中老年2型糖尿病患者血清FGF21、FGF23水平與骨量異常關(guān)系的研究

馬艷琦 劉露霞 王瑛 劉靖芳

1.蘭州大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，甘肅 蘭州 7300002.蘭州大學(xué)第一醫(yī)院內(nèi)分泌科，甘肅 蘭州 730000

2型糖尿病(type 2 diabete mellitus, T2DM)和骨質(zhì)疏松癥是兩種嚴(yán)重威脅人類健康的慢性疾病。T2DM對(duì)骨代謝的影響已被廣泛研究，骨質(zhì)疏松性骨折是糖尿病的嚴(yán)重并發(fā)癥之一[1]。T2DM患者體內(nèi)代謝的改變可引起鈣穩(wěn)態(tài)、骨骼代謝紊亂[2]。T2DM患者骨折的發(fā)生率增高[3]。研究[4-7]表明成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(fibroblast growth factor,FGF)家族成員中的21、23(FGF21、FGF23)在骨穩(wěn)態(tài)及骨調(diào)節(jié)中扮演了重要的角色。小鼠體內(nèi)FGF21基因的過(guò)表達(dá)，或體外給予藥理劑量的FGF21可誘導(dǎo)成年動(dòng)物骨質(zhì)的流失和骨密度(bone mineral density,BMD)的降低[5]。FGF23過(guò)表達(dá)可以抑制體外成骨細(xì)胞的分化和基質(zhì)的礦化[6]。FGF23缺陷小鼠呈現(xiàn)骨礦化受損[7]。目前國(guó)內(nèi)關(guān)于糖尿病患者血清FGF21、FGF23水平與骨量關(guān)系的研究仍較少，且存在一些爭(zhēng)議。本研究擬對(duì)中老年T2DM合并骨量異?；颊哐錐GF21、FGF23水平進(jìn)行分析研究，旨在為中老年T2DM患者預(yù)防骨質(zhì)疏松的發(fā)生提供參考依據(jù)。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

選取2020年7月-11月于蘭州大學(xué)第一醫(yī)院內(nèi)分泌科住院治療的年齡≥45歲的T2DM患者250例，其中男性174例，女性76例，平均年齡(58.23±9.65)歲；所有研究對(duì)象均簽署知情同意書(shū)，且經(jīng)蘭州大學(xué)第一醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。

1.1.1診斷標(biāo)準(zhǔn)：250例患者均符合1999年WHO對(duì)糖尿病的診斷標(biāo)準(zhǔn)[8]。采用 Osteosys EXA-3000雙能X線骨密度儀(北京格瑞朗博科技發(fā)展有限公司)測(cè)定受試者左前臂、右跟骨BMD，單位以g/cm2表示，軟件自動(dòng)分析得出T值。采用1994 年WHO推薦的方法[9]，即測(cè)量的骨密度與同性別峰值骨密度相比，其骨密度下降的標(biāo)準(zhǔn)差(T值) ，如有1個(gè)或1個(gè)以上部位T值≤-2. 5為骨質(zhì)疏松; -2. 5

1.1.2納入標(biāo)準(zhǔn)：①2型糖尿病患者；②腎功能正常；③具有完整的病歷資料；④簽署知情同意書(shū)。

1.1.3排除標(biāo)準(zhǔn)：①1型糖尿病或其他特殊類型糖尿??；②骨折患者；③繼發(fā)性骨質(zhì)疏松癥，如繼發(fā)于甲狀腺、腎上腺等疾患導(dǎo)致的骨質(zhì)疏松癥等；④合并感染性疾病、免疫缺陷、惡性腫瘤、嚴(yán)重肝腎功能不全者；⑤近期服用過(guò)激素及影響骨代謝的藥物，如性激素、腎上腺皮質(zhì)激素、鈣劑、維生素D等。

