糖尿病与骨代谢及其相关影响因素

刘虹兵

[摘要] 糖尿病（尤其是2型糖尿病）合并骨质疏松症是目前内分泌科临床上经常遇到的情况，患者数量增长迅猛，其引起患者骨代谢紊乱导致骨质疏松和低创性骨折等骨相关疾病的发生致病机制目前还不是十分清晰，明确它们之间的关系，对相关疾病的预防和治疗有重大意义，是目前研究的热点。该文就糖尿病与骨代谢及其相关影响因素进行简单综述。

[关键词] 糖尿病；骨代谢；影响因素

[中图分类号] R587.2 [文献标识码] A [文章编号] 1672-4062（2018）11（a）-0196-03

[Abstract] Diabetes （especially type 2 diabetes） with osteoporosis is a common situation in the clinical department of endocrinology. The number of patients is increasing rapidly. It causes bone metabolism disorder and osteoporosis and low-invasive fractures. The pathogenesis of related diseases is still not very clear， and the relationship between them is of great significance for the prevention and treatment of related diseases. It is a hot topic of current research. This article briefly reviews diabetes and bone metabolism and its related influencing factors.

[Key words] Diabetes； Bone metabolism； Influencing factors

伴随人类社会经济发展，生活条件好转致摄入过多，忙碌的工作环境致运动量减少以及人口老龄化的到来所导致的发展迅猛的疾病方面在全球范围内当属糖尿病无疑，而我国近二三十年来由贫穷国家进入发展中国家，随之而来的饮食结构改变（如肉食摄入增加）所带来的后果是糖尿病患者数量日益增加明显，俨然成为全世界最大糖尿病患者集聚国家[1]。临床上经常发生糖尿病患者因为血糖控制不佳，体内骨代谢紊乱致骨质疏松发病率高，不慎跌倒后引起各种骨折，致残及致死率增加，导致沉重的社会经济负担。有研究表明糖尿病患者合并骨量减少、骨质疏松的患病率高达50%～60%[2]，是糖尿病所致的严重并发症中比较常见的类型，也是糖尿病患者长时间持续骨骼疼痛和功能障碍的最主要原因。当今糖尿病引起骨代谢紊乱，导致骨质疏松和低创性骨折等代谢性骨病的致病机制并不十分明确，国内外报道不一[3-4]。该文就糖尿病与骨代谢关系及其相关影响因素进行阐述，为糖尿病性骨代谢紊乱的预防提供理论支持和可行方案。

1 骨代谢标志物及其临床意义

骨代谢标志物是指可以从人体血液、尿液中提取和检测出来的骨代谢生化产物或可以调节骨代谢的相关激素，可以充分反映骨代谢状态，是协助临床上判断是否存在代谢性骨病以及治疗后疗效评价的重要指标。糖尿病患者极易发生骨代谢紊乱，因此我们主要从以下几种骨代谢标志物判断糖尿病患者是否存在骨代谢紊乱。

1.1 血钙（Ca）

分为血清总钙和游离钙，是反映体内钙磷稳态变化的基本指标。钙沉积于骨骼和牙齿，使二者变得牢固强健。人体内99%以上的钙主要以磷酸盐形式分布在骨骼和牙齿内。骨组织中储存的钙和血浆中的游离钙（未與蛋白结合的钙称为游离钙）。始终处于动态平衡状态。大约有50%的总钙在血液中与白蛋白、球蛋白结合，因此血清总钙受血清白蛋白的影响较大，如果血钙低而血清白蛋白也低，并不能判断为缺钙。临床上判断患者是否缺钙的指标主要看游离钙。游离钙主要受钙调节激素如甲状旁腺素、维生素D和降钙素的严密调控，能更准确的反映钙代谢状态。

