Asprosin在2型糖尿病合并骨质疏松患者中的变化及其与TLR4/JNK/IL-1β通路的关系

李伟 项芬芬 陈思萍 付金凤 罗高潮

黄冈市中心医院内分泌风湿免疫科,湖北 黄冈 438000

2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus,T2DM)是一种常见的代谢疾病,骨质疏松(osteoporosis,OP)、脆性骨折和骨关节病是T2DM的常见并发症[1-3]。T2DM与OP有许多共同的危险因素,如衰老、遗传易感性、生活方式、饮食和身体活动等,因此,T2DM与OP密切相关,糖尿病人群比非糖尿病人群具有更高的骨脆性,骨折风险更大[4-5]。根据许多早期研究,2型糖尿病合并骨质疏松(type 2 diabetic osteoporosis,T2DOP)与持续性高血糖、晚期糖化终产物、氧化应激[6]和钙磷代谢紊乱[7]有关。目前还没有专门有效的治疗方法来控制T2DOP的进展,因此,寻找新的防治靶点具有重要意义。Zhang等[8]研究发现,白色脂肪组织分泌的一种蛋白激素白脂素(Asprosin)在T2DM发病过程中出现异常增高,影响糖脂代谢。进一步研究发现其与绝经后女性骨密度(bone mineral density,BMD)、平衡能力及骨折发生率密切相关[9]。同时,Lee等[10]报道了Asprosin能诱导Toll样受体4(toll-like receptor 4,TLR4)表达和c-Jun氨基末端蛋白激酶(c-Jun N-terminal protein kainse,JNK)的磷酸化。因此,本研究旨在探讨T2DOP患者血清Asprosin水平的变化及其与TLR4/JNK/白细胞介素1β(interleukin-1β,IL-1β)信号通路的关系。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2020年1月至2023年1月在黄冈市中心医院就诊的123例T2DM患者。纳入标准:空腹血糖(fasting plasma glucose,FPG)≥7.0 mmol/L,或糖化血红蛋白(hemoglobin A1c,HbA1c)≥6.5%或口服葡萄糖耐量试验(oral glucose tolerance test,OGTT)负荷后2 h血糖≥11.1 mmol/L或自述病史确诊为T2DM。排除标准:①1型糖尿病和其他特殊类型的糖尿病;②心脑血管疾病或肝肾功能障碍;③合并类风湿性关节炎、甲状腺功能亢进等影响骨代谢;④合并恶性肿瘤;⑤近6个月使用钙剂、糖皮质激素等影响骨代谢药物。

1.2 BMD检测及分组

使用双能X射线BMD测量仪(美国NORLAND公司)检测所有研究对象腰椎(L1-L4)BMD、骨矿盐含量(bone mineral content,BMC),并计算T值。将T值>-0.1定义为骨量正常(为T1组),将-2.5

1.3 检测方法

抽取所有患者空腹外周静脉血5 mL,室温静置30 min,3 300 r/min,4 ℃离心10 min,取上清液置于-80 ℃储存备用。应用全自动生化分析仪检测生化指标FBG、HbA1c、OGTT、血肌酐(serum creatinine,SCr)水平。采用酶联免疫吸附实验(ELISA)检测血清Asprosin、TLR4、JNK及磷酸化JNK(p-JNK)、IL-1β水平及骨代谢指标骨钙素(osteocalcin,OC)、骨源性碱性磷酸酶(bone alkaline phosphatase,BALP)、Ⅰ型原胶原N-端前肽(procollagen type Ⅰ N-prepeptide,P1NP)。试剂盒购自Elabscience(武汉伊莱瑞特生物科技股份有限公司),检测步骤严格按照试剂盒说明书进行。

