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编号:10230357
糖尿病性骨质疏松症发病机制的研究进展
http://www.100md.com 《中国中医骨伤科杂志》 1999年第3期
     作者:苏友新 张安桢(指导)

    单位:福建中医学院骨伤系 (350003 福州)

    关键词:

    中国中医骨伤科990332 糖尿病性骨质疏松症(Diabetic Osteoporosis,以下简称DO)是指糖尿病(Diabetes Mellitus,DM)并发骨量减少,骨组织显微结构改变,易发骨折的一种全身性代谢性骨病,是DM在骨骼系统的重要并发症之一。随着DM患病率的逐年增多,人群平均寿命的延长,患DO的人数也逐年增多起来。国外调查显示DO的发病率约占DM患者的50%;[1,2]国内的调查结果不一致,李氏[3]研究显示DO占DM患者的54.8%,而王氏[4]报告DM患者中DO人数占66%。因此,DO已日益成为一个社会医学问题,受到广大医学工作者的重视。DO的发病机制较为复杂,近十多年来的研究也较多,现仅将其研究概况综述如下。
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    1 胰岛素(INS)不足与DO

    在对INS敏感的细胞中,INS能促进其对葡萄糖、氨基酸及无机离子等摄取,增强细胞内酪氨酸等磷酸化,并调整细胞内酶的活性,调控特异性基因的转录,促进细胞的生长。DM是由于INS相对或绝对不足所引起的代谢障碍性疾病。目前研究已证实,[1,5,7]INS不足是DO的始发原因之一,并认为INS不足可能通过多种途径而引起DO。(1)INS不足,糖、蛋白质、脂肪三大物质代谢障碍,大量体内储存的蛋白质和氨基酸分解消耗,骨基质的消耗也增多,骨矿物质可因骨基质的形成不足而无处沉着丢失掉。(2)INS可抑制骨外组织的腺苷酸环化酶活性,[8]使具有骨吸收作用的环磷酸腺苷(cAMP)生成减少。INS不足,则cAMP可升高,后者促进骨吸收。(3)近年来体外实验研究证明,成骨细胞(OB)表面存在INS受体,因而其能直接刺激OB,促进其合成核酸,分泌骨基质。INS不足,这种直接刺激作用减弱,骨基质会因此而形成不足。因为INS低下与反映OB功能的骨钙素(BGP)水平降低呈明显正相关。[9](4)INS不足机体出现高血糖及高尿糖排泄,高尿糖高渗性利尿会障碍钙磷重吸收,尿钙磷丢失增多;同时INS对肾小管的重吸收还有直接促进作用,其不足,肾小管重吸收钙磷会明显下降,也引起尿钙磷丢多增多。尿中钙磷大量丢失会直接引起血钙磷下降,从而使骨钙动员,骨密度下降。(5)INS不足,血糖升高,蛋白质的非酶糖基化过程增强,[10]骨胶原蛋白发生糖基化反应后会引起其结构改变,也影响骨盐沉积。(6)INS参与体内1,25(OH)2D的合成及羟化,其不足,体内1,25(OH)2D水平会下降,从而影响骨形成。[11]
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    总之,INS不足可以通过多种途径影响骨基质的形成及其矿化,或促进骨吸收而引起DO。但对于INS不缺乏,以INS抵抗或其受体缺陷为表现的,又如何导致DO?曾有研究表明,给DM大鼠INS治疗后,虽其骨量增高了,但骨的脆性反而增高,即骨的生物机械性能反而下降。[2]这些情况表明,除INS外,还有其它因素参与DO发病。

    2 骨代谢三大调节激素紊乱与DO

    骨代谢和骨重建的过程主要受甲状旁腺素(PTH)、维生素D活性代谢产物(主要是1,25(OH)2D)及降钙素(CT)三者的调节。DM时,由于钙磷镁等代谢紊乱、INS不足、高血糖等多种原因,会出现PTH、CT、1,25(OH)2D的分泌及代谢失常及三者的平衡失调,从而影响骨代谢,出现DO。

