二甲双胍和阿格列汀对2型糖尿病患者骨代谢、骨密度及血清Apelin-13水平的影响

宋彦伟，王君，马朝朋，郭淑芹，王晓妍，尹超，马竞轩

1.承德医学院研究生学院，河北 承德 067000；

2.保定市第一中心医院内分泌科，河北 保定 071000

2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus，T2DM)是临床最常见的慢性疾病之一，其并发症多，致死率高。最新研究表明T2DM与骨代谢的异常关系密切，T2DM患者代谢性骨病的发病率可高达20%～60%，严重影响患者生活质量[1]。研究发现，除T2DM本身可能通过高血糖、细胞因子分泌异常、晚期糖基化终末产物(advanced glycation end products，AGEs)积累等途径影响骨代谢以外，不同降糖药物也会对T2DM患者骨代谢产生影响[2]。二甲双胍作为治疗T2DM一线药物，临床应用广泛；阿格列汀为新上市的降糖药物，降糖效果较好。但目前有关二甲双胍和阿格列汀对T2DM患者骨代谢影响方面的临床研究相对缺乏。本研究通过探讨二甲双胍和阿格列汀对T2DM患者骨代谢、骨密度及脂肪细胞因子-13(Apelin-13)水平的影响，旨在为临床应用提供参考。

1 资料与方法

1.1 一般资料选取2019年8月至2020年8月就诊于保定市第一中心医院内分泌科的T2DM患者108例。纳入标准：①符合《中国2型糖尿病防治指南(2017年版)》[3]中关于T2DM的诊治标准；②空腹血糖(fasting blood glucose，FBG)7.0～10.0 mmol/L和糖化血红蛋白(glycosylated hemoglobin，HbA1c)＜9.0%；③骨 密 度(bone density，BMD)T值-2.5SD～-1.0SD。排除标准：①出现糖尿病急性并发症或严重慢性并发症者；②有严重心脑血管疾病、肝肾功能不全等疾病者；③有恶性肿瘤病史者；④妊娠期、哺乳期妇女；⑤患有甲状腺及甲状旁腺疾病等可能引起骨质疏松的其他内分泌相关代谢性疾病者；⑥有骨质疏松症病史，或曾经发生过病理性骨折史者；⑦服用过影响骨代谢的药物者；⑧既往有胰腺炎病史者；⑨有子宫或卵巢切除术病史者。按照随机数表法分为A、B两组各54例。A组患者中男性28例，女性26例；年龄35～61岁，平均(50.54±6.31)岁；病程2.0～7.9年，平均(5.00±1.40)年。B组患者中男性25例，女性29例；年龄37～60岁，平均(50.09±5.71)岁；病程2.3～8.0年，平均(5.04±1.51)年。两组患者的一般资料比较差异均无统计学意义(P＞0.05)，具有可比性。本研究获得医院伦理委员会批准，所有患者或家属均签订知情同意书。

1.2 治疗方法两组患者在应用阿卡波糖胶囊(商品名：贝希，四川绿叶制药股份有限公司，每粒50 mg，批准文号：国药准字H20020391)治疗的基础上，A组患者加用盐酸二甲双胍(商品名：格华止，中美上海施贵宝制药有限公司，每片0.5 g，批准文号：国药准字H20023370)治疗，餐后口服，0.5 g，3次/d，B组患者加用苯甲酸阿格列汀(商品名：尼欣那，日本Takeda Pharmaceutical Company Limited，每片25 mg，批准文号：国药准字H20130548)治疗，早餐后口服，25 mg，1次/d。阿卡波糖为餐前整粒吞服，50 mg，3次/d。两组均连续治疗48周。根据血糖情况每两周调整阿卡波糖和(或)二甲双胍的剂量，直至血糖达标或药物最大剂量后维持治疗；阿卡波糖最大剂量300 mg/d，二甲双胍最大剂量2 g/d。参考血糖控制标准为空腹血糖≤7 mmol/L，餐后2 h血糖(2-hour postprandial blood glucose，2 hPG)≤10 mmol/L。

