中国发表 | Cell子刊：晚期糖基化终产物介导糖尿病骨病的生物矿化紊乱
中国发表 | Cell子刊：晚期糖基化终产物介导糖尿病骨病的生物矿化紊乱的核心信息是什么？
概述 OVERVIEW 糖尿病，特别是2型糖尿病（T2D），给骨骼健康带来了多方面的挑战；糖尿病患者发生骨折的风险是非糖尿病患者的1.9倍；尽管糖尿病患者具有较高的骨密度，但其对骨折的易感性更高，而血糖控制并不能降低这种骨折风险，这种现象被称为糖尿病骨悖论（DBP）；骨质量，包括骨数量，在这一悖论中起着至关重要的作用；骨质量通常与骨生物矿化和微观结构的过程有...
概述 OVERVIEW 糖尿病，特别是2型糖尿病（T2D），给骨骼健康带来了多方面的挑战；糖尿病患者发生骨折的风险是非糖尿病患者的1.9倍；尽管糖尿病患者具有较高的骨密度，但其对骨折的易感性更高，而血糖控制并不能降低这种骨折风险，这种现象被称为糖尿病骨悖论（DBP）；骨质量，包括骨数量，在这一悖论中起着至关重要的作用；骨质量通常与骨生物矿化和微观结构的过程有关，骨质量包括各种有助于骨强度的特性，反映了骨的结构完整性和抗骨折性的综合指标 在糖尿病中，由于高血糖环境，生物矿化过程受到损害；高血糖会破坏成骨细胞的成熟，直接损害骨基质的形成，胶原交联通常受到这种破坏的影响；在生理条件下，酶交联是普遍存在的，如赖氨酸氧化酶介导的羟基赖氨酸吡啶啉；然而，在糖尿病的病理状态下，持续的高糖（high glucose，HG）环境促进了晚期糖基化终产物（AGEs）的形成，这些AGEs在胶原蛋白分子之间产生非酶... 属于「拓麦Diabetes」分类。 关键词：2型糖尿病。 本文由 TalkMED 拓麦医学编辑团队审核发布，内容来源清晰、引用完整，符合平台编辑方针和利益冲突披露政策。
本文核心问答
Q1: 该研究的关键数据和临床意义是什么？
仅用于医学知识传播和学术文章分享。编辑部对刊载内容进行仔细审阅以尽力保持其准确性，但对稿件的使用或其中的任何错误、遗漏或不准确之处等均不承担任何责任。文中所表达的任何观点不代表编辑部的观点，文中提及或排除任何方法或药物并不构成对其使用的提倡、建议或拒绝，因此在为本文中提及的任何产品开处方前，请查阅生产商的最新处方信息。内容仅限医疗卫生专业人士学习交流使用，非医疗卫生专业人士请主动退出浏览与阅读，否则由此产生的相关风险与后果应自行承担。
Q2: 这篇文章的来源和作者资质如何？
参考文献DOI：10.1016/j.xcrm.2024.101694。发布于2024-10-17。
Q3: 本文涉及哪些核心医学术语和研究方向？
本文围绕「中国发表 | Cell子刊：晚期糖基化终产物介导糖尿病骨病的生物矿化紊乱」主题，涉及2型糖尿病等核心术语和研究方向。文中涉及的核心术语定义：CT即计算机断层扫描（Computed Tomography）。
Q4: 该研究采用了什么研究设计和方法？
本研究采用动物实验设计。
关键词：
概述
OVERVIEW
糖尿病，特别是2型糖尿病（T2D），给骨骼健康带来了多方面的挑战；糖尿病患者发生骨折的风险是非糖尿病患者的1.9倍；尽管糖尿病患者具有较高的骨密度，但其对骨折的易感性更高，而血糖控制并不能降低这种骨折风险，这种现象被称为糖尿病骨悖论（DBP）；骨质量，包括骨数量，在这一悖论中起着至关重要的作用；骨质量通常与骨生物矿化和微观结构的过程有关，骨质量包括各种有助于骨强度的特性，反映了骨的结构完整性和抗骨折性的综合指标
在糖尿病中，由于高血糖环境，生物矿化过程受到损害；高血糖会破坏成骨细胞的成熟，直接损害骨基质的形成，胶原交联通常受到这种破坏的影响；在生理条件下，酶交联是普遍存在的，如赖氨酸氧化酶介导的羟基赖氨酸吡啶啉；然而，在糖尿病的病理状态下，持续的高糖（high glucose，HG）环境促进了晚期糖基化终产物（AGEs）的形成，这些AGEs在胶原蛋白分子之间产生非酶交联，这不仅影响胶原蛋白的机械强度，而且改变矿物质沉积的方式；这些发现强调了糖尿病对骨生物矿化的复杂影响，并突显了理解这些机制对于开发有效治疗方法以改善糖尿病患者骨质量的重要性
图1 糖尿病与胍类药物保护环境下的生物矿化机制对比
本研究中使用了两种临床前糖尿病模型来模拟糖尿病患者的骨病状况，分别为瘦素受体缺陷db/db（DB）小鼠模型和链脲佐菌素诱导糖尿病（STZ）小鼠模型；在8周龄的DB小鼠和STZ小鼠的右股骨上进行手术以诱导骨折；从8周龄开始，对小鼠进行长达12周的药物治疗，以评估药物对糖尿病进展的长期影响；这些小鼠被随机分为三组，包括二甲双胍治疗组（MET）、氨基胍治疗组（AG）和对照组（接受等量生理盐水）
研究使用微型计算机断层扫描（micro-CT）对小鼠的股骨进行扫描，以分析骨骼的微观结构，包括骨密度、骨体积、组织体积比和皮质骨厚度等；通过三点弯曲测试以评估骨骼的力学性能，包括屈服载荷、极限载荷、弹性模量等；使用MC3T3-E1亚克隆14细胞（MC3T3）进行细胞培养和成骨诱导，以研究AGEs对胶原蛋白矿化的影响；使用高分辨率质谱分析来确定胶原蛋白上AGEs结合位点
