外源性胰島素與絕經后2型糖尿病患者腰椎骨密度的相關性研究

廖世波 曾榮 鄒毅 吳敏 黃淑玉*

1. 武漢科技大學附屬孝感醫院內分泌科，湖北 孝感 432000 2. 武漢科技大學醫學院，湖北 武漢 430081 3. 武漢科技大學職業危害識別與控制湖北省重點實驗室，湖北 武漢 430081

隨著人口的老齡化，骨質疏松已經成為危害中老年人群的重大公共健康問題。新近中國居民骨質疏松流行病學調查顯示，我國50歲以上人群骨質疏松癥患病率為19.2%，65歲以上人群骨質疏松癥患病率高達32.0%[1]。絕經后2型糖尿病患者兼有絕經、年齡和糖尿病等誘發骨質疏松的多重危險因素，是骨質疏松癥的高危人群。有研究顯示T2DM患者骨密度與空腹胰島素水平呈正相關[2-3]；另有研究顯示外源性胰島素對T2DM患者的骨密度有正向調節作用[4-5]。目前未見T2DM患者骨密度與糖負荷后胰島素分泌峰值水平相關性的研究報道；外源性胰島素是否是通過調節糖代謝水平、改善胰島β細胞功能來保護骨密度尚不確定。本研究探討絕經后T2DM患者腰椎骨密度與空腹胰島素、糖負荷后峰值胰島素水平的相關性，考察外源性胰島素對腰椎骨密度的影響，以期為絕經后T2DM患者骨質疏松的治療提供新的思路。

1 材料和方法

1.1 研究對象

納入標準：①符合WHO關于2型糖尿病的診斷標準；②絕經年齡≥45歲，且已停經1年以上；③一般資料、共患病史、結婚生育史、OGTT、IRT、血常規、肝腎功能、血清尿酸及血脂結果、肝膽及雙側頸動脈超聲影像學檢查等相關資料完整；④簽署知情同意書。

排除標準：①肝、腎功能不全的患者；②妊娠、哺乳期患者；③合并糖尿病急性并發癥如糖尿病酮癥、糖尿病酮癥酸中毒或高滲高血糖綜合征的患者；④有血液系統疾病，主要血細胞如白細胞、紅細胞、血小板數量明顯異常及貧血的患者；⑤甲狀腺功能異常的患者；⑥合并有類風濕、系統性紅斑狼瘡等結締組織疾病的患者；⑦近期在服用糖皮質激素、避孕藥、維生素D、鈣劑及雙膦酸鹽等對骨礦鹽代謝有明顯影響藥物的患者。

1.2 研究方法

1.2.1收集患者一般資料：包括年齡、病程、是否初治、近一年是否使用外源性胰島素、糖尿病家族史(直系血親及三代以內旁系血親是否患有糖尿病)，是否共患高血壓病、高尿酸血癥、高脂血癥等，記錄結婚年齡、妊娠次數及分娩次數；測量身高、體重，計算體質量指數(BMI)。

1.2.2實驗室檢測：采用XE-2100血液分析系統檢測血常規；采用Bio-Rad D-10TM糖化血紅蛋白儀檢測HbA1c；研究對象禁食12 h以上(使用含中效成分胰島素者，前一天停用；使用長效或超長效胰島素類似物及胰島素促泌劑者，根據t1/2待其在體內的作用消失后)，行標準OGTT和IRT，于服糖前后各時間點分別抽取靜脈血3 mL離心留取血漿，采用Beckman CX9 ALX生化分析儀檢測血漿葡萄糖(G0、G30、G60、G120、G180)和肝功能、腎功能、血清尿酸和血脂；采用Elecsys 2010電化學發光免疫分析儀檢測胰島素水平(I0、I30、I60、I120、I180)。胰島功能評估 HOMA-β=20×I0/(G0-3.5)； HOMA-IR=(G0×I0)/22.5。

采用Origin 8.0軟件根據多項式擬合法對患者OGTT 5點血糖及IRT 5點胰島素進行曲線擬合和峰值分析，記錄擬合曲線峰值血糖(Gmax)及峰值胰島素(Imax)(如圖1)。

圖1 OGTT(圖1a)和IRT(圖1b)結果的多項式擬合曲線注：OGTT 口服葡萄糖耐量試驗，Gmax OGTT 5點血糖測量值多項式擬合曲線峰值血糖；IRT 胰島素釋放試驗，Imax IRT 5點胰島素測量值多項式擬合曲線峰值胰島素。Fig.1 Polynomial fitting curves of OGTT (Fig. 1a) and IRT (Fig. 1b)