1.4 观察指标及分析

①比较3组患者的一般资料,包括性别、年龄、体质量指数(body mass index,BMI)、糖尿病病程、血清生化指标FBG、HbA1c、OGTT和SCr;②比较3组患者BMD、BMC、T值及血清学骨代谢指标OC、BALP、P1NP水平;③比较3组患者血清Asprosin水平,并分析Asprosin与TLR4、p-JNK/JNK、IL-1β的表达水平的相关性;④分析血清Asprosin水平与BMD、血清骨代谢指标OC、BALP的相关性;⑤分析Asprosin对T2DOP的风险性及对T2DOP的诊断价值。

1.5 统计学处理

2 结果

2.1 三组患者基线资料比较

根据T值,将T2DM患者分为3组,T1组54例,T2组42例,T3组27例。统计临床基本资料,分析发现3组患者在性别、年龄、BMI、糖尿病病程及血生化指标FBG、HbA1c、OGTT、SCr方面差异无统计学意义(P>0.05),见表1。

表1 三组患者基线资料比较

2.2 三组患者BMD、骨生化指标及血清Asprosin水平比较

3组患者BMD、BMC、T值、OC、BALP的差异具有统计学意义(P<0.05),T2组高于T1组,T3组高于T2组和T1组。T3组P1NP的水平显著高于T2组和T1组(P<0.05)。此外,血清Asprosin水平在3组之间表现出明显差异(P<0.05),T2组高于T1组,T3组高于T2组和T1组。见表2。

表2 三组患者BMD、骨生化指标及血清Asprosin水平比较

2.3 三组患者血清Asprosin水平与TLR4、JNK、IL-1β水平的相关性

本研究采用ELISA检测了外周血炎症相关因子TLR4、p-JNK/JNK和IL-1β的水平,并进行了Pearson相关性分析,发现Asprosin水平与TLR4、p-JNK/JNK、IL-1β的表达呈正相关,见表3。

表3 T2DM并发骨质疏松患者血清Asprosin水平与TLR4、JNK、IL-1β水平的相关性

2.4 三组患者血清Asprosin水平与BMD、血清骨生化指标OC和BALP的相关性分析

为了进一步研究血清Asprosin水平与T2DOP之间的潜在关系,本研究进行了Pearson相关性分析。如图1所示,在所有患者中,循环Asprosin水平与BMD、OC和BALP呈显著负相关(BMD:r=-0.475,P<0.001;OC:r=-0.660,P<0.001;BALP:r=-0.396,P<0.001)。

图1 三组患者血清Asprosin水平与BMD、OC和BALP的相关性分析

2.5 血清Asprosin水平对T2DOP影响的多因素Logistic回归分析

将血清Asprosin水平作为自变量,同时纳入性别、年龄、BMI、糖尿病病程为辅助因素,以T2DOP为因变量(骨量正常、减少=0,OP=1),构建多因素Logistic回归方程,结果显示,血清Asprosin水平升高可能是诱发T2DOP的危险因素(P<0.05)。见表4。

表4 血清Asprosin水平对T2DOP影响的多因素Logistic回归分析

2.6 血清Asprosin水平对预测T2DOP的诊断价值

为了分析血清Asprosin水平对预测T2DOP的诊断价值,本研究利用ROC曲线进行分析。结果显示,血清Asprosin截断值230.50 ng/mL对预测T2DOP具有良好的灵敏度(80.43%)和特异性(85.00%),曲线下面积(area under the curve,AUC)为0.844(95%CI:0.818～0.959,P<0.001),见表5。同时,本研究还绘制了BMD、OC和BALP的ROC曲线加以佐证,结果显示,BMD的AUC为0.865(95%CI:0.780～0.951,P<0.001),灵敏度为80.34%,特异性为89.74%,截断值为0.877 g/cm2。OC的AUC为0.810(95%CI:0.722～0.903,P<0.001),灵敏度为82.61%,特异性为64.10%,截断值为23.73 μg/L。BALP的AUC为0.904(95%CI:0.843～0.965,P<0.001),灵敏度为86.96%,特异性为79.49%,截断值为3.975 μg/L。以上结果表明,血清Asprosin水平对预测T2DOP具有良好的诊断价值。

