2017, Vol. 26
骨钙素 (osteocalcin，OC) 是成骨细胞分泌的非胶原蛋白，主要生理作用是维持骨的矿化速率，是骨转换和骨形成的指标。Lee等[1]的动物试验中已经证实OC是成骨细胞分泌的一种新型的内分泌激素，能调节能量代谢。临床研究发现血清OC水平与Ⅱ型糖尿病患者的血糖血脂代谢相关[2]。血清中完整OC会降解成骨钙素N端分子片段 (N-terminal midfragment of osteocalcin，N-MID)，用双抗体检测方法能检测N-MID浓度，反映血清中OC的总和，且N-MID生物活性稳定[3]。创伤后多种机制可引起应激性高血糖，比如胰岛素抵抗。本研究创伤男性为研究对象，旨在分析创伤后血清OC水平与空腹血糖 (fasting plasma glucose，FPG)、空腹胰岛素浓度 (fasting insulin，FINS)，胰岛素抵抗、细胞功能及血脂的关系。
1 资料与方法 1.1 一般资料收集2015年4月至2015年10月就诊于上海交通大学附属第六人民医院急诊抢救室的创伤男性病例 (创伤组)，选取同期本院健康体检中心与创伤组年龄，体质量指数 (BMI) 差异无统计学意义的健康男性为对照组。入选标准：18≤年龄≤60岁 (创伤组入选标准还包括伤后入院时间≤24 h)。排除标准：高血压、糖尿病、冠心病史、严重肝功能损害、严重肾功能损害、既往有慢性贫血病史、恶性肿瘤病史、甲状旁腺功能亢进或甲状腺功能紊乱、1年内有骨折病史、近期服用已知能影响骨代谢的药物，如维生素D、降钙素、雌激素等，创伤组排除标准还包括脑外伤和 (或) 休克病例。
1.2 标本的采集与检测记录两组研究对象的姓名、年龄、身高、体质量、血压、心率、现病史、既往史、既往药物使用情况；创伤患者还需记录创伤机制、创伤部位、伤后入院时间、检测前静脉补液量 (fluid resuscitation volume before testing，FRVT) 和创伤严重度评分 (ISS)。所有入选对象签署知情同意书，并通过上海市第六人民医院伦理委员会审查。且均过夜空腹12 h以上, 次日晨抽取肘静脉血液3~5 mL，依托医院检验医学中心检测所需指标，包括血常规、肝功能、肾功能、甲状腺功能，肿瘤指标，FPG，FINS，C-肽浓度 (C-peptide，C-P)、胆固醇 (total cholesterol，TC)、甘油三酯 (triglyceride，TG)、高密度脂蛋白 (high density lipoprotein，HDL-c)、低密度脂蛋白 (low density lipoprotein，LDL-c) 和OC等。
OC检测原理：完整OC或大分子OC在血清中不稳定，易降解成小分子骨钙素N端分子片段 (N-MID)，生物素化的抗N-MID骨钙素单克隆抗体和钌 (Ru) 标记的抗N-MID骨钙素单克隆抗体混合均匀，形成夹心复合物，再加入链霉亲和素包被的颗粒，让上述形成的复合物通过生物素和链霉亲和素间的反应结合到微粒上，微粒通过磁铁吸附到电极上，电极加压后产生化学发光。实验中采用瑞士罗氏 (Roche) 公司生产的Cobas-e-601型全自动电化学发光免疫分析仪进行电化学发光免疫 (electrochemiluminescence immunoassay，ECLIA) 检测，试剂采用罗氏诊断产品 (上海) 有限公司生产的骨钙素检测试剂 (德国生产)。
计算体质量指数 (body mass index，BMI)=体质量 (kg)/身高 (m2)；稳态模型胰岛素抵抗指数 (homeostasis model assessment-insulin resistance，HOMA-IR)=FINS (mU/L)×FPG (mmol/L)/22.5；稳态模型β细胞功能 (homeostasis model assessment of β-cell function，HOMA-β)=[FINS(mU/L)×6-3.33]/[FPG(mmol/L)-3.5]。
