絕經后女性血清GLP-1水平與骨密度、骨轉換標志物及骨質疏松性骨折的關系

張青龍, 張克勤, 李然

(1. 同濟大學醫學院,上海 200438; 2. 上海市崇明區長興鎮社區衛生服務中心全科,上海 201913; 3. 同濟大學附屬同濟醫院內分泌科,上海 200065)

骨骼是動態的組織,通過不斷的重建來維持其完整性。在正常骨重建中,骨吸收(由破骨細胞介導)和骨形成(由成骨細胞介導)之間的平衡得以維持,涉及許多調節的信號通路[1]。絕經后骨質疏松癥主要是由于絕經后卵巢萎縮,分泌雌激素減少,雌激素對破骨細胞的作用減弱,骨重建不平衡導致骨量減少和微結構損傷[2]。調查顯示我國女性50歲以上骨質疏松患病率為32.1%,65歲以上患病率達到51.6%[3]。

糖尿病可導致骨代謝異常和骨折風險增加[4]。抗糖尿病藥物對骨代謝的影響越來越受到關注。胰高血糖素樣肽1受體激動劑(glucagon-like peptide 1 receptor agonists,GLP-1RAs)作為治療2型糖尿病的新型且有前景的藥物,在2型糖尿病的治療中有超乎降糖外的作用,可能影響骨代謝。胰高血糖素樣肽1(glucagon-like peptide 1,GLP-1)是由腸道L細胞分泌的多肽類腸促胰素。GLP-1的生物學功能由胰高血糖素樣肽1受體(glucagon-like peptide 1 receptor,GLP-1R)介導。GLP-1R在胰腺、腦、腎臟、骨骼、胃和心臟等組織中表達。目前大量的體外和動物實驗表明GLP-1有改善骨代謝的作用[5]。然而,這種效應在臨床研究中尚未得到可靠證實。本研究通過測定絕經后女性血清GLP-1、傳統骨轉換標志物水平以及骨密度,并評估骨質疏松性骨折概率,比較絕經后女性不同骨量組間血清GLP-1水平,分析GLP-1與傳統骨轉換標志物、骨密度的聯系,探究血清GLP-1與絕經后骨質疏松癥及骨折風險的關系。

1 資料與方法

1.1 一般資料

連續納入2020年1月至2021年12月在上海市石泉、甘泉、真如三個社區衛生服務中心健康體檢的絕經后女性,共計206人,平均年齡(67.50±2.45)歲。收集患者年齡、絕經年齡、絕經年數、身高、體重、腰圍、臀圍、各部位骨密度值等資料。

1.2 骨質疏松癥診斷標準與分組

參照由中華醫學會修訂的《原發性骨質疏松癥基層診療指南(2019年)》,基于雙能X線吸收儀(DXA)測量結果,所有絕經后女性根據其最低的骨密度T值進行分組。非骨質疏松組:T值>-2.5;骨質疏松組:T值≤-2.5。

1.3 納入與排除標準

納入標準:① 自然絕經1年以上;② 經詢問病史及近期體檢結果可排除導致繼發性骨質疏松的因素;③ 既往應用雙膦酸鹽已停藥1年以上、其他治療骨質疏松的藥物已停藥半年以上。排除標準:① 藥物或其他疾病(如正在使用糖皮質激素、肝素等,既往有甲亢、慢性腎炎、糖尿病等)引起的繼發性骨質疏松癥;② 有嚴重的心腦血管疾病、腫瘤等疾病,影響判斷者;③ 回結腸疾病(炎癥性腸病、腸道吸收不良、腸切除術或瘺管);④ 正在使用二肽基肽酶-4(DDP-4)抑制劑、GLP-1、GLP-2類似物或抗骨質疏松藥物;⑤ 精神病患者、不合作者。

1.4 方法

1.4.1 標本收集 空腹狀態下采集外周靜脈血5 mL,離心取血清存放于-80 ℃冰箱中。

1.4.2 血清GLP-1水平測定 GLP-1 ELISA測定試劑盒由美國Cloud-Clone Crop公司生產,貨號(CEA804Hu)。使用該試劑盒提供的競爭抑制酶聯免疫分析法測定血清GLP-1水平。

1.4.3 骨轉換標志物測定 血清Ⅰ型前膠原N端前肽(procollagen type 1 N-terminal propetide,PINP)、骨鈣素、β-Ⅰ型膠原C端肽(β cross-linked C-telopeptide,β-CTX)采用羅氏公司ACCU-CHEK生產的試劑盒(電化學發光法)測定;血清特異性骨型堿性磷酸酶(bone-specific alkaline phosphatase,BALP)、抗酒石酸酸性磷酸酶(tartarte-resistant acid phosphatase,TRACP)采用英國IDS公司生產的試劑盒(酶聯免疫法)測定。

