外源性胰岛素与绝经后2型糖尿病患者腰椎骨密度的相关性研究

廖世波 曾荣 邹毅 吴敏 黄淑玉*

1. 武汉科技大学附属孝感医院内分泌科，湖北 孝感 432000 2. 武汉科技大学医学院，湖北 武汉 430081 3. 武汉科技大学职业危害识别与控制湖北省重点实验室，湖北 武汉 430081

随着人口的老龄化，骨质疏松已经成为危害中老年人群的重大公共健康问题。新近中国居民骨质疏松流行病学调查显示，我国50岁以上人群骨质疏松症患病率为19.2%，65岁以上人群骨质疏松症患病率高达32.0%[1]。绝经后2型糖尿病患者兼有绝经、年龄和糖尿病等诱发骨质疏松的多重危险因素，是骨质疏松症的高危人群。有研究显示T2DM患者骨密度与空腹胰岛素水平呈正相关[2-3]；另有研究显示外源性胰岛素对T2DM患者的骨密度有正向调节作用[4-5]。目前未见T2DM患者骨密度与糖负荷后胰岛素分泌峰值水平相关性的研究报道；外源性胰岛素是否是通过调节糖代谢水平、改善胰岛β细胞功能来保护骨密度尚不确定。本研究探讨绝经后T2DM患者腰椎骨密度与空腹胰岛素、糖负荷后峰值胰岛素水平的相关性，考察外源性胰岛素对腰椎骨密度的影响，以期为绝经后T2DM患者骨质疏松的治疗提供新的思路。

1 材料和方法

1.1 研究对象

纳入标准：①符合WHO关于2型糖尿病的诊断标准；②绝经年龄≥45岁，且已停经1年以上；③一般资料、共患病史、结婚生育史、OGTT、IRT、血常规、肝肾功能、血清尿酸及血脂结果、肝胆及双侧颈动脉超声影像学检查等相关资料完整；④签署知情同意书。

排除标准：①肝、肾功能不全的患者；②妊娠、哺乳期患者；③合并糖尿病急性并发症如糖尿病酮症、糖尿病酮症酸中毒或高渗高血糖综合征的患者；④有血液系统疾病，主要血细胞如白细胞、红细胞、血小板数量明显异常及贫血的患者；⑤甲状腺功能异常的患者；⑥合并有类风湿、系统性红斑狼疮等结缔组织疾病的患者；⑦近期在服用糖皮质激素、避孕药、维生素D、钙剂及双膦酸盐等对骨矿盐代谢有明显影响药物的患者。

1.2 研究方法

1.2.1收集患者一般资料：包括年龄、病程、是否初治、近一年是否使用外源性胰岛素、糖尿病家族史(直系血亲及三代以内旁系血亲是否患有糖尿病)，是否共患高血压病、高尿酸血症、高脂血症等，记录结婚年龄、妊娠次数及分娩次数；测量身高、体重，计算体质量指数(BMI)。

1.2.2实验室检测：采用XE-2100血液分析系统检测血常规；采用Bio-Rad D-10TM糖化血红蛋白仪检测HbA1c；研究对象禁食12 h以上(使用含中效成分胰岛素者，前一天停用；使用长效或超长效胰岛素类似物及胰岛素促泌剂者，根据t1/2待其在体内的作用消失后)，行标准OGTT和IRT，于服糖前后各时间点分别抽取静脉血3 mL离心留取血浆，采用Beckman CX9 ALX生化分析仪检测血浆葡萄糖(G0、G30、G60、G120、G180)和肝功能、肾功能、血清尿酸和血脂；采用Elecsys 2010电化学发光免疫分析仪检测胰岛素水平(I0、I30、I60、I120、I180)。胰岛功能评估 HOMA-β=20×I0/(G0-3.5)； HOMA-IR=(G0×I0)/22.5。

采用Origin 8.0软件根据多项式拟合法对患者OGTT 5点血糖及IRT 5点胰岛素进行曲线拟合和峰值分析，记录拟合曲线峰值血糖(Gmax)及峰值胰岛素(Imax)(如图1)。

图1 OGTT(图1a)和IRT(图1b)结果的多项式拟合曲线注：OGTT 口服葡萄糖耐量试验，Gmax OGTT 5点血糖测量值多项式拟合曲线峰值血糖；IRT 胰岛素释放试验，Imax IRT 5点胰岛素测量值多项式拟合曲线峰值胰岛素。Fig.1 Polynomial fitting curves of OGTT (Fig. 1a) and IRT (Fig. 1b)

