付文萍

晚期糖基化終末產(chǎn)物(advanced glycation end products，AGEs)是導(dǎo)致糖尿病慢性并發(fā)癥的重要因素[1]。糖尿病可導(dǎo)致骨代謝紊亂，甚至出現(xiàn)骨質(zhì)疏松。誘發(fā)的原因可能是骨組織中AGEs的產(chǎn)生和積聚導(dǎo)致骨組織結(jié)構(gòu)惡化以及骨細(xì)胞分化增殖障礙，由此推斷AGEs可能是糖尿病性骨質(zhì)疏松致病因素之一[2]。AGEs通過與其受體或AGEs結(jié)合蛋白相互作用，干擾骨重建過程，導(dǎo)致糖尿病骨代謝紊亂的發(fā)生、發(fā)展[3]，但AGEs在2型糖尿病(T2DM)患者血清或骨組織內(nèi)的表達(dá)水平如何，與骨代謝指標(biāo)是否有相關(guān)性，目前相關(guān)研究甚少。本研究通過檢測T2DM患者血清AGEs水平，探討其與骨代謝指標(biāo)、骨密度的相關(guān)性，闡明AGEs誘發(fā)T2DM患者發(fā)生骨質(zhì)疏松、骨密度減少的分子機(jī)制。

1 資料與方法

1.1 病例納入與排除標(biāo)準(zhǔn) 納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)符合1999年世界衛(wèi)生組織(WHO)的糖尿病診斷標(biāo)準(zhǔn)中的T2DM患者；(2)經(jīng)雙能X線骨密度儀檢查證實骨密度在(平均值-2.5s)～(平均值-1s)的骨量減少者；(3)骨密度低于(平均值-2.5s)的骨質(zhì)疏松者；(4)簽署了知情同意書的患者。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)需使用糖皮質(zhì)激素者；(2)近來采用激素替代治療的患者或絕經(jīng)婦女；(3)使用過對骨代謝有影響的藥物者；(4)曾患對骨代謝有影響的疾病者；(5)肝、腎功能缺損者；(6)病情嚴(yán)重、腫瘤及其他不能參與試驗者。

1.2 一般資料 選取2009—2011年來我院就診的T2DM患者，按照以上標(biāo)準(zhǔn)，篩選出伴骨質(zhì)疏松者32例(A組)、伴骨量減少者36例(B組)、骨質(zhì)正常者31例(C組)；另選取同期在我院體檢的健康者30例(D組)。

1.3 方法

1.3.1 樣本采集及AGEs檢測 各組受檢者禁食12 h后，清晨空腹采取肘靜脈血5 ml，及時分離血清置于-70 ℃凍存，集中測定各項觀察指標(biāo)。AGEs測定采用酶聯(lián)免疫吸附(ELISA)法，健康成人AGEs參考值為25～50 mg/L。試劑盒為天津瑞愛金生物科技有限公司生產(chǎn)，試劑盒性能測定批內(nèi)差異4.5%、批間差異7.5%。

1.3.2 常規(guī)生化指標(biāo)及骨代謝指標(biāo)檢測 全自動生化分析儀檢測空腹血糖(FBG)、堿性磷酸酶(ALP)、血鈣(Ca)、血磷(P)。用ELISA法檢測糖化血紅蛋白(HbA1c)。放射免疫法檢測骨鈣素(BGP)及甲狀旁腺素(PTH)。同時留取晨尿，采用ELISA法檢測尿Ⅰ型膠原羧基末端肽(CTX)。

1.3.3 骨密度測定 采用美國通用電氣公司的LUNAR-Prodigy雙能X線骨密度測定儀，質(zhì)控變異系數(shù)(CV)為0.29%～0.35%，掃描速度10 mm/s，掃描寬度6 cm，掃描間隔0.5 mm×0.5 mm，測3次取平均值。測定腰椎(L2～4)、股骨頸、三角、大轉(zhuǎn)子的骨密度。

2 結(jié)果

2.1 各組受檢者的臨床指標(biāo)及骨代謝指標(biāo)比較 4組受檢者年齡、性別構(gòu)成及ALP水平比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)；而4組BMI、FBG、HbA1c、BGP、尿CTX、PTH、Ca、P、AGEs比較，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.01)。其中與D組比較，B、C組BMI增高，A、B、C組FBG、HbA1c、PTH、Ca、P、AGEs升高而BGP降低，A組尿CTX降低，組間比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)；與C組比較，A、B組BMI降低而HbA1c、PTH、Ca、AGEs升高，A組FBG、尿CTX升高，組間比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)；與B組比較，A組FBG、尿CTX、PTH、AGEs升高，兩組間比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05，見表1)。

