脂質(zhì)運(yùn)載蛋白2和老年2型糖尿病患者骨密度和骨轉(zhuǎn)換標(biāo)志物的相關(guān)性研究

王煒 葉山東 錢立庭 任安 陳超 邢學(xué)農(nóng) 李素梅 徐將 劉茜 周婉

1. 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)附屬第一醫(yī)院(安徽省立醫(yī)院)內(nèi)分泌科，安徽 合肥 230001 2. 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)附屬第一醫(yī)院(安徽省立醫(yī)院)糖尿病研究室，安徽 合肥 230001 3. 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)附屬第一醫(yī)院(安徽省立醫(yī)院)腫瘤放療科，安徽 合肥 230001

糖尿病是骨質(zhì)疏松的重要病因。相對(duì)于糖代謝正常人群，2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus，T2DM)患者更易發(fā)生骨質(zhì)疏松性骨折[1]。盡管目前確切原因尚不清除，但人們普遍認(rèn)為，T2DM患者內(nèi)分泌系統(tǒng)和代謝的改變與導(dǎo)致骨質(zhì)疏松的骨代謝改變關(guān)系密切[2]。脂質(zhì)運(yùn)載蛋白2(lipocalin 2，LCN2)屬于脂質(zhì)運(yùn)載蛋白lipocalin家族。LCN2是一種分泌型糖蛋白，研究表明，它和以血糖增高為特征的T2DM、代謝綜合征關(guān)系密切，參與糖代謝的調(diào)控[3]。近年來，小鼠模型的研究表明，成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞都有LCN2的表達(dá)[4-6]。國外一項(xiàng)臨床研究也揭示了LCN2和絕經(jīng)期老年女性骨密度的相關(guān)性[7]。相對(duì)于糖代謝正常人群，T2DM患者血清中LCN2含量明顯增高[8-9]。然而，LCN2是否和糖尿病骨代謝有關(guān)，目前國內(nèi)外尚未見文獻(xiàn)報(bào)道。因此，研究旨在觀察老年T2DM患者骨密度(bone mineral density，BMD)和骨轉(zhuǎn)換標(biāo)志物(bone turnover marker，BTM)與血清LCN2水平的相關(guān)性，探討LCN2對(duì)糖尿病骨代謝的影響。

1 對(duì)象和方法

1.1 研究對(duì)象

選取從2016年6月至2017年11月在我院內(nèi)分泌科住院的T2DM患者84例。選取同時(shí)期同地區(qū)健康體檢者35名作為糖代謝正常對(duì)照。所有入選者年齡≥60歲，女性患者均已絕經(jīng)。T2DM和糖代謝正常診斷符合1999年世界衛(wèi)生組織糖尿病診斷及分型標(biāo)準(zhǔn)。排除標(biāo)準(zhǔn)：肝、腎功能損害，糖尿病酮癥酸中毒、高血糖高滲狀態(tài)，影響骨代謝的內(nèi)分泌疾病(性腺、腎上腺、甲狀旁腺及甲狀腺疾病)、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等自身免疫性疾病，嚴(yán)重心、肺臟器疾病，惡性腫瘤，各種先天性和獲得性骨代謝異常疾病，近期服用抗骨質(zhì)疏松藥物、鈣劑、維生素D及糖皮質(zhì)激素類藥物史。本研究獲得安徽省立醫(yī)院臨床研究倫理委員會(huì)同意，入選對(duì)象在簽署知情同意書后方納入本研究。

1.2 方法

1.2.1一般臨床資料：所有患者均由?？漆t(yī)生采集病史并進(jìn)行體格檢查，記錄性別、年齡，測(cè)量身高、體重，計(jì)算體質(zhì)量指數(shù)(body mass index，BMI)，BMI=體重(kg)/身高2(m2)。

