血浆肉碱水平与骨矿物质密度及近期骨质疏松性骨折的关系

《Frontiers in Nutrition》：Association of plasma carnitine levels with bone mineral density and recent osteoporotic fracture

骨质疏松性骨折与血浆卡尼汀水平的相关性研究采用横断面和病例对照设计，检测27种血浆卡尼汀亚型。结果显示总卡尼汀水平与BMD无显著关联，但卡尼汀水平升高与骨折风险降低相关（OR 0.43, 95% CI 0.22-0.85），可能与炎症和分解代谢有关。

　　这项研究探讨了肉碱（carnitine）与骨代谢以及近期骨质疏松性骨折之间的关系。肉碱是一种条件性必需营养素，广泛存在于细胞和组织中，主要以游离肉碱和酰基肉碱的形式存在。它在人体内主要来源于肉类和乳制品，部分也可以通过肝脏和肾脏细胞由赖氨酸和蛋氨酸合成。近年来，肉碱缺乏已被报告与糖尿病、癌症、疲劳和心血管疾病等状况有关。尽管肉碱系统可能在骨代谢中发挥重要作用，但目前关于其与骨密度（BMD）的流行病学研究结果仍存在争议，且尚未有针对人类的系统研究探讨肉碱水平与骨质疏松性骨折之间的关系。

研究采用了横断面研究和病例对照研究两种方法，分别评估肉碱水平与骨密度以及骨折风险之间的关联。在横断面研究中，研究人员从吉林大学第二医院的体检科招募了135名年龄≥45岁的参与者，并通过全面的骨密度测量数据筛选出符合条件的个体。排除了因其他疾病（如1型糖尿病、成骨不全症、未经治疗的长期甲状腺功能亢进、45岁前的早绝经、系统性红斑狼疮、类风湿性关节炎、慢性肝病、慢性营养不良和吸收不良）导致的继发性骨质疏松患者。此外，排除了正在或曾经使用相关骨活性药物（如系统性糖皮质激素或抗骨质疏松药物）的个体。最终，纳入了135名参与者进行分析。

在病例对照研究中，研究人员从同一地区招募了44名近期骨折病例和88名健康对照组，年龄均≥50岁。病例组包括因跌倒、低创伤运动伤害或其他原因（如扭伤）导致的骨折患者，其中52.3%的病例为髋部骨折。对照组则为无骨折史的社区人群。同样地，排除了正在或曾经使用相关骨活性药物的个体。此外，病例组排除了因病理骨折或信息不完整而无法分析的患者，而对照组则排除了具有继发性骨质疏松病史的个体。病例与对照组按照年龄（±4岁）和性别以1:2的比例进行匹配。研究还基于之前的小样本研究估计了所需的样本量，以确保在α=0.05的显著性水平下达到80%的统计功效。

在血液采集方面，研究采用空腹血样（至少8小时未进食，仅允许饮水）进行采集，使用肝素抗凝管保存样本。横断面研究中的所有参与者在首次就诊时采集血液样本，且未接受任何治疗。病例对照研究中，骨折病例的血液样本在入院后2天内采集，且在任何治疗之前完成。对照组的血液样本则在访谈期间采集。所有血液样本在4°C下以1300×g的离心速度离心10分钟，分离出血浆并保存于-80°C的冰箱中，直到进行分析。

在肉碱测量方面，研究人员利用靶向代谢组学技术对血浆中的27种肉碱类型进行了检测。这些肉碱被分为游离肉碱（C0）、短链酰基肉碱（SCACs）、中链酰基肉碱（MCACs）、长链酰基肉碱（LCACs）以及总肉碱。其中，SCACs包括乙酰肉碱（C2）、丙酰肉碱（C3）、丙二酰肉碱（C3DC）、丁酰肉碱（C4）、羟基丁酰肉碱（C4-OH）、琥珀酰肉碱（C4DC）、异戊酰肉碱（C5）、羟基异戊酰肉碱（C5-OH）、戊二酰肉碱（C5DC）和异戊酰肉碱（C5:1）；MCACs包括己酰肉碱（C6）、己二酰肉碱（C6DC）、辛酰肉碱（C8）、癸酰肉碱（C10）、癸烯酰肉碱（C10:1）、癸二烯酰肉碱（C10:2）和月桂酰肉碱（C12）；LCACs包括十四酰肉碱（C14）、十四烯酰肉碱（C14:1）、十四二烯酰肉碱（C14:2）、羟基十四酰肉碱（C14-OH）以及十四酰二酰肉碱（C14DC）、棕榈酰肉碱（C16）、羟基十六酰肉碱（C16-OH）、羟基棕榈烯酰肉碱（C16:1-OH）和硬脂酰肉碱（C18）。总肉碱则为所有肉碱类型的总和。基于实验室现有的靶向代谢组学平台，研究能够检测到27种肉碱类型，这些类型覆盖了游离、短链、中链和长链肉碱四个关键类别，为总肉碱的定量提供了基础。