1.3 统计学方法用SPSS 19.0(IBM) 软件包处理数据，对服从正态分布的计量资料采用成组t检验分析，用均数±标准差 (x±s) 表示，偏态分布的计量资料采用秩和检验，用中位数和四分位数[M (P25, P75)]表示；Spearman相关分析法分析两变量之间的相关关系；多元线性回归分析血清OC水平与糖脂代谢指标的相关性。以P < 0.05为差异具有统计学意义。
2 结果 2.1 基本资料创伤组102例病例入选，以车祸伤和坠落伤为主 (56.9%和28.4%)，主要损伤类型为股骨和腰椎骨折 (44.1%和35.3%)，以单部位损伤为主 (77.5%)。检测前补液量 (208.78±98.68) mL，ISS为 (9.3±3.67)；80名健康男性入选对照组。两组人群的年龄、BMI、血压和TG差异无统计学意义；与对照组比较，创伤组血清OC水平、HOMA-β、TC、HDL-c和LDL-c较低 (P < 0.05)，而心率、FPG、FINS、C-P、HOMA-IR较高 (P < 0.05)，见表 1。
| 指标 | 创伤组(n=102) | 对照组(n=80) | P值 |
| 年龄(岁) | 41.9±12.6 | 42.7±13.8 | 0.865 |
| BMI (kg/m2) | 23.61±1.73 | 23.77±1.22 | 0.561 |
| SBP(mmHg) | 117.25±24.61 | 115.63±15.78 | 0.671 |
| DBP(mmHg)a | 72.00(60.00, 80.25) | 67.50(57.00, 78.00) | 0.318 |
| HR(次/min) | 88.89±19.82 | 79.10±10.66 | 0.001 |
| OC(μg/L) | 11.20±4.34 | 23.29±7.23 | < 0.01 |
| FPG(mmol/L) | 7.82±1.51 | 5.44±.53 | < 0.01 |
| FINS(mIU/L) | 12.40±3.69 | 7.42±2.60 | < 0.01 |
| C-P(pmol/L )a | 2.94(2.43, 4.30) | 2.11(1.59, 2.45) | < 0.01 |
| HOMA-IR | 4.24±0.33 | 1.72±0.39 | < 0.05 |
| HOMA-β | 18.32±8.71 | 22.14±3.33 | < 0.05 |
| HbA1Ca | 5.40(5.40, 5.60) | 5.35(5.30, 5.50) | 0.708 |
| TC(mmol/L)a | 3.36(2.71, 3.86) | 3.77(3.44, 4.17) | 0.007 |
| TG(mmol/L) | 1.19±0.65 | 1.24±0.36 | 0.603 |
| HDL-c(mmol/L)a | 0.99(0.73, 1.24) | 1.08(0.99, 1.37) | 0.002 |
| LDL-c(mmol/L) | 1.88±0.78 | 3.01±0.63 | < 0.01 |
| 注：BMI为体质量指数；SBP为收缩压；DBP为舒张压；HR为心率；OC为骨钙素；FPG为血糖；FINS为胰岛素；C-P为C-肽；HOMA-IR为稳态模型胰岛素抵抗指数；HOMA-β为稳态模型β细胞功能；HbA1C为糖化血红蛋白；TC为胆固醇；TG为甘油三酯；HDL-c为高密度脂蛋白；LDL-c为低密度脂蛋白；P < 0.05表示差异有统计学意义；1 mmHg=0.133 kPa；a采用中位数 (四分位数) 表示 | |||
