頸動脈和下肢動脈粥樣硬化分級與2型糖尿病患者骨密度的關系

于婷婷 黃娜娜 蘇嬌 孫英 周瑾 陳述林*

1.青島大學，山東 青島 266000 2.臨沂市中心醫院內分泌科，山東 臨沂 276400 3.青島大學附屬煙臺毓璜頂醫院內分泌科，山東 煙臺 264000

隨著人口老齡化程度的進展，2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus，T2DM)、動脈粥樣硬化和骨質疏松癥的發病率逐年增高，成為全球三大公共衛生問題。大量研究[1-6]表明，低骨量與心血管疾病的發病率和死亡率密切相關，尤其是絕經后女性[7-10]。動脈粥樣硬化是心腦血管疾病的危險因素[11-13]，心血管疾病和鈣代謝異常之間的聯系最早在19世紀被提出[14]，但是直到20世紀末才有人提出了關于動脈粥樣硬化與骨質疏松癥之間有一定的相關性[15]。臨床對T2DM患者周圍動脈粥樣硬化的篩選和診斷廣泛采用頸動脈及下肢動脈彩超，既往研究表明頸動脈中-內膜厚度、粥樣硬化斑塊及下肢踝肱指數等對骨質疏松發病率具有提示作用，目前臨床缺乏利用動脈彩超檢查結果對動脈粥樣硬化進行分級并評估骨質疏松患病風險的系統，且頸動脈和下肢動脈粥樣硬化程度存在不一致的現象[16-17]。芬蘭一項研究[18-19]表明，采用簡單的動脈粥樣硬化分級系統對頸動脈及下肢動脈粥樣硬化程度進行評估，顯示隨著頸動脈和下肢動脈粥樣硬化的加重，心肌梗死的發病風險增加，然而通過動脈粥樣硬化分級評估骨質疏松的研究尚無，且通過頸動脈聯合下肢動脈粥樣硬化評估骨質疏松的研究亦尚無。本研究在住院的2型糖尿病患者中應用該分級系統，驗證頸動脈及下肢動脈粥樣硬化程度與T2DM患者骨質疏松患病風險的相關性，并探討頸動脈及下肢動脈粥樣硬化程度的一致性對骨質疏松風險評估的影響。

1 材料和方法

1.1 研究對象

收集2016年1月至2018年2月在青島大學附屬煙臺毓璜頂醫院內分泌科住院的T2DM患者858例，排除未做頸動脈彩超和(或)下肢動脈彩超者110例，所需病例資料齊全的2型糖尿病患者共748例，其中男性267例，女性481例，平均年齡(62.9±8.4)歲，糖尿病平均病程 (12.7±7.6) 年，平均糖化血紅蛋白 8.91%。入選標準：①符合1999年世界衛生組織2型糖尿病診斷標準；②符合2017年《原發性骨質疏松癥診療指南》；③病例資料完整。排除標準：①患有甲狀腺功能亢進、甲狀旁腺功能亢進、肝腎功能不全、慢性胃腸道疾病、惡性腫瘤、風濕性疾病等患者；②長期應用激素、鈣劑及抗骨質疏松等任何影響骨代謝藥物的患者；③既往發生過骨折的患者。

1.2 方法

1.2.1病史及一般資料采集：測量患者入院時的身高、體重、腰圍、臀圍、血壓,計算體質量指數(bone mass index, BMI)，腰臀比；詳細詢問患者年齡、糖尿病病程，絕經年齡，吸煙及飲酒史，相關藥物使用情況(激素、鈣劑)等臨床基本資料。

1.2.2生化檢查；清晨空腹12 h抽取肘正中靜脈血標本進行檢測。用愛科萊HA-8180 型全自動糖化血紅蛋白(hemoglobin A1，HbA1c)分析儀測定HbA1c。使用貝克曼AU5800 型全自動生化分析儀測空腹血糖、總膽固醇、三酰甘油、低密度脂蛋白膽固醇(low density lipoprotein cholesterol，LDL-C)、高密度脂蛋白膽固醇(high density lipoprotein cholesterol，HDL-C)、載脂蛋白A1(apolipoprotein A1，ApoA1)、血鈣、血磷、肝功、腎功、甲狀旁腺素(parathyroid hormone， PTH)等。

