WISP1、sFRP5與2型糖尿病患者骨轉(zhuǎn)換指標(biāo)及骨密度相關(guān)性分析

徐慶博 唐靈 盧文君 張慧云

桂林醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院老年內(nèi)科，廣西 桂林，541001

脂肪因子在調(diào)節(jié)T2DM患者骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞向脂肪細(xì)胞分化過(guò)程中起關(guān)鍵作用[1]。近年研究表明，分泌型卷曲相關(guān)蛋白5(sFRP5)、Wnt1誘導(dǎo)型信號(hào)通路蛋白1(WISP1)都是調(diào)節(jié)代謝穩(wěn)態(tài)的新型抗炎脂肪因子[2-3]。其中sFRP5的主要作用是通過(guò)抑制Wnt/β-catenin信號(hào)通路的表達(dá)，從而抑制成骨細(xì)胞生成。另外，WISP1是存在于礦化組織中，由成骨細(xì)胞及其前體產(chǎn)生，其既是CCN家族的基質(zhì)細(xì)胞蛋白[4]，也是經(jīng)典Wnt/β-catenin信號(hào)通路的下游靶基因，不僅可調(diào)節(jié)胰島素敏感性和葡萄糖攝取[5]，還可能通過(guò)PI3K/Akt/GSK-3β途徑調(diào)控骨細(xì)胞的增殖，且可上調(diào)骨折后的骨愈合過(guò)程[6]。目前還無(wú)相關(guān)研究探討T2DM患者中血清WISP1、sFRP5水平與骨代謝及BMD的關(guān)系。本研究旨在通過(guò)分析T2DM并骨量正常組、T2DM并骨量減少組、T2DM并骨質(zhì)疏松組人群血清WISP1、sFRP5水平與BMD及骨轉(zhuǎn)換指標(biāo)的關(guān)系，為脂肪因子與T2DM并OP之間的關(guān)系以及早期干預(yù)OP的發(fā)生發(fā)展提供一定試驗(yàn)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1研究對(duì)象

嚴(yán)格按照WHO 1999年頒布的糖尿病診斷標(biāo)準(zhǔn)選取2017年5月至2018年12月在我院老年內(nèi)科住院，年齡在50～80歲之間的初診T2DM患者125名。應(yīng)用DXA對(duì)以上受檢者進(jìn)行腰椎及髖部BMD測(cè)定，然后根據(jù)WHO所提出的OP診斷標(biāo)準(zhǔn)，以腰椎和髖部最低T值作為分組依據(jù)，將受檢者分為：T2DM并骨量正常組(n=42例)；T2DM并骨量減少組(n=43例)，T2DM并骨質(zhì)疏松癥組(n=40例)。三組患者均排除有甲亢、甲旁亢、庫(kù)欣綜合征、糖尿病急性并發(fā)癥、重型肝炎、尿毒癥、傳染病、腫瘤、白血病、自身免疫性疾病、使用任何影響骨代謝藥物、曾經(jīng)有髖部或腰椎骨折史、腰椎間盤突出癥及行髖關(guān)節(jié)手術(shù)置換者。

1.2 方法

1.2.1基本資料：收集所有受檢者的姓名、性別、年齡、糖尿病病程等資料，并測(cè)量身高和體重。

1.2.2標(biāo)本收集與檢測(cè)：讓受檢者禁食12 h，于次日早晨采集空腹靜脈血，其中HbA1c、FPG、N-MID、P1NP、β-CrossLaps送檢生化檢驗(yàn)室。采4 mL靜脈血于離心管中，以3 500 r/min離心15 min后，抽取上層血清于凍存管中，置于-80 ℃冰箱內(nèi)保存。采用全自動(dòng)化學(xué)發(fā)光法測(cè)定N-MID、P1NP、β-CrossLaps；葡萄糖氧化酶法測(cè)定FPG；高效液相層析法測(cè)定HbA1c；酶聯(lián)免疫吸附法測(cè)定血清sFRP5、WISP1水平。采用法國(guó)MEDILINK公司的雙能X線骨密度檢測(cè)儀，檢測(cè)受檢者腰椎及髖部BMD。

1.2.3數(shù)據(jù)計(jì)算與定義：BMI(kg/m2)=體重/(身高)2(保留兩位小數(shù))。骨量正常：T值≥-1.0；骨量減少：-2.5

