林海洋，冯学问，毛小洁，陈恩福

（温岭市第一人民医院，浙江 台州 317500，1.内分泌科；2.神经内科）



绝经后2型糖尿病患者骨密度与腰椎骨髓脂肪的关系

林海洋1，冯学问2，毛小洁1，陈恩福1

（温岭市第一人民医院，浙江 台州 317500，1.内分泌科；2.神经内科）

[摘 要]目的：探讨绝经后女性2型糖尿病（T2DM）患者腰椎骨髓脂肪分数（FF）与骨密度（BMD）的相关性。方法：绝经后T2DM患者（T2DM组，年龄49～85岁，n=43）及正常健康对照组（年龄50～77岁，n=35）行双能X线吸收测量法及磁共振波谱扫描，获取腰椎BMD及L3椎体FF。检测受试者空腹血糖（FPG）、糖化血红蛋白（HbA1c）、胰岛素（FINS）及血脂指标，利用稳态模型计算胰岛素抵抗指数（HOMA-IR）。结果：T2DM组腰椎BMD[（1.103±0.187）g/cm2]及FF（74.1%±16.7%）与正常对照组[BMD为（1.015±0.171）g/cm2，FF为63.3%±12.9%]比较明显升高。将绝经年数、BMI、FPG、HbA1c、HOMA-IR、血脂指标及BMD作为协变量加以校正，T2DM组FF仍较正常对照组高（F=10.857，P=0.010）。偏相关分析校正上述影响因素，正常对照组FF与BMD仍存在负相关性（r=-0.430，P=0.014），而T2DM组FF与BMD存在正相关性（r=0.385，P=0.029）。结论：绝经后T2DM患者虽具有较高的BMD值，但其骨髓脂肪含量是增高的。

[关键词]糖尿病，2型；骨密度；磁共振波谱成像；骨髓脂肪

2型糖尿病（type 2 diabetes mellitus，T2DM）患者的骨密度（bone mineral density，BMD）可以是正常、降低或增高。一系列研究证实，T2DM患者骨质疏松（osteoporosis，OP）的发生率较高，且尽管T2DM患者具有较高的BMD阈值，其骨折风险性也是增高的[1-3]。研究还发现，BMD与骨髓脂肪含量存在一定的负相关性[4-6]。但T2DM患者骨髓脂肪含量与BMD的关系研究尚少。因此，本研究拟通过探测绝经后女性T2DM患者骨髓脂肪含量的变化规律及其与BMD的关系，从新的视角解释T2DM患者脆性骨折风险增高的原因，为T2DM防治提供新的理论基础。

1　对象和方法

1.1 研究对象 连续收集2013年1月至2014年1月期间绝经后妇女T2DM患者43例（为T2DM组），年龄49～85岁，绝经年限1～32年，身高146.5～165.0 cm，体质量39.0～80.3 kg。T2DM病程1～29年，平均病程（7.69±6.14）年。所有患者均符合1999年WHO糖尿病诊断及分型标准确诊为T2DM。同期自本院体检中心收集绝经后健康女性35例为正常对照组，年龄50～77岁，绝经年限2～26年，身高145.0～170.0 cm，体质量38.2～74.4 kg。询问既往史并计算体质量指数（body mass index，BMI），单位kg/m2。受试者知情同意本研究项目（2012WL053）。本研究采用了一系列的标准以消除混杂因素的影响，入选标准为：①未服用双磷酸盐、糖皮质激素等影响骨代谢的药物；②无肿瘤及放化疗史、结核病史等；③无长期卧床史，无卵巢早衰（40岁以前绝经），无子宫、卵巢切除史；④肝肾功能正常，排除T1DM、垂体、甲状腺、甲状旁腺、肾上腺等疾病；⑤无MRI等检查禁忌证。

1.2BMD测定 采用美国Norland公司的XR-36型双能X线吸收测量法（dual-energy X-ray absorptiometry，DXA）扫描仪并配置后处理分析软件，测量前后腰椎BMD，获得L1-L4椎体BMD均值（g/cm2）。每天早晨在测量受试者之前都要完成一次质量保证测试，研究期间其测量结果波动在DXA的质控图范围内，变异系数CV在0.38%～0.90%范围内。

1.3MRI成像及图像后处理 采用1.5T全身型超导MRI扫描仪进行扫描，脊柱相控阵表面线圈。包括常规矢状面T2WI及T1WI平扫、轻质子单体素磁共振波谱成像（MR spectroscopy，MRS）。不抑水MRS扫描参数：根据定位扫描后，在L3椎体中心部位设置感兴趣区容积，大小为15 mm×15 mm×15 mm。采用点解析波谱序列，TR=2 000 ms，TE=25 ms，波宽=2 000 Hz，激励32次。扫描结束后，在专用后处理工作站进行数据分析，首先对波谱进行基线校正，分别测量位于4.70 ppm的水峰及1.30 ppm的脂峰信号强度。计算L3椎体骨髓脂肪分数（fat fraction，FF）[7-8]：FF=[Afat/（Afat＋Awat）]×100%。式中Afat、Awat分别指脂峰和水峰信号强度，FF表示脂肪相对信号强度振幅与总信号强度振幅（水和脂肪）的百分比。

