2型糖尿病女性患者骨密度與骨轉換率的相關性

張銀華，龔瑞，李晨鐘，胡世弟，沈潔，2

1南方醫科大學第三附屬醫院內分泌代謝科，廣東廣州 510630；2南方醫科大學順德醫院，廣東佛山528000

2型糖尿病（T2DM）患者患骨質疏松和骨折的風險比非糖尿病患者更高［1］，而2型糖尿病合并低創傷性骨折患者的骨密度（BMD）可表現為正常、降低甚至增高［2-3］，提示BMD對于T2DM合并骨質疏松的診斷不夠全面，存在假陽性或者假陰性的情況，故臨床上有必要結合其他指標來輔助診斷。

骨轉換標志物（BTMs）可分為骨形成和骨吸收標志物。骨形成標志物如骨鈣素N 端中分子片段（NMID）由成骨細胞合成或原骨膠原代謝所產生。而骨再吸收標志物如β-Ⅰ型膠原C-末端交聯（β-CTX）則是破骨細胞合成或膠原降解的產物。結合骨代謝指標與骨密度能整體反映2型糖尿病骨代謝平衡的變化特點，BTMs可作為T2DM并發低創傷性骨折的輔助診斷手段。目前骨質丟失被認為是由于骨轉換率的增加以及骨形成和骨吸收之間不平衡的結果。然而，目前尚不清楚骨轉換率或骨重建率與骨流失率之間的相關程度［4-5］。單個的骨吸收或者骨轉換標志物無法評估骨轉換率或骨重建率。因此，從全身骨轉換和骨平衡的角度來描述BTMs可能更具有指導意義。目前骨平衡計算方法有以下4種：計算相對于同齡對照組的絕經后婦女Z值［6］；使用多個BTMs的中位數來計算骨轉換和骨平衡［7］；基于尿I型膠原交聯氨基末端肽和血清骨鈣素（OC）之間的關系來計算絕經后婦女骨平衡指數，該指數與絕經期脊柱骨質丟失有關，但與股骨頸無關［8］；Ⅰ型前膠原氨基端前肽和Ⅰ型膠原C-末端交聯經過標準正態轉換后，分別來計算骨形成T值和骨吸收T值，結合兩者T值來計算骨轉換率和骨重建率，以往研究表明絕經后10年內女性的骨轉換率與骨丟失率之間的存在負相關［9］。本研究引用了以上第4種統計方法，通過比較T2DM女性患者中骨質疏松組和骨量正常組的骨轉換率T值和骨重建率T值來評估總體骨轉換率和骨重建率，探討骨轉換率和骨重建率與骨密度之間的相關性，為T2DM并發低創傷性骨折的早期診斷和預防提供新的視角。

1 資料與方法

1.1 一般資料

收集2011年4月～2020年9月在南方醫科大學第三附屬醫院內分泌科住院的女性T2DM患者201例。納入標準：均符合1999年WHO糖尿病診斷標準；所有患者在住院期間已完善β-CTX（骨吸收的標志）和NMID（骨形成的標志）測定，并已完整行腰椎（L1～4）及左側髖關節雙能X線吸收法測定檢查。排除標準：1型糖尿病、繼發型糖尿病患者；患有甲狀腺疾病、甲狀旁腺疾病、腎功能不全、腫瘤、各種急性及慢性感染、結締組織病、代謝綜合征等可能影響糖代謝、骨代謝的疾病；長期服用鈣劑、抗骨質疏松藥、糖皮質激素、噻唑烷二酮類降糖藥等可能影響骨代謝的藥物；長期大量吸煙、飲酒者；絕經前的孕婦。201例T2DM住院患者年齡64.93±10.21 歲，平均糖化血紅蛋白（HbA1c）（7.50±2.69）%。與骨量正常組相比，骨質疏松組年齡、收縮壓、HbA1c和肌酐差異有統計學意義（P<0.05），舒張壓、血清總膽固醇、高密度脂蛋白膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇、β-CTX和N-MID差異均無統計學意義（P>0.05，表1）。

表1 患者一般臨床資料Tab.1 Comparison of general date among groups(Mean±SD)

1.2 資料采集

由專人采集并記錄病史內容，包括患者年齡、既往病史、用藥史（降糖方案、激素、鈣劑、抗骨質疏松藥等使用情況）、月經史、吸煙及飲酒史等臨床資料。

1.3 實驗室檢查

研究對象均空腹8 h以上，入院次日清晨抽取正中靜脈血標本送檢，檢測β-CTX和N-MID、HbA1c、血清總膽固醇、甘油三酯、高密度脂蛋白膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇、肌酐。

