Niniejsze badanie przekrojowe opisuje uwarunkowane współzmiennymi zależności między stosunkiem masy mięśni szkieletowych kończyn do powierzchni tłuszczu trzewnego a gęstością mineralną kości u dorosłych z cukrzycą typu 2.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł badawczy
Niniejsze badanie przekrojowe opisuje uwarunkowane współzmiennymi zależności między stosunkiem masy mięśni szkieletowych kończyn do powierzchni tłuszczu trzewnego a gęstością mineralną kości u dorosłych z cukrzycą typu 2.
Kruchość kości jest powszechna w cukrzycy typu 2 (T2DM), jednak sam indeks masy ciała nie oddaje równowagi między mięśniami kończyn a tkanką tłuszczową trzewną. W niniejszym retrospektywnym badaniu przekrojowym analizowano związek między stosunkiem masy mięśni szkieletowych kończyn do powierzchni tłuszczu trzewnego (SVR) a gęstością mineralną kości (BMD) u hospitalizowanych dorosłych z T2DM. W analizach opisowych uwzględniono łącznie 2 820 rekordów, natomiast w analizach regresji wykorzystano 2 798 rekordów z pełnymi punktami końcowymi BMD oraz współzmiennymi Modelu 5. Masę mięśni szkieletowych kończyn oraz powierzchnię tłuszczu trzewnego określono za pomocą wiel częstotliwościowej analizy impedancji bioelektrycznej, natomiast BMD kręgosłupa lędźwiowego, szyjki kości udowej i całkowitej BMD biodra zmierzono za pomocą absorpcjometrii komputerowej o podwójnej energii promieniowania rentgenowskiego. W w pełni skorygowanych modelach liniowych każdy wzrost SVR o 1-SD wiązał się z wyższą BMD kręgosłupa lędźwiowego (0,017 g/cm2; 95% CI, 0,007–0,027; P = 0,001), BMD szyjki kości udowej (0,027 g/cm2; 95% CI, 0,019–0,035; P < 0,001) oraz całkowitą BMD biodra (0,028 g/cm2; 95% CI, 0,020–0,036; P < 0,001). Wykresy tercyli specyficzne dla płci nie powtórzyły monotonicznego wzorca zaobserwowanego dla tercyli globalnych, które charakteryzowały się silną dysproporcją ze względu na płeć. Modele naturalnych funkcji sklejanych (cubic-spline) wykazały nieliniowość we wszystkich trzech lokalizacjach (wszystkie P dla nieliniowości < 0,001), przy czym przewidywana BMD rosła, a następnie stabilizowała się przy wyższych wartościach SVR. Robustowe przedziały ufności HC3 były zbliżone do szacunków głównych. Wyniki te opisują przekrojowe zależności warunkowe i nie ustalają związku przyczynowo-skutkowego, wytrzymałości kości, zdolności do przewidywania złamań ani klinicznego progu SVR.
Osteoporoza charakteryzuje się niską masą kostną, pogorszeniem mikroarchitektury kości oraz zwiększoną podatnością na złamania kruche1,2. Ryzyko złamania zależy od wieku, płci, uwarunkowanej genetycznie podatności, składu ciała oraz chorób metabolicznych3. W przypadku cukrzycy typu 2 (T2DM) powierzchniowa gęstość mineralna kości (BMD) może być zachowana lub podwyższona pomimo zwiększonego ryzyka złamań; w związku z tym BMD w tej populacji należy interpretować jako fenotyp szkieletowy, a nie jako bezpośrednią miarę wytrzymałości kości lub prawdopodobieństwa złamania4.
Mięśnie, tkanka tłuszczowa i kości tworzą współzależny układ mięśniowo-szkieletowo-metaboliczny. Utrata masy mięśni szkieletowych może zmniejszyć obciążenie mechaniczne i zmienić sygnalizację miokin, podczas gdy otyłość trzewna może przyczyniać się do rozwoju szlaków zapalnych i adipokin istotnych dla przebudowy kości5,6. Ponieważ wskaźnik masy ciała (BMI) i obwód talii nie pozwalają na oddzielne ilościowe określenie masy mięśni kończyn oraz tłuszczu trzewnego, złożony wskaźnik składu ciała może dostarczyć uzupełniających informacji, pozostając jednocześnie statystyczną ekspozycją, a nie odrębnym mechanizmem biologicznym7,8.
