蝦青素對(duì)2型糖尿病合并骨質(zhì)疏松癥老年患者氧化應(yīng)激水平及骨密度的影響

楊曉東　彭聯(lián)明

[摘要] 目的 通過(guò)檢測(cè)氧化應(yīng)激指標(biāo)和骨密度（BMD），評(píng)價(jià)蝦青素在2型糖尿病合并骨質(zhì)疏松癥老年患者日常保健中的作用。方法 隨機(jī)抽取2020年1～6月在寧波市第一醫(yī)院江北分院接受體檢診斷為2型糖尿病合并骨質(zhì)疏松癥的老年患者60例。所有患者采用隨機(jī)數(shù)字表法分為兩組，其中研究組患者在正常飲食基礎(chǔ)上口服蝦青素軟膠囊，對(duì)照組患者不作特殊處理。分別于服藥前（T0）、服藥后1個(gè)月（T1）、服藥后2個(gè)月（T2）、服藥后3個(gè)月（T3），檢測(cè)患者血漿丙二醛（MDA）、過(guò)氧化物歧化酶（SOD）水平及骨密度。結(jié)果 T0時(shí)點(diǎn)兩組BMD、MDA、SOD水平比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），T1～T3時(shí)點(diǎn)，兩組BMD比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），研究組MDA水平明顯低于對(duì)照組，SOD水平明顯高于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。與T0時(shí)點(diǎn)比較，T1～T3時(shí)點(diǎn)，研究組MDA水平明顯降低，SOD水平升高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），BMD無(wú)明顯改變，對(duì)照組BMD、MDA、SOD水平比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。結(jié)論 蝦青素可減輕2型糖尿病合并骨質(zhì)疏松癥老年患者氧化應(yīng)激損傷，增強(qiáng)機(jī)體抗氧化能力，但對(duì)骨密度無(wú)明顯影響。

[關(guān)鍵詞] 蝦青素;2型糖尿病;氧化應(yīng)激;骨密度;骨質(zhì)疏松癥

[中圖分類(lèi)號(hào)] R587.1;R714.2? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ? ? ? ? [文章編號(hào)] 1673-9701（2022）07-0001-04

Effect of astaxanthin on oxidative stress level and bone mineral density in elderly patients with type 2 diabetes and osteoporosis

YANG Xiaodong PENG Lianming

Department of Traumatology， Ningbo First Hospital Jiangbei Branch， Ningbo Ninth Hospital， Ningbo? ?315000， China

[Abstract] Objective To evaluate the effect of astaxanthin in the daily health care of elderly patients with type 2 diabetes and osteoporosis by detecting oxidative stress indicators and bone mineral density （BMD）. Methods A total of 60 elderly patients who underwent physical examination and were diagnosed with type 2 diabetes and osteoporosis in Ningbo First Hospital Jiangbei Branch from January to June 2020 were randomly selected. They were divided into two groups using random number table method. The study group was given astaxanthin soft capsules plus normal diet，and the control group was given no special treatment. The plasma malondialdehyde （MDA），superoxide dismutase （SOD） level and bone mineral density before medicine （T0）， and at 1 month（T1）， 2 months（T2），and 3 months after medicine （T3） were detected. Results There were no significant differences in BMD，MDA and SOD levels between the two groups at T0（P>0.05）. At T1-T3， there was no significant difference in BMD level between the two groups（P>0.05）. The MDA level in the study group was significantly lower than that in the control group. The SOD level in the study group was significantly higher than that in the control group （P<0.05）. The MDA levels in the study group at T1-T3 were significantly reduced compared with that at T0（P<0.05）. The SOD level was increased（P<0.05）. There was no significant change in BMD level. There were no significant changes in BMD，MDA and SOD levels in the control group（P>0.05）. Conclusion Astaxanthin can reduce oxidative stress damage in patients with type 2 diabetes and osteoporosis and enhance antioxidant capacity of body. It has no significant effect on bone mineral density.

