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分类号：R587.1学校代码：10114密级：学号：021530381硕士学位论文2型糖尿病患者骨转换标志物与胰岛素抵抗的相关性研究Studyonthecorrelationbetweenboneturnovermarkersandinsulinresistanceinpatientswithtype2diabetesmellitus研究生：武彩琴指导教师：朱亦堃教授专业名称：内科学研究方向：糖尿病及代谢性骨病学位类型：专业学位所在学院：第二临床医学院中国山西二〇一八年五月十九日 分类号：R587.1学校代码：10114密级：学号：0215303812型糖尿病患者骨转换标志物与胰岛素抵抗的相关性研究Studyonthecorrelationbetweenboneturnovermarkersandinsulinresistanceinpatientswithtype2diabetesmellitus研究生：武彩琴指导教师：朱亦堃教授专业名称：内科学研究方向：糖尿病及代谢性骨病学位类型：专业学位所在学院：第二临床医学院中国山西 二〇一八年五月十九日学位论文独创性声明本人声明，所呈交的学位论文系在导师朱亦堃指导下，本人独立完成的研究成果。文中任何引用他人的成果，均已做出明确标注或得到许可。论文内容未包含法律意义上已属于他人的任何形式的研究成果，也不包含本人已用于其他学位申请的论文或成果。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。本文如违反上述声明，愿意承担以下责任和后果：1、交回学校授予的学位证书；2、学校可在相关媒体上对作者本人的行为进行通报；3、本文按照学校规定的方式，对因不当取得学位给学校造成的名誉损害，进行公开道歉；4、本人负责因论文成果不实产生的法律纠纷。论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本人完全了解山西医科大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山西医科大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为山西医科大学。(保密论文在解密后应遵守此规定)论文作者签名：日期：年月日指导教师签名：日期：年月日（本声明的版权归山西医科大学所有，未经许可，任何单位及任何个人不得擅自使用） 目录中文摘要.................................................................................................................................I英文摘要................................................................................................................................II常用缩写词中英文对照表...................................................................................................III前言....................................................................................................................................11对象与方法.....................................................................................................................31.1研究对象..................................................................................................................31.2主要仪器设备及试剂..............................................................................................31.3方法..........................................................................................................................42结果..............................................................................................................................63讨论............................................................................................................................114结论............................................................................................................................16参考文献..............................................................................................................................17综述..................................................................................................................................21致谢..................................................................................................................................31在学期间承担/参与的科研课题与研究成果....................................................................32个人简历..............................................................................................................................33 山西医科大学（博）硕士学位论文2型糖尿病患者骨转换标志物与胰岛素抵抗的相关性研究摘要目的：以中老年2型糖尿病（T2DM）患者为研究人群，检测空腹血糖（FPG）、空腹胰岛素（FINS）、空腹C肽（FCP）、糖化血红蛋白（HbA1c）、骨钙素（OCN）、Ⅰ型前胶原氨基末端前肽（P1NP）、Ⅰ型胶原羧基末端交联肽（β-CTX），计算胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)和胰岛β细胞功能(HOMA-β),分析骨转换标志物与各糖代谢指标的相关性，探讨中老年2型糖尿病(T2DM)患者骨转换标志物(BTMs)对糖代谢的影响。方法：收集2016年8月至2017年8月在山西医科大学第二医院内分泌科确诊的T2DM患者85例，男性44例，年龄均大于50岁，平均年龄（62.7±7.6）岁，病程（9.6±7.6）年；女性41例，均为绝经后，平均年龄（65.3±7.9）岁，病程(9.5±7.9)年。所有患者均符合1999年WHO的糖尿病诊断标准。骨量的判断根据1994年WHO的骨质疏松诊断标准。由专人测量身高、体重，计算体重指数（BMI），BMI＝体重（kg）/身高平方米（m）2。所有患者均于晨起空腹采集静脉血，采用葡萄糖氧化酶法检测空腹血糖(FPG)，采用放射免疫分析法测定空腹胰岛素(FINS)、空腹C肽(FCP)，采用高压液相色谱法测定糖化血红蛋白(HbA1c)，采用电化学发光法检测骨钙素（OCN）、Ⅰ型前胶原氨基末端前肽(P1NP)、Ⅰ型胶原羧基末端交联肽(β-CTX)。