空腹血清果糖暴露对老年人群骨代谢细胞因子的影响.pdf

苏威武,刘效成,覃心如,等.空腹血清果糖暴露对老年人群骨代谢细胞因子的影响J.中南医学科学杂志,2023,51(5):679-682,736.收稿日期 2023-04-07修回日期 2023-08-21基金项目 湖南省科技创新重点工程项目(2020sk1012);湖南省自然科学基金项目(2022JJ30547);湖南省教育厅优秀青年基金项目(20B491)作者简介 苏威武,副主任医师,研究方向为疾病预防与控制,E-mail 为 20402817 。通信作者王穆,博士,助理研究员,研究方向为流行病学,E-mail 为 。DOI:10.15972/ki.43-1509/r.2023.05.012临床医学空腹血清果糖暴露对老年人群骨代谢细胞因子的影响苏威武1,刘效成2,覃心如3,王穆2,31.长沙市岳麓区疾病预防控制中心,湖南长沙 410013;2.南华大学衡阳医学院附属南华医院临床研究所,湖南衡阳 421002;3.南华大学衡阳医学院公共卫生学院,湖南衡阳 421001摘 要 目的 探讨空腹血清果糖暴露对老年人群骨代谢细胞因子的影响。方法 对社区居民进行空腹血清果糖检测,从其中随机筛选出 37 名果糖高暴露老年人作为研究对象,并严格按照年龄及性别为其匹配 37 名未检出血清果糖的居民作为对照,应用流式细胞仪检测研究对象空腹血清中的骨保护素(OPG)、骨桥蛋白(OPN)、血小板衍生因子(PDGF-BB)、肝/骨/肾碱性磷酸酶(ALPL)、抗酒石酸酸性磷酸酶 5(ACP5)、瘦素(leptin)、核因子-B受体活化因子配体(RANKL)、肿瘤坏死因子-(TNF-)、白细胞介素(IL)-6、甲状旁腺激素(PTH)、IL-1、骨形态发生蛋白 2(BMP-2)和 dickkopf WNT 信号通路抑制剂 1(DKK-1)等与骨代谢相关的细胞因子,分析果糖暴露对上述细胞因子的影响。结果 与未检出空腹血清果糖的老年人群相比,果糖高暴露老年人群血清 OPN、ALPL、IL-6、DKK-1 显著升高(P0.05)。结论果糖可能通过 OPN、ALPL、IL-6 和 DKK-1 等细胞因子干扰老年人群骨代谢。关键词 果糖;老年人群;骨代谢;细胞因子中图分类号 R181.3文献标识码 AThe effect of fasting serum fructose exposure on bone metabolism-associated cytokinesin elderly populationSU Weiwu1,LIU Xiaocheng2,QIN Xinru3,WANG Mu2,31.Yuelu District Center for Disease Control and Prevention,Changsha 410013,Hunan,China;2.Clinical Research Institu-te,Affiliated Nanhua Hospital,Hengyang Medical School,University of South China,Hengyang 421002,Hunan,China;3.School of Public Health,Hengyang Medical School,University of South China,Hengyang 421001,Hunan,ChinaABSTRACT Aim To investigate the effect of fasting serum fructose exposure on bone metabolism-associated cyto-kines in the elderly population.Methods Fasting serum fructose testing was performed among community residents,and 37 elderly individuals exposed to high fructose were randomly selected as the study subjects.Thirty-seven residentswith barely detectable serum fructose were matched strictly as the control group according to age and gender.The serumlevels of osteoprotegerin(OPG),osteopontin(OPN),platelet derived factor(PDGF-BB),liver/bone/kidney alkalinephosphatase(ALPL),tartaric acid resistant acid phosphatase 5(ACP5),leptin,nuclear factor-B receptor activating fac-tor