虎靜 雷濤

1.寧夏回族自治區(qū)人民醫(yī)院內(nèi)分泌科,寧夏 銀川 750001 2.上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬普陀醫(yī)院內(nèi)分泌科,上海 200333

2型糖尿病(type 2 diabetes,T2DM)與骨質(zhì)疏松(osteoporosis,OP)的患病率越來越高,而T2DM合并OP患者發(fā)生脆性骨折的風(fēng)險(xiǎn)大為增加[1],OP容易引發(fā)脆性骨折[2]。20世紀(jì)40年代末,就有學(xué)者發(fā)現(xiàn)了糖尿病與OP的微妙關(guān)系,并且提出了糖尿病骨質(zhì)疏松癥的概念[3],而T2DM患者較非糖尿病患者更易發(fā)生OP的重要誘因是TNF-α等炎性因子所引發(fā)的慢性低度炎癥反應(yīng)[4]。有數(shù)據(jù)顯示[5],在40歲以上人群中分層進(jìn)行OP發(fā)生率的研究發(fā)現(xiàn)隨著年齡層級(jí)的增加,OP的發(fā)生率也隨之呈上升態(tài)勢,尤以絕經(jīng)后女性為著,其OP人群占比相比較其他年齡分層更高;同時(shí)T2DM的發(fā)病也以中老年人群為主,且逐年有年輕化趨勢,所以防治T2DM患者在絕經(jīng)后發(fā)生絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥(postmenopausal osteoporosis,PMOP)是很重要的公共健康問題。既往有對(duì)PMOP患者的胰島素樣生長因子(IGF-1)、胰島素樣生長因子結(jié)合蛋白-3(IGFBP-3)、腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)與骨密度(bone mineral density,BMD)、骨代謝的相關(guān)性進(jìn)行了一些研究,但結(jié)果尚不一致;而在絕經(jīng)后T2DM合并OP的患者中開展IGF-1、IGFBP-3、TNF-α與BMD、骨代謝相關(guān)性研究較少,缺乏對(duì)T2DM合并PMOP患者抗骨質(zhì)疏松治療前后上述因子及BMD改變的報(bào)道。本研究擬探討T2DM合并 PMOP患者后其IGF-1、IGFBP-3、TNF-α與BMD、骨代謝在抗OP治療前后的變化以及上述因子與BMD、骨代謝的相關(guān)性,以期為IGF-1、IGFBP-3、TNF-α作為臨床監(jiān)測OP治療效果的觀察指標(biāo)提供一定依據(jù)。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

選取2018年5月至2020年6月在上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬普陀醫(yī)院就診的絕經(jīng)后T2DM合并PMOP患者,按1999 WHO糖尿病診斷標(biāo)準(zhǔn)[6]及OP診斷標(biāo)準(zhǔn)[7]篩選入組88例,平均年齡(62.4±7.0)歲。排除:合并皮質(zhì)醇激素或甲狀腺素或甲狀旁腺素或性腺激素分泌異常的疾病、類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、痛風(fēng)、克羅恩病、慢性胰腺炎;口服激素或避孕藥;其他糖尿病分型;嚴(yán)重心臟病、嚴(yán)重肝腎及血栓疾病;急性心腦血管意外;近半年骨折;惡性腫瘤。本研究獲得上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬普陀醫(yī)院倫理委員會(huì)的批準(zhǔn)(PTEC-A-2022-18-1)。

1.2 研究方法

1.2.1骨密度測定:使用美國 Hologic公司骨密度儀對(duì)每位患者以下人體不同骨的BMD分別進(jìn)行測定:正位腰椎(L1-L4)、股骨(分別測股骨頸、Ward’s三角、大粗隆、股骨干)、全髖。

1.2.2采血:空腹,清晨選取肘靜脈采血,使用美國 Biotek公司Synergy H4全自動(dòng)酶標(biāo)免疫分析儀檢測IGF-1、IGFBP-3、TNF-α。骨代謝指標(biāo)包括25-羥維生素D[(25(OH)D)]、甲狀旁腺素(parathyroid hormone,PTH)、骨形成標(biāo)志物[總Ⅰ型前膠原氨基端延長肽(TP1NP)、骨鈣素(OC)]、骨吸收特異性標(biāo)志物[Ⅰ型膠原羧基端肽β特殊序列(β-CTX)]。

