高鋁暴露對胰島素分泌功能及部分炎癥因子的影響

覃曉潔　吳標良　王民登

1.右江民族醫學院附屬醫院重癥醫學科，廣西百色533000；

2.右江民族醫學院附屬醫院內分泌科，廣西百色533000

高鋁暴露對胰島素分泌功能及部分炎癥因子的影響

覃曉潔1吳標良2王民登2

1.右江民族醫學院附屬醫院重癥醫學科，廣西百色533000；

2.右江民族醫學院附屬醫院內分泌科，廣西百色533000

目的探討高鋁暴露對人體胰島素分泌功能、糖代謝及白細胞介素-6（IL-6）、C反應蛋白（CRP）的影響及相關性。方法高鋁暴露區健康成人居民61名，分別測定體重指數（BMI）、收縮壓（SBP）、舒張壓（DBP）、血清鋁元素（Al）濃度、空腹血糖（FBG）、糖化血紅蛋白（HbA1c）、空腹胰島素（FINS）、谷丙轉氨酶（ALT）、谷草轉氨酶（AST）、肌酐（Cr）、促甲狀腺激素（TSH）、皮質醇、IL-6、CRP等，計算穩態模型胰島β細胞功能指數（HOMA-β），并與63名非高鋁暴露區健康成人進行比較。結果與非高鋁暴露區居民比較，高鋁暴露區居民Al、FBG、HbA1c、IL-6、CRP水平升高，而FINS、HOMA-β水平降低（P＜0.05或P＜0.01）；相關性分析顯示，FBG、IL-6、CRP與血Al水平呈正相關（r=0.464、0.690、0.850，均P＜0.01），HOMA-β與Al水平呈負相關（r=-0.331，P＜0.01）。結論長期高鋁暴露可導致機體胰島β細胞分泌功能下降及糖代謝紊亂，其機制可能與機體炎性反應增強有關。

高鋁暴露；胰島β細胞功能；白細胞介素-6；C反應蛋白

目前研究表明，過量的職業性鋁接觸可導致神經系統、消化系統、呼吸系統等多系統損害［1-2］，長期在鋁工業區生活的居民，由于在鋁冶煉過程中導致的粉塵、土壤、水污染，將長期暴露于高鋁污染的居住環境，有可能會引起自身內環境變化，導致機體代謝功能紊亂。已有研究表明高鋁暴露可影響機體的血糖水平［3］，其具體機制尚不清楚。本研究擬進一步觀察長期高鋁暴露對人體胰島素分泌功能、糖代謝及部分炎癥因子的影響及相關性，初步探討長期高鋁暴露對糖代謝的影響及可能機制。

1　資料與方法

1.1一般資料

本研究經醫院倫理委員會批準，患者知情同意。排除極度超重［體重指數（BMI）≥30 kg/m2］、妊娠、服用激素等影響血糖藥物史、腫瘤史、糖尿病家族史者。入選桂西鋁工業基地居住10年以上健康成人居民61名（其中男39名，女22名）為高鋁暴露組，非鋁工業基地地區健康成人居民63名（其中男40名，女23名）為非高鋁暴露組。

1.2研究方法

1.2.1HOMA-β測定清晨空腹狀態下采靜脈血測定空腹血糖（FBG）、空腹胰島素（FINS），采用公式計算穩態模型胰島β細胞功能指數（HOMA-β）=FINS× 20/（FBG-3.5），血糖測定采用己糖激酶法，胰島素測定采用化學發光法，由右江民族醫學院附屬醫院（以下簡稱“我院”）醫學檢驗中心及核醫學實驗室由專人使用美國貝克曼COULTER LX20全自動生化分析系統及ACCESS2全自動微粒子化學發光免疫分析系統測定，均使用配套試劑。

1.2.2炎癥因子指標測定白細胞介素-6（IL-6）測定采用化學發光法，C反應蛋白（CRP）測定采用免疫熒光法，均由我院醫學檢驗中心專人完成測定。

1.2.3生化指標測定由我院醫學檢驗中心及核醫學實驗室由專人使用美國貝克曼COULTER LX20全自動生化分析系統測定，均使用配套試劑，皮質醇測定為采取早晨8:00（8am）血液測定。

1.3統計學方法

所有統計學分析均用SPSS 17.0軟件完成，符合正態分布的計量資料采用均數±標準差（±s）表示，組間比較采用t檢驗，計數資料采用χ2檢驗，相關性采用Pearson（雙變量符合正態分布時）或Spearman（雙變量不符合正態分布時）相關系數計算，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2　結果

