卜淑敏 張立萌

首都體育學(xué)院，北京 100191

骨骼是代謝活躍的器官，通過破骨細(xì)胞的骨吸收和成骨細(xì)胞的骨形成，在整個(gè)生命過程中不斷發(fā)生重塑[1]。在骨重塑過程中，作為骨骼代謝產(chǎn)物的骨源蛋白，如骨鈣素，可被釋放到循環(huán)血液中發(fā)揮骨的內(nèi)分泌功能[2-3]。骨鈣素是由成骨細(xì)胞合成和分泌的非膠原蛋白，是骨形成的主要生化標(biāo)志分子，可以反映成骨細(xì)胞的活性[2]。循環(huán)血液中的骨鈣素可以是完全羧化的，也可以是羧化不全的。羧化完全骨鈣素對(duì)羥基磷灰石具有更高的親和力，可通過調(diào)節(jié)成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞的活性在骨礦化中發(fā)揮重要作用，而羧化不全骨鈣素則以內(nèi)分泌的方式發(fā)揮骨鈣素的非骨性調(diào)節(jié)作用[2-3]。在小鼠中已證明骨鈣素能促進(jìn)胰島β細(xì)胞增殖、增強(qiáng)胰島素分泌和敏感性等[4-5]。在人類中，有橫斷面研究發(fā)現(xiàn)循環(huán)骨鈣素與空腹血糖(fasting blood glucose，F(xiàn)BG)或胰島素敏感性相關(guān)[6-9]。相比之下，也有研究發(fā)現(xiàn)循環(huán)骨鈣素與FBG水平或胰島素抵抗無相關(guān)性[10-11]。因此，根據(jù)研究設(shè)計(jì)或研究參與者的年齡、性別、體質(zhì)量指數(shù)(body mass index，BMI)等特征，有關(guān)骨鈣素與糖代謝相關(guān)性的現(xiàn)有研究結(jié)果仍存在一些爭(zhēng)議。另外，就筆者查閱文獻(xiàn)所知，目前有關(guān)循環(huán)骨鈣素與糖代謝相關(guān)性的人體橫斷面研究大多數(shù)是針對(duì)中老年人群或具有代謝性疾病的患者，而有關(guān)青年人群循環(huán)骨鈣素水平與糖代謝相關(guān)性的研究還鮮見[6-11]。鑒此，本研究以18～25歲的在讀大學(xué)生為研究對(duì)象，觀察在讀大學(xué)生的循環(huán)骨鈣素水平及其與其他骨轉(zhuǎn)換生化分子、鈣調(diào)節(jié)激素以及糖脂代謝生化分子之間的相關(guān)性，旨在為更好地促進(jìn)青年人群的健康以及慢性疾病的預(yù)防提供理論參考依據(jù)。

1 對(duì)象和方法

1.1 對(duì)象

本研究從某大學(xué)篩選了103名符合試驗(yàn)要求的非體育專業(yè)在讀大學(xué)生，其中男性54名，女性49名。納入標(biāo)準(zhǔn)：年齡為18～25歲，18.5 kg/m2≤BMI<28 kg/m2，身體健康，無任何急慢性疾病，無煙酒等不良嗜好，近1年沒有服用過任何影響骨代謝、糖脂代謝的藥物。所有受試者都自愿參加本研究，并填寫關(guān)于生活方式和日常運(yùn)動(dòng)情況的調(diào)查問卷。所有受試者在試驗(yàn)前均簽署知情同意書，本研究方案得到我校道德倫理委員會(huì)的批準(zhǔn)。

1.2 方法

1.2.1身體基本指標(biāo)的檢測(cè)：身高、體重使用華聚超聲波DHM-16型身高體重秤測(cè)量，并計(jì)算BMI，計(jì)算公式為：BMI=體重/身高的平方 (國際單位kg/m2)。BMI判斷標(biāo)準(zhǔn)[12]： 18.5 kg/m2≤BMI<24 kg/m2為體重正常；24 kg/m2≤BMI<28 kg/m2為超重。