为了进一步评估肉碱对骨健康的影响，研究还计算了肉碱的比例，如C2/C0、C3/C0、C3/C2等，以探讨特定肉碱代谢对骨健康的作用。这些比例被用来分析肉碱代谢过程中可能的不平衡状态及其对骨折风险的影响。

在骨密度测量方面，研究使用了Hologic QDR-4500A扇形束密度仪测量腰椎（L1–L4）和股骨颈的骨密度，并通过Hologic APEX软件进行分析。根据世界卫生组织（WHO）的标准，将骨密度数据转换为T值，以评估骨质疏松和骨量减少的状况。在横断面研究中，研究人员对所有参与者进行了分组，包括正常骨密度、骨量减少和骨质疏松三个子组，并使用多变量逻辑回归模型分析了肉碱水平与这些骨代谢状态之间的关系。

研究结果表明，在横断面研究中，总肉碱水平与腰椎和股骨颈骨密度之间没有显著关联（p > 0.05）。然而，总短链酰基肉碱（SCACs）与股骨颈骨密度呈负相关（β = -0.0197，p = 0.035），其校正后的虚假发现率（FDR）为0.286。此外，SCACs中的C2和MCACs中的C8也与股骨颈骨密度呈负相关。而在调整所有协变量后，总中链酰基肉碱（MCACs）与股骨颈骨密度呈显著正相关（p < 0.05）。在分析总肉碱与骨代谢状态的关系时，发现其与骨量减少和骨质疏松之间也无显著关联。然而，某些特定类型的肉碱，如C6、C12和C18，与骨量减少的风险增加有关，而C10:2和C14-OH的水平升高则与骨质疏松风险降低相关。

在病例对照研究中，研究发现骨折患者总肉碱水平显著低于健康对照组（p < 0.05）。多变量条件逻辑回归模型显示，游离肉碱（OR: 0.56，95% CI: 0.32–0.98）、总SCACs（OR: 0.23，95% CI: 0.08–0.71）、总MCACs（OR: 0.19，95% CI: 0.06–0.57）以及总肉碱（OR: 0.43，95% CI: 0.22–0.85）均与骨折风险降低相关。此外，某些肉碱比例如C5DC/C5-OH和C8/C2与骨折风险呈负相关，而其他比例如C4/C8、C5/C0、C5/C2、C5/C3、C5-OH/C8、C5-OH/C0、C3DC/C10和C5DC/C8则与骨折风险呈正相关。这些发现表明，肉碱代谢的某些特定变化可能与骨折的发生密切相关。

研究还指出，骨折患者体内肉碱水平较低可能与骨折后的炎症和分解代谢状态有关。在骨折后，身体会经历一系列的应激反应，包括脂解作用的激活，导致游离脂肪酸释放，并通过肉碱穿梭系统进入线粒体以提供能量支持受损细胞的修复过程。这一过程需要消耗肉碱，从而导致血浆中总肉碱水平下降。此外，肉碱还具有减轻炎症、降低氧化应激和抑制脂质过氧化的作用，这可能意味着骨折患者在恢复过程中对肉碱的需求增加，从而进一步降低其血浆水平。

在讨论部分，研究强调了肉碱与骨代谢之间的复杂关系。尽管肉碱在动物实验中被证实能够促进骨痂形成并加速骨折愈合，但在人类中，其与骨密度之间的关系仍存在争议。这可能与肉碱对骨形成的不同作用机制有关。此外，研究还提到肉碱在其他疾病中的潜在治疗价值，如2型糖尿病、心肌梗死和肾病等，表明其在代谢健康中的重要作用。

尽管研究结果具有一定的临床意义，但研究也存在一些局限性。首先，样本量较小，可能限制了对肉碱与骨密度、骨质疏松和骨质疏松性骨折之间关系的识别能力，增加了II型错误的风险。然而，与之前的一项研究（仅包含69名参与者）相比，本研究的骨密度样本量更大。其次，研究未收集教育水平、职业、血清钙、磷和维生素D水平、钙摄入量等重要的协变量，可能影响结果的准确性。此外，骨折病例的体重和身高数据依赖于自我报告，可能存在测量偏差。研究人群主要来自中国东北地区的一个单一地理区域，并且大部分来自医院，这限制了研究结果的外部效度和推广性。最后，由于研究采用了横断面和病例对照设计，无法评估肉碱水平与骨密度或近期骨质疏松性骨折之间的时间关系，从而限制了因果推论的能力。

综上所述，这项研究揭示了肉碱水平与骨质疏松性骨折之间的负相关关系，而与骨密度之间则无显著关联。这一发现可能为未来关于肉碱在骨健康中的作用提供了新的视角，并为骨折预防和治疗策略的制定提供了潜在的参考。然而，由于研究的局限性，未来需要更大规模、更全面的前瞻性研究和干预试验来进一步验证这些发现，并探索肉碱在改善骨折愈合和相关预后方面的应用潜力。