1.4.4 骨密度測定 采用美國Hologic公司雙能X線骨密度儀[型號Discovery Wi(S/N 85105)]檢測骨密度,測定部位為前后位腰椎(L1～4)及左髖關節(股骨頸、小轉子區、內部、總和、Word′s三角區)。每日常規開機后校驗儀器,符合質控要求后方可進行檢測。

1.4.5 骨折風險評估 通過登錄http://www.shef.ac.uk/frax/網站獲得FRAX軟件。輸入患者的臨床危險因素(年齡、性別、身高、體重、既往脆性骨折史等)和股骨頸密度,FRAX軟件評估出未來10年主要骨質疏松性骨折概率(major osteoporotic fracture probability,MOFP)和髖部骨質疏松性骨折概率(hip osteoporotic fracture probability,HOFP)。

1.5 統計學方法

2 結果

2.1 兩組一般資料比較

與非骨質疏松組比較,骨質疏松組患者的絕經年數明顯增加,體重、腰圍、臀圍、BMI及各部位骨密度值明顯下降,差異有統計學意義(P<0.05和P<0.001)。兩組間年齡、絕經年齡、身高、腰/臀比較,差異無統計學意義(P>0.05)。見表1。

表1 兩組一般資料比較

2.2 兩組血清GLP-1、骨轉換標志物水平比較

結果顯示,與非骨質疏松組比較,骨質疏松組血清GLP-1水平明顯降低(P=0.001),而PINP、骨鈣素水平明顯增高,差異均有統計學意義(P<0.05和P<0.001)。兩組間TRACP、BALP、β-CTX比較,差異無統計學意義(P>0.05)。見表2。

表2 兩組血清GLP-1、骨轉換標志物比較

2.3 血清GLP-1水平與絕經后女性骨轉換標志物、骨質疏松性骨折風險的相關性分析

血清GLP-1水平與骨轉換標志物無明顯相關,與L1～4總和、股骨頸、左髖總和的骨密度呈正相關。運用FRAX軟件計算出納入研究的絕經后女性MOFP值為4.90%(3.68%,6.33%),HOFP值為1.40%(0.80%,2.20%),GLP-1水平與MOFP、HOFP呈負相關。見表3。

表3 GLP-1水平與骨轉換標志物、骨質疏松性骨折風險的相關性分析

2.4 絕經后女性骨質疏松的影響因素

以BMI、絕經年數、骨鈣素、PINP、GLP-1水平為自變量,以發生骨質疏松癥為因變量進行二分類Logistic回歸分析,結果顯示BMI、GLP-1水平為骨質疏松癥發生的保護因素,絕經年數和骨鈣素水平為骨質疏松癥發生的危險因素。見表4。

表4 骨質疏松癥發生因素的Logistic回歸分析

3 討論

GLP-1通過與GLP-1R結合進而參與重要的生理過程[6]。GLP-1R是一種環磷酸腺苷連接的G蛋白偶聯受體,存在于胰腺和許多胰腺外組織中。GLP-1R亦存在于骨組織。Li等[7]研究發現GLP-1R敲除小鼠的破骨細胞形成增強,骨強度和質量顯著降低,膠原基質不成熟。目前大量實驗表明GLP-1對骨代謝具有調節作用[8]:GLP-1激活Wnt/β-catenin通路,可以促進間充質干細胞和成骨細胞的增殖分化,增加細胞活性;調節骨保護素/核因子-κB受體活化因子配體(OPG/RANKL)比值抑制骨吸收,并增加成骨相關基因骨鈣素、Ⅰ型膠原蛋白(COL1)、Runt相關轉錄因子2(Runx2)、堿性磷酸酶(ALP)的表達促進骨形成;激活磷酸肌醇3-激酶/蛋白激酶B(PI3K/AKT)和環磷酸腺苷/蛋白激酶A(cAMP/PKA)信號,作用于成骨細胞,從而促進成骨分化和骨形成;調節絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號通路,誘導骨髓間充質干細胞成骨分化,具有緩解骨質疏松的作用;可以間接促進甲狀腺C細胞分泌降鈣素,能抑制破骨細胞的骨吸收作用,同時促進骨骼對血漿中鈣的吸收;GLP-1通過促進胰島素分泌、降低血糖和改善骨血流實現對骨代謝的調節。

