绝经后女性血清GLP-1水平与骨密度、骨转换标志物及骨质疏松性骨折的关系

张青龙, 张克勤, 李然

(1. 同济大学医学院,上海 200438; 2. 上海市崇明区长兴镇社区卫生服务中心全科,上海 201913; 3. 同济大学附属同济医院内分泌科,上海 200065)

骨骼是动态的组织,通过不断的重建来维持其完整性。在正常骨重建中,骨吸收(由破骨细胞介导)和骨形成(由成骨细胞介导)之间的平衡得以维持,涉及许多调节的信号通路[1]。绝经后骨质疏松症主要是由于绝经后卵巢萎缩,分泌雌激素减少,雌激素对破骨细胞的作用减弱,骨重建不平衡导致骨量减少和微结构损伤[2]。调查显示我国女性50岁以上骨质疏松患病率为32.1%,65岁以上患病率达到51.6%[3]。

糖尿病可导致骨代谢异常和骨折风险增加[4]。抗糖尿病药物对骨代谢的影响越来越受到关注。胰高血糖素样肽1受体激动剂(glucagon-like peptide 1 receptor agonists,GLP-1RAs)作为治疗2型糖尿病的新型且有前景的药物,在2型糖尿病的治疗中有超乎降糖外的作用,可能影响骨代谢。胰高血糖素样肽1(glucagon-like peptide 1,GLP-1)是由肠道L细胞分泌的多肽类肠促胰素。GLP-1的生物学功能由胰高血糖素样肽1受体(glucagon-like peptide 1 receptor,GLP-1R)介导。GLP-1R在胰腺、脑、肾脏、骨骼、胃和心脏等组织中表达。目前大量的体外和动物实验表明GLP-1有改善骨代谢的作用[5]。然而,这种效应在临床研究中尚未得到可靠证实。本研究通过测定绝经后女性血清GLP-1、传统骨转换标志物水平以及骨密度,并评估骨质疏松性骨折概率,比较绝经后女性不同骨量组间血清GLP-1水平,分析GLP-1与传统骨转换标志物、骨密度的联系,探究血清GLP-1与绝经后骨质疏松症及骨折风险的关系。

1 资料与方法

1.1 一般资料

连续纳入2020年1月至2021年12月在上海市石泉、甘泉、真如三个社区卫生服务中心健康体检的绝经后女性,共计206人,平均年龄(67.50±2.45)岁。收集患者年龄、绝经年龄、绝经年数、身高、体重、腰围、臀围、各部位骨密度值等资料。

1.2 骨质疏松症诊断标准与分组

参照由中华医学会修订的《原发性骨质疏松症基层诊疗指南(2019年)》,基于双能X线吸收仪(DXA)测量结果,所有绝经后女性根据其最低的骨密度T值进行分组。非骨质疏松组:T值>-2.5;骨质疏松组:T值≤-2.5。

1.3 纳入与排除标准

纳入标准:① 自然绝经1年以上;② 经询问病史及近期体检结果可排除导致继发性骨质疏松的因素;③ 既往应用双膦酸盐已停药1年以上、其他治疗骨质疏松的药物已停药半年以上。排除标准:① 药物或其他疾病(如正在使用糖皮质激素、肝素等,既往有甲亢、慢性肾炎、糖尿病等)引起的继发性骨质疏松症;② 有严重的心脑血管疾病、肿瘤等疾病,影响判断者;③ 回结肠疾病(炎症性肠病、肠道吸收不良、肠切除术或瘘管);④ 正在使用二肽基肽酶-4(DDP-4)抑制剂、GLP-1、GLP-2类似物或抗骨质疏松药物;⑤ 精神病患者、不合作者。

1.4 方法

1.4.1 标本收集 空腹状态下采集外周静脉血5 mL,离心取血清存放于-80 ℃冰箱中。

1.4.2 血清GLP-1水平测定 GLP-1 ELISA测定试剂盒由美国Cloud-Clone Crop公司生产,货号(CEA804Hu)。使用该试剂盒提供的竞争抑制酶联免疫分析法测定血清GLP-1水平。

1.4.3 骨转换标志物测定 血清Ⅰ型前胶原N端前肽(procollagen type 1 N-terminal propetide,PINP)、骨钙素、β-Ⅰ型胶原C端肽(β cross-linked C-telopeptide,β-CTX)采用罗氏公司ACCU-CHEK生产的试剂盒(电化学发光法)测定;血清特异性骨型碱性磷酸酶(bone-specific alkaline phosphatase,BALP)、抗酒石酸酸性磷酸酶(tartarte-resistant acid phosphatase,TRACP)采用英国IDS公司生产的试剂盒(酶联免疫法)测定。

