骨折后血清骨钙素N端中分子片段与糖代谢指标的相关性分析

黄剑吟, 杨焱平, 黄冠东, 杨开超, 仲伟喜, 封启明

(上海交通大学附属第六人民医院 急诊医学科, 上海, 200233)

骨代谢与糖代谢存在密切关系，在糖稳态情况下，骨的形成和吸收保持动态平衡，而糖代谢异常会干扰骨代谢平衡，导致骨的密度和脆性发生改变。与1型糖尿病(T1DM)患者骨密度明显降低不同, 2型糖尿病(T2DM)患者的骨密度与健康人员无差异甚至增加，但骨的脆性增大，从而导致骨折率升高[1], 这与糖代谢通过多种机制影响骨代谢密不可分。在糖代谢异常的情况下，成骨细胞数量下降，生物活性减弱[2-3], 这可能是影响骨代谢的原因之一。骨钙素(OC)是成骨细胞分泌的一种非胶原蛋白，由1号染色体(1q25-q31)编码，受1, 25-二羟胆钙化醇调节。血清中的OC分为完全羧化OC和不完全羧化OC, OC分子C端不稳定容易裂解，而N端中部片段相对稳定，血清半衰期较长且较易检测[4-5], 被称为骨钙素N端中分子片段(N-MID OC), 是目前临床常用的反映骨代谢的指标之一。相关研究[6]发现, OC是一种由成骨细胞分泌的内分泌激素，参与调节糖代谢。创伤会引起糖代谢指标水平变化，其机制与T2DM的发生类似[7]。本研究探讨了骨折后N-MID OC与糖代谢指标糖化血红蛋白(HbA1c)、空腹血糖(FPG)、空腹胰岛素(FINS)、C-肽(C-P)的关系，现报告如下。

1 资料和方法

1.1 一般资料

本研究采用回顾性研究方法，将2017年10月—2019年5月就诊于上海交通大学附属第六人民医院急诊医学科急诊重症监护室(EICU)的196例男性骨折患者纳入骨折组。骨折组纳入标准: ① 四肢单一闭合性骨折者; ② ≥18岁者; ③ 受伤至次日抽血时间间隔<24 h者。另从健康体检中心选取年龄、体质量指数(BMI)与骨折组相匹配的64例健康男性纳入健康对照组。排除标准: ① 严重肝功能损害者; ② 有慢性贫血、高血压、糖尿病、恶性肿瘤病史者; ③ 甲状旁腺功能亢进或甲状腺功能紊乱者; ④ 1年内有骨折病史者; ⑤ 近期服用影响骨代谢的药物(维生素D、降钙素等)者[8-11]; ⑥ 急诊手术者; ⑦ 检测前输注血液制品者; ⑧ 脑外伤者。根据N-MID OC四分位数将骨折患者分为4个亚组[12], 即低值组(<6.59 μg/L)、中低值组(6.59～8.68 μg/L)、中高值组(>8.68～11.67 μg/L)和高值组(>11.67 μg/L)。

1.2 方法

每位研究对象均需完成调查问卷(包括姓名、年龄、身高、体质量、既往史、既往药物使用情况等)，骨折患者还需记录四肢骨折部位和创伤严重度评分(ISS)[13]。采集所有研究对象空腹8 h后静脉血送医院医学检验中心检测，检测指标包括血常规、肝功能、肾功能、电解质组合、甲状腺功能、肿瘤指标和HbA1c、FPG、FINS、C-P等。同时采集4 mL血液样本进行离心，取血清保存于-20 ℃冰箱，用于检测N-MID OC。N-MID OC采用瑞士罗氏(Roche)公司生产的Cobas-e-601型全自动电化学发光免疫分析仪和罗氏诊断产品(上海)有限公司生产的骨钙素检测试剂以电化学发光免疫法(ECLIA)检测。

