基于腸促胰素效應(yīng)的2型糖尿病骨代謝異常的致病機(jī)制探究

劉虹麗　張帆　洪小瑜　戴亞麗　盧東暉　韓令川　吳佩嫻　彭衛(wèi)群 林秋訊

【摘要】 目的：探討基于腸促胰素效應(yīng)的2型糖尿病患者骨代謝異常的致病機(jī)制。方法：選取本院于2016年1月-2017年6月收治的210例2型糖尿病患者，其中伴骨代謝異常（骨量減少/骨質(zhì)疏松癥）組104例，不伴骨代謝異常組106例。檢測(cè)患者肝腎功能等一般生化指標(biāo)、糖化血紅蛋白（HbA1c）;測(cè)定骨代謝相關(guān)指標(biāo)包括（1）鈣磷代謝生化指標(biāo)：血鈣、血磷;（2）骨代謝調(diào)節(jié)激素：甲狀旁腺激素（PTH）、25羥維生素D3[25-（OH）VD3];（3）骨形成生化指標(biāo)：N端骨鈣素（N-BGP）、Ⅰ型原膠原N末端前肽（PINP）;（4）骨吸收生化指標(biāo)：β-Ⅰ型膠原交聯(lián)C末端肽（β-CTX）。行二兩饅頭餐糖耐量試驗(yàn)，測(cè)定空腹和餐后1、2 h血糖，以及胰島素、腸促胰素（GIP、GLP-1和GLP-2）。結(jié)果：2型糖尿病伴骨代謝異常組HbA1C、PTH、β-CTX均明顯高于2型糖尿病不伴骨代謝異常組，而25-（OH）VD3、N-BGP、PINP均低于2型糖尿病不伴骨代謝異常組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）;兩組血鈣、血磷比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。兩組在空腹和餐后1、2 h血糖均升高，胰島素、GIP、GLP-1、GLP-2均先增后減;2型糖尿病伴骨代謝異常組的血糖在同一時(shí)段均比2型糖尿病不伴骨代謝異常組高，而胰島素、GIP、GLP-1、GLP-2均比2型糖尿病不伴骨代謝異常組低，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。結(jié)論：腸促胰素可調(diào)節(jié)成骨細(xì)胞與破骨細(xì)胞功能，2型糖尿病患者胰島素及腸促胰素水平下降，骨吸收增加，骨形成減少，可能與患者骨代謝異常（骨質(zhì)疏松或骨量減少）發(fā)病有關(guān)。

【關(guān)鍵詞】 腸促胰素效應(yīng); 2型糖尿病; 骨代謝異常

【Abstract】 Objective：To investigate the mechanism of bone metabolism abnormality in type 2 diabetic patients based on the effect of incretin.Method：A total of 210 patients with type 2 diabetes admitted to our hospital from January 2016 to June 2017 were selected.There were 104 cases in the with abnormal bone metabolism（osteopenia/osteoporosis）group and 106 cases in the without abnormal bone metabolism group.Detection of general biochemical indicators such as liver and kidney function of patients glycosylated hemoglobin（HbA1c），the indexes of bone metabolism include：（1）biochemical indexes of calcium and phosphorus metabolism：blood calcium and phosphorus.（2）bone metabolism regulation hormone：parathyroid hormone（PTH），25 hydroxyvitamin D3[25-（OH）VD3].（3）biochemical indexes of bone formation：n-terminal osteocalcin（N-BGP），type I procollagen n-terminal propeptide（PINP）.Biochemical parameters of bone resorption：c-terminal peptide crosslinked with collagen beta type Ⅰ（β-CTX）.The glucose tolerance test of 2 steamed buns was conducted to determine fasting and postprandial blood glucose，as well as Insulin and Incretin（GIP，GLP-1 and GLP-2）.Result：The HbA1C，PTH，β-CTX of type 2 diabetes mellitus with bone metabolism abnormality group were significantly higher than those of type 2 diabetes mellitus without bone metabolism abnormality group，25-（OH）VD3，N-BGP and PINP were lower than those of type 2 diabetes mellitus without abnormal bone metabolism group，the differences were statistically significant（P<0.05）.There were no statistically significant differences in serum calcium and phosphorus between the two groups（P>0.05）.Both groups had elevated blood glucose at fasting and 1，2 h after meal.Insulin，GIP，GLP-1，GLP-2 increased first and then decreased;the blood glucose of type 2 diabetes mellitus with abnormal bone metabolism group was higher than that of type 2 diabetes mellitus without abnormal bone metabolism group at the same time，however，Insulin，GIP，GLP-1，GLP-2 were lower than those of type 2 diabetes mellitus without abnormal bone metabolism group，the differences were statistically significant（P<0.05）.Conclusion：Incretin regulates osteoblast and osteoclast function，Insulin and Incretin levels decrease，bone resorption increases，and bone formation decreases in type 2 diabetes patients，which may be related to abnormal bone metabolism（osteoporosis or osteopenia）in patients.