1.2.3血管超聲檢測及動脈粥樣硬化分級：采用菲利普iE33超聲診斷儀測定頸動脈及下肢動脈內-中膜厚度(intima-media thickness，IMT)，探頭頻率9 MHz，由超聲科專人操作，按照中國醫師協會超聲醫師分會超聲檢查指南[20]進行檢查。頸動脈檢查：受檢者取仰臥位，觀察整個頸總動脈及分叉部、頸內動脈、頸外動脈；下肢動脈檢查：受檢者取仰臥位，檢查其股總動脈、股淺動脈、股深動脈，俯臥位檢查其腘動脈，坐位膝關節屈曲檢查脛前動脈、脛后動脈及足背動脈。觀察受試者動脈內膜厚度、有無斑塊及斑塊大小、形態及管腔狹窄情況。根據動脈粥樣硬化程度分為5級及等級積分[21-23]，0級(1分)：動脈內-中膜未增厚或<1.0 mm；1級(2分)：動脈IMT增厚>1.2 mm或點狀鈣化，但無明顯斑塊形成；2級(3分)：動脈粥樣斑塊形成但未造成明顯狹窄(動脈直徑狹窄率<20%)；3級(4分)：20%≤動脈直徑狹窄率≤50%；4級(5分)：動脈直徑狹窄率>50%。最終分級均以最重側分級作為標準。

1.2.4骨密度的測定：采用美國Lunar公司生產的DXA BMD測量儀(GE Lunar-iDXA)，測定患者雙側股骨頸及髖部的骨密度值(bone mineral density, BMD)及T值，通過enCORE軟件(General Electric Company,Madisn City,USA,Version 13.60.033)分析。根據WHO 診斷標準：受檢部位只要有一個或一個以上的T值≤-2.5 SD診斷為骨質疏松；-2.5 SD-1.0 SD為骨量正常。

1.3 統計學處理

應用SPSS 21.0軟件進行單因素和多因素分析。計量資料根據專業及數據分布情況進行等級劃分。劃分為計數資料后用率或構成比進行描述，用方差分析進行統計分析。以骨密度BMD值為因變量，以選擇的研究因素為自變量，先進行單因素分析，將單因素分析中有意義的變量放入線性回歸模型分析骨密度的相關因素。

2 結果

2.1 一般情況

本研究共納入748名住院的2型糖尿病患者，平均年齡(62.9±8.4)歲，女性占64.3%。中位糖尿病病程11年，平均糖化血紅蛋白8.91%。

2.2 不同骨密度患者組間臨床資料的比較

骨量減少組與骨量正常組性別、年齡、病程、PTH、堿性磷酸酶、血肌酐、血尿酸、視黃醇結合蛋白、雙側頸動脈內-中膜厚度平均值(carotid intima-media thickness CIMT)、頸動脈斑塊厚度平均值、吸煙史、飲酒史、下肢動脈斑塊形成率比較，差異有統計學意義(P<0.05)；骨質疏松組與骨量正常組性別、年齡、病程、BMI、堿性磷酸酶、三酰甘油、HDL-L、ApoA1、血肌酐、血尿酸、視黃醇結合蛋白、頸動脈斑塊厚度平均值、吸煙史、飲酒史比較，差異有統計學意義(P<0.05)；骨質疏松組與骨量減少組性別、年齡、BMI、堿性磷酸酶、三酰甘油、HDL-C、ApoA1、血尿酸比較，差異有統計學意義(P<0.05)；其余指標3組比較，差異無統計學意義(P>0.05)。見表1。

表1 不同骨密度患者組間臨床資料的比較Table 1 Comparison of clinical data among groups with different bone mineral density

注：與骨量正常組比較，aP<0.05；與骨量減少組比較，bP<0.05。

2.3 不同部位BMD值(股骨頸、髖關節) 與其他參數相關性分析

Pearson線性相關分析納入模型的變量有性別、年齡、病程、BMI、HbAlc、空腹血糖、LDL-C、堿性磷酸酶、總膽紅素、血尿酸、視黃醇結合蛋白、CIMT、頸動脈斑塊厚度平均值、頸動脈斑塊長度平均值、頸動脈硬化等級積分、下肢動脈硬化等級積分。相關分析顯示，BMD(股骨頸)與性別、BMI、血尿酸、視黃醇結合蛋白呈正相關；與年齡、病程、空腹血糖、堿性磷酸酶、CIMT、頸動脈斑塊厚度平均值、頸動脈斑塊長度平均值、頸動脈粥樣硬化等級積分、下肢動脈粥樣硬化等級積分呈負相關；與HbAlc、LDL-C、總膽紅素無直線相關性。BMD(髖關節)與性別、BMI、總膽紅素、血尿酸、視黃醇結合蛋白呈正相關；與年齡、病程、堿性磷酸酶、CIMT、頸動脈斑塊厚度平均值、頸動脈斑塊長度平均值、頸動脈粥樣硬化等級積分、下肢動脈粥樣硬化等級積分呈負相關；與HbAlc、空腹血糖、LDL-C無直線相關性。頸動脈粥樣硬化等級積分、下肢動脈粥樣硬化等級積分與BMD(股骨頸、髖關節)呈負相關，即表示頸動脈或下肢動脈粥樣硬化程度越重，BMD(股骨頸、髖關節)值越低。見表2。

