甲亢患者骨钙素和甲功、骨密度及脂代谢指标相关性研究

靳晓萍，韩 莉， 詹先琴， 王新玲， 王 燕

(新疆维吾尔自治区人民医院内分泌科， 乌鲁木齐 830001)

近期的研究发现，骨在能量代谢中起到重要的作用，成骨细胞产生的骨钙素可以作用于胰岛细胞上的骨钙素受体增加胰岛素分泌，作用于脂肪细胞增加胰岛素的敏感性，是一个重要的能量调节蛋白[1-3]。甲状腺功能亢进症是是指血循环中甲状腺激素过多，引起代谢亢进为主要表现的一组临床综合征。以Graves病最为常见，占所有甲亢的85%左右。本次研究观察在以高代谢为主的住院甲亢患者中，骨钙素和甲状腺功能、骨密度及脂代谢指标的相关性，发现骨钙素可能影响到的临床上常用的代谢性指标,探讨骨钙素在调节能量代谢的同时，对机体自身免疫功能的影响。

1 对象和方法

1.1 研究对象回顾性分析2014年1月-2015年12月在新疆维吾尔自治区人民医院内分泌科的甲亢住院患者88例，其中男性32例(<65岁)，女性56例(未绝经女性)。入选标准符合甲亢诊断标准：(1)临床高代谢的症状和体征；(2)甲状腺体征：甲状腺肿和/或甲状腺结节；(3)血清甲状腺激素(自治区人民医院内分泌研究所甲状腺功能参考值)：总三碘甲状腺原氨酸(TT3)(0.8-2.0 ng/mL)、游离三碘甲状腺原氨酸(FT3)(2.0～4.4 pg/mL)、总甲状腺素(TT4)(5.1～14.1 μg/dL)、游离甲状腺素(FT4)(0.93～1.7 ng/dL)增高，促甲状腺素(TSH)降低(0.27～4.2 mIU/L)(中国甲状腺疾病诊治指南)。排除标准：(1)既往使用过糖皮质激素的患者；(2)既往使用过性激素的患者；(3)既往使用过维生素D、钙剂的患者；(4)患有除甲亢以外的其他影响骨代谢疾病的患者。

1.2 方法基本资料收集：所有受试者测定身高、体质量，腹围(WC)，计算体质指数(BMI)。血清甲状腺功能测定：留取空腹静脉血标本5 mL，采用化学发光免疫法(罗氏公司Cobas e602全自动电化学发光免疫分析仪)测定TSH、FT4、FT3、TT4、TT3、甲状腺球蛋白抗体(TgAb)、甲状腺过氧化物酶抗体(TPOAb)，甲状旁腺激素(parathyroid hormone, PTH)、维生素D水平(25-OH-D)；骨钙素(osteocalcin, OC),测定N端-骨钙素片段(N-MID osteocalcin)。测定空腹血清碱性磷酸酶(ALP)、血清钙(Ca)、磷(P)、镁(Mg)、总胆固醇(TC)、高密度胆固醇脂蛋白(HDL-C)、低密度胆固醇脂蛋白(LDL-C)、甘油三酯(TG)(雅培c16000全自动生化分析仪)水平。尿碘检测：采集一次性晨尿10 mL，检测尿碘(《尿中碘的砷铈催化分光光度法》(WS/T 107L2006))。按尿碘状态进行分组：碘过量组：≥300 μg/L；碘超足量组：200～299 μg/L；碘适量组：100～199 μg/L；碘缺乏组：尿碘<100 μg/L(2007年WHO、联合国儿童基金会和国际控制碘缺乏病委员会共同修订的评价碘营养状态的标准)。血清25(OH)D营养状态评估：正常水平：30～60 ng/mL；维生素D相对不足：20～30 ng/mL ；维生素D缺乏：<20 ng/mL[4](25(OH)D∶1 ng/mL=2.5 nmol/L)。骨密度(bone mineral density, BMD)由指定ISCD认证的技师操作，进行中轴骨即全腰椎、股骨颈、Ward三角、全髋双能X线骨密度测定(骨密度仪：MEDILINK.OSTEOCORE3)。

2 结果

2.1 甲状腺相关指标、骨代谢指标、脂代谢相关指标88例住院甲亢患者，年龄符合正态分布，平均年龄为(38.15±8.94)岁；甲亢病程不符合正态分布，其中位数(P25，P75)为1.0(0.33,4.0)年；部分临床检测指标不符合正态分布,中位数(P25，P75)分别为：血清Ca: 2.29(2.26,2.32)mmol/L、P: 1.26(1.21,1.31)mmol/L、Mg:0.79(0.74，0.81)mmol/L；TRAb>1.75 IU/L的阳性患者共80例，占91%；入组甲亢患者尿碘检测结果为：碘过量组11例，占12.5%，碘超足量组29例，占33.0%，碘适量组34例，占38.6%，碘缺乏组13例，占14.8%；维生素D水平(25-OH-D )检测结果显示：正常水平者3例，占3.4%，维生素D相对不足3例，占3.4%，维生素D缺乏82例，占93.2%(表1)。

