利拉魯肽和甘精胰島素對男性2型糖尿病患者骨代謝的影響

楊迪 趙瑜 馮法博 沈潔 朱丹杰 李曉林

糖尿病（diabetes mellitus,DM）[1]及肥胖[2-3]均可誘導晚期糖基化終末產物（advanced glycation end products,AGEs）堆積，進而促進成骨細胞凋亡[4]、骨骼生物力學改變[5]，并增加骨折風險[6]。新型降糖藥物胰高血糖素樣肽-1受體（glucagon like peptide-1 receptor,GLP-1R）激動劑具有降糖、抑制食欲、延緩胃排空、減重、改善心血管代謝功能等多項功能[7-9]，目前廣泛應用于臨床。近期研究亦發現骨組織中存在GLP-1R，因此GLP-1R激動劑與骨代謝的關系越來越受到關注[4]。利拉魯肽（liraglutide,LIR）是GLP-1R激動劑中的一種，其和甘精胰島素（insulin glargine,GLA）作為注射類降糖藥物目前均廣泛應用于臨床，本研究旨在探討LIR和GLA對男性2型糖尿病（type 2 diabetes mellitus,T2DM）患者骨代謝的影響，并通過觀察患者血糖、BMI、骨轉換指標、骨密度（bone mineral density,BMD）的變化趨勢探討LIR是否具有骨保護作用，為口服降糖藥物治療不達標的T2DM患者選擇更為合理的降糖方案提供理論依據。

1 對象和方法

1.1 對象 選取2018年1至6月浙江省人民醫院收治的男性T2DM患者99例，采用隨機數字表法分為LIR治療組（LIR組）、GLA治療組（GLA組）和口服降糖藥物治療組（OAD組），每組 33例，隨訪 48周。納入標準：（1）年齡30～50 歲男性；（2）DM 病程≤5 年；（3）BMI：20～27 kg/m2；（4）BMD Z 值＞-2.0 SD；（5） 既往磺脲類促泌劑（SU）、α-糖苷酶抑制劑（AGI）單用或聯用的T2DM患者，治療前7.0 mmol/L＜FPG＜15.0 mmol/L，并且7%＜糖化血紅蛋白（HbA1C）＜10%，空腹胰島素水平＞17.8 pmol/L，體重在篩選前至少3個月穩定，波動＜10%。排除標準：（1）使用維生素D、鈣片、激素、阿侖膦酸鈉、唑來膦酸等影響骨代謝藥物；（2）入組前半年使用羅格列酮、二甲雙胍、二肽基肽酶-4抑制劑、鈉-葡萄糖協同轉運蛋白-2抑制劑、胰島素或GLP-1受體激動劑患者；（3）既往有脆性骨折史；（4）DM合并急性并發癥、3種及以上慢性并發癥；（5）嗜酒或吸煙量＞10 支/d；（6）合并嚴重消化道疾病和肝功能不全（ALT及AST≥3倍正常參考值），腎功能減退（肌酐≥1.5 mg/dl）；（7）Z 值≤-2.0 SD；（8）影響骨代謝的疾病如慢性腎功能不全、風濕及類風濕性關節炎、甲狀腺功能亢進癥、甲狀旁腺功能亢進癥和各種癌癥等繼發性骨質疏松。隨訪過程中有9例患者脫落（LIR、GLA、OAD組各3例），其中因血糖控制不佳6例，胃腸道反應1例，維持劑量仍出現低血糖1例，失訪1例。LIR組、GLA組、OAD組各30例患者完成48周隨訪。其中 LIR 組患者年齡30.9～49.1（39.88±5.77）歲，DM 病程 1.4～4.9（3.16±1.10）年；LIR 組原始方案中 18 例采用SU聯合AGI，10例單用AGI，2例單用SU；GLA組年齡 31.2～48.7（40.33±5.90）歲，DM 病程 0.7～5.0（3.19±1.23）年；GLA組原始方案中21例采用SU聯合AGI，9例單用 AGI；OAD 組年齡 31.2～48.2（39.84±5.40）歲，DM病程 1.1～4.9（3.10±1.08）年；OAD 組原始方案中 12 例采用SU聯合AGI，10例單用AGI，8例單用SU。3組患者年齡和DM病程比較差異均無統計學意義（均P＞0.05）。本研究經浙江省人民醫院醫學倫理委員會批準，所有患者均知情同意。

