骨質疏松癥與肌-骨-脂關系研究

林燕平，郭海威，黃佳純，袁嘉堯，林賢燦，萬雷，黃宏興*

骨質疏松癥（osteoporosis，OP）是一種以骨量降低、骨組織微結構損壞導致骨脆性增加、易骨折為特征的全身性骨病[1]。OP作為慢性老年性疾病，其發病過程緩慢、隱匿，在學術界素有“沉默殺手”之稱，而隨著機體衰老，肌肉、骨骼和脂肪的生理變化在表型上較為明顯。女性絕經后骨量以每年1%～2%的速度下降，骨量減少的速度比男性更快，而與肌肉量和骨組織的減少不同，脂肪組織可能在高齡時期趨于平穩或下降，以上變化均會導致個體整體力量和功能下降，增加跌倒和骨折的風險[2]。目前針對“肌-骨-脂”和OP發病關系的研究較少，目前診斷OP的“金標準”為雙能X線吸收 法（dual energy X-ray absorptiometry，DXA）， 該 技術操作方便、準確性及精確性高[3]，同時DXA還可作為人體成分測量的標準法，可獲得全身以及軀干、四肢等部位的肌肉、脂肪、骨礦含量及其比例，本文主要探討了OP與肌-骨-脂的關系。

1 資料與方法

1.1 診斷標準 OP診斷標準參考《中國原發性骨質疏松癥診治指南（2017）》[3]：骨密度低于同性別、同種族健康成人的骨峰值1個標準差及以內屬正常；降低1.0～2.5個標準差為骨量低下（或低骨量）；降低≥2.5個標準差為OP；骨密度降低程度符合OP診斷標準，同時伴有1處或多處脆性骨折為嚴重骨質疏松。

1.2 納入標準 （1）女性≥49歲且絕經時間在1年以上，男性≥60歲；（2）未進行過系統的OP治療，臨床癥狀較明顯；（3）無嚴重的心、肺、肝、腎功能損傷和骨代謝疾病；（4）了解本研究概況并自愿參加研究。

1.3 排除標準 （1）繼發性OP（甲狀腺功能亢進癥、糖尿病等內分泌疾病，類風濕性關節炎、強直性脊柱炎等免疫性疾病，多發性骨髓瘤等血液系統疾病，影響鈣和維生素D吸收、代謝的消化系統和腎臟疾病、神經肌肉疾病，慢性阻塞性肺疾病等其他疾病導致的骨質疏松）；（2）6個月內服用過影響骨代謝藥物的患者；（3）合并其他疾病的患者。

1.4 一般資料 2019-07-19至2021-01-05廣州中醫藥大學第三附屬醫院招募符合納入、排除標準的骨質疏松癥患者108例，均為在廣州居住至少半年以上的常住人口，其中女97例，男11例；年齡49～88歲，平均年齡（62.9±7.1）歲。本研究獲得廣州中醫藥大學第三附屬醫院醫學倫理委員會審批通過（倫理審批號：2020034）。

1.5 骨密度檢測和身體成分測量 采用雙能X線骨密度儀檢測患者前后位腰椎（L1～4）的骨密度。骨密度通常用T值表示，T值=（實測值-同種族同性別正常青年人峰值骨密度）/同種族同性別正常青年人峰值骨密度的標準差。正常：T值≥-1.0，低骨量：-2.5＜T值＜-1.0，骨質疏松：T值≤-2.5。取腰椎整體T值作為正常組、骨量減少組和骨質疏松組的分組依據。使用雙能X線骨密度儀對患者進行身體成分測量，同時測量患者整體的肌肉質量和脂肪質量，計算脂肪百分比，通過比較不同年齡段患者的骨密度和身體成分，分析年齡對骨密度和身體成分的影響；比較不同骨密度患者的身體成分，分析肌肉、骨骼、脂肪間的相互作用關系。

1.6 骨形成相關指標檢測 于早晨9：00～10：00采集每位患者空腹10 h以上的肘靜脈血4 ml，采用ELISA法檢測血鈣（Ca）、骨保護素（Osteoprotegerin，OPG）、骨形態發生蛋白 -2（bone morphogenetic protein 2，BMP2）和 B 淋巴細胞瘤 -2 基因（B cell lymphoma 2，BCL2）等，通過檢測不同骨密度患者血液中骨形成相關指標了解骨組織新陳代謝的情況。

