Asprosin在2型糖尿病合并骨質疏松患者中的變化及其與TLR4/JNK/IL-1β通路的關系

李偉 項芬芬 陳思萍 付金鳳 羅高潮

黃岡市中心醫院內分泌風濕免疫科,湖北 黃岡 438000

2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus,T2DM)是一種常見的代謝疾病,骨質疏松(osteoporosis,OP)、脆性骨折和骨關節病是T2DM的常見并發癥[1-3]。T2DM與OP有許多共同的危險因素,如衰老、遺傳易感性、生活方式、飲食和身體活動等,因此,T2DM與OP密切相關,糖尿病人群比非糖尿病人群具有更高的骨脆性,骨折風險更大[4-5]。根據許多早期研究,2型糖尿病合并骨質疏松(type 2 diabetic osteoporosis,T2DOP)與持續性高血糖、晚期糖化終產物、氧化應激[6]和鈣磷代謝紊亂[7]有關。目前還沒有專門有效的治療方法來控制T2DOP的進展,因此,尋找新的防治靶點具有重要意義。Zhang等[8]研究發現,白色脂肪組織分泌的一種蛋白激素白脂素(Asprosin)在T2DM發病過程中出現異常增高,影響糖脂代謝。進一步研究發現其與絕經后女性骨密度(bone mineral density,BMD)、平衡能力及骨折發生率密切相關[9]。同時,Lee等[10]報道了Asprosin能誘導Toll樣受體4(toll-like receptor 4,TLR4)表達和c-Jun氨基末端蛋白激酶(c-Jun N-terminal protein kainse,JNK)的磷酸化。因此,本研究旨在探討T2DOP患者血清Asprosin水平的變化及其與TLR4/JNK/白細胞介素1β(interleukin-1β,IL-1β)信號通路的關系。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2020年1月至2023年1月在黃岡市中心醫院就診的123例T2DM患者。納入標準:空腹血糖(fasting plasma glucose,FPG)≥7.0 mmol/L,或糖化血紅蛋白(hemoglobin A1c,HbA1c)≥6.5%或口服葡萄糖耐量試驗(oral glucose tolerance test,OGTT)負荷后2 h血糖≥11.1 mmol/L或自述病史確診為T2DM。排除標準:①1型糖尿病和其他特殊類型的糖尿病;②心腦血管疾病或肝腎功能障礙;③合并類風濕性關節炎、甲狀腺功能亢進等影響骨代謝;④合并惡性腫瘤;⑤近6個月使用鈣劑、糖皮質激素等影響骨代謝藥物。

1.2 BMD檢測及分組

使用雙能X射線BMD測量儀(美國NORLAND公司)檢測所有研究對象腰椎(L1-L4)BMD、骨礦鹽含量(bone mineral content,BMC),并計算T值。將T值>-0.1定義為骨量正常(為T1組),將-2.5

1.3 檢測方法

抽取所有患者空腹外周靜脈血5 mL,室溫靜置30 min,3 300 r/min,4 ℃離心10 min,取上清液置于-80 ℃儲存備用。應用全自動生化分析儀檢測生化指標FBG、HbA1c、OGTT、血肌酐(serum creatinine,SCr)水平。采用酶聯免疫吸附實驗(ELISA)檢測血清Asprosin、TLR4、JNK及磷酸化JNK(p-JNK)、IL-1β水平及骨代謝指標骨鈣素(osteocalcin,OC)、骨源性堿性磷酸酶(bone alkaline phosphatase,BALP)、Ⅰ型原膠原N-端前肽(procollagen type Ⅰ N-prepeptide,P1NP)。試劑盒購自Elabscience(武漢伊萊瑞特生物科技股份有限公司),檢測步驟嚴格按照試劑盒說明書進行。