在创伤人群中，以血清OC水平为自变量，以FRVT、ISS、FPG、FINS、C-P、HOMA-IR、HOMA-β、TC、TG、HDL-c和LDL-c为因变量进行相关分析发现创伤后血清OC水平与FINS、HOMA-IR、HOMA-β呈正相关关系 (P < 0.05)，与FPG、TC呈负相关关系 (P < 0.05)(表 2)，而与FRVT (r=-0.035；P=0.601)，ISS (r=-0.026；P=0.771)，C-P (r=0.086；P=0.339)，TG (r=0.115；P=0.199)，HDL-c (r=-0.066；P=0.464) 和LDL-c (r=0.029；P=0.749) 无明显相关关系。
| 指标 | r | P值 |
| FPG(mmol/L) | -0.209 | 0.006 |
| FINS(mU/L) | 0.303 | < 0.01 |
| HOMA-IR | 0.179 | 0.019 |
| HOMA-β | 0.345 | < 0.01 |
| TC(mmol/L) | -0.173 | 0.023 |
| 注：FPG为血糖；FINS为胰岛素；HOMA-IR为稳态模型胰岛素抵抗指数；HOMA-β为稳态模型β细胞功能；TC为胆固醇；P < 0.05为差异具有统计学意义 | ||
创伤人群中以血清OC水平为因变量，以FPG、FINS、HOMA-IR、HOMA-β、TC为自变量，控制年龄，BMI，检测前补液量和ISS等因素后进行多元线性回归分析示显示血清OC水平与胆固醇明显相关 (β=-0.812，P=0.024)(表 3)。
| 指标 | β | S.E. | 标准化β | t值 | P值 |
| FPG(mmol/L) | 0.161 | 0.693 | 0.054 | 0.233 | 0.816 |
| FINS(mU/L) | 0.312 | 0.668 | 0.250 | 0.468 | 0.640 |
| HOMA-IR | -0.354 | 1.441 | -0.125 | -0.245 | 0.806 |
| HOMA-β | 0.073 | 0.137 | 0.130 | 0.531 | 0.596 |
| TC(mmol/L) | -0.812 | 0.355 | -0.187 | -2.285 | 0.024 |
| 注：FRVT为检测前补液量；ISS 为创伤严重度评分；FPG为血糖；FINS为胰岛素；HOMA-IR为稳态模型胰岛素抵抗指数；HOMA-β为稳态模型β细胞功能；TC为胆固醇；以P < 0.05为差异具有统计学意义 | |||||
OC是一种沉积于骨基质中的非胶原蛋白，由成骨细胞、成牙质细胞, 软骨细胞分泌[4-6]。OC由人类1号染色体 (1q25-q31) 编码，受1, 25-二羟胆钙化醇调节[7-8]。OC基因含953个核苷酸，包含4个外显子和3个内含子[9]，OC肽链的17、21、24号位含3个γ-羧基谷氨酸残基，它们与钙离子亲和力高，有利于结合羟磷灰石沉积于骨基质中[10]。近年研究发现OC可以调节血糖血脂代谢。在Lee等[1]的实验中发现OC缺失小鼠较野生型小鼠出现胰岛体积变小，胰岛β细胞数目下降，血浆中胰岛素浓度及胰岛素敏感性下降，而血糖、甘油三酯浓度等升高，表明OC可影响血糖、脂代谢。该研究通过小鼠胰岛细胞和成骨细胞进行共同培养的多组细胞学实验进一步证实OC能刺激胰岛素细胞分泌胰岛素, 且不引起胰岛细胞其他激素的分泌。Ferron等[11]研究发现重组OC可以直接增加Ins1、Ins2、CyclinD1、CyclinD2和Cdk4的表达, 从而增加胰岛素的生成和β细胞增殖，表明OC是影响能量代谢的主要调节因子之一。