1.2 血磷（P）

主要是指血清中的无机磷，只有约12%与蛋白结合。在人体内具有调节骨骼形成和吸收的重要生理作用。血磷升高，可见于慢性肾功能衰竭、骨的快速丢失期、恶性肿瘤等。特别是糖尿病患者，易发生肿瘤，因此应特别留意血磷指标。血磷降低亦可见于肿瘤引起的低磷骨软化（指由于身体中发生了间叶组织肿瘤细胞分泌调节磷的代谢的成纤维生长因子23 即FGF23增加，该类因子可促进肾小管对体内磷的排出，导致低血磷高尿磷。因磷是骨骼合成的元素之一，体内缺磷后骨骼容易软化改变，导致患者无力行走。因此类疾病发病率低，临床医师经验不足，在临床上易漏诊，故重点指出）、严重糖尿病磷吸收不良等疾病。

1.3 尿钙、尿磷

临床上通常以24 h尿钙和尿磷含量判断钙磷紊乱的原因，临床上亦可帮助医师调整患者服用骨质疏松药物的剂量及判断治疗效果。

1.4 骨特异性碱性磷酸酶（BALP）

为存在于成骨细胞里的一种细胞外酶。它在骨形成过程中将磷酸酶水解为磷酸，提高体内羟基磷灰石的沉积，同时将可以抑制骨形成的焦磷酸盐水解，使机体骨形成数量增加，从而被公认为最真实的骨形成标志物。临床上主要通过测定血碱性磷酸酶判断其代谢状态。但因为肝功能受损或代谢性骨病均有ALP的升高，因此，患者单纯ALP升高而肝功能正常，才需要考虑是否有骨形成过于活跃的状态存在。

1.5 骨钙素（BGP）

骨钙素又称为γ-羧基谷氨酸骨蛋白，为成骨细胞特异合成和分泌的一种非胶原蛋白，当骨组织进行吸收和溶解时，可以游离出沉积在骨基质中的骨钙素[5]，通过检测这类物质在血中的波动就可以反映出体内骨吸收的改变情况，成为目前预测成骨细胞吸收功能的最敏感标志之一。因此糖尿病病人的骨形成或骨转换是否平衡在临床上主要通过骨钙素及骨特异性碱性磷酸酶进行判断。

1.6 甲状旁腺素（PTH）

甲状旁腺素可以促使人体内巨噬细胞集落刺激因子和核因子kB受体活化因子配体等破骨细胞因子的表达[6]，在人体内表达后的破骨细胞因子可动员骨钙入血，从而提高了血液里的钙含量，减少了骨骼里的钙含量，使骨形成和骨吸收增加，因此PTH减少或增加都会引起人体骨代谢紊乱从而出现代谢性骨病。众所周知，糖尿病患者容易出现肾功能损害，因肾脏是游离维生素D合成的场所，从而直接导致了体内游离维生素D含量的下降，因维生素D 有高钙高磷作用，所以出现血钙含量下降，血钙含量下降后又刺激可升高血钙的甲状旁腺激素分泌增加，从而导致患者发生三发性甲状旁腺功能亢进症，出现骨折、肾结石等。因此是判断糖尿病患者骨代谢情况的一个重要指标。

1.7 降钙素（CT）

降钙素也是由内分泌器官甲状腺的滤泡旁细胞产生和分泌，甲状腺癌时分泌增加。它通过抑制小肠和肾脏吸收钙离子，提高人体尿钙流失，降低人体血钙浓度，同时它还可以使肾脏对磷的重吸收减少，起到低钙低磷的作用[7]。在临床上主要应用于甲状腺癌的筛查以及治疗骨质疏松症导致的骨骼疼痛。

1.8 维生素D（Vit D）

通过光照合成的一种激素。在人体内通过肝脏的羟化转换为游离的1，25（OH）VitD，再通过肾脏的羟化转换为游离的1，25（OH）2VitD。在人体内主要以游离形式存在，使机体的血钙和血磷升高。通过检测维生素D的水平决定是否需要补充维生素D。但因为其可通过光照合成，所以建议维生素D缺乏的患者可适当晒太陽。研究表明，糖尿病患者可通过各种合适途径提高自身体内血清中维生素D 的含量，可部分降低发生骨折的风险[8]。

上述提及的骨代谢标志物因其较高的敏感性和特异性以及检测技术的成熟，已经在临床骨代谢疾病病因的寻找、疾病的分型、治疗、预后判断、骨折风险评估等领域广泛使用[9]。当然，除上述生化指标外，临床上还有骨吸收标志物如I型胶原氨基末端肽、尿吡啶啉以及骨形成标志物如I型前胶原羧基末端肽、骨保护素等指标[10]。但因临床推广较少该文就不逐一介绍。