1.2.3影像学检查：利用Voluson E8 彩色多普勒超声诊断仪筛查肝胆、双侧颈动脉健康状况。非酒精性脂肪肝病、胆囊结石、颈动脉斑块超声诊断标准参照我们的前期研究[6]，上述检查由2名专职超声科医师完成。采用美国GE公司Lunar Prodigy骨密度仪测量腰1-4椎体骨密度，取其平均值为骨密度实测值，单位以g/cm2表示，获得其对应的T值，根据T值水平将研究对象分为骨量正常组(T≥-1，n=49)、骨量减少组(-2.5

1.3 统计学处理

2 结果

2.1 各组一般资料及实验室指标比较

3组患者的病程、初治比、糖尿病家族史、高血压病、高尿酸血症、高脂血症、非酒精性脂肪性肝病、胆囊结石、颈动脉斑块、结婚年龄、妊娠次数、分娩次数、标准OGTT血糖水平、IRT胰岛素水平、HbA1c及血细胞常规分析结果比较，差异无统计学意义(P>0.05)；3 组患者的年龄、BMI、外源性胰岛素使用率水平比较，差异有统计学意义(P<0.01)。其中，骨质疏松组患者年龄大于骨量正常组和骨量减少组，骨质疏松组患者BMI小于骨量正常组和骨量减少组，骨质疏松组和骨量减少组患者外源性胰岛素使用率低于骨量正常组，差异均有统计学意义(P<0.05)，见表1。

表1 各组一般临床资料及实验室指标比较Table 1 Comparison of the baseline characteristics and laboratory test results between each

组别非酒精性脂肪性肝病胆囊结石颈动脉斑块结婚年龄/岁妊娠次数分娩次数1次2次≥3次1次2次≥3次骨量正常组32(65.31)10(20.41)28(57.14)23±210(20.41)12(24.49)27(55.10)15(30.61)16(32.65)18(36.73)骨量减少组30(44.78)a13(19.40)38(56.72)22±25(7.46)19(28.36)43(64.18)10(14.93)23(34.33)34(50.75)骨质疏松组31(46.97)15(22.73)41(62.12)22±26(9.09)17(25.76)43(65.15)10(15.15)19(28.79)37(56.06)检验统计量值5.480c0.231c0.476c0.4965.356c7.072cP值0.065 0.891 0.788 0.6100.253 0.132

组别例数G0/(mmol/L)G30/(mmol/L)G60/(mmol/L)G120/(mmol/L)G180/(mmol/L)Gmax/(mmol/L)I0/(mU/L)骨量正常组499.32±3.1416.08±3.7519.15±4.2820.88±5.7516.86±6.0622.43±5.009.56(8.58)骨量减少组678.88±2.9915.47±3.3218.83±4.4219.74±5.4115.37±6.2421.53±4.816.67(4.97)骨质疏松组669.03±3.0716.09±3.5219.44±4.3920.64±5.8116.93±7.0022.34±5.277.16(6.83)检验统计量值0.3000.6450.3310.6961.1860.6174.583dP值0.7410.5260.7190.5000.3080.5400.101

组别I30/(mU/L)I60/(mU/L)I120/(mU/L)I180/(mU/L)Imax/(mU/L)HOMA-βHOMA-IRHbA1c/(%)骨量正常组22.53(21.66)24.5(26.69)32.94(35.66)19.52(15.84)42.94(46.29)36.25(32.65)3.48(4.01)7.89±1.78骨量减少组18.88(22.64)25.14(21.69)30.81(30.68)17.81(17.93)39.28(35.24)30.38(37.60)2.42(1.99)7.73±2.46骨质疏松组18.50(16.43)24.26(28.55)33.13(33.58)19.29(17.65)38.43(43.80)30.86(43.23)2.73(3.16)7.70±2.22检验统计量值0.667d0.363d0.121d0.148d0.067d0.473d4.049d0.108P值0.7160.8340.9410.9290.9670.7890.1320.898

组别白细胞数/(×109/L)红细胞数/(×1012/L)血红蛋白/(g/L)血小板数/(×109/L)中性粒细胞数/(×109/L)淋巴细胞数/(×109/L)单核细胞数/(×109/L)NLR骨量正常组6.16±1.534.21±0.36127±11203±503.44±1.122.18±0.690.36±0.121.70±0.71骨量减少组5.73±1.434.15±0.40126±12196±453.24±1.032.00±0.610.33±0.101.73±0.64骨质疏松组5.94±1.434.31±0.43b129±12188±563.49±1.211.93±0.53a0.37±0.13b1.95±0.98检验统计量值1.2582.5131.1031.1120.9262.5032.0741.865P值0.2870.0840.3340.3310.3980.0850.1290.158