1.2 方法

1.2.1 用藥方法 LIR組患者在原治療方案上加用LIR，LIR初始劑量0.6 mg/d；GLA組在原治療方案上加用GLA，GLA初始劑量0.2 U/（kg·d）；OAD組選擇SU格列吡嗪控釋片及AGI阿卡波糖聯用，格列吡嗪控釋片初始劑量5 mg/d，阿卡波糖初始劑量50 mg/d；若半月內FPG及餐后2 h血糖（2 h postprandial plasma glucose,2h-PBG）控制不如預期，LIR組可考慮將LIR劑量加至1.2 mg/d；GLA組可調整GLA劑量（FPG＜4.4 mmol/L，-2 U；4.4 mol/L≤FPG≤7.0 mmol/L，不調整；7.0 mol/L＜FPG≤7.8 mmol/L，+2 U；7.8 mol/L＜FPG≤10.0 mmol/L，+4 U；FPG＞10.0 mmol/L，+6 U）；OAD 組先行調整阿卡波糖劑量后再調整格列吡嗪控釋片劑量；LIR最大劑量1.8 mg/d，GLA無最大劑量，OAD最大劑量格列吡嗪控釋片10 mg/d，阿卡波糖300 mg/d。若LIR組出現低血糖，先行減量格列吡嗪控釋片或阿卡波糖，后減量LIR；若GLA組出現低血糖，先行減量GLA，后減量格列吡嗪控釋片或阿卡波糖；若OAD組出現低血糖，先行減量格列吡嗪控釋片或阿卡波糖。達標標準：3個月內使患者FPG≤7.0 mmol/L，2h-PBG≤10.0 mmol/L，6個月內HbA1C＜7.0%。退出標準：（1）3個月，LIR 加至最大劑量，GLA使用劑量＞1 U/（kg·d），OAD加至最大劑量血糖仍不達標（FPG＞7.0 mmol/L，2h-PBG＞10 mmol/L），退出該研究。（2）若LIR、GLA和OAD最小維持劑量（LIR 0.6 mg/d、GLA 4 U/d、OAD最低劑量格列吡嗪控釋片5 mg/d或阿卡波糖50 mg/d）仍出現低血糖（血糖≤3.9 mmol/L）則退出該研究。

1.2.2 觀察指標 記錄年齡、DM病程，測量身高、體重并計算BMI。觀察3組患者不良反應情況。所有研究對象分別于治療的 0、24、48周禁食8 h后于次日清晨采集肘靜脈血，分離血清，置于-20℃冰箱儲存。采用貝克曼己糖激酶法檢測FPG及2h-PBG、利德曼直接法檢測LDL-C及TG、采用高效液相層析法檢測HbA1C，采用羅氏電化學發光法檢測骨轉換指標：骨鈣素（OC）、Ⅰ型前膠原氨基端原肽（P1NP）、Ⅰ型膠原羧基端肽β特殊序列（β-CTX）、25羥-維生素D3（25-OH-D3），采用美國GE Lunar公司的Prodigy雙能X線骨密度儀測定治療0、48周的腰椎、股骨頸和髖關節BMD。

