絕經(jīng)后2型糖尿病患者骨密度與腰椎骨髓脂肪的關(guān)系

林海洋，馮學(xué)問，毛小潔，陳恩福

（溫嶺市第一人民醫(yī)院，浙江 臺州 317500，1.內(nèi)分泌科；2.神經(jīng)內(nèi)科）

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絕經(jīng)后2型糖尿病患者骨密度與腰椎骨髓脂肪的關(guān)系

林海洋1，馮學(xué)問2，毛小潔1，陳恩福1

（溫嶺市第一人民醫(yī)院，浙江 臺州 317500，1.內(nèi)分泌科；2.神經(jīng)內(nèi)科）

[摘 要]目的：探討絕經(jīng)后女性2型糖尿?。═2DM）患者腰椎骨髓脂肪分?jǐn)?shù)（FF）與骨密度（BMD）的相關(guān)性。方法：絕經(jīng)后T2DM患者（T2DM組，年齡49～85歲，n=43）及正常健康對照組（年齡50～77歲，n=35）行雙能X線吸收測量法及磁共振波譜掃描，獲取腰椎BMD及L3椎體FF。檢測受試者空腹血糖（FPG）、糖化血紅蛋白（HbA1c）、胰島素（FINS）及血脂指標(biāo)，利用穩(wěn)態(tài)模型計算胰島素抵抗指數(shù)（HOMA-IR）。結(jié)果：T2DM組腰椎BMD[（1.103±0.187）g/cm2]及FF（74.1%±16.7%）與正常對照組[BMD為（1.015±0.171）g/cm2，F(xiàn)F為63.3%±12.9%]比較明顯升高。將絕經(jīng)年數(shù)、BMI、FPG、HbA1c、HOMA-IR、血脂指標(biāo)及BMD作為協(xié)變量加以校正，T2DM組FF仍較正常對照組高（F=10.857，P=0.010）。偏相關(guān)分析校正上述影響因素，正常對照組FF與BMD仍存在負(fù)相關(guān)性（r=-0.430，P=0.014），而T2DM組FF與BMD存在正相關(guān)性（r=0.385，P=0.029）。結(jié)論：絕經(jīng)后T2DM患者雖具有較高的BMD值，但其骨髓脂肪含量是增高的。

[關(guān)鍵詞]糖尿病，2型；骨密度；磁共振波譜成像；骨髓脂肪

2型糖尿?。╰ype 2 diabetes mellitus，T2DM）患者的骨密度（bone mineral density，BMD）可以是正常、降低或增高。一系列研究證實(shí)，T2DM患者骨質(zhì)疏松（osteoporosis，OP）的發(fā)生率較高，且盡管T2DM患者具有較高的BMD閾值，其骨折風(fēng)險性也是增高的[1-3]。研究還發(fā)現(xiàn)，BMD與骨髓脂肪含量存在一定的負(fù)相關(guān)性[4-6]。但T2DM患者骨髓脂肪含量與BMD的關(guān)系研究尚少。因此，本研究擬通過探測絕經(jīng)后女性T2DM患者骨髓脂肪含量的變化規(guī)律及其與BMD的關(guān)系，從新的視角解釋T2DM患者脆性骨折風(fēng)險增高的原因，為T2DM防治提供新的理論基礎(chǔ)。

1　對象和方法

1.1 研究對象 連續(xù)收集2013年1月至2014年1月期間絕經(jīng)后婦女T2DM患者43例（為T2DM組），年齡49～85歲，絕經(jīng)年限1～32年，身高146.5～165.0 cm，體質(zhì)量39.0～80.3 kg。T2DM病程1～29年，平均病程（7.69±6.14）年。所有患者均符合1999年WHO糖尿病診斷及分型標(biāo)準(zhǔn)確診為T2DM。同期自本院體檢中心收集絕經(jīng)后健康女性35例為正常對照組，年齡50～77歲，絕經(jīng)年限2～26年，身高145.0～170.0 cm，體質(zhì)量38.2～74.4 kg。詢問既往史并計算體質(zhì)量指數(shù)（body mass index，BMI），單位kg/m2。受試者知情同意本研究項(xiàng)目（2012WL053）。本研究采用了一系列的標(biāo)準(zhǔn)以消除混雜因素的影響，入選標(biāo)準(zhǔn)為：①未服用雙磷酸鹽、糖皮質(zhì)激素等影響骨代謝的藥物；②無腫瘤及放化療史、結(jié)核病史等；③無長期臥床史，無卵巢早衰（40歲以前絕經(jīng)），無子宮、卵巢切除史；④肝腎功能正常，排除T1DM、垂體、甲狀腺、甲狀旁腺、腎上腺等疾??；⑤無MRI等檢查禁忌證。