ligand(RANKL),tumor necrosis factor (TNF-),interleukin-6(IL-6),parathyroid hormone(PTH),IL-1,bone morphogenetic protein 2(BMP-2)and dickkopf WNT signaling pathway inhibitor 1(DKK-1)were measured by usingflow cytometry.ResultsCompared with the elderly population with no detectable fasting serum fructose,the serumOPN,ALPL,IL-6,and DKK-1 in the elderly population with high fructose exposure were significantly increased(P0.05).ConclusionFructose may interfere with bone metabolism in the elderly population through cytokinessuch as OPN,ALPL,IL-6,and DKK-1.KEY WORDS fructose;elderly population;bone metabolism;cell factor976CN 43-1509/R 中南医学科学杂志 2023 年第 51 卷第 5 期 自 1967 年引入高果糖玉米糖浆(high fructosecorn syrup,HFCS)以 来,果 糖 的 消 费 量 迅 速 增加1-5。果糖摄入对骨骼健康的影响日益受到重视6-8。但目前在人群水平上的研究甚少。本研究应用流式细胞仪检测了老年果糖暴露人群和非暴露对照人群血清13 种骨代谢细胞因子的含量,包括骨保护素(osteoprotegerin,OPG)、骨桥蛋白(osteopontin,OPN)、血小板衍生因子-BB(platelet-derived growthfactor-BB,PDGF-BB)、肝/骨/肾碱性磷酸酶(alkalinephosphatase,liver/bone/kidney,ALPL)、抗酒石酸酸性磷酸酶5(tartaric acid resistant acid phosphatase 5,ACP5)、瘦素(leptin)、核因子-B 受体活化因子配体(nuclear factor-B receptor activating factor ligand,RANKL)、肿瘤坏死因子-(tumor necrosis factor-,TNF-)、白细胞介素(interleukin,IL)-6、甲状旁腺激素(parathyroid hormone,PTH)、IL-1、骨形态发生蛋白-2(bonemorphogeneticprotein-2,BMP-2)和dickkopf WNT 信号通路抑制剂-1(dickkopf WNT sig-naling pathway inhibitor 1,DKK-1),并分析两组人群中这些骨代谢相关细胞因子的差异,以期为老年人群骨代谢相关疾病的防治提供科学依据。1 资料和方法1.1 主要试剂与设备骨代谢流式多因子检测试剂盒购自美国 LEG-ENDplexTM公司(Cat.No.741360);果糖检测试剂盒购自上海臻科生物科技有限公司(Cat.No.G20221010H);双激光6 色流式细胞仪购自深圳市达科为生物技术股份有限公司(型号:EXFLOW-206-0016)。1.2 人群的选择课题组前期对湖南省衡阳市某社区约 2 000 人空腹血清进行了果糖检测。从中随机抽取 37 名果糖高暴露老年人及 37 名未检出血清果糖且严格匹配年龄和性别的老年人为本研究的对象,并检测两组研究对象血清 13 个骨代谢细胞因子的含量。所有研究对象均填写了知情同意书。本研究方案经南华大学附属南华医院伦理委员会批准(伦理批准号 2022-KY-167)。所有试验根据赫尔辛基宣言或其他相关指南和法规的原则进行。1.3 血清果糖检测采用微板法检测晨起空腹血清果糖质量浓度。主要原理:果糖经特异性酶的作用后转化为葡糖糖,葡萄糖在己糖激酶等酶复合物的作用下,使还原型辅酶的量不断增加,用酶标仪检测340 nm 下该物质的增加量,进而计算得到果糖质量浓度。1.4 血清骨代谢细胞因子检测首先将预混合珠瓶在超声仪浴中超声处理1 min,并在涡旋中超声处理30 s;将20洗涤缓冲液加热至室温,混匀使所有盐溶解;用475 mL 去离子水稀释25 mL20洗涤缓冲液,未使用的部分储存在2 8,最长可储存1 个月。添加 5.0 mL LEGENDplexTM测定缓冲液至装有冻干 Matrix A 的瓶子中,涡旋15 min 以使其完全溶解,剩余的 Matrix A 在-70 下保存不能超过 1 个月。取 50 L 空腹血清样本加入50 L 测试缓冲液,将所有试剂放至室温后加入“V”形底板。