【Key words】 Incretin effect; Type 2 diabetes; Bone metabolism abnormality

First-authors address：Peking University Shenzhen Hospital，Shenzhen 518000，China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2019.02.011

近年來(lái)，糖尿?。―M）患病率逐年升高。糖尿病對(duì)健康的危害巨大，且治療費(fèi)用高、經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)重。骨量減少和骨質(zhì)疏松癥（OP）是臨床最常見(jiàn)的骨代謝異常疾病，易脆性骨折。糖尿病患者更易合并骨代謝異常（骨量減少/骨質(zhì)疏松癥），稱為糖尿病性骨質(zhì)疏松癥（DOP）。我國(guó)糖尿病患者骨質(zhì)疏松的發(fā)病率為40%～66%，發(fā)病率和骨質(zhì)疏松性骨折的危險(xiǎn)性明顯高于普通人群。DOP的病因和發(fā)病機(jī)制十分復(fù)雜，目前研究提示與胰島素及胰島素樣生長(zhǎng)因子-1減少、活性維生素D水平下降等多種因素均有一定相關(guān)性[1]。部分研究提示腸促胰素對(duì)成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞有調(diào)節(jié)作用而影響體內(nèi)骨代謝[2-3]。我國(guó)糖尿病患者數(shù)居全球首位，糖尿病性骨質(zhì)疏松患者眾多，因此防治骨質(zhì)疏松癥、降低骨折風(fēng)險(xiǎn)刻不容緩[4]。本研究從2型糖尿病患者腸促胰素效應(yīng)改變?nèi)胧郑x擇多個(gè)特異性較高的骨代謝評(píng)價(jià)指標(biāo)，探討腸促胰素效應(yīng)在2型糖尿病患者骨代謝異常發(fā)病中的作用，分析可能的致病機(jī)制，尋找糖尿病骨代謝異?；颊咧委煹男掳悬c(diǎn)，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集本院于2016年1月-2017年6月收治的2型糖尿病患者210例，入選標(biāo)準(zhǔn)：所有患者均符合WHO糖尿病診斷標(biāo)準(zhǔn)，空腹血糖≥7.0 mmol/L，糖負(fù)荷后2 h血糖≥11.1 mmol/L。排除標(biāo)準(zhǔn)：1型糖尿病;2型糖尿病合并妊娠、急性感染、慢性感染、酮癥酸中毒或高滲性昏迷者;合并心衰，嚴(yán)重心率失常、腦血管意外者;合并嚴(yán)重肝、腎功能不良、精神疾病、結(jié)締組織病或腫瘤者;骨折急性期及近3個(gè)月應(yīng)用影響骨代謝藥物，如糖皮質(zhì)激素、骨化三醇、二磷酸鹽、抗癲癇藥物等;無(wú)明確診斷的除骨質(zhì)疏松和骨量減少以外的其他代謝性骨病。

1.2 方法 （1）基線調(diào)查：性別、年齡、病程、糖尿病治療方式、并發(fā)癥及伴發(fā)疾病情況、骨折外傷史、家族史（父母糖尿病、骨質(zhì)疏松癥、骨折等病史）、文化程度、體育運(yùn)動(dòng)程度等。（2）檢測(cè)患者肝腎功能等一般生化指標(biāo)、糖化血紅蛋白（HbA1c），采用全自動(dòng)生化分析儀檢測(cè)肝腎功能生化指標(biāo);采用糖化血紅蛋白自動(dòng)分析儀KH-101，利用離子交換HLPC法測(cè)定糖化血紅蛋白。（3）采用電化學(xué)發(fā)光法，使用生化免疫分析儀（Cobas e601模塊）和羅氏公司生產(chǎn)的骨代謝檢測(cè)試劑盒測(cè)定骨代謝相關(guān)指標(biāo)，①鈣磷代謝生化指標(biāo)：血鈣、血磷;②骨代謝調(diào)節(jié)激素：甲狀旁腺激素（PTH）、25羥維生素D3[25-（OH）VD3];③骨形成生化指標(biāo)：N端骨鈣素（N-BGP）、Ⅰ型原膠原N末端前肽（PINP）;④骨吸收生化指標(biāo)：β-Ⅰ型膠原交聯(lián)C末端肽（β-CTX）。（4）所有患者行二兩饅頭餐糖耐量試驗(yàn)，測(cè)定空腹和餐后1 h、餐后2 h血糖以及胰島素，采用武漢默沙克生物科技有限公司生產(chǎn)的試劑盒測(cè)定腸促胰素（GIP、GLP-1和GLP-2）。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS 14.0進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)學(xué)處理，計(jì)量資料用（x±s）表示，比較采用t檢驗(yàn);計(jì)數(shù)資料以率（%）表示，比較采用字2檢驗(yàn)，P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組患者一般資料比較 采用雙能X線骨密度測(cè)定（DEXA）方法測(cè)定腰椎/左股骨頸骨密度，T值≥-1.0為骨量正常，分入2型糖尿病不伴骨代謝異常組;-2.50.05），具有可比性。