本研究結果表明絕經后女性血清GLP-1水平在骨質疏松組明顯低于非骨質疏松組。血清GLP-1水平與LI～4總和、股骨頸、左髖總和的骨密度呈正相關。Cai等[9]觀察GLP-1RAs(艾塞那肽)治療2型糖尿病患者骨質疏松52周發現,與安慰劑組相比,艾塞那肽組股骨頸和全髖骨密度顯著升高。一項利拉魯肽對2型糖尿病患者骨吸收影響的隨機對照試驗發現,利拉魯肽治療26周后骨密度沒有變化[10]。抗骨質疏松藥物對骨密度產生有明顯統計學意義的變化需要6個月以上,骨密度檢測不適合短期的隨訪,這可能是既往GLP-1對骨密度影響的研究結果不盡相同的原因。

骨轉換生化標志物反映骨吸收和骨形成狀況,其變化早于骨密度。本研究顯示骨質疏松組血清PINP、骨鈣素水平明顯高于非骨質疏松組,血清TRACP、BALP、β-CTX水平在兩組間無統計學差異;GLP-1與納入研究的絕經后女性各骨轉換標志物無明顯相關。一項治療肥胖2型糖尿病患者的研究也發現,艾塞那肽對骨轉換生化標志物無顯著影響,但能有效控制血糖及降低體重[11]。既往研究中對于GLP-1與各骨代謝指標的相關性并不統一。王曉晨等[12]發現在切除卵巢大鼠中使用利拉魯肽干預后血清ALP、Ⅰ型膠原羧基端交聯肽(CTX-Ⅰ)、TRACP水平顯著降低。有研究發現絕經后骨質疏松女性餐后GLP-1水平與骨吸收標志物CTX-Ⅰ呈正相關,而與骨形成標志物PINP呈負相關[13]。本研究與目前已知的各項試驗結果不完全相同。分析原因:① 與研究納入標準不統一、不同類型的GLP-1類似物以及治療的時間有關。② GLP-1的生物學功能由GLP-1R介導,已發現GLP-1R基因多態性[14],可能引起骨組織對GLP-1及其類似物的解離反應。③ GLP-1體內水平在禁食期間較低,而在進食時會升高,且受膳食的量和成分的影響。④ 天然GLP-1半衰期短以及標本的存儲時間可能影響其濃度測定。

WHO推薦的骨折風險評估工具FRAX能夠較準確、可靠地預測10年內骨折發生率[1]。本研究顯示絕經后女性GLP-1水平與MOFP、HOFP呈負相關。在一篇發表于2019年的Meta分析中,與對照組相比,利拉魯肽和利司那肽可顯著降低骨折風險,其效果取決于治療時間,而其他GLP-1RAs(艾塞那肽、度拉糖肽、阿必魯肽、司美格魯肽)并沒有發現對降低骨折風險的有益作用[15]。在另一項Meta分析中針對2型糖尿病伴有高骨折風險患者評估了6種不同GLP-1RAs對骨折風險的影響,結果顯示52周內只有艾塞那肽與利司那肽能夠降低骨折發生風險,然而當隨訪時間超過52周時利拉魯肽能夠降低骨折發生風險的可能性變大[16]。GLP-1與骨折風險之間的關系尚未完全闡明。神經系統中的GLP-1R活化導致食物攝入減少和體重減輕。體重下降對骨折不利,因為體重下降會導致機械負荷和骨量減少。這些缺點會掩蓋GLP-1RAs的潛在保護作用。此外,GLP-1RAs與胃腸道不良事件有關,胃腸道不良事件可能影響礦物質和營養素的吸收,從而干擾GLP-1RAs對骨生理的有益功能。GLP-1類似物與內源性GLP-1之間的同源性相關,不同GLP-1類似物分子結構的差異可能導致不同的藥代動力學特征[17]。既往大多數研究的目的并非直接研究GLP-1RAs對患者骨折風險的影響,而是針對藥物的療效和安全性評價,GLP-1RAs對骨組織結構產生影響可能需要一定的時間。總之,目前的研究不足以解釋GLP-1和相關藥物對骨折風險的影響。

綜上所述,絕經后女性血清GLP-1水平與骨質疏松癥的發生密切相關,較高的GLP-1水平可能與該人群的骨質疏松性骨折風險降低有關。腸道和骨骼通過腸-骨軸連接,這種作用是由腸道分泌的腸促胰素介導的。本研究驗證了GLP-1與絕經后婦女骨質疏松癥之間的關聯,并為絕經后女性骨質疏松癥與腸肽之間的關系提供了新數據。GLP-1對骨代謝作用的研究尚不充分,還有待進一步研究。