1.4 骨密度及髖部幾何結構參數測定

采用Prodigy雙能X線骨密度儀（GE），該儀器由骨密度檢測室專人操作，變異系數為<1.0%。測量所有研究對象的后前位BMD：腰椎（L1～4）、總體（L1～4-BMD）、左側股骨頸（FN-BMD）、髖部總體（TH-BMD），變異系數分別為0.97%、2.20%、2.97%、0.99%。根據世界衛生組織骨質疏松診斷標準：T值>-1.0為骨量正常；-2.5

1.5 統計學方法

應用SPSS20.0軟件對數據進行統計分析，符合正態分布的數據計量資料以均數±標準差表示，多組間比較采用方差分析，將CTX 和N-MID 進行標準正態轉換。每個BTMs的T值被用來計算骨形成T值和骨吸收T值，計算公式為：T值=（BTM-平均BTM）/標準差。根據骨形成T值和骨吸收的T值來計算骨轉換率[骨轉換率T值=（骨形成T值+骨吸收T值）/2）]和骨重建率[（骨重建率T值=骨形成T值-骨吸收T值）]。BMD與骨轉換率T值之間的相關性采用Pearson相關分析，在校正HbA1c時采用Partial偏相關分析。以P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 BMD及骨轉換率T值和骨重建率T值比較

骨量減少組的L1～4-BMD、FN-BMD、TH-BMD較骨量正常組分別下降了0.2、0.193、0.215 g/cm2，差異均有統計學意義（P<0.05）；骨質疏松組的L1～4-BMD、FN-BMD、TH-BMD較骨量正常組下降了0.307、0.327、

圖1 骨量正常組和骨質疏松組的DXA影像比較Fig.1 Comparison of DXAimages between normal bone mass group and osteoporosis group

表2 三組BMD及骨轉換率T值和骨重建率T值比較Tab.2 Comparison of BMD and T-score of bone turnover and bone balance

2.2 髖部骨轉換率T值與髖部BMD的相關性分析

Pearson 相關性分析顯示，骨轉換率T 值與髖部BMD呈負相關（r=-0.14，P<0.05），HbA1c與髖部BMD、骨轉換率T值無相關性（表3）。Partial偏相關分析顯示，在校正HbA1c后，骨轉換率T值與髖部BMD呈負相關（r=-0.144，P<0.05，表3）。

表3 骨轉換T值與髖部BMD的相關性分析Tab.3 Correlation of T-score of bone turnover and hip BMD

3 討論

本研究的T2DM女性患者一般資料分析顯示，骨質疏松組的N-MID和β-CTX較骨量正常組差異無統計學意義，但本研究人群年齡跨度大，骨質疏松組的骨標志物呈現高骨轉換和低骨轉換兩種狀態，N-MID和β-CTX水平呈非線性改變，故組間單因素分析的組間差異沒有統計學意義。這提示單個骨標志物不能很好反應骨丟失，受影響因素較多，故我們在本研究中采用了新的評估方法，結合骨形成標志物和骨吸收標志從整體上評估骨轉換或骨重建與骨丟失之間的相關程度。本研究的N-MID和β-CTX經過標準正態轉換后，分別來計算骨形成T值和骨吸收T值，結合兩者T值來計算骨轉換率和骨重建率。本研究骨質疏松組的骨轉換率T值較骨量正常組，差異有統計學意義（P<0.05），說明經過新的統計方法轉換后，BTMs與BMD之間的關聯才更顯著。

但本研究只有髖部BMD的骨質疏松組的骨轉換率T值與骨量正常組的差異有統計學意義（P=0.041），股骨頸和腰椎等部位的骨質疏松組的骨轉換率T值與骨量正常組的差異無統計學意義（P>0.05）。這可能是由于腰椎骨密度容易受到椎體壓縮性骨折、骨質增生和鄰近主動脈鈣化灶等影響而容易得出陰性結論［10］。Pearson相關性分析顯示，骨轉換率T值與髖部BMD呈負相關（r=-0.14，P=0.049），Partial 偏相關分析顯示，在校正HbA1c 后，骨轉換率T 值與髖部BMD 呈負相關（r=-0.144，P=0.043），這提示校正血糖對BMD的影響因素后，骨轉換率T值與髖部BMD仍呈負相關，提示T2DM女性患者隨著骨轉換率T值的升高，髖部BMD呈下降的趨勢，并發骨質疏松骨折的風險也會隨之增高。這提示本研究的T2DM女性患者的骨質疏松組的骨轉換率增高，符合絕經后骨質疏松的骨轉換特點。絕經后骨質疏松癥一般發生在女性絕經后5～10年內；絕經期的開始預示著骨骼基本多細胞單位激活頻率的增加，骨吸收期的延長，骨形成期的縮短［11］。生化指標顯示，骨代謝呈高轉換狀態［12］。有研究發現在絕經后1～10年的女性中，骨轉換率T值與BMD存在負相關性，與本研究的結果相一致。