用稳态模型评估患者胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)和胰岛β细胞功能(HOMA-β)。HOMA-IR=FPG×FINS/22.5,HOMA-β(%)=FINS×20/(FPG-3.5)。骨密度的测定使用美国Hologic公司Discovery-Wi型双能X线骨密度仪，选择股骨颈及腰椎(L1-L4)进行测定。分组方法：（1）根据糖化血红蛋白水平进行三分位分组，分为HbA1c≤7.2%、HbA1c在7.2-9.0%之间组及HbA1c≥9.0%三组；（2）根据骨量分组，分为骨量正I 山西医科大学（博）硕士学位论文常、骨量减少及骨质疏松三组。比较不同分组情况下BTMs和各糖代谢指标变化，分析BTMs与各糖代谢指标的相关性。结果：1、一般资料组间比较：以HbA1c水平的三分位分组中，年龄、病程及BMI在各组间比较，差异无统计学意义；以骨量进行的不同分组中，年龄、病程及BMI在各组间比较，差异也无统计学意义。2、不同HbA1c水平时T2DM患者血清BTMs的变化：T2DM患者随HbA1c水平的增高，OCN、P1NP、β-CTX水平逐渐降低。与HbA1c≤7.2%组比较，HbA1c≥9.0%组OCN、P1NP和β-CTX水平均降低，差异具有统计学意义（P＜0.01，P＜0.05，P＜0.05）；与HbA1c在7.2-9.0%之间组比较，HbA1c≥9.0%组OCN水平显著降低，差异具有统计学意义（P＜0.01）。3、T2DM患者BTMs和糖代谢指标的相关性分析：T2DM患者OCN和P1NP水平与FPG、HbA1c、HOMA-IR均呈负相关（r＝-0.270，r＝-0.334，r＝-0.274；r＝-0.284，r＝-0.241，r＝-0.361；P＜0.05）；β-CTX水平与FPG、HbA1c呈负相关（r＝-0.218，r＝-0.265；P＜0.05），而与HOMA-IR无明显相关性（r＝-0.187；P＞0.05）。4、T2DM患者不同骨量状态下糖代谢指标和BTMs的变化：与骨量正常组比较，骨量减少组FPG、HOMA-IR降低，骨质疏松组FPG降低，差异具有统计学意义（P＜0.05），而骨量减少组P1NP、β-CTX水平增高，骨质疏松组OCN、P1NP水平增高，差异具有统计学意义（P＜0.05）；且以上三组中骨量减少组OCN、P1NP和β-CTX水平最高，FPG、HOMA-IR最低，但是骨量减少与骨质疏松两组比较，以上各指标间差异均无统计学意义。结论：1、BTMs水平与中老年T2DM患者血糖水平及胰岛素抵抗程度相关，参与血糖的调节，具体机制有待于深入研究。 山西医科大学（博）硕士学位论文2、中老年T2DM患者骨量减少时OCN、P1NP、β-CTX水平较骨量正常和骨质疏松患者均增高，而FPG、HOMA-IR较其他两组降低。推断糖代谢与骨代谢之间可能存在“骨骼代偿/衰竭”模型，即骨代谢标志物的升高可能是机体启动代偿性调节模式，通过BTMs的升高促进胰岛素的释放，提高胰岛素的敏感性，从而降低血糖，当糖代谢紊乱继续进展，这种代偿机制减弱或消失，骨转换减慢，血糖升高，还需要进一步开展相关的研究验证。关键词：2型糖尿病；骨钙素；Ⅰ型前胶原氨基末端前肽；Ⅰ型胶原羧基末端交联肽I 山西医科大学（博）硕士学位论文Studyonthecorrelationbetweenboneturnovermarkersandinsulinresistanceinpatientswithtype2diabetesmellitusAbstractObjective:Toselecttype2diabetesmellitus(T2DM)patientsinmiddle-agedandelderlyasourresearchobjects,detectingthelevelsoffastingplasmaglucose(FPG),fastinginsulin(FINS),fastingCpeptide(FCP),glycosylatedhemoglobin(HbA1c),osteocalcin(OCN),type1procollagenN-terminalpropeptide(P1NP)andβ-C-terminaltelopeptideoftype1collagen(β-CTX),computinginsulinresistanceindex(HOMA-IR)andbetacellfunction(HOMA-β).Toinvestigatetheeffectofboneturnovermarkersonglucosemetabolisminmiddleandoldpatientswithtype2diabetesmellitus(T2DM).Toanalyzethecorrelationbetweenboneturnovermarkers(BTMs)andtheindexesofglucosemetabolismandinvestigatetheimpactofboneturnovermarkers(BTMs)onglucosemetabolisminmiddle-agedandelderlypatientswithT2DM.Methods:85diabeticpatientswhowereconfirmedbystandardizationofDMwerecollectedinourhospitaldepartmentofendocrinologyduringAugust2016toAugust2017,including44malesover50yearsand41postmenopausalfemales.Theaverageageofmaleswas62.7±7.6years,thecourseofdiseasewas9.6±7.6years.Theaverageageoffemaleswas65.3±7.9years,thecourseofdiseasewas9.5±7.9years.AllpatientsmatchthediagnosticcriteriaofWHOofdiabeteson1999.ThejudgmentstandardofbonemasswasaccordingtothediagnosiscriteriaofWHOosteoporosison1994.Allcasesweremeasuredheight,weight,bodymassindex.TheserumlevelofFPGweremeasuredusingglucoseoxidasemethod.TheserumlevelofFINSandFCPweremeasuredusingChemiluminescencemethod.TheserumlevelofHbA1cweremeasuredusinghighII 山西医科大学（博）硕士学位论文pressureliquidchromatography（HPLC）.TheserumlevelofOCN,P1NPandβ-CTXweremeasuredusingelectrochemiluminescence（ECL）.Thehomeostasismodelwasusedtoevaluatetheinsulinresistanceindex(HOMA-IR)andisletbeta-cellfunction（HOMA-β）,HOMA-IR=FPG×FINS/22.5,HOMA-β(%)=FINS×20/(FPG-3.5).Bonemassofthepatientsweredetectedusingduel-energyX-rayabsorptiometry,selectfemoralneckandlumbarvertebraeL1-L4tomeasure.Group：（1）AccordingtothelevelofHbA1c,itwasdividedintothreegroups:HbA1c≤7.2,HbA1c7.2-9.0%andHbA1c≥9.0%（.2）Accordingtotheamountofbonemass,itwasdividedintothreegroups:normalbonemassgroup,osteopeniagroupandosteoporosisgroup.ThechangeswerecomeparedBTMsandglucosemetabolismindexesindifferentgroups.ThecorrelationsbetweenBTMsandtheaboveindicatorsofglucosemetabolismwereanalyzed.Results:1.Comparisonbetweengeneraldate:InthreegroupsofdifferentHbA1clevels,therewasnosignificantdifferenceinage,courseofdiseaseorBMI.Inthreegroupsofdifferentbonemass,therewasnosignificantdifferenceinage,courseofdiseaseorBMI.2.WithHbA1cincreasing,OCN,P1NPandβ-CTXlevelsgraduallydecreasedinmiddle-agedandelderlypatientswithT2DM.ComparedwiththoseofHbA1c≤7.2%group,thelevelsofOCN,P1NPandβ-CTXwerelowerinpatientswithHbA1c≥9.0%werelower(P<0.01,P<0.05,P<0.05).ComparedwiththoseofHbA1c7.2-9.0%group,thelevelofOCNwassignificantlylowerinHbA1c≥9.0group(P<0.01).3.Inmiddle-agedandelderlypatientswithT2DM,thelevelsofOCNandP1NPwerenegativelyrelatedwithFPG,HbA1candHOMA-IR（r＝-0.270,r＝-0.334,r＝-0.274;r＝-0.284,r＝-0.241,r＝-0.361;P＜0.05）,respectively.Thelevelofβ-CTXwasnegativelyrelatedwithFPGandHbA1（cr＝-0.218,r＝-0.265;P＜0.05），butthelevelofβ-CTXhadnotcorrelationwithHOMA-IR（r＝-0.187;P＞0.05）.4.Accordingtotheamountofbonemass,itwasdividedintothreegroups:normalII 山西医科大学（博）硕士学位论文bonemassgroup,osteopeniagroupandosteoporosisgroup.Comparedwithnormalbonemasspatients,FPGandHOMA-IRdecreasedinosteopeniapatients(P<0.05),FPGdecreasedinosteoporosispatients(P<0.05).However,comparedwithnormalbonemasspatients,thelevelsofP1NPandβ-CTXincreasedinosteopeniapatients(P<0.05),thelevelsofOCNandP1NPincreasedinosteoporosispatients(P<0.05).Furthermore,ourstudyfoundthatthelevelsofOCN,P1NPandβ-CTXwerethehighestinosteopeniapatients,whilethelevelsofFPGandHOMA-IRwerethelowest.Conclusion：1.TheBTMsiscorrelatedwiththelevelsofbloodglucoseandinsulinresistanceindexinmiddle-agedandelderlypatientswithT2DM,whichaffectingthebloodglucoseregulation,themechanismneeddeepexploration.2.OurstudyfoundthatthelevelsofOCN,P1NPandβ-CTXwerethehighestinosteopeniapatients,whilethelevelsofFPGandHOMA-IRwerethelowest.ItisinferredthattheincreaseofBTMsmaybeacompensatoryregulationmode,whichcanpromotethereleaseofinsulinandincreasethesensitivityofinsulinthroughincreasingthelevelsofBTMs,thusreducingbloodglucose.Furtherresearchandvalidationareneeded.Keywords:Diabetesmellitus；OCN；P1NP；β-CTXII 山西医科大学（博）硕士学位论文常用缩写词中英文对照表英文缩写英文名称中文名称T2DMtype2diabetesmellitus2型糖尿病OPosteoporosis骨质疏松症DOdiabeticosteoporosis糖尿病性骨质疏松FPGfastingplasmaglucose空腹血糖FINSfastinginsulin空腹胰岛素FCPfastingCpeptide空腹C肽HbA1cglycosylatedhemoglobin糖化血红蛋白OCNosteocalcin骨钙素type1procollagenN-terminalP1NPⅠ型前胶原氨基末端前肽propeptideβ-C-terminaltelopeptideoftype1β-CTXⅠ型胶原羧基末端交联肽collagenHOMA-IRinsulinresistanceindex胰岛素抵抗指数HOMA-βbetacellfunction胰岛β细胞功能BTMsboneturnovermarkers骨转换标志物IGF-1insulin-likegrowthfactor-1胰岛素样生长因子-1AGEsadvancedglycationendproducts糖基化终末产物cOCfullycarboxylatedosteocalcin羧化完全骨钙素ucOCundercarboxylatedosteocalcin羧化不全骨钙素受体样跨膜蛋白酪氨OST-PTPosteoblastproteintyrosinephosphatase酸磷酸酶GPCR-6ag-proteincoupledreceptor6aG蛋白偶联受体6aIII 山西医科大学（博）硕士学位论文CCNDcyclinD细胞周期蛋白CDK4cyclin-dependentkinase4周期蛋白依赖性激酶4GLP-1glucagonlikepeptide胰高血糖素样多肽1III 山西医科大学（博）硕士学位论文前言糖尿病（diabetesmellitus，DM）是一组由多病因引起的以慢性高血糖为特征的代谢性疾病，是由于胰岛素分泌和（或）作用缺陷所引起。骨质疏松症(osteoporosis，OP)是一种以骨量降低和骨组织微结构破坏为特征，导致骨脆性增加，易于发生骨折的代谢性骨病。2型糖尿病（type2diabetesmellitus，T2DM）和骨质疏松症，两者都是老龄化社会中的重要公共卫生问题，在临床上两者合并发生也极为常见，严重影响人们的生活质量，加重家庭经济负担。糖尿病患者长期碳水化合物以及脂肪、蛋白质代谢紊乱可引起眼、肾、神经、心脏、血管等多系统、组织的进行性病变。除此之外，骨骼也是糖尿病慢性并发症的受累器官。流行病学研究显示，糖尿病性骨质疏松（diabeticosteoporosis，DO）的发病率及发生骨质疏松性骨折的危险性均比同年龄、同性别正常人群有明显增加，大约有[1]50%以上的糖尿病患者伴有骨质疏松。研究表明机体在糖代谢紊乱的状态下通过葡萄糖毒性、氧化应激、糖基化终末产物在骨组织中堆积及高血糖的渗透性利尿作用等可影响骨代谢，使骨吸收和骨形成失耦联，导致骨量下降、骨组织微结构改变及骨折[2-9]风险增加。反之，近年来的研究表明骨骼也是一种具有生物活性的“内分泌器官”，骨细胞可合成和分泌一些物质及细胞因子影响糖代谢，如骨钙素、骨保护素、脂联素、胰岛素样生长因子-1、骨形态发生蛋白-9等在影响骨代谢的同时可通过促进胰岛素分泌、增加胰岛素敏感性、增加外周组织器官对葡萄糖的摄取利用多种途径参与糖代谢[10,11]稳态的调节。骨代谢的主要形式是骨重建，骨重建是一个相互耦联的动态过程，包括破骨细胞不断吸收旧骨和成骨细胞生成新骨，这个过程中骨基质会产生许多的骨转换标志物[12，13］(boneturnovermarkers，BTMs)，分为骨形成标志物和骨吸收标志物。骨代谢标志物的变化可及时、灵敏的反映骨转换状态，本实验为了了解骨代谢的变化，采用了骨代谢敏感指标骨钙素（OCN)、Ⅰ型前胶原氨基末端前肽（P1NP)、Ⅰ型胶原羧基末端交联肽（β-CTX）作为研究项。骨钙素（osteocalcin，OCN）是骨基质中最重要的一种特异性非胶原蛋白，由成熟的成骨细胞合成并分泌，其代谢产物N端骨钙素中分子片段是骨钙素的氨基端大片段，可直接反映骨形成的情况，也可灵敏反映各种骨代谢紊乱中的骨形成率和骨转换率。