1.2.2血指標(biāo)檢測(cè)：所有患者在隔夜空腹8 h后，在次日清晨靜脈抽取肘靜脈血，測(cè)定空腹血糖(fasting plasma glucose，F(xiàn)PG)、糖化血紅蛋白(glycosylated hemoglobin，HbAlc)、25-羥維生素D[25(OH)D]、I型膠原交聯(lián)羧基末端肽(collagen type 1 cross-linked C-telopeptide，CTX)、Ⅰ型前膠原氨基端延長(zhǎng)肽(type 1 N-terminal procollagen，P1NP)、全段甲狀旁腺素(intact parathyroid hormone，iPTH)以及丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶(alanine aminotransferase，ALT)、天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶(aspartate aminotransferase，AST)、血肌酐(serum creatinine，sCr)、血鈣(Ca)、血磷(P)等指標(biāo)。HbAlc采用高壓液相法檢測(cè)，25(OH)D、iPTH、CTX和P1NP均采用瑞士羅氏公司Cobas e601電化學(xué)發(fā)光免疫分析儀檢測(cè)。FPG、ALT、AST、sCr、Ca和P等指標(biāo)用日本日立公司7600-020全自動(dòng)生化分析儀檢測(cè)。LCN2檢測(cè)采用ELISA法，操作按照說明書步驟進(jìn)行。

1.2.3BMD測(cè)定：采用美國GE公司Lunar Prodigy雙能X線骨密度儀，由經(jīng)培訓(xùn)的?？漆t(yī)生負(fù)責(zé)測(cè)量。通過后前位測(cè)定患者左股骨頸和腰椎1～4(L1～4)的BMD(g/cm2)。每天在檢測(cè)BMD前用標(biāo)準(zhǔn)體模對(duì)儀器進(jìn)行掃描校驗(yàn)以保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 老年非T2DM與T2DM組間LCN2水平及骨密度的差異

本研究納入84例老年T2DM患者，平均年齡(68.38±6.56)歲，包括男性43例，女性41例，血清LCN2含量為(197.13±42.15)ng/mL。納入35名老年非T2DM對(duì)照，包括男性17名，女性18名，血清LCN2含量為(172.29±54.71)ng/mL，對(duì)照組LCN2水平低于T2DM組(P=0.01)。對(duì)照組腰椎BMD[(1.01±0.19) g/cm2]和股骨頸BMD[(0.82±0.16) g/cm2]與T2DM組相比[腰椎BMD：(1.05±0.22) g/cm2，股骨頸BMD：(0.84±0.15) g/cm2]，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

2.2 T2DM組一般臨床資料和不同LCN2水平組各項(xiàng)指標(biāo)的比較

老年T2DM組按照血清LCN2水平三分位分組，分為T1組(<157.25 ng/mL)、T2組(157.25～236.65 ng/mL)和T3組(>236.65 ng/mL)。如表1所示，3組間男女人數(shù)構(gòu)成、年齡、BMI、ALT、AST、Ca、P、25(OH)D和iPTH差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)。3組間sCr、腰椎BMD、股骨頸BMD、P1NP、CTX、FPG和HbA1c差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)。其中sCr、腰椎BMD、股骨頸BMD、P1NP和CTX伴隨LCN2水平的增高而增高，而FPG和HbA1c伴隨LCN2水平的增高而降低(P均<0.05)。

表1 老年T2DM組按照血清LCN2水平進(jìn)行三分位分類比較Table 1 The comparison of characteristics among three LCN2 tertiles

注：ALT：丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶；AST：天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶；BMI：體質(zhì)量指數(shù)；LCN2：脂質(zhì)運(yùn)載蛋白2； sCr：血清肌酐。與T1組比較，**P<0.01。

續(xù)表1 老年T2DM組按照血清LCN2水平進(jìn)行三分位分類比較Continued table 1 The comparison of characteristics among the three LCN2 tertiles

注：25(OH)D：25羥維生素D；CTX：I型膠原交聯(lián)羧基末端肽；FPG：空腹血糖；HbA1c：糖化血紅蛋白；iPTH：全段甲狀旁腺素；P1NP：Ⅰ型前膠原氨基端延長(zhǎng)肽。與T1組比較，*P<0.05，**P<0.01。