流式细胞仪主要设置参数为报告通道FL2;通道发射激光 575 nm;分类通道 FL4;通道发射激光 660 nm。1.5 统计学分析采用 SPSS 21.0 统计软件分析。正态分布资料采用两样本均数 t 检验,非正态分布资料采用秩和检验;两样本率的比较采用卡方检验;果糖与骨代谢相关细胞因子间的关联关系采用多变量 Logistics回归模型分析。P0.05 为差异有统计学意义。2 结 果2.1 果糖暴露与非暴露人群的一般资料比较与未检出血清果糖的人群相比,果糖暴露人群高密度脂蛋白显著降低、心率显著升高(P0.05;表1)。表 1 果糖暴露与非暴露人群一般资料比较(n=37)指标果糖非暴露人群果糖暴露人群年龄/岁70.227.7570.227.75男性/例(%)17(45.95)17(45.95)果糖/(mg/L)0229.39245.31a尿酸/(mol/L)323.7877.58329.2233.01体质指数/(kg/m2)23.192.8322.033.08收缩压/mmHg136.7618.80135.7018.98舒张压/mmHg74.359.1272.927.68血红蛋白/(g/L)134.9513.55132.0311.14白细胞数/(109个/L)6.791.476.491.59血小板/(109个/L)219.4349.77217.5759.01空腹血糖/(mmol/L)6.061.326.542.58总胆固醇/(mmol/L)4.951.034.621.00甘油三酯/(mmol/L)1.380.771.370.95低密度脂蛋白/(mmol/L)2.760.642.660.66高密度脂蛋白/(mmol/L)1.520.261.390.25a心率/(次/min)7297810a 注:a 为 P0.99),其中,OPG、OPN、PDGF-BB、ALPL、ACP5、leptin、PTH、DKK-1 等因子的拟合曲线的 R20.999。2.3 果糖高暴露老年人群与对照人群血清骨代谢细胞因子的水平差异分析与未检出血清果糖的人群相比,果糖高暴露人群血清 OPN、ALPL、IL-6、DKK-1 等细胞因子显著升高(P0.05,表 3)。3 讨 论随着年龄的增加,骨骼疾病的发病风险也随之增加,绝经后女性及老年群体患病风险更高。2006年统计数据显示,中国已经有接近7 000 万骨质疏松表 3 血清果糖对骨代谢细胞因子影响的OR 值和 95%置信区间指标OR(95%CI)POPG0.999(0.996 1.001)0.279OPN1.003(1.000 1.006)0.078PDGF-BB1.001(0.998 1.003)0.586ALPL1.001(0.999 1.004)0.287ACP51.000(0.998 1.002)0.882leptin1.002(0.999 1.004)0.193RANKL1.000(0.998 1.003)0.820TNF-0.999(0.997 1.001)0.473IL-60.999(0.997 1.002)0.604PTH1.000(0.998 1.002)0.937IL-11.000(0.997 1.002)0.774BMP-20.999(0.997 1.002)0.668DKK-11.000(0.998 1.003)0.703患者及超过 2 亿的骨量减少患者9。随着人口老龄化的加剧,中国骨代谢相关疾病患者的数量还将上升。果糖有两大代谢特征:首先,果糖显著增强糖酵解,抑制能量消耗、促进脂肪及糖原的生成;其次,果糖在进入细胞后被快速磷酸化,导致细胞内磷酸盐急剧下降,从而激活一磷酸腺苷脱氨酶-2,促使一磷酸腺苷降解为肌苷酸并最终降解为尿酸10。在食物缺乏的条件下,果糖独特的代谢机制增强了人类祖先的生存能力;但在当前普遍能量过剩的情况下,果糖可能增加肥胖、代谢综合征及高尿酸血症的发病风险10。然而,果糖对骨代谢的影响目前还缺乏人群水平的证据。本研究应用小样本人群186CN 43-1509/R 中南医学科学杂志 2023 年第 51 卷第 5 期探索性分析发现果糖高暴露人群血清 OPN、ALPL、IL-6 和 DKK-1 显著升高。成骨细胞表面的 RANKL、NF-B 受体的活化因子(RANK)和 OPG 是破骨细胞发生和调节骨吸收的关键决定因素11。在去卵巢大鼠模型中,给予10%的果糖喂食能显著升高 RANKL12。本研究在人群水平上并没有发现果糖暴露对 RANKL 和 OPG有显著影响。IL-6 能上调成骨细胞表面 RANKL 的表达和加速 RANK 信号,从而直接导致骨质破坏13。本研究中,IL-6 显著升高但 RANKL 没有明显变化,表明果糖暴露能增加机体的炎症水平。成骨细胞、骨细胞及破骨细胞均可分泌 OPN,在骨基质的矿化和吸收过程中有重要作用。研究发现,类风湿性关节炎患者血清 OPN 显著升高,其中,伴有骨侵蚀的患者血清 OPN 更高14。OPN 在正常细胞和组织中的表达受抑制,只有在炎症或组织损伤时其表达才增强。果糖暴露导致 OPN 显著升高,可能与果糖暴露升高机体炎症水平有关系。