Ⅰ型前胶原氨基末端前肽(type1procollagen1 山西医科大学（博）硕士学位论文N-terminalpropeptide，P1NP)是Ⅰ型前胶原在特异性蛋白水解酶作用下分解出来的，P1NP生成的分子量多少和成熟的Ⅰ型胶原合成的分子量多少是一致的，血循环中P1NP含量的变化反映成骨细胞的活性以及骨形成的速率。Ⅰ型胶原氨基末端交联肽（β-C-terminaltelopeptideoftype1collagen，β-CTX）是Ⅰ型胶原在降解过程中生成的特异产物，它的生成速率与Ⅰ型胶原的降解是一致的，因此它可反映破骨细胞的活性以及骨吸收的速率。P1NP和β-CTX分别为国际骨质疏松症基金会(InternationalOsteoporosisFoundation，IOF)推荐使用的骨形成和骨吸收标志物。近年的多项研究发现骨重塑过程中产生的这些骨转换标志物与糖代谢关系密切，已成为目前基础和临床研究的新热点，因此骨骼也被认为是一种新型的“内分泌器官”。目前关于OCN对糖代谢的影响研究较多，结果基本一致，而P1NP和β-CTX与胰岛β细胞功能及胰岛素抵抗影响的研究国内报道较少。本研究通过对中老年2型糖尿病患者骨转换指标OCN、P1NP、β-CTX与血糖水平、胰岛β细胞功能及胰岛素抵抗指数进行相关分析，进一步探讨骨代谢与糖代谢的关系。2 山西医科大学（博）硕士学位论文1对象与方法1.1研究对象收集2016年8月至2017年8月在山西医科大学第二医院内分泌科确诊的T2DM患者85例，男性44例，年龄均大于50岁，平均年龄（62.7±7.6）岁，病程（9.6±7.6）年；女性41例，均为绝经后，平均年龄（65.3±7.9）岁，病程(9.5±7.9)年。所有患者均符合1999年WHO糖尿病诊断标准。骨量的判断根据1994年WHO骨质疏松诊断标准：正常：T值≥-1.0；骨量减少：-2.5＜T值＜-1.0；骨质疏松：T值≤-2.5。排除标准：身体存在影响骨密度检测结果的情况，包括严重的脊柱侧弯、骨盆畸形、双侧髋骨骨折术后、双侧股骨颈骨折术后等患者；有明显的不良生活习惯史：酗酒、大量吸烟、吸毒者；既往有以下疾病明确史：甲状腺疾病、肾上腺疾病、性腺疾病、消化系统慢性疾病、血液系统疾病、呼吸睡眠暂停综合征、慢性肾脏病、风湿免疫系统疾病、肿瘤者；入院时合并糖尿病急性并发症；入院时合并心脑血管病变、肾功能不全等糖尿病慢性并发症；接受过糖皮质激素治疗≥3个月；患有严重的精神、神经系统类疾患并服用药物者。1.2主要仪器设备及试剂1.2.1仪器设备(1)骨转换标志物电化学发光检测仪：上海罗氏公司(2)骨密度仪：美国HOLOGIC公司Discovery-Wi型双能X线吸收骨密度仪1.2.2试剂(1)胰岛素、C肽检测试剂盒：北京福瑞润康生物技术有限公司(2)OCN、P1NP、β-CTX测定试剂盒：上海罗氏公司1.3方法1.3.1一般临床资料收集根据本课题需要询问并记录研究对象的详细病史、用药情况等，具体如下：1、基本情况：记录姓名、性别、年龄，女性患者记录绝经年龄；测量身高、体重，身高的测量应用标准尺，脱掉鞋、帽子，共测三次，取其平均值，体重于清晨空3 山西医科大学（博）硕士学位论文腹、大小便后，穿薄衣，用体重称测定，计算体重指数（bodymassindex,BMI），2BMI＝体重（kg）/身高平方米（m）；2、病史：糖尿病患病病程、降糖药物的使用情况、血糖控制的情况，是否存在糖尿病急慢性并发症，有无骨折史，有无吸烟、饮酒等不良嗜好；3、其他影响骨代谢的疾病：是否患有甲状腺疾病、肾上腺疾病、性腺疾病、消化系统慢性疾病、血液系统疾病、呼吸睡眠暂停综合征、慢性肾脏病、风湿免疫系统疾病、肿瘤等；4、近期是否服用对骨代谢影响的药物：如甲状腺激素、糖皮质激素等。1.3.2糖代谢相关指标检测(1)血清葡萄糖（FPG）：生化分析仪正常参考值：4.2-6.1mmol/L(2)空腹胰岛素（FINS）、空腹C肽（FCP）：化学发光免疫法正常参考值：胰岛素：5.3-22.7mIU/L；C肽：0.6-1.82nmol/L。(3)糖化血红蛋白（HbA1c）：高压液相色谱法正常参考值：＜6%(4)胰岛素抵抗指数（HOMA-IR）和胰岛β细胞功能(HOMA-β)：用稳态模型评估HOMA-IR=FPG×FINS/22.5；HOMA-β(%)=FINS×20/(FPG-3.5)。1.3.3骨转换标志物检测用电化学发光免疫法检测OCN、P1NP、β-CTX。所有患者均于清晨空腹6Am-8Am采集外周静脉血，采集的血样均于抽血当晨9点前上机检测，避免室温放置过久对检测值的影响。临床正常参考值：OCN：男：18-30岁：24-70ng/ml，30-50岁：14-42ng/ml，50-70岁：14-46ng/ml女：20岁-绝经前：11-43ng/ml，绝经后：15-46ng/ml；P1NP：男：15.3-52.7ng/ml女：绝经前：15.13-58.59ng/ml，绝经后接受激素治疗：14.28-58.92ng/ml，绝经后不接受激素治疗：20.25-76.31ng/ml；4 山西医科大学（博）硕士学位论文β-CTX：男：30-50岁：＜0.584ng/ml，50-70岁：＜0.704，70岁以上：＜0.854女：绝经前＜0.573ng/ml，绝经后＜1.008ng/ml。1.3.4骨密度（BMD）测定及判断标准使用美国HOLOGIC公司Discovery-Wi型双能X线骨密度仪，由专业人员选取腰椎（L1-L4）和股骨颈（Neck）进行骨密度测定，测量参数BMD以面密度下骨矿物含量的值（g/cm2）表示。每天测量前使用质控体模进行自检，保持仪器稳定性，机器精确度变异系数＜1%；腰椎BMD测定：选取L1-L4腰椎前后位检测，骨密度判定选择腰椎总T/Z评分；股骨BMD测定：选取股骨的股骨颈测量，骨密度判定选择股骨颈T/Z评分。骨量的判断根据1994年WHO骨质疏松诊断标准，以腰椎或股骨颈T/Z评分判断。(见表1-1)表1-1WHO骨质疏松诊断标准（1994年）诊断T/Z值正常≥－1骨量减少－1.0～－2.5骨质疏松≤－2.5注：老年、绝经后女性均以Z评分为标准T值=（测得的BMD-正常人群峰值BMD）/(正常人群峰值BMD的标准差）Z值=（测得的BMD-同年龄正常人群BMD）/(同年龄正常人群BMD的标准差）1.3.5分组方法（1）根据糖化血红蛋白水平进行三分位分组，分为HbA1c≤7.2%、HbA1c在7.2-9.0%之间组及HbA1c≥9.0%三组；（2）根据骨量分组，分为骨量正常、骨量减少及骨质疏松三组。1.3.6统计学方法应用SPSS22.0统计软件分析数据，计量资料采用均数±标准差（x±s）表示，用t检验判断均数差异显著性，两变量间线性关系用Pearson相关分析，P＜0.05为差异有统计学意义。5 山西医科大学（博）硕士学位论文2结果2.1一般资料组间比较以HbA1c水平进行的三分位分组中，年龄、病程及BMI在各组间比较，差异均无统计学意义；以骨量不同进行的三个分组中，年龄、病程及BMI在各组间比较，差异也无统计学意义。见表2-1，表2-2。2.2不同HbA1c水平时T2DM患者血清BMTs的变化随T2DM患者HbA1c水平的增高，OCN、P1NP、β-CTX水平逐渐降低。与HbA1c≤7.2%组比较，HbA1c≥9.0%组OCN、P1NP和β-CTX水平均降低，差异具有统计学意义（P＜0.01，P＜0.05，P＜0.05）；与HbA1c在7.2-9.0%之间组比较，HbA1c≥9.0%组OCN水平显著降低，差异具有统计学意义（P＜0.01）。见表2-3；图1-1。2.3T2DM患者BTMs和糖代谢指标的相关性分析T2DM患者OCN和P1NP水平与FPG、HbA1c、HOMA-IR均呈负相关（r＝-0.270，r＝-0.334，r＝-0.274；r＝-0.284，r＝-0.241，r＝-0.361；P＜0.05）；β-CTX水平与FPG、HbA1c呈负相关（r＝-0.218，r＝-0.265；P＜0.05），而与HOMA-IR无明显相关性（r＝-0.187；P＞0.05）。见表2-4；图1-2。2.4T2DM患者不同骨量状态下糖代谢指标和BTMs的变化与骨量正常组比较，骨量减少组FPG、HOMA-IR降低，骨质疏松组FPG降低，差异具有统计学意义（P＜0.05），骨量减少组P1NP、β-CTX水平增高，骨质疏松组OCN、P1NP水平增高，差异具有统计学意义（P＜0.05）；且以上三组中骨量减少组OCN、P1NP和β-CTX水平最高，FPG、HOMA-IR最低，但是与骨质疏松组比较，以上各指标间差异均无统计学意义。见表2-5；图1-3。