1.2.3影像學檢查：利用Voluson E8 彩色多普勒超聲診斷儀篩查肝膽、雙側頸動脈健康狀況。非酒精性脂肪肝病、膽囊結石、頸動脈斑塊超聲診斷標準參照我們的前期研究[6]，上述檢查由2名專職超聲科醫師完成。采用美國GE公司Lunar Prodigy骨密度儀測量腰1-4椎體骨密度，取其平均值為骨密度實測值，單位以g/cm2表示，獲得其對應的T值，根據T值水平將研究對象分為骨量正常組(T≥-1，n=49)、骨量減少組(-2.5

1.3 統計學處理

2 結果

2.1 各組一般資料及實驗室指標比較

3組患者的病程、初治比、糖尿病家族史、高血壓病、高尿酸血癥、高脂血癥、非酒精性脂肪性肝病、膽囊結石、頸動脈斑塊、結婚年齡、妊娠次數、分娩次數、標準OGTT血糖水平、IRT胰島素水平、HbA1c及血細胞常規分析結果比較，差異無統計學意義(P>0.05)；3 組患者的年齡、BMI、外源性胰島素使用率水平比較，差異有統計學意義(P<0.01)。其中，骨質疏松組患者年齡大于骨量正常組和骨量減少組，骨質疏松組患者BMI小于骨量正常組和骨量減少組，骨質疏松組和骨量減少組患者外源性胰島素使用率低于骨量正常組，差異均有統計學意義(P<0.05)，見表1。

表1 各組一般臨床資料及實驗室指標比較Table 1 Comparison of the baseline characteristics and laboratory test results between each

組別非酒精性脂肪性肝病膽囊結石頸動脈斑塊結婚年齡/歲妊娠次數分娩次數1次2次≥3次1次2次≥3次骨量正常組32(65.31)10(20.41)28(57.14)23±210(20.41)12(24.49)27(55.10)15(30.61)16(32.65)18(36.73)骨量減少組30(44.78)a13(19.40)38(56.72)22±25(7.46)19(28.36)43(64.18)10(14.93)23(34.33)34(50.75)骨質疏松組31(46.97)15(22.73)41(62.12)22±26(9.09)17(25.76)43(65.15)10(15.15)19(28.79)37(56.06)檢驗統計量值5.480c0.231c0.476c0.4965.356c7.072cP值0.065 0.891 0.788 0.6100.253 0.132

組別例數G0/(mmol/L)G30/(mmol/L)G60/(mmol/L)G120/(mmol/L)G180/(mmol/L)Gmax/(mmol/L)I0/(mU/L)骨量正常組499.32±3.1416.08±3.7519.15±4.2820.88±5.7516.86±6.0622.43±5.009.56(8.58)骨量減少組678.88±2.9915.47±3.3218.83±4.4219.74±5.4115.37±6.2421.53±4.816.67(4.97)骨質疏松組669.03±3.0716.09±3.5219.44±4.3920.64±5.8116.93±7.0022.34±5.277.16(6.83)檢驗統計量值0.3000.6450.3310.6961.1860.6174.583dP值0.7410.5260.7190.5000.3080.5400.101

組別I30/(mU/L)I60/(mU/L)I120/(mU/L)I180/(mU/L)Imax/(mU/L)HOMA-βHOMA-IRHbA1c/(%)骨量正常組22.53(21.66)24.5(26.69)32.94(35.66)19.52(15.84)42.94(46.29)36.25(32.65)3.48(4.01)7.89±1.78骨量減少組18.88(22.64)25.14(21.69)30.81(30.68)17.81(17.93)39.28(35.24)30.38(37.60)2.42(1.99)7.73±2.46骨質疏松組18.50(16.43)24.26(28.55)33.13(33.58)19.29(17.65)38.43(43.80)30.86(43.23)2.73(3.16)7.70±2.22檢驗統計量值0.667d0.363d0.121d0.148d0.067d0.473d4.049d0.108P值0.7160.8340.9410.9290.9670.7890.1320.898

組別白細胞數/(×109/L)紅細胞數/(×1012/L)血紅蛋白/(g/L)血小板數/(×109/L)中性粒細胞數/(×109/L)淋巴細胞數/(×109/L)單核細胞數/(×109/L)NLR骨量正常組6.16±1.534.21±0.36127±11203±503.44±1.122.18±0.690.36±0.121.70±0.71骨量減少組5.73±1.434.15±0.40126±12196±453.24±1.032.00±0.610.33±0.101.73±0.64骨質疏松組5.94±1.434.31±0.43b129±12188±563.49±1.211.93±0.53a0.37±0.13b1.95±0.98檢驗統計量值1.2582.5131.1031.1120.9262.5032.0741.865P值0.2870.0840.3340.3310.3980.0850.1290.158

