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型糖尿病（T2DM）患者腰椎骨髓脂肪分數(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，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型糖尿病（type 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，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準確診為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目（2012WL053）。本研究采用了一系列的標準以消除混雜因素的影響，入選標準為：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、腎上腺等疾病；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MRI掃描儀進行掃描，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行數(shù)據(jù)分析，首先對波譜進行基線校正，分別測量位于4.70 ppm的水峰及1.30 ppm的脂峰信號強度。計算L3椎體骨髓脂肪分數(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度，F(xiàn)F表示脂肪相對信號強度振幅與總信號強度振幅（水和脂肪）的百分比。

1.4血清學檢查 受試者隔夜禁食12 h以上，于清晨空腹狀態(tài)下采集靜脈血，立即送本院檢驗中心測定血糖（FPG）、糖化血紅蛋白（HbA1c）、胰島素（FINS）和血脂指標包括總膽固醇（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，所有檢測均符合實驗室質(zhì)控標準。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)計學處理方法 應用SPSS18.0統(tǒng)計軟件包。計量資料用±s表示。資料正態(tài)性檢驗采用Shapiro-Wilk，若不符正態(tài)分布，則行對數(shù)轉(zhuǎn)換。獨立樣本t檢驗及協(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是反映骨強度的公認指標，是一個預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診斷標準。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患者其骨折風險是增高的，推測可能是骨強度下降所導致。Ishii等[1]研究發(fā)現(xiàn)，T2DM患者雖具有更高的股骨頸BMD值，但其股骨頸強度復合指數(shù)（包括抗彎曲、抗擠壓及抗碰撞復合指數(shù)）卻低于非DM組，且股骨頸強度復合指數(shù)與胰島素抵抗指數(shù)呈負相關(guān)關(guān)系，意味著胰島素抵抗程度越大，骨的強度相應就越低。盡管T2DM患者因為高BMI、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]。但隨著病程進展，胰島β細胞功能逐漸衰竭，胰島素分泌減少，HbA1c升高，代謝紊亂和血管病變加重，導致尿鈣排出增加，1，25（OH）2VD3合成減少，從而使成骨細胞活性降低，破骨細胞活性增強，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胞以及成骨細胞、骨細胞、破骨細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值間接評估骨的強度或通過病理組織學定量骨髓脂肪細胞及骨小梁形態(tài)學中已得到研究[7-8，14]證實。

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激影響MSCs的增殖及分化有關(guān)，分析如下。

成骨細胞和脂肪細胞均來自于骨髓間充質(zhì)干細胞（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胞脂肪形成能力增強而骨形成降低[16]。高血糖與MSCs共培養(yǎng)，脂肪細胞分化的特異性調(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等表達均上調(diào)，可誘導MSCs向脂肪細胞分化；同時，骨形成標記物如Runt相關(guān)基因2/核心結(jié)合因子α1、骨橋蛋白降低，導致成骨細胞分化減少，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，氧化應激可導致骨小梁變稀疏、變細，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MSCs內(nèi)活性氧生成，減少抗氧化酶生成，增強氧化應激，破壞細胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定性，從而促進MSCs成脂分化，阻止其成骨分化，抑制成骨細胞生長[19]。因此，T2DM患者表現(xiàn)出骨髓脂肪浸潤。這可以部分解釋T2DM患者骨強度下降可能是骨髓脂肪增多，但骨折風險更高的原因。

綜上所述，T2DM對骨代謝的影響非常復雜，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)境或改變細胞分化過程中基因的表達方式，使骨髓脂肪細胞能夠去分化，轉(zhuǎn)分化為有生物活性的成骨細胞表型，產(chǎn)生足夠數(shù)量的成骨細胞，可達到治療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。

基金項目：溫嶺市科技局科研基金資助項目（2010WLCB0085）。

收稿日期：2015-03-05

[中圖分類號]R589.5

[文獻標志碼]A

DOI:10.3969/j.issn.2095-9400.2016.01.006