1.3 統計學處理 采用SPSS 20.0統計軟件。計量資料以表示，多組間比較采用單因素方差分析，兩兩比較采用LSD-t檢驗；組內治療前后比較采用配對t檢驗。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 3組患者治療前后一般生化指標比較 3組患者治療前 FPG、2h-PBG、HbA1C、BMI、TG、LDL-C 比較差異均無統計學意義（均P＞0.05）。3組患者治療24、48周 FPG、2h-PBG、HbA1C、TG 均較治療前顯著下降（均 P＜0.01）。3 組患者治療 24 周 2h-PBG、HbA1C、BMI、LDL-C比較差異均有統計學意義（均P＜0.05），而FPG、TG比較差異均無統計學意義（均P＞0.05）。3組患者治療48周2h-PBG、BMI、LDL-C比較差異均有統計學意義（均 P＜0.05），而 FPG、HbA1C、TG 比較差異均無統計學意義（均P＞0.05）。LIR組治療48周后LDLC與治療24周比較差異有統計學意義（P＜0.05）。治療24周及 48周 LIR組 BMI、2h-PBG、LDL-C均低于GLA組及OAD組，差異均有統計學意義（均P＜0.05）。見表1。

2.2 3組患者治療前后骨轉換指標比較 3組患者治療前、治療 24 周 OC、P1NP、β-CTX、25-OH-D3比較差異均無統計學意義（均P＞0.05）。3組患者治療48周OC、25-OH-D3比較差異均有統計學意義（均P＜0.05）。LIR組治療48周OC較治療前升高（P＜0.01），治療24、48周25-OH-D3均較治療前升高，差異均有統計學意義（均P＜0.05）；治療48周OAD組OC較治療前下降，差異有統計學意義（P＜0.01）。與治療24周比較，LIR組治療48周25-OH-D3明顯升高，差異有統計學意義（P＜0.05）。治療48周，與GLA組、OAD組相比，LIR組OC、25-OH-D3均升高，差異均有統計學意義（均P＜0.05）。見表 2。

2.3 3組患者不良反應情況 LIR組23例（76.7%）患者出現了胃腸道反應，大多數反應輕微，主要出現在用藥的前4周，其中1例因出現難以遏制的惡心、嘔吐而退出研究；OAD組12例（40%）患者出現胃腸道反應。對此LIR組5例減少了LIR的劑量，OAD組1例減少了阿卡波糖的劑量。GLA組1例患者因發生低血糖事件（隨機血糖＜3.9 mmol/L），逐步減少GLA劑量后停用GLA并退出研究。總體而言，整個研究過程中3組患者依從性較高。

2.4 3組患者治療前后BMD比較 3組患者治療前后腰椎、股骨頸和髖關節BMD比較差異均無統計學意義（均P＞0.05）。見表3。

表1 3組患者治療前后一般生化指標比較

表2 3組患者治療前后骨轉換指標比較

3 討論

DM是一種以高血糖為特征的復雜代謝性疾病，高血糖導致的骨強度下降、骨骼成分變化及異常骨礦化均會引起DM患者骨折風險增加。針對DM的治療策略不僅需強效控制血糖，而且還應最大程度預防或延緩骨量丟失及骨微結構的破壞。GLP-1R激動劑是一個兼具胰腺內、外作用的新型降糖藥物，不但能迅速、有效降低血糖及HbA1C，而且能較好的控制血壓、血脂及體重在內的多種心血管危險因素，并可兼顧降糖與心血管結局獲益。近年來研究發現GLP-1R激動劑還參與骨代謝調節，對骨微結構、骨組織形態學均有正面影響，其可通過直接或間接作用促進骨形成、抑制骨吸收，對骨組織具有保護作用。因此GLP-1R激動劑是近年來內分泌領域的研究熱點。