1.2.3用藥:每個(gè)患者均在每天晚上8～9點(diǎn)將鈣爾奇D(600 mg)與羅蓋全(0.25 μg)用300 mL溫水送服各一片;每個(gè)患者自行選擇在每周固定的一天,早晨起來時(shí)用300 mL溫水將福善美(70 mg)送服一片。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

應(yīng)用 SPSS 19.0 軟件為試驗(yàn)結(jié)果作統(tǒng)計(jì)分析,正態(tài)分布資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差記錄,兩組間數(shù)據(jù)對(duì)比應(yīng)用t檢驗(yàn)方法,同組間用藥前、用藥后數(shù)據(jù)差異性對(duì)比采取成對(duì)t檢驗(yàn)方法。P<0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。利用Pearson 相關(guān)性研究方法對(duì)人體各部位所測BMD與本研究所涉及細(xì)胞因子(IGF-1、IGFBP-3、TNF-α)間相關(guān)性分別分析。P<0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 治療前后受試者IGF-1、IGFBP-3、TNF-α比較

治療后1年,檢測IGF-1、IGFBP-3表達(dá)增多;而TNF-α則反之(P<0.05)。見表1。

表1 治療前后IGF-1、IGFBP-3、TNF-α變化Table 1 Changes of IGF-1, IGFBP-3, and TNF-α before and after the treatment

2.2 治療前后受試者各部位骨密度比較

治療后全髖、股骨頸及腰1～4的BMD較治療前有上升,Ward’s三角、大粗隆、股骨干的BMD變化不大。見表2。

表2 治療前后受試者各部位BMD比較Table 2 Comparison of bone mineral density among different parts of subjects before and after treatment

2.3 治療前后受試者的骨代謝指標(biāo)變化

治療后β-CTX降低(P<0.05),TP1NP、25(OH)D升高(P<0.05),PTH和OC無明顯變化。見表3。

表3 治療前后受試者PTH、OC、25(OH)D、TP1NP、β-CTX的變化Table 3 Changes of PTH, OC, 25-OH-D, TP1NP and β-CTX before and after treatment

2.4 各部位BMD與IGF-1、IGFBP-3、TNF-α的相關(guān)性

治療后,將BMD與IGF-1、IGFBP-3、TNF-α等化驗(yàn)數(shù)據(jù)作Pearson相關(guān)性分析,提示股骨頸BMD與IGF-1、IGFBP-3存在正相關(guān),腰1～4的BMD與TNF-α存在負(fù)相關(guān),差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見表4。

表4 IGF-1、IGFBP-3、TNF-α與各部位BMD的相關(guān)性分析Table 4 Correlation analysis between IGF-1, IGFBP-3, TNF-α and BMD in different parts

2.5 骨代謝與IGF-1、IGFBP-3、TNF-α的相關(guān)性

治療后,將PTH、OC、25(OH)D、TP1NP、β-CTX 與IGF-1、IGFBP-3、TNF-α等化驗(yàn)數(shù)據(jù)作Pearson相關(guān)性分析,提示25(OH)D及TP1NP均與IGF-1、IGFBP-3存在正相關(guān),與TNF-α負(fù)相關(guān);β-CTX與TNF-α存在正相關(guān),與IGFBP-3負(fù)相關(guān),差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見表5。

表5 IGF-1、IGFBP-3、TNF-α與各部位骨代謝的相關(guān)性分析Table 5 Correlation analysis between IGF-1, IGFBP-3, TNF- α between bone metabolism in various parts