表1 甲亢患者相关的代谢性指标描述

注：T3：三碘甲状腺原氨酸；T4:甲状腺素；FT3：游离三碘甲状腺原氨酸；FT4:游离甲状腺素；TSH：促甲状腺激素；TRAb:促甲状腺素受体抗体；TPOAb ：甲状腺过氧化物酶抗体；TGAb：甲状腺球蛋白抗体；OC：骨钙素；25-OH-D ：25羟维生素D；ALP：血清碱性磷酸酶；PTH：甲状旁腺激素；BMI：体质指数；WC：腹围；TC:总胆固醇；HDL-C：高密度胆固醇脂蛋白；LDL-C：低密度胆固醇脂蛋白；TG：甘油三酯。

2.2 血清骨钙素和甲功、骨代谢指标、脂代谢指标的相关性分析Spearman等级相关分析结果显示：血清骨钙素水平与TT3、FT3、TT4、FT4及TRAb正相关，(r值分别为0.428、0.458、0.352、0.357、0.250，P<0.05)；与TSH、TGAb、TPOAb及尿碘无相关性；血清骨钙素水平与股骨颈、Ward三角、全腰椎骨密度呈负相关(r值分别为-0.227、-0.260、-0.246，P<0.05)；与全髋骨密度呈负相关(r=0.294，P<0.01)；与血清Mg水平呈负相关(r=-0.218，P<0.05)；与血清25-OH-D、ALP、PTH、及血清Ca、P水平无相关性；血清骨钙素水平与BMI、TC、TG负相关(r值分别为-0.211、-0.224、-0.228，P<0.05)；与WC负相关(r=-0.341，P<0.01)，与血清中HDL-C、LDL-C水平无相关性(表2)。

表2 血清骨钙素和各代谢指标的Spearman等级相关分析

注:r: Spearman 等级相关系数(related Spearman coefficient)。*在 0.05 水平(双侧)上显著相关。**在0.01 水平(双侧)上显著相关。

3 讨论

血清骨钙素主要包括两种，即非羧化骨钙素和羧化的骨钙素。两者之间的转化取决于依赖维生素K的羧化酶。甲状腺功能亢进症是一种高代谢症候群，骨钙素作为高骨转换的指标之一，在甲亢期升高。

目前的研究主要集中在骨钙素对糖代谢的影响。在动物实验中，骨钙素(osteocalcin-/-)基因敲除小鼠的胰岛素分泌水平、糖耐量及胰岛素敏感性均有下降，肥胖发生率高于野生鼠。一项观察糖皮质激素所导致糖、脂代谢紊乱研究发现，如果扰乱靶向作用于小鼠成骨细胞的糖皮质激素信号通路，则可以显著减轻糖皮质激素对骨钙素合成的抑制作用，从而预防胰岛素抵抗，减轻皮质酮所导致的体重异常增加，给予羧化或非羧化的骨钙素，都可以减少肝脏的脂肪沉积，改善胰岛素受体的磷酸化。目前研究认为G-蛋白偶联受体(GPRC6A)在肝脏、胰腺β细胞、骨骼肌、睾丸、大脑等多组织器官表达。GPRC6A基因敲除(GPRC6A-/-)小鼠的表型和骨钙素基因敲除鼠的表型类似。与野生型小鼠相比，有更多的白色脂肪、胰岛素抵抗加重、肝脏脂肪化更严重、睾酮水平下降显著。在临床随访试验中，一项中国男性4年的糖尿病随访试验发现：糖耐量正常组有比较高的骨钙素(≥23.33 ng/mL)，而糖尿病、糖耐量异常组的骨钙素水平(<23.33 ng/mL)则较低(P<0.001),骨钙素水平与血糖水平、胰岛素抵抗水平负相关。在血糖正常中国女性的脂肪肝的研究中发现，血清骨钙素与脂肪肝负相关(r=-0.124，P<0.01)[5]。以上研究提示，骨钙素除了调节糖代谢以外，对脂代谢也有作用。一般认为，FT3/TT3升高是甲亢患者低胆固醇、低体质量的主要原因，结合本次研究发现，除了FT3/TT3对脂代谢相关指标的影响之外，由FT3/TT3升高所致的骨钙素可能同时参与了TC、TG及WC、BMI的调节，从而使甲亢患者在高代谢、高骨转化状态下，出现常见的低TC、低TG和低WC、低BMI的临床特征。