Interakcje między mięśniami a kośćmi dostarczają dodatkowego kontekstu biologicznego dla oceny złożonych pomiarów składu ciała w odniesieniu do BMD9. Wcześniejsze badania bezpośrednio analizowały SVR w relacji do BMD. Liu i wsp. oceniali związek stosunku masy mięśni szkieletowych kończyn do powierzchni tłuszczu trzewnego (SVR) z BMD i osteoporozą w ogólnej populacji dorosłych, natomiast Guo i wsp. zbadali 422 chińskich pacjentów z T2DM i zgłosili zależne od wieku i płci korelacje z BMD oraz szacowanym prawdopodobieństwem złamań w ciągu 10 lat10,11.
Nowatorstwo niniejszego badania polega na kompleksowej ocenie SVR w dużej kohorcie osób dorosłych z T2DM. Poprzez zbadanie gęstości mineralnej kości w trzech klinicznie istotnych miejscach szkieletu oraz zastosowanie sekwencyjnej korekty współzmiennych, analiz standaryzowanych i stratyfikowanych według płci, jednoczesnej oceny komponentów mięśniowych i tłuszczu trzewnego, nieliniowego modelowania sklejkowego (spline) oraz rygorystycznych analiz wrażliwości, badanie to zapewnia bardziej precyzyjną i osadzoną w kontekście klinicznym charakterystykę związku między równowagą składu ciała a zdrowiem szkieletu w T2DM. Niniejsze badanie rozszerza istniejącą literaturę, wykorzystując większy zbiór danych z jednego ośrodka endokrynologicznego dla pacjentów hospitalizowanych (2 820 rekordów), trzy wyniki BMD dla konkretnych lokalizacji, sekwencyjną korektę współzmiennych, analizy standaryzowane i stratyfikowane według płci, jednoczesne modele komponentów masy mięśniowej kończyn (ASM) i powierzchni tłuszczu trzewnego (VFA) oraz wcześniej określone testy interakcji w podgrupach. Autorzy nie odnotowali nakładania się obecnej kohorty ze zbiorami danych opisanymi w cytowanych badaniach. Postawiono hipotezę, że wyższy wskaźnik SVR będzie pozytywnie skorelowany z BMD kręgosłupa lędźwiowego, szyjki kości udowej oraz całkowitą BMD biodra.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Niniejsze badanie retrospektywne zostało zatwierdzone przez Radę Przeglądu Etycznego Drugiego Szpitala Ludowego w Changzhou (nr zatwierdzenia KY017-01) i przeprowadzono zgodnie z Deklaracją Helsińską. Wymóg pisemnej świadomej zgody został zniesiony, ponieważ analiza opierała się na zanonimizowanych rekordach klinicznych. Badanie objęło rekordy z lat 2017–2022.
Projekt badania i dokumentacja
W tej retrospektywnej analizie przekrojowej wykorzystano dokumentację pacjentów stacjonarnych z Oddziału Endokrynologii w The Second People's Hospital of Changzhou, The Third Affiliated Hospital of Nanjing Medical University. Po wstępnym oczyszczeniu plik przesiewowy zawierał 3 495 rekordów, a jednostką analizy był rekord pacjenta stacjonarnego. T2DM zdefiniowano na podstawie udokumentowanej diagnozy pacjenta stacjonarnego w elektronicznej dokumentacji medycznej.