6 山西医科大学（博）硕士学位论文表2-1不同HbA1c水平分组一般资料比较（x±s）组别年龄（岁）病程（年）BMI（kg/m2）HbA1c≤7.2%65.38±8.338.33±6.5123.96±4.49HbA1c7.2-9.0%64.50±9.149.72±7.3724.10±4.52HbA1c≥9.0%62.11±8.6610.18±9.0524.56±3.91注：组间比较差异无统计学意义表2-2不同骨量分组一般资料比较（x±s）组别年龄（岁）病程（年）BMI（kg/m2）骨量正常62.48±7.738.64±7.5925.21±3.64骨量减少63.76±8.649.81±6.8123.66±2.48骨质疏松65.58±9.8810.29±8.5423.53±3.58注：组间比较差异无统计学意义表2-3不同HbA1c水平BTMs的比较（x±s）组别OCN（ng/ml）P1NP（ng/ml）β-CTX（ng/ml）HbA1c≤7.2%18.00±11.949.32±37.130.467±0.287HbA1c7.2-9.0%15.70±6.6742.97±21.450.409±0.203HbA1c≥9.0%11.11±4.46ac34.27±16.25b0.338±0.163b注：与HbA1c≤7.2%组比较，ɑP＜0.01，bP＜0.05；与HbA1c7.2-9.0%组比较，cP＜0.017 山西医科大学（博）硕士学位论文表2-4糖代谢指标与BTMs的相关性分析OCNP1NPβ-CTX指标r值P值r值P值r值P值FPG-0.2700.013-0.2840.009-0.2180.045HbA1c-0.3370.002-0.2410.027-0.2560.014HOMA-IR-0.2740.017-0.3060.008-0.1870.108表2-5不同骨量状态各指标的比较(x±s)指标骨量正常骨量减少骨质疏松FPG（mmol/L）9.17±2.967.61±2.10a7.68±2.53aFINS（uIU/ml）10.85±2.2010.56±1.8110.93±2.00FCP（ng/ml）0.95±0.130.94±0.140.92±0.15HbA1c（%）8.78±2.458.39±1.868.14±1.43HOMA-IR4.44±1.773.58±0.903.58±1.12aHOMA-β67.30±89.0367.28±41.6981.76±69.50bOCN（ng/ml）11.88±4.5317.21±12.0616.69±7.71P1NP（ng/ml）31.34±10.4852.82±40.79a46.43±22.37bβ-CTX（ng/ml）0.338±0.1850.476±0.272a0.425±0.216注：与骨量正常组比较，aP＜0.05，bP＜0.018 山西医科大学（博）硕士学位论文图1-1不同HbA1c水平BTMs的比较（x±s）注：与HbA1c≤7.2%组比较，ɑP＜0.01，bP＜0.05；与HbA1c7.2-9.0%组比较，cP＜0.01图1-2糖代谢指标与BTMs的相关性分析9 山西医科大学（博）硕士学位论文图1-3不同骨量状态各指标的比较(x±s)注：与骨量正常组比较，aP＜0.05，bP＜0.0110 山西医科大学（博）硕士学位论文3讨论近年来的研究表明，糖代谢紊乱患者可通过多种途径引起骨代谢紊乱，导致骨量下降及骨折风险增加。T2DM影响骨代谢的具体机制可能有以下几个方面：（1）高血糖：高血糖状态及其形成的酸性环境可使成骨细胞功能受损、活性降低；高血糖通过PI3K/Akt信号传导途径诱导体内活性氧(reactiveoxygenspecies，ROS)的产生，阻[2］碍成骨细胞的增殖和分化，且葡萄糖的高渗透性促进骨髓脂肪细胞的分化；高血糖抑制胰岛素样生长因子-1（insulin-likegrowthfactor-1，IGF-1）的合成和释放，IGF-1减少可致成骨细胞功能减退，骨胶原合成减少；高血糖可导致渗透性利尿，使钙、磷、镁自尿中排出增加，而且高血糖及肾血流动力学改变也影响肾小管对钙、磷、镁的重吸收，使机体处于负钙平衡，低血钙和低血镁可继发甲状旁腺功能亢进，使甲状旁腺激素（PTH）升高，破骨细胞活性增强，钙、磷动员增加，导致骨量流失。（2）糖基化终末产物（advancedglycationendproducts，AGEs）：长期的高血糖状态可致AGEs形成过多，使骨胶原糖基化增加，改变骨胶原的理化性质，导致生长因子粘附到骨组织的过程障碍及骨原始细胞分化受损，抑制成骨细胞的增殖分化，骨形成降低；AGEs的堆积可以刺激破骨细胞骨吸收因子白介素-1（IL-1）、白介素-6（IL-6）、肿瘤坏死因子（TNF）的合成和分泌，进而促进破骨细胞前体转换为成熟的破骨细胞,加速骨吸收；此外过多的AGEs还可活化诱生型一氧化氮合酶，产生大量的一氧化氮，使[3，4］破骨细胞活性增加。（3）胰岛素缺乏：胰岛素可直接与成骨细胞表面的胰岛素受体结合，促进成骨细胞内核酸的合成和氨基酸的表达蓄积，有利于成骨细胞的合成；一定浓度的胰岛素可刺激IGF-1基因的转录以及IGF-1蛋白合成和分泌，间接促进成骨细胞的分化和增殖，减少Ⅰ型胶原的分解，增加骨基质的合成；胰岛素可促进成骨细胞合成分泌骨钙素，维持骨的矿化；胰岛素通过抑制腺苷酸环化酶活性减少环磷酸腺苷（cAMP）合成，抑制骨吸收；胰岛素可与PTH一起调节肾脏1-α羟化酶的活性，维持体内1-25（OH）2D3水平，促进肠道对钙的吸收。胰岛素缺乏时可通过以上几种[5-7］途径影响骨细胞的功能。（4）其他：瘦素可刺激成骨细胞的分化、抑制骨的重吸收，脂联素可抑制骨祖细胞的增生，在肥胖者2型糖尿病中，瘦素和脂联素水平升高，且血清瘦素和脂联素水平与骨密度呈正相关，提示它们可能对骨代谢具有保护作用[8,9］；糖尿病微血管病变会使骨组织内部微血管的血流分布受到影响，骨骼微循环障11 山西医科大学（博）硕士学位论文碍导致骨骼局部缺血、缺氧引起骨代谢异常。反之，骨组织在重建或塑建过程中合成及分泌的许多调节因子同样可对糖代谢产[10,11］生一定的作用，因此，骨骼也被认为是具有“内分泌功能的器官”。骨重建是一个相互耦联的动态过程，包括成骨细胞形成新骨和破骨细胞吸收旧骨，这个过程中骨基质会产生许多的骨转换标志物(boneturnovermarkers,BTMs)，分为骨形成标志物和[12，13］骨吸收标志物。本实验为了了解骨代谢的变化，采用了骨代谢敏感指标骨钙素（OCN）、Ⅰ型前胶原氨基末端前肽(P1NP)和Ⅰ型胶原羧基末端交联肽(β-CTX)作为研究项，骨钙素是骨基质中最重要的一种特异性非胶原蛋白，其代谢产物N端骨钙素中分子片段是骨钙素的氨基端大片段，可灵敏反映各种骨代谢紊乱中的骨转换率,P1NP的变化反映成骨细胞的活性和骨形成的速率，β-CTX为国际指南推荐的骨吸收标志物。骨钙素(osteocalcin,OCN)是由成熟的成骨细胞特异合成并分泌的一种非胶原蛋白，占骨基质非胶原蛋白质成分中的25%，是评价骨形成和骨转换率的特异性指标。OCN包括羧化完全骨钙素(fullycarboxylatedosteocalcin，cOC)及羧化不全骨钙素（undercarboxylatedosteocalcin，ucOC）。OCN在受体样跨膜蛋白酪氨酸磷酸酶（osteoblastproteintyrosinephosphatase,OST-PTP）和维生素K依赖的γ-谷氨酸羧化酶的作用下，所有谷氨酸残基均羧化形成cOC，而含有未羧化氨基酸残基的骨[14］钙素即ucOC。骨的胶原蛋白主要为Ⅰ型胶原蛋白，成骨细胞合成Ⅰ型胶原时，首先合成的是Ⅰ型前胶原。Ⅰ型前胶原的梭基端和氨基端分别向两端延伸，向氨基端延伸形成P1NP，在特异蛋白水解酶的作下P1NP被分解出来。P1NP生成的分子量多少和成熟的Ⅰ型胶原合成的分子量多少是一致的，可反映成骨细胞的活性，被认为是评价骨形成比较特异和敏感的指标。成熟的Ⅰ型胶原降解时脱下N末端肽与C末端肽，脱下的C末端肽通过3-羟吡啶交联物将相邻的2个胶原分子各自C-末端的1条肽链与毗邻的另一胶原分子螺旋处相连即形成Ⅰ型胶原C-末端交联肽(CTX)，有3种不同形式，其中β-CTX是Ⅰ型胶原在降解过程中生成的特异产物，它的生成速率与Ⅰ型胶[15-17］原的降解是一致的，因此它可反映破骨细胞的活性以及骨吸收的速率。近年的研究认为骨是一种新型的内分泌器官，骨重塑过程中产生的这几种BTMs与糖代谢关系密切，已成为目前基础和临床研究的新热点。以往大量的研究表明骨钙素可通过促进胰岛β细胞增殖、胰岛素分泌、增加胰岛素敏感性等对糖代谢产生一定的影响。动物实验发现骨钙素基因敲除的小鼠表现出胰12 山西医科大学（博）硕士学位论文岛β细胞减少、高血糖和胰岛素抵抗；而给予输注非羧化骨钙素（ucOC）后小鼠血糖降低、胰岛素分泌增加，同时胰岛素敏感性提高；更重要的是，注射ucOC可有[18-20］效预防高脂饮食诱导的肥胖及T2DM的发生。动物研究中有关骨钙素对糖代谢调节作用的重要发现在人体研究中也得到验证。多数横断面研究发现，在正常人群、糖尿病前期人群及糖尿病患者，血清骨钙素和（或）ucOC与血糖水平存在负相关，即血清骨钙素水平越高，血糖越低，且这种负相关关系同样存在于HbA1c及[21-25］HOMA-IR之间，提示骨钙素对T2DM具有保护作用。