2.1兩組一般情況及生化指標比較

兩組性別、年齡、BMI等一般資料比較差異無統計學意義（P＞0.05），具有可比性。兩組收縮壓（SBP）、舒張壓（DBP）、谷丙轉氨酶（ALT）、谷草轉氨酶（AST）、肌酐（Cr）、促甲狀腺激素（TSH）、8am皮質醇比較差異無統計學意義（P＞0.05）。高鋁暴露組血鋁元素含量及糖化血紅蛋白（HbA1c）、FBG、IL-6、CRP水平明顯高于非高鋁暴露組，而FINS、HOMA-β水平低于非高鋁暴露組（P＜0.05或P＜0.01）。見表1。

2.2生化及胰島素分泌指標與血鋁元素含量的相關性

相關性分析顯示，FBG、IL-6、CRP與血鋁元素水平呈正相關（r=0.464、0.690、0.850，P＜0.01），HOMA-β與血鋁元素水平呈負相關（r=-0.331，P＜0.01）。

表1　兩組一般情況及生化、核醫學指標比較（±s）

表1　兩組一般情況及生化、核醫學指標比較（±s）

注：與高鋁暴露組比較，*P＜0.05，**P＜0.01；BMI：體重指數；SBP：收縮壓；DBP：舒張壓；Al：鋁元素；HbA1c：糖化血紅蛋白；FBG：空腹血糖；FINS：空腹胰島素；ALT：谷丙轉氨酶；AST：谷草轉氨酶；Cr：肌酐；TSH：促甲狀腺激素；IL-6：白細胞介素6；CRP：C反應蛋白；HOMA-β：胰島β細胞功能指數；1 mm Hg=0.133 kPa

高鋁暴露組（n=61）非高鋁暴露組（n=63）34.14±10.78 33.29±9.96 23.59±2.78 22.96±2.58 120.27±9.62 118.34±12.23 71.03±7.68 72.30±6.96 0.56±0.07 0.28±0.05**5.75±0.71 5.35±0.55*6.59±1.74 5.18±0.54**63.37±8.98 68.79±10.73*組別年齡（歲）BMI（kg/m2）SBP（mm Hg）DBP（mm Hg）Al（μmol/L）HbA1c（%）FBG（mmol/L）FINS（mU/L）高鋁暴露組（n=61）非高鋁暴露組（n=63）30.14±5.45 29.15±5.33 31.35±5.65 30.23±4.89 65.79±9.46 63.17±8.33 2.14±0.61 2.07±0.59 206.45±13.59 210.38±18.45 10.05±4.44 3.46±1.46**20.35±4.81 7.59±1.77**616.23±219.98 939.06±424.26**組別ALT（U/L）AST（U/L）Cr（μmol/L）TSH（μU/L）8am皮質醇（nmmol/L）IL-6（ng/L）CRP（mg/L）HOMA-β

3　討論

鋁是一種廣泛存在于人體內的微量元素，有研究表明機體過高鋁含量可通過細胞免疫、神經內分泌等機制導致多種疾病的發生［4-5］。長期生活于高鋁暴露環境中的居民，由于水、土壤、工業粉塵等環境污染因素，攝入體內的鋁將增加，導致血清或毛發中鋁元素水平升高。血清中鋁元素的檢測是測定人體鋁含量的主要手段，可反映人體的鋁含量水平［6］。本研究表明，高鋁暴露區生活居民血清鋁含量明顯高于非高鋁暴露區居民，這表明了長期生活于高鋁暴露區可導致機體鋁含量升高，這與之前相關研究有相同之處，體內血清鋁元素水平的升高，微量元素含量過高，機體微環境的改變，可導致相關疾病的發生［7］。

糖尿病是一組與遺傳、免疫、環境等因素密切相關的、以慢性血糖升高為主要特征的代謝性疾病，目前認為其主要發病機制是胰島素分泌和/或作用缺陷所引起，長期高血糖可導致心臟、眼、腎、血管等全身多處組織和器官慢性進行性病變、功能減退乃至器官衰竭，引發嚴重后果。目前糖尿病發病率逐年上升，是臨床上的常見病、多發病，已成為危害人類健康的主要慢性非傳染性疾病之一。根據2011年國際糖尿病聯盟（IDF）統計全世界糖尿病患者人數已達3.66億例，較2010年的2.85億例增加了30%，如果不進行積極有效的干預，估計到2030年這一數字還將增加1倍以上［8］。目前研究發現，重金屬污染與糖尿病發生有密切關系，地球化學元素含量不但與糖尿病發生有顯著關系，而且與糖尿病發展存在一定聯系，表現在糖尿病患者有無并發癥與地球化學元素有關，有并發癥患者血清硒、鉻、鋅含量均顯著低于無并發癥患者［9］。閻飛［10］對1337名氧化鋁退休工人健康狀況調查分析顯示，氧化鋁退休工人糖尿病發生率高達29.18%，明顯高于正常人群發病率。同時有研究發現［11-12］，生活于鋁工業區特別是鋁作業工人的糖代謝紊亂發生率明顯高于其他非鋁工業區居民。本研究發現，高鋁暴露區生活居民FBG、HbA1c水平明顯高于非高鋁暴露區生活居民，同時FBG與血鋁水平呈正相關關系，同樣表明了鋁中毒與糖代謝紊亂的密切關系。

