2型糖尿病患者晚期糖基化终末代谢产物与骨代谢的相关性
2021-05-31孙建然祝捷赵兵章诗琪邓大同潘发明叶山东陈超
孙建然 祝捷 赵兵 章诗琪 邓大同 潘发明 叶山东 陈超*
1.中国科学技术大学附属第一医院内分泌科，安徽 合肥 230001 2.安徽医科大学第一附属医院内分泌科，安徽 合肥 230022 3.安徽医科大学公共卫生学院，安徽 合肥 230032
2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus，T2DM)和骨质疏松症(osteoporosis，OP)是内分泌领域常见的慢性疾病，并且T2DM患者发生骨折的风险显著高于非糖尿病患者[1]。糖尿病的各种大血管和微血管病变是导致患者病死率增加的一项重要原因[2]。因为持续的高血糖状态导致了晚期糖基化终末代谢产物(advanced glycation endproducts，AGEs)明显增加，AGEs与糖基化终末代谢产物受体(receptor of advanced glycation endproducts，RAGE)相结合引起的病理生理学效应加速了动脉粥样硬化的进展[3]。
AGEs是由蛋白质、脂质以及核酸通过非酶糖基化作用形成的一种化合物。在糖尿病患者中，一些还原糖如戊糖等的羧基，与蛋白质的游离氨基端发生非酶促糖基化作用(Maillard)，形成Schiff碱，该过程迅速、可逆[4]。当葡萄糖的浓度下降时，Schiff碱可在数分钟内分解。但是经过数天后，部分Schiff碱形成较为稳定的酮氨类化合物(Amadori产物)。经过数周至数月的时间，Amadori产物经过进一步的氧化、脱水和凝聚，最终形成不可逆且具有荧光性的大分子化合物AGEs[4]。
近年来有研究者发现，AGEs与RAGE相互作用，通过破坏破骨细胞和成骨细胞的细胞核因子NF-κB导致骨形成过程紊乱，对OP的发生起了重要的作用[5]。本文通过分析306例T2DM患者的AGEs，探讨其与骨代谢的相关性。
1 对象与方法
1.1 纳入及排除标准
纳入标准：参照1999年世界卫生组织的糖尿病诊断及分型标准[6]，选取2018年1月至2020年4月于中国科学技术大学附属第一医院内分泌科住院的T2DM患者306例。排除标准：1型糖尿病、妊娠期糖尿病及其他特殊类型的糖尿病、T2DM伴急性并发症、影响骨代谢性的疾病，如甲状旁腺功能亢进症、严重肝肾功能不全、恶性肿瘤、自身免疫性疾病、服用影响骨代谢药物者等。
1.2 分组
通过AGEs分值水平进行三分位分组，T1组(AGEs<80 AU；低水平组)，T2组(80 AU≤AGEs<100 AU，中水平组)，T3组(AGEs≥100 AU，高水平组)[5]。经我院伦理委员会批准，所有受试对象均签署知情同意书。
1.3 临床资料采集
1.3.1患者的基本信息：包括姓名和体质量指数(body mass index，BMI)=体重(kg)/身高2(m2)等。
1.3.2实验室检测：禁食8 h后，于次日凌晨空腹采集静脉血，采用全自动生化分析仪测定相关指标，包括空腹血糖、肝肾功能、电解质、糖化血红蛋白、甘油三酯、总胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇、极低密度脂蛋白胆固醇、25羟维生素D、甲状旁腺激素、骨钙素、I型前胶原氨基末端肽、I型胶原C端肽。计算校正血清总钙(mmol/L)=血清总钙(mmol/L)-0.02×[白蛋白(g/L)-40 g/L]。
1.3.3骨密度测定：使用双能X线骨密度仪测定骨密度，OP的诊断标准参照2017年原发性骨质疏松的诊疗指南[7]：骨密度T值≤-2.5为OP，-2.5 SD
1.3.4AGEs的测定：采用AGEs荧光光谱仪对受试者右前臂内侧皮肤荧光进行检测，共检测3次，取平均值，记录AGEs分值结果(单位为AU)。
1.4 统计学方法
2 结果
2.1 研究对象的临床特征
由表1可见，混杂因素包括年龄、病程、绝经、总蛋白、白蛋白、血肌酐、LogPTH、校正后血钙，在这3组中差异有统计学意义(P<0.05)。在T3组中，年龄最大、病程最长、绝经后比例次低、白蛋白最低、血肌酐水平最高。
2.2 T2DM患者AGEs与骨密度和骨代谢相关指标的关系
采用Pearson相关分析，结果提示AGEs与股骨颈骨密度呈负相关(r=-0.16，P=0.006)，与腰椎骨密度呈负相关(r=-0.14，P=0.042)，见表2。同时采用Spearman相关分析，结果提示AGEs与OC呈负相关(r=-0.14，P=0.026)，见表2。
