劉靜 姜明霞

(佳木斯市中心醫(yī)院東院區(qū)內(nèi)分泌科,黑龍江 佳木斯 154002)

隨著當(dāng)今社會(huì)人口老齡化的不斷加劇,糖尿病和骨質(zhì)疏松已成為日益嚴(yán)重的代謝性疾病〔1,2〕。根據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)研究數(shù)據(jù)表明,現(xiàn)今全球有超過(guò)4.63億人患有糖尿病,預(yù)計(jì)到2040年將翻一番〔1〕。糖尿病并發(fā)癥可使患者死亡率顯著升高,并可造成巨大的衛(wèi)生保健負(fù)擔(dān)。盡管人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到心臟、大腦、神經(jīng)、眼和腎臟等大血管及微血管損傷是長(zhǎng)期存在的糖尿病重要器官靶點(diǎn),但糖尿病所至的肌肉和骨骼系統(tǒng)損傷仍沒(méi)有引起足夠重視〔2〕。骨質(zhì)疏松是一種慢性骨骼代謝性疾病,其特征是低骨量和骨組織微結(jié)構(gòu)損壞,可導(dǎo)致骨脆性和骨折風(fēng)險(xiǎn)增加〔3〕。研究發(fā)現(xiàn),骨質(zhì)疏松已成為糖尿病又一常見(jiàn)和嚴(yán)重的并發(fā)癥,特別是在老年人群中,其與跌倒和骨折等多種危險(xiǎn)因素并存〔4〕。糖尿病患者的骨質(zhì)疏松性骨折可發(fā)生在機(jī)體的任意部位,但以髖關(guān)節(jié)最為常見(jiàn)〔5〕。骨折后長(zhǎng)時(shí)間臥床可導(dǎo)致大量死亡率,且術(shù)后活動(dòng)能力下降會(huì)影響代謝功能和血糖控制,而血糖控制不良和長(zhǎng)時(shí)間的高血糖又會(huì)影響傷口和骨折愈合,從而導(dǎo)致更多的感染和骨不連〔5〕。近年來(lái),大量研究已探討2型糖尿病(T2DM)患者發(fā)生骨折風(fēng)險(xiǎn)的可能機(jī)制〔4〕。研究發(fā)現(xiàn),T2DM患者肌力差、視力差(由糖尿病視網(wǎng)膜病變引起)和周圍神經(jīng)病變可使跌倒風(fēng)險(xiǎn)增加,這也是導(dǎo)致T2DM患者大量發(fā)生骨折的原因所在〔6～9〕。Wen等〔10〕研究發(fā)現(xiàn),新診斷T2DM患者糖化血紅蛋白水平升高后骨質(zhì)疏松的風(fēng)險(xiǎn)亦增加,這一結(jié)果表明,即使在T2DM早期,血糖水平升高也會(huì)損害骨代謝。高血糖及其相關(guān)的高滲也抑制與成骨細(xì)胞成熟相關(guān)基因的表達(dá)〔11〕。此外,一些抗糖尿病藥物也可增加T2DM人群的骨折風(fēng)險(xiǎn)。如,噻唑烷二酮類藥物可能通過(guò)激活骨髓細(xì)胞中過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體(PPAR)γ來(lái)增加骨質(zhì)流失,并通過(guò)減少矮小相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子(Runx)2、胰島素樣生長(zhǎng)因子(IGF)1 和無(wú)翅型MMTV整合位點(diǎn)家族成員(Wnt)信號(hào)通路阻礙成骨細(xì)胞生成〔12〕;鈉-葡萄糖協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(SGLT)2 抑制劑可因鈣、磷酸鹽和鈉濃度的改變而導(dǎo)致骨質(zhì)流失并增加骨折風(fēng)險(xiǎn)〔12〕。因此,抗糖尿病藥物的安全性對(duì)于T2DM治療至關(guān)重要。

胰島素抵抗和β細(xì)胞功能障礙是T2DM病理生理的兩個(gè)主要組成部分,而炎癥反應(yīng)在其中發(fā)揮重要作用〔13〕。研究證實(shí),炎癥特征的組織學(xué)改變發(fā)生在T2DM受試者的胰島內(nèi),包括免疫細(xì)胞浸潤(rùn)、淀粉樣蛋白沉積、細(xì)胞死亡和纖維化,這些證據(jù)表明炎癥參與了β細(xì)胞功能障礙〔13～16〕。此外,β細(xì)胞衰竭和胰島素缺乏引起的胰島素抵抗可導(dǎo)致一系列免疫反應(yīng),加劇炎癥狀態(tài),從而導(dǎo)致高血糖〔17,18〕。本研究擬分析老年T2DM合并骨質(zhì)疏松患者炎癥細(xì)胞因子白細(xì)胞介素(IL)-1β和IL-6水平的變化及其與骨代謝指標(biāo)的相關(guān)性。