表2 不同部位BMD值與其他參數相關性分析Table 2 Correlation analysis of BMD in different parts and other parameters

2.4 不同部位動脈粥樣硬化等級積分與BMD等相關因素的回歸分析

以BMD值(股骨頸、髖關節)為因變量，以年齡、性別、病程、體重、BMI、空腹血糖、HbAlc、LDL-C、尿酸、堿性磷酸酶、總膽紅素、視黃醇結合蛋白、有無高血壓、頸動脈粥樣硬化等級積分為自變量進行多元線性回歸分析，以逐步法進入，結果顯示，年齡、空腹血糖、堿性磷酸酶、頸動脈粥樣硬化積分是BMD(股骨頸、髖關節)的影響因素，且是負相關因素(P<0.05)；性別、體重、BMI、視黃醇結合蛋白是BMD(股骨頸、髖關節)的正相關因素(P<0.05)。見表3。

表3 頸動脈粥樣硬化等級積分與BMD值等相關因素多元線性回歸(逐步法)Table 3 Multiple linear regression of related factors such as the grade integral of carotid atherosclerosis and BMD (stepwise method)

以BMD值(股骨頸、髖關節)為因變量，以年齡、性別、病程、體重、BMI、空腹血糖、HbAlc、LDL-C、總膽紅素、尿酸、堿性磷酸酶、視黃醇結合蛋白、高血壓、下肢動脈粥樣硬化等級積分為自變量進行多元線性回歸分析，以逐步法進入。結果顯示，年齡、空腹血糖、堿性磷酸酶、下肢動脈粥樣硬化積分是BMD(股骨頸、髖關節)的影響因素，且是負相關因素；性別、BMI、視黃醇結合蛋白是BMD(股骨頸、髖關節)的正相關因素(P<0.05)。見表4。

表4 下肢動脈粥樣硬化等級積分與BMD值等相關因素多元線性回歸(逐步法)Table 4 Multiple linear regression of related factors such as the grade integral of lower-extremity atherosclerosis and BMD (stepwise method)

2.5 頸動脈與下肢動脈粥樣硬化分級的一致性分析

頸動脈與下肢動脈粥樣硬化分級的一致性分析見表5。

表5 頸動脈與下肢動脈粥樣硬化分級的一致性分析Table 5 Consistency analysis of carotid and lower limb atherosclerosis

注：55.88%的患者頸動脈及下肢動脈粥樣硬化分級不一致(χ2檢驗P<0.01，kappa值為0.218)。

2.6 頸動脈與下肢動脈粥樣硬化分級的一致性與骨密度的相關性分析

按照頸動脈與下肢動脈粥樣硬化分級的一致性將研究對象分為四組。組1(無斑塊組):頸動脈分級為0～1級，下肢動脈分級為0～1級；組2(單純下肢動脈斑塊組)：頸動脈為0～1級，下肢動脈為2～4級；組3(單純頸動脈斑塊組)：頸動脈分級為2～4級，下肢動脈分級為0～1級；組4(頸動脈及下肢均有斑塊組)：頸動脈2～4級，下肢動脈2～4級。

采用方差分析顯示：單純頸動脈斑塊組、頸動脈和下肢動脈均有斑塊組股骨頸及髖關節BMD值低于無斑塊組(P<0.05),頸動脈和下肢動脈均有斑塊組股骨頸BMD值低于單純下肢動脈斑塊組(P<0.05)，見表6。

表6 頸動脈與下肢動脈粥樣硬化分級的一致性與骨密度的相關性分析Table 6 Correlation analysis of the grade of carotid and lower extremity atherosclerosis and BMD

注：與無斑塊組比較，aP<0.05；與單純下肢動脈斑塊組比較，bP<0.05。

3 討論

本研究表明，頸動脈或下肢動脈粥樣硬化斑塊形成或狹窄程度是骨密度的負相關因素，隨著動脈粥樣硬化程度的增加，骨密度減低。如同時評估頸動脈及下肢動脈粥樣硬化程度，與頸動脈和下肢動脈均無斑塊或狹窄的患者相比，僅有下肢動脈出現斑塊或狹窄的患者，其骨密度降低差異無統計學意義，當僅有頸動脈斑塊或狹窄時，其骨密度降低，當頸動脈和下肢動脈均出現斑塊或狹窄時，其骨密度明顯降低。