1.2 方法

1.2.1一般資料的收集：收集所有研究對(duì)象的性別、年齡、吸煙與飲酒史、糖尿病病程；由經(jīng)過(guò)統(tǒng)一培訓(xùn)的測(cè)量人員對(duì)所有受試者在脫鞋、穿單衣情況下測(cè)量身高、體重，并計(jì)算體質(zhì)量指數(shù)[BMI=體重(Kg)/身高2(m2)]；測(cè)量腰圍(取垂直站立位，以臍平面為測(cè)量部位，于呼氣末讀數(shù))、測(cè)量血壓(要求受試者靜坐5～10 min，采用電子血壓測(cè)量右上肢血壓，間隔5 min后再次測(cè)量，取2次測(cè)量平均值)。

1.2.2生化指標(biāo)的測(cè)定：所有研究對(duì)象均禁食水8 h后于清晨抽取肘靜脈血5 mL，常規(guī)分離血清，通過(guò)BS-220全自動(dòng)生化分析儀(深圳麥瑞生物公司)檢測(cè)空腹血糖(fasting plasma glucose,FPG)、血鈣(calcium,Ca)、血磷(phosphorus,P)、25羥維生素D[25 hydroxyvitamin D，25(OH)D]、天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(aspartate aminotransferase,AST)、丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(alanine aminotransferase, ALT)、堿性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)、尿酸(uric acid,UA)、血肌酐(serum creatinine,Scr)、總膽固醇(total cholesterol,TG)、甘油三脂(triglycerides,TG)、高密度脂蛋白膽固醇(high density lipoprotein cholesterol,HDL-C)，低密度脂蛋白膽固醇(low density lipoprotein cholesterol,LDL-C)水平，所有檢測(cè)試劑均為梅高醫(yī)療科技有限公司生產(chǎn)。糖化血紅蛋白(HbA1c)采用高效液相分析法測(cè)定(伯樂(lè)-D10)。空腹胰島素(fast insulin, Fins)采用化學(xué)發(fā)光法測(cè)定(Centaur-XP全自動(dòng)化學(xué)發(fā)光免疫分析儀),胰島素抵抗指數(shù)(HOMA-IR)=FPG(mmol/L)×Fins(mU/L)/22.5,胰島素分泌指數(shù)(HOMA-IS)=20×Fins(mU/L)/[FPG(mmol/L)-3.5]。測(cè)定所有研究對(duì)象的尿白蛋白排泄率(urinary albumin excretion rate，UAER)，評(píng)估的腎小球?yàn)V過(guò)率(eGFR)=186×Scr(mg/dL)-1.154×年齡(歲)-0.203(女性×0.742)。

1.2.3血清FGF21、FGF23測(cè)定：采用雙抗體夾心ELISA法分別檢測(cè)血清FGF21、FGF23水平(江萊生物公司)。FGF21檢測(cè)范圍7.5～240 pg/mL，批內(nèi)變異系數(shù)<9%；批間變異系數(shù)<11 %。FGF23檢測(cè)范圍12.5～400 pg/mL，批內(nèi)變異系數(shù)<9 %；批間變異系數(shù)<11 %。根據(jù)說(shuō)明書(shū)在除空白孔以外的各孔中加標(biāo)準(zhǔn)品或樣品各50 μL，隨即加辣根過(guò)氧化物酶(HRP)標(biāo)記的抗體工作液100 μL，37 ℃恒溫孵育箱孵育60 min；加入洗滌液洗滌5次后，加入底物A、B各50 μL，37 ℃避光孵育15 min；最后加入50 μL終止液，450 nm波長(zhǎng)處測(cè)定各孔的OD值，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算樣本中檢測(cè)物濃度。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 兩組研究對(duì)象一般資料比較

骨量異常組與骨量正常組性別構(gòu)成比、吸煙、飲酒史患病率比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。骨量異常組高血壓患病率顯著高于骨量正常組(P<0.05)，見(jiàn)表1。

表1 骨量異常組與骨量正常組一般資料比較 [n (%)]