1.4.4 骨密度测定 采用美国Hologic公司双能X线骨密度仪[型号Discovery Wi(S/N 85105)]检测骨密度,测定部位为前后位腰椎(L1～4)及左髋关节(股骨颈、小转子区、内部、总和、Word′s三角区)。每日常规开机后校验仪器,符合质控要求后方可进行检测。

1.4.5 骨折风险评估 通过登录http://www.shef.ac.uk/frax/网站获得FRAX软件。输入患者的临床危险因素(年龄、性别、身高、体重、既往脆性骨折史等)和股骨颈密度,FRAX软件评估出未来10年主要骨质疏松性骨折概率(major osteoporotic fracture probability,MOFP)和髋部骨质疏松性骨折概率(hip osteoporotic fracture probability,HOFP)。

1.5 统计学方法

2 结果

2.1 两组一般资料比较

与非骨质疏松组比较,骨质疏松组患者的绝经年数明显增加,体重、腰围、臀围、BMI及各部位骨密度值明显下降,差异有统计学意义(P<0.05和P<0.001)。两组间年龄、绝经年龄、身高、腰/臀比较,差异无统计学意义(P>0.05)。见表1。

表1 两组一般资料比较

2.2 两组血清GLP-1、骨转换标志物水平比较

结果显示,与非骨质疏松组比较,骨质疏松组血清GLP-1水平明显降低(P=0.001),而PINP、骨钙素水平明显增高,差异均有统计学意义(P<0.05和P<0.001)。两组间TRACP、BALP、β-CTX比较,差异无统计学意义(P>0.05)。见表2。

表2 两组血清GLP-1、骨转换标志物比较

2.3 血清GLP-1水平与绝经后女性骨转换标志物、骨质疏松性骨折风险的相关性分析

血清GLP-1水平与骨转换标志物无明显相关,与L1～4总和、股骨颈、左髋总和的骨密度呈正相关。运用FRAX软件计算出纳入研究的绝经后女性MOFP值为4.90%(3.68%,6.33%),HOFP值为1.40%(0.80%,2.20%),GLP-1水平与MOFP、HOFP呈负相关。见表3。

表3 GLP-1水平与骨转换标志物、骨质疏松性骨折风险的相关性分析

2.4 绝经后女性骨质疏松的影响因素

以BMI、绝经年数、骨钙素、PINP、GLP-1水平为自变量,以发生骨质疏松症为因变量进行二分类Logistic回归分析,结果显示BMI、GLP-1水平为骨质疏松症发生的保护因素,绝经年数和骨钙素水平为骨质疏松症发生的危险因素。见表4。

表4 骨质疏松症发生因素的Logistic回归分析

3 讨论

GLP-1通过与GLP-1R结合进而参与重要的生理过程[6]。GLP-1R是一种环磷酸腺苷连接的G蛋白偶联受体,存在于胰腺和许多胰腺外组织中。GLP-1R亦存在于骨组织。Li等[7]研究发现GLP-1R敲除小鼠的破骨细胞形成增强,骨强度和质量显著降低,胶原基质不成熟。目前大量实验表明GLP-1对骨代谢具有调节作用[8]:GLP-1激活Wnt/β-catenin通路,可以促进间充质干细胞和成骨细胞的增殖分化,增加细胞活性;调节骨保护素/核因子-κB受体活化因子配体(OPG/RANKL)比值抑制骨吸收,并增加成骨相关基因骨钙素、Ⅰ型胶原蛋白(COL1)、Runt相关转录因子2(Runx2)、碱性磷酸酶(ALP)的表达促进骨形成;激活磷酸肌醇3-激酶/蛋白激酶B(PI3K/AKT)和环磷酸腺苷/蛋白激酶A(cAMP/PKA)信号,作用于成骨细胞,从而促进成骨分化和骨形成;调节丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路,诱导骨髓间充质干细胞成骨分化,具有缓解骨质疏松的作用;可以间接促进甲状腺C细胞分泌降钙素,能抑制破骨细胞的骨吸收作用,同时促进骨骼对血浆中钙的吸收;GLP-1通过促进胰岛素分泌、降低血糖和改善骨血流实现对骨代谢的调节。