1.3 统计学分析

2 结 果

2.1 骨折组和健康对照组一般资料比较

骨折组患者ISS均为4分，受伤至采血时间间隔为(12.01±7.15) h, 骨折部位为肱骨64例、桡骨67例、尺骨35例、胫骨19例、腓骨11例。骨折组年龄、BMI和血肌酐、HbA1c水平与健康对照组比较，差异无统计学意义(P>0.05); 骨折组白细胞、谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST)、FPG、FINS、C-P水平高于健康对照组，血小板、血红蛋白、钙离子、25-羟维生素D3[25(OH)VD3]、N-MID OC水平低于健康对照组，差异有统计学意义(P<0.05)。见表1。

表1 骨折组和健康对照组一般资料比较

2.2 不同亚组骨折患者一般资料比较

不同亚组骨折患者的BMI、白细胞、血红蛋白、ALT、AST、血肌酐、钙离子、FINS、C-P、25(OH)VD3水平比较，差异无统计学意义(P>0.05); 不同亚组患者年龄(P=0.002)、血小板(P=0.047)、HbA1c(P=0.007)、FPG(P=0.041)比较，差异有统计学意义(P<0.05)。低值组年龄高于中高值组(P=0.017)和高值组(P<0.001), 中低值组血小板水平低于低值组(P=0.002)和高值组(P=0.012), 中低值组HbA1c、FPG水平高于中高值组(P=0.004、0.016)和高值组(P=0.002、0.031), 差异有统计学意义(P<0.05)。见表2。

表2 骨折患者N-MID OC四分位数分组一般资料比较

2.3 血清N-MID OC水平与糖代谢指标、生化指标的相关性分析

相关性分析显示，血清N-MID OC与年龄(r=-0.280,P<0.001)、HbA1c(r=-0.081,P=0.011)、FPG(r=-0.196,P=0.006)均呈负相关，见图1。血清N-MID OC与BMI(r=-0.096,P=0.204)、白细胞(r=-0.015,P=0.830)、血小板(r=0.089,P=0.216)、血红蛋白(r=-0.049,P=0.491)、ALT(r=0.128，P=0.074)、AST(r=0.048,P=0.507)、钙离子(r=-0.085,P=0.234)、血肌酐(r=-0.043,P=0.551)、FINS(r=-0.063,P=0.380)、C-P(r=-0.057，P=0.428)、25(OH)VD3(r=0.016,P=0.825)均无相关性。

A: N-MID OC与年龄的相关性; B: N-MID OC与HbA1c的相关性; C: N-MID OC与FPG的相关性。图1 骨折患者血清N-MID OC与年龄、HbA1c、FPG的相关性

2.4 血清N-MID OC水平与糖代谢指标相关性的多重线性回归分析

多元线性回归分析显示，未调整年龄因素时，骨折创伤后血清N-MID OC水平与HbA1c(β=-0.181,P=0.011)、FPG(β=-0.196,P=0.006)存在相关性; 调整年龄因素后, FPG是骨折创伤后血清N-MID OC水平的独立影响因素(β=-0.147,P=0.036)。见表3。

表3 多元线性回归分析血清N-MID OC水平与HbA1c、FPG的相关性

3 讨 论

OC是成骨细胞分泌的一种非胶原蛋白，血清中OC浓度能反映成骨细胞的生物活性，是评价骨合成代谢的一种生化指标，常被用于骨折愈合情况[6]和骨质疏松[14]、骨肉瘤等骨骼疾病[15]的评价中。OC也是一种内分泌激素，参与糖代谢的调节，而糖代谢会影响骨代谢。体外研究[16]发现, OC基因敲除小鼠表现出胰岛体积缩小，胰岛细胞数量下降，外周血糖水平升高，外周组织胰岛素抵抗增强，而注射重组OC能纠正OC基因敲除小鼠的这种表型。成骨细胞的胰岛素抵抗会影响成骨细胞内的胰岛素信号，最终干扰骨钙素的转录和翻译[2-3]。近年来，关于OC与糖代谢关系的研究主要以健康人群[9]和一些慢性疾病(糖尿病[8]、冠心病[9]、脂肪肝[10]等)患者为研究对象，且发现OC与HbA1c、FPG呈负相关或无相关性[11], 与FINS、C-P未见相关性[8-11]。