1 材料與方法

1.1研究對(duì)象 選取2021年6月至2023年7月就診于佳木斯市中心醫(yī)院的134例老年T2DM患者。男65例,女69例,年齡60～81歲。根據(jù)WHO骨質(zhì)疏松診斷標(biāo)準(zhǔn)分為骨量正常組(42例,骨密度T值>-1.0)、骨量減少組(44例,骨密度T值-1.0～-2.5)和骨質(zhì)疏松組(48例,骨密度T值<-2.5)。所有參與者被告知本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和目的,并簽署知情同意書(shū)。

1.2納排標(biāo)準(zhǔn) 納入標(biāo)準(zhǔn):所有參與者均符合中國(guó)T2DM防治指南(2020年版)中的T2DM診斷標(biāo)準(zhǔn),即滿足空腹血糖≥7.0 mmol/L、餐后2 h血糖≥11.1 mmol/L或糖化血紅蛋白≥6.5% 3個(gè)指標(biāo)之一者〔19〕。排除標(biāo)準(zhǔn):①患有脆性骨折史者。②應(yīng)用過(guò)糖皮質(zhì)激素、抗凝藥、華法林、肝素等易致骨質(zhì)疏松藥物者;③應(yīng)用過(guò)鈣劑、維生素D等影響骨代謝藥物者;④患有類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、強(qiáng)直性脊柱炎、股骨頭壞死、炎性腸病等自身免疫、炎癥性疾病者;⑤患有乳腺癌、前列腺癌、肺癌和甲狀腺癌等惡性腫瘤者;⑥患有性腺功能減退、甲狀腺功能亢進(jìn)、慢性腎病等內(nèi)分泌系統(tǒng)及代謝性疾病者;⑦患有繼發(fā)性骨質(zhì)疏松者;⑧患有1 型糖尿病或其他特殊類型糖尿病者。

1.3樣本采集及處理 參與者于實(shí)驗(yàn)前1 d夜間開(kāi)始禁食12 h以上,次日清晨用乙二胺四乙酸(EDTA)抗凝采血管抽取空腹肘靜脈血5 ml,將血液樣本3 000 r/min離心10 min,吸取上清液置于無(wú)菌離心管中,密閉后于-80 ℃冰箱中凍存。

1.4酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA) 人Ⅰ型膠原羧基端肽β特殊序列(β-CTX) ELISA試劑盒購(gòu)于江蘇酶免實(shí)業(yè)有限公司,人骨鈣素(OC)和25-羥維生素D3〔25(OH)D3〕ELISA試劑盒購(gòu)于英國(guó)Abcam生物技術(shù)有限公司,人IL-1β和IL-6 ELISA試劑盒購(gòu)于武漢博士德生物工程有限公司。所有實(shí)驗(yàn)流程依照上述公司推薦的說(shuō)明書(shū)進(jìn)行操作,依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)品吸光度值利用Curve Expert軟件繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,并據(jù)此計(jì)算各樣本血清中上述指標(biāo)濃度。

1.5統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS23.0軟件進(jìn)行q檢驗(yàn)、Pearson相關(guān)分析。

2 結(jié) 果

2.1各組血清骨代謝相關(guān)指標(biāo)水平比較 骨量減少組和骨質(zhì)疏松組OC和β-CTX水平明顯高于骨量正常組,而25(OH)D3明顯低于骨量正常組(P<0.01,P<0.05)。且骨質(zhì)疏松組OC和β-CTX水平明顯高于骨量減少組,25(OH)D3水平明顯低于骨量減少組(P<0.01,P<0.05)。見(jiàn)表1。

表1 各組血清骨代謝相關(guān)指標(biāo)、炎癥因子水平比較

2.2各組血清炎癥細(xì)胞因子比較 骨量減少組和骨質(zhì)疏松組IL-1β和IL-6水平明顯高于骨量正常組,且骨質(zhì)疏松組明顯高于骨量減少組(P<0.05,P<0.01)。見(jiàn)表1。

2.3骨質(zhì)疏松組血清IL-1β與IL-6相關(guān)性 骨質(zhì)疏松組血清炎癥細(xì)胞因子IL-1β與IL-6具有顯著相關(guān)性(r=0.322 9,P=0.025 2)。

2.4骨質(zhì)疏松組血清炎癥細(xì)胞因子IL-1β和IL-6與骨代謝指標(biāo)相關(guān)性 骨質(zhì)疏松組IL-1β與OC具有顯著相關(guān)性(r=0.304 0,P=0.035 7),IL-6與β-CTX和25(OH)D3具有顯著相關(guān)性(r=0.332 5、-0.334 9,P=0.020 9、0.020 0)。