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

2 結(jié)果

2.1 3組患者一般資料的比較

3組患者之間在性別、年齡、BMI、病程方面差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

表1 三組患者一般信息的比較Table 1 Comparison of general information among patients in three

2.2 3組患者血清中骨轉(zhuǎn)換指標(biāo)的比較

骨質(zhì)疏松癥組中骨形成指標(biāo)血清N-MID、P1NP水平高于骨量正常組和骨量減少組(均為P<0.05)；但隨著BMD的降低，骨吸收指標(biāo)β-CrossLaps也逐漸增加，骨質(zhì)疏松癥組、骨量減少組與骨量正常組之間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

表2 3組患者血清中骨轉(zhuǎn)換指標(biāo)的比較Table 2 Comparison of serum bone turnover markers among patients in three groups

注：與骨量正常組相比，*P<0.05；與骨量減少組相比，△P<0.05。

2.3 3組患者血清中相關(guān)指標(biāo)水平的比較

sFRP5水平在三組間兩兩比較，骨質(zhì)疏松癥組和骨量減少組均高于骨量正常組(P<0.05)，然而骨質(zhì)疏松癥組和骨量減少組之間差異沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 (P>0.05)。WISP1水平在三組間兩兩比較，骨質(zhì)疏松癥組和骨量減少組要比骨量正常組含量都要低(P<0.05)，但骨質(zhì)疏松癥組和骨量減少組之間差異沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 (P>0.05)。另外血清HbA1c、FPG水平在3組之間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

表3 3組患者血清中相關(guān)指標(biāo)含量的比較

注：與骨量正常組相比，*P<0.05。

2.4 血清sFRP5水平與各指標(biāo)的相關(guān)性分析

相關(guān)性分析提示：sFRP5與年齡呈正相關(guān)(r=0.271、P<0. 01)，與BMD呈負(fù)相關(guān)(r=-0.417、P<0.01)，sFRP5與BMI、FPG、HbA1C、N-MID、P1NP、β-CrossLaps無(wú)明顯相關(guān)性(r=-0.049、r=-0.014、r=-0.056、r=0.034、r=0.095、r=0.001、P>0.05)。

表43組患者sFRP5水平與各指標(biāo)的相關(guān)性分析

Table4Correlation analysis between sFRP5 levels and indicators in three groups

指標(biāo)相關(guān)系數(shù)rP值年齡0.2710.002BMI-0.0490.588FPG-0.0140.874HbA1C-0.0560.534N-MID0.0340.706P1NP0.0950.290β-CrossLaps0.0010.991BMD-0.4170.001

2.5 血清WISP1水平與各指標(biāo)的相關(guān)性分析

相關(guān)性分析提示：WISP1與BMD呈正相關(guān)(r=0.22、P<0. 05)，WISP1與年齡、BMI、FPG、HbA1C、N-MID、P1NP、β-CrossLaps無(wú)相關(guān)性(r=0.071、r=0.007、r=-0.022、r=-0.019、r=-0.136、r=-0.127、r=-0.174、P>0.05)。

表53組患者WISP1水平與各指標(biāo)的相關(guān)性分析

Table5Correlation analysis between WISP1 levels and indicators in three groups

指標(biāo)相關(guān)系數(shù)rP值年齡0.0710.430BMI0.0070.936FPG-0.0220.804HbA1C-0.0190.831N-MID-0.1360.130PINP-0.1270.157β-CrossLaps-0.1740.053BMD0.220.029

2.6 T2DM患者各指標(biāo)與BMD的相關(guān)性分析

相關(guān)性分析提示：T2DM患者年齡、N-MID、P1NP、β-CrossLaps與BMD呈負(fù)相關(guān)(r=-0.392、P<0.001；r=-0.339、P=0.003；r=-0.220、P=0.028；r=-0.343、P<0.001)；BMI與BMD呈正相關(guān)(r=0.246、P=0.019)。

表6T2DM患者各指標(biāo)與BMD的相關(guān)性分析

Table6Correlation analysis between various indicators and BMD in patients with T2DM

指標(biāo)相關(guān)系數(shù)rP值年齡-0.392<0.001糖尿病病程0.0230.822BMI0.2460.019FPG-0.1400.165HbA1C-0.1020.316N-MID-0.3390.003P1NP-0.2200.028β-CrossLaps-0.343<0.001

2.7 T2DM并OP危險(xiǎn)因素的Logistic回歸分析

因變量是T2DM患者中是否發(fā)生OP，自變量是年齡、性別、BMI、sFRP5、WISP1，進(jìn)行Logistic回歸分析，結(jié)果提示：WISP1(P<0.001，OR=0.121)是T2DM并OP的保護(hù)因素。而sFRP5(P=0.002，OR=1.075)為危險(xiǎn)因素。