Z analizy wykluczono rekordy pacjentów w wieku poniżej 18 lat lub powyżej 80 lat; z poziomem aminotransferazy alaninowej lub aminotransferazy asparaginianowej wynoszącym co najmniej 120 U/L; z eGFR poniżej 30 mL/min/1.73 m2; z poziomem hemoglobiny poniżej 90 g/L; z poziomem hormonu stymulującego tarczycę poniżej 0.3 µIU/L lub wynoszącym co najmniej 10 µIU/L; oraz z udokumentowaną aktywną przewlekłą infekcją, chorobą zapalną, nowotworem, skrajnym unieruchomieniem fizycznym lub innym stanem, który mógłby w znacznym stopniu zaburzyć ocenę składu ciała lub BMD. Łącznie usunięto 366 rekordów z powodu niepełnych kluczowych informacji laboratoryjnych lub dotyczących składu ciała, a 309 usunięto na podstawie uprzednio określonych kryteriów klinicznych lub jakości danych, co pozostawiło 2 820 rekordów do analiz opisowych. Dwadzieścia dwa rekordy nie posiadały wszystkich trzech punktów końcowych BMD i zostały wykluczone z analizy regresji, co pozostawiło 2 798 kompletnych rekordów dla każdego modelu dotyczącego obszarów szkieletu.
Z elektronicznej dokumentacji medycznej wyeksportowano i opracowano ustrukturyzowane zmienne. Definicje zmiennych oraz podsumowania jakości danych zostały poddane niezależnej weryfikacji, a wszelkie rozbieżności rozwiązano drogą konsensusu przed przeprowadzeniem analizy statystycznej.
Pomiary kliniczne i laboratoryjne
Wiek, płeć, czas trwania cukrzycy, status palenia tytoniu, spożycie alkoholu, ciśnienie tętnicze oraz pomiary antropometryczne pobrano z elektronicznej dokumentacji medycznej. Masę ciała i wzrost zmierzono przy użyciu skalibrowanego sprzętu, podczas gdy uczestnicy mieli na sobie lekką odzież i nie nosili obuwia. BMI obliczono jako masę ciała w kilogramach podzieloną przez wzrost w metrach do kwadratu. Obwód talii mierzono na wysokości pępka, obwód bioder w miejscu maksymalnej projekcji pośladków, a wskaźnik talia-biodra jako obwód talii podzielony przez obwód bioder. Ciśnienie tętnicze spoczynkowe zmierzono po 10 min odpoczynku w pozycji siedzącej przy użyciu automatycznego sfigmomanometru.
Wszystkie pomiary kliniczne, laboratoryjne, składu ciała oraz BMD wykonano podczas tej samej hospitalizacji indeksowej. Krew żylną pobrano po nocnym poście w ciągu 24 h od przyjęcia do szpitala.
Analizy krwi
Próbki krwi żylnej pobrano po nocnym poście w ciągu 24 h od przyjęcia do szpitala. Poziom hemoglobiny zmierzono za pomocą automatycznego analizatora hematologicznego. Poziomy aminotransferazy alaninowej, aminotransferazy asparaginianowej, gamma-glutamylotransferazy, kwasu moczowego w surowicy, kreatyniny, triglicerydów, cholesterolu całkowitego, cholesterolu lipoprotein wysokiej gęstości oraz cholesterolu lipoprotein niskiej gęstości zmierzono za pomocą automatycznego analizatora chemicznego. Poziom hemoglobiny glikowanej (HbA1c) zmierzono metodą wysokosprawnej chromatografii cieczowej. Ilość hormonu tyreotropowego, wolnej trijodotyroniny i wolnej tyroksyny określono za pomocą chemiluminescencyjnego testu immunoenzymatycznego. Szacowany współczynnik filtracji kłębuszkowej (eGFR) obliczono z zastosowaniem równania kreatyniny CKD-EPI z 2021 roku (Chronic Kidney Disease Epidemiology Collaboration).
