减重手术后身体成分影响骨代谢的研究进展

杨 迪， 韩峻峰

(上海交通大学附属第六人民医院内分泌代谢科，上海 200233)

近年来，肥胖症在我国发病率逐年上升且呈年轻化趋势，接近46%的成年人及15%的儿童为超重或者肥胖人群[1]。减重手术是目前治疗肥胖症[2]及肥胖相关并发症如2型糖尿病等效果较明显的方法[3]。随着减重手术病例的增多并进行术后追踪随访，手术引发的骨代谢异常越来越受到关注。Compston等[4]首先报道了减重手术后骨软化症的发生；近期的研究证实了减重手术后的人群表现出骨转换增高、骨密度降低、骨折风险增加的特点。既往认为其机制主要是术后体重降低、消化系统解剖学结构改变、营养物质吸收减少及胃肠激素水平变化[5]。此外，研究表明术后身体成分变化也可能与骨代谢改变相关[5]。本文分析肥胖人群减重手术前后骨代谢的变化规律，并探讨身体成分对骨代谢的影响及可能的作用机制。

1 减重手术前超重或肥胖人群骨代谢的特征

1.1 超重或肥胖人群骨代谢的特征

骨转换标志物是反映骨重塑(骨吸收和骨形成)平衡过程的重要指标，也是决定BMD的重要因素。Walsh等[9]的研究指出肥胖患者的骨转换标志物低于正常体重人群的平均水平，并且表现出更高的BMD。研究发现，在男性肥胖人群中，患2型糖尿病肥胖男性的骨钙素(osteocalcin,OC)(骨形成标志物)和Ⅰ型胶原交联C末端肽(collagen type 1 C-telopeptide, CTX-1)(骨吸收标志物)较未患2型糖尿病肥胖男性的水平更低[10]。

1.2 身体成分对骨代谢的影响

由于肥胖或超重患者中往往存在低肌肉量或腹部脂肪过度堆积，维生素D缺乏和继发性甲状旁腺功能亢进，建议在减重手术前对患者完善骨密度和骨转换指标检查，以便对机体骨骼状态进行全面准确评估。

2 减重手术后骨代谢的变化

2.1 减重手术后骨转换标志物升高

一项在青少年人群中行Roux-en-Y胃旁路手术(Roux-en-Y gastric bypass， RYGB)的研究结果显示，术后第1年CTX-1和骨钙素的水平增加，第2年与第1年相比略有下降，但仍然高于基线水平[16]。而在成年人中减重手术对骨代谢的影响更加持久，RYGB术后7年内CTX-1及1型前胶原N末端肽(procollagen 1 intact N-terminal propepjtide， P1NP)持续升高[17]。除不同年龄人群外不同的术式人群中术后骨转换标志物的变化也存在差异。一项纳入92例减重手术患者的研究结果显示，1年后行RYGB术患者P1NP和CTX-1的水平约为袖状胃切除术(Sleeve gastrectomy， SG)的2倍[18]。目前尚缺乏骨转换标志物在减重手术后更长时间的追踪随访数据。

2.2 减重手术后面积BMD降低

减重手术后患者DXA测量面积骨密度(areal bone mineral density, aBMD)均不同程度降低。Beamish等[16]对72例RYGB术青少年随访2年后，发现全身aBMD、骨矿物质含量和计算Z值均显著下降。另外一项对23例成年女性[(43.4±8.7)岁]长达10年的随访研究表明RYGB术后腰椎和股骨颈的BMD持续下降，前5年降低更为明显(脊柱aBMD降低18.24%，股骨颈aBMD降低24.79%)[19]。Brzozowska等[20]对比SG及RYGB术后3年全身多处BMD变化差异，结果RYGB组较SG组表现出更明显的全髋骨密度降低，此外RYGB组腰椎和前臂骨密度降低明显。值得注意的是，肥胖人群中DXA测量易受骨外组织及其他伪影的影响，而量化计算机体层成像(quantitative computed tomography， Q-CT)除测量体积骨密度(volumetric bone mineral density, vBMD)外还能显示骨骼的微结构变化，结果可能比DXA更详细准确。Yu等[21]使用Q-CT和DXA重复测量30例接受RYGB的患者与20例非手术对照者的全髋及股骨颈部BMD，结果显示DXA测量值中手术组术后aBMD降低，而Q-CT测量的结果两组无统计学差异。Misra等[22]用高分辨率周边定量计算机体层成像(high resolution peripheral quanti-tative computed tomography， HR-pQCT)测量远端胫骨及桡骨骨参数，发现了SG对肥胖青少年皮质骨的有益作用： 1年内皮质微结构改善，皮质孔隙率降低，并且皮质vBMD增加。这些研究表明减重手术后DXA测量得到的aBMD与HR-pQCT或Q-CT测得的vBMD结果不一致。目前文献支持术后第1年aBMD降低，但更长时间的BMD变化尚不明确，需进一步基于DXA和Q-CT设计对照研究进行更长时间地深入探索。