表7T2DM并OP危險(xiǎn)因素的Logistic回歸分析

Table7Logistic regression analysis of risk factors of T2DM and OP

變量βSeP值OR95% CIsFRP50.0720.0230.0021.0751.028～1.125WISP1-2.1110.589<0.0010.1210.038～0.384

3 討論

sFRP5通過(guò)抑制Wnt/β-catenin信號(hào)傳導(dǎo)途徑在細(xì)胞增殖和分化過(guò)程中起調(diào)節(jié)作用，故其可作為Wnt信號(hào)通路的拮抗劑[8]。本研究發(fā)現(xiàn)，三組患者血清sFRP5水平相互比較，骨質(zhì)疏松癥組水平最高，骨量正常組水平最低，說(shuō)明血清sFRP5水平并沒有表現(xiàn)出隨著骨量的減少呈現(xiàn)出顯著升高的趨勢(shì)，考慮因骨量減少組和骨質(zhì)疏松癥組的病例數(shù)太少，所以并不能完全反映出隨著sFRP5的變化，T2DM患者骨強(qiáng)度的變化趨勢(shì)，但是T2DM患者血清sFRP5在骨量減少階段就表現(xiàn)為明顯升高，說(shuō)明其水平的升高可能預(yù)測(cè)或推動(dòng)T2DM患者OP的發(fā)展。鮑曉雪[9]研究發(fā)現(xiàn)，T2DM并OP與sFRP5之間存在著明顯的聯(lián)系，患者體內(nèi)的血糖升高首先可通過(guò)加強(qiáng)sFRP5的分泌來(lái)阻斷Wnt途徑，使OC功能增強(qiáng)，從而減少骨量。該結(jié)果與本研究一致。本研究通過(guò)回歸分析得知sFRP5通過(guò)抑制骨形成，是T2DM患者的危險(xiǎn)因素。但目前尚未有sFRP5在T2DM長(zhǎng)骨骨折愈合中相關(guān)變化的研究。因此在未來(lái)的研究中，將探討sFRP5對(duì)T2DM并股骨骨折患者的影響，并最終揭示sFRP5在骨骼愈合中的作用。

sFRP5也是骨代謝的調(diào)節(jié)劑。Chen等[10]對(duì)膝關(guān)節(jié)置換術(shù)患者的調(diào)查顯示，血清sFRP5與血清骨形成標(biāo)志物(P1NP、N-MID、ALP)呈負(fù)相關(guān)，但骨吸收標(biāo)志物β-CrossLaps和sFRP5之間沒有相關(guān)性。本研究顯示sFRP5與P1NP、N-MID、β-CrossLaps均無(wú)相關(guān)性(P>0.05)，考慮與所選受檢者標(biāo)準(zhǔn)不同有關(guān)，因T2DM患者長(zhǎng)期處于高糖、高脂狀態(tài)，胰島素分泌較少，從而使該脂肪因子對(duì)骨代謝影響產(chǎn)生不同的差異[11]。因此sFRP5在T2DM并OP的發(fā)生發(fā)展中可能起著重要作用，可為T2DM并OP患者提供新的治療靶點(diǎn)，但sFRP5對(duì)骨代謝的具體調(diào)控機(jī)制暫未明確，在將來(lái)還需進(jìn)一步深入研究。

在T2DM患者體內(nèi)，高血糖可通過(guò)激活Wnt/β-catenin通路引起下游靶基因WISP1的表達(dá)增多，從而調(diào)節(jié)骨生成和改善骨強(qiáng)度[12]。本研究發(fā)現(xiàn)，血清WISP1與BMD呈正相關(guān)，血清WISP1水平從骨量正常組、骨量減少組到骨質(zhì)疏松癥組依次降低，雖然骨量減少組相對(duì)于骨量正常組來(lái)說(shuō)血清WISP1水平降幅較大，但骨質(zhì)疏松癥組對(duì)于骨量減少組來(lái)說(shuō)并沒有表現(xiàn)出顯著下降趨勢(shì)。其原因除了病例數(shù)太少以外，可能與患者體內(nèi)血糖波動(dòng)水平有關(guān)，因此并不能完全體現(xiàn)出骨量減少患者與OP患者之間的差異性，但是T2DM患者體內(nèi)血清WISP1水平在早期骨量減少階段即表現(xiàn)出明顯的變化，可能是T2DM患者并發(fā)OP早期的預(yù)測(cè)指標(biāo)，其水平的高低可能預(yù)示著T2DM患者有往OP發(fā)展的傾向。Maeda等[13]給野生型(WT)小鼠和WISP1缺陷型(WISP1-/-)小鼠測(cè)定BMD，發(fā)現(xiàn)WISP1-/-小鼠中的骨小梁總?cè)莘e、皮質(zhì)骨厚度均低于WT小鼠，而過(guò)表達(dá)WISP1小鼠BMD、骨小梁厚度、骨總?cè)莘e均高于WT小鼠。這與本研究發(fā)現(xiàn)的WISP1與BMD呈正相關(guān)的結(jié)論一致。