    2.1 PTH代谢紊乱与DO
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    关于PTH与DO的关系,多数学者研究显示DM时PTH是升高的,并认为PTH升高是DO发生的主要原因之一,在DO发展过程中也起重要作用。[13~16]他们解释是:由于DM时尿钙磷丢失量增多而出现低血钙低血磷,后者刺激甲状旁腺,引起继发性甲旁元,PTH分泌增多,并激活破骨细胞(OC),促进骨钙磷动员以维持血钙磷在正常水平,因而骨吸收增强,骨量减少,引起DO。但对于已处于DO状态的DM是慢性期PTH的变化及作用机制,一些研究结论却存在争论。一部分学者研究认为,[17,18]DO状态时血PTH与正常时无显著差异。他们解释是:DO时是DM的慢性期,血中钙磷水平可以随食量的增多肠钙吸收增高而维持正常,这时即使有轻微的甲旁元,血中PTH也不会有显著升高。而另一些研究却显示DO状态时血PTH是降低的。[2,19]他们解释是:DM时先是低血镁诱发甲旁元,但镁又是PTH合成及释放过程所必需的,DM后期的低血镁会引起PTH合成分泌不足而降低;另外在DO的慢性状态肠管中1,25(OH)2D的受体已增多,肠钙磷吸收已转为正常,血钙磷也基本恢复正常,此时DM急性期血钙磷下降所引起的PTH增高已消失,且PTH分泌反而会下降。总的来看,尽管对DO状态时PTH的水平存在争议,但从他们对PTH升降的作用机制解释分析,都并没有否认PTH升高是引发DO的一个重要原因。
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    2.2 CT代谢紊乱与DO

    有关CT与DO发病的关系目前报道还不一致。余氏[16]、李氏、[14]Wongsurawat[20]等人通过临床及动物实验研究表明,DM时CT是下降的,并认为CT下降是由血钙下降引起的,当血钙刺激PTH升高仍不能使其恢复正常时,CT就下降,以协同PTH维持血钙的正常水平,故他们认为CT下降也是DO发生的重要原因,而刘氏[18]通过48例DM患者及118例正常人的对比研究显示,DM非骨质疏松者与骨质疏松者及正常人之间CT水平并无显著差异;张氏[17]通过对”DM大鼠的研究也证实,发病7周的大鼠血CT水平与正常组间无差异。故他们认为DO的发生可能是骨钙形成障碍所致,与CT关系不大。还有研究证实DO时CT水平升高的报道,如葛氏[21]测定35例DO患者的CT水平,发现CT高于正常者占78%;王氏[4]的检测结果也显示CT水平在DO时是升高的。他们认为这一方面因为老年人CT的基础分泌值就高,另一方面是由于骨动员反馈引起CT分泌增多所致。总之,目前的文献报道不论是动物还是人,对DO与CT之间的关系均存在争议。这除了与糖尿病病程有关外,可能还与DM的病情、CT的检测方法、动物的实验条件等有关。详细结论有待于今后更规范的观察。
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    2.3 1,25(OH)2D代谢紊乱与DO

    1,25(OH)2D是VitD代谢产物中生物活性最强的一种,它对于体内钙磷的转运、骨胶原的形成与矿化等过程均起积极的促进作用。早在1978年Schedl[22]等人实验研究就证实药物性DM大鼠血中1,25(OH)2D是低下的,并认为其低下是引起肠钙磷吸收不足及继发性PTH升高的一个重要原因,而后二者会引发或促进DO的发生。国内刚勇等[23]也报道用四氧嘧啶造模的DO大鼠2周内的急性期,其血中1,25(OH)2D是低下的,此时血钙磷也低下。进入慢性期,1,25(OH)2D是仍低下的,但可能其受体已增加,故血钙磷可以基本保持正常,也肯定了1,25(OH)2D在DO发生发展中的重要作用。临床方面,薛氏[24]等调查了包括骨质疏松与DM在内的多种代谢性骨病患者,证实骨质疏松与DM患者体内1,25(OH)2D均低于正常。因此目前比较肯定1,25(OH)2D低下是DO发生发展的一个重要环节。但对于1,25(OH)2D低下的原因及其低下时PTH,CT的变化规律及三者间的相互作用机制,尚缺乏详细的研究报道,有待于加强。
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    3 钙、磷、镁代谢失调与DO

