血清铁在2型糖尿病患者骨质疏松中的研究进展

Research Progress of Serum Iron in Osteoporosis of Type 2 Diabetes Patients

摘要: 铁是人体中众多微量元素之一，其参与体内多种氧化反应催化生成多种氧自由基，是许多酶的重要组成部分，机体铁含量缺乏时，将会损害糖的分解，导致血糖的升高，此外，铁含量的下降将会使自由基产生过多，氧化应激反应增强，从而促进了糖尿病的发生发展，2型糖尿病和骨质疏松都是比较高发的慢性代谢性疾病，也是患病率、致残率及致死率较多的疾病之一，极大地降低了患者的生活质量，威胁患者的生命健康，同时也给社会带来了极大的负担以及经济压力，但是目前其发病机制仍不明确，为此，本文总结相关文献内容，并介绍血清铁在2型糖尿病患者骨质疏松中的研究进展，为今后的研究提供参考。

Abstract: Iron is one of the many trace elements in the human body. It participates in various oxidation reac-tions in the body and catalyzes the generation of a variety of oxygen free radicals. It is an important part of many enzymes. When the body is deficient in iron, it will damage the decomposition of sugar, leading to the increase of blood sugar. In addition, the decrease of iron content will lead to the gen-eration of excessive free radicals and the enhancement of oxidative stress reaction, thus promoting the occurrence and development of diabetes, Type 2 diabetes and osteoporosis are both chronic metabolic diseases with high incidence, and are also one of the diseases with high prevalence, disa-bility and mortality rates. They greatly reduce the quality of life of patients, threaten their life and health, and also bring great burden and economic pressure to the society. However, the pathogene-sis is still unclear. Therefore, this paper summarizes the relevant literature. The research progress of serum iron in type 2 diabetes patients with osteoporosis was also introduced, providing reference for future research.

1. 引言

骨质疏松症(osteoporosis, OP)是一种以骨密度和质量下降，骨微细结构破坏为主要特点，且易于发生骨质疏松性骨折、疼痛、失能、体重下降、免疫功能紊乱等并发症的全身代谢性疾病 [1] [2]。研究报道随着社会老龄化加剧，骨质疏松症作为一种常见病，其患病率逐渐增加，虽然人们往往认为2型糖尿病和骨质疏松症是两种疾病，但Albright等 [3] 人早于1948年发现糖尿病与骨质疏松症之间存在相关性，并第一次提出了DO的定义，随后越来越多的学者逐渐对DM与OP相关性进行了更深层次的研究，并对其发病机理进行了进一步的研究。糖尿病性骨质疏松是指由发生于DM患者并且排外了其他有可能引起骨质疏松因素的骨质疏松，属于DM的慢性并发症，以其高致残、致死率，给国家、社会、家庭都造成了沉重的负担，降低了DM患者的生存质量及生活品质 [4]。

糖尿病(diabetes mellitus, DM)和骨质疏松症(osteoporosis, OP)都是高发病率、高致残率和致死率的严重公共卫生问题 [4]。随着糖尿病相关研究的深入，骨质疏松逐渐被许多学者视为糖尿病的慢性并发症之一，越来越引起人们的关注。据估计，DM患者骨质疏松的发生率是非DM患者的4~5倍 [5]。所以在DOP的早期对骨含量早监测、早干预、早防治对DOP的意义不言而喻。铁是一种对人体必需的营养素，是血红蛋白、肌红蛋白以及许多氧化还原和能量代谢反应酶的重要的组成部分 [6]。体内铁的含量稳定，对人体的稳态起着重要作用 [7]。体外实验证实：过多的铁离子能抑制成骨细胞活性、分化以及钙盐的沉积 [8]。相关研究表明缺铁会导致骨质的流失，然后诱发骨质疏松症 [9]。本文简单总结了目前血清铁在2型糖尿病患者骨质疏松中的研究现状。