1.2BMD測定 采用美國Norland公司的XR-36型雙能X線吸收測量法（dual-energy X-ray absorptiometry，DXA）掃描儀并配置后處理分析軟件，測量前后腰椎BMD，獲得L1-L4椎體BMD均值（g/cm2）。每天早晨在測量受試者之前都要完成一次質(zhì)量保證測試，研究期間其測量結(jié)果波動在DXA的質(zhì)控圖范圍內(nèi)，變異系數(shù)CV在0.38%～0.90%范圍內(nèi)。

1.3MRI成像及圖像后處理 采用1.5T全身型超導(dǎo)MRI掃描儀進(jìn)行掃描，脊柱相控陣表面線圈。包括常規(guī)矢狀面T2WI及T1WI平掃、輕質(zhì)子單體素磁共振波譜成像（MR spectroscopy，MRS）。不抑水MRS掃描參數(shù)：根據(jù)定位掃描后，在L3椎體中心部位設(shè)置感興趣區(qū)容積，大小為15 mm×15 mm×15 mm。采用點(diǎn)解析波譜序列，TR=2 000 ms，TE=25 ms，波寬=2 000 Hz，激勵32次。掃描結(jié)束后，在專用后處理工作站進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，首先對波譜進(jìn)行基線校正，分別測量位于4.70 ppm的水峰及1.30 ppm的脂峰信號強(qiáng)度。計算L3椎體骨髓脂肪分?jǐn)?shù)（fat fraction，F(xiàn)F）[7-8]：FF=[Afat/（Afat＋Awat）]×100%。式中Afat、Awat分別指脂峰和水峰信號強(qiáng)度，F(xiàn)F表示脂肪相對信號強(qiáng)度振幅與總信號強(qiáng)度振幅（水和脂肪）的百分比。

1.4血清學(xué)檢查 受試者隔夜禁食12 h以上，于清晨空腹?fàn)顟B(tài)下采集靜脈血，立即送本院檢驗(yàn)中心測定血糖（FPG）、糖化血紅蛋白（HbA1c）、胰島素（FINS）和血脂指標(biāo)包括總膽固醇（TC）、甘油三酯（TG）、高密度脂蛋白膽固醇（HDL-C）、低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）。分別采用葡萄糖氧化酶法和放射免疫分析法測定FPG及血漿FINS水平，采用美國貝克曼全自動生化儀檢測血脂水平，所有檢測均符合實(shí)驗(yàn)室質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)。采用穩(wěn)態(tài)模型計算胰島素抵抗指數(shù)（HOMA-IR=FPG×FINS/22.5）。

1.5統(tǒng)計學(xué)處理方法 應(yīng)用SPSS18.0統(tǒng)計軟件包。計量資料用±s表示。資料正態(tài)性檢驗(yàn)采用Shapiro-Wilk，若不符正態(tài)分布，則行對數(shù)轉(zhuǎn)換。獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)及協(xié)方差分析比較組間研究參數(shù)的差異，Pearson線性相關(guān)及偏相關(guān)分析FF與BMD的相關(guān)性。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2　結(jié)果

2.1研究對象基本特征 2組研究樣本年齡及HDL-C差異無統(tǒng)計學(xué)意義（均P＞0.05），T2DM組絕經(jīng)年數(shù)、BMI、TC、TG、LDL-C、FPG、HbA1c、HOMA-IR高于正常對照組（均P＜0.05），見表1。

表1　研究對象基本特征（±s）

2.2腰椎BMD及FF值變化 在未校正任何影響因素情況下，L1-L4椎體BMD及FF組間差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均P＜0.01）。協(xié)方差分析，校正絕經(jīng)年數(shù)、BMI、TC、TG、LDL-C、FPG、HbA1c、HOMA-IR等影響因素，T2DM組腰椎BMD仍較正常對照組高。即使將腰椎BMD作為協(xié)變量，組間FF差異仍有統(tǒng)計學(xué)意義（見表2）。圖1為2組研究對象代表性MRS圖。

2.3相關(guān)性分析 正常對照組FF值與L1-L4椎體BMD存在負(fù)相關(guān)性（r=-0.621，P＜0.001）。偏相關(guān)分析校正年齡、絕經(jīng)年數(shù)、BMI及血脂指標(biāo)后，其相關(guān)性仍然存在（r=-0.430，P=0.014）。T2DM組FF值與腰椎BMD值存在正相關(guān)性（r=0.587，P＜0.001），偏相關(guān)分析校正上述影響因素后，其正相關(guān)性依然存在（r=0.385，P=0.029）。