2.2 AGEs與骨代謝指標(biāo)及骨密度的相關(guān)性 相關(guān)分析結(jié)果顯示，除與ALP無直線相關(guān)性外，A、B組患者AGEs與BGP及L2～4、股骨頸、三角、大轉(zhuǎn)子骨密度呈負(fù)相關(guān)(P<0.05)，而與HbA1c、尿CTX、PTH、Ca、P呈正相關(guān)(P<0.05，見表2)。

表1 各組受檢者臨床指標(biāo)及骨代謝指標(biāo)比較

注：BMI=體質(zhì)指數(shù)，F(xiàn)BG=空腹血糖，HbA1c=糖化血紅蛋白，ALP=堿性磷酸酶，BGP=骨鈣素，CTX=Ⅰ型膠原羧基末端肽，PTH=甲狀旁腺素，Ca=鈣，P=磷，AGEs=晚期糖基化終末產(chǎn)物；與B組比較，*P<0.01，▽P<0.05；與C組比較，△P<0.01，○P<0.05；與D組比較，▲P<0.01，☆P<0.05；★為χ2值

表2 A、B組患者AGEs與骨代謝指標(biāo)及骨密度的相關(guān)分析

3 討論

自從1948年Albright首次提出糖尿病可致骨改變以來[4]，越來越多的學(xué)者開始研究糖尿病與骨代謝及骨密度的病理機(jī)制，因為糖尿病最大的危險就是骨質(zhì)疏松和骨密度病理性無關(guān)的骨脆弱。據(jù)報道，誘發(fā)糖尿病骨質(zhì)疏松的是胰島素功能缺損，高血脂、糖尿病合并癥、成骨細(xì)胞功能損害及數(shù)量減少均因胰島素絕對和相對缺乏而致持續(xù)高血糖，降低了成骨細(xì)胞的功能[5]。此外，由于高血糖狀態(tài)，細(xì)胞山梨糖醇累積促使破骨細(xì)胞再吸收，轉(zhuǎn)移因子調(diào)節(jié)成骨細(xì)胞分化的表達(dá)受限，使細(xì)胞凋亡加速，骨成形受阻，血清AGEs過度產(chǎn)生膠原，血清AGEs跨接力促進(jìn)骨脆性增加，從而引起糖尿病骨質(zhì)疏松患者病死率的增加，骨折發(fā)生概率上升。

骨質(zhì)疏松是一種骨代謝疾病，由于其伴脆性骨折，因此也是一個公共健康問題。一些流行病學(xué)研究表明，骨質(zhì)疏松發(fā)病率在糖尿病患者中有所增加，但糖尿病與骨質(zhì)疏松之間的分子水平聯(lián)系還不清楚。骨質(zhì)疏松的主要表現(xiàn)為低骨量和骨組織微結(jié)構(gòu)退變，骨重建過程紊亂即骨吸收超過骨形成。骨吸收與骨形成分別與破骨細(xì)胞及成骨細(xì)胞直接相關(guān)。實驗研究表明血清AGEs能促進(jìn)破骨細(xì)胞的再吸收，血清AGEs與其受體相互作用引起人間質(zhì)干細(xì)胞凋亡，接著阻止其分化成脂肪組織、軟骨和骨，骨質(zhì)疏松患者體內(nèi)血清AGEs升高[6]。本研究結(jié)果顯示，糖尿病患者血清AGEs水平均顯著高于健康者，且單純糖尿病、糖尿病伴骨量減少者、糖尿病伴骨質(zhì)疏松者血清AGEs水平依次升高，似乎可以解釋血清AGEs和糖尿病與骨質(zhì)疏松相關(guān)的分子水平機(jī)制。血清AGEs是在高糖環(huán)境下葡萄糖、果糖、戊糖氧化過程中產(chǎn)生的抗壞血酸、高度活性羰基化合物、脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物等與體內(nèi)多種蛋白質(zhì)的氨基發(fā)生非酶促糖基化反應(yīng)，生成的復(fù)雜的交叉狀大分子物質(zhì)，由血清AGEs受體識別[7]。近來有研究指出骨蛋白也受糖基化修飾的影響。AGEs-AGEs受體相互作用，通過破骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞核因子途徑導(dǎo)致細(xì)胞因子、生長因子和黏附分子的表達(dá)增加，進(jìn)而導(dǎo)致骨重建過程紊亂，對骨質(zhì)疏松發(fā)展起重要作用。血清AGEs的形成和累積加速糖尿病的發(fā)展，進(jìn)一步證明血清AGEs及其受體系統(tǒng)氧化應(yīng)激產(chǎn)生，接著引起血管壁細(xì)胞、成骨細(xì)胞、破骨細(xì)胞的炎癥反應(yīng)。由此造成糖尿病患者血管鈣化和骨質(zhì)疏松，進(jìn)而引起骨折[8]。