2.2 腰椎骨密度與其他指標的相關性分析

Pearson相關性分析或Spearman相關性分析結果顯示，絕經后T2DM患者腰椎骨密度(以T值表示)與病程、結婚年齡、標準OGTT血糖水平、IRT胰島素水平、HbA1c及血細胞常規分析結果均無直線相關性(P>0.05)；絕經后T2DM患者腰椎骨密度與BMI呈正相關，與患者年齡呈負相關(P<0.01)，見表2。

表 2 腰椎骨密度與一般資料及實驗室指標的相關性分析Table 2 Correlation analysis between bone mineral density of the lumbar spine and clinical data and laboratory indices

指標I0I30I60I120I180ImaxHOMA-βHOMA-IRHbA1cr(rs)值0.085a0.072a0.029a-0.020a0.003a0.026a0.011a0.082a0.009P值0.2570.3350.6940.7930.9630.7310.8810.2710.908

指標白細胞數紅細胞數血紅蛋白血小板數中性粒細胞數淋巴細胞數單核細胞數NLRr(rs)值-0.004-0.114-0.0770.016-0.0770.126-0.065-0.140P值0.9520.1260.3040.8270.3030.0910.3810.060

2.3 腰椎骨密度影響因素的有序Logistic回歸分析

以腰椎骨密度水平[賦值：骨質疏松(T≤-2.5)=1，骨量減少(-2.5

表3 腰椎骨密度影響因素的有序Logistic回歸分析Table 3 Ordinal logistic regression analysis for influencing factors for bone mineral density of the lumbar spine

3 討論

T2DM的發病機制存在明顯的異質性，這決定了其對骨代謝的影響在不同個體間可能存在著明顯差異。目前尚無結論性的模型來解釋T2DM對骨代謝的作用機制[7]。大量研究認為T2DM患者的骨密度與胰島β細胞基礎分泌功能呈正相關[2-3,8-10]，但未見有專門針對絕經后T2DM患者的骨密度與空腹胰島素水平相關性的報道，也未見絕經后T2DM患者骨密度與糖負荷后胰島素分泌峰值水平相關性的研究報道。本研究探討絕經后T2DM患者骨密度與空腹胰島素、糖負荷后峰值胰島素水平的相關性，同時探討了外源性胰島素的使用對絕經后T2DM患者骨密度的影響，為絕經后T2DM患者骨質疏松治療決策的制定提供參考。

T2DM患者高血糖本身是否對骨代謝產生不利影響是值得關注的問題。有學者[8,11]認為高血糖導致的滲透性利尿使鈣、磷等礦物質隨尿排出增多，機體處于負鈣平衡，導致骨量減少，骨吸收增加。但薈萃分析顯示T2DM患者骨密度與HbA1c無明顯相關性[12]。易云平等[13]研究顯示老年T2DM患者骨密度與空腹血糖及HbA1c無明顯相關性。孟健等[10]研究顯示男性T2DM患者骨密度與空腹血糖、標準饅頭餐試驗2 h血糖及HbA1c均無明顯相關性。郝雅斌等[14]研究顯示，血糖控制情況對絕經后T2DM患者腰椎骨密度無顯著影響。本研究顯示，絕經后T2DM患者腰椎骨密度與空腹血糖(G0)、糖負荷后2 h血糖(G120)、糖負荷后峰值血糖(Gmax)及HbA1c均無明顯相關性，與上述研究結論基本一致。分析可能的原因為：本研究入選的對象均為腎功能正常的T2DM患者，一方面葡萄糖產生的膠體滲透壓只占尿滲透壓的一小部分，故濾過至原尿中的鈣、磷等礦物質增加并不明顯；另一方面腎小管對鈣、磷等礦物質的重吸收功能尚正常，故隨著濾過至原尿中的鈣、磷等礦物質增加，腎小管對鈣、磷等礦物質的重吸收也相應增加。有研究顯示血糖高低對絕經后T2DM患者血清鈣、磷等無明顯影響[14]，支持上述觀點。