表2　研究對象BMD及FF值比較（±s）

A為對照組患者，60歲，BMD=1.065 g/cm2，F(xiàn)F=60.1%；B為對照組患者，65歲，BMD=0.937 g/cm2，F(xiàn)F=68.3%；C為T2DM組患者，61歲，BMD=1.186 g/cm2，F(xiàn)F= 77.1%；D為T2DM組患者，64歲，BMD=1.237 g/cm2，F(xiàn)F=82.4%圖1　MRS代表性譜線圖

3　討論

BMD是反映骨強(qiáng)度的公認(rèn)指標(biāo)，是一個預(yù)測脆性骨折較為有用的因子，但研究[9]發(fā)現(xiàn)65歲以上絕經(jīng)后女性發(fā)生脆性骨折后，測定其BMD，只有10%～53%符合OP診斷標(biāo)準(zhǔn)。有時，盡管BMD在增加，但OP引起骨折危險性仍在增加[7，10]。

T2DM患者可表現(xiàn)出BMD增加。本研究結(jié)果也發(fā)現(xiàn)，校正一系列影響因素后，T2DM組腰椎BMD值仍較正常對照組高。然而，臨床研究發(fā)現(xiàn)T2DM患者其骨折風(fēng)險是增高的，推測可能是骨強(qiáng)度下降所導(dǎo)致。Ishii等[1]研究發(fā)現(xiàn)，T2DM患者雖具有更高的股骨頸BMD值，但其股骨頸強(qiáng)度復(fù)合指數(shù)（包括抗彎曲、抗擠壓及抗碰撞復(fù)合指數(shù)）卻低于非DM組，且股骨頸強(qiáng)度復(fù)合指數(shù)與胰島素抵抗指數(shù)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，意味著胰島素抵抗程度越大，骨的強(qiáng)度相應(yīng)就越低。盡管T2DM患者因?yàn)楦連MI、高胰島素血癥以及肥胖者外周芳香化酶活性增高使睪酮向雌二醇轉(zhuǎn)化增加等因素均有助于防止T2DM患者發(fā)生骨丟失，維持或升高BMD[11]。但隨著病程進(jìn)展，胰島β細(xì)胞功能逐漸衰竭，胰島素分泌減少，HbA1c升高，代謝紊亂和血管病變加重，導(dǎo)致尿鈣排出增加，1，25（OH）2VD3合成減少，從而使成骨細(xì)胞活性降低，破骨細(xì)胞活性增強(qiáng)，繼而出現(xiàn)骨量下降。

骨髓脂肪組織作為內(nèi)分泌器官廣受關(guān)注，骨髓腔內(nèi)的脂肪組織并不是簡單的代償性填充髓腔中骨小梁變薄、消失的空間[12]。骨髓脂肪組織對造血細(xì)胞以及成骨細(xì)胞、骨細(xì)胞、破骨細(xì)胞等具有重要的影響。本研究發(fā)現(xiàn)，絕經(jīng)后女性正常對照組腰椎FF值與BMD存在負(fù)相關(guān)性，這與以往的研究結(jié)果一致。一系列的研究表明，OP及低骨量都伴隨著骨髓脂肪組織增多，而且男女性人群都如此，提示BMD與骨髓脂肪存在負(fù)相關(guān)性。也有研究[13]表明，青春期女孩骨髓脂肪含量與骨礦含量存在正相關(guān)性。利用MRS測定FF值間接評估骨的強(qiáng)度或通過病理組織學(xué)定量骨髓脂肪細(xì)胞及骨小梁形態(tài)學(xué)中已得到研究[7-8，14]證實(shí)。

以往研究T2DM患者骨髓脂肪含量與BMD的關(guān)系鮮見。本研究試圖利用MRS技術(shù)測定腰椎FF，探測絕經(jīng)后T2DM患者骨髓脂肪含量的變化規(guī)律及其與BMD的關(guān)系，從新的視角解釋T2DM患者脆性骨折風(fēng)險增高的原因。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，T2DM患者高BMD閾值與腰椎FF存在正相關(guān)性，且校正BMD后，T2DM患者腰椎FF仍高于正常對照組，表明T2DM患者骨髓脂肪含量是增高的。推測其與T2DM患者高血糖和氧化應(yīng)激影響MSCs的增殖及分化有關(guān)，分析如下。