大量資料表明，膠原交聯(lián)在骨形成中影響骨的強(qiáng)度[9]，Angela等[10]在血清AGEs修飾Ⅰ型膠原的成骨細(xì)胞培養(yǎng)液中，發(fā)現(xiàn)BGP和尿CTX顯著減少，提示糖基化后的骨膠原能夠調(diào)節(jié)發(fā)育階段成骨細(xì)胞的增殖分化[11]。通常認(rèn)為，BGP、ALP等的升高與骨形成相關(guān)，CTX等與骨吸收的活躍度相關(guān)。以往研究發(fā)現(xiàn)T2DM患者尿CTX增高[12]。本研究結(jié)果顯示，糖尿病伴骨質(zhì)疏松患者尿CTX顯著高于糖尿病伴骨量減少者、單純糖尿病患者及健康者；而血BGP水平則顯著低于健康者，從而使成骨細(xì)胞對骨膠原蛋白的黏附能力降低，導(dǎo)致成骨細(xì)胞的數(shù)量減少，活性降低，成骨作用減弱，骨吸收大于骨形成[13]。另外，糖尿病患者由于高滲性利尿，可造成Ca、P大量丟失，導(dǎo)致骨量減少。本研究中的糖尿病伴骨質(zhì)疏松及骨量減少者血Ca、P水平顯著高于健康者，同時由于胰島素缺乏或不足，蛋白質(zhì)合成代謝障礙，骨基質(zhì)合成減少，從而導(dǎo)致骨密度下降。BGP作為一種成骨細(xì)胞特異合成和分泌的非膠原蛋白，在骨的形成和轉(zhuǎn)換中起重要作用。如果胰島素缺乏長期得不到改善，除了引起糖代謝紊亂及蛋白質(zhì)分解代謝增強(qiáng)外，還可使成骨細(xì)胞特異性合成與釋放BGP的功能受到抑制，導(dǎo)致骨基質(zhì)成熟與骨轉(zhuǎn)換下降[14-15]。

Yoshida等[16]報道高血糖可導(dǎo)致成骨細(xì)胞對PTH敏感性降低。本研究結(jié)果顯示，糖尿病伴骨質(zhì)疏松及骨量減少患者HbA1c、PTH水平較單純糖尿病患者及健康者顯著增高，考慮骨質(zhì)疏松的發(fā)生與PTH代償性增高有關(guān)。在骨重建過程中，成骨活動與破骨活動相偶聯(lián)，本研究提示糖尿病伴骨質(zhì)疏松及骨量減少患者骨吸收增加，但骨形成減慢，可能與胰島素絕對或相對不足、成骨細(xì)胞對PTH敏感性降低致成骨細(xì)胞活性降低有關(guān)[17]。

為了進(jìn)一步闡明T2DM患者合并骨質(zhì)疏松、骨密度減少的分子機(jī)制，本研究通過對血清AGEs與HbA1c，骨代謝指標(biāo)ALP、BGP、PTH、尿CTX、血鈣、血磷，腰椎、股骨頸、三角、大轉(zhuǎn)子的骨密度相關(guān)性進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)血清AGEs除與ALP無直線相關(guān)性外，與BGP及腰椎、股骨頸、三角、大轉(zhuǎn)子的骨密度呈負(fù)相關(guān)，而與HbA1c、尿CTX、PTH、血Ca、血P呈正相關(guān)。說明T2DM伴骨質(zhì)疏松、骨量減少的患者血清AGEs異常升高，引起HbA1c及骨代謝指標(biāo)血ALP、BGP、PTH、尿CTX、血Ca、血P代謝障礙，使糖尿病患者骨血管分布異常，毛細(xì)血管通透性增加，周圍基底膜增厚，加重了骨的營養(yǎng)障礙，影響骨的重建，致使骨量進(jìn)一步丟失[18]。

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