表1 研究对象的临床特征Table 1 Clinical characteristics of included subjects
表2 AGEs与骨代谢以及糖代谢指标的相关性分析
2.3 影响AGEs的单因素和多因素回归分析
以AGEs作为因变量，以年龄、病程、BMI等指标作为自变量进行单因素线性回归分析，结果提示年龄、病程、TC、总蛋白、白蛋白、sCr、血钙、血磷、股骨颈骨密度对AGEs的影响有统计学意义(P<0.05)，纳入多因素分析，见表3。
以AGEs作为因变量，以年龄、病程等指标作为自变量，经过多元线性回归分析，结果显示，年龄、白蛋白、病程是AGEs的影响因素，见表4。单因素方差分析表明，在最低AGEs组(T1)腰椎和股骨颈骨密度最高，在最高AGEs组(T3)腰椎和股骨颈骨密度最低，见图1；腰椎和股骨颈T值在最低AGEs组(T1)也比最高AGEs组(T3)高，见图2。
图1 股骨颈(A)和腰椎(B)的骨密度值Fig.1 BMD of the femur neck (A) and lumbar vertebrae (B)
图2 股骨颈(A)和腰椎(B)的T值Fig.2 T values of the femur neck (A) and lumbar vertebrae (B)
表4 影响AGEs的多元线性回归分析
2.4 不同AGEs水平对OP发病风险的影响
单因素分析有意义的自变量(P<0.05)，纳入多因素的Logistic回归分析提示，以T1组研究对象为参照，T2组研究对象发生OP的OR值为1.14(95%CI：1.06～2.08)，T3组的OR值为1.58(95%CI：1.34～2.37)。同时发现，年龄(OR=1.07，95%CI：1.03～1.11)是OP的危险因素，而尿酸(OR=0.98，95%CI：0.97～0.99)是OP的保护因素。见表5。
3 讨论
Poiana等[8]指出糖尿病可以影响骨骼的质量。Hein等[9]通过高效液相色谱法分析OP患者血清中的AGEs水平，结果提示，OP组AGEs水平明显高于对照组。进一步通过骨组织活检髂骨嵴进行形态学观察，同时将AGEs的主要分子结构类型，如咪唑酮进行免疫组化染色，结果表明在OP患者的骨样本中存在大量的AGEs。上述结果表明AGEs可能干扰了骨重建，即它对成骨细胞或破骨细胞或对两者的活动都产生了影响。
表5 不同AGEs水平对OP的影响Table 5 Effect of different AGEs levels on osteoporosis
本研究发现，AGEs水平与股骨和腰椎的骨密度均呈现负相关。表明AGEs的不断累积对骨组织有一定的损害作用。AGEs在体内可能通过如下机制发挥其作用[10]：①AGEs抑制间充质干细胞的增殖，诱导其凋亡，并阻止其分化为骨和软骨组织。②AGEs的积累增加了RAGE的表达，RAGE不仅是AGEs的受体，同样也是高迁移率族蛋白等炎症因子的受体，可增强组织炎症反应。AGEs与RAGE结合后，可激活体内如ERK、MAPK、JNK等多种信号传导通路，促进粘附分子的表达，使骨胶原基质硬化，降低了骨组织的硬度。
骨代谢标志物可作为评估骨折风险的指标。OC是成骨细胞分泌的、反映骨形成的标志物之一。本研究发现，OC与AGEs呈负相关。提示AGEs可能通过抑制成骨细胞的活动，从而使骨转化率降低。Cortizo等[11]发现，AGEs与RAGE或其他受体介导与成骨细胞相结合，通过ERK等信号通路，在低浓度AGEs存在时可维持成骨细胞的增殖和分化；而在高浓度AGEs时，则抑制成骨细胞的分化，导致成骨细胞的数量减少、活性降低、成骨作用弱化，骨吸收大于骨形成，从而导致OP。
本研究未发现AGEs与β-CTX呈现负相关，与李雪国等[12]研究不同。其样本量仅有116例且仅有男性人群。本研究的样本量有306例且包括不同性别的人群，因此本研究的样本量具有更高的统计效能。同时，本研究观察到AGEs与LogPTH水平正相关，分析其原因：本研究人群的年龄段为中老年人群，PTH升高主要与维生素D合成减少、肠道钙吸收减少有关，PTH升高是骨代谢负平衡的一项指标[13]。此外，本研究发现尿酸是OP的保护因素，魏婷等[14]推测血尿酸对骨代谢可能存在双重作用，正常偏高的血尿酸对骨代谢发挥一定的保护作用。
综上所述，本研究表明在T2DM人群中，AGEs受到年龄、血清白蛋白及病程的影响，高AGEs水平的T2DM患者有较高的OP发病风险，提示AGEs对骨代谢有一定的损害作用。虽然目前对AGEs影响骨代谢的具体机制有待进一步研究，但是AGEs抑制剂的产生将会给T2DM合并OP的治疗带来新的策略。
