绝经后女性2型糖尿病患者血清趋化素和骨代谢标志物与骨密度的相关性及其对骨质疏松症的预测价值

黄文森，孙志纯，李靖云，洪真真，邓少雄，卓雅芬，陈丽云，张 翼

(1.泉州医学高等专科学校内科学教研室，福建 泉州 362000；2.福建医科大学附属泉州第一医院内分泌科，福建 泉州 362000；3.泉州医学高等专科学校医学影像学教研室，福建 泉州 362000)

骨质疏松症和2型糖尿病(type 2 diabetes me-llitus，T2DM)是绝经后女性常见的慢性代谢性疾病，严重影响绝经后女性健康。在欧美国家，骨质疏松症占老年人口的60.0%，我国老年人骨质疏松患病率为36.0%，而老年女性骨质疏松患病率高达49.0%，绝经后女性骨质疏松症骨折率约为健康人的4倍[1]。骨质疏松症为T2DM的相关并发症之一，T2DM可通过影响骨代谢而显著增加骨折的风险。然而，与动脉粥样硬化性心血管疾病、糖尿病肾病等其他糖尿病并发症相比，对T2DM患者并发骨质疏松症的关注较少。目前，双能X线骨密度仪扫描是诊断骨质疏松症并确定骨折风险的重要工具，但存在反映骨代谢状态延迟、检测骨骼部位有限和预测骨折风险有限等局限性。而通过检测血液或尿液中骨代谢标志物来反映所测量时间点的骨代谢状态，评估骨质量和预测未来骨折风险，可帮助解决骨质疏松症监测中的局限性[2]。脂肪因子作为脂肪组织释放的生物活性分子可能在脂肪组织和骨骼健康之间提供一种可能的联系。YUE等[3]研究显示，瘦素可通过激活骨髓基质细胞中的非受体型酪氨酸蛋白激酶2(janus kinase 2，JAK2)/信号转导与转录激活因子3(signal transducers and activators of transcription 3，STAT3)信号通路，促进脂肪生成，抑制成骨分化。趋化素是一种主要由脂肪细胞和肝脏分泌的新型脂肪因子，通过促进慢性炎症、胰岛素抵抗与T2DM等代谢性疾病密切相关[4]。本研究旨在探讨绝经后女性T2DM患者血清趋化素及骨代谢标志物水平与骨密度的关系，以进一步揭示其在绝经后女性T2DM患者骨质疏松症发生机制中可能存在的作用，以期为临床绝经后女性T2DM患者并发骨质疏松症的评估提供生物学标志物。

1 资料与方法

1.1 一般资料选择2019年9月至2021年6月福建医科大学附属泉州第一医院(泉州医学高等专科学校教学医院)内分泌科收治的绝经后女性T2DM患者321例为研究对象。病例纳入标准：(1)年龄≥45岁；(2)月经周期停止后连续12个月未再月经来潮[5]；(3)符合世界卫生组织定制的T2DM诊断和分型标准[6]；(4)非手术绝经[即子宫切除和(或)卵巢切除]。病例排除标准:(1)合并原发性甲状旁腺功能亢进症、恶性肿瘤、库欣综合征、甲状腺功能亢进症、类风湿性关节炎、肢端肥大症、性腺功能减退症等影响骨代谢的疾病；(2)严重肝肾功能损害或胃肠道营养紊乱患者；(3)1型糖尿病、其他特殊类型糖尿病；(4)由交通事故和高创伤或骨折家族史引起的骨折患者；(5)糖尿病酮症酸中毒、乳酸性酸中毒及合并严重感染等糖尿病急性并发症；(6)过度饮酒或吸烟；(7)近6个月曾服用糖皮质激素、降钙素、二磷酸盐、维生素 D、噻唑烷二酮类、钙补充剂、免疫抑制剂等可能影响骨代谢的药物。本研究方案遵循赫尔辛基宣言并通过医院伦理委员会审核批准，患者知情同意并签署知情同意书。

1.2 方法

1.2.1 骨密度的测定和分组采用双能X线骨密度仪(美国GE Healthcare，型号：Lunar Prodigy)测量患者股骨颈、全股骨、第1～4腰椎(L1～L4)的骨密度，计算股骨颈、全股骨、腰椎体的平均骨密度，并记录骨密度T值。根据世界卫生组织定制的骨质疏松症诊断标准[7]，将321例患者分为骨量正常组(T≥-1，n=114)、骨量减少组(-1>T>-2.5，n=117)和骨质疏松症组(T≤-2.5，n=90)。