在本次研究中，TRAb与骨钙素正相关(r=0.25，P<0.019)。有研究证明甲状腺上皮细胞表达成骨特异性转录因子(Cbfa-1/Runx2), 而Cbfa-1/Runx2是骨钙素表达主要的转录因子。当把Cbfa-1转染后，发现碱性磷酸酶、Ⅰ型胶原蛋白和骨钙素的表达均有增高，但抑制了促甲状腺素受体(TSH receptor， TSHR)的表达。甲状腺激素通过甲状腺激素受体(thyroid hormone receptors，TR),发挥生理作用，TR包括TRα1、TRα2、TRβ1、TRβ24种形式。成骨细胞和软骨细胞上均表达TRα and TRβ，但TRα1的浓度是TRβ1的10倍，因此，TRα1是三碘甲状腺氨酸T3作用于骨的主要受体。T3刺激IL-6 和IL-8，强化IL-1 和 IL-6的作用，提高骨钙素、1型胶原蛋白的合成，促进成骨细胞的增殖、分化、凋亡[6]。Ercolano等[7]在诊断Graves’病的57例女性患者中发现，腰椎骨密度的Z值与TRAb负相关。

研究表明,甲状腺细胞与成骨细胞分享部分相同的信号通路。在甲亢治疗前后的临床研究中发现，甲功正常后，骨钙素水平较甲亢期明显降低(P=0.006) ，在临床治疗甲亢患者中，随着甲亢的控制，TRAb也是逐渐降低的，骨密度可以逐渐恢复[8]。这些研究提示，在甲亢患者中TRAb可能也是骨代谢变化的有效监控指标之一。从本研究结果中，我们推测骨钙素的表达和TRAb的表达具有一定程度的同源性，因此，在考虑骨钙素改善糖代谢胰岛素敏感性，降低总胆固醇的同时，需要关注其可能存在的影响甲状腺TRAb表达的可能，但这些具体相关机制有待进一步的研究考证,骨钙素和相关代谢指标相关性分析见图1。

注： T3: 三碘甲状腺原氨酸； T4： 甲状腺素； TRAb： 促甲状腺素受体抗体； TC： 总胆固醇； TG：甘油三酯； BMI：体质指数； WC： 腹围。

图1 甲状腺功能亢进中骨钙素和各代谢指标相关性分析示意图

本次研究发现，甲亢患者的碘过量组和碘超足量组共40例，占45.5%。在新疆乌鲁木齐常驻居民尿碘水平调查中发现碘过量占10%[9]。因此，在甲状腺功能异常的患者中，监测尿碘以控制碘的摄入对甲亢疾病的发生具有重要意义[10-11]。此次研究发现甲亢患者维生素D缺乏占93.2%，比其他报道的90.6%要高。一项针对绝经后肥胖或超重女性的随机双盲临床试验中，发现补充维生素D 2 500 u/d、限制每日饮食的热量摄入，可以影响血清骨钙素水平，从而改善胰岛素敏感性[12]。补充钙及维生素D对于提高骨峰值非常重要[13]，19～51岁成人至少摄入维生素D 600 IU/d，以保证骨骼健康及肌肉功能[14]。因此甲亢患者补充维生素D可以改善骨骼和肌肉健康。

尽管骨钙素在一般情况下是反映骨形成的指标，但是由于成骨细胞和破骨细胞之间存在着密切的时间和空间偶联性，因此，在甲亢这种高转化状态下，骨密度可出现下降。本研究发现尽管血清骨钙素升高，但股骨颈骨密度、Ward三角、全腰椎骨密度值与骨钙素负相关(P<0.05), 特别与全髋骨密度值显著负相关 (r=-0.294，P=0.005)。与此同时，由于高FT3/TT3、低TSH及高骨钙素对合成代谢的影响，使BMI、WC减少，这些都会使骨密度下降。因此，在甲亢期间对钙和维生素D的适宜补充就尤为重要。

本次研究是临床甲亢患者的回顾性研究，尽管考虑了年龄、性别对骨钙素、脂代谢及骨密度的影响，对甲亢患者的骨密度减低而言，TSH可能也是一个重要原因。本研究未发现TSH与骨钙素及骨密度的相关性，可能与入选的甲亢患者TSH普遍较低有关。最后，本研究发现骨钙素与TRAb显著正相关，这其中的关系有待基础研究进一步阐明。

综上所述，骨可能通过骨钙素参与甲亢患者的脂代谢，降低患者TC、LDL-C及BMI、WC，减低中轴骨的骨密度。在甲亢患者中监测尿碘、减少碘的摄入，足量补充维生素D，对维护甲亢患者的骨骼、肌肉健康非常重要。