《Nutrients》：Body Composition Attenuates the Association Between Serum 25-Hydroxyvitamin D and Bone Mineral Density in Early Postmenopausal Women
Raquel Domingo-Molina,
Borja Sa?udo,
Sergio Tejero,
Gonzalo Reverte-Pagola and
Ma ángeles Martínez-Maestre
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这项研究探讨了在绝经早期女性中，身体成分对血清25-羟基维生素D (25(OH)D) 与骨矿物质密度 (BMD) 关系的潜在混淆效应。研究表明，虽然25(OH)D水平与全身BMD存在相关性，但这种关联很大程度上会被体重和去脂体重所削弱，强调了在评估绝经后骨骼健康时，身体成分的机械性和内分泌性影响可能比维生素D状态本身更为关键。
1. 引言
维生素D (Vitamin D) 是维持矿物质和骨骼稳态的核心因子。其活性代谢物1,25-二羟基维生素D能促进肠道对钙和磷的吸收，并通过维生素D受体作用于成骨细胞和破骨细胞，从而调节骨骼重塑。因此，循环中的25-羟基维生素D (25(OH)D) 被广泛认为是反映维生素D状态最可靠的生物标志物，因为它综合了包括日照皮肤合成、膳食摄入、补充剂、肠道吸收以及脂肪组织储存等多种决定因素。在膳食维生素D摄入通常较低且相对均匀的地中海人群中，这种区分尤为重要，个体间25(OH)D浓度的差异主要由有效日照、身体成分和补充模式驱动。
因此，检测循环25(OH)D被广泛视为与骨矿物质密度 (BMD) 和骨折风险潜在相关的生物标志物，因为它提供了与骨骼结局相关的、在生理上整合的维生素D可用性指标。然而，关于25(OH)D与BMD关系的流行病学和干预性数据并不一致。尽管一些观察性研究报告了正相关，但随机补充试验通常未能证明对BMD有显著益处，除非是明显缺乏的个体。这表明维生素D的骨骼效应可能取决于循环25(OH)D水平之外的背景因素。
这种不确定性在绝经后女性中尤为相关，因为雌激素的急剧下降会引发骨转换加速和BMD快速流失的阶段。雌激素缺乏还伴随着一种慢性低度炎症状态，其特征是促炎细胞因子产生增加，这会促进破骨细胞生成并损害成骨细胞功能。这种炎症环境会加剧绝经后女性的骨丢失，并可能与维生素D代谢和身体成分等内分泌和代谢因素相互作用。绝经早期通常指绝经后的第一个十年，其特征是小梁骨不成比例地大量减少和微结构恶化，这些过程极大地增加了远期骨折风险。虽然有证据表明，充足的维生素D状态可支持钙平衡和骨重塑，但越来越多的证据表明，人体测量学和身体成分对这一人群的BMD有强烈影响。从营养学角度来看，充足的膳食蛋白质摄入主要通过其对肌肉量、胰岛素样生长因子-1 (IGF-1) 信号和骨重塑的影响来支持骨骼健康。鉴于肌肉和骨骼之间密切的功能耦合，营养对骨骼完整性的影响可能通过去脂质量和机械负荷间接发挥作用。尽管处于这个骨骼快速流失的关键阶段，专门研究绝经早期骨密度决定因素的研究仍然较少。
身体成分可能会混淆或介导所观察到的25(OH)D与骨骼之间的关联。脂肪组织是亲脂性维生素D代谢物的储存库，可能通过储存作用降低循环25(OH)D水平；而较高的体重和去脂质量则通过机械负荷增强骨骼负荷，并通过机械和内分泌机制促进骨形成，这两种途径在生物学上都是合理的。最近的人群研究表明，当考虑体重和去脂质量时，25(OH)D与BMD之间的直接关联会被削弱，这意味着维生素D与骨骼之间明显的联系可能部分是由身体成分驱动的，而非25(OH)D本身。尽管在异质性的绝经后样本中关于维生素D和骨骼健康的研究已很广泛，但相对较少的研究将绝经早期作为一个独特的脆弱窗口期。大多数研究包含了异质性的绝经后样本或关注晚期绝经后，这可能模糊了特定于骨丢失最迅速的早期转变期的变化。特别是，在绝经早期女性中，血清25(OH)D和身体成分对小梁骨体积BMD和皮质结构的共同贡献尚未得到充分描述。因此，本研究旨在评估绝经后十年内的女性中，血清25(OH)D与详细骨骼指标（全身面积BMD、小梁体积BMD和皮质厚度）之间的关联，并评估身体成分（特别是体重和去脂质量）是否影响或解释这种关系的变化。通过将样本限制在绝经早期，并将体积和皮质评估与身体成分变量结合，本研究提供了关于25(OH)D是否独立于骨骼相关，或者观察到的关联是否主要由身体成分驱动的新证据，这对于在临床关键时期有针对性地预防骨丢失具有直接意义。