还有研究显示糖尿病患者[26］血清骨钙素不仅与糖代谢水平呈负相关，还和HOMA-β呈正相关。一项Meta分析[27］[28］也发现血清骨钙素水平越高，T2DM和代谢综合征发生风险越低。Díaz-López等对心血管高风险患者进行5年的随访，将153例新诊断糖尿病患者与306例基本信息相匹配的血糖正常者进行对照分析，发现随着血清总骨钙素尤其是ucOC浓度降低，糖尿病发病风险则逐渐增高。但也有一些随访研究显示基线骨钙素水平与T2DM[26,29］发生并无相关性。骨钙素调节糖代谢的具体分子机制尚未完全阐明。据文献报道，目前认为与下列可能机制有关：（1）骨钙素可直接与胰岛β细胞上的G蛋白偶联受体6a（g-proteincoupledreceptor6a，GPCR-6a）结合，促进细胞周期蛋白D1(cyclinD1，CCND1)、CCND2及周期蛋白依赖性激酶4(cyclin-dependentkinase4，CDK4)的表达，使胰岛素基因Insulin1和Insulin2的表达增加，促进β细胞增殖，增加胰岛素的分泌，也可与小肠上皮细胞上的GPCR-6a受体结合，促进胰高血糖素样多肽-1（glucagonlikepeptide-1，GLP-1）的分泌间接促进胰岛素分泌，降低血糖水[30-33］平；（2）骨钙素可通过促进脂肪细胞表达脂联素，增加肝脏、肌肉、脂肪组织[32，34］对胰岛素的敏感性；（3）骨钙素通过NF-κB信号通路来减弱内质网应激，使［35］胰岛素敏感性增加；（4）骨钙素可能通过直接提高脂肪细胞和肌细胞的葡萄糖运［36］输来提高胰岛素的敏感性；（5）骨钙素还可以抑制胰岛β细胞膜上电压门控钾通［37］道，增加葡萄糖刺激的胰岛素分泌而降糖。大多数动物和临床研究均证实是ucOC参于了血糖的调节，当然也有不同的观点，我们研究中是应用电化学发光法来检测血清总骨钙素水平，没有将cOC和ucOC分开检测。我们以往的研究也表明T2DM患［38］者骨钙素与血糖水平及胰岛素抵抗程度相关，本研究的结果与之前一致，说明骨钙素是调节葡萄糖稳态的关键分子。关于P1NP和β-CTX与糖代谢关系的研究目前报道较少，且未能达成一致观点。13 山西医科大学（博）硕士学位论文动物实验结果显示当破骨细胞数量增加、活性增强时，ucOC水平升高，血糖降低，糖耐量改善，然而破骨细胞活性增强时形成骨基质的酸性环境，有利于骨钙素脱羧形成ucOC，β-CTX是Ⅰ型胶原在降解过程中生成的特异产物，因此我们推测骨吸收标［39］志物β-CTX对葡萄糖稳态具有间接调节作用。目前动物研究未报道P1NP与糖代谢之间的联系。基于人群的研究发现，与正常人群相比，T2DM患者β-CTX水平明显升高，与FPG和HbA1c呈正相关；而P1NP水平明显下降，与FPG和HbA1c呈负［40］相关。但一项大样本人群研究却得出不同的结果，血清ucOC水平较高时糖尿病的风险降低，并且骨形成指标P1NP和骨吸收指标β-CTX每增加一个标准差，糖尿病[41]的风险分别降低36%和40%。最近发表的一项回顾性临床研究（包括绝经后女性4171例）发现，在绝经后女性中，与糖耐量正常人群相比，存在糖耐量受损的患者血清OCN、P1NP和β-CTX水平降低，在T2DM患者中进一步降低（P＜0.01）；调整年龄、BMI、血脂各变量、降糖药物等因素后，多变量logistic回归分析显示OCN、P1NP和β-CTX对女性T2DM有保护作用；研究人员进一步排除OCN的影响后发现P1NP与T2DM之间的关联减弱，β-CTX与女性T2DM易感性有关，推测P1NP对T2DM的保护作用可能来源于OCN的糖调节作用，而考虑到以往的研究证实主要是ucOC影响糖代谢，骨钙素的脱羧是由破骨细胞活化促进，因此推断，可能是OCN［25]介导了β-CTX对糖代谢的影响。我们的研究也发现，中老年T2DM患者血清P1NP水平与FPG、HbA1c、HOMA-IR呈负相关，β-CTX与FPG和HbA1c呈负相关，说明P1NP和β-CTX可降低血糖水平，增加胰岛素敏感性。此外，我们将入选病例按骨量分组后发现，中老年T2DM患者骨量减少时OCN、P1NP、β-CTX水平较骨量正常和骨质疏松患者均增高，而FPG、HOMA-IR较其他两组降低，推断骨代谢标志物的升高可能是机体启动代偿性调节模式，通过BTMs的升高促进胰岛素的释放，提高胰岛素的敏感性，从而降低血糖。刘建民教授的课题[42]组发现健康女性在糖耐量正常时，其骨吸收指标CTX随着HbA1c升高而升高，还可引起OCN水平升高，并且糖尿病前期患者的血清OCN和CTX水平高于正常糖耐量和糖尿病患者；进一步分析显示，HbA1c是影响糖耐量正常人群CTX升高的因[42]素之一。据此刘建民教授关于糖代谢与骨代谢之间的调节曾提出“骨骼代偿/衰竭”的假设，即随着血糖水平的升高，骨吸收增强，通过促进骨钙素合成分泌刺激胰岛素分泌，调节血糖在正常范围，这些保护性变化在糖尿病前期达到最大效应，当糖代谢14 山西医科大学（博）硕士学位论文紊乱进一步发展，骨骼的这种代偿机制减弱或消失，骨钙素对胰岛素分泌的调节作用[43]减弱，这可能是糖尿病的发病机制之一。邢学农等人对男性T2DM患者的研究也认为在糖尿病的发生过程中可能存在骨代偿机制，血糖控制不佳T2DM患者血清ucOC下降导致胰岛β细胞功能降低，随之骨吸收代偿性增加促进OCN脱羧，延缓ucOC水平的降低从而改善糖代谢。而我们的研究对象为T2DM患者，未将正常人群及糖耐量受损患者纳入研究，结果与刘建民教授的假设不完全一致，还需要进一步开展相关的研究。综上所述，骨转换标志物水平的变化与糖代谢及胰岛素抵抗之间存在相互影响，有望成为糖代谢紊乱与胰岛素抵抗的早期预测指标，并且对糖代谢紊乱的治疗方面可能有潜在价值。15 山西医科大学（博）硕士学位论文4结论4.1骨转换标志物水平与中老年T2DM患者血糖水平及胰岛素抵抗程度相关，参与血糖的调节，具体机制有待于深入研究。4.2中老年T2DM患者骨量减少时OCN、P1NP、β-CTX水平较骨量正常和骨质疏松患者均增高，而FPG、HOMA-IR较其他两组降低。推断糖代谢与骨代谢之间可能存在“骨骼代偿/衰竭”模型，即骨代谢标志物的升高可能是机体启动代偿性调节模式，通过骨转换标志物的升高促进胰岛素的释放，提高胰岛素的敏感性，从而降低血糖，当糖代谢紊乱进一步发展，骨骼的这种代偿机制减弱或消失，骨转换减慢，血糖升高，还需要进一步开展相关的研究验证。16 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山西医科大学（博）硕士学位论文综述骨转换标志物对糖代谢影响的研究进展糖代谢紊乱患者由于胰岛素分泌不足或作用缺陷、葡萄糖毒性、氧化应激、糖基化终末产物的堆积及高血糖的渗透利尿作用等使骨代谢受到影响，导致不同程度的骨[1-3］量减少、骨组织微结构改变，甚至骨质疏松的发生。然而，近年的研究表明骨骼也是一种“内分泌器官”，骨组织在重建或塑建过程中合成及分泌的许多调节因子同样可对糖代谢产生一定的作用，如骨钙素（OCN)、Ⅰ型前胶原氨基延长肽（P1NP)、[4-7］Ⅰ型胶原羧基末端交联肽（β-CTX）等均与能量代谢有关。本文结合近年研究成果，介绍骨转换标志物对糖代谢的调控作用。1.骨钙素骨钙素（osteocalcin，OCN）又称为骨依赖维生素K蛋白（BoneVitaminKDependentProtein）或骨谷氨酸蛋白（boneGlaprotein，BGP），是由成熟的成骨细胞特异合成并分泌的一种非胶原蛋白，占骨基质非胶原蛋白质成分中的25%，是评价[8］骨形成和骨转换率的特异性指标。骨钙素是由46～50个氨基酸残基组成的直链多肽，其相对分子质量较小，在17、21、24位含有3个谷氨酸。骨钙素包括2种存在形式，即羧化完全骨钙素（fullycarboxylatedosteocalcin，cOC）和羧化不全骨钙素（undercarboxylatedosteocalcin，ucOC），含有未羧化氨基酸残基的骨钙素称为ucOC，[9］ucOC被认为是具有活性的状态。OCN在受体样跨膜蛋白酪氨酸磷酸酶（osteoblastproteintyrosinephosphatase,OST-PTP）和维生素K依赖的γ-谷氨酸羧化酶的作用下，其谷氨酸残基可被羧化为γ-羧基化谷氨酸（gamma-carboxyglutamic，Gla）而形成cOC。经羧化修饰后分泌的骨钙素绝大部分为cOC，少部分为ucOC，cOC与羟基磷灰石（hydroxyapatite，HA）有较强的亲和力，多数沉积在骨基质中，有利于骨的矿化，少数在骨吸收过程中释放入血；同时，破骨细胞的骨吸收活动在骨表面产生的酸度为PH4.5，骨基质中的骨钙素在PH为4.5的环境中脱羧化为低羧化的活化形式即ucOC，因此，骨吸收过程也可形成少量ucOC，血循环中ucOC比例不足10%。