2.2 腰椎骨密度与其他指标的相关性分析

Pearson相关性分析或Spearman相关性分析结果显示，绝经后T2DM患者腰椎骨密度(以T值表示)与病程、结婚年龄、标准OGTT血糖水平、IRT胰岛素水平、HbA1c及血细胞常规分析结果均无直线相关性(P>0.05)；绝经后T2DM患者腰椎骨密度与BMI呈正相关，与患者年龄呈负相关(P<0.01)，见表2。

表 2 腰椎骨密度与一般资料及实验室指标的相关性分析Table 2 Correlation analysis between bone mineral density of the lumbar spine and clinical data and laboratory indices

指标I0I30I60I120I180ImaxHOMA-βHOMA-IRHbA1cr(rs)值0.085a0.072a0.029a-0.020a0.003a0.026a0.011a0.082a0.009P值0.2570.3350.6940.7930.9630.7310.8810.2710.908

指标白细胞数红细胞数血红蛋白血小板数中性粒细胞数淋巴细胞数单核细胞数NLRr(rs)值-0.004-0.114-0.0770.016-0.0770.126-0.065-0.140P值0.9520.1260.3040.8270.3030.0910.3810.060

2.3 腰椎骨密度影响因素的有序Logistic回归分析

以腰椎骨密度水平[赋值：骨质疏松(T≤-2.5)=1，骨量减少(-2.5

表3 腰椎骨密度影响因素的有序Logistic回归分析Table 3 Ordinal logistic regression analysis for influencing factors for bone mineral density of the lumbar spine

3 讨论

T2DM的发病机制存在明显的异质性，这决定了其对骨代谢的影响在不同个体间可能存在着明显差异。目前尚无结论性的模型来解释T2DM对骨代谢的作用机制[7]。大量研究认为T2DM患者的骨密度与胰岛β细胞基础分泌功能呈正相关[2-3,8-10]，但未见有专门针对绝经后T2DM患者的骨密度与空腹胰岛素水平相关性的报道，也未见绝经后T2DM患者骨密度与糖负荷后胰岛素分泌峰值水平相关性的研究报道。本研究探讨绝经后T2DM患者骨密度与空腹胰岛素、糖负荷后峰值胰岛素水平的相关性，同时探讨了外源性胰岛素的使用对绝经后T2DM患者骨密度的影响，为绝经后T2DM患者骨质疏松治疗决策的制定提供参考。

T2DM患者高血糖本身是否对骨代谢产生不利影响是值得关注的问题。有学者[8,11]认为高血糖导致的渗透性利尿使钙、磷等矿物质随尿排出增多，机体处于负钙平衡，导致骨量减少，骨吸收增加。但荟萃分析显示T2DM患者骨密度与HbA1c无明显相关性[12]。易云平等[13]研究显示老年T2DM患者骨密度与空腹血糖及HbA1c无明显相关性。孟健等[10]研究显示男性T2DM患者骨密度与空腹血糖、标准馒头餐试验2 h血糖及HbA1c均无明显相关性。郝雅斌等[14]研究显示，血糖控制情况对绝经后T2DM患者腰椎骨密度无显著影响。本研究显示，绝经后T2DM患者腰椎骨密度与空腹血糖(G0)、糖负荷后2 h血糖(G120)、糖负荷后峰值血糖(Gmax)及HbA1c均无明显相关性，与上述研究结论基本一致。分析可能的原因为：本研究入选的对象均为肾功能正常的T2DM患者，一方面葡萄糖产生的胶体渗透压只占尿渗透压的一小部分，故滤过至原尿中的钙、磷等矿物质增加并不明显；另一方面肾小管对钙、磷等矿物质的重吸收功能尚正常，故随着滤过至原尿中的钙、磷等矿物质增加，肾小管对钙、磷等矿物质的重吸收也相应增加。有研究显示血糖高低对绝经后T2DM患者血清钙、磷等无明显影响[14]，支持上述观点。