1.3 观察指标与检测方法(1)体质量指数(body mass index，BMI)：于治疗前后分别测量两组患者身高和体质量，计算BMI。(2)血糖指标：于治疗前后分别抽取两组患者晨空腹肘静脉血5 mL，采用日本爱科莱HA-8180糖化分析仪(启用年份2017年，检测时期2020年)检测HbA1c，日立7600型全自动生化分析仪(启用年份2013年，检测时期2020年)检测FPG、2 hPG等生化指标。(3)骨代谢指标：于治疗前后分别抽取两组患者晨空腹肘静脉血5 mL，采用德国罗氏Cobas 6000-E601电化学发光仪(启用年份2018年，检测时期2020年)检测骨代谢指标，主要包括Ⅰ型胶原羧基末端肽β特殊序列(β-C-terminal telopeptide of type I collagen，β-CTX)、总Ⅰ型胶原氨基端延长肽(total typeⅠcollagen amino terminal lengthening peptide，TPINP)、25-羟基维生素D(25-OHVitaminD，25-OH-VD)、骨钙素(osteocalcin，BGP)；采用贝克曼酶法检测碱性磷酸酶(alkaline phosphatase，ALP)。(4)BMD：于治疗前后分别由放射科专业人员采用美国NORLAND双能X线骨密度仪检测两组患者左股骨颈和L1～4的BMD。(5)Apelin-13水平：于治疗前后分别抽取两组患者晨空腹肘静脉血5 mL，分离血清，采用酶联免疫吸附法检测Apelin-13，试剂盒购自中国武汉云克隆科技股份有限公司(批号：CEB887Hu)。

1.4 统计学方法应用SPSS21.0统计软件进行数据分析。计量资料呈正态分布，以均数±标准差(±s)表示，组间比较采用独立样本t检验，治疗前后组内比较采用配对t检验；计数资料比较采用χ2检验。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组患者治疗前后的生化指标比较两组患者治疗前的FPG、2 hPG、HbA1c、BMI比较差异均无统计学意义(P＞0.05)；治疗48周后，两组患者的FPG、2 hPG、HbA1c、BMI水平均较前下降，差异均有统计学意义(P＜0.05)，但两组患者间比较差异均无统计学意义(P＞0.05)，见表1。

表1 两组患者治疗前后的生化指标比较(±s)

表1 两组患者治疗前后的生化指标比较(±s)

注：与同组治疗前比较，a P＜0.05。

时间治疗前例数54 54治疗后组别A组B组t值P值A组B组t值P值54 54 BMI(kg/m2)26.39±0.78 26.64±0.80 1.667＞0.05 25.28±0.80a 25.52±0.79a 1.578＞0.05 FPG(mmol/L)8.35±0.74 8.53±0.66 1.323＞0.05 6.56±0.54a 6.49±0.51a 0.663＞0.05 2 hPG(mmol/L)11.22±1.48 11.57±1.12 1.419＞0.05 8.68±0.83a 8.97±0.86a 1.795＞0.05 HbA1c(%)7.80±0.66 7.64±0.65 1.219＞0.05 6.71±0.65a 6.62±0.69a 0.701＞0.05

2.2 两组患者治疗前后的骨代谢指标及Apelin-13水平比较治疗前两组患者的BGP、TPINP、β-CTX、25-OH-VD、ALP、Apelin-13水平比较差异均无统计学意义(P＞0.05)；与治疗前比较，两组患者治疗后的BGP、TPINP、Apelin-13水平均升高，其中B组患者的TPINP、Apelin-13较A组患者明显升高，差异均有统计学意义(P＜0.05)，而两组患者的BGP比较差异无统计学意义(P＞0.05)；治疗后，两组患者的β-CTX水平均下降，其中B组患者的β-CTX较A组患者明显下降，差异均有统计学意义(P＜0.05)，但两组患者用药前后的25-OH-VD、ALP水平比较差异均无统计学意义(P＞0.05)，见表2。

表2 两组患者治疗前后的骨代谢指标及Apelin-13水平比较(±s)

表2 两组患者治疗前后的骨代谢指标及Apelin-13水平比较(±s)