DKK-1 是 dickkopf 家族的成员。研究发现,类风湿关节炎患者循环 DKK-1 水平显著升高,且 DKK-1的异常表达引起的骨代谢功能障碍参与了类风湿关节炎中病理性骨侵蚀的发病15。本研究结果显示,果糖高暴露人群血清 DKK-1 显著增高,提示果糖暴露可能与类风湿关节炎有关,但还需进一步的证据。ALPL 在肝脏、骨骼和肾脏中分布最多,在碱性条件下(pH 8 10)能水解磷酸单酯,从而参与骨骼的矿化过程16。果糖暴露人群 ALPL 水平的升高并不代表果糖暴露能增加骨骼的矿化,还应检测ALPL 的活性。本文结果显示,果糖暴露显著降低高密度脂蛋白、显著升高心率。高密度脂蛋白具有抗炎、抗氧化及血管保护等生物学作用17。既往一项大型随机对照研究也报道了果糖暴露与高密度脂蛋白显著降低有关18;在慢性肾病患者中也观察到果糖能降低高密度脂蛋白19。果糖对高密度脂蛋白的降低作用可能与其能加强脂肪生成有关10。在果糖升高心率方面,既往有动物实验结果与此一致20,可能与果糖的血压保持作用有关10。本研究应用流式细胞术检测了 37 名高果糖暴露人群和 37 名对照人群血清骨代谢相关细胞因子的改变情况,发现 OPN、ALPL、IL-6 和 DKK-1 四种细胞因子与果糖暴露显著相关。但所纳入的样本量相对较小,回归分析的结果为阴性可能与此有关,后期应该在此研究的基础上开展更大规模的人群流行病学研究进行验证。参考文献1 JOHNSON R J,SEGAL M S,SAUTIN Y,et al.Potential role ofsugar(fructose)in the epidemic of hypertension,obesity and themetabolic syndrome,diabetes,kidney disease,and cardiovasculardisease J.Am J Clin Nutr,2007,86(4):899-906.2 MARRIOTT B P,COLE N,LEE E.National estimates of dietaryfructose intake increased from 1977 to 2004 in the United StatesJ.J Nutr,2009,139(6):1228S-1235S.3 TAPPY L,L K A.Metabolic effects of fructose and the 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5,2023平较肠溶胶囊组和腰痛宁组高,MDA、AOPP 水平较肠溶胶囊组和腰痛宁组降低,提示二花地龙胶囊可有效改善氧化应激反应。中医学显示,肝脏的病损通常会导致肾功能障碍,从而引起腰部疼痛,而二花地龙胶囊中地龙等有效药物成分具有补肝益肾的作用,进一步改善了腰痛。此外,腰痛的发生与炎症反应有关11。本研究显示,二花地龙组相关炎症因子水平均比肠溶胶囊组和腰痛宁组低,提示二花地龙胶囊具有一定的抗炎作用,这与二花地龙胶囊中金银花等的用药机制有关,在提高抗氧化应激的同时,减弱了炎症反应,使患者临床症状得到改善,疗效显著。综上所述,二花地龙胶囊治疗气滞血瘀型 UDH患者的疗效显著,且可有效提高抗氧化应激效果,降低炎症反应,值得临床推广。参考文献1 王志鹏,张晓刚,李元贞,等.经皮内窥镜下腰椎间盘切除术治疗复发性腰椎间盘突出症并发症的 Meta 分析J.中国脊柱脊髓杂志,2020,30(1):53-61.2 鲁齐林,竺义亮,李绪贵,等.腰椎间盘突出症患者微创手术术前不良心理状态调查及对预后的影响J.中国全科医学,2020,23(14):1740-1746,1752.3 王永胜,陈有,倪文璐,等.保守治疗对腰椎间盘突出症患者坐骨神经直径及下肢痛的影响J.颈腰痛杂志,2020,41(2):216-218.4 洪海平,方胜利,丁功福,等.基于“瘀水互患”理论化瘀利水法治疗气滞血瘀型腰椎间盘突出症J.中国中医骨伤科杂志,2020,28(1):18-22.5 胡有谷.腰椎间盘突出症M.3 版.北京:人民卫生出版社,2004:46.6 国家中医药管理局.中医病症诊断疗效标准S.南京:南京大学出版社,1994:201-202.7 ZHOU Z,ZHANG Y,CHEN W,et al.Massage manipulation lowback muscle exercise for lumbar intervertebral instability:a prelimi-nary randomized clinical trialJ.J Pak Med Assoc,2020,70(2):324-336.8 蔡鑫,唐芳,马武开,等.腰痛宁胶囊治疗腰椎间盘突出症随机对照试验系统评价与 Meta 分析J.中医杂志,2021,62(17):1504-1508.9 肖会敏,何悦,雷美娜,等.地龙胶囊的 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