2.2 兩組研究對(duì)象臨床指標(biāo)比較

T2DM伴有骨量異常組年齡、SBP顯著高于骨量正常組(P<0.05)；骨量異常組BMI、GFR、TG、右跟骨及左前臂BMD水平均顯著低于骨量正常組(P<0.05)。骨量異常組血清FGF21水平顯著低于骨量正常組(P<0.05)；骨量異常組血清FGF23水平低于骨量正常組，但不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。兩組患者糖尿病病程、腰圍、DBP、FPG、Fins、HbA1c、HOMA-IR、HOMA-IS、UA、Cr、UAER、血Ca、血P、25(OH)D、ALP、AST、ALT、TC、HDL-C、LDL-C水平比較差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見(jiàn)表2。

排除年齡、SBP、BMI、GFR、TG等混雜因素后，通過(guò)協(xié)方差分析顯示T2DM合并骨量正常組血清FGF21水平[(112.70±7.81)pg/mL]仍顯著高于T2DM合并骨量異常組[(91.72±3.33)pg/mL],P=0.016。

表2 骨量異常組與骨量正常組臨床指標(biāo)比較

2.3 T2DM合并骨量異常的危險(xiǎn)因素分析

以T2DM是否合并骨量異常為因變量(骨量正常=0；骨量異常=1)，年齡、BMI、SPG、eGFR、TG、FGF21、FGF23為自變量，進(jìn)行二元logistic回歸分析。結(jié)果顯示：年齡、SPG是T2DM患者骨量異常的獨(dú)立危險(xiǎn)因素(OR=1.091;P=0.001；OR=1.045，P=0.001)，BMI、FGF21是T2DM患者骨量異常的保護(hù)因素(OR=0.767;P=0.001；OR=0.991;P=0.018)。血清FGF23水平與T2DM患者骨量異常無(wú)獨(dú)立相關(guān)性。見(jiàn)表3。

表3 T2DM合并骨量異常危險(xiǎn)因素的二元Logistic回歸分析

3 討論

人血清FGF是一類在生長(zhǎng)、發(fā)育、代謝中起重要作用的細(xì)胞因子。FGF家族由22個(gè)成員組成(FGF1～23，缺乏FGF15)，按種系與序列分為7個(gè)亞科，其亞科之一的FGF19亞科成員FGF21、FGF23已被證實(shí)在糖脂代謝、骨穩(wěn)態(tài)及骨調(diào)節(jié)中發(fā)揮著重要作用[4]。

FGF21是一種新型的糖脂代謝調(diào)節(jié)劑，盡管用FGF21類似物治療對(duì)動(dòng)物及人類的糖脂代謝有眾多有益作用[10]，但目前關(guān)于人類FGF21與骨代謝關(guān)系的研究較少，且結(jié)論不一致。本研究發(fā)現(xiàn)T2DM合并骨量異常患者血清FGF21水平顯著低于骨量正常組，且二元Logistic回歸分析提示FGF21是T2DM患者骨量異常的保護(hù)因素。Lee等[11]的一項(xiàng)主要針對(duì)絕經(jīng)前女性的研究也提示血漿FGF21水平與骨密度呈正相關(guān)，其原因可能是與雌激素水平差異有關(guān)，雌二醇調(diào)節(jié)著棕色脂肪組織的生理功能，且FGF21主要由棕色脂肪組織分泌。另有一項(xiàng)納入人群為中國(guó)絕經(jīng)后女性、排除雌激素水平影響的大型臨床研究[12]也同樣顯示血清FGF21水平與腰椎BMD顯著正相關(guān)。關(guān)于牙周炎的病例對(duì)照研究[13]同樣顯示，慢性牙周炎患者在牙周治療3個(gè)月后，牙周附著喪失程度減小的同時(shí)也伴隨著血漿FGF21水平的升高。上述研究結(jié)果與本次研究的結(jié)論相一致。然而，也有研究[14]發(fā)現(xiàn)人類血清和滑膜液中FGF21水平的增高與膝關(guān)節(jié)骨量的丟失相關(guān)，人免疫缺陷病毒感染的患者血清FGF21水平與骨吸收生物標(biāo)志物(骨保護(hù)素、I型膠原交聯(lián)C-末端肽CTX-1及CTX-1/骨鈣素)呈正相關(guān)[15]。本研究與以往結(jié)果存在差異的可能原因是本研究納入的是中老年T2DM患者，并不一定能反映FGF21與正常人群BMD的關(guān)系。另外，本研究?jī)H是橫斷面設(shè)計(jì)，只能反映一個(gè)固定時(shí)間點(diǎn)的一般情況，長(zhǎng)期的前瞻性研究可能會(huì)更有價(jià)值。