1.2.2 临床资料采集详细询问患者病史并记录年龄、糖尿病病程等临床资料。于入院后第2天清晨测量患者空腹时身高、体质量，计算体质量指数(body mass index，BMI)=体质量(kg)/身高2(m2)。

1.2.3 生物化学指标和骨代谢标志物的检测患者入院后禁食10～12 h，于第2天清晨抽取患者空腹肘正中静脉血，采用葡萄糖氧化酶法检测空腹血糖(fasting blood glucose，FPG)水平，高压液相色谱法检测糖化血红蛋白(glycosylated hemoglobin，HbA1c)水平，电化学发光法检测空腹C肽(fasting c-peptide，FCP)、25-羟基维生素D[25-hydroxyvitamin D，25(OH)D]、甲状旁腺激素(parathyroid hormone，PTH)、总骨Ⅰ型前胶原N端肽(total type 1 collagen N-terminal peptide，T-P1NP)、β胶原特殊序列(β-crosslaps,β-CTX)水平，检测试剂盒均购自德国罗氏诊断有限公司，严格按照试剂盒说明书操作。

1.2.4 血清趋化素水平检测所有患者均于入院第2天清晨抽取空腹肘正中静脉血4 mL，室温静置2 h，1 000×g离心20 min，取上清并分装入Eppendorf管，保存于-80 ℃冰箱待检。采用双抗体夹心酶联免疫吸附试验法定量测定血清趋化素水平，试剂盒购自美国Cloud-Clone公司，严格按照说明书操作，批内变异系数<10%，批间变异系数<12%。

2 结果

2.1 3组患者的一般资料和生物化学指标比较结果见表1。3组患者的FPG、FCP、HbA1c、PTH水平比较差异无统计学意义(F=0.414、0.699、0.190、1.651，P>0.05)。3组患者的年龄、糖尿病病程、BMI及血清25(OH)D、T-P1NP、β-CTX、趋化素水平比较差异均有统计学意义(F=46.198、16.883、21.460、15.127、8.303、73.119、24.145，P<0.05)。骨质疏松症组患者的年龄显著大于骨量减少组和骨量正常组，糖尿病病程显著长于骨量减少组和骨量正常组，T-P1NP、β-CTX、血清趋化素水平显著高于骨量减少组和骨量正常组，BMI、25(OH)D水平显著低于骨量减少组和骨量正常组，差异有统计学意义(P<0.05)。骨量减少组患者的年龄显著大于骨量正常组，糖尿病病程显著长于骨量正常组，T-P1NP、β-CTX、血清趋化素水平显著高于骨量正常组，BMI、25(OH)D水平显著低于骨量正常组，差异有统计学意义(P<0.05)。

表1 3组患者一般资料和生化指标比较

2.2 不同部位骨密度与临床指标的Pearson相关分析结果见表2。Pearson回归分析结果显示，腰椎骨密度与BMI、25(OH)D呈正相关(r=0.336、0.184，P<0.05)，与年龄、T-P1NP、β-CTX、趋化素呈负相关(r=-0.594、-0.294、-0.489、-0.359，P<0.05)；股骨颈骨密度与BMI、25(OH)D呈正相关(r=0.313、0.228，P<0.05)，与年龄、糖尿病病程、T-P1NP、β-CTX、趋化素呈负相关(r=-0.577、-0.178、-0.223、-0.378、-0.336，P<0.05)；全股骨骨密度与BMI、25(OH)D呈正相关(r=0.400、0.225，P<0.05)，与年龄、糖尿病病程、T-P1NP、β-CTX、趋化素呈负相关(r=-0.487、-0.160、-0.235、-0.392、-0.373，P<0.05)。

表2 不同部位骨密度与临床指标的Pearson相关分析

2.3 不同部位骨密度影响因素的多重线性回归分析结果见表3。以腰椎骨密度、股骨颈骨密度、全股骨骨密度分别为因变量，将年龄、糖尿病病程、BMI、25(OH)D、T-P1NP、β-CTX和血清趋化素作为自变量进行多重线性回归分析，结果显示，年龄、T-P1NP、β-CTX是腰椎骨密度的危险因素(β=-0.010、-0.001、-0.274，P<0.05)，BMI、25(OH)D是腰椎骨密度的保护性因素(β=0.013、0.005，P<0.05)；年龄、糖尿病病程、β-CTX和趋化素水平是股骨颈骨密度的危险因素(β=-0.008、-0.003、-0.152、-0.001，P<0.05)，BMI、25(OH)D是股骨颈骨密度的保护性因素(β=0.012、0.005，P<0.05)；年龄、糖尿病病程、β-CTX和趋化素水平是全股骨骨密度的危险因素(β=-0.008、-0.004、-0.152、-0.001，P<0.05)，BMI、25(OH)D是全股骨骨密度的保护性因素(β=0.019、0.006，P<0.05)。