3 討論

絕經(jīng)后女性是骨質(zhì)疏松高危人群,發(fā)病率達(dá)40%～50%[8],而T2DM增加骨質(zhì)疏松的風(fēng)險(xiǎn),所以絕經(jīng)后T2DM患者發(fā)生PMOP的風(fēng)險(xiǎn)較非糖尿病患者更高,更易發(fā)生骨脆性增加所導(dǎo)致的骨折,骨折愈合效果和治療難度也更大[9]。檢測骨密度、T值是目前診斷骨質(zhì)疏松應(yīng)用最為廣泛的手段[7]。然而,骨密度T值檢測還受到其他因素的干擾,比如動(dòng)脈硬化、骨質(zhì)增生、骨質(zhì)硬化等[10]。通常用以下指標(biāo)評(píng)價(jià)骨代謝:25(OH)D、PTH、代表骨形成活動(dòng)的指標(biāo)[總Ⅰ型前膠原氨基端延長肽(TP1NP)和N-端骨鈣素(OC)],以及代表骨吸收活動(dòng)的指標(biāo)[Ⅰ型膠原羧基端肽β特殊序列(β-CTX)]。25(OH)D、PTH在骨吸收和骨形成平衡活動(dòng)中發(fā)揮重要作用[11]。骨I型膠原蛋白被破骨細(xì)胞代謝的特征性代謝產(chǎn)物β-CTX,其含量增加提示破骨增強(qiáng)、含量減少則提示破骨減弱[12]。OC由成骨細(xì)胞合成的非特異性骨膠原蛋白,在骨基質(zhì)含量最多[13],TP1NP是I型前膠原被成骨細(xì)胞代謝為I型膠原的過程中,被特異性蛋白酶所切除的一種氨基端肽,所以O(shè)C、TP1NP可以代表骨形成活動(dòng)的強(qiáng)弱[14]。而骨代謝的變化也受到多種因子的調(diào)控,如IGF-1、IGF-BP3、TNF-α等,研究證實(shí)對(duì)T2DM合并OP患者使用阿托伐他汀及阿侖膦酸鈉,治療后的25(OH)D水平明顯提高,且TNF-α、IL-6的表達(dá)明顯降低,骨代謝和骨密度得到有效改善[15]。既往有文獻(xiàn)報(bào)道,IGF-1、IGF-BP3、TNF-α與骨密度有一定的關(guān)系,但無縱向觀察骨質(zhì)疏松藥物治療前后上述因子在體內(nèi)表達(dá)水平的變化,也無骨質(zhì)疏松藥物治療后的IGF-1、IGF-BP3、TNF-α與骨密度、骨代謝關(guān)系的分析研究。因此,本研究觀察絕經(jīng)后T2DM患者上述因子在體內(nèi)的變化以及骨密度、骨代謝的改變,為骨質(zhì)疏松藥物治療效果的評(píng)價(jià)提供一定臨床價(jià)值。

研究發(fā)現(xiàn),在OP患者中,IGF-1、IGFBP-3表達(dá)水平低[16],IGF-1、IGFBP-3水平降低引發(fā)BMD下降[17];IGFBP-3降低增加OP風(fēng)險(xiǎn)并促進(jìn)向壓縮性骨折進(jìn)展的過程[18];也有報(bào)道提示OP所導(dǎo)致的胸腰椎骨折患者中,IGF-1、IGFBP-3明顯下降,IGF-1、IGFBP-3與BMD呈正相關(guān)[19]。本研究結(jié)果表明,抗骨質(zhì)疏松三聯(lián)藥物治療1年之后,BMD(腰椎、股骨頸、全髖)增加的同時(shí),檢測血中的IGF-1、IGFBP-3其表達(dá)更多,而TNF-α則相反;治療后,將各部位BMD、骨代謝與IGF-1、IGFBP-3、TNF-α作相關(guān)性分析,提示股骨頸BMD與IGF-1、IGFBP-3存在正相關(guān),腰1-4的BMD與TNF-α存在負(fù)相關(guān);25-OH-D及TP1NP均與IGF-1、IGFBP-3存在正相關(guān),與TNF-α負(fù)相關(guān);β-CTX與TNF-α存在正相關(guān),與IGFBP-3負(fù)相關(guān)。這可能與女性絕經(jīng)后雌激素水平下降,導(dǎo)致機(jī)體免疫系統(tǒng)處于低度活化狀態(tài),致其細(xì)胞因子表達(dá)較絕經(jīng)前上升有一定關(guān)系。而糖尿病、骨質(zhì)疏松發(fā)生的共同病理機(jī)制之一是慢性炎癥因子的活化[20],在骨質(zhì)疏松治療過程中炎癥因子表達(dá)減少、促炎性狀態(tài)改善,而IGF-1、IGFBP-3等促進(jìn)骨形成、促進(jìn)神經(jīng)損傷修復(fù)的因子表達(dá)增加,從而達(dá)到改善骨代謝、提高骨密度、治療骨質(zhì)疏松的作用。