血壓使用魚躍臺(tái)式血壓計(jì)測(cè)量，每位受試者測(cè)兩次，中間間隔1 min，取平均值作為統(tǒng)計(jì)數(shù)值。

1.2.2血清樣本的采集和指標(biāo)的檢測(cè)：清晨空腹?fàn)顟B(tài)下，實(shí)驗(yàn)人員帶領(lǐng)受試者到北京市中關(guān)村醫(yī)院體檢中心進(jìn)行抽血，每位受試者被抽取肘靜脈血10 mL，所有血液檢測(cè)指標(biāo)的檢測(cè)均由中關(guān)村醫(yī)院檢驗(yàn)科完成，所用儀器為Beckman Coulter AU 2700全自動(dòng)生化分析儀或羅氏cobas e 601免疫測(cè)定分析儀，所用檢測(cè)試劑和方法均為臨床檢驗(yàn)認(rèn)可的。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

2 結(jié)果

2.1 受試者基本資料

受試者的基本資料見表1。由表1可知，除BMI外，受試者所有檢測(cè)指標(biāo)的平均值均在正常范圍內(nèi)。將受試者按性別分組后，女性的身高、體重、BMI、收縮壓、舒張壓以及血清25(OH)D、堿性磷酸酶(alkaline phosphatase，ALP)、總膽固醇(total cholesterol，TC)和FBG水平均顯著低于男性，而血清高密度脂蛋白膽固醇(high density lipoprotein cholesterol，HDL-C)水平顯著高于男性，其他檢測(cè)指標(biāo)均無顯著性差異。

表1 受試者基本資料Table 1 Basic data of the subjects

此外，男大學(xué)生血清骨鈣素水平平均值為(25.84±9.84) ng/mL，女大學(xué)生血清骨鈣素水平平均值為(20.35±5.79) ng/mL，兩組有顯著性差異。

2.2 大學(xué)生循環(huán)骨鈣素水平與其他檢測(cè)指標(biāo)的相關(guān)性分析

由表2可知，男大學(xué)生血清骨鈣素水平與年齡(r=-0.322，P=0.018)和BMI(r=-0.334，P=0.014)呈負(fù)相關(guān)，而與甲狀旁腺激素(parathyroid hormone，PTH；r=0.331，P=0.014)和ALP(r=0.404，P=0.002)水平呈正相關(guān)；調(diào)整年齡、身高、體重、BMI、收縮壓、舒張壓等人體基本指標(biāo)后，血清骨鈣素水平與PTH和ALP水平的相關(guān)性均消失，代之出現(xiàn)的是與胰島素(r=0.481，P=0.001)和穩(wěn)態(tài)模型評(píng)估胰島素抵抗指數(shù)(homeostasis model assessment of insulin resistance，HOMA-IR；r=0.466，P=0.002)呈正相關(guān)。

表2 男大學(xué)生血清骨鈣素水平與其他檢測(cè)指標(biāo)的Pearson和偏相關(guān)分析Table 2 Pearson and partial correlation analysis of serum osteocalcin and other detected parameters in male university students

由表3可知，女大學(xué)生血清骨鈣素水平與體重(r=-0.424，P=0.002)和BMI(r=-0.456，P=0.001)呈負(fù)相關(guān)，與PTH(r=0.396，P=0.005)、ALP(r=0.325，P=0.022)、磷(r=0.283，P=0.049)和FBG(r=0.509，P=0.000)水平呈正相關(guān)；調(diào)整年齡、身高、體重、BMI、收縮壓、舒張壓等人體基本指標(biāo)后，血清骨鈣素水平與FBG水平仍呈正相關(guān)，而與PTH和ALP水平的相關(guān)性消失，代之出現(xiàn)的是與血清25(OH)D (r=0.455，P=0.010)、鈣(r=0.387，P=0.031)和HDL-C (r=0.391，P=0.030)水平呈正相關(guān)。

表3 女大學(xué)生血清骨鈣素水平與其他檢測(cè)指標(biāo)的Pearson和偏相關(guān)分析Table 3 Pearson and partial correlation analysis of serum osteocalcin and other detected parameters in female university students

2.3 大學(xué)生循環(huán)骨鈣素水平的多因素回歸分析

選擇與男大學(xué)生骨鈣素水平相關(guān)的單因素進(jìn)行多重線性回歸分析，即以骨鈣素水平為因變量，年齡、BMI、PTH、ALP為自變量進(jìn)行多重線性回歸分析的結(jié)果見表4。由表4可知，年齡、BMI和PTH是男大學(xué)生血清骨鈣素水平的獨(dú)立相關(guān)因素，其中年齡和BMI是獨(dú)立負(fù)相關(guān)因素，而PTH是獨(dú)立正相關(guān)因素。