3 讨论

骨质疏松症是一种以骨微结构受损和骨质脆弱性增加为特征的代谢性骨病，在绝经后女性人群中发病率很高，可导致其生活质量下降、经济负担加重、致残率升高，甚至病死率升高[8]。T2DM在世界范围内的患病率不断增加，生存率不断提高，导致其并发症和合并症的患者不断增加。骨质疏松症为T2DM的相关并发症之一，T2DM可通过影响骨代谢而显著增加骨折的风险。研究表明，与未患糖尿病的绝经后女性相比，患有T2DM的绝经后女性的骨折风险显著增加，T2DM显著增加了脊椎、髋部等部位骨折的风险[9]。然而，目前已明确的关于T2DM患者特别是绝经后女性T2DM患者并发骨质疏松症的影响因素较少。因此，本研究通过观察绝经后女性T2DM患者血清趋化素及骨代谢标志物水平与骨密度的关系，探讨绝经后女性T2DM患者并发骨质疏松症影响因素。

本研究结果显示，骨质疏松症组患者的年龄显著大于骨量减少组和骨量正常组，糖尿病病程显著长于骨量减少组和骨量正常组；骨量减少组患者的年龄显著大于骨量正常组，糖尿病病程显著长于骨量正常组；Pearson相关分析显示，腰椎骨密度、股骨颈骨密度、全股骨骨密度均与年龄和糖尿病病程呈负相关；多重线性回归分析显示，年龄是腰椎骨密度、股骨颈骨密度、全股骨骨密度的危险因素，糖尿病病程为股骨颈骨密度、全股骨骨密度的危险因素；说明年龄和糖尿病病程是绝经后女性T2DM患者并发骨质疏松症的危险因素，推测其原因可能是绝经后T2DM女性随着衰老和糖尿病病程延长而减弱内源性雌激素对骨质流失的保护作用。此外，本研究结果显示，骨质疏松症组患者的BMI显著低于骨量减少组和骨量正常组，骨量减少组患者的BMI显著低于骨量正常组；Pearson相关分析显示，BMI与腰椎骨密度、股骨颈骨密度、全股骨骨密度均呈正相关；多重线性回归分析显示，BMI是腰椎骨密度、股骨颈骨密度、全股骨骨密度的保护性因素。这说明，BMI是绝经后女性T2DM患者并发骨质疏松症的保护性因素，推测原因可能是较高的BMI刺激新骨形成并抑制骨丢失。XU等[10]研究也显示，超重和肥胖的T2DM患者发生骨质疏松症和骨量减少的可能性比BMI正常者降低约40%～60%。

脂肪细胞和成骨细胞具有共同的前体骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells，BMSCs)，骨骼中的脂肪细胞数量会随着年龄的增长和骨质疏松症等骨丢失性疾病的发生而增加[11]。趋化素作为一种新型脂肪因子，可调节脂肪细胞和成骨细胞的分化，并参与骨代谢的调节。趋化素可与趋化素样受体1(chemokine-like receptor 1，CMKLR1)、G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptor 1，GPR1)和C-C趋化因子受体2(chemokine CC-motif receptor-like 2，CCRL2)3种不同的G蛋白偶联受体结合发挥其各种生理或病理作用。MURUGANANDAN等[12]研究发现，CMKLR1是一个新的调控BMSCs分化的Wnt靶基因，其可通过影响中枢Wnt转导蛋白β-catenin的表达、亚细胞定位及转录活性来抑制BMSCs向成骨细胞的分化。RAMOS-JUNIOR等[13]研究发现，趋化素可促进成熟破骨细胞肌动蛋白环的形成，并通过激活细胞外信号调节激酶5通路和增加组织蛋白酶K的表达来增强破骨细胞的吸收活性；而CMKLR1拮抗剂CCX832则有效降低了组织蛋白酶K的表达，进而抑制趋化素诱导的骨吸收活性增强。本研究结果显示，骨质疏松症组患者的血清趋化素水平显著高于骨量减少组和骨量正常组，骨量减少组患者的血清趋化素水平显著高于骨量正常组；Pearson相关分析进一步显示血清趋化素水平与腰椎骨密度、股骨颈骨密度、全股骨骨密度呈负相关；多重线性回归分析显示，血清趋化素水平是股骨颈骨密度、全股骨骨密度的危险因素，但血清趋化素水平不是腰椎骨密度的保护性因素。这一结果提示，趋化素可能作为调控骨代谢信号通路的重要因子，在绝经后女性T2DM患者发生骨质疏松症的机制中发挥重要的作用，其是绝经后女性T2DM患者并发骨质疏松症的危险因素。而SHI等[14]对543例中国肥胖绝经后女性进行的多重线性回归分析显示，血清趋化素水平在校正了年龄、体质量和脂肪量后仍与腰椎骨密度呈负相关，这与本研究结果不一致，推测原因可能是与入组人群不同相关。