注：与同组治疗前比较，a P＜0.05。

时间治疗前Apelin-13(pg/mL)1 582.85±309.47 1 603.38±336.91 0.330＞0.05 2 000.96±338.04a 2 210.53±376.20a 3.045＜0.05例数54 54治疗后组别A组B组t值P值A组B组t值P值54 54 25-OH-VD(ng/mL)16.49±4.83 16.11±5.44 0.375＞0.05 16.91±4.89 16.80±4.98 0.118＞0.05 BGP(ng/mL)15.45±4.12 15.57±4.49 0.151＞0.05 17.34±4.38a 17.73±4.96a 0.436＞0.05 TPINP(ng/mL)40.46±8.09 41.63±9.59 0.687＞0.05 43.52±8.17a 48.69±9.00a 3.123＜0.05 ALP(U/L)73.50±27.18 74.93±29.02 0.265＞0.05 73.35±26.83 75.58±28.41 0.421＞0.05 β-CTX(pg/mL)409.14±100.38 411.93±104.84 0.141＞0.05 366.21±89.28a 329.73±96.07a 2.044＜0.05

2.3 两组患者治疗前后的BMD比较治疗前两组患者左股骨颈和L1～4的BMD比较差异均无统计学意 义(P＞0.05)；治疗后两组患者左股骨颈和L1～4的BMD均较治疗前升高，且B组患者BMD较A组患者升高更显著，差异均有统计学意义(P＜0.05)，见表3。

表3 两组患者治疗前后的BMD比较(±s)

表3 两组患者治疗前后的BMD比较(±s)

注：与同组治疗前比较，a P＜0.05。

组别例数左股骨颈(g/cm2) L 1～4(g/cm2)治疗后0.989±0.084a 1.042±0.092a 3.141＜0.05 A组B组t值P值54 54治疗前0.740±0.100 0.732±0.087 0.404＞0.05治疗后0.841±0.110a 0.893±0.125a 2.286＜0.05治疗前0.892±0.085 0.889±0.084 0.180＞0.05

3 讨论

T2DM是以糖代谢紊乱为特点的慢性代谢性疾病，其发病率逐年提高，由于人们对该疾病的认知差，且其并发症多，严重缩短患者寿命和降低生活质量，因此对于糖尿病的控制异常重要。一项基于大规模人群研究证实，有T2DM的骨质疏松患者比较于无T2DM的骨质疏松患者出现骨折的风险更高，表明T2DM可能是骨质疏松性骨折的危险因素[4]。Apelin是由多种异构体组成的内源性脂肪因子，其中Apelin-13是信号传导中最活跃和被研究的最充分的异构体[5]。动物实验发现在大鼠胫骨缺损模型中，给予外源性Apelin-13治疗后，大鼠体内骨缺损愈合明显加速[6]，表明Apelin-13参与调节骨代谢。骨代谢标志物为骨细胞或骨基质的代谢产物，其中BGP、TPINP、ALP为骨形成标志物，主要由成骨细胞产生，反映成骨细胞的功能状态；β-CTX为骨吸收标志物，主要由破骨细胞产生，反映破骨细胞的功能状态[7]。袁家楠等[8]研究表明，T2DM患者血清中Apelin-13水平与TPINP成正相关，与β-CTX成负相关，并且随着BMD降低，Apelin-13水平也下降，提示Apelin-13正向调节骨形成，负向调节骨吸收；随着Apelin-13水平下降，骨形成和骨重建被抑制，易发生骨质疏松。LIU等[9]研究也表明T2DM患者骨破坏越严重，Apelin-13水平就越低。最近研究发现二甲双胍和阿格列汀在降糖的同时可能也会影响骨代谢，因此笔者就以上两种药物对T2DM患者骨代谢、骨密度及Apelin-13水平影响展开研究分析。