表4 男大學(xué)生血清骨鈣素水平的多因素相關(guān)性分析Table 4 Multivariate correlation analysis of serum osteocalcin level in male university students

選擇與女大學(xué)生骨鈣素水平相關(guān)的單因素進(jìn)行多重線性回歸分析，即以骨鈣素水平為因變量，體重、BMI、PTH、ALP、磷、FBG為自變量進(jìn)行多重線性回歸分析的結(jié)果見表5。由表5可知，只有FBG水平是女大學(xué)生血清骨鈣素水平的獨(dú)立正相關(guān)因素。

表5 女大學(xué)生血清骨鈣素水平的多因素相關(guān)性分析Table 5 Multivariate correlation analysis of serum osteocalcin in female university students

3 討論

骨是一種在整個(gè)生命周期中不斷被分解又不斷重建的結(jié)締組織，其分解和重建的速率受年齡和性別的影響。作為成骨活動(dòng)標(biāo)志的骨鈣素，其循環(huán)水平也隨年齡和性別的不同而不同[13]。Jung等[13]研究表明，小于50歲的受試者的血清骨鈣素水平無性別差異，而大于等于50歲的受試者的血清骨鈣素水平則具有性別差異，其中女性高于男性。而本研究的結(jié)果卻表明，健康在校男大學(xué)生的血清骨鈣素水平顯著高于女大學(xué)生。究其原因，一方面可能與兩項(xiàng)研究受試者年齡的選擇范圍不一樣有關(guān)。本研究受試者的年齡范圍為18～25歲，而Jung等[13]研究為20～49歲。另一方面可能還與受試者的BMI有關(guān)[14]。因?yàn)楝F(xiàn)有的研究數(shù)據(jù)顯示，兒童[15-16]、青少年[17]、青年[18]、老年男性[19]、絕經(jīng)后婦女[20]的血清骨鈣素水平均與BMI顯著負(fù)相關(guān)。本研究的Pearson相關(guān)分析也表明，健康在校男、女大學(xué)生受試者的血清骨鈣素水平均與BMI呈負(fù)相關(guān)。進(jìn)一步進(jìn)行多因素回歸分析后發(fā)現(xiàn)，BMI僅是男大學(xué)生受試者的獨(dú)立負(fù)相關(guān)因素。此外，本研究中男性正常體重受試者的血清骨鈣素水平顯著高于超重受試者，而女性正常體重和超重受試者之間無顯著性差異(實(shí)驗(yàn)結(jié)果未附)?？梢姡写髮W(xué)生血清骨鈣素水平可能更易受BMI的影響。已知睪酮是維持男性骨骼健康的必需激素，骨鈣素是骨形成的標(biāo)志分子，盡管有研究表明青春發(fā)育期男童(11～12歲)[21]以及60～75歲老年人群[22]血清骨鈣素水平與睪酮水平呈正相關(guān)，但本研究中男大學(xué)生受試者血清骨鈣素水平高于同齡女性究竟是與垂體-性腺軸有關(guān)還是與BMI有關(guān)需進(jìn)一步采集大樣本量進(jìn)行研究探討。

骨代謝受局部因素和參與人體生長發(fā)育的內(nèi)分泌激素的調(diào)節(jié)。與骨代謝相關(guān)的生物分子在臨床上已用于幫助診斷老年人的骨特異性病理過程或幫助預(yù)知老年人骨丟失。和骨鈣素相似，ALP也是由成骨細(xì)胞分泌的骨轉(zhuǎn)換生化標(biāo)志物，而 PTH是調(diào)節(jié)鈣磷代謝的基礎(chǔ)鈣調(diào)節(jié)激素，可通過促進(jìn)骨溶解而升高血鈣。研究已經(jīng)表明，骨鈣素、ALP、PTH等在一些被選擇的人群(如絕經(jīng)后婦女)中對(duì)預(yù)知其是否存在骨丟失具有一定的臨床參考意義[20，23]。然而這些研究大部分是在圍絕經(jīng)期女性或絕經(jīng)后女性中進(jìn)行的，這些重要的與骨代謝相關(guān)的生物標(biāo)志物在青年人群中的相互作用還不是很確定。本研究的Pearson相關(guān)分析表明，男、女大學(xué)生受試者的血清骨鈣素水平均與ALP和PTH水平呈正相關(guān)，經(jīng)年齡、身高、體重、BMI等人體基本指標(biāo)較正后，相關(guān)性均消失，但經(jīng)多元回歸分析后卻發(fā)現(xiàn)男大學(xué)生受試者的血清骨鈣素水平與PTH水平獨(dú)立正相關(guān)，女大學(xué)生受試者則無相關(guān)性。提示大學(xué)生血清骨鈣素水平與PTH水平的相關(guān)性具有性別差異。雖然這種性別差異的確切潛在機(jī)制目前還不清楚，但PTH水平增加，導(dǎo)致骨形成和骨吸收增加，結(jié)果使釋放到循環(huán)血液中的循環(huán)骨鈣素增加[2]，推測(cè)這可能是男大學(xué)生循環(huán)骨鈣素與PTH正相關(guān)的機(jī)制之一。