维生素D是调节人体钙磷平衡和骨骼结构的重要激素，维生素D缺乏会影响小肠、肾小管的钙磷吸收及骨矿物质的动员，25(OH)D是维生素D在人体内的主要储存形式，其是反映维生素D营养状态的最佳骨代谢标志物。GUO等[15]研究显示，T2DM患者的骨密度降低与低血清25(OH)D水平密切相关，这种相关性在糖尿病病史较长且血糖控制较差的T2DM患者的股骨颈和全股骨更为突出；LIANG等[16]研究报道，给予25(OH)D的羟化产物骨化三醇能有效减轻T2DM患者骨量减少并改善骨骼肌质量。本研究结果显示，骨质疏松症组患者的血清25(OH)D水平显著低于骨量减少组和骨量正常组，骨量减少组患者的血清25(OH)D水平显著低于骨量正常组；Pearson相关分析结果显示，血清25(OH)D水平与腰椎骨密度、股骨颈骨密度、全股骨骨密度呈正相关；多重线性回归分析结果显示，血清25(OH)D水平是腰椎骨密度、股骨颈骨密度、全股骨骨密度的保护性因素；这与GUO等[15]研究结果相似。因此，绝经后女性T2DM患者应确保膳食中有足够的维生素D摄入量，必要时可予骨化三醇等维生素D补充剂治疗，以维持足够的血清25(OH)D水平进而减轻骨质疏松症的风险[17]。

T-P1NP和β-CTX分别被美国骨健康联盟推荐为反映骨形成和骨吸收的首选骨代谢标志物[18]。本研究结果显示，骨质疏松症组患者的血清T-P1NP和β-CTX水平均显著高于骨量减少组和骨量正常组，骨量减少组患者的血清T-P1NP和β-CTX水平均显著高于骨量正常组；Pearson相关分析显示，T-P1NP和β-CTX水平与腰椎骨密度、股骨颈骨密度、全股骨骨密度均呈负相关；说明绝经后女性T2DM患者合并骨质疏松症时处于骨代谢高转换状态，骨形成和骨吸收均活跃。多重线性回归分析结果进一步显示，血清T-P1NP和β-CTX水平均为腰椎骨密度的危险因素，而仅血清β-CTX水平是股骨颈骨密度、全股骨骨密度的危险因素，这提示，血清β-CTX水平增高所代表的破骨细胞活性增高及骨吸收增强对绝经后女性T2DM患者合并骨质疏松症的影响可能更加明显。国内外学者的近期研究也显示，血清β-CTX对绝经后骨质疏松性腰椎骨折的诊断价值优于T-P1NP，且二者联合检测的诊断价值优于单独检测；而T2DM则可通过增强破骨细胞活性破坏骨小梁微结构来增加绝经后骨质疏松症髋部骨折的风险[19-20]。

综上所述，绝经后女性T2DM患者的骨密度随着年龄的增长和糖尿病病程的演变呈下降趋势，而BMI是绝经后女性T2DM患者骨密度的保护性因素；血清趋化素和25(OH)D、T-P1NP、β-CTX等骨代谢标志物与绝经后女性T2DM患者腰椎、股骨颈及全股骨的骨密度存在一定的相关性，血清趋化素及25(OH)D、T-P1NP、β-CTX可作为绝经后女性T2DM并发骨质疏松症的预测指标。