需要指出的是，骨密度和骨質量兩個方面共同決定患者是否發生骨質疏松。多數研究認為T2DM患者骨密度正常甚至較非糖尿病患者增加[15-16]。雖然高血糖本身可能對骨密度的影響不顯著，但持續性高血糖使得機體內高級糖基化終末產物(advanced glycation end products，AGE)增加，而AGE可以改變骨質的力學特性使骨骼脆性增加[16-17]；此外，高血糖對骨質量的影響還可能通過糖尿病并發癥來實現[18-19]。

胰島素是調節鈣、磷等骨礦鹽代謝的重要全身性因子，胰島素通過作用于成骨細胞膜表面的胰島素受體，促進骨細胞內氨基酸蓄積，刺激骨膠原蛋白合成和核苷酸形成，其對維持正常骨量具有不可替代的作用[2]。絕經后T2DM患者骨密度是否與胰島β細胞功能存在相關性是一個值得探討的問題。本研究顯示，絕經后T2DM患者腰椎骨密度與空腹胰島素(I0)、糖負荷后2 h胰島素(I120)、糖負荷后峰值胰島素(Imax)、HOMA-β及HOMA-IR均無明顯相關性。這與針對整體T2DM人群[2-3,8-9]和男性T2DM人群[10]的相關研究結論不一致。考慮可能的原因為：絕經后T2DM患者糖尿病病程較長(本研究中患者平均病程7～9年)，殘存的胰島β細胞功能較差，機體分泌的較少量的內源性胰島素對骨代謝的影響已不顯著。

胰島素治療可能對T2DM患者的骨密度有保護作用[4-5]。本研究顯示，絕經后T2DM患者腰椎骨密度與外源性胰島素的使用呈正相關，使用外源性胰島素的患者腰椎骨密度是未使用外源性胰島素患者的2.4倍。已有研究證實外源性胰島素的使用可以改善T2DM患者胰島β細胞基礎分泌，對糖負荷后胰島素分泌影響不顯著[20-21]。本研究中3組患者外源性胰島素的使用率有明顯差異，但各組空腹胰島素、糖負荷后2 h胰島素及糖負荷后峰值胰島素均無顯著差異，考慮可能是由于各組中非初治患者糖尿病病程較長，外源性胰島素治療對這些患者胰島功能的改善不明顯。這也表明外源性胰島素可能通過不同于內源性胰島素的作用機制來改善絕經后T2DM患者的骨代謝及骨密度。陳海翎等[22]的研究也認為內、外源性胰島素對T2DM患者骨代謝的影響存在差異。胰島β細胞分泌的內源性胰島素通過門脈系統先進入肝臟，然后再進入血液循環；而外源性胰島素注射后直接進入血液循環作用于成骨細胞上的胰島素受體從而促進成骨細胞增殖[23]。

女性在絕經后骨質疏松發病率明顯升高最重要的原因是體內雌激素水平驟然跌落。雌激素水平的變化會對骨代謝產生顯著影響[24]。雌激素水平發生顯著變化的妊娠、分娩等生命早期事件對骨代謝的影響是否有遠期記憶效應，即與絕經后女性骨密度降低是否具有相關性是一個值得探討的問題。本研究考察了結婚年齡、妊娠次數、分娩次數對絕經后T2DM患者骨密度的影響，結果顯示絕經后T2DM患者腰椎骨密度與結婚年齡、妊娠次數、分娩次數均無顯著相關性。考慮可能的原因為：骨及其骨髓具有強大的再生能力，當機體微環境改善后(妊娠或分娩后體內雌激素水平恢復正常)，新生的健康骨質可以在較短時間內完全替換掉之前受損傷的骨質而不遺留痕跡。

年齡和BMI作為骨質疏松發生較確切的影響因素在本研究中再次得到印證。本研究顯示，年齡是絕經后T2DM患者腰椎骨密度的危險因素，BMI是絕經后T2DM患者腰椎骨密度的保護因素。

綜上所述，絕經后T2DM患者腰椎骨密度與血糖水平、胰島β細胞功能無顯著相關性；絕經后T2DM患者腰椎骨密度與妊娠次數、分娩次數無顯著相關性；外源性胰島素對絕經后T2DM患者腰椎骨密度的增加有益，其對骨密度的保護作用機制可能與內源性胰島素不同。外源性胰島素對骨密度影響的作用機制有待進一步研究；此外鑒于外源性胰島素對骨密度的有益影響，臨床醫師在針對特殊糖尿病人群(骨質疏松合并T2DM或絕經后T2DM)制定降糖方案時是否應該優先考慮外源性胰島素治療是值得進一步討論的問題。