1.7 統計學方法 應用SPSS 25.0統計軟件進行數據分析，計量資料以（±s）表示，多組間比較采用單因素方差分析（One Way ANOVA），組間多重比較采用Bonferroni檢驗。以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 一般資料比較 不同年齡患者身高、體質量和體質指數（BMI）比較，差異無統計學意義（P＞0.05）。不同年齡患者T值比較，差異有統計學意義（P＜0.05）；與49～58歲患者相比，59～68歲、≥69歲患者T值降低，差異有統計學意義（P＜0.05），見表1。

表1 不同年齡患者的身高、體質量、BMI和T值比較（±s）Table 1 Comparison of height，weight，BMI and T-score between subjects in three age groups

表1 不同年齡患者的身高、體質量、BMI和T值比較（±s）Table 1 Comparison of height，weight，BMI and T-score between subjects in three age groups

注：a表示與49～58歲相比P＜0.05；BMI=體質指數

年齡（歲） 例數 身高（m） 體質量（kg） BMI（kg/m2） T值49～58 31 1.58±0.06 54.46±6.83 21.63±2.70 -1.65±1.26 59～68 57 1.57±0.05 55.21±7.59 22.33±3.08 -2.34±1.42a≥ 69 20 1.56±0.06 56.08±8.13 22.96±3.23 -2.73±1.31a F值 1.30 0.29 1.26 4.40 P值 0.28 0.75 0.29 0.02

2.2 脂肪質量、肌肉質量、脂肪百分比和骨礦含量比較 不同年齡患者脂肪質量、肌肉質量、脂肪百分比和骨礦含量比較，差異無統計學意義（P＞0.05），見表2。正常組、骨量減少組和骨質疏松組脂肪百分比比較，差異無統計學意義（P＞0.05）；三組脂肪質量、肌肉質量、骨礦含量比較，差異有統計學意義（P＜0.05）。與正常組相比，骨質疏松組脂肪質量降低，骨量減少組和骨質疏松組骨礦含量降低，差異有統計學意義（P＜0.05）。與骨量減少組相比，骨質疏松組肌肉質量、骨礦含量降低，差異有統計學意義（P＜0.05），見表3。

表2 不同年齡患者脂肪質量、肌肉質量、脂肪百分比和骨礦含量的比較（±s）Table 2 Comparison of fat mass，muscle mass，fat percentage and bone mineral content in subjects in three age groups

表2 不同年齡患者脂肪質量、肌肉質量、脂肪百分比和骨礦含量的比較（±s）Table 2 Comparison of fat mass，muscle mass，fat percentage and bone mineral content in subjects in three age groups

年齡（歲） 例數 脂肪質量（g） 肌肉質量（g） 脂肪百分比（%） 骨礦含量（g）49～58 31 18 664.01±4 133.41 34 070.78±3 356.28 33.49±4.77 1 715.36±233.90 59～68 57 18 313.35±4 159.07 35 110.87±5 178.73 33.14±4.76 1 613.11±312.45≥ 69 20 18 404.96±4 050.80 35 495.88±6 179.41 33.23±6.13 1 536.87±300.01 F值 0.07 0.63 0.05 2.47 P值 0.93 0.53 0.95 0.09

表3 正常組、骨量減少組、骨質疏松組的脂肪質量、肌肉質量、脂肪百分比和骨礦含量的比較（±s）Table 3 Comparison of fat mass，muscle mass，fat percentage and bone mineral content in normal group，bone loss group and osteoporosis group

表3 正常組、骨量減少組、骨質疏松組的脂肪質量、肌肉質量、脂肪百分比和骨礦含量的比較（±s）Table 3 Comparison of fat mass，muscle mass，fat percentage and bone mineral content in normal group，bone loss group and osteoporosis group

注：a表示與正常組相比P＜0.05，b表示與骨量減少組相比P＜0.05

組別 例數 脂肪質量（g） 肌肉質量（g） 脂肪百分比（%） 骨礦含量（g）正常組 20 19 765.63±5 214.64 35 780.18±5 093.34 33.25±5.95 2 022.73±223.09骨量減少組 38 19 086.44±4 154.20 36 202.62±4 881.37 33.37±5.65 1 712.66±168.10a骨質疏松組 50 17 398.95±3 304.62a 33 522.57±4 622.30b 33.18±4.08 1 406.50±169.09ab F值 3.27 3.79 0.02 90.41 P值 0.04 0.03 0.98 0.00

2.3 骨形成相關指標比較 三組Ca比較，差異無統計學意義（P＞0.05）；三組OPG、BMP2、BCL2比較，差異有統計學意義（P＜0.05）。與正常組相比，骨質疏松組OPG、BMP2降低，骨量減少組BMP2降低，差異有統計學意義（P＜0.05）；與骨量減少組相比，骨質疏松組OPG和BCL2降低，差異有統計學意義（P＜0.05），見表4。

