2型糖尿病患者晚期糖基化終末代謝產(chǎn)物與骨代謝的相關(guān)性

孫建然 祝捷 趙兵 章詩琪 鄧大同 潘發(fā)明 葉山東 陳超*

1.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)附屬第一醫(yī)院內(nèi)分泌科，安徽 合肥 230001 2.安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院內(nèi)分泌科，安徽 合肥 230022 3.安徽醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院，安徽 合肥 230032

2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus，T2DM)和骨質(zhì)疏松癥(osteoporosis，OP)是內(nèi)分泌領(lǐng)域常見的慢性疾病，并且T2DM患者發(fā)生骨折的風(fēng)險顯著高于非糖尿病患者[1]。糖尿病的各種大血管和微血管病變是導(dǎo)致患者病死率增加的一項重要原因[2]。因為持續(xù)的高血糖狀態(tài)導(dǎo)致了晚期糖基化終末代謝產(chǎn)物(advanced glycation endproducts，AGEs)明顯增加，AGEs與糖基化終末代謝產(chǎn)物受體(receptor of advanced glycation endproducts，RAGE)相結(jié)合引起的病理生理學(xué)效應(yīng)加速了動脈粥樣硬化的進展[3]。

AGEs是由蛋白質(zhì)、脂質(zhì)以及核酸通過非酶糖基化作用形成的一種化合物。在糖尿病患者中，一些還原糖如戊糖等的羧基，與蛋白質(zhì)的游離氨基端發(fā)生非酶促糖基化作用(Maillard)，形成Schiff堿，該過程迅速、可逆[4]。當葡萄糖的濃度下降時，Schiff堿可在數(shù)分鐘內(nèi)分解。但是經(jīng)過數(shù)天后，部分Schiff堿形成較為穩(wěn)定的酮氨類化合物(Amadori產(chǎn)物)。經(jīng)過數(shù)周至數(shù)月的時間，Amadori產(chǎn)物經(jīng)過進一步的氧化、脫水和凝聚，最終形成不可逆且具有熒光性的大分子化合物AGEs[4]。

近年來有研究者發(fā)現(xiàn)，AGEs與RAGE相互作用，通過破壞破骨細胞和成骨細胞的細胞核因子NF-κB導(dǎo)致骨形成過程紊亂，對OP的發(fā)生起了重要的作用[5]。本文通過分析306例T2DM患者的AGEs，探討其與骨代謝的相關(guān)性。

1 對象與方法

1.1 納入及排除標準

納入標準：參照1999年世界衛(wèi)生組織的糖尿病診斷及分型標準[6]，選取2018年1月至2020年4月于中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)附屬第一醫(yī)院內(nèi)分泌科住院的T2DM患者306例。排除標準：1型糖尿病、妊娠期糖尿病及其他特殊類型的糖尿病、T2DM伴急性并發(fā)癥、影響骨代謝性的疾病，如甲狀旁腺功能亢進癥、嚴重肝腎功能不全、惡性腫瘤、自身免疫性疾病、服用影響骨代謝藥物者等。

1.2 分組

通過AGEs分值水平進行三分位分組，T1組(AGEs<80 AU；低水平組)，T2組(80 AU≤AGEs<100 AU，中水平組)，T3組(AGEs≥100 AU，高水平組)[5]。經(jīng)我院倫理委員會批準，所有受試對象均簽署知情同意書。

1.3 臨床資料采集

1.3.1患者的基本信息：包括姓名和體質(zhì)量指數(shù)(body mass index，BMI)=體重(kg)/身高2(m2)等。

1.3.2實驗室檢測：禁食8 h后，于次日凌晨空腹采集靜脈血，采用全自動生化分析儀測定相關(guān)指標，包括空腹血糖、肝腎功能、電解質(zhì)、糖化血紅蛋白、甘油三酯、總膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇、高密度脂蛋白膽固醇、極低密度脂蛋白膽固醇、25羥維生素D、甲狀旁腺激素、骨鈣素、I型前膠原氨基末端肽、I型膠原C端肽。計算校正血清總鈣(mmol/L)=血清總鈣(mmol/L)-0.02×[白蛋白(g/L)-40 g/L]。

1.3.3骨密度測定：使用雙能X線骨密度儀測定骨密度，OP的診斷標準參照2017年原發(fā)性骨質(zhì)疏松的診療指南[7]：骨密度T值≤-2.5為OP，-2.5 SD-1 SD為骨量正常。

1.3.4AGEs的測定：采用AGEs熒光光譜儀對受試者右前臂內(nèi)側(cè)皮膚熒光進行檢測，共檢測3次，取平均值，記錄AGEs分值結(jié)果(單位為AU)。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 研究對象的臨床特征

由表1可見，混雜因素包括年齡、病程、絕經(jīng)、總蛋白、白蛋白、血肌酐、LogPTH、校正后血鈣，在這3組中差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。在T3組中，年齡最大、病程最長、絕經(jīng)后比例次低、白蛋白最低、血肌酐水平最高。

2.2 T2DM患者AGEs與骨密度和骨代謝相關(guān)指標的關(guān)系

采用Pearson相關(guān)分析，結(jié)果提示AGEs與股骨頸骨密度呈負相關(guān)(r=-0.16，P=0.006)，與腰椎骨密度呈負相關(guān)(r=-0.14，P=0.042)，見表2。同時采用Spearman相關(guān)分析，結(jié)果提示AGEs與OC呈負相關(guān)(r=-0.14，P=0.026)，見表2。