表3 3組患者治療前后腰椎、股骨頸和髖關節BMD比較（g/cm2）

目前GLP-1R激動劑對骨代謝影響的相關研究較少，尚無統一結論。體外試驗發現小鼠骨細胞、成骨細胞、破骨細胞表面均表達GLP-1R[10-12]，此外研究者還在骨髓基質干細胞（BMSCs）中檢測到了GLP-1R，并證實GLP-1R激動劑Exendin-4（EX-4）可通過激活GLP-1R調控 PKA/β-catenin和 PKA/PI3K/AKT/GSK3β信號通路促進BMSCs成骨化，抑制BMSCs成脂化[13]，增加大鼠骨質疏松模型中成骨細胞活性，促進骨形成；但在許多其他類型骨細胞如鼠類MC3T3-E1成骨細胞、原代成骨、破骨細胞的研究中未檢測到GLP-1R表達，盡管未鑒定出GLP-1R，但使用GLP-1R激動劑可誘導小鼠前成骨樣MC3T3-E1細胞增殖及分化[14]，推測可能通過未知的糖基化磷脂酰肌醇-偶聯受體發揮影響成骨細胞分化及活性的作用；體外研究中發現LIR可抑制PPARγ基因表達、促進成骨細胞特異性轉錄因子Runx2基因表達，促進大鼠BMSCs成骨化并抑制其成脂化，推測LIR可促進骨形成[15]。這些發現為GLP-1R激動劑治療骨質疏松癥提供了分子基礎。動物實驗中，去卵巢骨質疏松大鼠使用EX-4治療后，股骨及椎骨BMD呈劑量依賴性增加[16]；另分別使用EX-4及LIR干預去卵巢骨質疏松小鼠，可顯著改善其骨小梁數目、連接及結構參數，但對皮質骨無影響[17]；亦有研究證實LIR治療不但可增加去卵巢大鼠的小梁骨體積、厚度和數量，而且可增加皮質骨的厚度和密度，預防骨質疏松發生[15]。在DM動物模型中也開展了GLP-1R激動劑對骨代謝影響的研究，一項對鏈脲佐菌素（STZ）誘導T1DM小鼠的研究發現，短期GLP-1R激動劑治療雖對骨強度、皮質骨微結構無顯著影響，但能顯著改善骨組織力學性能[18]；另一項對STZ誘導T2DM大鼠的研究發現，GLP-1R激動劑可通過減少骨吸收、促進骨形成來改善股骨及腰椎骨微結構[19]；在對去卵巢DM大鼠的研究中發現，LIR可通過激活Wnt信號通路促進去卵巢DM大鼠成骨細胞的分化、骨基質的形成及礦化進而發揮骨保護作用[20]。綜上所述，體外研究及動物實驗均提示GLP-1R激動劑具有保護骨代謝的潛能。

臨床研究中關于GLP-1R激動劑對骨代謝的影響存在爭議。在一項開放性、隨機、對照試驗中[21]，將圍絕經期非DM女性分別納入LIR組（1.2 mg）及安慰劑組，治療后安慰劑組的骨礦物質含量顯著降低，LIR組骨形成標志物P1NP水平增加，骨吸收標志物CTX水平無顯著改變，BMD無統計學差異；另一項針對T2DM患者的24周研究結果顯示，治療后未觀察到GLP-1R激動劑艾塞那肽對骨轉換指標或BMD的影響[22]；LIR對糖尿病的療效與作用研究比較了T2DM患者采用不同劑量LIR（分別為1.2 mg/d及1.8 mg/d）或格列美脲（8 mg/d）干預2年，各組治療后BMD無統計學差異[23]；Harper等[24]在最新發表的薈萃分析中探討LIR對超重或肥胖患者骨折發生風險及骨轉換指標的影響，發現LIR對超重或肥胖患者的BMD無影響，但可增加骨礦物質含量并減少骨折風險；Su等[25]發表的薈萃分析中同樣得出LIR治療顯著減少骨折風險的結論，而艾塞那肽治療后存在增加骨折風險的趨勢。總之，上述臨床研究提示GLP-1R激動劑具有部分成骨作用，但對骨吸收及BMD無顯著影響，且不同類型GLP-1R激動劑骨折風險存在差異。