[Key words] Astaxanthin; Type 2 diabetes; Oxidative stress; Bone mineral density; Osteoporosis

骨質(zhì)疏松癥是以骨量減少、骨質(zhì)量受損、骨強(qiáng)度降低，導(dǎo)致骨脆性增加，易發(fā)生骨折為特征的一種全身系統(tǒng)性骨骼疾病[1]。骨密度（bone mineral density，BMD）即骨骼礦物質(zhì)密度，是骨骼強(qiáng)度的一個(gè)重要指標(biāo)，基于雙能X線吸收檢測(cè)法（dualenergy X-ray absorptiometry，DXA）的BMD檢測(cè)是臨床診斷骨質(zhì)疏松癥及預(yù)測(cè)骨折風(fēng)險(xiǎn)的金標(biāo)準(zhǔn)[2]。據(jù)世界衛(wèi)生組織估計(jì)，全世界約有4.15億人患有糖尿病，在北美超過(guò)25%的老年人患有2型糖尿病，由于慢性高血糖，晚期糖基化終產(chǎn)物和氧化損傷，導(dǎo)致糖尿病性骨質(zhì)疏松癥發(fā)生率逐年升高[3]。蝦青素是自然界中抗氧化能力最強(qiáng)的抗氧化劑，目前主要用于抗衰老，食用蝦青素可減少皮膚皺紋，減輕皮膚老化[4]。在40歲以上志愿者的研究中發(fā)現(xiàn)，連續(xù)攝入蝦青素4周，血液中氧自由基在第15天開(kāi)始逐漸下降，皮膚樣本分析顯示，角質(zhì)層脫皮減少，皮膚呈現(xiàn)年輕方向改變[5]。蝦青素的抗氧化損傷作用可能對(duì)2型糖尿病合并骨質(zhì)疏松癥老年患者的輔助治療有一定幫助，但目前仍未見(jiàn)相關(guān)報(bào)道。本研究旨在通過(guò)檢測(cè)氧化應(yīng)激水平及BMD，評(píng)價(jià)蝦青素在2型糖尿病合并骨質(zhì)疏松癥老年患者日常保健中的作用，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1一般資料

隨機(jī)抽取2020年1—6月在寧波市第一醫(yī)院江北分院接受退休職工年度體檢，被診斷為2型糖尿病合并骨質(zhì)疏松癥的老年患者60例，其中男12例，女48例，年齡60～75歲，體質(zhì)量指數(shù)（body mass index，BMI）17～26 kg/m2，所有患者均為2型糖尿病，病程3～17年。納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）根據(jù)《中國(guó)老年糖尿病診療指南（2021年版）》[6]，所有2型糖尿病患者糖化血紅蛋白<7.5%;（2）初次診斷的骨質(zhì)疏松癥未經(jīng)專(zhuān)科治療。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）由于基于DXA的骨密度檢測(cè)需要檢測(cè)腰椎骨密度，為避免外傷和手術(shù)對(duì)檢測(cè)結(jié)果的干擾，需排除腰椎骨折病史[7];（2）不能正常飲食;（3）對(duì)雞蛋、牛奶、豆制品過(guò)敏;（4）惡性腫瘤病史;（5）自身免疫性疾病病史。入選后若研究過(guò)程中對(duì)蝦青素過(guò)敏也將自動(dòng)退出研究。本研究經(jīng)醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)（倫理審查批件號(hào)：2019LIK03），所有患者或家屬簽署知情同意書(shū)。采用隨機(jī)數(shù)字表法將患者分為研究組和對(duì)照組，每組各30例。兩組患者的性別、年齡、BMI、2型糖尿病病程等一般資料比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），具有可比性。見(jiàn)表1。

1.2方法

蝦青素本身就可以輔助治療2型糖尿病，連續(xù)8周每天午餐后口服8 mg蝦青素可改善患者糖代謝，降低血壓，降低內(nèi)臟脂肪含量，降低血清果糖胺水平，且無(wú)任何不良反應(yīng)[8]。根據(jù)文獻(xiàn)[8]的方法，研究組患者在正常飲食基礎(chǔ)上口服艾詩(shī)特R蝦青素軟膠囊（湖北雅仕達(dá)生物技術(shù)有限公司，國(guó)食健字G20120275，批號(hào)：20190312）每日1次，每次2粒（0.6 g/粒），在午餐后服用，以確保蝦青素吸收效果，連續(xù)服用3個(gè)月。對(duì)照組患者僅正常飲食，不作特殊處理。

1.3觀察指標(biāo)

1.3.1氧化應(yīng)激水平&nbsp; ?分別于服藥前（T0）、服藥后1個(gè)月（T1）、服藥后2個(gè)月（T2）、服藥后3個(gè)月（T3）抽取患者外周靜脈血5 ml，離心機(jī)（德國(guó)Eppe-ndorf，型號(hào)：eppendorf centrifuge 5810）3000轉(zhuǎn)/min離心15 min，取上清液，保存在-80℃冰箱中備用，待所有患者的血液樣本均采集完畢后，常溫解凍樣本。采用硫代巴比妥酸比色法測(cè)定血漿丙二醛（malonal-dehyde，MDA）水平，采用黃嘌呤氧化酶法測(cè)定血漿超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）水平，試劑盒均購(gòu)自武漢優(yōu)爾生商貿(mào)有限公司，嚴(yán)格按照試劑盒說(shuō)明書(shū)操作。