Gęstość mineralna kości i skład ciała
Powierzchniową gęstość mineralną kości mierzono w odcinku lędźwiowym kręgosłupa, szyjce kości udowej oraz w obrębie całej lewej biodra za pomocą systemu absorpcjometrii rentgenowskiej o dwóch energiach (DXA); wyniki wyrażono w g/cm2. Zastosowano standardowe protokoły akwizycji obrazów kręgosłupa lędźwiowego w projekcji przednio-tylnej oraz proksymalnego końca kości udowej. Przed rozpoczęciem skanowania uczestnicy usunęli przedmioty metalowe i zostali ułożeni w pozycji tyłem przez wykwalifikowanych techników radiologii. Podczas akwizycji obrazów kręgosłupa lędźwiowego podparto dolne kończyny w celu zmniejszenia lordozy lędźwiowej, a kręgi lędźwiowe objęto predefiniowanym obszarem analizy. Podczas akwizycji proksymalnego końca kości udowej lewą nogę rotowano wewnętrznie i stabilizowano za pomocą urządzenia pozycjonującego dostarczonego przez producenta, aby uzyskać zestandaryzowane obszary szyjki kości udowej oraz całej biodra.
Wszystkie skany zostały zweryfikowane przez przeszkolonych operatorów pod kątem ruchów pacjenta, zakłóceń metalicznych, niepełnej akwizycji, ułożenia anatomicznego oraz wyznaczenia obszaru zainteresowania. Skany z istotnymi ruchami, błędami pozycjonowania lub artefaktami, które mogłyby zniekształcić szacowaną wartość BMD, powtarzano, gdy było to klinicznie możliwe, lub wykluczano z zestawu danych analitycznych. Codzienna kalibracja fantomem oraz rutynowe kontrole jakości były przeprowadzane przed skanowaniem klinicznym zgodnie z instrukcjami producenta i standardowymi procedurami operacyjnymi szpitala. Obrazy analizowano przy użyciu oprogramowania analitycznego dostarczonego przez producenta.
Skład ciała oceniono za pomocą wieloczęstotliwościowego analizatora impedancji bioelektrycznej. Urządzenie wykorzystuje bezpośrednią segmentową wieloczęstotliwościową analizę impedancji bioelektrycznej z ośmiopunktowym systemem elektrod dotykowych oraz pomiarami impedancji przy częstotliwościach 1, 5, 50, 250, 500 i 1,000 kHz. Pomiary przeprowadzano rano, po nocnym poście i opróżnieniu pęcherza, przed śniadaniem i przed intensywną aktywnością fizyczną. Uczestników mierzono boso i w lekkiej odzieży. Przed pomiarem oczyszczono dłonie i podeszwy stóp, aby zapewnić odpowiedni kontakt z elektrodami. Uczestnicy stali w pozycji wyprostowanej z piętami prawidłowo ustawionymi na elektrodach stóp, trzymając elektrody dłoni z kciukami umieszczonymi na wyznaczonych stykach, z ramionami odwiedzionymi od tułowia, zachowując bezruch i ciszę przez cały czas trwania pomiaru.
Masa mięśni szkieletowych kończyn oraz powierzchnia tłuszczu trzewnego zostały uzyskane z raportu składu ciała wygenerowanego przez urządzenie. Powierzchnia tłuszczu trzewnego była szacunkiem pochodzącym z autorskiego algorytmu, opartym na pomiarach bioimpedancji elektrycznej oraz charakterystyce uczestników; nie została ona bezpośrednio określona za pomocą tomografii komputerowej, rezonansu magnetycznego ani absorpcyjnej pomiarometrii komputerowej o podwójnej energii (DXA). SVR obliczono jako masę mięśni szkieletowych kończyn (kg) podzieloną przez szacowaną za pomocą analizy bioimpedancji elektrycznej (BIA) powierzchnię tłuszczu trzewnego (VFA) (cm2), w jednostkach kg/cm2. W opisowej kohorcie obejmującej 2 820 rekordów surowy SVR wynosił 0,207 ± 0,090 kg/cm2 (mediana: 0,195; zakres: 0,063–0,766), a globalne punkty odcięcia dla tercyli wynosiły 0,1518 oraz 0,2361 kg/cm2. Wartości VFA mieściły się w zakresie od 18,9 do 270,6 cm2; nie stwierdzono wartości VFA równych zero lub ujemnych. Nie zastosowano uprzednio określonego progu dla bardzo niskiego VFA, reguły winsoryzacji ani dodatkowego kryterium wykluczenia skrajnych stosunków; analizowano wszystkie wartości skończone. SVR interpretowano jako złożony wskaźnik ekspozycji odzwierciedlający masę mięśniową w stosunku do otłuszczenia trzewnego, a nie jako niezależny mechanizm biologiczny. Standaryzowany do kohorty SVR obliczono jako (SVR − średnia kohorty)/SD kohorty.