2. 材料与方法
本研究是一项横断面研究，使用了从WEAPOM项目（一项注册的随机对照试验，ClinicalTrials.gov识别号：NCT06741956）收集的基线数据，该项目主要旨在评估基于移动健康的冲击运动干预对改善绝经后女性骨骼健康的功效。仅使用了干预前的数据，评估时没有参与者开始任何干预。该研究得到了安达卢西亚生物医学研究伦理委员会的批准，所有参与者均根据《赫尔辛基宣言》提供了书面知情同意书。
研究共纳入了120名自然绝经后十年内的绝经后女性。参与者的平均年龄为59.5±6.3岁。基线评估在2025年2月至2025年5月期间进行。纳入标准包括年龄超过40岁且在绝经开始后10年内，末次月经后时间≥12个月，以及身体质量指数 (BMI) 在18至35 kg/m2之间。排除标准包括手术诱导的绝经、活动性癌症、每周酒精摄入量>14标准杯、当前吸烟、过去三个月内使用激素治疗、近期骨折（<6个月）、骨质疏松症诊断、严重平衡障碍或可能妨碍评估或体育活动参与的移动受限。所有评估均在研究中心的专业设施进行，包括临床病史、血液采样、体能测试、双能X射线吸收测定法 (DXA) 和高级三维结构骨骼分析。
2.1.1. 血清25-羟基维生素D浓度
在基线评估期间采集静脉血样，使用化学发光免疫分析法测定血清25(OH)D浓度。结果以纳克/毫升 (ng/mL) 表示，并根据内分泌学会指南分为缺乏 (<20 ng/mL)、不足 (20-30 ng/mL) 和充足 (>30 ng/mL)。
2.1.2. 通过DXA测量面积骨矿物质密度和身体成分
使用DXA在腰椎 (L1–L4) 和近端股骨（股骨颈和全髋）测量面积BMD (aBMD, g/cm2)。此外，对所有参与者进行了全身DXA扫描，由此得出全身面积骨矿物质密度 (total body aBMD, g/cm2)。本研究选用全身aBMD作为主要因变量。同时通过DXA评估全身身体成分，提供总去脂质量、总脂肪质量和身体质量指数的测量值。这些身体成分指标被纳入后续分析作为协变量，以评估它们对维生素D状态与骨骼健康之间关联的影响。
2.1.3. 三维骨骼结构分析 (3D-Shaper)
为了深入了解骨几何形状和微结构，使用3D Shaper软件对近端股骨的DXA扫描进行后处理。这种经过验证的三维建模方法允许评估关键结构参数，包括：总和小梁体积BMD (vBMD, mg/cm3)、皮质骨密度 (mg/cm3) 和皮质厚度 (mm)。这些三维结构参数被作为次要探索性结果进行分析。
2.2. 统计分析
所有统计分析均使用Python 3.11进行。连续变量通过Kolmogorov-Smirnov检验正态性。正态分布数据表示为均值±标准差，非正态分布变量表示为中位数[四分位距]。使用Spearman等级相关系数评估血清25(OH)D与骨骼参数（全身aBMD、小梁vBMD、皮质厚度）以及身体成分变量（体重、总脂肪质量、总去脂质量）之间的关联。构建多元线性回归模型，评估血清25(OH)D浓度与全身aBMD的独立关联，调整年龄、体重、去脂质量和绝经后年数。使用二元逻辑回归模型评估低全身aBMD的预测因素。在多元回归分析中，采用完整病例分析法。统计显著性定义为双尾p < 0.05。
3. 结果
共有120名绝经后女性被纳入分析。平均年龄为59.5±6.3岁，绝经后中位时间为8.2年。血清25(OH)D浓度的中位数为23.7 ng/mL，表明维生素D状态范围广泛。骨骼健康参数的平均值为：全身aBMD 0.911±0.101 g/cm2，小梁vBMD 151.0±46.2 mg/cm3，皮质厚度1.85±0.15 mm。