表1 研究對象的臨床特征Table 1 Clinical characteristics of included subjects

表2 AGEs與骨代謝以及糖代謝指標的相關(guān)性分析

2.3 影響AGEs的單因素和多因素回歸分析

以AGEs作為因變量，以年齡、病程、BMI等指標作為自變量進行單因素線性回歸分析，結(jié)果提示年齡、病程、TC、總蛋白、白蛋白、sCr、血鈣、血磷、股骨頸骨密度對AGEs的影響有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，納入多因素分析，見表3。

以AGEs作為因變量，以年齡、病程等指標作為自變量，經(jīng)過多元線性回歸分析，結(jié)果顯示，年齡、白蛋白、病程是AGEs的影響因素，見表4。單因素方差分析表明，在最低AGEs組(T1)腰椎和股骨頸骨密度最高，在最高AGEs組(T3)腰椎和股骨頸骨密度最低，見圖1；腰椎和股骨頸T值在最低AGEs組(T1)也比最高AGEs組(T3)高，見圖2。

圖1 股骨頸(A)和腰椎(B)的骨密度值Fig.1 BMD of the femur neck (A) and lumbar vertebrae (B)

圖2 股骨頸(A)和腰椎(B)的T值Fig.2 T values of the femur neck (A) and lumbar vertebrae (B)

表4 影響AGEs的多元線性回歸分析

2.4 不同AGEs水平對OP發(fā)病風(fēng)險的影響

單因素分析有意義的自變量(P<0.05)，納入多因素的Logistic回歸分析提示，以T1組研究對象為參照，T2組研究對象發(fā)生OP的OR值為1.14(95%CI：1.06～2.08)，T3組的OR值為1.58(95%CI：1.34～2.37)。同時發(fā)現(xiàn)，年齡(OR=1.07，95%CI：1.03～1.11)是OP的危險因素，而尿酸(OR=0.98，95%CI：0.97～0.99)是OP的保護因素。見表5。

3 討論

Poiana等[8]指出糖尿病可以影響骨骼的質(zhì)量。Hein等[9]通過高效液相色譜法分析OP患者血清中的AGEs水平，結(jié)果提示，OP組AGEs水平明顯高于對照組。進一步通過骨組織活檢髂骨嵴進行形態(tài)學(xué)觀察，同時將AGEs的主要分子結(jié)構(gòu)類型，如咪唑酮進行免疫組化染色，結(jié)果表明在OP患者的骨樣本中存在大量的AGEs。上述結(jié)果表明AGEs可能干擾了骨重建，即它對成骨細胞或破骨細胞或?qū)烧叩幕顒佣籍a(chǎn)生了影響。

表5 不同AGEs水平對OP的影響Table 5 Effect of different AGEs levels on osteoporosis

本研究發(fā)現(xiàn)，AGEs水平與股骨和腰椎的骨密度均呈現(xiàn)負相關(guān)。表明AGEs的不斷累積對骨組織有一定的損害作用。AGEs在體內(nèi)可能通過如下機制發(fā)揮其作用[10]：①AGEs抑制間充質(zhì)干細胞的增殖，誘導(dǎo)其凋亡，并阻止其分化為骨和軟骨組織。②AGEs的積累增加了RAGE的表達，RAGE不僅是AGEs的受體，同樣也是高遷移率族蛋白等炎癥因子的受體，可增強組織炎癥反應(yīng)。AGEs與RAGE結(jié)合后，可激活體內(nèi)如ERK、MAPK、JNK等多種信號傳導(dǎo)通路，促進粘附分子的表達，使骨膠原基質(zhì)硬化，降低了骨組織的硬度。

骨代謝標志物可作為評估骨折風(fēng)險的指標。OC是成骨細胞分泌的、反映骨形成的標志物之一。本研究發(fā)現(xiàn)，OC與AGEs呈負相關(guān)。提示AGEs可能通過抑制成骨細胞的活動，從而使骨轉(zhuǎn)化率降低。Cortizo等[11]發(fā)現(xiàn)，AGEs與RAGE或其他受體介導(dǎo)與成骨細胞相結(jié)合，通過ERK等信號通路，在低濃度AGEs存在時可維持成骨細胞的增殖和分化；而在高濃度AGEs時，則抑制成骨細胞的分化，導(dǎo)致成骨細胞的數(shù)量減少、活性降低、成骨作用弱化，骨吸收大于骨形成，從而導(dǎo)致OP。

本研究未發(fā)現(xiàn)AGEs與β-CTX呈現(xiàn)負相關(guān)，與李雪國等[12]研究不同。其樣本量僅有116例且僅有男性人群。本研究的樣本量有306例且包括不同性別的人群，因此本研究的樣本量具有更高的統(tǒng)計效能。同時，本研究觀察到AGEs與LogPTH水平正相關(guān)，分析其原因：本研究人群的年齡段為中老年人群，PTH升高主要與維生素D合成減少、腸道鈣吸收減少有關(guān)，PTH升高是骨代謝負平衡的一項指標[13]。此外，本研究發(fā)現(xiàn)尿酸是OP的保護因素，魏婷等[14]推測血尿酸對骨代謝可能存在雙重作用，正常偏高的血尿酸對骨代謝發(fā)揮一定的保護作用。

綜上所述，本研究表明在T2DM人群中，AGEs受到年齡、血清白蛋白及病程的影響，高AGEs水平的T2DM患者有較高的OP發(fā)病風(fēng)險，提示AGEs對骨代謝有一定的損害作用。雖然目前對AGEs影響骨代謝的具體機制有待進一步研究，但是AGEs抑制劑的產(chǎn)生將會給T2DM合并OP的治療帶來新的策略。