1.4 觀察指標及分析

①比較3組患者的一般資料,包括性別、年齡、體質量指數(body mass index,BMI)、糖尿病病程、血清生化指標FBG、HbA1c、OGTT和SCr;②比較3組患者BMD、BMC、T值及血清學骨代謝指標OC、BALP、P1NP水平;③比較3組患者血清Asprosin水平,并分析Asprosin與TLR4、p-JNK/JNK、IL-1β的表達水平的相關性;④分析血清Asprosin水平與BMD、血清骨代謝指標OC、BALP的相關性;⑤分析Asprosin對T2DOP的風險性及對T2DOP的診斷價值。

1.5 統計學處理

2 結果

2.1 三組患者基線資料比較

根據T值,將T2DM患者分為3組,T1組54例,T2組42例,T3組27例。統計臨床基本資料,分析發現3組患者在性別、年齡、BMI、糖尿病病程及血生化指標FBG、HbA1c、OGTT、SCr方面差異無統計學意義(P>0.05),見表1。

表1 三組患者基線資料比較

2.2 三組患者BMD、骨生化指標及血清Asprosin水平比較

3組患者BMD、BMC、T值、OC、BALP的差異具有統計學意義(P<0.05),T2組高于T1組,T3組高于T2組和T1組。T3組P1NP的水平顯著高于T2組和T1組(P<0.05)。此外,血清Asprosin水平在3組之間表現出明顯差異(P<0.05),T2組高于T1組,T3組高于T2組和T1組。見表2。

表2 三組患者BMD、骨生化指標及血清Asprosin水平比較

2.3 三組患者血清Asprosin水平與TLR4、JNK、IL-1β水平的相關性

本研究采用ELISA檢測了外周血炎癥相關因子TLR4、p-JNK/JNK和IL-1β的水平,并進行了Pearson相關性分析,發現Asprosin水平與TLR4、p-JNK/JNK、IL-1β的表達呈正相關,見表3。

表3 T2DM并發骨質疏松患者血清Asprosin水平與TLR4、JNK、IL-1β水平的相關性

2.4 三組患者血清Asprosin水平與BMD、血清骨生化指標OC和BALP的相關性分析

為了進一步研究血清Asprosin水平與T2DOP之間的潛在關系,本研究進行了Pearson相關性分析。如圖1所示,在所有患者中,循環Asprosin水平與BMD、OC和BALP呈顯著負相關(BMD:r=-0.475,P<0.001;OC:r=-0.660,P<0.001;BALP:r=-0.396,P<0.001)。

圖1 三組患者血清Asprosin水平與BMD、OC和BALP的相關性分析

2.5 血清Asprosin水平對T2DOP影響的多因素Logistic回歸分析

將血清Asprosin水平作為自變量,同時納入性別、年齡、BMI、糖尿病病程為輔助因素,以T2DOP為因變量(骨量正常、減少=0,OP=1),構建多因素Logistic回歸方程,結果顯示,血清Asprosin水平升高可能是誘發T2DOP的危險因素(P<0.05)。見表4。

表4 血清Asprosin水平對T2DOP影響的多因素Logistic回歸分析

2.6 血清Asprosin水平對預測T2DOP的診斷價值

為了分析血清Asprosin水平對預測T2DOP的診斷價值,本研究利用ROC曲線進行分析。結果顯示,血清Asprosin截斷值230.50 ng/mL對預測T2DOP具有良好的靈敏度(80.43%)和特異性(85.00%),曲線下面積(area under the curve,AUC)為0.844(95%CI:0.818～0.959,P<0.001),見表5。同時,本研究還繪制了BMD、OC和BALP的ROC曲線加以佐證,結果顯示,BMD的AUC為0.865(95%CI:0.780～0.951,P<0.001),靈敏度為80.34%,特異性為89.74%,截斷值為0.877 g/cm2。OC的AUC為0.810(95%CI:0.722～0.903,P<0.001),靈敏度為82.61%,特異性為64.10%,截斷值為23.73 μg/L。BALP的AUC為0.904(95%CI:0.843～0.965,P<0.001),靈敏度為86.96%,特異性為79.49%,截斷值為3.975 μg/L。以上結果表明,血清Asprosin水平對預測T2DOP具有良好的診斷價值。

