骨折后血清骨鈣素N端中分子片段與糖代謝指標的相關性分析

黃劍吟, 楊焱平, 黃冠東, 楊開超, 仲偉喜, 封啟明

(上海交通大學附屬第六人民醫院 急診醫學科, 上海, 200233)

骨代謝與糖代謝存在密切關系，在糖穩態情況下，骨的形成和吸收保持動態平衡，而糖代謝異常會干擾骨代謝平衡，導致骨的密度和脆性發生改變。與1型糖尿病(T1DM)患者骨密度明顯降低不同, 2型糖尿病(T2DM)患者的骨密度與健康人員無差異甚至增加，但骨的脆性增大，從而導致骨折率升高[1], 這與糖代謝通過多種機制影響骨代謝密不可分。在糖代謝異常的情況下，成骨細胞數量下降，生物活性減弱[2-3], 這可能是影響骨代謝的原因之一。骨鈣素(OC)是成骨細胞分泌的一種非膠原蛋白，由1號染色體(1q25-q31)編碼，受1, 25-二羥膽鈣化醇調節。血清中的OC分為完全羧化OC和不完全羧化OC, OC分子C端不穩定容易裂解，而N端中部片段相對穩定，血清半衰期較長且較易檢測[4-5], 被稱為骨鈣素N端中分子片段(N-MID OC), 是目前臨床常用的反映骨代謝的指標之一。相關研究[6]發現, OC是一種由成骨細胞分泌的內分泌激素，參與調節糖代謝。創傷會引起糖代謝指標水平變化，其機制與T2DM的發生類似[7]。本研究探討了骨折后N-MID OC與糖代謝指標糖化血紅蛋白(HbA1c)、空腹血糖(FPG)、空腹胰島素(FINS)、C-肽(C-P)的關系，現報告如下。

1 資料和方法

1.1 一般資料

本研究采用回顧性研究方法，將2017年10月—2019年5月就診于上海交通大學附屬第六人民醫院急診醫學科急診重癥監護室(EICU)的196例男性骨折患者納入骨折組。骨折組納入標準: ① 四肢單一閉合性骨折者; ② ≥18歲者; ③ 受傷至次日抽血時間間隔<24 h者。另從健康體檢中心選取年齡、體質量指數(BMI)與骨折組相匹配的64例健康男性納入健康對照組。排除標準: ① 嚴重肝功能損害者; ② 有慢性貧血、高血壓、糖尿病、惡性腫瘤病史者; ③ 甲狀旁腺功能亢進或甲狀腺功能紊亂者; ④ 1年內有骨折病史者; ⑤ 近期服用影響骨代謝的藥物(維生素D、降鈣素等)者[8-11]; ⑥ 急診手術者; ⑦ 檢測前輸注血液制品者; ⑧ 腦外傷者。根據N-MID OC四分位數將骨折患者分為4個亞組[12], 即低值組(<6.59 μg/L)、中低值組(6.59～8.68 μg/L)、中高值組(>8.68～11.67 μg/L)和高值組(>11.67 μg/L)。

1.2 方法

每位研究對象均需完成調查問卷(包括姓名、年齡、身高、體質量、既往史、既往藥物使用情況等)，骨折患者還需記錄四肢骨折部位和創傷嚴重度評分(ISS)[13]。采集所有研究對象空腹8 h后靜脈血送醫院醫學檢驗中心檢測，檢測指標包括血常規、肝功能、腎功能、電解質組合、甲狀腺功能、腫瘤指標和HbA1c、FPG、FINS、C-P等。同時采集4 mL血液樣本進行離心，取血清保存于-20 ℃冰箱，用于檢測N-MID OC。N-MID OC采用瑞士羅氏(Roche)公司生產的Cobas-e-601型全自動電化學發光免疫分析儀和羅氏診斷產品(上海)有限公司生產的骨鈣素檢測試劑以電化學發光免疫法(ECLIA)檢測。