成骨細(xì)胞和脂肪細(xì)胞均來自于骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（mesenchymal stem cells，MSCs），在特定的條件下二者之間存在“此消彼長”的關(guān)系[15]。有證據(jù)表明，在高糖環(huán)境下，脂源性及肌源性干細(xì)胞脂肪形成能力增強(qiáng)而骨形成降低[16]。高血糖與MSCs共培養(yǎng)，脂肪細(xì)胞分化的特異性調(diào)節(jié)蛋白過氧化物酶體活化受體PPARγ2、脂肪酸結(jié)合蛋白FABP等表達(dá)均上調(diào)，可誘導(dǎo)MSCs向脂肪細(xì)胞分化；同時，骨形成標(biāo)記物如Runt相關(guān)基因2/核心結(jié)合因子α1、骨橋蛋白降低，導(dǎo)致成骨細(xì)胞分化減少，骨小梁結(jié)構(gòu)缺失且被大量脂肪所取代，骨的連續(xù)性及硬度下降，易發(fā)生骨質(zhì)疏松及骨折[17]。本研究中T2DM組存在血糖增高，因此表現(xiàn)出骨髓脂量增多。

研究表明，氧化應(yīng)激可導(dǎo)致骨小梁變稀疏、變細(xì)，骨小梁間隙增寬，可見骨小梁斷裂、消失，且骨髓腔中可見較多脂肪浸潤[18]。糖基化終末產(chǎn)物（AGEs）是蛋白質(zhì)、脂肪及核酸的氨基與葡萄糖或其他還原單糖在生理環(huán)境中發(fā)生非酶催化反應(yīng)所生成的穩(wěn)定的共價化合物。長期高血糖使AGEs在體內(nèi)大量蓄積，并且與許多大分子化合物形成不可逆的交聯(lián)。AGEs通過促進(jìn)MSCs內(nèi)活性氧生成，減少抗氧化酶生成，增強(qiáng)氧化應(yīng)激，破壞細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定性，從而促進(jìn)MSCs成脂分化，阻止其成骨分化，抑制成骨細(xì)胞生長[19]。因此，T2DM患者表現(xiàn)出骨髓脂肪浸潤。這可以部分解釋T2DM患者骨強(qiáng)度下降可能是骨髓脂肪增多，但骨折風(fēng)險更高的原因。

綜上所述，T2DM對骨代謝的影響非常復(fù)雜，T2DM患者雖具有較高的BMD閾值，但其腰椎骨髓脂肪含量是增高的。由此推測，將來的研究可通過改變骨髓微環(huán)境或改變細(xì)胞分化過程中基因的表達(dá)方式，使骨髓脂肪細(xì)胞能夠去分化，轉(zhuǎn)分化為有生物活性的成骨細(xì)胞表型，產(chǎn)生足夠數(shù)量的成骨細(xì)胞，可達(dá)到治療DM患者所致的骨代謝紊亂的目的。

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（本文編輯：丁敏嬌）

The relationship between bone density and marrow fat in postmenopausal females with type 2 diabe-tes

LIN Haiyang1,FENG Xuewen2,MAO Xiaojie1,CHEN Enfu1.1.Department of Endocrinology,the First People’s Hospital of Wenling,Taizhou,317500; 2.Department of Neurology,the First People’s Hospital of Wenling,Taizhou,317500

Abstract:Objective:To explore the relationship between vertebral bone density (BMD) and marrow fat fraction (FF) in postmenopausal females with type 2 diabetes (T2DM).Methods:Patients with T2DM (49-85 years,n=43) and healthy controls (50-77 years,n=35) underwent DXA and MR spectroscopy scanning to obtain BMD and FF.Blood glucose (FPG),HbA1c,fasting insulin (FINS) and total cholesterol (TC),triglycerides (TG),high-density lipoprotein cholesterol (HDL-C) and low-density lipoprotein cholesterol (LDL-C) were measured after fasting for 12 h.Homeostasis model assessment was performed to assess the status of insulin resistance (HOMA-IR).Results:Subjects with T2DM had higher vertebral BMD [(1.103±0.187)g/cm2]and FF (74.1%±16.7%) than those of healthy controls [BMD=(1.015±0.171) g/cm2,FF=63.3%±12.9%,respectively].Even controlling for years of menopause,BMI,FPG,HbA1c,HOMA-IR and blood lipids index,FF in the T2DM group remained higher than that in the control group (F=10.857,P=0.010).FF was inversely correlated to BMD in the control group (r=-0.430,P=0.014) but positively associated with BMD in the T2DM group (r=0.385,P=0.029) after adjustment for the confounders.Conclusion:Despite having higher BMD values,patients with T2DM in postmenopausal females have higher vertebral marrow fat content.

Key words:diabetes,type 2; bone mineral density; MR spectroscopy; marrow fat

通信作者：陳恩福，主任醫(yī)師，Email：zhangdym@163.com。

作者簡介：林海洋（1978-），男，浙江溫嶺人，副主任醫(yī)師，在職碩士生。

基金項(xiàng)目：溫嶺市科技局科研基金資助項(xiàng)目（2010WLCB0085）。

收稿日期：2015-03-05

[中圖分類號]R589.5

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

DOI:10.3969/j.issn.2095-9400.2016.01.006