需要指出的是，骨密度和骨质量两个方面共同决定患者是否发生骨质疏松。多数研究认为T2DM患者骨密度正常甚至较非糖尿病患者增加[15-16]。虽然高血糖本身可能对骨密度的影响不显著，但持续性高血糖使得机体内高级糖基化终末产物(advanced glycation end products，AGE)增加，而AGE可以改变骨质的力学特性使骨骼脆性增加[16-17]；此外，高血糖对骨质量的影响还可能通过糖尿病并发症来实现[18-19]。

胰岛素是调节钙、磷等骨矿盐代谢的重要全身性因子，胰岛素通过作用于成骨细胞膜表面的胰岛素受体，促进骨细胞内氨基酸蓄积，刺激骨胶原蛋白合成和核苷酸形成，其对维持正常骨量具有不可替代的作用[2]。绝经后T2DM患者骨密度是否与胰岛β细胞功能存在相关性是一个值得探讨的问题。本研究显示，绝经后T2DM患者腰椎骨密度与空腹胰岛素(I0)、糖负荷后2 h胰岛素(I120)、糖负荷后峰值胰岛素(Imax)、HOMA-β及HOMA-IR均无明显相关性。这与针对整体T2DM人群[2-3,8-9]和男性T2DM人群[10]的相关研究结论不一致。考虑可能的原因为：绝经后T2DM患者糖尿病病程较长(本研究中患者平均病程7～9年)，残存的胰岛β细胞功能较差，机体分泌的较少量的内源性胰岛素对骨代谢的影响已不显著。

胰岛素治疗可能对T2DM患者的骨密度有保护作用[4-5]。本研究显示，绝经后T2DM患者腰椎骨密度与外源性胰岛素的使用呈正相关，使用外源性胰岛素的患者腰椎骨密度是未使用外源性胰岛素患者的2.4倍。已有研究证实外源性胰岛素的使用可以改善T2DM患者胰岛β细胞基础分泌，对糖负荷后胰岛素分泌影响不显著[20-21]。本研究中3组患者外源性胰岛素的使用率有明显差异，但各组空腹胰岛素、糖负荷后2 h胰岛素及糖负荷后峰值胰岛素均无显著差异，考虑可能是由于各组中非初治患者糖尿病病程较长，外源性胰岛素治疗对这些患者胰岛功能的改善不明显。这也表明外源性胰岛素可能通过不同于内源性胰岛素的作用机制来改善绝经后T2DM患者的骨代谢及骨密度。陈海翎等[22]的研究也认为内、外源性胰岛素对T2DM患者骨代谢的影响存在差异。胰岛β细胞分泌的内源性胰岛素通过门脉系统先进入肝脏，然后再进入血液循环；而外源性胰岛素注射后直接进入血液循环作用于成骨细胞上的胰岛素受体从而促进成骨细胞增殖[23]。

女性在绝经后骨质疏松发病率明显升高最重要的原因是体内雌激素水平骤然跌落。雌激素水平的变化会对骨代谢产生显著影响[24]。雌激素水平发生显著变化的妊娠、分娩等生命早期事件对骨代谢的影响是否有远期记忆效应，即与绝经后女性骨密度降低是否具有相关性是一个值得探讨的问题。本研究考察了结婚年龄、妊娠次数、分娩次数对绝经后T2DM患者骨密度的影响，结果显示绝经后T2DM患者腰椎骨密度与结婚年龄、妊娠次数、分娩次数均无显著相关性。考虑可能的原因为：骨及其骨髓具有强大的再生能力，当机体微环境改善后(妊娠或分娩后体内雌激素水平恢复正常)，新生的健康骨质可以在较短时间内完全替换掉之前受损伤的骨质而不遗留痕迹。

年龄和BMI作为骨质疏松发生较确切的影响因素在本研究中再次得到印证。本研究显示，年龄是绝经后T2DM患者腰椎骨密度的危险因素，BMI是绝经后T2DM患者腰椎骨密度的保护因素。

综上所述，绝经后T2DM患者腰椎骨密度与血糖水平、胰岛β细胞功能无显著相关性；绝经后T2DM患者腰椎骨密度与妊娠次数、分娩次数无显著相关性；外源性胰岛素对绝经后T2DM患者腰椎骨密度的增加有益，其对骨密度的保护作用机制可能与内源性胰岛素不同。外源性胰岛素对骨密度影响的作用机制有待进一步研究；此外鉴于外源性胰岛素对骨密度的有益影响，临床医师在针对特殊糖尿病人群(骨质疏松合并T2DM或绝经后T2DM)制定降糖方案时是否应该优先考虑外源性胰岛素治疗是值得进一步讨论的问题。