表5 Asprosin、BMD、OC及BALP預測T2DOP的診斷價值

3 討論

OP被認為是糖尿病的重要并發癥之一,其發病機制和治療藥物有待進一步研究[12]。代謝性疾病T2DOP以高血糖和BMD減低為主要臨床特征,當機體長期處于高血糖狀態時,造成鈣、磷代謝紊亂,從而引起骨質脫鈣、BMD下降,破壞骨形成和骨吸收平衡[13]。Abi Khalil等[14]研究發現,T2DM患者循環系統中Asprosin水平升高。

Asprosin在新生兒類早衰綜合征的研究中被首次發現,是一種由白色脂肪組織分泌的原纖維蛋白前體末端裂解產物,受到晝夜節律調控,并受飲食和運動影響[15]。Asprosin可作用于肝臟,刺激肝臟快速釋放葡萄糖并激活下丘腦中樞攝食相關神經元,促進攝食。此外,Asprosin還可作用于胰腺、骨骼肌、心肌和腦等多種器官,在許多代謝性疾病中發揮著重要作用[16]。Romere等[17]研究發現,在發生胰島素抵抗時,Asprosin水平明顯升高,并通過血液循環到達肝臟,激活肝臟G蛋白-cAMP-PKA通路引起血糖升高,因而認為Asprosin是T2DM的相關激素。隨后的大量研究表明,Asprosin水平與臨床疾病診斷具有相關性。Morcos等[18]發現,血清Asprosin在人軟骨細胞中表達,且與全髖關節置換術后軟骨退化的診斷具有相關性。同時,有研究表明,血清Asprosin水平是絕經后女性出現BMD降低和平衡能力下降及出現骨折的危險因子,與髖部 BMD、身高、年齡和體質量指數密切相關[9]。本研究發現血清中脂肪組織源性分泌因子Asprosin的水平在T2DOP患者中顯著升高,且與BMD、骨轉換生化標志物OC和BALP水平呈負相關,通過多因素Logistic回歸分析發現,當T2DM患者血清Asprosin水平升高,發生OP的概率增加,血清Asprosin水平是T2DOP的危險性因素,通過ROC曲線分析發現,血清Asprosin水平對預測T2DOP具有良好的診斷價值。

同時,Shabir等[19]研究發現,在巨噬細胞THP-1中,Asprosin依賴于TLR4信號通路發揮促炎作用,上調腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor α,TNFα)、IL-1β等促炎因子的表達。Lee等[10]發現,Asprosin增加TLR4的表達并促進JNK的磷酸化,通過TLR4/JNK信號通路介導了β細胞炎癥反應、細胞功能障礙和細胞凋亡。多項研究表明,TLR4上調加重了骨質疏松的發生發展[20]。TLR4通過阻礙間充質干細胞、成骨細胞和骨細胞的正常功能,破壞其分解與合成的代謝平衡,參與多種信號通路的激活。Cao等[21]發現,在鏈脲佐菌素(STZ)誘導的糖尿病骨質疏松小鼠模型中,敲除TLR4能緩解糖尿病性骨質疏松。本研究采用ELISA檢測所有患者血清TLR4、p-JNK/JNK及IL-1β的水平,發現Asprosin水平與TLR4、p-JNK/JNK、IL-1β的水平呈正相關。由此推測Asprosin可能通過上調TLR4/JNK/IL-1β炎癥信號通路進而促進了T2DOP的患病幾率,此結論還需相關實驗進一步驗證。

綜上所述,血清Asprosin水平在T2DOP患者中顯著升高,且與BMD、骨代謝指標OC和BALP呈負相關,是T2DOP的危險因素,對預測T2DOP具有良好的診斷價值,并可能通過激活TLR4/JNK/IL-1β信號通路,促進T2DOP的發生發展。