2.3 LCN2與骨密度、骨轉(zhuǎn)換指標(biāo)和糖代謝指標(biāo)的相關(guān)分析

在老年T2DM組中，對(duì)所有研究對(duì)象進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析顯示，LCN2和BMD呈正相關(guān)(股骨頸：r=0.350，P=0.001；腰椎：r=0.355，P=0.001)，和BTM呈正相關(guān)(P1NP：r=0.354，P=0.001；CTX：r=0.438，P<0.001)，和糖代謝指標(biāo)呈負(fù)相關(guān)(FPG：r=-0.321，P=0.003；HbA1c：r=-0.342，P=0.002)。按照男女對(duì)研究對(duì)象進(jìn)一步分層，再行Pearson相關(guān)性分析顯示，LCN2和BMD呈正相關(guān)(股骨頸：男：r=0.399，P=0.005；女：r=0.364，P=0.035；腰椎：男：r=0.351，P=0.034；女：r=0.454，P=0.006)，和BTM呈正相關(guān)(P1NP：男：r=0.418，P=0.004；女：r=0.375，P=0.023；CTX：男：r=0.491，P=0.001；女：r=0.398，P=0.020)，和糖代謝指標(biāo)呈負(fù)相關(guān)(FPG：男：r=-0.292，P=0.044；女：r=- 0.372，P=0.028；HbA1c：男：r=-0.325，P=0.024；女：r=-0.377，P=0.026)。見表2。

表 2 LCN2和骨代謝以及糖代謝各個(gè)指標(biāo)的相關(guān)性分析Table 2 The correlation of LCN2 with indexes of bone metabolism and glucose metabolism

2.4 BMD的多元回歸分析

在老年T2DM組中，分別以腰椎BMD和股骨頸BMD作為因變量，將年齡、BMI、LCN2、FPG、HbA1c、Ca、P、25(OH)D、iPTH、P1NP和CTX作為自變量，進(jìn)行多元逐步線性回歸分析。結(jié)果顯示，LCN2(標(biāo)準(zhǔn)化偏回歸系數(shù)=0.366，P=0.002)、iPTH(標(biāo)準(zhǔn)化偏回歸系數(shù)=0.274，P=0.013)和P1NP(標(biāo)準(zhǔn)化偏回歸系數(shù)=-0.238，P=0.040)是影響腰椎BMD的因素。LCN2沒能進(jìn)入以股骨頸BMD為因變量的多元逐步線性回歸方程(P=0.060)。

3 討論

糖尿病和骨質(zhì)疏松的發(fā)病率在現(xiàn)代社會(huì)呈快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)，已成為危害全球公眾健康的兩類重要的慢性疾病，并且給社會(huì)、家庭和個(gè)人帶來極大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，對(duì)兩者發(fā)病機(jī)制和治療方法的研究自然成為大家關(guān)注的焦點(diǎn)。骨質(zhì)疏松是T2DM常見的合并癥，但T2DM對(duì)骨代謝的影響目前仍有許多未知。

LCN2也稱作中性粒細(xì)胞明膠酶相關(guān)脂質(zhì)運(yùn)載蛋白(neutrophil gelatinase-associated lipocalin，NGAL)，分布于多種組織細(xì)胞，參與細(xì)胞存活、分化、調(diào)亡等過程[3]。已有研究表明，T2DM患者體內(nèi)LCN2水平高于糖代謝正常人群，而且LCN2和T2DM的基本病理生理過程(胰島素抵抗和胰島功能減退)均有關(guān)。最新一項(xiàng)研究表明，小鼠成骨細(xì)胞中LCN2表達(dá)量高于其他組織數(shù)倍[6]。而之前的研究提示LCN2參與小鼠成骨-破骨偶聯(lián)過程[4-5]，但是LCN2對(duì)T2DM骨密度的影響，國內(nèi)外尚無相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道。與既往研究類似，本研究顯示T2DM患者體內(nèi)LCN2水平高于糖代謝正常人群。筆者首次發(fā)現(xiàn)血清LCN2水平和老年T2DM患者股骨頸以及腰椎BMD呈正相關(guān)，而回歸分析進(jìn)一步提示了LCN2是T2DM患者腰椎BMD的影響因素。這一發(fā)現(xiàn)和澳大利亞一項(xiàng)對(duì)老年女性LCN2和髖部骨密度的觀察結(jié)果相似[7]。此外，本研究還發(fā)現(xiàn)LCN2和描述骨形成的標(biāo)志物P1NP和描述骨吸收的標(biāo)志物CTX均呈正相關(guān)，說明LCN2與骨轉(zhuǎn)換有關(guān)。