動(dòng)物研究顯示FGF21通過(guò)增加氧化物酶體增殖物激活受體(peroxisome proliferator activated receptor-γ,PPAR-γ)的活性來(lái)抑制骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞成骨形成和增加骨髓脂肪生成，從而導(dǎo)致成骨細(xì)胞形成受抑、骨吸收增加[5]。FGF21可以與其受體FGFR1或FGFR3結(jié)合，從而通過(guò)拮抗生長(zhǎng)激素對(duì)軟骨細(xì)胞分化及增殖的影響來(lái)抑制骨生長(zhǎng)，此外，高濃度的FGF21可直接抑制軟骨細(xì)胞的分化及增殖[16]。本次研究得出血清FGF21與T2DM患者骨量減低呈正相關(guān)的結(jié)果，與動(dòng)物研究結(jié)論不一致的原因可能是由于人與小鼠物種的差異，F(xiàn)GF21可以是小鼠3T3-L1脂肪細(xì)胞的一個(gè)分支，但人FGF21沒(méi)有這種作用[17]。且也有報(bào)道[18]稱，用重組人FGF21處理的小鼠在雙能X線吸收儀掃描中并未出現(xiàn)骨量丟失，F(xiàn)GF21敲除小鼠也未出現(xiàn)骨量增加，這表明體內(nèi)FGF21和PPAR-γ通路實(shí)際上可能并不相交。

FGF23是調(diào)節(jié)鈣磷代謝的核心激素，作用機(jī)制主要是通過(guò)與其受體FGFR及共受體α-kolotho的結(jié)合激活FGF23信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，進(jìn)而通過(guò)抑制近端腎小管磷酸鈉共轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的表達(dá)來(lái)增加尿磷的排泄、降低血磷水平[19-20]。此外，F(xiàn)GF23信號(hào)傳導(dǎo)抑制了1-α-羥化酶的表達(dá)，該酶負(fù)責(zé)1,25-二羥基維生素D3[1,25(OH)2VD3]的產(chǎn)生，1,25(OH)2VD3水平的降低會(huì)導(dǎo)致十二指腸磷酸鹽吸收減少。FGF23在成骨細(xì)胞中的調(diào)控已被廣泛研究，維生素D受體信號(hào)的激活[21]、FGF受體通路的激活[19]、炎癥信號(hào)[22]、甲狀旁腺素[23]、Notch[24]信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路均參與了骨組織中FGF23表達(dá)的調(diào)控。本研究中雖然T2DM合并骨量異常患者血清FGF23水平低于骨量正常者，與大多數(shù)既往研究結(jié)果相似，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，這可能與研究人群較少有關(guān)，需要進(jìn)一步加大樣本量進(jìn)行研究。

當(dāng)然，本研究也存在以下不足之處：首先，由于所使用的骨密度儀限制，本研究?jī)H測(cè)定了右跟骨、左前臂BMD，未測(cè)定腰椎、股骨頸等其它部位的BMD；其次，樣本量偏小且納入的人群為中老年患者；最后，降糖藥物在降糖治療的同時(shí)可能對(duì)糖尿病患者的骨代謝產(chǎn)生一定的影響，如二甲雙胍、胰高血糖素-1(GLP-1)、噻唑烷二酮類、二肽基肽酶Ⅳ(DPP-4)抑制劑等，本研究未進(jìn)一步排除不同降糖藥物對(duì)骨密度產(chǎn)生的可能影響。

綜上所述，中老年T2DM合并骨量異?；颊哐錐GF21、FGF23水平較骨量正常者降低，低血清FGF21水平可能是中老年T2DM患者骨量減少的危險(xiǎn)因素。對(duì)中老年T2DM患者檢測(cè)血清FGF21水平對(duì)于及早發(fā)現(xiàn)骨量異常可能具有一定的指導(dǎo)意義。