糖尿病是一種有多種并發(fā)癥的代謝性疾病,糖尿病性骨病是其中的一種。高血糖可以影響成骨細胞分化及骨質量,且骨形成減少通常伴有骨髓腔脂肪含量增加;不管是1型糖尿病還是2型糖尿病患者,都是骨質疏松的高危人群。這樣看來,似乎糖尿病本身是因,骨質疏松是果,然而新近研究發(fā)現(xiàn)骨骼可作為內分泌器官調節(jié)胰島素分泌及血糖平衡,那么這兩者應該是相互作用,相互影響的。
骨骼是一種內分泌器官
骨骼、糖代謝和生殖功能之間存在著共同的內分泌調節(jié)機制。骨骼可接受來自脂肪、胰腺甚至大腦的信號,它可作為一種內分泌器官,調節(jié)糖代謝以及生殖功能。瘦素能抑制骨量增加,這一作用首次證實了三者之間確實存在著相互調節(jié)的關系。脂肪組織分泌的瘦素除了經(jīng)典的抑制食欲和增加能量消耗的作用外,還可以抑制骨礦含量的增加,這種現(xiàn)象在哺乳動物和人類中均存在。傳統(tǒng)骨形成指標骨鈣素內分泌調節(jié)作用的發(fā)現(xiàn)則證實了骨是內分泌器官這一假設。
骨骼是如何調節(jié)能量代謝的?
科學家通過動物試驗證實了骨骼與能量代謝相關,骨鈣素純合敲除小鼠表現(xiàn)為高血糖及低胰島素血癥,并且胰島β細胞增殖降低導致β細胞量減少。給予野生小鼠注射羧化不全骨鈣素可刺激β細胞增殖及胰島素合成,改善糖代謝及增加能量消耗,抵抗飲食誘導的肥胖發(fā)生。骨鈣素的脫羧還與成骨細胞內胰島素信號密切相關,胰島素可作用于成骨細胞增加羧化不全骨鈣素的生成,后者又作用于胰島β細胞,刺激胰島素的合成及分泌,形成正反饋調節(jié)系統(tǒng)。上述正反饋調節(jié)若不受控制而持續(xù)發(fā)展,最終將導致低血糖的發(fā)生。因此,必然存在抑制性調節(jié)機制,這其中需要瘦素的參與。骨骼對糖代謝的調節(jié)作用非常復雜,受到相互作用、相互制約的兩個系統(tǒng)調控(欲了解詳細的信號通路及作用機制請點擊本文下方“閱讀原文”查看)。
高血糖及肥胖對骨骼的危害
在高糖和(或)肥胖合并胰島素抵抗狀態(tài)下,許多因素可以導致骨形成降低,引起糖尿病骨病,無論是1型還是2型糖尿病的骨折風險,尤其是四肢遠端骨折風險增加。高脂飲食導致細胞內飽和游離脂肪酸含量增加,最終引起胰島素受體泛素化和降解,胰島素受體的降解又引起骨吸收減弱及羧化不全骨鈣素的減少,進而影響到胰島素分泌及葡萄糖代謝。骨量的增長與營養(yǎng)物質,尤其是葡萄糖的攝入極其有關。葡萄糖是成骨細胞分化及發(fā)揮功能的重要調節(jié)分子,故任何影響葡萄糖攝取的飲食或其他因素終將影響骨量。骨髓中胰島素抵抗的脂肪細胞可能通過分泌炎癥因子,影響鄰近成骨細胞,損傷成骨形成。
1型糖尿病病程、血糖控制程度同骨密度的關系至今未能明確,但是1型糖尿病患者的慢性并發(fā)癥,如神經(jīng)病變和微血管病變可能會加重骨量丟失,其原因可能與骨組織局部的血供、神經(jīng)營養(yǎng)變化、骨轉換加快等因素有關。
2型糖尿病患者因為胰島素分泌相對不足,高血糖,高尿糖,滲透性利尿引起的尿鈣丟失,腎1a-羥化酶活性減弱,活性維生素D代謝障礙等都會引起骨量減少。
因此,糖尿病患者和肥胖者都應該關注自己的骨骼健康。
展望
骨骼調控糖代謝作用的發(fā)現(xiàn)開啟了探索骨與機體整體功能之間相互聯(lián)系的新領域。長期高糖及胰島素抵抗狀態(tài)下,成骨細胞能量利用及底物攝取能力會受到影響。通過探討骨與糖代謝相互關聯(lián)的各種分子機制,很可能會發(fā)現(xiàn)新的用于治療糖尿病相關骨病的方法。此外,還需進行大量的前瞻性臨床研究證明骨鈣素和(或)其他骨轉換指標預測胰島β細胞功能和新發(fā)糖尿病的意義,以及骨鈣素或其羧化不全形式是否有可能成為治療糖尿病的藥物。