張?jiān)?魏楓 張永紅 馬瑞婷 朱麗 周坤 賀佳

內(nèi)蒙古科技大學(xué)包頭醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院內(nèi)分泌代謝科，內(nèi)蒙古 包頭 014010

2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus，T2DM)是與多種因素如胰島素抵抗、氧化應(yīng)激、免疫等相關(guān)的慢性代謝性疾病。TIDE研究顯示我國(guó)成人T2DM患病率達(dá)12.8%[1]。糖尿病性骨質(zhì)疏松是在糖尿病的基礎(chǔ)上發(fā)生的以BMD下降、骨脆性增加、骨折風(fēng)險(xiǎn)增高為特點(diǎn)的代謝性骨病[2]。我國(guó)T2DM合并骨質(zhì)疏松(osteoporosis，OP)的患病率為37.8%[3]。T2DM患者較一般人群更易發(fā)生骨折，椎體骨折顯著增加該類(lèi)患者的全因死亡率。目前關(guān)于T2DM合并OP的發(fā)病機(jī)制尚無(wú)統(tǒng)一定論，考慮到與T2DM患者機(jī)體氧化應(yīng)激反應(yīng)加劇、長(zhǎng)期高血糖狀態(tài)致高糖毒性、相關(guān)細(xì)胞因子和激素水平變化等多種因素綜合作用有關(guān)。故深入研究該病發(fā)病機(jī)制對(duì)進(jìn)一步預(yù)防T2DM患者合并OP及骨折的發(fā)生具有深遠(yuǎn)意義。

端粒是真核細(xì)胞染色體末端帶有TTAGGG/CCCTAA序列的特殊DNA結(jié)構(gòu)，在生物進(jìn)化過(guò)程中高度保守，具有維持染色體穩(wěn)定性和完整性的重要功能[4]。隨著細(xì)胞不斷分裂增殖，端粒長(zhǎng)度逐漸縮短，當(dāng)其縮短到某一特定長(zhǎng)度時(shí)，會(huì)出現(xiàn)端粒功能障礙、代謝紊亂現(xiàn)象，之后導(dǎo)致細(xì)胞染色體喪失穩(wěn)定性，最終細(xì)胞衰老、凋亡。氧化應(yīng)激是機(jī)體衰老和疾病進(jìn)展的重要原因，是由于機(jī)體氧化與抗氧化功能失衡導(dǎo)致中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)，產(chǎn)生大量活性氧基團(tuán)，活性氧基團(tuán)導(dǎo)致線(xiàn)粒體DNA表達(dá)受損，從而引起組織損傷。尤其在氧化應(yīng)激狀態(tài)下，端粒長(zhǎng)度縮短幅度會(huì)大大增加。研究表明，端粒在腫瘤、心腦血管、OP、糖尿病及其并發(fā)癥如腎臟病變、周?chē)窠?jīng)病變等疾病的發(fā)展進(jìn)程中扮演重要角色[5-7]。但是關(guān)于端粒長(zhǎng)度和BMD關(guān)系的研究結(jié)論尚不統(tǒng)一，特別是端粒長(zhǎng)度在T2DM合并OP患者外周血的表達(dá)水平尚無(wú)相關(guān)報(bào)道。

肥胖與T2DM的發(fā)生發(fā)展有密切關(guān)聯(lián)，是T2DM發(fā)生的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。既往研究認(rèn)為肥胖是BMD的保護(hù)因素，但近年研究發(fā)現(xiàn)[8]，肥胖對(duì)骨骼的作用效果因脂肪分布區(qū)域而異。氧化應(yīng)激是內(nèi)臟型肥胖(visceral obesity，VO)與相關(guān)并發(fā)癥的聯(lián)系樞紐。

本研究擬探討端粒長(zhǎng)度及內(nèi)臟脂肪面積(visceral adipose area，VFA)在T2DM合并OP發(fā)病機(jī)制中的作用，旨在為臨床診斷提供新的標(biāo)志物，為疾病的早期防治提供新思路。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

選取2020年6月至2021年8月于內(nèi)蒙古科技大學(xué)包頭醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院內(nèi)分泌科住院并入組MMC行BMD檢測(cè)的T2DM患者160例(男性年齡≥50歲，女性為絕經(jīng)后)，根據(jù)T值分為OP組50例，骨量減少組50例，骨量正常組60例。根據(jù)VFA分為non-VO組與VO組(VFA<100 cm2為non-VO組，VFA≥100 cm2為VO組)。根據(jù)性別分組。

納入標(biāo)準(zhǔn)：①符合2017年版《中國(guó)2型糖尿病防治指南》對(duì)糖尿病的診斷標(biāo)準(zhǔn)。②符合WHO骨質(zhì)疏松診斷標(biāo)準(zhǔn)。③本研究通過(guò)醫(yī)院倫理委員會(huì)審核，患者均已簽署知情同意書(shū)。

