高校大学生循环骨钙素水平及其相关因素分析

卜淑敏 张立萌

首都体育学院，北京 100191

骨骼是代谢活跃的器官，通过破骨细胞的骨吸收和成骨细胞的骨形成，在整个生命过程中不断发生重塑[1]。在骨重塑过程中，作为骨骼代谢产物的骨源蛋白，如骨钙素，可被释放到循环血液中发挥骨的内分泌功能[2-3]。骨钙素是由成骨细胞合成和分泌的非胶原蛋白，是骨形成的主要生化标志分子，可以反映成骨细胞的活性[2]。循环血液中的骨钙素可以是完全羧化的，也可以是羧化不全的。羧化完全骨钙素对羟基磷灰石具有更高的亲和力，可通过调节成骨细胞和破骨细胞的活性在骨矿化中发挥重要作用，而羧化不全骨钙素则以内分泌的方式发挥骨钙素的非骨性调节作用[2-3]。在小鼠中已证明骨钙素能促进胰岛β细胞增殖、增强胰岛素分泌和敏感性等[4-5]。在人类中，有横断面研究发现循环骨钙素与空腹血糖(fasting blood glucose，FBG)或胰岛素敏感性相关[6-9]。相比之下，也有研究发现循环骨钙素与FBG水平或胰岛素抵抗无相关性[10-11]。因此，根据研究设计或研究参与者的年龄、性别、体质量指数(body mass index，BMI)等特征，有关骨钙素与糖代谢相关性的现有研究结果仍存在一些争议。另外，就笔者查阅文献所知，目前有关循环骨钙素与糖代谢相关性的人体横断面研究大多数是针对中老年人群或具有代谢性疾病的患者，而有关青年人群循环骨钙素水平与糖代谢相关性的研究还鲜见[6-11]。鉴此，本研究以18～25岁的在读大学生为研究对象，观察在读大学生的循环骨钙素水平及其与其他骨转换生化分子、钙调节激素以及糖脂代谢生化分子之间的相关性，旨在为更好地促进青年人群的健康以及慢性疾病的预防提供理论参考依据。

1 对象和方法

1.1 对象

本研究从某大学筛选了103名符合试验要求的非体育专业在读大学生，其中男性54名，女性49名。纳入标准：年龄为18～25岁，18.5 kg/m2≤BMI<28 kg/m2，身体健康，无任何急慢性疾病，无烟酒等不良嗜好，近1年没有服用过任何影响骨代谢、糖脂代谢的药物。所有受试者都自愿参加本研究，并填写关于生活方式和日常运动情况的调查问卷。所有受试者在试验前均签署知情同意书，本研究方案得到我校道德伦理委员会的批准。

1.2 方法

1.2.1身体基本指标的检测：身高、体重使用华聚超声波DHM-16型身高体重秤测量，并计算BMI，计算公式为：BMI=体重/身高的平方 (国际单位kg/m2)。BMI判断标准[12]： 18.5 kg/m2≤BMI<24 kg/m2为体重正常；24 kg/m2≤BMI<28 kg/m2为超重。

血压使用鱼跃台式血压计测量，每位受试者测两次，中间间隔1 min，取平均值作为统计数值。

1.2.2血清样本的采集和指标的检测：清晨空腹状态下，实验人员带领受试者到北京市中关村医院体检中心进行抽血，每位受试者被抽取肘静脉血10 mL，所有血液检测指标的检测均由中关村医院检验科完成，所用仪器为Beckman Coulter AU 2700全自动生化分析仪或罗氏cobas e 601免疫测定分析仪，所用检测试剂和方法均为临床检验认可的。

1.3 数据统计与分析

2 结果

2.1 受试者基本资料

受试者的基本资料见表1。由表1可知，除BMI外，受试者所有检测指标的平均值均在正常范围内。将受试者按性别分组后，女性的身高、体重、BMI、收缩压、舒张压以及血清25(OH)D、碱性磷酸酶(alkaline phosphatase，ALP)、总胆固醇(total cholesterol，TC)和FBG水平均显著低于男性，而血清高密度脂蛋白胆固醇(high density lipoprotein cholesterol，HDL-C)水平显著高于男性，其他检测指标均无显著性差异。