1.3 統計學分析

2 結 果

2.1 骨折組和健康對照組一般資料比較

骨折組患者ISS均為4分，受傷至采血時間間隔為(12.01±7.15) h, 骨折部位為肱骨64例、橈骨67例、尺骨35例、脛骨19例、腓骨11例。骨折組年齡、BMI和血肌酐、HbA1c水平與健康對照組比較，差異無統計學意義(P>0.05); 骨折組白細胞、谷丙轉氨酶(ALT)、谷草轉氨酶(AST)、FPG、FINS、C-P水平高于健康對照組，血小板、血紅蛋白、鈣離子、25-羥維生素D3[25(OH)VD3]、N-MID OC水平低于健康對照組，差異有統計學意義(P<0.05)。見表1。

表1 骨折組和健康對照組一般資料比較

2.2 不同亞組骨折患者一般資料比較

不同亞組骨折患者的BMI、白細胞、血紅蛋白、ALT、AST、血肌酐、鈣離子、FINS、C-P、25(OH)VD3水平比較，差異無統計學意義(P>0.05); 不同亞組患者年齡(P=0.002)、血小板(P=0.047)、HbA1c(P=0.007)、FPG(P=0.041)比較，差異有統計學意義(P<0.05)。低值組年齡高于中高值組(P=0.017)和高值組(P<0.001), 中低值組血小板水平低于低值組(P=0.002)和高值組(P=0.012), 中低值組HbA1c、FPG水平高于中高值組(P=0.004、0.016)和高值組(P=0.002、0.031), 差異有統計學意義(P<0.05)。見表2。

表2 骨折患者N-MID OC四分位數分組一般資料比較

2.3 血清N-MID OC水平與糖代謝指標、生化指標的相關性分析

相關性分析顯示，血清N-MID OC與年齡(r=-0.280,P<0.001)、HbA1c(r=-0.081,P=0.011)、FPG(r=-0.196,P=0.006)均呈負相關，見圖1。血清N-MID OC與BMI(r=-0.096,P=0.204)、白細胞(r=-0.015,P=0.830)、血小板(r=0.089,P=0.216)、血紅蛋白(r=-0.049,P=0.491)、ALT(r=0.128，P=0.074)、AST(r=0.048,P=0.507)、鈣離子(r=-0.085,P=0.234)、血肌酐(r=-0.043,P=0.551)、FINS(r=-0.063,P=0.380)、C-P(r=-0.057，P=0.428)、25(OH)VD3(r=0.016,P=0.825)均無相關性。

A: N-MID OC與年齡的相關性; B: N-MID OC與HbA1c的相關性; C: N-MID OC與FPG的相關性。圖1 骨折患者血清N-MID OC與年齡、HbA1c、FPG的相關性

2.4 血清N-MID OC水平與糖代謝指標相關性的多重線性回歸分析

多元線性回歸分析顯示，未調整年齡因素時，骨折創傷后血清N-MID OC水平與HbA1c(β=-0.181,P=0.011)、FPG(β=-0.196,P=0.006)存在相關性; 調整年齡因素后, FPG是骨折創傷后血清N-MID OC水平的獨立影響因素(β=-0.147,P=0.036)。見表3。

表3 多元線性回歸分析血清N-MID OC水平與HbA1c、FPG的相關性

3 討 論

OC是成骨細胞分泌的一種非膠原蛋白，血清中OC濃度能反映成骨細胞的生物活性，是評價骨合成代謝的一種生化指標，常被用于骨折愈合情況[6]和骨質疏松[14]、骨肉瘤等骨骼疾病[15]的評價中。OC也是一種內分泌激素，參與糖代謝的調節，而糖代謝會影響骨代謝。體外研究[16]發現, OC基因敲除小鼠表現出胰島體積縮小，胰島細胞數量下降，外周血糖水平升高，外周組織胰島素抵抗增強，而注射重組OC能糾正OC基因敲除小鼠的這種表型。成骨細胞的胰島素抵抗會影響成骨細胞內的胰島素信號，最終干擾骨鈣素的轉錄和翻譯[2-3]。近年來，關于OC與糖代謝關系的研究主要以健康人群[9]和一些慢性疾病(糖尿病[8]、冠心病[9]、脂肪肝[10]等)患者為研究對象，且發現OC與HbA1c、FPG呈負相關或無相關性[11], 與FINS、C-P未見相關性[8-11]。