排除標(biāo)準(zhǔn)： ①1型糖尿病患者，近期發(fā)生過(guò)糖尿病急性并發(fā)癥患者；②因其他疾病所引起的繼發(fā)性骨質(zhì)疏松患者；③嚴(yán)重的肝功及腎功能不全患者；④入組前半年內(nèi)曾服用過(guò)鈣劑、糖皮質(zhì)激素等對(duì)骨代謝有影響藥物的患者；⑤精神病患者。

1.2 研究方法

1.2.1采集患者一般臨床資料：記錄年齡、糖尿病病程等，計(jì)算體質(zhì)量指數(shù)(body mass index，BMI)、改良穩(wěn)態(tài)模型評(píng)估的HOMA-IR=1.5+FPG(mmol/L)×FCP(pmol/L)/2800。檢測(cè)血糖、血脂、25(OH)D、性激素等。

1.2.2測(cè)定BMD與VFA：采用MEDIX DR骨密度儀檢測(cè)患者股骨頸、全髖關(guān)節(jié)、腰椎BMD。采用生物電阻抗法測(cè)量VFA。

1.2.3qPCR法測(cè)定外周血白細(xì)胞端粒長(zhǎng)度：DNA提取：依照DNA提取試劑盒(康為世紀(jì))說(shuō)明提取外周血基因組DNA。qPCR檢測(cè)：通過(guò)Magic SYBR Mixture試劑盒(康為世紀(jì))檢測(cè)基因表達(dá)。使用Cawthon描述的方法測(cè)定端粒長(zhǎng)度[9]。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 各組一般資料比較

與骨量減少組和骨量正常組相比，OP組VFA增高。OP組、骨量減少組、骨量正常組的端粒長(zhǎng)度依次升高，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，見(jiàn)表1。

表1 各組臨床資料及生化指標(biāo)比較Table 1 Comparison of clinical data and biochemical indexes among the groups

2.2 non-VO組與VO組比較

與non-VO組相比，VO組各部位BMD、端粒長(zhǎng)度降低，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，見(jiàn)表2。

表2 non-VO組與VO組相關(guān)指標(biāo)比較Table 2 Comparison of the associated parameters between non-VO group and VO group

2.3 不同性別組比較

與男性相比，女性各部位BMD降低，端粒長(zhǎng)度降低，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，VFA增大，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，見(jiàn)表3。

表3 不同性別組間相關(guān)指標(biāo)比較Table 3 Comparison of the associated parameters between different gender groups

2.4 不同部位BMD與各指標(biāo)的相關(guān)性

股骨頸、全髖關(guān)節(jié)、腰椎BMD與VFA呈負(fù)相關(guān)，與端粒長(zhǎng)度呈正相關(guān)，見(jiàn)表4。

表4 不同部位BMD與各指標(biāo)的相關(guān)性分析Table 4 Correlation analysis between BMD and various indexes in different parts

2.5 多元逐步回歸分析不同部位BMD的影響因素

分別以不同部位BMD為因變量，以其他臨床檢測(cè)指標(biāo)為自變量，行多元逐步回歸分析，結(jié)果顯示，端粒長(zhǎng)度是不同部位BMD的獨(dú)立影響因素，VFA是股骨頸、全髖關(guān)節(jié)BMD的獨(dú)立影響因素(P<0.05)，見(jiàn)表5。

表5 不同部位BMD的多元逐步回歸分析Table 5 Multiple stepwise regression analysis of BMD in different parts

3 討論

氧化應(yīng)激在T2DM合并OP的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用，端粒長(zhǎng)度與內(nèi)臟脂肪組織均會(huì)通過(guò)氧化應(yīng)激作用影響T2DM患者的骨轉(zhuǎn)換平衡。

端粒是細(xì)胞有絲分裂的“生物鐘”，是國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的細(xì)胞衰老標(biāo)志[4]。研究證實(shí)[10]，糖脂代謝異常可顯著增強(qiáng)氧化應(yīng)激反應(yīng)，進(jìn)而抑制成骨基因表達(dá)，促進(jìn)破骨基因表達(dá)，最終導(dǎo)致骨質(zhì)流失。由于端粒富含的鳥(niǎo)嘌呤極易受到氧化應(yīng)激反應(yīng)的影響[11]，因此氧化應(yīng)激可導(dǎo)致端粒磨損，加速端粒長(zhǎng)度縮短。端粒長(zhǎng)度縮短會(huì)破壞骨重構(gòu)平衡，加速OP發(fā)生[12]。Tao等[13]在1 017例中老年原發(fā)性骨質(zhì)疏松人群中發(fā)現(xiàn)，女性人群的端粒長(zhǎng)度與BMD呈正相關(guān)，與OP患病風(fēng)險(xiǎn)負(fù)相關(guān)，在男性中卻未發(fā)現(xiàn)類(lèi)似結(jié)果，提示端粒長(zhǎng)度可能是OP的預(yù)測(cè)指標(biāo)，且該預(yù)測(cè)作用可能與性別有關(guān)。國(guó)外學(xué)者利用Southern Blot方法對(duì)71～85歲男性的外周血白細(xì)胞端粒長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)定[14]，發(fā)現(xiàn)在這110名受試者中，端粒長(zhǎng)度最短者骨量丟失最多，端粒長(zhǎng)度與前臂不同部位的BMD正相關(guān)，這項(xiàng)研究的結(jié)果表明，端粒長(zhǎng)度可能會(huì)預(yù)測(cè)骨質(zhì)丟失。然而，Nielsen等[15]卻得出相反結(jié)論，在他們的研究中，不同部位BMD與端粒長(zhǎng)度均不相關(guān)。