表5 Asprosin、BMD、OC及BALP预测T2DOP的诊断价值

3 讨论

OP被认为是糖尿病的重要并发症之一,其发病机制和治疗药物有待进一步研究[12]。代谢性疾病T2DOP以高血糖和BMD减低为主要临床特征,当机体长期处于高血糖状态时,造成钙、磷代谢紊乱,从而引起骨质脱钙、BMD下降,破坏骨形成和骨吸收平衡[13]。Abi Khalil等[14]研究发现,T2DM患者循环系统中Asprosin水平升高。

Asprosin在新生儿类早衰综合征的研究中被首次发现,是一种由白色脂肪组织分泌的原纤维蛋白前体末端裂解产物,受到昼夜节律调控,并受饮食和运动影响[15]。Asprosin可作用于肝脏,刺激肝脏快速释放葡萄糖并激活下丘脑中枢摄食相关神经元,促进摄食。此外,Asprosin还可作用于胰腺、骨骼肌、心肌和脑等多种器官,在许多代谢性疾病中发挥着重要作用[16]。Romere等[17]研究发现,在发生胰岛素抵抗时,Asprosin水平明显升高,并通过血液循环到达肝脏,激活肝脏G蛋白-cAMP-PKA通路引起血糖升高,因而认为Asprosin是T2DM的相关激素。随后的大量研究表明,Asprosin水平与临床疾病诊断具有相关性。Morcos等[18]发现,血清Asprosin在人软骨细胞中表达,且与全髋关节置换术后软骨退化的诊断具有相关性。同时,有研究表明,血清Asprosin水平是绝经后女性出现BMD降低和平衡能力下降及出现骨折的危险因子,与髋部 BMD、身高、年龄和体质量指数密切相关[9]。本研究发现血清中脂肪组织源性分泌因子Asprosin的水平在T2DOP患者中显著升高,且与BMD、骨转换生化标志物OC和BALP水平呈负相关,通过多因素Logistic回归分析发现,当T2DM患者血清Asprosin水平升高,发生OP的概率增加,血清Asprosin水平是T2DOP的危险性因素,通过ROC曲线分析发现,血清Asprosin水平对预测T2DOP具有良好的诊断价值。

同时,Shabir等[19]研究发现,在巨噬细胞THP-1中,Asprosin依赖于TLR4信号通路发挥促炎作用,上调肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor α,TNFα)、IL-1β等促炎因子的表达。Lee等[10]发现,Asprosin增加TLR4的表达并促进JNK的磷酸化,通过TLR4/JNK信号通路介导了β细胞炎症反应、细胞功能障碍和细胞凋亡。多项研究表明,TLR4上调加重了骨质疏松的发生发展[20]。TLR4通过阻碍间充质干细胞、成骨细胞和骨细胞的正常功能,破坏其分解与合成的代谢平衡,参与多种信号通路的激活。Cao等[21]发现,在链脲佐菌素(STZ)诱导的糖尿病骨质疏松小鼠模型中,敲除TLR4能缓解糖尿病性骨质疏松。本研究采用ELISA检测所有患者血清TLR4、p-JNK/JNK及IL-1β的水平,发现Asprosin水平与TLR4、p-JNK/JNK、IL-1β的水平呈正相关。由此推测Asprosin可能通过上调TLR4/JNK/IL-1β炎症信号通路进而促进了T2DOP的患病几率,此结论还需相关实验进一步验证。

综上所述,血清Asprosin水平在T2DOP患者中显著升高,且与BMD、骨代谢指标OC和BALP呈负相关,是T2DOP的危险因素,对预测T2DOP具有良好的诊断价值,并可能通过激活TLR4/JNK/IL-1β信号通路,促进T2DOP的发生发展。