2. 血清铁 破骨细胞分化

铁是人体内含量最多的一种必需微量元素，当机体内铁含量过多时，常出现骨量下降，甚至引发骨质疏松症 [6]。近来研究提示，铁是骨质疏松症的危险因素之一 [10] [11] [12]。骨代谢包括骨形成与骨吸收，在骨形成过程中，有研究认为铁可通过Wnt/β catenin信号通路抑制成骨细胞生物活性 [10] 此外，骨髓间充质干细胞向成骨细胞的分化过程也受到铁的调节 [12] 破骨细胞的分化需要线粒体产生高能量。在线粒体中，铁被用来合成铁硫簇，以支持线粒体的生物发生和电子传递链 [13] 有相关研究学者提出：由于破骨细胞发育过程中对铁的需求增加，转铁蛋白受体1 (transferrin-receptor 1, TfR1)介导铁摄取可促进破骨细胞分化和骨再吸收活性 [14]。后续有研究发现加入铁螯合剂去铁胺(deferoxamine, DFO)后，破骨细胞分化和骨吸收受抑制，相关研究表明，在骨髓微环境中，Yang等 [15] 认为铁诱导的骨细胞凋亡是通过增加骨细胞RANKL的产生调节破骨细胞分化。但目前国内外对铁诱导破骨细胞分化的机制意见不一。根据王啸等 [16] 实验结果，铁可能通过激活NF-κB信号通路，进一步促进破骨样细胞分化。除了铁对破骨细胞分化的直接影响外，铁蓄积也可通过某些间接途径调控破骨细胞分化 [16]。铁蓄积对破骨细胞的分化增强作用与ROS上调，并进一步激活NF-KB信号通路有关，与MAPK信号通路无关。IKKs蛋白可能是铁影响骨吸收的上游靶点。 [17] 根据以上研究结果可表明铁与破骨细胞的分化有直接的影响。

3. 铁蓄积 骨质疏松症

骨质疏松患者机体内多种元素与该病的发生具有一定的相关性。铁是一种过渡金属，不仅参与肌红蛋白、血红蛋白产生，也能催化活性氧形成，影响细胞功能 [18]。当机体铁元素含量异常增高或减低，会出现铁代谢异常，可影响骨关节功能 [19] [20]。近年来，关于铁蓄积促进骨质疏松症发生、发展的报道较多。铁蓄积可刺激骨髓间充质干细胞ROS水平和NOX4蛋白表达，影响细胞周期，促进细胞凋亡。相关研究报道，铁蓄积后，血液系统自噬缺陷，直接导致骨组织H-型血管破坏，进而引起骨组织氧化应激上升，骨稳态调控机制破坏，骨分化和骨生成受阻，最终引起骨质疏松症；通过抑制MTOＲ活性以增强细胞自噬，可以改善骨质疏松状况 [21]。近年来有研究表明，雌激素水平正常时，铁蓄积对骨代谢无明显的影响，当雌激素水平缺乏时，铁蓄积可促进骨量的下降 [17]，绝经妇女如伴有铁蓄积，其骨转换指标有可能进一步升高，出现脆性骨折 [22]。可见，骨形成与铁蓄积存在一定的因果关系。

糖尿病骨质疏松是一种慢性的糖尿病并发症，一般由于胰岛素绝对或相对不足以及内分泌功能紊乱引起激素失衡、钙磷代谢紊乱而导致的骨密度下降及骨微观结构的改变。有研究显示，机体铁含量下降，损害糖的分解，导致血糖升高 [23]。铁缺乏时，自由基产生过多，氧化应激增强，可促进糖尿病的发生发展。李小玲等 [24] 研究发现血清铁可能参与了糖尿病骨质疏松的发生发展。陈夏明等 [25] 研究发现2型糖尿病患者的铁代谢相关指标均升高，其可作为糖尿病微血管并发症的预测因子。由此可见血清铁与2型糖尿病患者骨质疏松可能具有一定的相关性。

4. 总结

综上所述：2型糖尿病患者与骨质疏松症都是全国范围内高发的慢性代谢性疾病，严重影响人们的生活质量，降低人们的生活水平，近年来越来越受到人们的广泛关注与重视，根据以上相关研究结果可见，血清铁与2型糖尿病患者骨质疏松之间可能存在一定的相关性。因此探讨血清铁水平与2型糖尿病患者骨质疏松的相关性，为早期防治2型糖尿病患者骨质疏松提供一定的理论依据，为2型糖尿病患者骨质疏松的病情评估及相关治疗疗效判断提供更有价值的方法和手段。从而进行早期干预，进而提高患者的生存质量。