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为探究糖尿病患者骨折风险增加与晚期糖基化终产物（AGEs）积累的关系，研究人员对人皮质骨进行体外实验。结果显示，尽管 AGEs 含量显著升高，但实验组与对照组骨力学性能无显著差异。该研究为相关疾病防治研究提供新思路。
在健康领域，糖尿病是一个不容忽视的全球性问题。据 2021 年美国国家糖尿病统计报告，3840 万美国人深受糖尿病困扰，占美国总人口的 11.6%。糖尿病患者不仅面临心血管疾病、慢性肾病等多种并发症的威胁，骨折风险也显著增加。令人费解的是，即便这些患者的骨矿物质密度（BMD）处于正常甚至升高水平，骨折风险依然居高不下。这表明，除了 BMD，必然存在其他因素在暗中作祟。
在众多潜在因素中，晚期糖基化终产物（AGEs）的积累备受关注。AGEs 是还原糖与蛋白质、脂质或核酸等发生非酶促反应的产物。在正常生理代谢过程中，体内会产生 AGEs，随着年龄增长，它们会在包括骨骼在内的各种组织中逐渐积累。而糖尿病患者，尤其是 2 型糖尿病（T2D）患者，由于血液和其他体液中糖分水平长期居高不下，体内 AGEs 含量更是大幅上升。此前有研究提出，AGEs 可能会与成骨细胞、破骨细胞等骨细胞表面的受体相互作用，干扰细胞内信号传导和基因表达，进而破坏骨重塑过程。不仅如此，AGEs 还可能使骨内胶原蛋白发生非酶促交联，让胶原蛋白网络变硬，导致组织变脆，大大增加骨折的可能性。然而，AGEs 是否真的是导致 T2D 患者骨折易感性增加的 “罪魁祸首”，目前尚无定论，这也促使科研人员深入探究。
为了揭开这个谜团，来自印第安纳大学医学院（IUSM）的研究人员开展了一项针对人皮质骨的研究，并将成果发表在《Bone Reports》上。
研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：首先是样本制备技术，从一位 65 岁男性的股骨获取骨样本，精心制作成尺寸一致的骨梁；其次是成像分析技术，利用微计算机断层扫描（μCT）对骨梁进行扫描，获取骨结构相关参数；再者是体外培养技术，将骨梁分别在含有核糖（诱导 AGEs 积累）和不含核糖的溶液中孵育；还有力学测试技术，通过动态力学分析（DMA）和三点弯曲试验评估骨梁的力学性能；最后是生化检测技术，进行荧光 AGE（fAGE）分析来测定 AGEs 含量，并通过羟脯氨酸测定评估胶原蛋白含量。
研究结果如下：
- fAGE 分析：经核糖浸泡处理的骨梁组，其归一化 fAGE 质量显著高于对照组，这表明核糖浸泡成功诱导了 AGEs 的积累。
- μCT 分析：对比对照组和核糖处理组，两组在孔隙率、组织矿物质密度（TMD）、骨梁尺寸和形状相关参数（Imax和 Imin）等 μCT 测量参数上均无显著差异。这意味着在实验处理前，两组样本的骨结构基本相似，排除了样本初始结构差异对后续实验结果的干扰。
- 机械分析：
- 三点弯曲分析：从结构层面和组织层面评估骨梁的力学性能，虽然核糖处理组在刚度、屈服后位移、模量和韧性等指标上呈现出更高的趋势，但与对照组相比，所有这些力学性能指标均无显著差异。
- 动态力学分析：在不同测试频率下，两组在损耗模量（E"）、储能模量（E'）和损耗因子（tan (δ)）等反映骨样本粘弹性的参数上，均未发现显著差异。这说明 AGEs 积累对骨的粘弹性影响并不明显。
研究结论和讨论部分指出，本次研究发现，尽管 AGEs 含量显著增加，但并未引起人皮质骨力学性能的显著变化。这一结果与此前一些针对啮齿动物骨骼的研究有所不同，表明相关研究结果可能无法简单地从动物模型类推到人类皮质骨。造成这种差异的原因可能有多种：一方面，本研究中使用核糖诱导 AGEs 积累的方法与体内自然积累过程存在差异，体内 AGEs 是在复杂的生理环境中缓慢形成的，而实验中的快速诱导可能无法完全模拟体内的真实情况，例如可能没有足够时间让胶原蛋白发生充分交联；另一方面，由于实验所用的人骨样本来自一位 65 岁的个体，其本身可能已经积累了一定量的 AGEs，或许已经使骨材料性能受到一定程度的损害，额外的 AGEs 积累因此难以产生更明显的影响。此外，研究还存在一定局限性，如使用 fAGEs 测量总 AGEs 含量可能无法涵盖所有 AGEs 种类。不过，该研究依然具有重要意义，它为后续研究指明了方向，未来可进一步从使用更年轻个体的骨样本、选取不同部位的骨骼、测量更多种类的 AGEs 等方面深入探索 AGEs 积累与骨力学性能之间的关系，这对于制定针对糖尿病和老年人等 AGEs 高积累人群的骨折预防策略至关重要。