1.4血清学检查 受试者隔夜禁食12 h以上，于清晨空腹状态下采集静脉血，立即送本院检验中心测定血糖（FPG）、糖化血红蛋白（HbA1c）、胰岛素（FINS）和血脂指标包括总胆固醇（TC）、甘油三酯（TG）、高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）、低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）。分别采用葡萄糖氧化酶法和放射免疫分析法测定FPG及血浆FINS水平，采用美国贝克曼全自动生化仪检测血脂水平，所有检测均符合实验室质控标准。采用稳态模型计算胰岛素抵抗指数（HOMA-IR=FPG×FINS/22.5）。

1.5统计学处理方法 应用SPSS18.0统计软件包。计量资料用±s表示。资料正态性检验采用Shapiro-Wilk，若不符正态分布，则行对数转换。独立样本t检验及协方差分析比较组间研究参数的差异，Pearson线性相关及偏相关分析FF与BMD的相关性。P＜0.05为差异有统计学意义。

2　结果

2.1研究对象基本特征 2组研究样本年龄及HDL-C差异无统计学意义（均P＞0.05），T2DM组绝经年数、BMI、TC、TG、LDL-C、FPG、HbA1c、HOMA-IR高于正常对照组（均P＜0.05），见表1。

表1　研究对象基本特征（±s）

2.2腰椎BMD及FF值变化 在未校正任何影响因素情况下，L1-L4椎体BMD及FF组间差异均有统计学意义（均P＜0.01）。协方差分析，校正绝经年数、BMI、TC、TG、LDL-C、FPG、HbA1c、HOMA-IR等影响因素，T2DM组腰椎BMD仍较正常对照组高。即使将腰椎BMD作为协变量，组间FF差异仍有统计学意义（见表2）。图1为2组研究对象代表性MRS图。

2.3相关性分析 正常对照组FF值与L1-L4椎体BMD存在负相关性（r=-0.621，P＜0.001）。偏相关分析校正年龄、绝经年数、BMI及血脂指标后，其相关性仍然存在（r=-0.430，P=0.014）。T2DM组FF值与腰椎BMD值存在正相关性（r=0.587，P＜0.001），偏相关分析校正上述影响因素后，其正相关性依然存在（r=0.385，P=0.029）。

表2　研究对象BMD及FF值比较（±s）

A为对照组患者，60岁，BMD=1.065 g/cm2，FF=60.1%；B为对照组患者，65岁，BMD=0.937 g/cm2，FF=68.3%；C为T2DM组患者，61岁，BMD=1.186 g/cm2，FF= 77.1%；D为T2DM组患者，64岁，BMD=1.237 g/cm2，FF=82.4%图1　MRS代表性谱线图

3　讨论

BMD是反映骨强度的公认指标，是一个预测脆性骨折较为有用的因子，但研究[9]发现65岁以上绝经后女性发生脆性骨折后，测定其BMD，只有10%～53%符合OP诊断标准。有时，尽管BMD在增加，但OP引起骨折危险性仍在增加[7，10]。

T2DM患者可表现出BMD增加。本研究结果也发现，校正一系列影响因素后，T2DM组腰椎BMD值仍较正常对照组高。然而，临床研究发现T2DM患者其骨折风险是增高的，推测可能是骨强度下降所导致。Ishii等[1]研究发现，T2DM患者虽具有更高的股骨颈BMD值，但其股骨颈强度复合指数（包括抗弯曲、抗挤压及抗碰撞复合指数）却低于非DM组，且股骨颈强度复合指数与胰岛素抵抗指数呈负相关关系，意味着胰岛素抵抗程度越大，骨的强度相应就越低。尽管T2DM患者因为高BMI、高胰岛素血症以及肥胖者外周芳香化酶活性增高使睾酮向雌二醇转化增加等因素均有助于防止T2DM患者发生骨丢失，维持或升高BMD[11]。但随着病程进展，胰岛β细胞功能逐渐衰竭，胰岛素分泌减少，HbA1c升高，代谢紊乱和血管病变加重，导致尿钙排出增加，1，25（OH）2VD3合成减少，从而使成骨细胞活性降低，破骨细胞活性增强，继而出现骨量下降。

骨髓脂肪组织作为内分泌器官广受关注，骨髓腔内的脂肪组织并不是简单的代偿性填充髓腔中骨小梁变薄、消失的空间[12]。骨髓脂肪组织对造血细胞以及成骨细胞、骨细胞、破骨细胞等具有重要的影响。本研究发现，绝经后女性正常对照组腰椎FF值与BMD存在负相关性，这与以往的研究结果一致。一系列的研究表明，OP及低骨量都伴随着骨髓脂肪组织增多，而且男女性人群都如此，提示BMD与骨髓脂肪存在负相关性。也有研究[13]表明，青春期女孩骨髓脂肪含量与骨矿含量存在正相关性。利用MRS测定FF值间接评估骨的强度或通过病理组织学定量骨髓脂肪细胞及骨小梁形态学中已得到研究[7-8，14]证实。