目前，對(duì)于LCN2影響老年T2DM骨密度的作用機(jī)制尚不清楚。筆者推測(cè)可能有如下原因：在本研究中，T2DM患者血清LCN2水平高于非糖尿患者。而在T2DM患者中，LCN2水平增高伴隨骨轉(zhuǎn)換標(biāo)志物升高、腰椎以及股骨頸骨密度增加，提示了LCN2水平增高伴隨骨轉(zhuǎn)換增加。骨轉(zhuǎn)化增加是T2DM條件下骨代謝的特點(diǎn)[10]。骨轉(zhuǎn)換的活躍與否與骨密度關(guān)系密切，說明LCN2可能通過影響骨轉(zhuǎn)換進(jìn)而影響老年T2DM患者的骨密度。已有研究表明，小鼠破骨細(xì)胞表達(dá)LCN2，而且LCN2有抑制破骨細(xì)胞形成的作用[5，11]。因此，體內(nèi)LCN2水平增高可能有助于抑制破骨細(xì)胞形成、減少骨量丟失。最新一項(xiàng)對(duì)中國健康女性的研究也顯示了人體中血清LCN2水平和CTX的正相關(guān)性[12]。有研究表明，小鼠成骨細(xì)胞也表達(dá)LCN2[4，6，13]。在低外力負(fù)荷條件下，LCN2表達(dá)增加，并且抑制成骨細(xì)胞分化形成、促進(jìn)破骨作用，從而導(dǎo)致年輕小鼠骨量丟失[4，13]。但是，在模擬絕經(jīng)期女性骨丟失的小鼠模型中，體內(nèi)LCN2水平和骨密度呈正相關(guān)[13]。因此，不同生理病理狀態(tài)下，LCN2的表達(dá)和功能可能是不同的。筆者推測(cè)，對(duì)于老年T2DM，高表達(dá)的LCN2對(duì)破骨-成骨活性的疊加作用最終有促進(jìn)骨量保存、增加骨密度的作用。另一方面，本研究顯示血清LCN2水平和糖代謝指標(biāo)相關(guān)。糖尿病高血糖條件下，體內(nèi)活性氧增加、糖基化終末產(chǎn)物增加以及炎癥反應(yīng)增加都會(huì)引起糖尿病骨質(zhì)疏松[2]。和近期轉(zhuǎn)基因小鼠的研究結(jié)果類似[6]，本研究提示LCN2和FPG以及HbA1c呈負(fù)相關(guān)，可能存在降血糖作用。對(duì)于T2DM患者，血糖降低無疑有助于改善骨代謝、增強(qiáng)骨強(qiáng)度。

近年來，國內(nèi)外一些學(xué)者的研究顯示了LCN2對(duì)糖代謝的影響[8，14-15]。如上所述，動(dòng)物模型和非糖尿病患者的研究揭示了LCN2和骨代謝的關(guān)系。最近，Mosialou等[6]的發(fā)現(xiàn)揭示了骨源性LCN2對(duì)糖代謝的調(diào)控，進(jìn)一步提示了骨作為內(nèi)分泌器官在糖代謝調(diào)控中的作用。而本研究顯示LCN2和老年T2DM患者糖代謝指標(biāo)以及骨代謝指標(biāo)都有相關(guān)性，提示LCN2和糖代謝以及骨代謝可能都有聯(lián)系。

本研究也有一些局限性。首先，本研究納入樣本量有限，而且作為一項(xiàng)橫斷面研究不能說明LCN2和骨代謝的因果關(guān)系。其次，一些生活方式的影響，如吸煙、戶外活動(dòng)、高脂肪飲食等，以及糖尿病病程、糖尿病藥物干預(yù)等都沒能在本研究中得以分析討論。最后，人們對(duì)于LCN2對(duì)T2DM患者骨代謝影響的分子細(xì)胞機(jī)制目前還遠(yuǎn)沒有認(rèn)識(shí)，相關(guān)基礎(chǔ)和臨床研究還有待進(jìn)一步開展。