盡管動(dòng)物[4-5]和細(xì)胞體外[24]研究均表明，骨鈣素能刺激胰島?細(xì)胞分泌胰島素，但有關(guān)骨鈣素與血糖穩(wěn)態(tài)維持的人體橫斷面研究的結(jié)果目前卻并不一致。一項(xiàng)涉及39項(xiàng)研究、23 381例人的薈萃性分析研究表明，無論是總骨鈣素還是羧化不全骨鈣素水平均與FBG和糖化血紅蛋白呈負(fù)相關(guān)[25]。然而Polgreen等[18]招募了137名平均年齡為18.6歲的年輕人進(jìn)行的研究結(jié)果卻表明，羧化不全骨鈣素與任何糖代謝指標(biāo)都無相關(guān)性。另外，Giudici等[17]選取年齡為16.3歲不同BMI青少年進(jìn)行的研究得出的結(jié)果也表明，骨鈣素與糖代謝指標(biāo)無相關(guān)性。本研究的Pearson相關(guān)分析表明，女大學(xué)生受試者的循環(huán)骨鈣素水平與FBG水平呈正相關(guān)，但男大學(xué)生受試者的循環(huán)骨鈣素水平卻與FBG水平無相關(guān)性。經(jīng)年齡、身高、體重、BMI、收縮壓、舒張壓等人體基本指標(biāo)校正后的偏相關(guān)分析以及多重線性回歸分析均表明，女大學(xué)生受試者循環(huán)骨鈣素水平與FBG水平仍呈正相關(guān)。提示大學(xué)生血清骨鈣素水平與FBG水平的相關(guān)性具有性別差異。綜上所述，人體內(nèi)骨鈣素與葡萄糖代謝指標(biāo)的相關(guān)性比較復(fù)雜，可能應(yīng)根據(jù)年齡、性別、BMI以及糖代謝相關(guān)指標(biāo)是否正常來解釋[13-14]。

本研究存在一些局限性。首先，本研究的大學(xué)生受試者數(shù)量有限。其次，本研究只檢測(cè)了血清總骨鈣素水平，而沒有分別檢測(cè)血清羧化骨鈣素和羧化不全骨鈣素水平，而已知骨鈣素的內(nèi)分泌作用主要由羧化不全骨鈣素發(fā)揮。最后，本研究為橫斷面設(shè)計(jì)，無法確定相關(guān)因素與骨鈣素之間的因果和時(shí)間關(guān)聯(lián)。眾所周知，代謝相互作用是多因素的，這可能導(dǎo)致雖然有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但是弱關(guān)聯(lián)。因此，不能排除在本研究中未測(cè)量的其他變量也可能在這些代謝通路中起作用的可能性。盡管存在這些局限性，但本研究的結(jié)果清楚地表明骨鈣素與糖代謝在女大學(xué)生能量代謝中的相互作用。

綜上所述，本研究表明在讀大學(xué)生的循環(huán)骨鈣素水平及其與年齡、BMI、PTH和FBG的相關(guān)性具有性別差異，其中FBG僅是女大學(xué)生循環(huán)骨鈣素水平的獨(dú)立正相關(guān)因素，而PTH僅是男大學(xué)生循環(huán)骨鈣素水平的獨(dú)立正相關(guān)因素，年齡和BMI僅是男大學(xué)生循環(huán)骨鈣素水平的獨(dú)立負(fù)相關(guān)因素。