1.3.2 BMD? 分別于T0～T3各時(shí)點(diǎn)，采用雙能X射線骨密度檢測(cè)儀（美國(guó)GE，型號(hào)：LUNAR Prodigy Primo）檢測(cè)患者腰椎L1～L4 BMD。患者取平臥位，初次腰椎掃描后，根據(jù)患者腰椎實(shí)際位置，手動(dòng)標(biāo)定X線掃描范圍為L(zhǎng)1～L4，再次行雙能X線掃描，系統(tǒng)自動(dòng)顯示患者L1～L4的BMD值。

1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，符合正態(tài)分布的計(jì)量資料以（x±s）表示，組內(nèi)不同時(shí)點(diǎn)MDA、SOD、BMD比較采用單因素方差分析，兩組比較采取獨(dú)立樣本t檢驗(yàn);計(jì)數(shù)資料以[n（%）]表示，采用χ2檢驗(yàn)，P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組氧化應(yīng)激指標(biāo)比較

與T0比較，T1、T2、T3時(shí)點(diǎn)，研究組MDA水平明顯降低，SOD水平升高（P<0.05）;對(duì)照組MDA、SOD水平均無(wú)明顯改變（P>0.05）。T0時(shí)點(diǎn)，兩組MDA、SOD水平比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），T1、T2、T3時(shí)點(diǎn)，研究組MDA水平明顯低于對(duì)照組，SOD水平明顯高于對(duì)照組（P<0.05）。見(jiàn)表2～3。

2.2 兩組BMD比較

T0～T3時(shí)點(diǎn)，兩組BMD比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），與T0時(shí)點(diǎn)比較，T1、T2、T3時(shí)點(diǎn)兩組BMD比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。見(jiàn)表4。

3 討論

氧化應(yīng)激是2型糖尿病發(fā)生和發(fā)展最關(guān)鍵的因素，轉(zhuǎn)錄和代謝途徑脂質(zhì)過(guò)氧化是導(dǎo)致2型糖尿病患者微血管和大血管并發(fā)癥的主要原因[9]。微血管病變導(dǎo)致成骨細(xì)胞發(fā)育受阻及代謝障礙，骨周轉(zhuǎn)率降低，骨骼微觀結(jié)構(gòu)和物質(zhì)特性發(fā)生變化，微骨折的積累促使骨密度、骨強(qiáng)度降低，臨床表現(xiàn)為2型糖尿病的患者骨折發(fā)生率比非2型糖尿病患者高70%[10]。不但是2型糖尿病，氧化應(yīng)激損傷還會(huì)誘發(fā)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的功能障礙，導(dǎo)致全身性骨生成減少，BMD降低，進(jìn)一步加重骨質(zhì)疏松癥[11]。近十年以來(lái)，為了找到治療糖尿病性骨質(zhì)疏松癥的有效藥物，進(jìn)行大量的臨床及基礎(chǔ)探索，但由于糖尿病誘導(dǎo)骨質(zhì)疏松癥的機(jī)制非常復(fù)雜，并未發(fā)現(xiàn)預(yù)防或改變2型糖尿病合并骨質(zhì)疏松癥患者骨折結(jié)局的特效藥，有效控制高血糖、保護(hù)骨骼健康反而是比較現(xiàn)實(shí)的方法[12]。

作為自然界中效能最強(qiáng)的抗氧化劑，蝦青素可減輕體內(nèi)活性氧簇誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激損傷，增強(qiáng)SOD活性，具有多種生物學(xué)功能，使蝦青素具有預(yù)防骨質(zhì)疏松癥的潛在功能[13]。蝦青素可增加海馬SOD水平，降低MDA、白細(xì)胞介素-1β和白細(xì)胞介素-6水平，上調(diào)海馬核因子紅細(xì)胞-2相關(guān)因子2和血紅素加氧酶-1的表達(dá)，抑制核轉(zhuǎn)錄因子-κB 的激活，大鼠海馬神經(jīng)元損傷減輕，逃避潛伏期明顯縮短，表明蝦青素具有改善2型糖尿病相關(guān)認(rèn)知功能障礙的作用[14-15]。蝦青素的抗氧化作用還可以降低醛糖還原酶活性，用于預(yù)防和治療2型糖尿病視網(wǎng)膜病變[16]。蝦青素可顯著降低2型糖尿病大鼠血清氧化低密度脂蛋白和主動(dòng)脈MDA水平，減弱內(nèi)皮依賴(lài)性血管內(nèi)皮細(xì)胞對(duì)乙酰膽堿的反應(yīng)，上調(diào)eNOS表達(dá)，降低凝集素樣oxLDL受體-1（LOX-1）表達(dá)，通過(guò)抑制ox-LDL-LOX-1-eNOS通路改善糖尿病內(nèi)皮功能障礙，蝦青素治療與內(nèi)皮功能障礙相關(guān)的糖尿病并發(fā)癥在臨床上可能是有用的[17]。由于氧化應(yīng)激損傷及血管內(nèi)皮損傷導(dǎo)致的微循環(huán)障礙均是骨質(zhì)疏松癥的誘發(fā)因素，因此，研究者在2型糖尿病合并骨質(zhì)疏松癥老年患者日常生活保健中采用蝦青素，希望提高機(jī)體抗氧化能力，緩解微循環(huán)障礙，改善骨骼健康。