表1 受试者基本资料Table 1 Basic data of the subjects

此外，男大学生血清骨钙素水平平均值为(25.84±9.84) ng/mL，女大学生血清骨钙素水平平均值为(20.35±5.79) ng/mL，两组有显著性差异。

2.2 大学生循环骨钙素水平与其他检测指标的相关性分析

由表2可知，男大学生血清骨钙素水平与年龄(r=-0.322，P=0.018)和BMI(r=-0.334，P=0.014)呈负相关，而与甲状旁腺激素(parathyroid hormone，PTH；r=0.331，P=0.014)和ALP(r=0.404，P=0.002)水平呈正相关；调整年龄、身高、体重、BMI、收缩压、舒张压等人体基本指标后，血清骨钙素水平与PTH和ALP水平的相关性均消失，代之出现的是与胰岛素(r=0.481，P=0.001)和稳态模型评估胰岛素抵抗指数(homeostasis model assessment of insulin resistance，HOMA-IR；r=0.466，P=0.002)呈正相关。

表2 男大学生血清骨钙素水平与其他检测指标的Pearson和偏相关分析Table 2 Pearson and partial correlation analysis of serum osteocalcin and other detected parameters in male university students

由表3可知，女大学生血清骨钙素水平与体重(r=-0.424，P=0.002)和BMI(r=-0.456，P=0.001)呈负相关，与PTH(r=0.396，P=0.005)、ALP(r=0.325，P=0.022)、磷(r=0.283，P=0.049)和FBG(r=0.509，P=0.000)水平呈正相关；调整年龄、身高、体重、BMI、收缩压、舒张压等人体基本指标后，血清骨钙素水平与FBG水平仍呈正相关，而与PTH和ALP水平的相关性消失，代之出现的是与血清25(OH)D (r=0.455，P=0.010)、钙(r=0.387，P=0.031)和HDL-C (r=0.391，P=0.030)水平呈正相关。

表3 女大学生血清骨钙素水平与其他检测指标的Pearson和偏相关分析Table 3 Pearson and partial correlation analysis of serum osteocalcin and other detected parameters in female university students

2.3 大学生循环骨钙素水平的多因素回归分析

选择与男大学生骨钙素水平相关的单因素进行多重线性回归分析，即以骨钙素水平为因变量，年龄、BMI、PTH、ALP为自变量进行多重线性回归分析的结果见表4。由表4可知，年龄、BMI和PTH是男大学生血清骨钙素水平的独立相关因素，其中年龄和BMI是独立负相关因素，而PTH是独立正相关因素。

表4 男大学生血清骨钙素水平的多因素相关性分析Table 4 Multivariate correlation analysis of serum osteocalcin level in male university students

选择与女大学生骨钙素水平相关的单因素进行多重线性回归分析，即以骨钙素水平为因变量，体重、BMI、PTH、ALP、磷、FBG为自变量进行多重线性回归分析的结果见表5。由表5可知，只有FBG水平是女大学生血清骨钙素水平的独立正相关因素。

表5 女大学生血清骨钙素水平的多因素相关性分析Table 5 Multivariate correlation analysis of serum osteocalcin in female university students

3 讨论

骨是一种在整个生命周期中不断被分解又不断重建的结缔组织，其分解和重建的速率受年龄和性别的影响。作为成骨活动标志的骨钙素，其循环水平也随年龄和性别的不同而不同[13]。Jung等[13]研究表明，小于50岁的受试者的血清骨钙素水平无性别差异，而大于等于50岁的受试者的血清骨钙素水平则具有性别差异，其中女性高于男性。而本研究的结果却表明，健康在校男大学生的血清骨钙素水平显著高于女大学生。究其原因，一方面可能与两项研究受试者年龄的选择范围不一样有关。本研究受试者的年龄范围为18～25岁，而Jung等[13]研究为20～49岁。另一方面可能还与受试者的BMI有关[14]。因为现有的研究数据显示，儿童[15-16]、青少年[17]、青年[18]、老年男性[19]、绝经后妇女[20]的血清骨钙素水平均与BMI显著负相关。本研究的Pearson相关分析也表明，健康在校男、女大学生受试者的血清骨钙素水平均与BMI呈负相关。进一步进行多因素回归分析后发现，BMI仅是男大学生受试者的独立负相关因素。此外，本研究中男性正常体重受试者的血清骨钙素水平显著高于超重受试者，而女性正常体重和超重受试者之间无显著性差异(实验结果未附)。可见，男大学生血清骨钙素水平可能更易受BMI的影响。已知睾酮是维持男性骨骼健康的必需激素，骨钙素是骨形成的标志分子，尽管有研究表明青春发育期男童(11～12岁)[21]以及60～75岁老年人群[22]血清骨钙素水平与睾酮水平呈正相关，但本研究中男大学生受试者血清骨钙素水平高于同龄女性究竟是与垂体-性腺轴有关还是与BMI有关需进一步采集大样本量进行研究探讨。