Analiza statystyczna
Zmienne ciągłe podsumowano jako średnią ± odchylenie standardowe (SD) lub medianę (rozstęp międzykwartylny), a zmienne kategoryczne jako n (%). W obrębie tercyli SVR zmienne ciągłe o rozkładzie zbliżonym do normalnego porównano za pomocą analizy wariancji, zmienne o rozkładzie skośnym za pomocą testu Kruskala-Wallisa, a zmienne kategoryczne za pomocą testu chi-kwadrat. Podstawowy model liniowy dla każdego punktu końcowego BMD miał postać: BMD = β0 + β1(SVR z score) + β2(wiek) + β3(płeć) + β4(BMI) + β5(stosunek obwodu talii do bioder) + β6(czas trwania cukrzycy) + β7(hemoglobina) + β8(eGFR) + β9(aminotransferaza alaninowa [ALT]) + β10(aminotransferaza asparaginianowa [AST]) + ε. Modele sekwencyjne 1-5 zachowały definicje przedstawione w Tabeli 2. Wiek i płeć potraktowano jako demograficzne czynniki zakłócające. BMI oraz stosunek obwodu talii do bioder włączono jako współzmienne dotyczące wielkości ciała i otyłości brzusznej, jednak mogą one częściowo znajdować się na ścieżce łączącej skład ciała z BMD. Czas trwania cukrzycy, poziom hemoglobiny, eGFR, ALT i AST włączono jako współzmienne stanu klinicznego, które również mogą być korelatami pochodnymi. W związku z tym Model 5 szacuje powiązanie warunkowe od współzmiennych, a nie całkowity efekt przyczynowy.
Wartość VIF poniżej 5 uznano za dopuszczalną. Ponieważ trzy główne modele wykorzystywały te same 2 798 rekordów oraz tę samą macierz projektową, wartości VIF były identyczne dla wszystkich punktów końcowych BMD: czas trwania cukrzycy 1,25, hemoglobina 1,57, eGFR 1,64, BMI 2,01, wiek 2,13, stosunek obwodu talii do bioder 2,50, płeć 2,51, AST 2,80, ALT 3,05 oraz znormalizowane SVR 3,48.
W modelach dla podgrup zastosowano zestaw kowariant Modelu 5 po usunięciu zmiennej stratyfikującej: płeć została usunięta z modeli stratyfikowanych według płci, wiek z modeli stratyfikowanych według wieku, BMI z modeli stratyfikowanych według BMI, czas trwania cukrzycy z modeli stratyfikowanych według czasu trwania, a eGFR z modeli stratyfikowanych według funkcji nerek. Kategoria kontroli glikemii nie była kowariantą Modelu 5, dlatego w tej analizie zachowano wszystkie kowarianty Modelu 5. W modelach stratyfikowanych według płci oraz w analizie interakcji płci zastosowano specyficzne dla płci wyniki SVR z; we wszystkich pozostałych analizach podgrup zastosowano SVR standaryzowany dla całej kohorty. Do każdego modelu interakcji dodano wskaźniki podgrup oraz człony iloczynowe SVR i podgrupy, a następnie porównano go z odpowiadającym mu modelem głównych efektów za pomocą zagnieżdżonego testu F. Korekcja Benjamini-Hochberg została zastosowana do całej rodziny 18 testów interakcji (trzy punkty końcowe BMD × sześć czynników podgrup).