3 减重手术后身体成分变化与骨代谢的关系

3.1 减重手术后身体成分的变化特征

3.2 减重手术后身体成分对骨代谢的影响及机制

3.2.2 肌肉降低对骨代谢的影响 Misra等[26]对48例青年患者(24例行SG术，24例肥胖未手术)进行为期1年的研究，发现股骨颈和全髋关节BMD的Z值的减少与瘦体成分下降呈正相关。Lu等[27]的研究证明减重手术后6个月，鸢尾素水平降低，并与全身BMD、肌肉量呈正相关。血清鸢尾素的主要来源是肌肉，鸢尾素通过增强p38/细胞外信号调节激酶(extracellular-signal-regulated kinase, ERK)信号或β-连环蛋白信号促进成骨细胞增殖和分化，并通过降低核因子κB受体活化因子配体(receptor activator of nuclear factor kappa-Β ligand, RANKL)信号和活化T细胞核内因子1(nuclear factor of activated T-cells 1, NFAT1c)的转录调控抑制破骨细胞的分化[28]。减重手术后肌肉变化对BMD降低的影响可能有鸢尾素下降参与。

3.2.3 脂肪降低对骨代谢的双向影响 Diniz-Sousa等[29]使用DXA测量21例行RYGB术患者发现术后脂肪量降低与骨密度降低呈正相关。Misra等[26]的研究证明，SG术后股骨粗隆间BMD减少量与脂肪量的降低呈正相关。SAT和VAT除了具有相似性，也存在不同的代谢特征。目前仍较少有文章明确阐述SAT和VAT减重手术后的变化及其分别对骨代谢的影响。

研究对30例未绝经女性进行分析，发现RYGB术后2年瘦素降低、脂联素升高，CTX与瘦素呈负相关、与脂联素呈正相关[30]。瘦素主要由SAT分泌，其受体表达于间充质细胞及原代成骨细胞,通过激活酪氨酸蛋白激酶(janus kinase， JAK)/信号转导和转录激活因子(signaltransducer and activator of transcription， STAT)等信号通路直接促进成骨细胞的分化和活性；瘦素也通过促进中枢交感神经系统对骨骼的分解代谢而表现出降低骨量的作用[31]。脂联素由SAT和VAT分泌，其受体表达于破骨细胞，通过激活RANKL途径增强破骨细胞分化和活性[32]。此外，术后SAT减轻伴随机械负荷下降、芳香化酶促进雌激素产生减少及瘦素分泌降低，由此减重手术后SAT降低可能对骨代谢产生不良影响。但目前证明减重手术后SAT与BMD或骨转换标志物直接关系的证据仍较少见。

在49例行SG术的中国肥胖人群中，Chen等[33]发现术后VAT降低与全髋及股骨颈BMD降低呈负相关。Jouan等[34]证明减重手术后1年的体重减轻以VAT为主，减重幅度与炎症状态的改善密切相关。VAT分泌的促炎细胞因子如IL-6和TNF-ɑ会增加骨吸收，从而促进骨质疏松症的发生[33]。上述结果说明减重手术后的VAT降低可能对骨代谢具有一定的有利作用。而SAT和VAT也具有一定相似性，需要更多研究精确测量并证明二者对减重手术后骨代谢的作用。

4 展 望

综上所述，减重手术后患者可能出现BMD降低、骨质疏松甚至发生骨折。目前通过补充维生素D、钙剂未能完全阻止骨代谢的变化，需要开展更深入的机制研究。减重手术后身体成分通过影响机体代谢和分泌因子参与调控骨代谢，表现出不同身体成分对骨代谢影响的区域特性及双向作用。随着研究的深入，身体成分可能为预防及干预减重手术后骨量流失提供新的靶点。