二甲双胍为治疗T2DM的一线用药，临床应用广泛。最新研究证实二甲双胍可通过抑制内皮型一氧化氮合酶的表达来减少骨髓中脂肪细胞的形成，促进成骨分化[10]。LEE等[11]研究发现长期高血糖环境导致体内AGEs生成增多，而AGEs可通过促进氧化应激反应诱导活性氧生成，不仅会抑制成骨细胞增殖、分化和矿化，还会促进成骨细胞凋亡，对骨形成产生负面影响。体外实验表明，二甲双胍可通过激活腺苷酸活化蛋白激酶(adenylate activated protein kinase，AMPK)通路降低AGEs在体内的积累，进而减弱其对成骨细胞的抑制作用[12]；同时AMPK通路被激活后，又可促进成骨细胞增殖、分化和骨基质合成。而研究证实，Apelin-13可作用AMPK信号通路，促进骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells，BMSCs)有丝分裂和抑制细胞内氧化应激，恢复卵巢切除大鼠的骨量和骨微结构，使骨质疏松得到改善[13]。辛岩等[14]研究发现二甲双胍还可通过作用于Runt相关转录因子2刺激成骨细胞的增殖、矿化以及碱性磷酸酶活化，促进骨形成。

阿格列汀作为非拟肽类二肽基肽酶-4(dipeptidyl peptidase-4，DPP-4)抑制剂，不仅具有良好降糖效果，而且在体内生物利用度高，特异性更好。有研究表明阿格列汀可能具有保护骨代谢的作用。最新研究发现胰高血糖素样肽1(glucagon-like peptide 1，GLP-1)具有刺激成骨细胞增殖及促进与骨形成有关基因表达的作用，但其在体内很快就被DPP-4所降解失活[11]。而阿格列汀可通过抑制DPP-4的活性，延长GLP-1作用时间，充分发挥骨保护的作用。有研究发现，阿格列汀可通过刺激Wnt/β-catenin信号转导，以促进成骨样细胞(osteoblast like cells，MC3T3-E1)向成骨细胞方向分化和矿化[15]。而研究证实Apelin-13可通过Wnt/β-catenin信号通路显著上调BMSCs成骨特异性基因和蛋白的表达，从而促进BMSCs的成骨分化[6]。相关研究证实，基质金属蛋白酶-9(matrix metalloproteinase-9，MMP-9)和细胞外调节蛋白激酶1/2(extracellular regulated protein kinase 1/2，ERK1/2)通路被激活后，都会促进破骨细胞增殖、分化及加速骨吸收[16-17]。而阿格列汀可阻断ERK磷酸化和抑制MMP的激活[18]，起到保护骨代谢的作用。

本研究结果显示，治疗48周后，两组患者FPG、2 hPG、HbA1c、BMI水平较治疗前均有明显下降，但两组间比较差异无统计学意义，提示二甲双胍和阿格列汀具有等效的降糖作用，且两者都不会增加T2DM患者的体质量。在血糖降低的同时，两组患者治疗后BGP、TPINP、Apelin-13均明显升高，β-CTX均明显下降，两组患者的BMD也均较前增加，表明二甲双胍和阿格列汀均有改善T2DM患者骨代谢及升高Apelin-13水平的作用，可以推测出Apelin-13与二甲双胍和阿格列汀改善骨代谢有关；并且B组患者的TPINP、BMD、Apelin-13水平较A组患者显著升高，β-CTX水平较A组患者显著下降，而两组患者治疗后BGP比较差异无统计学意义，表明阿格列汀联合阿卡波糖在升高Apelin-13的作用更为突出，也间接提示了阿格列汀可能在保护骨代谢方面的效果更好。本研究还发现，两组患者治疗前后25-OH-VD和ALP变化均无统计学意义，可能与ALP水平易受肝功能影响有关；而25-OH-VD水平变化不大，可以推测出应用二甲双胍和阿格列汀治疗对T2DM患者的25-OH-VD无明显影响。

综上所述，二甲双胍和阿格列汀均可以改善T2DM患者骨代谢，促进骨形成，增加BMD；还能升高血清中Apelin-13水平；Apelin-13可能参与了二甲双胍和阿格列汀改善骨代谢的机制。此外，本研究显示阿格列汀联合阿卡波糖比较于二甲双胍联合阿卡波糖在保护骨代谢方面的作用更好，值得在临床上推广使用。但是本研究观察时间有限，未来需要更长时间及更全面的研究来进一步明确阿格列汀在骨代谢安全性方面的获益情况。