本研究發現，骨折后男性患者血清N-MID OC低于健康對照組，差異有統計學意義(P<0.05), 與此前涉及糖尿病[8]、非酒精性脂肪肝[9-10]的相關研究結論一致。本研究還發現，按N-MID OC四分位數分組的骨折患者，其年齡、血小板、HbA1c和FPG比較，差異有統計學意義(P<0.05)。相關性分析顯示，血清N-MID OC與年齡、HbA1c、FPG呈負相關，與FINS、C-P無相關性; 多元線性回歸分析顯示，調整年齡因素后, FPG是骨折創傷后血清N-MID OC的獨立影響因素。

近年來多項臨床研究探討了OC與糖代謝指標的關系，但其結論不盡相同，這可能與選擇人群的差異有關。9～13歲青年的OC與FPG呈負相關[17], 針對健康人群的橫斷面調查也觀察到一致結果，而絕經后女性的這種相關性更加明顯[18], 此外糖尿病[8]、冠心病[9]患者的OC也與HbA1c、FPG呈負相關，這可能與長期糖代謝異常使得成骨細胞出現胰島素抵抗，導致成骨細胞內胰島素信號通路紊亂，干擾OC基因的表達和合成有關[3]。創傷是一種急性病理過程，患者往往會出現急性胰島素抵抗，這主要涉及肝臟和骨骼肌(肝臟主要通過腫瘤壞死因子-α、c-Jun氨基末端激酶活性和胰島素受體底物1絲氨酸磷酸化，骨骼肌主要通過創傷后糖皮質激素水平升高的作用介導急性胰島素抵抗[19], 但目前臨床對于急性事件(創傷、失血性休克、重癥感染等)時成骨細胞發生急性胰島素抵抗會否導致OC基因表達受損和OC合成障礙尚不明確。研究[20]報道，糖皮質激素誘導胰島素抵抗與循環中低水平的不完全羧化OC有關。慢性疾病與急性起病存在諸多不同因素，但有研究[7]稱急性事件與慢性疾病在胰島素抵抗方面存在類似機制，主要涉及內質網抵抗和未折疊蛋白反應。本研究中, OC與HbA1c、FPG關系的結論與既往研究結論一致，可能是因為本研究主要納入非開放性創傷患者，排除了急診手術、輸血以及手術過程中液體復蘇(晶體液、膠體液、血液制品等)對OC和糖代謝指標的影響。

LEE N K等[16]進行體外研究發現, OC基因缺失小鼠的血清胰島素濃度較對照組低, BILOTTA F L等[21]也證實胰島素能刺激成骨細胞OC的分泌，運動能讓機體快速處于高代謝狀態，鍛煉后肥胖人群的血清OC與機體胰島素敏感性存在顯著關系[22]。本研究未發現OC與FINS、C-P的關系，此前涉及健康人群[17]、T2DM患者[8-9]、青年人群[18]的研究也未觀察到OC與FINS、C-P的關系，甚至在健康人群的口服葡萄糖耐量試驗(OGTT)和同血糖的靜脈輸注葡萄糖實驗中也未觀察到急性升高的胰島素濃度與血清OC的相關性[23]。一些OGTT結果顯示, OC與胰高血糖素負荷試驗中C-P反應的變化和進餐后C-P反應呈正相關(P=0.025、0.047)[11], 但體外實驗和臨床研究的差異性還需進一步探究。

本研究存在一些局限性: ① 本研究樣本量不夠大; ② 本研究中采用的調查方法具有限制性，特別是骨折創傷作為突發疾病存在著偶然性，而很多患者無法明確創傷前是否存在隱匿疾病; ③ 目前尚無基礎實驗數據可支持創傷后OC與糖代謝關系的結論，有待在后續研究中進一步探討。

綜上所述，單一閉合性骨折患者血清N-MID OC與年齡、HbA1c、FPG均呈負相關，且FPG是血清N-MID OC的獨立影響因素，提示骨折創傷后糖代謝與血清N-MID OC存在相關性，而這可能是影響骨代謝的因素。