表4 正常組、骨量減少組、骨質疏松組骨形成相關指標比較（±s）Table 4 Comparison of bone formation indices in normal group，bone loss group and osteoporosis group

表4 正常組、骨量減少組、骨質疏松組骨形成相關指標比較（±s）Table 4 Comparison of bone formation indices in normal group，bone loss group and osteoporosis group

注：Ca=血鈣，OPG=骨保護素，BMP2=骨形態發生蛋白-2，BCL2=B淋巴細胞瘤-2基因；a表示與正常組相比P＜0.05，b表示與骨量減少組相比P＜0.05

組別 例數 Ca（mmol/L） OPG（ng/L） BMP2（ng/L） BCL2（μg/L）正常組 20 1.24±0.19 3 665.67±3 139.33 653.47±184.44 161.88±158.01骨量減少組 38 1.28±0.19 3 352.63±3 044.51 458.87±262.95a 173.93±154.43骨質疏松組 50 1.23±0.18 2 062.60±1 474.09ab 441.45±322.46a 106.67±60.08b F值 0.80 4.43 4.35 3.73 P值 0.45 0.01 0.02 0.03

3 討論

OP是一種進行性的、與年齡相關的代謝性骨病，其特征是骨量減少，伴隨骨組織微觀結構退化，可導致骨密度降低，骨折風險增加[4-5]。在機體的衰老進程中，肌肉、骨骼和脂肪含量均發生不同程度的變化。人體的肌肉量在30～40歲達到峰值，然后逐漸下降[6]。有調查顯示，男性肌肉質量每年下降0.45%，女性每年下降0.37%，與年齡相關的肌肉力量下降是老年人發生功能活動障礙、跌倒、骨折和死亡的重要預測指標[7-9]。在絕經后期，骨組織的丟失導致骨骼微結構惡化和骨折風險增加，在細胞水平上，破骨細胞數量和活性增加破壞了骨小梁的連通性，增加了皮質孔隙度，骨密度和骨質量減少則降低了骨骼的機械承重性能，增加骨折的易感性[10]。脂肪組織可提供更高機械負荷和刺激的骨量積累，并且脂肪量和肌肉量的比例對骨量具有一定影響[11]。隨著年齡增長，除了脂肪和肌肉含量變化外，同時也伴有骨質流失，意味著肌-骨-脂之間有可能存在緊密聯系。

本研究結果顯示，不同年齡患者身高、體質量和BMI無統計學差異，不同年齡患者T值有統計學差異；與49～58歲患者相比，59～68歲、≥69歲患者T值降低，表明隨著年齡增長，OP患者骨密度可能呈下降趨勢，這為加強老年人防治OP和預防骨折提供了臨床依據，與國外研究結果一致[12-13]。一般人群骨密度隨年齡增長而下降，而BMI增大則是髖關節骨折的危險因素[14]。DXA是診斷OP的首選方法，骨密度是預測骨折風險的重要指標[15]。T值代表一個標準差，表示測試者與同種族、同性別健康青年人的峰值骨密度差異，如果T值為0，則意味著受試者骨密度與健康青年人的正常骨密度相等。T值＜0越多，表示骨密度越低，骨折風險越高[16]。參考世界衛生組織推薦的診斷標準，骨密度值低于同性別、同種族健康成人的骨峰值1個標準差及以內屬正常；降低1.0～2.5個標準差為骨量低下（或低骨量）；降低≥2.5個標準差為骨質疏松[17]。

本研究結果顯示，與正常組相比，骨質疏松組脂肪質量降低，骨量減少組和骨質疏松組骨礦含量降低；與骨量減少組相比，骨質疏松組肌肉質量、骨礦含量降低，提示骨密度更有可能是影響人體脂肪質量、肌肉質量、骨礦含量的重要因素，這對臨床上診治骨量減少或OP具有重要意義，并有可能通過提高患者的骨密度改善由于肌肉質量降低而引起的功能障礙、跌倒等問題，但具體機制還有待進一步深入研究。正常體質量的成年人骨骼肌約占總體質量的40%，所以骨骼肌可以說是人體最大的器官[18]。不僅如此，骨骼肌還被認為是一個內分泌器官，可產生和釋放各種因子，如成骨生長因子、白介素-6（interleukin 6，IL-6）、胰島素樣生長因子1（insulin-like growth factor 1，IGF-1）、成纖維細胞生長因子 2（fibroblast growth factor，FGF-2）等，通過旁分泌、自分泌、內分泌途徑影響骨骼健康[19-21]。肥胖的發病率逐年上升，肥胖可引發一系列肌肉骨骼并發癥和代謝紊亂[22]。而與肌肉量和骨組織的減少不同，脂肪組織可能在高齡時期趨于平穩或下降。另一方面，隨著年齡增長，人體的脂肪重新分布到腹腔內以及肌肉和骨骼浸潤，導致人整體力量和功能下降，增加跌倒和骨折的風險[2]。