此外，血清WISP1水平在骨折愈合過(guò)程中也起著重要作用。French等[14]在骨折愈合的小鼠模型中評(píng)估了WISP1的時(shí)間表達(dá)，在骨折后第5天，在沿著骨膜表面形成的臨時(shí)愈傷組織內(nèi)的BMSC中發(fā)現(xiàn)WISP1，而在骨折后第14天，WISP1在硬骨痂內(nèi)沿編織骨島骨針聚集的OB中表達(dá)最強(qiáng)，發(fā)現(xiàn)WISP1可促進(jìn)OB的分化，進(jìn)而修復(fù)骨折部位，所以WISP1是T2DM并OP的保護(hù)因素，與本研究結(jié)果相一致。因此WISP1因子可能對(duì)人體骨骼健康成長(zhǎng)起作用，但WISP1參與骨骼發(fā)育及骨折修復(fù)過(guò)程的具體機(jī)制還尚不清楚，未來(lái)仍需繼續(xù)探索。

骨轉(zhuǎn)換指標(biāo)(BTMs)被用于預(yù)測(cè)骨質(zhì)流失率和評(píng)估骨折風(fēng)險(xiǎn)[15]。P1NP升高說(shuō)明骨形成活躍[16]。本研究發(fā)現(xiàn)P1NP與BMD呈負(fù)相關(guān)(P=0.028，r=-0.220)，其中骨質(zhì)疏松癥組P1NP水平均高于骨量正常組和骨量減少組，可見T2DM患者在骨質(zhì)疏松癥組中處于骨代謝的高運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，考慮與T2DM患者血糖偏高，造成鈣、磷和鎂離子的快速流失，導(dǎo)致PTH分泌旺盛，從而增加溶骨效應(yīng)有關(guān)。此外，N-MID可以影響骨礦化[17]，因此檢測(cè)血清N-MID可用于反映OB活性。本研究發(fā)現(xiàn)T2DM患者N-MID與BMD呈負(fù)相關(guān)，說(shuō)明骨密度含量越低，而血清N-MID水平越高，說(shuō)明T2DM并OP患者體內(nèi)OB功能超過(guò)了OC功能，原因可能與T2DM患者長(zhǎng)期處于胰島素抵抗或胰島素缺乏等狀態(tài)有關(guān)[18]。另一方面，作為骨吸收指標(biāo)的β-CrossLaps可反映骨基質(zhì)降解情況[19]。本研究顯示，在T2DM并OP患者血清中β-CrossLaps水平較骨量正常組患者有顯著升高，相關(guān)性分析表明β-CrossLaps與BMD呈負(fù)相關(guān)，闡明了骨質(zhì)疏松癥組患者體內(nèi)OC活性增強(qiáng)，容易造成骨質(zhì)流失。相對(duì)于非OP患者，OP患者具有較高水平的N-MID和β-CrossLaps，并且這兩指標(biāo)還與BMD呈負(fù)相關(guān)[20]。研究結(jié)果與我們研究一致。周婷婷等[21]通過(guò)對(duì)絕經(jīng)后女性2型糖尿病伴骨質(zhì)疏松癥患者的研究發(fā)現(xiàn)P1NP、N-MID、β-CrossLaps水平均在骨質(zhì)疏松癥組中最高，且與BMD呈負(fù)相關(guān)。

綜上所述，在T2DM并OP的過(guò)程中, 隨著骨量正常、骨量減少、骨質(zhì)疏松，T2DM患者血清中sFRP5水平逐漸增多，而WISP1水平則逐漸減少。然而我們對(duì)sFRP5及WISP1與T2DM并OP的具體作用機(jī)制尚不清楚。因此，sFRP5、WISP1的具體生物學(xué)作用及意義也有待更多的研究探索。