Cross-sectional study on serum total testosterone levels and the risk of osteoarthritis in Middle-aged and Elderly Women

doi:10.3877/cma.j.issn.2096-0263.2025.05.002

Abstract

Abstract:

Objective

The relationship between serum total testosterone levels and osteoarthritis (OA) remains controversial. This study aimed to investigate the association between serum total testosterone levels and the risk of OA in middle-aged and older women.

Methods

A cross-sectional study design was employed, including data from 1,627 women aged 50 and older from the 2013-2016 cycles of the National Health and Nutrition Examination Survey (NHANES) in the United States. The exposure variable was serum total testosterone levels, and the outcome variable was OA.

Results

The multivariable logistic regression analysis revealed a significant association between higher serum testosterone levels and a reduced risk of OA in women over 50 in the United States. Specifically, for every 20-unit increase in serum testosterone levels, the risk of OA decreased by 27.2% [OR=0.728; 95% CI: 0.566, 0.936; P=0.0169]. The smooth curve fitting demonstrated a linear relationship between the two variables. Interaction tests showed that factors such as age, BMI, hypertension, diabetes, waist circumference, serum total cholesterol levels, estradiol levels, and SHBG levels did not significantly influence the relationship between serum testosterone levels and OA.

Conclusions

In women aged 50 and older in the United States, higher serum testosterone levels are associated with a lower risk of OA. This study provides new insights and evidence into the relationship between serum testosterone levels and OA.

Key words: Osteoarthritis, Testosterone, Middle-aged and older women, Cross-sectional study

Jiangtao Liao, Zhenyu Song, Hao Xu, Yi Li, Dongdong Xu, Wei Yu, Zhipeng Dai, Hongtao Tian, Wei Tong. Cross-sectional study on serum total testosterone levels and the risk of osteoarthritis in Middle-aged and Elderly Women[J]. Chinese Journal of Geriatric Orthopaedics and Rehabilitation(Electronic Edition), 2025, 11(05): 271-279.

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Figures/Tables 6

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变量	总参与者人数（n=1 627）	非骨关节炎人数（n=1 159）	骨关节炎人数（n=468）	统计值	P值
年龄[岁，Mean（95% CI）]	63.47（62.90，64.05）	62.37（61.76，62.98）	65.47（64.45，66.48）	F=33.455	<0.001
血清总睾酮[ng/dL，Mean（95% CI）]	19.75（18.82，20.68）	20.55（19.29，21.82）	18.30（17.11，19.48）	F=7.017	0.013
BMI[kg/m²，Mean（95% CI）]	29.80（29.19，30.40）	29.12（28.51，29.72）	31.03（30.24，31.81）	F=32.730	<0.001
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PIR[Mean（95% CI）]	3.07（2.90，3.25）	2.97（2.77，3.18）	3.26（3.01，3.50）	F=4.101	0.052
雌二醇[pg/ml，Mean（95% CI）]	17.44（13.32，21.56）	19.68（13.99，25.38）	13.37（9.97，16.78）	F=4.252	0.048
胆固醇[mg/dL，Mean（95% CI）]	207.92（205.15，210.70）	207.91（204.76，211.06）	207.95（202.34，213.56）	F<0.001	0.991
性激素结合球蛋白[nmol/L，Mean（95% CI）]	72.30（69.96，74.63）	71.59（68.61，74.58）	73.57（69.65，77.50）	F=0.604	0.443
种族[例（%）]				χ²=84.153	<0.001
墨西哥裔美国人	243（14.94）	193（16.65）	50（10.68）
其他西班牙语裔	208（12.78）	169（14.58）	39（8.33）
非西班牙语裔白人	714（43.88）	429（37.01）	285（60.90）
非西班牙语裔黑人	289（17.76）	218（18.81）	71（15.17）
其他种族	173（10.63）	150（12.94）	23（4.91）
高血压病史[例（%）]				χ²=15.490	<0.001
是	912（56.05）	61（52.98）	298（63.68）
否	715（43.95）	545（47.02）	170（36.32）
糖尿病病史[例（%）]				χ²=3.412	0.065
是	335（20.59）	225（19.41）	110（23.50）
否	1292（79.41）	934（80.59）	358（76.50）
教育程度[例（%）]				χ²=29.445	<0.001
高中以下学历	395（24.28）	319（27.52）	76（16.24）
高中学历	349（21.45）	256（22.09）	93（19.87）
高中及以上学历	883（54.27）	584（50.39）	299（63.89）
婚姻状况[例（%）]				χ²=3.618	0.164
已婚或同居	854（52.49）	614（52.98）	240（51.28）
分居、离异或丧偶	650（39.95）	450（38.83）	200（42.74）
从未结婚	123（7.56）	95（8.20）	28（5.98）
吸烟史[例（%）]				χ²=9.164	0.002
是	616（37.86）	412（35.55）	204（43.59）
否	1011（62.14）	747（64.45）	264（56.41）
饮酒史[例（%）]				χ²=19.477	<0.001
是	879（54.03）	586（50.56）	293（62.61）
否	748（45.97）	573（49.44）	175（37.39）