双变量分析显示，血清25(OH)D与全身aBMD之间存在微弱但具有统计学意义的关联。然而，未观察到与小梁vBMD或皮质厚度的关联，并且在多变量模型中调整身体成分变量后，这种关联不再具有统计学意义。
在多元线性回归模型中，整体模型显著，解释了全身aBMD方差的28.5%。调整协变量后，25(OH)D不是全身aBMD的独立预测因子。体重是唯一与全身aBMD显著相关的变量，表明体重每增加1公斤，全身aBMD大约增加0.002 g/cm2。年龄、去脂质量和绝经后年数均无统计学意义。多重共线性诊断显示所有预测因子的方差膨胀因子均较低，表明没有存在问题的共线性。
在预测低BMD的逻辑回归模型中，低BMD定义为全身aBMD值≤样本均值1个标准差。多变量模型调整了年龄、体重、去脂质量和绝经年龄。体重显示出最强的保护性关联，其次是去脂质量。相反，年龄增加了低BMD的几率，而较晚的绝经年龄显示出不显著的保护趋势。在多变量逻辑回归模型中，较低的血清25(OH)D水平与较高的低BMD可能性相关，但这种关联的强度与体重和去脂质量相比是微弱的，并且研究结果应在探索性的、基于分布的低BMD定义背景下进行解释。
4. 讨论
在这组绝经早期女性队列中，血清25(OH)D浓度与全身aBMD显示出微弱的正相关，这与维生素D在骨骼维持中发挥有益作用的观点一致。然而，在调整关键协变量（特别是体重和去脂质量）后，这种关联不再显著，这表明调整身体成分会显著削弱观察到的维生素D状态与骨密度之间的关联，而不是支持循环25(OH)D的独立效应。在所检查的变量中，体重在线性回归模型中成为全身aBMD的唯一独立预测因子，在逻辑回归中也是最强的预测因子，表明机械负荷和与质量相关的因素超过了循环25(OH)D对骨量的直接生化影响。
这些发现突显了在绝经早期（一个由雌激素缺乏驱动的骨丢失加速关键阶段），人体测量学和身体成分特征对骨骼健康的主导性贡献。总的来说，结果与以下观点一致：在人群研究中观察到的维生素D-骨骼关联，可能部分反映了身体成分的差异，而非维生素D本身独立的内分泌效应。
尽管维生素D在钙吸收和骨重塑中发挥着无可争议的作用，但大型观察和干预研究的证据仍然不一致，除了在严重缺乏的情况下，对BMD的影响很小。我们的结果与这些文献一致，表明在生理范围内，25(OH)D在骨量调节中发挥的是许可性作用，而非决定性作用。身体成分对骨骼强度同时产生机械和内分泌影响。较高的体重通过力传导增强骨骼负荷和成骨细胞活性，而去脂质量则通过肌肉衍生的信号分子如鸢尾素和骨钙素发挥作用。相反，脂肪组织充当维生素D代谢物的储存库，降低了循环25(OH)D，但不一定会损害生物利用度或骨骼结局。与先前报告一致，我们的研究结果表明，一旦考虑到体重或去脂质量，维生素D与BMD之间的明显关联就会显著减弱，支持身体成分可削弱维生素D-骨骼关联的观点。
关注绝经早期为解释这些发现提供了关键的生理背景。这个阶段的特点是骨小梁加速流失、皮质结构变薄和骨微结构恶化，这些变化共同导致了此阶段观察到的骨强度急剧下降和骨折风险增加。循环雌激素的快速减少不仅改变了骨重塑动态，还改变了全身代谢，可能影响维生素D代谢、钙处理以及体脂和瘦体组织的分布。同时，绝经后常见的身体成分重新分布，其特征是脂肪增多和去脂质量减少，可能会进一步调节25(OH)D的生物利用度和骨骼负荷力。在这种转变背景下，本研究中观察到的体重的保护作用可能反映了一种补偿性影响，部分抵消了雌激素撤退对骨骼的有害影响。与较高体重相关的机械负荷，以及来自肌肉和脂肪组织的内分泌因子，可能有助于维持骨转换平衡，并减轻绝经早期的骨小梁流失。这些发现强调了在绝经后早期几年保持足够的体重和肌肉力量的重要性，不仅是为了代谢健康，也是骨骼完整性的关键决定因素，尤其是在这个高度脆弱的时期。总而言之，这些生物学上的考量可能有助于解释为什么维生素D的骨骼作用不仅仅取决于其血清浓度，而是整合在受身体成分、机械负荷和代谢信号影响的更广泛的生理背景中。因此，绝经后女性维生素D与骨骼健康的关系可能因个体身体成分和机械负荷的差异而不同，反映了维生素D代谢与个体生物力学和内分泌特征之间的相互作用。