本研究結果顯示，與正常組相比，骨質疏松組OPG、BMP2降低，骨量減少組BMP2降低；與骨量減少組相比，骨質疏松組OPG和BCL2降低，提示骨量減少和OP患者骨重建失穩，骨吸收活躍加速骨量流失。骨重建受破骨細胞和成骨細胞調控，不同的細胞因子和激素調節期的激活、再吸收、逆轉、形成和終止影響著骨重建[23]。核因子κ B受體活化因子配體（RANKL）和OPG是TNF超家族成員，對骨吸收的調節至關重要。RANKL通過其受體核因子κ B受體活化因子（RANK）激活破骨細胞的形成、活化和存活，而OPG是RANKL的另一個受體，主要通過與RANKL結合抑制破骨細胞形成，抑制骨丟失，從而阻止RANK-RANKL結合[24]。骨形成與成骨細胞密切相關[25]，在一個正常、健康的個體中，破骨細胞活性和成骨細胞活性之間存在平衡。而在OP患者中，這兩種細胞類型之間的關系不平衡，破骨細胞活性升高，成骨細胞活性降低[26]，導致骨骼孔隙度增加，進而增加骨折的風險。本研究結果亦提示骨量減少和OP患者血清BMP2含量較低，這可能與成骨細胞活性降低、骨形成活動減弱有關，研究和分析BMP2對闡明成骨細胞和破骨細胞的活化機制具有重要意義，可為未來的OP治療提供線索。BMP2能誘導成骨細胞活性和破骨細胞活性[27]，可以結合兩種受體，負責啟動典型和非典型信號級聯反應，即Ⅰ型受體（BMPRIa）和Ⅱ型受體（BMPRII）。BMP2誘導的信號傳導是在該蛋白召集兩個受體的結合使其二聚或與已經二聚的受體結合時啟動的。一旦這三種成分結合在一起形成復合物，Ⅱ型受體將使Ⅰ型受體磷酸化[28]，隨后SMAD獨立和依賴的信號通路均可能再次被激活[29]。

本研究結果顯示，與正常組相比，骨質疏松組的Bcl2較低，推測OP患者體內Bcl2蛋白不能很好發揮抗凋亡作用和促骨形成作用。Bcl2作為一種抗凋亡蛋白，主要是通過調控線粒體的通透性來抑制細胞凋亡，包括抑制氧化劑誘導的細胞凋亡、抑制細胞內鈣離子的跨膜運動和形成離子通道抑制細胞凋亡[30]。本研究團隊前期研究發現，OP患者的Bcl2相關基因存在差異表達，在此基礎上構建了Bcl2過表達和沉默腺病毒并轉染成骨細胞和大鼠，研究發現沉默Bcl2基因表達可抑制MG63細胞增殖活力及成骨分化能力；Bcl2重組表達腺病毒載體轉染MG63細胞可增強細胞活力及礦化鈣化能力，促進骨形成；過表達Bcl2可以促進BMP2、OPG蛋白的表達，但在此過程中是否有其他凋亡蛋白的參與，以及是否發生了級聯反應等，還有待進一步深入研究[31-33]。

OP作為一種老年慢性疾病，其發病過程緩慢、隱匿，在學術界素有“沉默殺手”之稱。“肌-骨-脂”之間的聯系與OP發病過程密切相關。結合本研究結果可以發現，隨著年齡的增長，OP患者骨密度呈下降趨勢，骨密度是影響人體脂肪質量、肌肉質量、骨礦含量的重要因素；OP患者血清BMP2、OPG和Bcl2含量降低，這可能與凋亡蛋白不能很好發揮抗凋亡作用和促骨形成作用，使得成骨細胞活性降低，骨形成活動減弱有關。本研究不足之處是尚未對OP與肌-骨-脂之間的關系做深入的相關性分析，目前針對“肌-骨-脂”之間聯系的研究較少，本研究意在初步探討三者在OP過程中的相互影響，為下一步深入開展實驗研究提供參考依據。

作者貢獻：林燕平進行文章的構思與設計，負責撰寫論文；郭海威負責研究的實施；黃佳純、袁嘉堯、林賢燦進行數據收集、整理；萬雷負責研究的可行性分析；黃宏興負責文章的質量控制及審校、對文章整體負責，監督管理。

本文無利益沖突。