变量	总参与者人数（n=1 627）	非骨关节炎人数（n=1 159）	骨关节炎人数（n=468）	统计值	P值
年龄[岁，Mean（95% CI）]	63.47（62.90，64.05）	62.37（61.76，62.98）	65.47（64.45，66.48）	F=33.455	<0.001
血清总睾酮[ng/dL，Mean（95% CI）]	19.75（18.82，20.68）	20.55（19.29，21.82）	18.30（17.11，19.48）	F=7.017	0.013
BMI[kg/m²，Mean（95% CI）]	29.80（29.19，30.40）	29.12（28.51，29.72）	31.03（30.24，31.81）	F=32.730	<0.001
腰围[cm，Mean（95% CI）]	100.50（99.46，101.55）	99.12（97.97，100.28）	103.00（101.66，104.35）	F=31.764	<0.001
PIR[Mean（95% CI）]	3.07（2.90，3.25）	2.97（2.77，3.18）	3.26（3.01，3.50）	F=4.101	0.052
雌二醇[pg/ml，Mean（95% CI）]	17.44（13.32，21.56）	19.68（13.99，25.38）	13.37（9.97，16.78）	F=4.252	0.048
胆固醇[mg/dL，Mean（95% CI）]	207.92（205.15，210.70）	207.91（204.76，211.06）	207.95（202.34，213.56）	F<0.001	0.991
性激素结合球蛋白[nmol/L，Mean（95% CI）]	72.30（69.96，74.63）	71.59（68.61，74.58）	73.57（69.65，77.50）	F=0.604	0.443
种族[例（%）]				χ²=84.153	<0.001
墨西哥裔美国人	243（14.94）	193（16.65）	50（10.68）
其他西班牙语裔	208（12.78）	169（14.58）	39（8.33）
非西班牙语裔白人	714（43.88）	429（37.01）	285（60.90）
非西班牙语裔黑人	289（17.76）	218（18.81）	71（15.17）
其他种族	173（10.63）	150（12.94）	23（4.91）
高血压病史[例（%）]				χ²=15.490	<0.001
是	912（56.05）	61（52.98）	298（63.68）
否	715（43.95）	545（47.02）	170（36.32）
糖尿病病史[例（%）]				χ²=3.412	0.065
是	335（20.59）	225（19.41）	110（23.50）
否	1292（79.41）	934（80.59）	358（76.50）
教育程度[例（%）]				χ²=29.445	<0.001
高中以下学历	395（24.28）	319（27.52）	76（16.24）
高中学历	349（21.45）	256（22.09）	93（19.87）
高中及以上学历	883（54.27）	584（50.39）	299（63.89）
婚姻状况[例（%）]				χ²=3.618	0.164
已婚或同居	854（52.49）	614（52.98）	240（51.28）
分居、离异或丧偶	650（39.95）	450（38.83）	200（42.74）
从未结婚	123（7.56）	95（8.20）	28（5.98）
吸烟史[例（%）]				χ²=9.164	0.002
是	616（37.86）	412（35.55）	204（43.59）
否	1011（62.14）	747（64.45）	264（56.41）
饮酒史[例（%）]				χ²=19.477	<0.001
是	879（54.03）	586（50.56）	293（62.61）
否	748（45.97）	573（49.44）	175（37.39）