研究发现，Ⅰ型胶原蛋白（Type Ⅰ collagen，COL1）的异常交联阻碍了骨纤维内胶原的矿化，对骨质量产生不利影响；具体来说，AGEs的积累导致胶原蛋白的非酶交联增加，从而抑制矿物前体（如无定形磷酸钙[ACP]）渗透到胶原纤维中，并减少纤维内矿化；而胶原原纤维的机械强度由于纤维内矿化减少而不能有效增强；同时，非酶交联的增加也会导致胶原蛋白排列紊乱，从而导致矿物质沉积紊乱，降低骨质量；因此，糖尿病生物矿化悖论是合理的，HG促进了矿物的产生，从而解释了BMD的增加；胍类化合物（如AG和MET）可以抑制AGEs形成，显著改善糖尿病骨骼的微观结构和生物力学强度，并促进骨折愈合
结论
CONCLUSION
AGEs在糖尿病患者骨骼中积累，导致胶原原纤维内形成更多的非酶交联；这抑制了纤维内矿化，导致胶原原纤维上无序的矿物质沉积，最终降低了骨强度；胍类药物抑制AGEs的形成，显著改善糖尿病骨的微观结构和生物力学强度，促进骨折愈合；因此，靶向AGEs的治疗策略可能有助于调节骨矿化和微观结构，有可能预防糖尿病骨病（DBD）的发生
通讯作者：
Jiacan Su, Institute of Translational Medicine, Shanghai University, Shanghai, P.R. China; Organoid Research Center, Shanghai University, Shanghai, P.R. China; National Center for Translational Medicine (Shanghai) SHU Branch, Shanghai University, Shanghai, P.R. China; Department of Orthopedics, Xinhua Hospital Affiliated to Shanghai Jiao Tong University School of Medicine, Shanghai, P.R. China
Xiao Chen, Department of Orthopedics, Xinhua Hospital Affiliated to Shanghai Jiao Tong University School of Medicine, Shanghai, P.R. China
Qinglin Han, Orthopaedic Department, The Affiliated Hospital of Nantong University, Nantong, Jiangsu, P.R. China
Yingying Jiang, Institute of Translational Medicine, Shanghai University, Shanghai, P.R. China; Organoid Research Center, Shanghai University, Shanghai, P.R. China; National Center for Translational Medicine (Shanghai) SHU Branch, Shanghai University, Shanghai, P.R. China
供稿：Jaya
校对：Lisa Chao
排版：Vanessa
声明：
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原文来自：Gao Q, Jiang Y, Zhou D, et al. Advanced glycation end products mediate biomineralization disorder in diabetic bone disease. Cell Rep Med. 2024;5(9):101694. doi:10.1016/j.xcrm.2024.101694
#AGEs：advanced glycation end products, 晚期糖基化终产物
#Biomineralization：生物矿化
#DBD：diabetic bone disease，糖尿病骨病
#T2D：Type 2 Diabetes，2型糖尿病
#Guanidines：胍类化合物
本文涉及的主要医学术语
文中涉及的核心术语定义：CT即计算机断层扫描（Computed Tomography）。
本文研究方法与设计类型
本研究采用动物实验设计。
引用格式：中国发表 | Cell子刊：晚期糖基化终产物介导糖尿病骨病的生物矿化紊乱. 发布日期：2024-10-17. 来源：TalkMED拓麦. URL: https://portal.talkmed.com/news/1418 参考DOI: https://doi.org/10.1016/j.xcrm.2024.101694
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