《Progress in Biophysics and Molecular Biology》：Modulating bone remodeling through magnetic field: approach targeting metabolic dysregulation in diabetic osteoporosis
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糖尿病性骨质疏松症（DOP）与糖尿病相关代谢紊乱及骨健康恶化密切相关，现有治疗存在疗效局限及副作用问题。磁疗作为一种非侵入性物理治疗手段，通过动态和静态磁场调节骨代谢、改善血糖控制，在糖尿病并发症治疗中展现潜力。本文系统综述了磁疗对糖尿病骨代谢的影响机制，包括磁场参数与生物效应的关联性，并提出了基于磁场的综合治疗策略。
李春琴|董熙格|孙梦旭|谢圆芬|王蓓蕾|秦佳欣|王娜|吕环环
中国西北工业大学生命科学学院空间生物科学与生物技术重点实验室，陕西西安710072
摘要
糖尿病是一种慢性代谢性疾病，与心血管疾病、肾脏疾病、神经病变和骨骼疾病的高风险相关，已成为全球性的公共卫生问题。骨质疏松症是中老年人群中最常见的骨骼疾病，在糖尿病患者中发病率尤为高。这种关联凸显了开发创新策略以改善糖尿病骨质疏松患者生活质量的紧迫性。基于磁场的物理疗法是一种非侵入性治疗方式，相比传统治疗方法具有明显优势。近期在生物磁学研究方面的进展揭示了磁场的新型生物学和治疗效果，越来越多的证据支持其在骨骼相关疾病中的临床应用潜力。本文重点探讨了糖尿病与骨骼健康恶化之间的机制联系，动态磁场和静态磁场对糖尿病相关并发症的治疗效果，特别是对骨骼结果的影响，以及磁场干预在维持糖尿病患者骨骼健康方面的前景。最终，本文旨在提出通过磁场方法管理糖尿病骨质疏松的新治疗策略。
引言
糖尿病（DM）是一组以慢性高血糖为特征的代谢性疾病，其原因可能是胰岛素分泌受损、胰岛素作用缺陷或两者兼有。持续的高血糖会导致器官逐渐受损，进而引发多个系统的长期功能障碍和衰竭，尤其是眼睛、肾脏、神经、心血管系统和骨骼（VinodMahato等人，2011年）。糖尿病骨质疏松症（DOP）作为糖尿病的重要并发症，其特征是骨骼脆弱性增加、骨微结构恶化以及骨密度（BMD）、骨量和机械强度的下降（Jordan和Cooper，2002年）。糖尿病骨质疏松症主要有两种亚型：1型糖尿病（T1DM），是一种自身免疫性疾病，约占病例的5%，通常在儿童期被诊断出来，其腰椎和胫骨等部位的骨矿物质密度（BMD）显著降低（Zhukouskaya等人，2015年）；2型糖尿病（T2DM）约占病例的5%，与肥胖密切相关，尽管骨密度值正常甚至偏高，但骨折风险却会增加（Jackuliak和Payer，2014年）。流行病学研究表明，高达60%的2型糖尿病患者会发展为糖尿病骨质疏松症，骨折风险增加40-70%（Picke等人，2019年）。
目前对糖尿病骨质疏松症的管理主要集中在血糖控制和改善骨代谢上。然而，许多降糖药物的作用范围有限，仅针对血糖，未能解决与糖尿病相关的代谢异常问题，如血脂异常和高血压，磺酰脲类药物就是典型例子（Xie等人，2023年）。某些药物，包括噻唑烷二酮类药物，甚至可能加重代谢负担。此外，如semaglutide这类药物的给药和剂量复杂性给患者带来了相当大的挑战（Colca和Scherer，2022年）。抗骨质疏松药物，包括一线使用的双膦酸盐类药物，也存在局限性。除了常见的胃肠道刺激等副作用外，这些药物还需要严格的用药方案和饮食限制，并且必须在肾功能受损的患者中谨慎使用（Chen等人，2024年）。这些挑战凸显了创新治疗干预的必要性。
