弗朗西斯
糖尿病性骨關節(jié)炎是由于糖尿病引起的關節(jié)病變。骨關節(jié)炎(OA)是一種關節(jié)軟骨進行性消失,骨質(zhì)過度增生,出現(xiàn)關節(jié)慢性疼痛、僵硬、肥大及活動受限的風濕性疾病。老齡化和肥胖,是OA的兩個主要危險因素??紤]到老齡化和肥胖的患病率在成倍增加,預計在未來十年內(nèi),總的關節(jié)置換術(shù)數(shù)量將急劇增加,我們需要延緩這種趨勢。不幸的是,目前還沒有藥物被證明有效,因此,任何預防性策略應會產(chǎn)生巨大影響。對這種疾病的危險因素進行更精確的界定,應該更適合個性化治療的要求。到目前為止,文獻中用于描述OA表型的主要包括:①老年人骨關節(jié)炎,②創(chuàng)傷后骨關節(jié)炎,③激素誘發(fā)的骨關節(jié)炎,④遺傳性骨關節(jié)炎,⑤代謝異常誘發(fā)的骨關節(jié)炎。
根據(jù)最近的數(shù)據(jù)顯示,在超重/肥胖患者,即使在非肥胖患者,代謝異常誘發(fā)的骨關節(jié)炎發(fā)病率也在持續(xù)增加。在這種情況下,屬于機械性的超負重(指體重負重)無法解釋增加的發(fā)病率,有研究顯示可能和脂肪組織產(chǎn)生的細胞因子相關。
此外,最近的流行病學研究結(jié)果強調(diào)了這樣一個觀點,即,代謝綜合征(MetS)患者的OA發(fā)病率偏高。該研究的MetS定義為:胰島素抵抗+以下任何兩個條件:高血壓、高甘油三酯、低H-DLC(高密度脂蛋白膽固醇)、肥胖和蛋白尿。MetS和OA之間的相關性有增強趨勢,因為肥胖不僅是MetS的一個組成部分,而且也是膝關節(jié)OA的一個強有力的風險因素。然而,大量的證據(jù)表明,代謝異常背景下的各種相互關聯(lián)的代謝因素,都有助于OA的進程。有趣的是,MetS在OA群體中的發(fā)病率是59%,在非OA群體中的發(fā)病率是23%。值得注意的是,有研究顯示,和對照組(13%)相比,糖尿病在OA群體中的患病率是30%。獨立于肥胖,糖尿病是OA的一個危險因素,但具體機制仍不清楚。
表1描述了OA和糖尿病之間的相關性。
研究者調(diào)查了骨關節(jié)炎X片,涉及30例糖尿病患者的6個病變區(qū)域和與之匹配的對照組。結(jié)果顯示,糖尿病和足、全膝關節(jié)OA有顯著相關性。另外一項研究,涉及809例因OA行膝或髖關節(jié)置換術(shù)的非胰島素依賴型糖尿病患者。結(jié)果顯示,非胰島素依賴型糖尿病患者有更頻繁的左右關節(jié)的OA(調(diào)整后的OR值2.2;95%CI 0.8~6.4)。一項臨床研究評估了空腹血糖水平(FPG)和OA病變位置的相關性,共涉及1,026例OA患者。和正常對照組(88±19.9mg/dl)相比,平均FPG(99±22.2 mg/dl)在OA組顯著較高
(P<0.01)。有趣的是,非胰島素依賴型糖尿病患者的血沉(P <0.01)和靜息痛(P <0.02)均偏高。共有1,003名年齡在45~64歲的婦女完成了心血管事件危險因素的相關調(diào)查問卷。結(jié)果顯示,膝關節(jié)的骨關節(jié)炎風險,和血糖水平呈正相關(OR1.95,95%CI 1.08~3.59),和血清膽固醇水平也呈正相關(OR 2.06,95%CI 1.06~3.98)。有研究人員比較了因嚴重OA進行關節(jié)置換術(shù)的患者(N=60)和未行手術(shù)的患者(N=852)的差異性(1990~2005年),結(jié)果表明,血管細胞粘附分子1,可能是嚴重膝、髖關節(jié)OA的一個預測因子。非胰島素依賴型糖尿病的發(fā)病率,關節(jié)置換術(shù)組(18.3%)高于非手術(shù)組(6.3%),但兩組差異沒有統(tǒng)計學意義(P=0.06)。
表1 糖尿病性OA的橫斷面研究
圖1 糖尿病性OA的表現(xiàn)形式