生物體內(nèi)，自由基作用于膜脂發(fā)生過(guò)氧化反應(yīng)，氧化終產(chǎn)物為MDA，會(huì)引起蛋白質(zhì)、核酸等交聯(lián)聚合，具有細(xì)胞毒性，SOD是一種抗氧化金屬酶，它能催化超氧陰離子自由基歧化為氧和過(guò)氧化氫，在機(jī)體氧化與抗氧化平衡中起到至關(guān)重要的作用，MDA和SOD是臨床反映機(jī)體氧化應(yīng)激損傷的常用指標(biāo)[18-19]。BMD即骨骼礦物質(zhì)密度，反映了骨骼強(qiáng)度或骨質(zhì)疏松程度，是臨床預(yù)測(cè)骨折危險(xiǎn)性的重要依據(jù)[20]。因此，本研究采用MDA、SOD及BMD作為蝦青素用于2型糖尿病合并骨質(zhì)疏松癥老年患者日常保健的評(píng)價(jià)指標(biāo)。結(jié)果表明，連續(xù)服用蝦青素1個(gè)月后，患者即開(kāi)始出現(xiàn)血漿MDA水平降低，SOD水平升高，3個(gè)月時(shí)BMD可以有輕微改善，但并不顯著。大量研究均表明，口服蝦青素后3周甚至更快即可出現(xiàn)MDA降低、SOD升高，具有明顯的抗氧化應(yīng)激損傷作用，與本研究結(jié)果基本一致[21-22]。雖然抗氧化應(yīng)激損傷可保護(hù)成骨細(xì)胞代謝，但由于骨質(zhì)疏松癥本身是一種慢性病，其病程漫長(zhǎng)的特點(diǎn)決定了可能需要更加持久的臨床干預(yù)才能顯著提高骨密度[23]，本研究只觀察了患者3個(gè)月的BMD變化，故沒(méi)有顯著差異，這是本研究的不足之處，應(yīng)繼續(xù)作更長(zhǎng)時(shí)間的臨床研究加以探討。

綜上所述，連續(xù)口服蝦青素3個(gè)月，可減輕2型糖尿病合并骨質(zhì)疏松癥患者氧化應(yīng)激損傷，增強(qiáng)機(jī)體抗氧化能力，但對(duì)提高骨密度并無(wú)明顯效果，仍需要繼續(xù)觀察。

[參考文獻(xiàn)]

[1]? ?Ziemlewicz TJ，Maciejewski A，Binkley N，et al. Oppor- tunistic quantitative CT bone mineral density measur-ement at the proximal femur using routine contrast-enhanced scans：Direct comparison with DXA in 355 adults[J]. Journal of Bone and Mineral Research，2016，31（10）：1835-1840.

[2]? ?中華醫(yī)學(xué)會(huì)骨質(zhì)疏松和骨礦鹽疾病分會(huì).原發(fā)性骨質(zhì)疏松癥診療指南（2017）[J].中華骨質(zhì)疏松和礦鹽疾病雜志，2017，10（5）：413-443.

[3]? ?Schacter GI，Leslie WD. Diabetes and bone disease[J]. Endocrinology and Metabolism Clinics of North America，2017，46（1）：63-85.

[4]? ?Komatsu T，Sasaki S，Manabe Y，et al. Preventive effect of dietary astaxanthin on UVA-induced skin photoaging in hairless mice[J].PLoS One，2017，12（2）：e0171 178.

[5]? ?Chalyk NE，Klochkov VA，Bandaletova TY，et al. Continu-ous astaxanthin intake reduces oxidative stress and reverses age-related morphological changes of residual skin surface components in middle-aged volunteers[J]. Nutr Res，2017，48：40-48.