本研究骨轉換率T 值與髖部BMD 相關性較弱（r=-0.14），可能由于衰老引起的退行變干擾了T2DM人群骨轉換T值與髖部BMD之間的關系。本研究骨質疏松組平均年齡72.59±8.732歲，70歲以后發生的骨質疏松主要由衰老引起［13］，與衰老相關的炎癥和氧化應激，可能是骨形成和骨吸收失衡的主要原因［14］，血清骨鈣素和CTX呈低水平，呈現低骨轉換狀態［15］。但本研究中T2DM骨質疏松組呈高骨轉換狀態，提示該人群骨質疏松的主要原因仍然是絕經后雌激素缺乏引起的。

有研究報道，血清骨鈣素、血清Ⅰ型原膠原N-端前肽、β-CTX和堿性磷酸酶水平的升高與男性3個部位骨密度水平的降低相關，同時與女性腰椎骨密度水平降低有關［5］。骨重建分為吸收、逆轉、形成和休止4個階段。在健康的年輕成人骨骼中，骨重建可以移除和替換舊骨以及受損骨，從而保持骨強度［16］。骨重建的變化可由骨形成和骨吸收的BTMs來反映。β-CTX是破骨細胞骨吸收時，I型膠原被降解所產生的C-末端交聯片段。因此，β-CTX被認為是破骨細胞活性和骨吸收的標志［17］。有研究報道，在絕經后期婦女中，血清骨鈣素和CTX的低水平與胰島素抵抗風險增加和長期發生糖尿病風險增加相關［15］。因本臨床研究選擇了T2DM人群做數據分析，故選擇β-CTX來計算骨吸收T值。

本研究對引用的統計方法做相關調整，在計算骨形成T值時選用N-MID，非引用研究的Ⅰ型前膠原氨基端前肽，因本研究人群為T2DM患者，選用骨鈣素更能符合該人群在糖尿病這種疾病狀態下骨代謝狀態。骨鈣素是由成骨細胞合成和分泌的，主要儲存在骨基質中的一種特異非膠原骨基質蛋白質，在骨重塑和骨吸收過程中釋放進入血液［18］，在血液循環過程中，被分解為骨鈣素N端中分子片段（N-MID）。骨鈣素在動物模型體內被證明是一個新陳代謝活躍的激素,提高胰島β細胞功能和促進胰島素分泌，同時增強骨骼肌和脂肪組織對胰島素的敏感性［19］。有縱列研究表明，血清骨鈣素是糖尿病發生的獨立危險因素［20］。有研究顯示在T2DM患者中，血清骨鈣素水平較糖耐量正常者明顯降低，與空腹血糖、HbA1c，脂含量和胰島素抵抗呈負相關［21］，故本研究選擇N-MID來計算骨形成T值。

本研究仍存在一定的局限性，研究人群僅限于中國南方婦女，可能不適用于男性和其他種族，仍需擴大人群樣本量去驗證該統計方法的檢驗效力。骨代謝標志物已被廣泛應用于預測骨質疏松癥患者治療后發生骨折的風險、評估骨折愈合和骨質疏松治療藥物的選擇等方面，但是骨形成和骨吸收之間的平衡程度，以及骨轉換率和骨重塑與骨流失率之間的關系仍然不清楚，本研究通過結合骨形成和骨吸收的骨標志物來計算骨轉換率T值，并結合BMD來證實，在T2DM女性患者人群中，骨轉換率T值與髖部BMD呈負相關，提示T2DM患者隨著骨轉換率T值的升高，BMD呈下降的趨勢，并發骨質疏松骨折的風險也會隨之增高。在未來，骨轉換率T值方法有可能應用在T2DM人群里預測骨折和監測骨合成和抗吸收治療的效果。