2.2 兩組實(shí)驗(yàn)室檢查指標(biāo)及骨代謝情況比較 2型糖尿病伴骨代謝異常組HbA1C、PTH、β-CTX均明顯高于2型糖尿病不伴骨代謝異常組，而25-（OH）VD3、N-BGP、PINP均低于2型糖尿病不伴骨代謝異常組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）;兩組血鈣、血磷比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），見(jiàn)表1。

2.3 兩組糖耐量試驗(yàn)前后血糖、胰島素、腸促胰素比較 在空腹、餐后1 h、餐后2 h，兩組血糖都增加，胰島素、GIP、GLP-1、GLP-2均先增后減;2型糖尿病伴骨代謝異常組的血糖在同一時(shí)段均比不伴骨代謝異常組高，而胰島素、GIP、GLP-1、GLP-2均比不伴骨代謝異常組低，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），見(jiàn)表2。

3 討論

近年來(lái)，隨著全球和我國(guó)老齡化的加劇，糖尿病和骨代謝異常疾病的患病人數(shù)逐年升高。骨量減少和骨質(zhì)疏松癥是臨床最常見(jiàn)的骨代謝異常疾病，據(jù)統(tǒng)計(jì)2006年全國(guó)50歲以上人群中約有6 994萬(wàn)人患有骨質(zhì)疏松癥，約2億1千萬(wàn)人存在骨量減少。糖尿病患者合并骨代謝異常（骨量減少/骨質(zhì)疏松癥），稱為糖尿病性骨質(zhì)疏松癥。患者的骨質(zhì)疏松性骨折的危險(xiǎn)性明顯高于普通人群。在病因和發(fā)病機(jī)制方面，目前研究提示不僅與胰島素及胰島素樣生長(zhǎng)因子-1減少、活性維生素D水平下降有關(guān)，而且和糖基化終末產(chǎn)物堆積、膠原蛋白合成減少、滲透性利尿、細(xì)胞因子和腸促胰素作用失衡及遺傳等均有一定相關(guān)性[6-7]。

20世紀(jì)中期，研究發(fā)現(xiàn)口服葡萄糖刺激胰島素分泌的量明顯大于靜脈輸注葡萄糖所引起的胰島素釋放量，這種現(xiàn)象被稱為“腸促胰素效應(yīng)”，提示營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可刺激腸黏膜上皮細(xì)胞釋放某種因子。后續(xù)研究分離提取出多種腸促胰素，主要包括葡萄糖依賴性胰島素釋放肽（glucose-dependent insulinotropic polypeptide，GIP）和胰高血糖素樣肽（glucagon-like peptide，GLP）兩類，后者又可分為GLP-1和GLP-2[8]。腸促胰素可在進(jìn)餐后促進(jìn)胰島素分泌，2型糖尿病患者腸促胰素效應(yīng)減弱是血糖升高的原因之一[9]。由于體內(nèi)多種器官和細(xì)胞表面均有腸促胰素受體，因此這類激素在調(diào)節(jié)血糖的同時(shí)，還具有延緩胃排空、抑制食欲、調(diào)節(jié)免疫和抗炎等多方面作用[10-11]。

目前，2型糖尿病合并骨質(zhì)疏松癥患者腸促胰島素的變化及與骨代謝的關(guān)系研究較少。本研究同時(shí)關(guān)注兩大公共健康問(wèn)題：糖尿病和骨質(zhì)疏松癥;關(guān)注腸促胰素相關(guān)研究中的薄弱環(huán)節(jié)：骨代謝，從2型糖尿病患者腸促胰素效應(yīng)改變?nèi)胧郑接懩c促胰素效應(yīng)在2型糖尿病患者骨代謝異常發(fā)病中的作用，分析可能的致病機(jī)制，尋找糖尿病骨代謝異常患者治療的新靶點(diǎn)。