骨钙素的主要生理功能是维持骨正常矿化速率，抑制异常的羟基磷灰石晶体的形21 山西医科大学（博）硕士学位论文[10］成，抑制生长软骨矿化的速率，是成骨细胞功能和骨质矿化的特殊标志物;另外，[11］骨钙素可增加破骨细胞的募集和(或)分化，从而刺激骨的吸收。但近年的研究发现骨钙素不仅在骨质代谢调节方面具有重要作用，在机体的糖代谢调控中也发挥重要作用。动物实验发现骨钙素基因敲除的小鼠表现出胰岛β细胞减少、高血糖和胰岛素抵抗；而给予输注ucOC后小鼠血糖降低、胰岛素分泌增加，同时胰岛素敏感性提高；[9，12，13］更重要的是，注射ucOC可有效预防高脂饮食诱导的肥胖及T2DM的发生。多数横断面临床研究也发现，在正常人群、糖尿病前期人群及糖尿病患者，血清骨钙素[14-18］和（或）ucOC与糖代谢均存在负相关，提示骨钙素对T2DM具有保护作用。还有研究显示糖尿病患者血清骨钙素不仅与糖代谢水平呈负相关，还和HOMA-β呈正[19］相关。一项Meta分析也发现血清骨钙素水平越高，T2DM和代谢综合征发生风险[20］[21］越低。Díaz-López等对心血管高风险患者进行5年的随访，将153例新诊断糖尿病患者与306例基本信息相匹配的血糖正常者进行对照分析，发现随着血清总骨钙素尤其是ucOC浓度降低，糖尿病发病风险则逐渐增高。但也有一些随访研究显示基[19,22］线骨钙素水平与T2DM发生并无相关性。骨钙素调节糖代谢的具体分子机制尚未完全阐明。据相关文献报道，目前认为与下列可能机制有关：1.1骨钙素可促进胰岛β细胞增殖、增加胰岛素分泌目前研究认为骨钙素的受体为G蛋白偶联受体6（ag-proteincoupledreceptor6a，GPCR-6a），胰岛β细胞和小肠内分泌细胞都表达有GPCR-6a受体，骨钙素可直接与胰岛β细胞上的GPCR-6a受体结合，提高细胞周期蛋白D1(cyclinD1，CCND1)、CCND2及周期蛋白依赖性激酶4(cyclin-dependentkinase4，CDK4)的表达，使胰岛素基因Insulin1和Insulin2的表达增加，促进β细胞增殖；也可与小肠上皮细胞上的GPCR-6a受体结合，促进胰高血糖素样多肽-1(glucagonlikepeptide，GLP-1)的分[23-27］泌间接促进胰岛素分泌。骨钙素与GPCR-6a结合后还可能通过激活磷脂酶C(phospholipaseC，PLC)、蛋白激酶C(proteinkinaseC，PKC)、蛋白激酶D1(protein[28］kinaseD1，PKD1)和Ras/Raf/MEK/ERK通路，促进胰岛β细胞分泌胰岛素。骨钙素调节糖代谢的具体形式目前仍存在分歧。动物研究发现是unOC发挥了调节胰岛β细胞功能的作用，其通过刺激胰岛β细胞增殖和调节其基因表达来增加胰岛素[12-13］分泌量。参与骨钙素羧化过程的OST-PTP是由胚胎干细胞磷酸酶基因（embryonicstemcellphosphatase，Esp）基因编码，Esp基因仅在成骨细胞、成骨样细胞、睾丸支22 山西医科大学（博）硕士学位论文持细胞和卵巢上皮细胞表达，不表达于胰岛β细胞和脂肪细胞，其表达具有组织特异性。Esp-/-小鼠体内ucOC含量升高，这种小鼠表现为胰岛β细胞增殖增加，胰岛素分泌增加，血糖水平降低；Esp-/-小鼠这种异常的能量代谢可被敲除骨钙素等位基因所纠正；单独敲除骨钙素基因的小鼠和Esp-/-小鼠则出现完全相反的现象，以上这些研究说明Esp与骨钙素位于同一调控通路，Esp-/-小鼠出现的代谢变化是由于ucOC水[9］平的变化导致的。在动物实验中得出骨钙素促进β细胞增殖、胰岛素分泌是其未羧化形式，但人群研究得出的结果却不一致。一项Meta分析结果显示在人体中cOC和ucOC对空腹血糖及HbA1c的影响程度无明显差别，而且在男性中的作用比女性明显[29］[30］。Ngarmukos等将63例基线无糖尿病、随访10年后发展为糖尿病的男性患者和63例年龄、BMI相匹配的非糖尿病男性受试者进行巢式病例对照研究后发现，低血清总骨钙素是糖尿病发生的独立影响因子，而ucOC与糖尿病发生无显著关系。1.2骨钙素可增加胰岛素敏感性骨钙素可通过促进脂肪细胞表达脂联素，增加肝脏、肌肉、脂肪组织对胰岛素的[9］敏感性，间接改善胰岛素抵抗。Lee等建立了杂合子OCN+/-adiponectin+/-（骨钙素、脂联素基因部分敲除）小鼠模型，这种小鼠胰岛素分泌及血清胰岛素水平均正常，但血清脂联素水平和胰岛素敏感性显著下降，但这说明骨钙素虽可单独调节血糖水平，但对胰岛素敏感性的调节是通过脂联素实现的；Esp-/-小鼠ucOC含量增加，脂肪组织中脂联素基因表达量和血清脂联素水平分别增加了3倍和2倍，胰岛素刺激肝[25］脏、肌肉及脂肪组织摄取葡萄糖的能力增强，胰岛素敏感性上升。Otani等进一步研究发现脂肪细胞也存在GPRC-6a受体，ucOC可与脂肪细胞内GPRC-6a结合，可能通过环磷酸腺苷(cyclicadenosinemonophosphate，cAMP)/蛋白激酶A(proteinkinaseA，PKA)信号通路，使胞外信号调节激酶(extracellularsignalregulatedkinase，ERK)磷酸化，从而激活cAMP反应元件结合蛋白(cAMPresponseelementbindingprotein，CREB)，最终导致脂联素及过氧化物酶体增殖物激活受体γ(peroxisomeproliferator-activatedreceptorγ，PPARγ)表达水平升高。因此推断是ucOC促进小鼠脂[31］肪细胞表达脂联素，使胰岛素敏感性增加。在临床研究方面，Levinger等发现运动后血清ucOC显著增加，但总OCN水平增加并不显著，血糖水平降低6%，胰岛素敏感性提高35%，进一步骨骼肌活检后发现组织内胰岛素信号转导磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol3-kinase,PI3-K)通路的下游蛋白如丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶23 山西医科大学（博）硕士学位论文(serine/threoninekinase，AKT)磷酸化水平升高，表明ucOC可能参与急性高强度运动对肥胖患者胰岛素敏感性的改善。也有学者认为是cOC通过诱导脂联素在脂肪细胞[32］中的表达来提高胰岛素敏感性。因此，cOC和ucOC可能均参加了脂联素的表达，[19］提高胰岛素敏感性。但HwangYC对韩国中年男性的研究显示，血清骨钙素并不是通过脂联素来提高糖耐量、增加胰岛素分泌、提高胰岛素敏感性，因Logistic回归分析表明，骨钙素和糖尿病的发生成负相关，是糖尿病的独立影响因子，并不通过脂联素发挥作用；多元线性回归分析表明，校正过年龄、性别及脂联素后，骨钙素仍与空腹血糖及葡萄糖曲线下面积成负相关。骨钙素还可通过NF-κB信号通路来减弱内质[33］网应激，使胰岛素敏感性增加。也有学者认为骨钙素是通过直接提高脂肪细胞和[34］肌细胞的葡萄糖运输来提高胰岛素的敏感性。2.Ⅰ型前胶原氨基末端前肽(P1NP)和Ⅰ型胶原羧基末端交联肽（β-CTX）Ⅰ型胶原是骨组织中唯一的胶原蛋白，占骨骼有机成分的90%。Ⅰ型胶原蛋白的亚单位是由2条α1链和1条α2链组成的三肽螺旋结构，少数是由3条α1链组成，其末端肽链为非螺旋结构。三肽螺旋的N端为N末端肽（N-telopeptide）及N-前肽（N-propeptide），C端为C末端肽（C-telopeptide）及C-前肽（C-propeptide）。成骨细胞合成Ⅰ型胶原时，首先合成的是Ⅰ型前胶原。Ⅰ型前胶原的氨基端和羧基端分别向两端延伸形成Ⅰ型前胶原氨基末端前肽(type1procollagenN-terminalpropeptide，P1NP)和Ⅰ型前胶原羧基末端前肽(type1procollagenC-terminalpropeptide，P1CP)，在特异蛋白水解酶的作用下P1NP和P1CP被分解出来，形成Ⅰ型胶原的前体，少量沉积在骨基质中，大部分进入血液循环，经肝脏代谢分解后成为成熟的Ⅰ型胶原。P1CP、P1NP解离出的分子量大小和Ⅰ型胶原的合成的分子量比例为1：1，因此血清P1CP、P1NP浓度的变化能反映Ⅰ型胶原的合成和转化水平。与P1CP相比，P1NP具有低个体间变异性，受昼夜节律和饮食影响较小，在室温下稳定，且不受激素水平的影响，测定精准度高，是反映骨形成更为特异和灵敏的指标。成熟的Ⅰ型胶原蛋白在机体中被迅速降解，脱下N末端肽及C末端肽，脱下的C末端肽通过3-羟吡啶交联物将相邻的2个胶原分子各自C-末端的1条肽链与毗邻的另一胶原分子螺旋处相连即形成Ⅰ型胶原C-末端交联肽(CTX)，有3种形式，分别为由基质蛋白酶（matrixmetalloproteinaese，MMP）加工而成的CCX-MMP和含有8个氨基酸序列的α-CTX及β-CTX，它们均来自Ⅰ型胶原C-末端非螺旋区的α1链。