以往研究T2DM患者骨髓脂肪含量与BMD的关系鲜见。本研究试图利用MRS技术测定腰椎FF，探测绝经后T2DM患者骨髓脂肪含量的变化规律及其与BMD的关系，从新的视角解释T2DM患者脆性骨折风险增高的原因。结果发现，T2DM患者高BMD阈值与腰椎FF存在正相关性，且校正BMD后，T2DM患者腰椎FF仍高于正常对照组，表明T2DM患者骨髓脂肪含量是增高的。推测其与T2DM患者高血糖和氧化应激影响MSCs的增殖及分化有关，分析如下。

成骨细胞和脂肪细胞均来自于骨髓间充质干细胞（mesenchymal stem cells，MSCs），在特定的条件下二者之间存在“此消彼长”的关系[15]。有证据表明，在高糖环境下，脂源性及肌源性干细胞脂肪形成能力增强而骨形成降低[16]。高血糖与MSCs共培养，脂肪细胞分化的特异性调节蛋白过氧化物酶体活化受体PPARγ2、脂肪酸结合蛋白FABP等表达均上调，可诱导MSCs向脂肪细胞分化；同时，骨形成标记物如Runt相关基因2/核心结合因子α1、骨桥蛋白降低，导致成骨细胞分化减少，骨小梁结构缺失且被大量脂肪所取代，骨的连续性及硬度下降，易发生骨质疏松及骨折[17]。本研究中T2DM组存在血糖增高，因此表现出骨髓脂量增多。

研究表明，氧化应激可导致骨小梁变稀疏、变细，骨小梁间隙增宽，可见骨小梁断裂、消失，且骨髓腔中可见较多脂肪浸润[18]。糖基化终末产物（AGEs）是蛋白质、脂肪及核酸的氨基与葡萄糖或其他还原单糖在生理环境中发生非酶催化反应所生成的稳定的共价化合物。长期高血糖使AGEs在体内大量蓄积，并且与许多大分子化合物形成不可逆的交联。AGEs通过促进MSCs内活性氧生成，减少抗氧化酶生成，增强氧化应激，破坏细胞内环境稳定性，从而促进MSCs成脂分化，阻止其成骨分化，抑制成骨细胞生长[19]。因此，T2DM患者表现出骨髓脂肪浸润。这可以部分解释T2DM患者骨强度下降可能是骨髓脂肪增多，但骨折风险更高的原因。

综上所述，T2DM对骨代谢的影响非常复杂，T2DM患者虽具有较高的BMD阈值，但其腰椎骨髓脂肪含量是增高的。由此推测，将来的研究可通过改变骨髓微环境或改变细胞分化过程中基因的表达方式，使骨髓脂肪细胞能够去分化，转分化为有生物活性的成骨细胞表型，产生足够数量的成骨细胞，可达到治疗DM患者所致的骨代谢紊乱的目的。

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（本文编辑：丁敏娇）

The relationship between bone density and marrow fat in postmenopausal females with type 2 diabe-tes

LIN Haiyang1,FENG Xuewen2,MAO Xiaojie1,CHEN Enfu1.1.Department of Endocrinology,the First People’s Hospital of Wenling,Taizhou,317500; 2.Department of Neurology,the First People’s Hospital of Wenling,Taizhou,317500

Abstract:Objective:To explore the relationship between vertebral bone density (BMD) and marrow fat fraction (FF) in postmenopausal females with type 2 diabetes (T2DM).Methods:Patients with T2DM (49-85 years,n=43) and healthy controls (50-77 years,n=35) underwent DXA and MR spectroscopy scanning to obtain BMD and FF.Blood glucose (FPG),HbA1c,fasting insulin (FINS) and total cholesterol (TC),triglycerides (TG),high-density lipoprotein cholesterol (HDL-C) and low-density lipoprotein cholesterol (LDL-C) were measured after fasting for 12 h.Homeostasis model assessment was performed to assess the status of insulin resistance (HOMA-IR).Results:Subjects with T2DM had higher vertebral BMD [(1.103±0.187)g/cm2]and FF (74.1%±16.7%) than those of healthy controls [BMD=(1.015±0.171) g/cm2,FF=63.3%±12.9%,respectively].Even controlling for years of menopause,BMI,FPG,HbA1c,HOMA-IR and blood lipids index,FF in the T2DM group remained higher than that in the control group (F=10.857,P=0.010).FF was inversely correlated to BMD in the control group (r=-0.430,P=0.014) but positively associated with BMD in the T2DM group (r=0.385,P=0.029) after adjustment for the confounders.Conclusion:Despite having higher BMD values,patients with T2DM in postmenopausal females have higher vertebral marrow fat content.

Key words:diabetes,type 2; bone mineral density; MR spectroscopy; marrow fat

通信作者：陈恩福，主任医师，Email：zhangdym@163.com。

作者简介：林海洋（1978-），男，浙江温岭人，副主任医师，在职硕士生。

基金项目：温岭市科技局科研基金资助项目（2010WLCB0085）。

收稿日期：2015-03-05

[中图分类号]R589.5

[文献标志码]A

DOI:10.3969/j.issn.2095-9400.2016.01.006