    过去几乎所有对DO的研究均证实,DM时钙磷代谢负平衡是DO发生的最重要环节,即所有影响DM骨代谢的因素均须通过对钙磷代谢的影响而引起DO。在急性期表现为急剧的尿钙磷排泄增多,血钙磷水平下降,骨矿动员;在慢性期,尿钙磷仍然排泄增多,但血钙磷可以维持正常水平,表现为低转换型的DO。[25]而近年来对另外一个重要的二价阳离子—镁离子在DO发病中的作用格外重视起来。镁在机体内有非常重要的生物学作用,缺镁及低镁血症对机体许多代谢过程都产生不良影响,而DM又是引起机体镁缺乏的最常见病因。高氏[26]归纳认为,DM时镁缺乏及低镁血症可以影响:(1)胰岛素敏感性下降;(2)血PTH继发性升高;(3)1,25(OH)2D合成及羟化障碍;(4)加重DM微血管等并发症。而这些,都会引发或加重DO的发病。因此,DM时镁不足同钙磷低下一样,对骨组织的结构、功能及其代谢均造成重要影响,也是DO的重要发病因素。除了这三者外,对于其它微量元素与DO发病相关性的研究尚不多。
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    4 DM其它并发症与DO

    DM时肾脏功能会受到不同程度的影响,容易导致VitD羟化,钙磷镁在吸收等障碍及以PTH、1,25(OH)2D等敏感性下降,也是DO发病的一个重要原因,[27]由于DM时高血糖,患者免疫功能会紊乱,易发生全身或局部的慢性感染,甚至发生骨髓炎、局部骨坏死等,会加重骨质吸收,也参与DO的发生与发展。[28]DM并发周围神经炎会加重骨组织的营养不良,促进骨质吸收并影响骨质形成,也成为DO的一个促进因素。另外,DM易并发代谢性酸中毒,而后者会加强OC的骨吸收作用,[29]也在一定程度上加重DO。对于DM时微血管病变,自由基代谢紊乱,血流变异常、糖基化反应等近年研究较多,但在DO发病机制中的作用探讨还较少。

    5 小结

    DO发生后会引起全身骨痛,易发骨折,致残致死率高,因此阐明其发病机制,以为防治打下基础显得非常重要。但DO是多病因疾病,其发病环节相当复杂。因此尽管目前的研究取得一定进展,但许多环节尚未阐明。综合以上研究的概况,笔者认为今后DO发病机制研究的着重点可能有以下几方面。(1)临床研究应针对患者不同的性别、年龄段、病情、并发病等分别对照观察,并着重开展增龄及DM双重因素对DO发病影响的临床调查。(2)动物实验研究应区分急性期与慢性期,并对动物的品系、造模方法、饲养条件等进行规范。(3)组织一定规模的研究队伍,对骨代谢的调节激素在DO发病中的相互作用机制进行探讨,并加强肽类调节因子、氧自由基、血流变异常等因素在DO发病中作用的研究。(4)加强DO不同中医证型的微观辨证研究,并从中医药确切疗效角度逆向探讨DO的发病机制。相信随着相关领域的进展,随着研究的不断深入,DO的发病机制将会最终阐明。
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    (本文系福建自然科学基金资助课题)

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    (收稿:1998-10-20), 百拇医药