本研究发现，骨折后男性患者血清N-MID OC低于健康对照组，差异有统计学意义(P<0.05), 与此前涉及糖尿病[8]、非酒精性脂肪肝[9-10]的相关研究结论一致。本研究还发现，按N-MID OC四分位数分组的骨折患者，其年龄、血小板、HbA1c和FPG比较，差异有统计学意义(P<0.05)。相关性分析显示，血清N-MID OC与年龄、HbA1c、FPG呈负相关，与FINS、C-P无相关性; 多元线性回归分析显示，调整年龄因素后, FPG是骨折创伤后血清N-MID OC的独立影响因素。

近年来多项临床研究探讨了OC与糖代谢指标的关系，但其结论不尽相同，这可能与选择人群的差异有关。9～13岁青年的OC与FPG呈负相关[17], 针对健康人群的横断面调查也观察到一致结果，而绝经后女性的这种相关性更加明显[18], 此外糖尿病[8]、冠心病[9]患者的OC也与HbA1c、FPG呈负相关，这可能与长期糖代谢异常使得成骨细胞出现胰岛素抵抗，导致成骨细胞内胰岛素信号通路紊乱，干扰OC基因的表达和合成有关[3]。创伤是一种急性病理过程，患者往往会出现急性胰岛素抵抗，这主要涉及肝脏和骨骼肌(肝脏主要通过肿瘤坏死因子-α、c-Jun氨基末端激酶活性和胰岛素受体底物1丝氨酸磷酸化，骨骼肌主要通过创伤后糖皮质激素水平升高的作用介导急性胰岛素抵抗[19], 但目前临床对于急性事件(创伤、失血性休克、重症感染等)时成骨细胞发生急性胰岛素抵抗会否导致OC基因表达受损和OC合成障碍尚不明确。研究[20]报道，糖皮质激素诱导胰岛素抵抗与循环中低水平的不完全羧化OC有关。慢性疾病与急性起病存在诸多不同因素，但有研究[7]称急性事件与慢性疾病在胰岛素抵抗方面存在类似机制，主要涉及内质网抵抗和未折叠蛋白反应。本研究中, OC与HbA1c、FPG关系的结论与既往研究结论一致，可能是因为本研究主要纳入非开放性创伤患者，排除了急诊手术、输血以及手术过程中液体复苏(晶体液、胶体液、血液制品等)对OC和糖代谢指标的影响。

LEE N K等[16]进行体外研究发现, OC基因缺失小鼠的血清胰岛素浓度较对照组低, BILOTTA F L等[21]也证实胰岛素能刺激成骨细胞OC的分泌，运动能让机体快速处于高代谢状态，锻炼后肥胖人群的血清OC与机体胰岛素敏感性存在显著关系[22]。本研究未发现OC与FINS、C-P的关系，此前涉及健康人群[17]、T2DM患者[8-9]、青年人群[18]的研究也未观察到OC与FINS、C-P的关系，甚至在健康人群的口服葡萄糖耐量试验(OGTT)和同血糖的静脉输注葡萄糖实验中也未观察到急性升高的胰岛素浓度与血清OC的相关性[23]。一些OGTT结果显示, OC与胰高血糖素负荷试验中C-P反应的变化和进餐后C-P反应呈正相关(P=0.025、0.047)[11], 但体外实验和临床研究的差异性还需进一步探究。

本研究存在一些局限性: ① 本研究样本量不够大; ② 本研究中采用的调查方法具有限制性，特别是骨折创伤作为突发疾病存在着偶然性，而很多患者无法明确创伤前是否存在隐匿疾病; ③ 目前尚无基础实验数据可支持创伤后OC与糖代谢关系的结论，有待在后续研究中进一步探讨。

综上所述，单一闭合性骨折患者血清N-MID OC与年龄、HbA1c、FPG均呈负相关，且FPG是血清N-MID OC的独立影响因素，提示骨折创伤后糖代谢与血清N-MID OC存在相关性，而这可能是影响骨代谢的因素。