國內外指南均推薦二甲雙胍作為T2DM的一線用藥，但體外實驗中發現二甲雙胍能促進成骨細胞增殖及分化，為避免對研究結果的干擾，故本研究中將二甲雙胍使用納入排除標準。SU及AGI為中國T2DM患者降糖治療的一線備選用藥，但單純關于SU骨骼安全性方面的研究甚少，多數為混合型研究，并且涉及磺脲類藥物對骨轉換指標及骨折風險研究結果多數是中性的[26]。AGI在國外應用較少，國內外尚未發現其對骨代謝影響的相關報道。胰島素具有多種生物學效應，不但能促進機體合成代謝而且可與成骨細胞表面胰島素受體結合，促進OC合成，減少尿鈣排泄，維持骨代謝穩定；臨床研究發現胰島素治療對骨轉換指標無顯著影響[27]，但部分研究提示其可能增加T2DM患者骨折風險，推斷與胰島素治療過程中低血糖發作引起的跌倒相關。

盡管在細胞及動物試驗中均有證據表明GLP-1R激動劑對骨代謝有積極影響，但臨床研究中GLP-1R激動劑對骨代謝影響的相關數據仍較為缺乏，因此，本研究就LIR對男性T2DM患者骨代謝的影響進行研究與探討。研究結果顯示，治療24及48周LIR組FPG與GLA組及OAD組相比差異均無統計學意義。治療24及48周LIR組BMI較GLA組及OAD組顯著下降，考慮與LIR能調節攝食中樞抑制食欲降低體重相關；治療24及48周LIR組2h-PBG較GLA組及OAD組均顯著下降，考慮與LIR不但能血糖依賴性刺激胰島素分泌、而且能延緩胃排空以及抑制餐后胰高血糖素不適當分泌相關。本研究中監測骨轉換標志物分別為骨形成標志物P1NP、OC和骨吸收標志物β-CTX，另監測25-OHD3水平變化。治療48周LIR組OC水平較基線及治療48周GLA組及OAD組均顯著升高，推測LIR具有部分促進成骨作用；既往研究表明T2DM患者易發生25-OH-D3水平缺乏[28]，血清25-OH-D3分別與TG及LDLC、內臟脂肪水平負相關[29-30]，維生素D缺乏不但會加快骨轉換、增加骨質疏松風險，而且可減少胰島素合成及分泌、降低胰島素敏感性、增加血糖血脂控制達標難度；本研究中3組治療48周FPG及HbA1C水平無顯著差異情況下，LIR組25-OH-D3水平較基線及治療后GLA組及OAD組顯著升高，推測此結果與LIR能更好的降低LDL-C，降低內臟脂肪相關[31]。

BMI是影響BMD的重要因素之一，研究顯示BMI與BMD呈正相關，體重對髖部及腰椎BMD均存在保護作用，具體機制考慮為多因素綜合作用結果，其中機械負荷因素為最主要的原因之一，BMI數值高的患者承受的負荷更大，骨骼負重可直接轉化為機械應力作用于成骨和破骨細胞表面的機械應力感受器，機械應力進而刺激骨形成，抑制骨吸收，從而提高骨強度和骨礦含量，延緩骨質疏松的發生并降低其程度。本研究中治療后LIR組BMI水平較GLA組及OAD組均顯著下降，但腰椎、股骨及髖部BMD較GLA組及OAD組無統計學差異，進一步推斷LIR對骨代謝具有積極影響。但該研究LIR 組納入患者基線 BMI：（24.21±1.81）kg/m2，治療 48周后BMI下降幅度偏小，在評估LIR對骨代謝影響有一定的局限性。

綜上，本研究團隊發現GLP-1R激動劑LIR能持續發揮控制血糖并降低體重的臨床療效。GLP-1R激動劑不但可以持久平穩降糖，而且在降低體重、血壓、血脂等心血管風險、保護骨代謝方面也發揮著重要作用，是T2DM患者降糖的優先用藥選擇。但鑒于本試驗樣本量較少，納入患者BMI水平較為局限，未來需要進行長期更大樣本量的臨床研究探討GLP-1R激動劑對骨代謝的影響。