磁场疗法是一种非侵入性物理疗法，在临床实践中越来越受到重视，因为它对目标组织具有局部作用。磁场大致分为两种类型：静态磁场（SMF）和动态磁场，如脉冲电磁场（PEMF）。静态磁场是由电流或磁化材料产生的恒定不变磁场，会对生物体产生影响。根据强度不同，它们被分为弱磁场（<1 mT）、中等磁场（1 mT-1 T）、强磁场（1 T-5 T）和超强磁场（>5 T）（Marycz等人，2018年）。大量证据支持静态磁场在多种临床疾病中的疗效，包括膝关节骨关节炎、周围神经病变、周围血管疾病和各种慢性疼痛综合征（Colbert等人，2009年）。相比之下，脉冲电磁场是一种低频磁场（通常为6-500 Hz），具有特定的波形和高变化率（dB/dt），能够在组织中诱导生物电流并产生独特的生物学效应。临床应用的脉冲电磁场通常使用频率低于100 Hz，磁通密度在0.1 mT到30 mT之间，常采用一种或多种波形将脉冲电磁能量传递到体内（Hu等人，2020年）。自1979年获得FDA批准用于治疗骨折不愈合以来，脉冲电磁场已在治疗肱骨外上髁炎、纤维肌痛、椎间盘退变、慢性肌肉骨骼疼痛和神经再生方面显示出疗效（Hattapo?lu等人，2019年；Maestú等人，2013年；Seo等人，2018年；Sutbeyaz等人，2009年；Thomas等人，2007年）。
越来越多的证据表明，中等强度的静态磁场可以通过增强胰岛素分泌、改善葡萄糖耐受性和调节脂质代谢来发挥降糖作用（Carter等人，2020年；Feng等人，2022年；O'Brien等人，2004年；?cal等人，2008年）。然而，目前针对糖尿病骨质疏松症的磁场研究仍较为有限。在db/db小鼠中的临床前研究表明，低强度脉冲电磁场暴露可以增加骨量和骨质量（Li等人，2017年），而多项体外研究证实脉冲电磁场暴露可以促进成骨细胞增殖和矿化，同时抑制破骨细胞的成熟和功能（Chang等人，2006年；Tong等人，2017年）。这些发现表明，基于磁场的干预可能是一种有前景的糖尿病骨质疏松症缓解策略。
本文分析了糖尿病相关骨骼恶化的病理生理机制，评估了磁场在控制血糖和骨重塑方面的疗效证据，并探讨了磁场对糖尿病骨代谢的分子调控途径。值得注意的是，关于磁场在糖尿病骨质疏松症管理中应用的临床证据仍然不足。通过综合现有知识，本文旨在提出一种新的基于磁场的糖尿病骨质疏松症治疗范式。
章节摘录
糖尿病中的骨骼恶化
1型糖尿病（T1DM）与多种骨骼病理变化有关，包括骨密度降低、骨质疏松风险增加、骨折易发以及修复机制受损（Cortet等人，2019年）。这种情况严重干扰了青少年时期的峰值骨量积累，使个体在成年后容易发生骨质疏松及相关并发症。一项荟萃分析显示，1型糖尿病患者的股骨颈和腰椎骨密度低于健康对照组（Shah
磁场干预：从全身效应到糖尿病中的骨骼结果
磁场通过涉及细胞分化、信号通路和微环境调节的机制对骨代谢产生多种调控作用。
解码机制：磁场对糖尿病骨骼健康的调节
在考虑使用磁场治疗疾病时，不仅需要了解其效果，还需要了解其作用机制。由于磁场参数、暴露时间、暴露时长以及生成磁场的设备不同，不同研究之间存在差异。因此，这种异质性使得比较变得复杂，凸显了制定标准化方案以阐明潜在机制的必要性。
结论与转化医学视角
糖尿病骨质疏松症是一种复杂的代谢性骨骼疾病，需要采取多方面的治疗策略，针对其核心病理途径，包括高血糖、骨重塑失调和微血管功能障碍。有效的干预需要深入理解糖尿病与骨质疏松症之间的内在联系，以及高血糖如何具体影响骨骼稳态的机制。
近年来，非侵入性物理疗法尤其受到关注
作者贡献声明
李春琴：撰写——初稿、可视化、研究、数据分析。董熙格：数据分析、撰写——审稿与编辑。秦佳欣：撰写——审稿与编辑。谢圆芬：撰写——审稿与编辑。王蓓蕾：撰写——审稿与编辑。孙梦旭：数据分析、撰写——审稿与编辑。王娜：撰写——审稿与编辑、资金筹集。吕环环：撰写——审稿与编辑、撰写——初稿、可视化、研究、资金筹集
未引用参考文献
Lv等人，2023年；Napoli等人，2014年；Oliveira Volpe等人，2018年；Wang等人，2022年。
利益冲突声明
作者声明以下财务利益和个人关系可能被视为潜在的利益冲突：吕环环报告获得了国家自然科学基金、陕西省磁医学重点实验室和陕西省博士后科学基金的支持。王娜报告获得了浙江省医学与健康科技计划的支持。如果有其他作者，他们声明自己没有
致谢
本工作得到了国家自然科学基金[编号：52377225]、陕西省磁医学重点实验室（2025MMKF-12）、陕西省博士后科学基金、浙江省医学与健康科技计划[编号：2022KY1263和2024KY451]以及大学生创新与创业培训计划[编号：S202310699380]的支持。