本研究結(jié)果顯示，T2DM患者的外周血白細(xì)胞端粒長(zhǎng)度隨骨量下降逐漸縮短，較長(zhǎng)的端粒長(zhǎng)度與各部位高BMD相關(guān)，這意味端粒長(zhǎng)度與T2DM患者骨量流失密切相關(guān)，端粒長(zhǎng)度越短，BMD越低，較長(zhǎng)的端粒長(zhǎng)度很可能是BMD的保護(hù)因素。結(jié)合上述結(jié)論，說(shuō)明隨著患者年齡增加，端粒長(zhǎng)度自然縮短，尤其是T2DM患者因糖脂代謝紊亂加速了機(jī)體老化，加重了體內(nèi)氧化應(yīng)激程度，進(jìn)一步損害端粒長(zhǎng)度。另有研究報(bào)道[16]，端粒本身會(huì)影響骨形成及骨質(zhì)量。端粒長(zhǎng)度縮短加速了骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞衰老的進(jìn)程，削弱骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞成骨分化的能力，最終導(dǎo)致成骨細(xì)胞數(shù)量下降；同時(shí)端粒長(zhǎng)度縮短還會(huì)引起成骨細(xì)胞自身的衰老積累，成骨細(xì)胞合成分泌功能降低，從而降低骨重建速率，導(dǎo)致骨量減少。

本研究還發(fā)現(xiàn)男性的端粒長(zhǎng)度長(zhǎng)于女性，可能由于絕經(jīng)后女性雌激素水平低致體內(nèi)氧化應(yīng)激反應(yīng)加劇，端粒長(zhǎng)度磨損程度較大[17]。這與Fang等[18]結(jié)論一致，提示一定范圍內(nèi)較高水平的性激素可能對(duì)端粒長(zhǎng)度具有保護(hù)作用，這與性激素的抗氧化性有關(guān)，具體分子機(jī)制有待進(jìn)一步探究。

T2DM患者中表現(xiàn)為內(nèi)臟型肥胖者較多，蓄積的內(nèi)臟脂肪形成較大的VFA。李琪[19]研究表明，VFA是T2DM合并OP的危險(xiǎn)因素。本研究發(fā)現(xiàn)，VO組的BMD低于non-VO組，較大的VFA與低BMD相關(guān)。可能分子機(jī)制是[20]：第一，T2DM患者本身因機(jī)體糖脂代謝紊亂氧化應(yīng)激反應(yīng)加劇，導(dǎo)致脂肪細(xì)胞氧化損傷，內(nèi)臟脂肪堆積；第二，堆積的內(nèi)臟脂肪組織分泌炎癥因子從而加劇氧化應(yīng)激反應(yīng)后刺激破骨細(xì)胞活性來(lái)增加骨吸收；第三，過(guò)多的內(nèi)臟脂肪組織導(dǎo)致骨髓內(nèi)脂肪沉積，由于成骨細(xì)胞與脂肪細(xì)胞均來(lái)源于骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞，沉積的髓內(nèi)脂肪可能會(huì)通過(guò)PPAR-γ相關(guān)通路導(dǎo)致細(xì)胞成脂分化而非成骨分化；第四，本研究中non-VO組的端粒長(zhǎng)度長(zhǎng)于VO組，Gurung等[21]發(fā)現(xiàn)較大的VFA可損害端粒長(zhǎng)度，結(jié)合上述結(jié)論推測(cè)，逐漸積累的VFA還可能通過(guò)增強(qiáng)氧化應(yīng)激反應(yīng)來(lái)刺激端粒長(zhǎng)度縮短，從而導(dǎo)致患者BMD下降。

除此之外，本研究中女性患者的VFA大于男性，BMD低于男性。可能原因是絕經(jīng)后女性雌激素水平下降導(dǎo)致VFA增加[22]，無(wú)論是增加的VFA還是減少的雌激素均對(duì)骨骼具有負(fù)性作用。但不同性別間VFA差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，今后需擴(kuò)大樣本量進(jìn)一步探討。

綜上所述，在不同骨量的T2DM患者中，較短的端粒長(zhǎng)度、較大的VFA是患者低BMD的獨(dú)立影響因素。