在临床上，这些发现表明，虽然血清25(OH)D仍然是骨代谢的重要标志物，但骨骼健康的评估也应考虑身体成分，特别是体重和肌肉量，将其作为骨骼完整性的关键决定因素。通过专注于机械负荷和营养优化的生活方式干预来维持足够的去脂质量和健康体重，可能提供超越维生素D补充的协同性骨骼益处。对于有明显缺乏或低体重的女性，补充仍然是必要的，因为她们对骨骼的代谢和机械支持都减少了。总的来说，这项研究支持一种综合性的临床方法，将优化维生素D与旨在改善或维持身体成分的策略相结合。这样一个解决内分泌、营养和机械决定因素的多维模型，可能特别有效地减缓绝经早期特有的快速骨丢失，并在人群水平上降低远期骨折风险。
本研究的一个主要优势在于样本的同质性，完全由绝经后第一个十年内的女性组成，这是骨骼重塑加速的关键但常被忽视的阶段。这种聚焦设计最大程度地减少了绝经时间长度的混杂，并允许更清晰地解释特定于绝经早期的维生素D-骨骼关系。另一个显著优势是对骨骼参数的全面评估，包括全身aBMD、小梁vBMD和皮质厚度，提供了超越传统密度测定的骨骼健康多维评估。此外，多变量回归模型的应用能够调整相关协变量，并有助于评估身体成分如何影响观察到的维生素D-骨骼关联，从而对研究结果进行更细致的解释。然而，有几个局限性需要承认。
一个主要局限是潜在的残留混杂，这在观察性维生素D研究中是一个公认的挑战。尽管分析中调整了骨骼健康的主要人体测量学决定因素，但一些已知会影响循环25(OH)D浓度的因素并未系统收集，因此无法纳入调整集。这些因素包括采血季节或时间、维生素D补充的详细信息、习惯性日照暴露以及维生素D和钙的膳食摄入。此外，可提供进一步生理背景的相关生化标志物，如甲状旁腺激素水平或肾功能，也未获评估。虽然循环25(OH)D被选为暴露指标，因为它是反映日照、膳食摄入、补充、吸收和脂肪组织储存综合效应的综合生物标志物，但未测量的上游决定因素仍可能影响观察到的关联。因此，研究结果应被解释为调整后的关联，而非维生素D对骨骼结局具有独立或因果效应的证据。
首先，横断面设计无法推断因果关系。需要纵向研究来确定25(OH)D、身体成分和随时间变化的骨骼变化之间的时间关系。其次，未直接评估膳食摄入，包括维生素D、钙和蛋白质的消耗，也未系统收集维生素D补充的详细信息。由于已知充足的蛋白质摄入会通过其对肌肉量、IGF-1信号和骨重塑的影响间接影响骨骼健康，缺乏膳食数据限制了我们全面表征可能导致观察到的关联（特别是那些由去脂质量介导的关联）的营养途径的能力。第三，未测量炎症生物标志物，无法评估慢性低度炎症对该队列骨丢失的潜在贡献。鉴于绝经后女性雌激素缺乏与促进骨吸收和损害骨形成的炎症活性增加有关，未测量的炎症状态可能独立于维生素D和身体成分影响骨骼结局。尽管采血发生在限制性的时间窗口内，但季节并未在统计模型中被正式操作化或作为协变量纳入。因此，与血清25(OH)D季节性变化相关的残留混杂不能完全排除。最后，中等样本量可能限制了检测小而具有临床相关效应的统计效力，特别是对于小梁或皮质参数。最后，检查协变量调整后削弱的分析是探索性的，基于回归推断而非正式的中介或因果模型，因此应被解释为假设生成性的。
5. 结论
尽管存在这些限制，该研究提供了有价值且内部一致的证据，增进了对绝经早期维生素D状态、身体成分和骨骼健康之间相互作用的理解。在绝经早期女性中，血清25(OH)D与全身aBMD之间的关联在调整身体成分后显著减弱，这提供了反对维生素D具有强大独立直接骨骼效应的证据。
体重和去脂质量成为骨密度和强度的主要决定因素，表明与身体成分相关的机械和代谢影响在此骨丢失加速阶段是主导因素。这些发现强调需要一种综合性的预防策略，将优化维生素D状态与保持肌肉量和适当体重相结合。这种方法对于减缓绝经早期骨骼恶化和支持长期骨骼健康可能尤为重要。