2 糖尿病与骨质疏松发病机制

2.1 高血糖毒性

糖尿病患者血糖控制欠佳致逐步升高时，体内血糖超过了肾脏对糖的最大吸收阈值后就会出现大量体内的葡萄糖随尿液排出的情况，这种情况可引起渗透性利尿，从而将钙和磷排出人体，同时因为肾小管对钙磷的重吸收受影响后下降，从而使血钙浓度降低，骨的质量和密度下降。

2.2 高血糖所致的糖基化终末产物（AGES）生产过多

正常生理情况下，人体内会合成稳定的共价化合物AGES。Schwartz的研究[11]及Ding KH等人的研究[12]指出，AGEs可以生产出多种与骨吸收相关的细胞因子如IL-1、IL-6、TNF-α等，这些细胞因子可以刺激破骨细胞加速成熟，破骨细胞的活性随后增强，动员人体骨吸收机制。另外，人体内高水平的AGEs还会引起骨蛋白及骨细胞分化水平改变从而导致骨形成减少，骨胶原连接障碍，骨的质量下降，骨脆性增加从而导致骨质疏松症[13]。

2.3 胰岛素绝对或相对缺乏

无论是I型还是2型糖尿病患者都有胰岛素含量减少，胰岛素含量减少发生的血糖升高可伴促进糖尿病病情进展，从而进一步加重患者胰岛功能的减退，使机体出现胰岛素绝对不足，糖、脂肪、蛋白质为体内三大营养物质，它们的代谢出现紊乱后代偿性地分解骨胶原蛋白，从而使骨形成减少，血骨钙素含量下降，骨矿化及骨代谢速度减慢，所以骨形成低下或骨转化率下降[14]，诱发机体骨质疏松。

2.4 体重指数

体重指数（BMI）作为糖尿病性骨质疏松的一个独立危险因素，通过降低骨折后的损伤程度，减轻骨质疏松的发生，对糖尿病患者骨质疏松的发展产生巨大影响。肥胖的患者高BMI可增大骨骼承受机械负荷的能力，增加骨骼的应击能力，减轻跌倒所致骨折的损伤程度[15]。理论上说糖尿病患者BMI越高，出现骨质疏松的几率就越低。

2.5 瘦素

瘦素是肥胖基因的编码产物，对骨代谢的调节一可通过外周组织直接作用于人骨松基质细胞，促使其向成骨细胞分化，刺激成骨细胞增殖[16]，二可作用于下丘脑弓状核神经元细胞，对骨形成起抑制作用[17]。2型肥胖糖尿病患者早期骨量升高可能与瘦素有一定关系。

2.6 微血管病变对骨骼的影响

糖尿病患者罹患骨组织微血管病变后可出现骨的血流重新分布，诱发骨营养不良，血流减少后导致的骨重建能力减弱促进了糖尿病患者骨质疏松的发展。另外糖尿病视网膜病变患者可出现视力减退甚至失明，患者的户外运动能力及运动量均减少，导致骨质量下降，视力下降所致的易跌倒又诱发了骨折[18]。

2.7 其他

除上述因素外，糖尿病骨质疏松的发生发展还与许多因素相关，比如高血糖所致的氧化应激增加及炎症因子毒性[19]。激素水平（游离维生素D、性激素）的异常。胰岛素增敏剂噻唑烷二酮类药物（吡格列酮、罗格列酮），研究证实[20]此类药物通过激动过氧化物酶增殖物活化受体γ，诱导骨髓间充质干细胞分化为脂肪细胞，同时抑制成骨细胞分化和生长，从而导致骨形成下降引起骨质疏松。有学者[21]在研究VDR基因多肽性与2型糖尿病患者骨密度（BMD）关系中发现，VDR基因多肽性可能影响基因型为Bb的2型糖尿病患者的BMD，因此易发生糖尿病骨质疏松的患者是具有一定的基因遗传的。

3 讨论

综上所述，糖尿病患者易发生骨质疏松，基于糖尿病病人日益增多，糖尿病性骨质疏松已成为代谢性骨病中最常见的疾病存在方式，并且因其较高致残、致死率受到了世界各国卫生组织越来越多的关注。因此充分研究糖尿病与骨代谢及其相关影响因素之间的关系，为预防糖尿病患者骨质疏松的发生提供新思路，减轻医疗负担已迫在眉睫。

[参考文献]

[1] 殷长青，何述莉，蒋君.综合干预对老年糖尿病患者的疗效观察[J].东南国防医药，2014，16（3）：310-311，326.

