其可作为Wnt信号通路的拮抗剂[8]。本研究发现，三组患者血清sFRP5水平相互比较，骨质疏松症组水平最高，骨量正常组水平最低，说明血清sFRP5水平并没有表现出随着骨量的减少呈现出显著升高的趋势，考虑因骨量减少组和骨质疏松症组的病例数太少，所以并不能完全反映出随着sFRP5的变化，T2DM患者骨强度的变化趋势，但是T2DM患者血清sFRP5在骨量减少阶段就表现为明显升高，说明其水平的升高可能预测或推动T2DM患者OP的发展。鲍晓雪[9]研究发现，T2DM并OP与sFRP5之间存在着明显的联系，患者体内的血糖升高首先可通过加强sFRP5的分泌来阻断Wnt途径，使OC功能增强，从而减少骨量。该结果与本研究一致。本研究通过回归分析得知sFRP5通过抑制骨形成，是T2DM患者的危险因素。但目前尚未有sFRP5在T2DM长骨骨折愈合中相关变化的研究。因此在未来的研究中，将探讨sFRP5对T2DM并股骨骨折患者的影响，并最终揭示sFRP5在骨骼愈合中的作用。

sFRP5也是骨代谢的调节剂。Chen等[10]对膝关节置换术患者的调查显示，血清sFRP5与血清骨形成标志物(P1NP、N-MID、ALP)呈负相关，但骨吸收标志物β-CrossLaps和sFRP5之间没有相关性。本研究显示sFRP5与P1NP、N-MID、β-CrossLaps均无相关性(P>0.05)，考虑与所选受检者标准不同有关，因T2DM患者长期处于高糖、高脂状态，胰岛素分泌较少，从而使该脂肪因子对骨代谢影响产生不同的差异[11]。因此sFRP5在T2DM并OP的发生发展中可能起着重要作用，可为T2DM并OP患者提供新的治疗靶点，但sFRP5对骨代谢的具体调控机制暂未明确，在将来还需进一步深入研究。

在T2DM患者体内，高血糖可通过激活Wnt/β-catenin通路引起下游靶基因WISP1的表达增多，从而调节骨生成和改善骨强度[12]。本研究发现，血清WISP1与BMD呈正相关，血清WISP1水平从骨量正常组、骨量减少组到骨质疏松症组依次降低，虽然骨量减少组相对于骨量正常组来说血清WISP1水平降幅较大，但骨质疏松症组对于骨量减少组来说并没有表现出显著下降趋势。其原因除了病例数太少以外，可能与患者体内血糖波动水平有关，因此并不能完全体现出骨量减少患者与OP患者之间的差异性，但是T2DM患者体内血清WISP1水平在早期骨量减少阶段即表现出明显的变化，可能是T2DM患者并发OP早期的预测指标，其水平的高低可能预示着T2DM患者有往OP发展的倾向。Maeda等[13]给野生型(WT)小鼠和WISP1缺陷型(WISP1-/-)小鼠测定BMD，发现WISP1-/-小鼠中的骨小梁总容积、皮质骨厚度均低于WT小鼠，而过表达WISP1小鼠BMD、骨小梁厚度、骨总容积均高于WT小鼠。这与本研究发现的WISP1与BMD呈正相关的结论一致。

此外，血清WISP1水平在骨折愈合过程中也起着重要作用。French等[14]在骨折愈合的小鼠模型中评估了WISP1的时间表达，在骨折后第5天，在沿着骨膜表面形成的临时愈伤组织内的BMSC中发现WISP1，而在骨折后第14天，WISP1在硬骨痂内沿编织骨岛骨针聚集的OB中表达最强，发现WISP1可促进OB的分化，进而修复骨折部位，所以WISP1是T2DM并OP的保护因素，与本研究结果相一致。因此WISP1因子可能对人体骨骼健康成长起作用，但WISP1参与骨骼发育及骨折修复过程的具体机制还尚不清楚，未来仍需继续探索。

骨转换指标(BTMs)被用于预测骨质流失率和评估骨折风险[15]。P1NP升高说明骨形成活跃[16]。本研究发现P1NP与BMD呈负相关(P=0.028，r=-0.220)，其中骨质疏松症组P1NP水平均高于骨量正常组和骨量减少组，可见T2DM患者在骨质疏松症组中处于骨代谢的高运转状态，考虑与T2DM患者血糖偏高，造成钙、磷和镁离子的快速流失，导致PTH分泌旺盛，从而增加溶骨效应有关。此外，N-MID可以影响骨矿化[17]，因此检测血清N-MID可用于反映OB活性。本研究发现T2DM患者N-MID与BMD呈负相关，说明骨密度含量越低，而血清N-MID水平越高，说明T2DM并OP患者体内OB功能超过了OC功能，原因可能与T2DM患者长期处于胰岛素抵抗或胰岛素缺乏等状态有关[18]。另一方面，作为骨吸收指标的β-CrossLaps可反映骨基质降解情况[19]。本研究显示，在T2DM并OP患者血清中β-CrossLaps水平较骨量正常组患者有显著升高，相关性分析表明β-CrossLaps与BMD呈负相关，阐明了骨质疏松症组患者体内OC活性增强，容易造成骨质流失。相对于非OP患者，OP患者具有较高水平的N-MID和β-CrossLaps，并且这两指标还与BMD呈负相关[20]。研究结果与我们研究一致。周婷婷等[21]通过对绝经后女性2型糖尿病伴骨质疏松症患者的研究发现P1NP、N-MID、β-CrossLaps水平均在骨质疏松症组中最高，且与BMD呈负相关。

综上所述，在T2DM并OP的过程中, 随着骨量正常、骨量减少、骨质疏松，T2DM患者血清中sFRP5水平逐渐增多，而WISP1水平则逐渐减少。然而我们对sFRP5及WISP1与T2DM并OP的具体作用机制尚不清楚。因此，sFRP5、WISP1的具体生物学作用及意义也有待更多的研究探索。