[6]? ?國(guó)家老年醫(yī)學(xué)中心，中華醫(yī)學(xué)會(huì)老年醫(yī)學(xué)分會(huì)，中國(guó)老年保健協(xié)會(huì)糖尿病專(zhuān)業(yè)委員會(huì).中國(guó)老年糖尿病診療指南（2021年版）[J].中華糖尿病雜志，2021，13 （1）： 14-46.

[7]? ?Krueger D，Binkley N，Morgan S. Dual-energy X-ray absorptiometry quality matters[J].Journal of Clinical Dens-itometry，2018，21（2）：155-156.

[8]? ?Mashhadi NS，Zakerkish M，Mohammadiasl J，et al. Ast- axanthin improves glucose metabolism and reduces blood pressure in patients with type 2 diabetes mellitus[J]. Asia Pacific Journal of Clinical Nutrition，2018，27（2）：341-346.

[9]? ?Rehman K，Akash MSH. Mechanism of generation of oxidative stress and pathophysiology of type 2 diabetes mellitus： How are they interlinked？[J].Journal of Cellular Biochemistry，2017，118（11）：3577-3585.

[10]? 王覃，陳德才.糖尿病對(duì)骨質(zhì)疏松癥的影響及其機(jī)制[J].中華糖尿病雜志，2016，8（1）：5-7.

[11]? Gan X， Huang S，Yu Q，et al. Blockade of Drp1 rescues oxidative stress-induced osteoblast dysfunction [J]. Biochem Biophys Res Commun，2015，468（4）：719-725.

[12]? Mohsin S，Baniyas MM，AlDarmaki RS，et al. An update on therapies for the treatment of diabetesinduced oste-oporosis[J].Expert Opinion on Biological Therapy，2019，19（9）：937-948.

[13]? Zuluaga M， Gueguen V， Letourneur D，et al. Astaxan- thin-antioxidant impact on excessive reactive oxygen species generation induced by ischemia and reperfusion injury[J]. Chem Biol Interact，2018，279：145-158.

[14]? Feng Y，Chu A，Luo Q，et al. The protective effect of ast- axanthin on cognitive function via inhibition of oxidative stress and inflammation in the brains of chronic T2DM rats[J]. Frontiers in Pharmacology，2018，9：748.

[15]? Li X，Qi Z，Zhao L，et al. Astaxanthin reduces type 2 diab-etic associated cognitive decline in rats via activation of PI3K/Akt and attenuation of oxidative stress[J].Molecular Medicine Reports，2016，13（1）：973-979.

[16]? Baccouche B，Benlarbi M，Barber AJ，et al. Short-term administration of astaxanthin attenuates retinal changes in diet-induced diabetic psammomysobesus[J].Current Eye Research，2018，43（9）：1177-1189.

[17]? Wang XJ，Tian DC，Wang FW，et al. Astaxanthin inhibits homocysteine-induced endothelial cell dysfunction via the regulation of the reactive oxygen species-dependent VEGF-VEGFR2-FAK signaling pathway[J].Molecular Medicine Reports，2019，19（6）：4753-4760.

[18]? Tsikas D. Assessment of lipid peroxidation by measuring malondialdehyde（MDA） and relatives in biological sam-ples：Analytical and biological challenges[J].Analytical Biochemistry，2017，524：13-30.

[19]? Wang Y，Branicky R，No？觕 A，et al. Superoxide dismutases： Dual roles in controlling ROS damage and regulating ROS signaling[J].The Journal of Cell Biology，2018，217（6）：1915-1928.

[20]? Kim SK. Identification of 613 new loci associated with heel bone mineral density and a polygenic risk score for bone mineral density，osteoporosis and fracture[J].PloS One，2018，13（7）：e0200 785.

[21]? Wu D，Xu H，Chen J，et al. Effects of astaxanthin supple- mentation on oxidative stress[J].Int J Vitam Nutr Res，2020，90（1-2）：179-194.

[22]? Guan L，Liu J，Yu H，et al. Water-dispersible astaxanthin-rich nanopowder：Preparation，oral safety and antioxidant activity in vivo[J].Food & Function，2019，10（3）：1386-1397.

[23]? Bone HG，Wagman RB，Brandi ML，et al. 10 years of den- osumab treatment in postmenopausal women with oste-oporosis：Results from the phase 3 randomised FREE-DOM trial and open-label extension[J].The Lancet Diabe-tes & Endocrinology，2017，5（7）：513-523.

（收稿日期：2021-02-07）