[2] Levin ME，Health H，M elton LJ，et al.Effects of diabetes mellitus bone mass in juvenile and adult-onset diabetes[J].N Eng1JM ed，1976，294：341

[3] Gregorio F，Gristallini S，Smteusanio F，et al.Osteopenia associated with non-insulin-dependent diabetes mellitus：what are the cause Diabetes Res[J].Clin Pract，1994，23（1）：43-54.

[4] 王红武，黄萍.老年男性2型糖尿病患者的骨密度变化[J].实用医学杂志，2003，19（3）：292-293.

[5] Zaidi M.Skeletal remodeling in health and disease[J].Nat Med，2007，13（7）：791-801.

[6] Liu Zhonghou.The diagnosis of ostepoprosis[M].Chinese modern literature and Art Publishing House，2011：452-465.

[7] 刘忠厚.骨质疏松诊断[M].中国现代文藝出版社，2011：520-523.

[8] Pittas AG，Nelson J，Mitri J，et al.Plasma 25-HydroxyvitaminD and Progression to Diabetes in Patients at Risk for Diabetes An ancillary analysis in the Diabetes Prevention Program[J].Diabetes Care，2012，35（3）：565-573.

[9] 张萌萌.骨代谢生化指标临床应用专家共识[J].中国骨质疏松杂志，2014，11（30）：1263-1271.

[10] 中华医学会骨质疏松和骨矿盐2疾病分会.骨代谢生化标志物临床应用指南[J].中华骨质疏松和骨矿盐疾病杂志，2015，8（4）：283-293.

[11] Schwartz AV.Diabtete mellitus：does it affect bone？[J].Calcifide tissue international，2003，73（6）：515-519.

[12] Ding KH，Wang ZZ，Hamric MW，et al.Disordered osteoclast formation in RAGE-deficient mouse establishes an essential role far RAGE in diabetes related bone loss[J].Diochenical and biophysical research commuincations，2006，340（4）：1091-1097.

[13] Yamagishi S.Role of advanced glycation end products（AGES）in osteoporosis in diabetes[J].Curr Drug Targets，2011，12（14）：2096-2102.

[14] 张祥捷，林进.老年男性2型糖尿病骨代谢分析[J].海峡预防医学杂志，2004，10（5）：72-73.

[15] Dennison EM，Syddall HE，Sayer AA，et al.Type 2 diabetes mellitus is associated with increased axial bone density in men and women from the Hertfordshire Cohort Study：evidence for an indiret effect of insulin resistance？[J].Diabetologia，2004，47（11）：1963-1968.

[16] Delaney MR.Strategies for the prevention and treatment of osteoporosis during early postmenopause[J].American Journal of Obstetrics and Gynecology，2006，194（2）：s12.

[17] Yingxiong Cheng，Yiwen Luo，Bin Wang.Correlation study on male osteoporosis during and serum testosterone level[J].Clinical Journal of Traditional Chinese Mdeicine，2010，22（2）：165-166.

[18] 夏维波.内分泌和代谢疾病相关的骨质疏松[J].临床内科杂志，2009，26（3）：149-151.

[19] 罗巧彦，徐勇.糖尿病与骨质疏松的研究进展[J].大连医科大学学报，2014，36（2）：190-194.

[20] Wong IP，Zengin A，Herzoh H，et al. Central regulation of bone mass[J].Semin Cell Dev Biol，2008，19（5）：453-458.

[21] Guiying Li. Related factors of type 2 diabetes and osteoporosis[J]. Chinese Journal of Osteoporosis，2010，16（5）：344-346.

（收稿日期：2018-08-05）