如上所述，胰島素分泌缺陷是導致糖尿病的主要機制之一，胰島β細胞功能的高低表示著胰島素分泌能力的大小，本研究表明，與非高鋁暴露區居民比較，高鋁暴露區居民HOMA-β明顯下降，表示胰島素分泌能力的降低，這可能是高鋁暴露區居民糖代謝紊亂發生率升高的主要原因之一。引起胰島β細胞凋亡、分泌能力下降的原因目前尚未完全清楚，免疫、毒素作用、高糖高脂毒性、炎癥、氧化應激等均有可能是其中的重要原因。動物實驗、離體組織實驗和體外細胞培養實驗研究均表明慢性低水平鉛等重金屬暴露可引起高血壓及心血管疾病，其機制與體內氧化應激及炎性反應有關［13-15］，而目前普遍認為，糖尿病是一種慢性炎癥性疾病，氧化應激及炎性反應亦是糖尿病發生的原因之一。本研究發現，與非高鋁暴露區居民比較，高鋁暴露區居民IL-6、CRP明顯升高，并且IL-6、CRP水平與血鋁水平呈正相關關系，表明鋁中毒可通過引發機體的炎性反應，促進胰島β細胞凋亡，從而促進糖代謝紊亂的發生。

本研究觀察了鋁中毒與機體胰島β細胞功能變化及糖代謝紊亂的關系，其機制可能與鋁中毒引發的炎性反應有關。鋁等重金屬對胰島素分泌功能的動物模型研究尚缺乏，本研究僅限于臨床小樣本的初步觀察結果，其具體機制仍有待于更大樣本及動物模型的深入研究及探討。

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Influence of high aluminum exposure on insulin secretion function and some inflammatory makers

QIN Xiaojie1WU Biaoliang2WANG Mindeng2
1.Department of Intensive Care Unit，Affiliated Hospital of Youjiang Medical University for Nationalities，Guangxi Zhuang Autonomous Region，Baise533000，China；2.Department of Endocrine，Affiliated Hospital of Youjiang Medical University for Nationalities，Guangxi Zhuang Autonomous Region，Baise533000，China

Objective To investigate the influence and correlation of high aluminum exposure on insulin secretion function of body and glucose metabolism and interleukin-6（IL-6）and C reactive protein（CRP）.Methods Sixty one cases of healthy adults of high aluminum exposed area were respectively taken to determine the body mass index（BMI），systolic blood pressure（SBP），diastolic blood pressure（DBP），the serum aluminum concentration of elements（Al），fasting blood glucose（FBG），hemoglobin A1c（HbA1c），fasting insulin（FINS），alanine aminotransferase（ALT），aspartate aminotransferase（AST），creatinine（Cr），thyroid stimulating hormone（TSH），cortisol，IL-6，CRP and so on.And homeostasis model assessment β-cell function indexes（HOMA-β）were calculated，then it was compared with 63 cases of healthy adults of non high aluminum exposed area.Results Compared with the resident of non high aluminum exposed area，the levels of Al，FBG，HbA1c，IL-6 and CRP in the resident of high aluminum exposed area increased，but the levels of FINS and HOMA-β decreased（P＜0.05 or P＜0.01）；the correlation analysis showed that the levels of FBG，IL-6 and CRP had positive correlation with serum Al（r=0.464，0.690，0.850，all P＜0.01），the level of HOMA-β had a negative correlation with Al（r=-0.331，P＜0.01）.Conclusion The pancreatic islet β cells function of organism descended and glucose metabolic disordered can be caused by long-term high aluminum exposure，its mechanism maybe related to strengthening the inflammatory response of organism.

High aluminum exposure；Islet β-cell function；Interleukin-6；C reactive protein

R587

A

1673-7210（2015）05（c）-0067-04

2015-01-30本文編輯：張瑜杰）

廣西自然科學基金財政補助項目（2014GXNSFAA118216）。

吳標良（1978-），醫學博士，碩士研究生導師，副主任醫師。