3 討 論

代謝綜合征是一系列與營(yíng)養(yǎng)過(guò)剩和體力活動(dòng)不足有關(guān)的疾病,近20年來(lái)研究表明,慢性炎癥是這類疾病的一個(gè)常見(jiàn)、潛在的病因機(jī)制〔20～22〕。T2DM是代謝綜合征最常見(jiàn)、最嚴(yán)重的并發(fā)癥,其胰島內(nèi)炎癥參與了包括β細(xì)胞功能障礙和胰島素抵抗在內(nèi)的多個(gè)環(huán)節(jié)。研究發(fā)現(xiàn),在T2DM胰島內(nèi)可發(fā)現(xiàn)巨噬細(xì)胞數(shù)量增加,被認(rèn)為是胰島內(nèi)促炎細(xì)胞因子的主要來(lái)源〔14,23,24〕。Eguchi等〔13〕報(bào)道,胰島巨噬細(xì)胞引起的β細(xì)胞功能障礙是通過(guò)分泌IL-1β實(shí)現(xiàn)的,且干擾IL-1通路可以緩解T2DM并恢復(fù)β細(xì)胞功能。Ehses等〔25〕發(fā)現(xiàn),應(yīng)用IL-1受體拮抗劑(IL-1Ra)可顯著降低自發(fā)性糖尿病大鼠的血糖水平,同時(shí)可增加胰島內(nèi)胰島素mRNA水平,降低血清胰島素原/胰島素比率,減少巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)和胰島內(nèi)趨化因子/促炎細(xì)胞因子mRNA水平,并改善胰島素抵抗。此外,用IL-1Ra處理人類胰島幾乎可完全阻止由糖尿病微環(huán)境或Toll樣受體(TLR)2和4誘導(dǎo)的促炎細(xì)胞因子IL-6、IL-8、IL-1β、CXC趨化因子(CXCL)1、CC趨化因子(CCL)2和腫瘤壞死因子(TNF)-α的產(chǎn)生〔26,27〕。在胰島淀粉樣變嚙齒動(dòng)物模型中也觀察到體內(nèi)應(yīng)用IL-1Ra治療后,β細(xì)胞功能和炎癥均得以恢復(fù)和改善〔28〕。此外,通過(guò)轉(zhuǎn)基因手段在β細(xì)胞中表達(dá)淀粉樣人胰島胰樣多肽(IAPP)可導(dǎo)致斑塊形成、炎癥小體激活和隨后IL-1β的成熟和分泌,而抑制炎癥小體可減少前IL-1β向成熟(活躍)的IL-1β轉(zhuǎn)變,意味IL-1β參與了胰島質(zhì)量的調(diào)節(jié)〔29〕。另一個(gè)由巨噬細(xì)胞釋放的重要細(xì)胞因子是IL-6,IL-6與其他細(xì)胞因子不同,在血液中以生物活性水平循環(huán)〔30〕。目前,人們對(duì)IL-6影響胰島素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制尚不清楚,有報(bào)道顯示IL-6可介導(dǎo)胰島素抵抗,而有研究表明IL-6具有胰島素樣作用,可改善胰島素敏感性〔31,32〕。前期研究表明,人和小鼠胰島暴露于血管緊張素Ⅱ會(huì)誘IL-1依賴的IL-6表達(dá)增加,從而增強(qiáng)細(xì)胞凋亡,并損害線粒體功能和胰島素分泌〔33〕。同樣,在體內(nèi)用高脂飲食喂養(yǎng)的小鼠應(yīng)用IL-1Ra可以降低血管緊張素Ⅱ?qū)σ葝u炎癥的有害影響,恢復(fù)胰島素分泌并改善血糖〔34〕。此外,使用IL-1Ra阻斷人胰島培養(yǎng)中的IL-1信號(hào)通路,也可以阻止IL-6的誘導(dǎo),均表明促炎介質(zhì)IL-6可能是IL-1受體激活的下游分子〔26〕。

炎癥細(xì)胞因子是糖尿病患者骨質(zhì)疏松的危險(xiǎn)因素〔34〕。在有關(guān)IL-1的研究中發(fā)現(xiàn),IL-1不僅可通過(guò)誘導(dǎo)破骨細(xì)胞分化因子(RANKL)的表達(dá)來(lái)促進(jìn)破骨形成過(guò)程,而且還可通過(guò)抗凋亡作用促進(jìn)破骨細(xì)胞活性〔35〕。此外,IL-6被證實(shí)是由骨髓脂肪細(xì)胞(BMAds)分泌的一種細(xì)胞因子,其可增加破骨細(xì)胞的形成和骨吸收,從而導(dǎo)致男性和女性的骨密度降低〔36,37〕。Cianferotti等〔38〕報(bào)道,IL-6促進(jìn)破骨細(xì)胞的形成是通過(guò)刺激基質(zhì)/成骨細(xì)胞上核因子-κB受體激活因子配體(RANKL)的表達(dá)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

總之,老年T2DM合并骨質(zhì)疏松患者血清中炎癥細(xì)胞因子IL-1β與IL-6表達(dá)上調(diào),且與骨代謝指標(biāo)具有相關(guān)性。本研究為T(mén)2DM合并骨質(zhì)疏松患者的基礎(chǔ)研究和臨床診斷、治療等提供一定理論依據(jù)。