其中Ⅰ型胶原羧基末端交24 山西医科大学（博）硕士学位论文联肽（β-CTX）含有完整的Ⅰ型胶原C末端肽中第15-22位氨基酸，结构紧密，不经肾脏进一步降解，可完整从肾脏排出体外，它的生成速率与Ⅰ型胶原的降解为1：1，因此可反映破骨细胞的活性，是评价吸收和骨丢失的高特异性和敏感性的可靠指标[35-37］。P1NP和β-CTX除了分别作为骨形成和骨吸收的特异性指标用作骨质疏松症治疗的药物选择、疗效监测和评估，诊断继发性骨质疏松症及预测骨折发生的风险外，最[4-7］新研究认为P1NP和β-CTX也均与能量代谢有关。关于P1NP和β-CTX与糖代谢关系的研究目前报道较少，且未能达成一致观点。动物实验结果显示当破骨细胞数量增加、活性增强时，ucOC水平升高、糖耐量改善，破骨细胞活性增强时形成骨基质的酸性环境，有利于骨钙素脱羧形成ucOC，因此我们认为骨吸收标志物β-CTX对葡[38］萄糖稳态具有间接调节作用。目前动物研究未报道P1NP与糖代谢之间的联系。人群研究发现，与正常人群相比，T2DM患者β-CTX水平明显升高，与FPG和HbA1c［39］呈正相关；而P1NP水平明显下降，与FPG和HbA1c呈负相关。然而一项大样本人群研究却得出不同的结果，血清ucOC水平较高时糖尿病的风险降低，并且骨形成指标P1NP和骨吸收指标β-CTX每增加一个标准差，糖尿病的风险分别降低36%和［40］40%。最近发表的一项回顾性临床研究（包括绝经后女性4171例）发现，在绝经后女性中，与糖耐量正常人群相比，存在糖耐量受损的患者血清OCN、P1NP和β-CTX水平降低，在T2DM患者中进一步降低（P＜0.01）；调整年龄、BMI、血脂各变量、降糖药物等因素后，多变量logistic回归分析显示OCN、P1NP和β-CTX对女性T2DM有保护作用；进一步排除OCN的影响后发现P1NP与T2DM之间的关联减弱，β-CTX与女性T2DM易感性有关，推测P1NP对T2DM的保护作用可能来源于OCN的糖调节作用，而考虑到以往的研究证实主要是ucOC影响糖代谢，骨钙素的脱羧是由破骨［18]细胞活化促进，因此推断，可能是OCN介导了β-CTX对糖代谢的影响。我们的研究也发现，中老年T2DM患者血清P1NP水平与FPG、HbA1c、HOMA-IR呈负相关，β-CTX与FPG和HbA1c呈负相关。因此我们认为P1NP和β-CTX可促进胰岛β细胞增殖、增加胰岛素敏感性，降低血糖水平，并且从以上研究中我们认为骨转换标志物之间可能存在相互作用，P1NP和β-CTX对T2DM的保护作用可能均与骨钙素的糖调节作用密切相关，还需要更多的研究加以证实。总之，骨转换标志物OCN、P1NP和β-CTX可作为骨骼分泌和释放的激素样物质，25 山西医科大学（博）硕士学位论文对糖代谢起正性调控作用，尤其是OCN可能在骨与糖代谢的关系中发挥关键作用，有望成为糖代谢紊乱与胰岛素抵抗的早期预测指标，并且对糖代谢紊乱的治疗方面可能有潜在价值。26 山西医科大学（博）硕士学位论文参考文献：[1]IsaiaGC,ArdissoneP,DiStefanoM,FerrariD,MartinaV,PortaM,TagliabueM,MolinattiGM.Bonemetabolismintype2diabetesmellitus［J］.ActaDiabetol,1999，36(1-2):35-38.[2]AlbertiniJP,ValensiP,LormeauB,AurousseauMH,FerriereF,AttaliJR,GattegnoL.ElevatedconcentrationsofsolubleE-selectinandvascularcelladhesionmolecule-1inNIDDM.Effectofintensiveinsulintreatment［J］.DiabetesCare,1998,21(6):1008-1013.[3]VestergaardP.Discrepanciesinbonemineraldensityandfractureriskinpatientswithtype1andtype2diabetes--ameta-analysis［J］．OsteoporosInt,2007,18(4):427-444．[4]GiaceariA,SoriceG,MuseogiuriG.Glucosetoxicity:theleadingactorinthepathogenesisandclinicalhistoryoftype2diabetes-mechanismsandpotentialsfortreatment[J].NutrMetabCardiovascDis,2009,19(5):365-377.[5]SaitoM，MarumoK.Collagencross-linksasadeterminantofbonequality:apossibleexplanationforbonefragilityinaging,osteoporosis,anddiabetesmellitus[J].OsteoporosInt,2010,21(2):195-214.[6]DiGirolamoDJ,ClemensTL,KousteniS.Theskeletonasanendocrineorgan［J］.NatRevRheumatol,2012,8:674–83.[7]IglesiasP,ArrietaF,PineraM,etal.Serumconcentrationsofosteocalcin,procollagentype1N-terminalpropeptideandbeta-CrossLapsinobesesubjectswithvaryingdegreesofglucosetolerance［J］.ClinEndocrinol,2011,75:184-8.[8]HauschkaPV,LianJB,ColeDE,GundbergCM.OsteocalcinandmatrixGlaprotein：vitaminK-dependentproteinsinbone[J].PhysiolRev,1989,69(3):990-1047.[9]LeeNK,SowaH,HinoiE,FerronM,AhnJD,ConfavreuxC,DacquinR,MeePJ,McKeeMD,JungDY,ZhangZ,KimJK.Endocrineregulationofenergymetabolismbytheskeleton［J］.Cell,2007,130:456-469.[10]王计艳.2型糖尿病患者骨钙素与胰岛素抵抗、胰岛β细胞功能相关性研究［D］.合肥：安徽医科大学硕士论文集,2012:21-26.[11]李秀琴,杜坤.糖尿病透析患者骨代谢指标检测的意义[J].中华全科医学,2012,10(11):1779-1780.[12]FerronM,HinoiE,KarsentyG,etal.Osteocalcindifferentiallyregulatesbetacelland27 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山西医科大学（博）硕士学位论文致谢三年的研究生生涯已近尾声，这三年里有很多欢乐和艰辛，还有许多期许和来不及，一切都近如昨日，衷心感谢在这段芳华岁月中许多老师和同学们默默的指导和帮助。由衷地感谢导师朱亦堃教授对我生活上的真切关怀和学业上的精心指导，三年的相处，亦师亦友，慢慢的影响和改变着我的人生观和价值观。感谢在科室轮转过程中遇到的各位带教老师，她们对病人和蔼可亲的态度、一丝不苟的工作态度一直在潜移默化中感染着我，使我受益颇多，也让我对临床工作有了更大的积极性。感谢靳晶、贾钊、焦玉睿等同学的帮助和支持，感谢与我一起生活了三年的舍友，欢乐和迷茫的时光里有你们的陪伴才更加精彩和有意义，你们都是我今生最真挚的朋友。感谢我的家人，在漫长的医学道路上有你们的理解、支持和鼓励，我才能笃定前行。感谢参与论文评审和答辩的诸位老师，让我有机会来认真审视自己三年来的学习研究成果。31 山西医科大学（博）硕士学位论文在学期间研究成果[1]武彩琴，朱亦堃，贾钊，靳晶，胡希鉴，赵倩，史书红.中老年2型糖尿病患者骨转换标志物对糖代谢影响的研究.（已被中国药物与临床杂志录用）[2]武彩琴，朱亦堃.中老年2型糖尿病患者骨转换标志物对糖代谢影响的研究.(已被中华医学会第十次骨质疏松和骨矿盐疾病中青年学术会议录用)32 山西医科大学（博）硕士学位论文个人简历武彩琴，女，1991年07月19日出生，汉族，山西省柳林县人。2009年09月考入山西大同大学医学院临床医学系临床医学专业，2015年07月本科毕业并获得医学学士学位。2015年09月考入山西医科大学第二临床医学院内分泌及代谢病学专业，攻读硕士研究生。33
