新疆地区老年女性骨量减少：血清瘦素与骨密度及其相关指标

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2015.29.006

摘要/Abstract

摘要：

背景：骨细胞的分化与瘦素存在着明显的关联已被一些研究证明，动物实验也证实，瘦素间接通过中枢神经系统抑制成骨细胞的形成，但也对成骨细胞的骨微环境中的合成代谢有一定的影响。
目的：分析新疆地区老年女性骨量减少患者血清瘦素水平的变化及其与骨密度及骨转换相关生化指标的关系。
方法：选择新疆维吾尔族自治区居住30年以上、年龄≥60岁的老年女性，其中74例为骨质疏松者，111例为骨量减少者；191例为骨量正常者。采用酶联免疫法(ELISA)检测各组受试者血清瘦素、骨碱性磷酸酶等指标。
结果与结论：体质量指数值、瘦素值骨质疏松组明显低于正常组(P < 0.01)，骨量减少组明显低于正常组 (P < 0.05)；所有部位的骨密度，骨质疏松组明显低于骨量减少组和正常组(P < 0.01)；骨量减少组明显低于正常组(P < 0.01)。老年女性骨质疏松患者血清瘦素水平与患者正位腰椎、左侧髋关节骨密度呈明显正相关(r=0.870，r=0.468，均P < 0.01)；骨量减少患者血清瘦素水平与患者正位腰椎、左侧髋关节骨密度呈明显正相关(r=0.477，r=0.467，均P < 0.01)。骨质疏松患者血清瘦素与体质量指数呈明显正相关(r=0.502，P < 0.01)。结果提示，血清瘦素水平降低在新疆地区老年女性骨质疏松和骨量减少的发病中可能发挥重要作用。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：肾移植；肝移植；移植；心脏移植；组织移植；皮肤移植；皮瓣移植；血管移植；器官移植；组织工程

关键词: 组织构建, 骨组织工程, 血清瘦素, 骨质疏松, 成骨细胞, 老年女性, 骨密度

Abstract:

BACKGROUND: Some studies have demonstrated that there is a clear correlation between osteocyte differentiation and leptin. Animal experiments have also confirmed that leptin indirectly inhibits the formation of osteoblasts through the central nervous system, but it also has some influences on the anabolism in bone microenvironment of osteoblasts.
OBJECTIVE: To analyze the variation of serum leptin levels in older female patients with osteopenia, and the relationship between serum leptin levels, bone mineral density and related biochemical indexes of bone turnover.
METHODS: The older female patients, aged ≥ 60 years, who had lived in Xinjiang Uygur Autonomous Region for more than 30 years, were selected. Among these patients, 74 had osteoporosis, 111 had osteopenia, and 191 had normal bone mass. Serum leptin levels, bone alkaline phosphatase and other indicators of the patients were detected using enzyme-linked immunoassay method.
RESULTS AND CONCLUSION: Compared with the normal group, the body mass index value and leptin level were significantly lower in the osteoporosis group (P < 0.01) and in the osteopenia group (P < 0.05). The bone mineral densities of all parts of patients in the osteoporosis group were lower than those in the osteopenia and normal groups (P < 0.01), and the bone mineral density value of patients in the ostopenia group was significantly lower than that in the normal group (P < 0.01). The serum leptin levels of older female patients with osteoporosis
were significantly positively correlated with the bone mineral density value of the anteroposterior lumbar spine and the left hip bone (r=0.870, r=0.468, P < 0.01). The serum leptin levels of older female patients with osteopenia were significantly positively correlated with the bone mineral density value of the anteroposterior lumbar spine and the left hip (r=0.477, r=0.467, P < 0.01). The serum leptin levels of older female patients with osteoporosis were significantly positively correlated with body mass index (r=0.502, P < 0.01). These results suggest that reduced levels of serum leptin may play an important role in the pathogenesis of osteoporosis and osteopenia in older female patients in Xinjiang Uygur Autonomous Region, China.