報(bào)道顯示IGF-1、IGFBP-3、TNF-α水平的變化與骨折風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)[21]。IGF-1在骨組織中由骨髓基質(zhì)細(xì)胞、成骨細(xì)胞、骨細(xì)胞、破骨細(xì)胞分泌,能夠促進(jìn)骨的合成代謝,保持其正常結(jié)構(gòu)功能,增加骨強(qiáng)度;此外,IGF-1還能抑制破骨細(xì)胞的活性、阻礙骨吸收過程,促進(jìn)多種來源的軟骨細(xì)胞分裂增殖和軟骨基質(zhì)的合成,刺激軟骨細(xì)胞合成軟骨基質(zhì)特異型膠原蛋白Ⅱ型膠原,增加糖胺聚酶的活性,增強(qiáng)成骨細(xì)胞的堿性磷酸酯酶的活性[22]。同時(shí),IGF-1有促進(jìn)有絲分裂、促細(xì)胞分化、維持與細(xì)胞分化有關(guān)蛋白質(zhì)水平,并參與神經(jīng)、肌肉和肉皮細(xì)胞的創(chuàng)傷愈合[23]。IGFBP-3是出生后血液中含量最豐富的一種IGF結(jié)合蛋白,它與IGF結(jié)合形成“三元絡(luò)合物”,防止它們被降解,促進(jìn)IGF在身體各部分的運(yùn)輸,對(duì)IGF-1結(jié)構(gòu)進(jìn)行修飾從而改變IGF-1與其特異性受體之間的相互作用,通過調(diào)控IGF發(fā)揮功能;IGFBP-3可能通過減少游離IGF(在生物學(xué)上可與IGF受體相互作用)的數(shù)量來對(duì)抗IGF的作用;IGFBP-3具有抗增殖、抗有絲分裂和促凋亡作用[24];雖然IGFBP-3是一種分泌蛋白,在細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中它也是一種活性蛋白,IGFBP-3不依賴于IGF發(fā)揮作用,IGFBP-3可能通過與IGFBP-3R(受體)結(jié)合來激活下游的各種信號(hào)分子誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,或者與TGF-β受體結(jié)合導(dǎo)致Smad激活從而導(dǎo)致細(xì)胞凋亡,在骨質(zhì)疏松發(fā)生病程中有相應(yīng)改變[24]。

TNF-α是一個(gè)調(diào)節(jié)骨吸收的重要細(xì)胞因子,可激活祖細(xì)胞向破骨細(xì)胞分化并促進(jìn)破骨細(xì)胞有絲分裂,從而增加破骨細(xì)胞數(shù)量[25];此外,它還有破骨細(xì)胞活性加強(qiáng)、增加骨吸收的作用[26],而PMOP患者TNF-α水平明顯增加進(jìn)而加速骨丟失[27]。而在抗骨質(zhì)疏松藥物阿侖膦酸鈉的相關(guān)研究中[28],發(fā)現(xiàn)其作用之一就是讓骨吸收因子 TNF-α在血液中濃度下降,從而減弱骨吸收過程,進(jìn)而發(fā)揮其增加骨強(qiáng)度、改善骨健康的作用。因此,TNF-α可對(duì)骨代謝、免疫代謝進(jìn)行調(diào)節(jié),抑制成骨、加速破骨過程,最終引發(fā)PMOP[29]。

本研究探討了T2DM合并PMOP患者經(jīng)鈣爾奇D、阿侖膦酸鈉和骨化三醇治療后,其IGF-1、IGFBP-3、TNF-α的變化,并觀察這些患者治療前后BMD、骨代謝的變化,并將BMD、骨代謝與上述細(xì)胞因子進(jìn)行相關(guān)性分析。本研究結(jié)果提示,IGF-1、IGFBP-3、TNF-α與BMD、骨代謝的變化有一定關(guān)系,骨質(zhì)疏松治療后患者的骨形成指標(biāo)TP1NP增加、25(OH)D增加,骨吸收指標(biāo)β-CTX減少,同步發(fā)生變化的還有骨密度的有效提高,以及IGF-1、IGFBP-3的增加和TNF-α的降低。通過對(duì)IGF-1、IGFBP-3、TNF-α檢測聯(lián)合骨代謝指標(biāo)的改善可以有效評(píng)估骨質(zhì)疏松的治療效果。但是,本研究人數(shù)少、觀察時(shí)間只有1年,以后仍需要更大范圍、更長時(shí)間的觀察,在臨床中,通過將IGF-1、IGFBP-3、TNF-α與BMD、骨代謝同步檢測,明確它們之間的關(guān)系,可更好地通過對(duì)上述細(xì)胞因子的評(píng)估,為T2DM合并PMOP防治提供一定的依據(jù)。