骨代谢受局部因素和参与人体生长发育的内分泌激素的调节。与骨代谢相关的生物分子在临床上已用于帮助诊断老年人的骨特异性病理过程或帮助预知老年人骨丢失。和骨钙素相似，ALP也是由成骨细胞分泌的骨转换生化标志物，而 PTH是调节钙磷代谢的基础钙调节激素，可通过促进骨溶解而升高血钙。研究已经表明，骨钙素、ALP、PTH等在一些被选择的人群(如绝经后妇女)中对预知其是否存在骨丢失具有一定的临床参考意义[20，23]。然而这些研究大部分是在围绝经期女性或绝经后女性中进行的，这些重要的与骨代谢相关的生物标志物在青年人群中的相互作用还不是很确定。本研究的Pearson相关分析表明，男、女大学生受试者的血清骨钙素水平均与ALP和PTH水平呈正相关，经年龄、身高、体重、BMI等人体基本指标较正后，相关性均消失，但经多元回归分析后却发现男大学生受试者的血清骨钙素水平与PTH水平独立正相关，女大学生受试者则无相关性。提示大学生血清骨钙素水平与PTH水平的相关性具有性别差异。虽然这种性别差异的确切潜在机制目前还不清楚，但PTH水平增加，导致骨形成和骨吸收增加，结果使释放到循环血液中的循环骨钙素增加[2]，推测这可能是男大学生循环骨钙素与PTH正相关的机制之一。

尽管动物[4-5]和细胞体外[24]研究均表明，骨钙素能刺激胰岛ß细胞分泌胰岛素，但有关骨钙素与血糖稳态维持的人体横断面研究的结果目前却并不一致。一项涉及39项研究、23 381例人的荟萃性分析研究表明，无论是总骨钙素还是羧化不全骨钙素水平均与FBG和糖化血红蛋白呈负相关[25]。然而Polgreen等[18]招募了137名平均年龄为18.6岁的年轻人进行的研究结果却表明，羧化不全骨钙素与任何糖代谢指标都无相关性。另外，Giudici等[17]选取年龄为16.3岁不同BMI青少年进行的研究得出的结果也表明，骨钙素与糖代谢指标无相关性。本研究的Pearson相关分析表明，女大学生受试者的循环骨钙素水平与FBG水平呈正相关，但男大学生受试者的循环骨钙素水平却与FBG水平无相关性。经年龄、身高、体重、BMI、收缩压、舒张压等人体基本指标校正后的偏相关分析以及多重线性回归分析均表明，女大学生受试者循环骨钙素水平与FBG水平仍呈正相关。提示大学生血清骨钙素水平与FBG水平的相关性具有性别差异。综上所述，人体内骨钙素与葡萄糖代谢指标的相关性比较复杂，可能应根据年龄、性别、BMI以及糖代谢相关指标是否正常来解释[13-14]。

本研究存在一些局限性。首先，本研究的大学生受试者数量有限。其次，本研究只检测了血清总骨钙素水平，而没有分别检测血清羧化骨钙素和羧化不全骨钙素水平，而已知骨钙素的内分泌作用主要由羧化不全骨钙素发挥。最后，本研究为横断面设计，无法确定相关因素与骨钙素之间的因果和时间关联。众所周知，代谢相互作用是多因素的，这可能导致虽然有统计学意义，但是弱关联。因此，不能排除在本研究中未测量的其他变量也可能在这些代谢通路中起作用的可能性。尽管存在这些局限性，但本研究的结果清楚地表明骨钙素与糖代谢在女大学生能量代谢中的相互作用。

综上所述，本研究表明在读大学生的循环骨钙素水平及其与年龄、BMI、PTH和FBG的相关性具有性别差异，其中FBG仅是女大学生循环骨钙素水平的独立正相关因素，而PTH仅是男大学生循环骨钙素水平的独立正相关因素，年龄和BMI仅是男大学生循环骨钙素水平的独立负相关因素。