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Key words: Osteopprosis, Leptin, Osteoblasts

中图分类号:

R318

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图/表（结果） 2

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引言

正常钙化在人体骨组织中广泛存在，骨基质与钙盐的比例基本相等，以单位体积内骨组织量减少为特点的代谢性骨病变即为骨质疏松症。骨量减低是骨量流失的一种描述，它是骨质疏松前期的一种表现，当骨量减少到一定程度时，就会出现量变到质变，进而发展成为骨质疏松症^[1]。骨质疏松症也被人们称为系统性骨病，主要是因为人体内正常骨代谢被异常骨代谢所取代引起。骨密度降低，骨脆性增加是骨质疏松症最常见的表现。因此骨质疏松症的患者其骨折的可能性明显高于正常人，且具有较高的致残率和致死率。人体骨骼中矿物质密度被称为骨密度，骨密度是衡量骨质量的最重要的指标之一。诊断骨质疏松症的主要定量依据是骨密度的测量，骨密度的测量不仅仅可以反映骨质疏松的程度，还可以为预防骨折的危险性提供重要的依据。
导致骨质疏松症的原因有很多，其中破骨细胞与成骨细胞之间构成的骨重建平衡的失常被认为是导致骨质疏松症的最主要的原因。所以骨质疏松症诊断的主要指标是骨重建的失衡，结合骨量、骨质结构，以及诱发骨质疏松的风险因素等次要指标，判断出骨量丢失程度、骨密度的降低程度，从而对骨质疏松症进行诊断。据研究表明，骨质丧失与年龄有很大的相关性，骨质疏松症女性多于男性，常见于绝经后妇女和老年人。随着国内老年人口的增加，骨量减少的患病率也在逐年上升，骨质疏松症作为一种常见的严重危害老年人生活质量的隐袭性疾病，在中国的发生率达13%-18%，其中51%以上为中老年女性患者，而且其发病率还呈逐渐增长趋势。进入21世纪以来，人们对于生活质量的要求越来越高，但越来越多疾病却在威胁着人类的健康，尤其是中老年人的健康，而骨质疏松就是其中的一种常见病。
瘦素是一种由脂肪细胞合成分泌，肥胖基因(ob)编码的肽类激素，通过血脑屏障，与下丘脑的特异性受体结合后，抑制食欲，增加能量消耗，抑制脂肪合成，从而调节机体脂肪的沉积，影响体质量^[2-4]。近年来国内外的学者对于瘦素和骨代谢、骨质疏松以及骨密度减少之间的关系做了大量实验研究，但尚无一致的结论^[5]。骨细胞的分化与瘦素存在着明显的关联也被一些研究证明，抑制破骨细胞的生成和骨的再吸收^[6-8]，瘦素参与骨内稳态的调节^[9]。在动物模型实验中，瘦素间接通过中枢神经系统抑制成骨细胞的形成[10]，但也对成骨细胞的骨微环境中的合成代谢有一定的影响^[11]。随着人们对瘦素研究的逐渐深入，发现肥胖与瘦素有着密切的关联，这也为肥胖的进一步研究开创了新的方向和领域。另外瘦素和动脉粥样硬化、糖尿病、骨质疏松症等方面的研究也取得新的进展，并可能提供治疗相关疾病的新方法。
新疆有大量少数民族优势，其中维吾尔族居民较多，本研究选取在新疆医科大学第一附属医院干部病房住院的新疆维吾尔族自治区的本地居民，研究新疆地区老年女性骨量减少患者血清瘦素水平的变化及其与骨密度及骨转换相关生化指标的关系。

