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(zhì)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(zhì)疏松的高危人群。這樣看來(lái),似乎糖尿病本身是因,骨質(zhì)疏松是果,然而新近研究發(fā)現骨骼可作為內分泌器官調節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(zhù)共同的內分泌調節機制。骨骼可接受來(lái)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(shí)了三者之間確實(shí)存在著(zhù)相互調節的關(guān)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,這種現象在哺乳動(dòng)物和人類(lèi)中均存在。傳統骨形成指標骨鈣素內分泌調節作用的發(fā)現則證實(shí)了骨是內分泌器官這一假設。
骨骼是如何調節能量代謝的?
科學(xué)家通過(guò)動(dòng)物試驗證實(shí)了骨骼與能量代謝相關(guān),骨鈣素純合敲除小鼠表現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(guān),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,形成正反饋調節系統。上述正反饋調節若不受控制而持續發(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機制,這其中需要瘦素的參與。骨骼對糖代謝的調節作用非常復雜,受到相互作用、相互制約的兩個(gè)系統調控(欲了解詳細的信號通路及作用機制請點(diǎn)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(wú)論是1型還是2型糖尿病的骨折風(fēng)險,尤其是四肢遠端骨折風(fēng)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(jìn)而影響到胰島素分泌及葡萄糖代謝。骨量的增長(cháng)與營(yíng)養物質(zhì),尤其是葡萄糖的攝入極其有關(guān)。葡萄糖是成骨細胞分化及發(fā)揮功能的重要調節分子,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(guò)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(guān)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(huì )加重骨量丟失,其原因可能與骨組織局部的血供、神經(jīng)營(yíng)養變化、骨轉換加快等因素有關(guān)。
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(huì )引起骨量減少。
因此,糖尿病患者和肥胖者都應該關(guān)注自己的骨骼健康。
展望
骨骼調控糖代謝作用的發(fā)現開(kāi)啟了探索骨與機體整體功能之間相互聯(lián)系的新領(lǐng)域。長(cháng)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(huì )受到影響。通過(guò)探討骨與糖代謝相互關(guān)聯(lián)的各種分子機制,很可能會(huì )發(fā)現新的用于治療糖尿病相關(guān)骨病的方法。此外,還需進(jìn)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。