本研究结果表明绝经后女性血清GLP-1水平在骨质疏松组明显低于非骨质疏松组。血清GLP-1水平与LI～4总和、股骨颈、左髋总和的骨密度呈正相关。Cai等[9]观察GLP-1RAs(艾塞那肽)治疗2型糖尿病患者骨质疏松52周发现,与安慰剂组相比,艾塞那肽组股骨颈和全髋骨密度显著升高。一项利拉鲁肽对2型糖尿病患者骨吸收影响的随机对照试验发现,利拉鲁肽治疗26周后骨密度没有变化[10]。抗骨质疏松药物对骨密度产生有明显统计学意义的变化需要6个月以上,骨密度检测不适合短期的随访,这可能是既往GLP-1对骨密度影响的研究结果不尽相同的原因。

骨转换生化标志物反映骨吸收和骨形成状况,其变化早于骨密度。本研究显示骨质疏松组血清PINP、骨钙素水平明显高于非骨质疏松组,血清TRACP、BALP、β-CTX水平在两组间无统计学差异;GLP-1与纳入研究的绝经后女性各骨转换标志物无明显相关。一项治疗肥胖2型糖尿病患者的研究也发现,艾塞那肽对骨转换生化标志物无显著影响,但能有效控制血糖及降低体重[11]。既往研究中对于GLP-1与各骨代谢指标的相关性并不统一。王晓晨等[12]发现在切除卵巢大鼠中使用利拉鲁肽干预后血清ALP、Ⅰ型胶原羧基端交联肽(CTX-Ⅰ)、TRACP水平显著降低。有研究发现绝经后骨质疏松女性餐后GLP-1水平与骨吸收标志物CTX-Ⅰ呈正相关,而与骨形成标志物PINP呈负相关[13]。本研究与目前已知的各项试验结果不完全相同。分析原因:① 与研究纳入标准不统一、不同类型的GLP-1类似物以及治疗的时间有关。② GLP-1的生物学功能由GLP-1R介导,已发现GLP-1R基因多态性[14],可能引起骨组织对GLP-1及其类似物的解离反应。③ GLP-1体内水平在禁食期间较低,而在进食时会升高,且受膳食的量和成分的影响。④ 天然GLP-1半衰期短以及标本的存储时间可能影响其浓度测定。

WHO推荐的骨折风险评估工具FRAX能够较准确、可靠地预测10年内骨折发生率[1]。本研究显示绝经后女性GLP-1水平与MOFP、HOFP呈负相关。在一篇发表于2019年的Meta分析中,与对照组相比,利拉鲁肽和利司那肽可显著降低骨折风险,其效果取决于治疗时间,而其他GLP-1RAs(艾塞那肽、度拉糖肽、阿必鲁肽、司美格鲁肽)并没有发现对降低骨折风险的有益作用[15]。在另一项Meta分析中针对2型糖尿病伴有高骨折风险患者评估了6种不同GLP-1RAs对骨折风险的影响,结果显示52周内只有艾塞那肽与利司那肽能够降低骨折发生风险,然而当随访时间超过52周时利拉鲁肽能够降低骨折发生风险的可能性变大[16]。GLP-1与骨折风险之间的关系尚未完全阐明。神经系统中的GLP-1R活化导致食物摄入减少和体重减轻。体重下降对骨折不利,因为体重下降会导致机械负荷和骨量减少。这些缺点会掩盖GLP-1RAs的潜在保护作用。此外,GLP-1RAs与胃肠道不良事件有关,胃肠道不良事件可能影响矿物质和营养素的吸收,从而干扰GLP-1RAs对骨生理的有益功能。GLP-1类似物与内源性GLP-1之间的同源性相关,不同GLP-1类似物分子结构的差异可能导致不同的药代动力学特征[17]。既往大多数研究的目的并非直接研究GLP-1RAs对患者骨折风险的影响,而是针对药物的疗效和安全性评价,GLP-1RAs对骨组织结构产生影响可能需要一定的时间。总之,目前的研究不足以解释GLP-1和相关药物对骨折风险的影响。

综上所述,绝经后女性血清GLP-1水平与骨质疏松症的发生密切相关,较高的GLP-1水平可能与该人群的骨质疏松性骨折风险降低有关。肠道和骨骼通过肠-骨轴连接,这种作用是由肠道分泌的肠促胰素介导的。本研究验证了GLP-1与绝经后妇女骨质疏松症之间的关联,并为绝经后女性骨质疏松症与肠肽之间的关系提供了新数据。GLP-1对骨代谢作用的研究尚不充分,还有待进一步研究。