盡管有這些病例對照研究資料作為研究基礎,但是我們?nèi)圆荒艽_定,糖尿病/高血糖是OA的一個獨立危險因素,因為許多潛在的混雜因素可能會干擾這個結(jié)果,如,年齡、體重、活動強度等。總的來說,OA和糖尿病之間可能存在一個獨立的正相關關系。
軟骨細胞主要以糖酵解方式獲得能量,在軟骨基質(zhì)、滑液和軟骨下骨(較少)的軟骨細胞能夠感知葡萄糖的濃度變化。隨后,軟骨細胞對血糖水平的變化作出適當回應,調(diào)整自身細胞的新陳代謝。哺乳動物細胞需要特異的轉(zhuǎn)運體(GLUT/SLC2A家族)完成對葡萄糖的吸收(通過多元醇通路)。軟骨細胞表達轉(zhuǎn)運體的多個亞型。其中,GLUT-1顯得尤為重要。但是,只有極少數(shù)研究評估了細胞外高血糖濃度對關節(jié)軟骨功能的影響。
抗壞血酸是一種強還原劑,很容易轉(zhuǎn)變?yōu)槊摎淇箟难幔―HA),然后再變回抗壞血酸。已知抗壞血酸參與軟骨細胞II型膠原蛋白的合成。在軟骨細胞,抗壞血酸的這種轉(zhuǎn)變比例可被高血糖降低,高血糖誘導增加活性氧(ROS)的生產(chǎn)。ROS是軟骨破壞的主要有害物質(zhì)。有趣的是,雖然正常軟骨細胞可以調(diào)節(jié)自身細胞內(nèi)的血糖濃度,但是在OA患者,在軟骨細胞暴露于高血糖的情況下,軟骨細胞并不能下調(diào)GLUT-1,結(jié)果產(chǎn)生更多的活性氧。
在糖尿病患者,血糖升高,可使葡萄糖和血漿中蛋白質(zhì)發(fā)生非酶糖基化,最終形成晚期糖基化終產(chǎn)物(AGEs),在一些組織內(nèi)積累。另外,AGEs隨著年齡的增加而不斷積累,使存在OA的關節(jié)軟骨僵硬,最終可能喪失對應力的應變能力。隨著軟骨基質(zhì)的損害,AGEs還能夠和細胞膜上的RAGE(晚期糖基化終產(chǎn)物受體)結(jié)合。RAGE存在在許多類型的細胞上,包括軟骨。一旦和RAGE結(jié)合,AGEs便可激活不同類型的信號通路,導致促炎細胞因子的過度表達,進而改變軟骨細胞的分化表型。據(jù)我們所知,迄今為止還沒有任何人類或動物的實驗研究,比較了糖尿病患者軟骨和正常軟骨之間的AGEs水平差異性。然而,現(xiàn)實似乎是這樣的,即,在糖尿病患者的軟骨基質(zhì),血糖水平的增加同樣會導致高血糖相關的不良后果。
肌肉的運動和感覺功能障礙,可能是關節(jié)損傷發(fā)病機制中的重要因素。已知,OA患者通常表現(xiàn)為肌力弱,OA關節(jié)區(qū)域的振動覺消失。有趣的是,這種神經(jīng)功能障礙可以表現(xiàn)是局部癥狀,也可以表現(xiàn)為全身癥狀,至少在髖關節(jié)OA患者的表現(xiàn)是如此。
在糖尿病患者,已有人對兩個主要的神經(jīng)系統(tǒng)綜合征進行了描述。第一種是腓骨神經(jīng)關節(jié)病變,這是一種罕見的具有破壞性的并發(fā)癥,可導致關節(jié)畸形,最終可能截肢。第二種是對稱的、主要是感覺神經(jīng)病變,常伴有自主神經(jīng)病變。這種(指第二種)糖尿病神經(jīng)病變,在OA患者可見,最終可導致肌力變?nèi)鹾完P節(jié)松弛。據(jù)推測,在糖尿病患者,這種由糖尿病引起的外周神經(jīng)損傷,可能是OA的一個額外風險因素。
糖尿病早先被視為一種非炎癥性疾病。然而,現(xiàn)在我們知道,高血糖可以觸發(fā)輕度的全身性炎癥反應,這也許可以用來解釋,心血管事件風險增加常見于糖尿病患者的原因。輕度全身性炎癥反應,和關節(jié)軟骨損失相關。雖然,眾所周知,MetS和輕度全身性炎癥狀態(tài)相關,但是我們認為,高血糖引起的全身性炎癥狀態(tài),可能是OA進展的一個獨立影響因素。
糖尿病和OA之間具有相關性(見圖1)的觀點,已獲得強有力的證據(jù)支持,基于此,應鼓勵進行前瞻性研究,以確定這一觀點的正確性?,F(xiàn)在,已有正在進行的體外和體內(nèi)實驗,目的是審查糖尿病和OA之間潛在的作用機制。這些臨床和實驗研究將有助于強化1型和2型糖尿病和OA風險增加之間的關系。最后,更好地了解糖尿病性OA的表現(xiàn)形式,有助于臨床進行個性化的OA預防和治療。