本实验中，创伤组血清OC水平较对照组低，但于此同时，创伤组表现出较健康对照组更高的FPG、FINS、HOMA-IR和较低的HOMA-β、TC、HDL-c、LDL-c。在之前的研究中，股骨颈骨折和胫骨骨折后早期血清OC水平呈下降趋势[12-13]。不同的人群中血清OC呈不同的水平，从幼儿期到青春期, 血清OC的浓度逐步升高，到青春期达高峰；在成人中，多项关于血清OC水平与糖尿病患者能量代谢的研究中，也能观察到血清OC呈低水平[2, 14-16]。高血糖可以抑制成骨细胞表面胰岛素受体 (insulin receptor，IR) 的敏感性，也可直接抑制成骨细胞生长和骨钙素的表达[17]，此外，高血糖对成骨细胞有直接毒害作用[18]，这与高血糖通过刺激活性氧簇 (reactive oxygen species，ROS) 的产生有关, 后者可削弱成骨细胞功能[19]。但是，更多的机制尚需继续探明。
本研究发现创伤组血清OC水平与FPG呈负相关关系，与FINS、HOMA-β呈正相关关系。在动物实验中，骨钙素缺失 (OC-/-) 小鼠血清OC水平下降的同时胰岛β细胞分泌功能减弱，血清胰岛素浓度下降，血糖浓度升高，当给予外源性OC时上述现象能得到纠正，这暗示OC能负调节血糖浓度[1]，虽然该实验中，低的血清OC水平伴随着低的胰岛素浓度，这不同于本研究中胰岛素浓度升高的现象，但OC与胰岛素浓度的正相关关系并没有发生改变，这是否提示血清OC浓度下降时依然可以影响胰岛β细胞的功能，但具体的机制尚需进一步研究。国外的研究中，大部分横断面研究均显示血清OC水平与血糖浓度存在负相关关系，即血清OC水平越低，血糖越高[2, 15-16, 20]，但不同的是，血清OC水平与HOMA-IR之间负相关关系在有部分报道中并没有观察到[14]。目前的大多数研究采用HOMA-IR来反映外周组织中胰岛素抵抗, 但胰岛素测定受外源性和血清中胰岛素干扰；另外，在创伤早期，胰岛素分泌受抑制，但伤后血糖升高和胰高血糖素分泌增加可以反馈性调节使胰岛素分泌逐渐增多。目前的研究主要是以代谢功能下降的中老年和 (或) 糖尿病患者为主要研究对象，这些研究对象本身存在胰岛功能下降和胰岛素抵抗现象的特征。
创伤的机体处于应激状态和较高能量消耗状态，多种途径可以使血脂分解代谢增加，比如使腺苷环化酶的作用增强，水解TG为游离脂肪酸, 在创伤早期为外周组织提供能量支持[21]，故血脂呈低水平。本研究的创伤组血淸OC水与TC呈显著负相关关系，没有观察到其与TG，HDL-c和LDL-c的相关关系。不同报道对血清OC水平与血脂代谢指标的相关性结果不一。男性2型糖尿病患者血清骨OC水平与TG、TC和LDL-c呈负相关，与HDL-c呈正相关关系[2]，但在另一项研究中没有观察到血清OC水平与TC、LDL-c和HDL-c的相关关系[15]，然而部分糖尿病患者中血清OC水平与TG呈正相关关系[14]，故血清OC水平与血脂代谢关系呈多样性，这种结果与可能与以下因素有关：饮食、环境、种族、肥胖和研究设计存在差异性[2]。但是，OC与血脂代谢之间存在密不可分的联系。在Lee等[1]中研究中，OC-/-小鼠血清OC水平下降的同时表现出高的TG浓度，皮下脂肪厚度也增加。临床研究也表明他汀类药物能增强骨钙素基因表达，进而负调节血脂代谢[22]。脂肪细胞和成骨细胞有共同的原始干细胞起源[23]，此外，在脂肪细胞分化和脂质平衡中起关键作用的过氧化物酶增殖物激活受体-γ通路能抑制成骨细胞分化和表达[24]。虽然临床报道血清OC水平与血脂不同相关关系，但骨和脂质代谢可能是相通的，这需要进一步研究以证实以及探讨具体机制。
综上所述，本实验探究血清OC水平在创伤男性患者中呈低水平，降低的血清OC水平与创伤患者的糖脂代谢有明显的相关关系，这补充说明血清OC是一种调节血糖血脂代谢的内分泌激素, 但是更多的机制需要完善，且尚不清楚究竟是OC还是血糖，或者其他的因素触发胰岛素-骨钙素信号前馈调节途径。
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