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材料方法

设计：回顾性分析、分组对照观察。
时间及地点：于2013年4月至2014年12月在新疆医科大学第一附属医院科技楼完成。
对象：选取2013年4月至2014年7月在新疆医科大学第一附属医院干部病房住院的新疆维吾尔族自治区的本地居民(居住30年以上的)，不分民族。详细询问病史及系统检查，选择74例老年女性骨质疏松患者组，平均年龄(72.20±8.14)岁，111例老年女性骨量减少患者组，平均年龄(72.70±7.04)岁，和191例正常老年女性组，平均年龄(70.83±7.60)岁。
骨质疏松诊断标准：①骨量正常：骨密度≤1SD(骨密度低于同性别骨峰值一个标准差)。②骨量减少：骨密度< 2.5SD。③骨质疏松症：骨密度>2.5SD。④严重骨质疏松症：骨密度>2.5SD+骨折。根据世界卫生组织(WHO)和中华医学会骨质疏松和骨矿盐疾病分会制定的骨质疏松诊断标准^[12]。
纳入标准：①本地居住30年以上的居民。②年龄≥60岁的老年女性，不分民族。③行腰椎及左侧髋关节双能量骨密度检查、体质量指数、血生化全项、瘦素测定等检查的患者。④受试者对测试过程均知情同意。
排除标准：①甲状腺疾病、甲状旁腺功能亢进、严重的呼吸系统疾病、消化道疾病、肾上腺疾病、慢性肝肾功能不全及自身免疫性疾病等影响骨代谢的慢性疾病。②长期服用过钙剂、维生素D、甲状腺激素、雌激素、肾上腺糖皮质激素、双膦酸盐、抗癫痫药、氟化物等影响骨代谢的药物者。③肝、肾功能异常者。
方法：
骨矿密度测定：采用法国DMS公司生产的Lexxos双能X射线骨密度测定仪测定二组受检者正位腰椎(L2-4)及左侧髋关节骨矿密度(bone mineral density，BMD)。
标本采集：受试者均在入院第2日晨8点，空腹平卧位采静脉血3 mL和5 mL各1管，其中1管送生化室进行检测；另1管将肝素钠抗凝全血放入低速离心机，以3 000 r/min(离心机半径11.5 cm)转15 min，小心吸取上清放入干净1.5 mL的EP管中，标记封口，放-80 ℃冰箱冷藏待测。
血清瘦素的检测：应用酶联法(ELISA)测定血清瘦素。采用Phoenix Pharmaceuticals Ine试剂盒，根据试剂盒说明进行操作。
主要观察指标：各组受试者骨密度，骨碱性磷酸酶和瘦素值。
统计学分析：采用SPSS 17.0软件进行数据分析，计量资料均以x±s表示，组间差异性测定采用t 检验，参数间的相互关系采用直线相关分析。