变量	OR（95% CI）	P值
血清总睾酮（ng/dL）	0.988（0.979，0.997）	0.011
年龄（岁）	1.038（1.025，1.052）	<0.001
种族[例（%）]
墨西哥裔美国人	Ref.
其他西班牙语裔	0.973（0.590，1.604）	0.915
非西班牙语裔白人	2.815（2.167，3.658）	<0.001
非西班牙语裔黑人	1.350（0.919，1.983）	0.139
其他种族	0.796（0.395，1.604）	0.530
BMI（kg/m²）	1.035（1.023，1.047）	<0.001
腰围（cm）	1.016（1.010，1.021）	<0.001
高血压病史[例（%）]
是	Ref.
否	0.644（0.484，0.859）	0.006
糖尿病病史[例（%）]
是	Ref.
否	0.784（0.590，1.042）	0.104
吸烟史[例（%）]
是	Ref.
否	0.694（0.506，0.952）	0.031
饮酒史[例（%）]
是	Ref.
否	0.630（0.490，0.811）	0.001
教育程度[例（%）]
高中以下学历	Ref.
高中学历	1.391（0.818，2.362）	0.233
高中及以上学历	1.901（1.253，2.884）	0.005
婚姻状况[例（%）]
已婚或同居	Ref.
分居、离异或丧偶	1.038（0.732，1.473）	0.834
从未结婚	0.720（0.331，1.565）	0.414
PIR	1.115（1.002，1.241）	0.0543
雌二醇（pg/ml）	0.997（0.994，1.000）	0.1019
胆固醇（mg/dL）	1.000（0.997，1.004）	0.9905
性激素结合球蛋白（nmol/L）	1.038（0.998，1.004）	0.4319

变量	OR（95% CI）	P值
血清总睾酮（ng/dL）	0.988（0.979，0.997）	0.011
年龄（岁）	1.038（1.025，1.052）	<0.001
种族[例（%）]
墨西哥裔美国人	Ref.
其他西班牙语裔	0.973（0.590，1.604）	0.915
非西班牙语裔白人	2.815（2.167，3.658）	<0.001
非西班牙语裔黑人	1.350（0.919，1.983）	0.139
其他种族	0.796（0.395，1.604）	0.530
BMI（kg/m²）	1.035（1.023，1.047）	<0.001
腰围（cm）	1.016（1.010，1.021）	<0.001
高血压病史[例（%）]
是	Ref.
否	0.644（0.484，0.859）	0.006
糖尿病病史[例（%）]
是	Ref.
否	0.784（0.590，1.042）	0.104
吸烟史[例（%）]
是	Ref.
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饮酒史[例（%）]
是	Ref.
否	0.630（0.490，0.811）	0.001
教育程度[例（%）]
高中以下学历	Ref.
高中学历	1.391（0.818，2.362）	0.233
高中及以上学历	1.901（1.253，2.884）	0.005
婚姻状况[例（%）]
已婚或同居	Ref.
分居、离异或丧偶	1.038（0.732，1.473）	0.834
从未结婚	0.720（0.331，1.565）	0.414
PIR	1.115（1.002，1.241）	0.0543
雌二醇（pg/ml）	0.997（0.994，1.000）	0.1019
胆固醇（mg/dL）	1.000（0.997，1.004）	0.9905
性激素结合球蛋白（nmol/L）	1.038（0.998，1.004）	0.4319

变量	模型1 [OR（95% CI）]	模型2 [OR（95% CI）]	模型3 OR（95% CI）]
每20个单位血清总睾酮水平（ng/dL）	0.783（0.657，0.933）	0.770（0.642，0.924）	0.728（0.566，0.936）
每20个单位血清总睾酮水平（ng/dL）	P=0.0106	P=0.009	P=0.0169
血清总睾酮水平四分位数分组（ng/dL）
Q1（0.53-10.99）	Ref	Ref	Ref
Q2（11.00-16.20）	1.066（0.809，1.405）	1.189（0.858，1.646）	1.223（0.904，1.654）
Q3（16.30-23.90）	1.156（0.816，1.638）	1.253（0.854，1.840）	1.223（0.833，1.794）
Q4（24.00-144.00）	0.790（0.562，1.111）	0.791（0.555，1.127）	0.724（0.463，1.131）
趋势性检验P值	0.3038	0.2962	0.2109

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