Nie przeprowadzono a priori obliczeń mocy statystycznej, ponieważ przeanalizowano wszystkie kwalifikujące się rekordy z określonego okresu retrospektywnego. Precyzję oceniano przy użyciu dwustronnych 95% przedziałów ufności. Założenia modelu liniowego zweryfikowano za pomocą analizy reszt względem wartości dopasowanych, wykresów kwantyl-kwantyl (Q–Q), wykresów skali i położenia, odległości Cooka, testu Breuscha-Pagana oraz diagnostyki wystudentyzowanych reszt. W ramach analizy wrażliwości obliczono przedziały ufności HC3 spójne z heteroscedastycznością. Nieliniowość przetestowano, porównując Model 5 z modelem zawierającym naturalną kostkę typu spline dla zmiennej ekspozycji o 3 stopniach swobody [df]) przy użyciu częściowego F test; 4-df i centralny 2nd–98th analizy percentylowe pozwoliły ocenić czułość na kształt. Przewidywania uśrednione dla populacji przedstawiono w obrębie 2nd–98th percentyle surowego SVR.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wybór rekordów i próbki analityczne
Z 3 495 rekordów pacjentów hospitalizowanych z T2DM dostępnych po wstępnym oczyszczaniu danych, wykluczono 366 ze względu na niekompletne kluczowe pola laboratoryjne lub dotyczące składu ciała oraz 309 na podstawie wcześniej określonych kryteriów klinicznych lub jakości danych, co pozostawiło 2 820 rekordów do analiz opisowych. W obrębie tej kohorty 22 rekordy nie zawierały żadnego z trzech punktów końcowych BMD i zostały wykluczone z analizy regresji. Te same 2 ...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
W tej retrospektywnej analizie przekrojowej wyższe SVR wiązało się z wyższą obszarową BMD w odcinku lędźwiowym kręgosłupa, szyjce kości udowej oraz w obrębie całej biodra po korekcie o zmienne towarzyszące. Widoczny wzorzec tercylowy globalny pokrywał się z wyraźną dysproporcją płci i nie został odtworzony na nieskorygowanych wykresach specyficznych dla płci, co podkreśla znaczenie ciągłych analiz skorygowanych. Analizy metodą splajnów sugerowały rosnące powiązania, które wypłaszczały się przy wyższych wartościach SVR, a...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie deklarują żadnych konfliktów interesów.
Niniejsze badanie zostało sfinansowane przez Projekt Badań Klinicznych Centrum Medycznego w Changzhou Uniwersytetu Medycznego w Nankinie (Grant nr CMCB202407).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Automatyczny analizator chemiczny | Siemens | ADVIA 2400 | Analizy biochemiczne |
| Automatyczny analizator hematologiczny | Sysmex | XN-2800 | Pomiary hemoglobiny i morfologia krwi |
| Automatyczny sfigmomanometr | Omron | U703 | Pomiar ciśnienia tętniczego spoczynkowego |
| Analizator immunochemiczny | Siemens | ADVIA Centaur XPT | Pomiary hormonów tarczycy |
| Skaner do dwuenergetycznej absorpcjometrii promieniowania rentgenowskiego (DXA) | Hologic | EXPLORER | Pomiary BMD kręgosłupa lędźwiowego, szyjki kości udowej i całkowitej BMD biodra |
| Waga z pomiarem wzrostu | Hengqi Inc. | RGZ-120-RT | Pomiary antropometryczne |
| Analizator do wysokosprawnej chromatografii cieczowej (HPLC) | TOSOH | G8-90SL | Pomiar HbA1c |
| Wieloczęstotliwościowy analizator bioelektrycznej impedancji | Biospace | InBody 720 | Pomiary masy mięśni szkieletowych kończyn i powierzchni tłuszczu trzewnego |
| Oprogramowanie statystyczne R | R Foundation for Statistical Computing | Version 4.6.0 | Analiza statystyczna i generowanie wykresów |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.