讨论

骨量减少发展到一定程度可出现量变到质变，骨的微细结构发生退行性变，骨的脆性增加，进而发生骨折的风险增加。目前为止，被公认的骨质流失的一个独立危险因素即年龄增大^[13]，因此骨量减少已成为老年人群中不容忽视的问题。近几年的研究发现瘦素与骨质疏松的发生发展有着密切的关系。血清瘦素水平与骨密度的关系目前已形成一个新的研究方向，且在骨质疏松的预防及治疗中，瘦素有希望为其提供一个新的靶点。
瘦素是一种由167个氨基酸构成的多肽样激素^[14-15]，大多由白色脂肪合成，以脂肪因子的形式表达在脂肪中。当该脂肪因子进入血液循环的过程中，去掉氮端21个氨基酸构成的信号肽，形成146个氨基酸的活性体，其相对分子质量为16 000^[16-17]。
1994年，Zhang等利用突变基因的定位克隆方法发现了肥胖基因的表达产物-瘦素^[18]。瘦素主要由脂肪细胞合成分泌，而其他组织如卵巢、下丘脑、垂体前叶细胞等也可少量产生。与激素分泌一样，瘦素的合成和分泌也受很多因素的调节。瘦素主要受中枢的调节和外周化学化学感受器的调节，并且发挥生理作用。1995年Tartaglia等的研究是人类历史上第一次证实了瘦素受体的存在^[19]，该研究发现人类瘦素受体为(OB-R)cDNA，由位于第4号人lp31染色体db位点上的基因编码所排列。该基因长度为70 000，分别由20个外显子，19个内含子组成。属于I类细胞因子受体家族的是OB-R，按细胞内片段分类为长型和短型，为瘦素发挥主要作用的受体为长型OB-Rb。JAK(Janus kinase)激酶的激活由瘦素与其受体结合所完成，JAK酪氨酸磷酸化后与磷酸化受体结合，进一步使下游胞浆蛋白STAT (signal transducers and activators oftranscription)磷酸化，启动子区瘦素的活化序列或者相关序列通过识别并结合进入细胞核的磷酸化STAT对瘦素的基因转录进行基因调控。
瘦素的发现，不仅为肥胖相关研究开创了新的领域，而且随着人们对瘦素研究的深入，瘦素与动脉硬化、糖尿病、骨质疏松等领域的研究也取得了新的进展，并可能为相关疾病的治疗提供新的方法。目前，瘦素的结构、基因及其生物学作用已逐渐明确，但仍有许多问题尚待进一步解决。尽管脂肪组织调控骨量，但瘦素在骨重建中的作用还有争议。老年女性骨质疏松的发病与体内雌激素水平下降、老年人体内甲状旁腺激素水平升高、降钙索水平降低等多种因素有关，其确切发病机制尚不十分清楚。近年来国内外许多学者对瘦素影响骨代谢进行了研究，但结果却不尽相同^[17-19]。骨矿密度(BMD)一直是评价骨质疏松及骨折风险的重要指标。近年来，研究表明骨质量是骨质疏松的一项重要因素。一般认为骨质量与骨矿质和有机质成分、骨微结构、骨重建及其更新率、骨内微损害的累积和自我修复等因素有关。
本研究显示：骨质疏松组患者的年龄、尿Ga/Cr都略高于正常组，但差异无显著性意义；而体质量指数、瘦素、骨密度指标在骨质疏松组中明显低于正常组；瘦素、骨密度在骨量减少组中明显低于正常组。提示老年女性骨质疏松与年龄的增长呈正相关，表现为骨形成的降低。女性患者绝经后年数越久，发生骨质疏松的风险性越大^[20-22]。De Souza等^[23]的研究表明，血清瘦素水平在骨质疏松组明显低于正常组。本研究数据显示血清瘦素水平在骨质疏松组和骨量减少组均低于正常组(均P < 0.05)。Blain等^[24]学者的临床研究表明，瘦素可限制骨的高转换(骨吸收大于骨形成)而导致的骨丢失。也有研究表明血清瘦素能够增强骨细胞的分化，抑制破骨细胞的生成和骨的再吸收^[11-13]，本研究骨质疏松和骨量减少患者血清瘦素水平下降，可能是由于骨组织受到瘦素的作用降低，缺乏了抑制破骨细胞的生成和骨的再吸收，最终使骨量减少、骨质疏松的形成。
本研究发现血清瘦素与腰椎和左侧髋关节密度呈正相关，这一结果与Yamauchi等^[25]研究一致。而Ruhl等^[26]对美国5 815名成年人的临床研究显示：男性、绝经前妇女及绝经后妇女的空腹血清瘦素水平与股骨近端、髋骨的骨密度呈正相关。Thomas等[4]选择绝经前后女性和男性测量骨密度及血清瘦素浓度，发现女性血清瘦素与骨密度明显相关，男性则无显著相关性。本研究亦为老年女性均为绝经时间大于10年的患者，血清瘦素与骨密度呈正相关与国外研究一致^[26]。国内外大量研究显示，女性绝经后极易患骨质疏松症主要是由于机体雌激素水平的迅速降低，进而影响瘦素水平所致。
雌激素在女性绝经后的骨量维持中扮演着及其重要的角色，其对骨的影响主要源自于以下4个方面：①雌激素能够使甲状旁腺激素在骨吸收中的作用受到抑制。②促进降钙素的分泌。③使1α-羟化酶活性增强，进而使活性维生素D(1，25(OH)2D3)的产生量增加，促进钙质的吸收，进一步使骨形成增加。④在成骨细胞上有雌激素受体，雌激素能够与受体相结合，作用于成骨细胞，以便促进骨形成。
骨质疏松组、骨量减低组和骨量正常组体质量指数分别为(23.95±4.63)，(24.85±3.35)，(25.96±2.64)kg/m2，说明本试验所选患者体质量均低于正常组。研究发现，肥胖患者较非肥胖者骨质疏松的发生率明显减低。同时，肥胖者多伴有血清瘦素水平的升高，提示瘦素可能参与骨代谢。与本实验的研究结果一致。
本文主要通过测定新疆地区老年女性血清瘦素水平与骨密度及相关指标，探讨和研究其与骨质疏松的关系。瘦素通过外周及中枢途径作用于成骨细胞，而影响骨形成。血清瘦素水平降低在老年女性骨质疏松的发病中可能发挥重要作用；还需要进一步的研究来解释如何降低血清中瘦素水平可能有助于减少骨质疏松症的进展。瘦素与骨质疏松的关系已成为新的研究热点，瘦素有望为骨质疏松的防治提供一个新的靶点。
本研究所得结论对于阐释骨量减少的危险因素及血清瘦素水平与骨密度及其相关转换指标的关系具有一定意义。研究中既有一定优点，但也存在一些不足，本研究只能代表部分特定人群，研究对象均是就诊于干部病房的干部或具有良好经济条件的人，所以不能代表整个老年人群，研究中可能存在偏倚，研究的样本量不足，因影响骨量减少的因素有很多，可能还有其他相关影响因素未被一一纳入。
中国组织工程研究杂志出版内容重点：肾移植；肝移植；移植；心脏移植；组织移植；皮肤移植；皮瓣移植；血管移植；器官移植；组织工程