在中國2型糖尿病住院患者中，動脈粥樣硬化和骨質疏松常常同時存在。既往研究表明，骨質疏松和動脈粥樣硬化具有共同的危險因素，如高齡[24]、糖尿病、高血壓、吸煙和飲酒、缺乏體育鍛煉、活性氧以及氧化型脂質等。然而，最近來自細胞培養和流行病學研究的證據表明，骨質疏松癥和動脈粥樣硬化之間存在獨立于年齡之外的關系[24-25]，血管鈣化細胞的分子特征與骨生物學特征之間存在一致和平行，在敲除骨代謝相關基因的動物中出現了血管特征性改變，提示二者存在共同的信號途徑、轉錄因子和細胞外基質的相互作用[1]。有研究表明，參與骨代謝的基質蛋白，亦參與動脈粥樣硬化斑塊的形成過程，包括[26]OPG、OPN、骨形態生成蛋白2 (bone morphogenetic protein-2，BMP-2)、受體激活的核因子-kappa B配體(RANKL)、基質 Gla 蛋白(matrix Gla protein，MGP)、OCN等。例如基質 Gla 蛋白(MGP)和骨鈣素(OCN)都是骨形成和血管鈣化的重要調節因子，主要表達于骨、軟骨和血管內皮平滑肌細胞，基質 Gla 蛋白經谷氨酸羧化酶羧化形成含γ-羥基谷氨酸殘基的骨鈣素。γ-羥基谷氨酸殘基與鈣結合后整合為羥基磷灰石晶體從而完成骨鈣化過程。基質Gla 蛋白參與調節軟骨發生，亦參與血管鈣化的形成。有學者[27]認為，MGP 通過抑制BMP 達到其抑制骨代謝及動脈鈣化作用。在動物實驗中，在敲除MGP基因的小鼠模型中，表現為血管鈣化及骨質疏松。另有研究[28]表明，在患有骨質疏松和動脈粥樣硬化的女性患者中，血清MGP和OC指標較正常人增加。其他基質蛋白以類似機制伴隨著骨質疏松和動脈粥樣硬化的發生。另一項研究[29-30]發現，BMP/Smads和Wnt/β-catenin、OPG/RANKL /RANK 相關的信號傳導途徑在骨重建過程中扮演重要角色，同樣這些信號相關途徑也在血管鈣化中發揮重要作用。

近年來，對于兩者關系的研究逐漸成為醫學領域的研究熱點[31]。黃祺等[32]的研究結果表明，在絕經后2型糖尿病婦女中，頸動脈斑塊形成及內-中膜厚度與骨密度的減少呈正相關，認為骨量減少是加速頸動脈粥樣斑塊出現的危險因素，反之粥樣斑塊形成也促進骨質的流失。有國外學者[33]對近3 000名女性進行了為期6年的跟蹤隨訪，通過運用血管超聲進行檢測頸動脈粥樣硬化的手段，發現頸動脈的粥樣斑塊發生率與低骨密度具有明顯的相關性，應用回歸分析調整年齡因素后，斑塊組的女性發生骨質疏松性骨折的風險高于那些無斑塊的女性。上述研究中，單純測定頸動脈IMT時或單純分有無斑塊病變未考慮頸動脈狹窄，本研究采用更為簡單的頸動脈粥樣硬化分級方法[18]結果顯示該分級方法中隨著頸動脈粥樣硬化分級的增加，低骨密度更加明顯，且不受高齡等因素的影響。以往研究中，多采用踝肱指數評估2型糖尿病患者下肢動脈粥樣硬化程度與骨質疏松的關系，但踝肱指數在糖尿病患者合并動脈壁廣泛鈣化時，不能準確反映下肢動脈粥樣硬化程度[34]。本研究采用超聲檢查結果對下肢動脈粥樣硬化程度進行動脈粥樣硬化分級，結果顯示隨著下肢動脈粥樣硬化分級的增加，低骨密度更加明顯。T2DM頸動脈和下肢動脈斑塊的出現存在不一致性，既往研究表明中國目前已診斷的T2DM，頸動脈和下肢動脈分級不一致率為39.8%[16]。本研究中，頸動脈和下肢動脈分級不一致率為55.88%。頸動脈和下肢動脈分級一致性與骨密度的關系尚無人研究。本研究結果顯示，當頸動脈斑塊形成時，無論有無下肢動脈斑塊形成，低骨密度明顯，當頸動脈和下肢動脈同時存在斑塊和狹窄時，低骨密度更加明顯。

本研究表明，可以采用簡單的動脈硬化分級方法評估2型糖尿病患者頸動脈或下肢動脈粥樣硬化程度，隨著動脈粥樣硬化程度的增加，骨密度減低。如同時評估頸動脈和下肢動脈粥樣硬化，當頸動脈斑塊形成或二者均出現斑塊或狹窄時應高度警惕骨質疏松的發生，及時給予預防措施。