本研究結(jié)果顯示，2型糖尿病伴骨代謝異常組HbA1C、PTH、β-CTX均明顯高于2型糖尿病不伴骨代謝異常組，而25-（OH）VD3、N-BGP、PINP均低于2型糖尿病不伴骨代謝異常組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），兩組血鈣、血磷相似。說(shuō)明2型糖尿病伴骨代謝異常的特點(diǎn)是：骨形成下降、骨吸收增加。骨鈣素（BGP）水平的高低可直接反映成骨細(xì)胞的活性，為測(cè)量骨形成或骨轉(zhuǎn)換的一項(xiàng)特異而敏感的生化指標(biāo)。BGP在骨的形成和轉(zhuǎn)換中起重要作用，胰島素缺乏長(zhǎng)期得不到改善時(shí)，可能使成骨細(xì)胞特異性合成與釋放BGP的功能受到抑制，導(dǎo)致骨基質(zhì)成熟與骨轉(zhuǎn)換下降。本研究發(fā)現(xiàn)2型糖尿病伴骨代謝異常組的血清骨鈣素水平較2型糖尿病不伴骨代謝異常組低，可能是由于長(zhǎng)期的糖代謝紊亂，血糖控制不良，胰島素分泌水平及腸促胰素分泌水平相對(duì)較低，導(dǎo)致成骨細(xì)胞骨形成及骨轉(zhuǎn)換下降而影響骨代謝所致。2型糖尿病伴骨代謝異常組β-CTX較2型糖尿病不伴骨代謝異常組明顯增高，提示糖尿病患者骨吸收增加。胰島素促進(jìn)骨細(xì)胞攝取氨基酸，增強(qiáng)骨膠原合成，胰島素受體存在于成骨細(xì)胞中，胰島素可促進(jìn)PTH和1，25-（OH）2D3對(duì)成骨細(xì)胞的作用。糖尿病患者有不同程度的胰島素缺乏或敏感性降低，長(zhǎng)期嚴(yán)重的糖代謝紊亂，降低蛋白質(zhì)合成，使蛋白質(zhì)代謝呈現(xiàn)負(fù)平衡，進(jìn)而影響骨基質(zhì)的形成，促進(jìn)骨吸收，使β-CTX增加[12]。

骨轉(zhuǎn)換是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，胃腸道激素（如GLP-1和GIP）參與其調(diào)控[6]。本研究結(jié)果顯示，兩組患者空腹、餐后1 h、餐后2 h血糖都較正常人升高，胰島素、GIP、GLP-1、GLP-2均先增后減;2型糖尿病伴骨代謝異常組的血糖在同一時(shí)段均比不伴骨代謝異常組高，而胰島素、GIP、GLP-1、GLP-2均比不伴骨代謝異常組低，說(shuō)明2型糖尿病患者血糖升高、胰島素及腸促胰素下降與患者骨代謝異常的發(fā)生可能有相關(guān)性。已有的一些動(dòng)物實(shí)驗(yàn)提示，GIP能顯著減少成骨細(xì)胞的凋亡率，而抑制GIP信號(hào)肽會(huì)使成骨細(xì)胞介導(dǎo)的骨生成減少、破骨細(xì)胞介導(dǎo)的骨吸收增加[13]。Yamada等[14]也得出了相似的結(jié)論，缺少GIPR的大鼠骨小梁比正常組的薄，組織學(xué)特征類似于骨質(zhì)疏松，骨生成參數(shù)明顯降低，即GIP通過(guò)GIPR發(fā)揮抑制成骨細(xì)胞凋亡的作用，從而促進(jìn)骨的生成。研究證實(shí)，GLP-1R-/-小鼠呈現(xiàn)出明顯的皮質(zhì)骨BMD降低、脆性增加，骨組織形態(tài)學(xué)測(cè)定發(fā)現(xiàn)這些基因改變后的小鼠破骨細(xì)胞引發(fā)的骨吸收明顯增加[15]。對(duì)大鼠的相關(guān)研究也得出了類似結(jié)論[16]。另外的研究則顯示GLP-1治療使骨鈣素等骨形成指標(biāo)升高，對(duì)實(shí)驗(yàn)大鼠持續(xù)皮下泵入GLP-1 3 d后結(jié)果顯示：骨鈣素、骨保護(hù)素（OPG）mRNA水平以及OPG/RANKL的比值都有了不同程度的提高[17]，這些都提示GLP-1對(duì)骨形成過(guò)程具有促進(jìn)作用。有假設(shè)認(rèn)為腸促胰素對(duì)骨吸收的調(diào)節(jié)可能涉及Wnt/β-catenin信號(hào)通路，OPG/RANKL比值和硬骨素等[18-20]。

綜上所述，目前的動(dòng)物試驗(yàn)和臨床研究均顯示腸促胰素可調(diào)節(jié)成骨細(xì)胞與破骨細(xì)胞功能，2型糖尿病患者胰島素及腸促胰素水平下降，骨吸收增加，骨形成減少，可能與患者骨代謝異常（骨質(zhì)疏松或骨量減少）發(fā)病有關(guān)[21]。以提高體內(nèi)腸促胰素水平為基礎(chǔ)的2型糖尿病治療藥物能否促進(jìn)骨形成并抑制骨吸收，最終使骨強(qiáng)度增加是未來(lái)研究的方向。

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（收稿日期：2018-06-06） （本文編輯：張爽）