精氨酸興奮實驗對胰島β細胞功能的評價

孫建然，惠燦燦，鄧大同，許 敏，代 芳，陳明衛，胡紅琳，何 勇，王佑民

精氨酸興奮實驗對胰島β細胞功能的評價

孫建然，惠燦燦，鄧大同，許 敏，代 芳，陳明衛，胡紅琳，何 勇，王佑民

目的 探討精氨酸興奮實驗（AST）與標準饅頭餐實驗（SBMT）對胰島β細胞功能的評價。方法 選取118例住院的2型糖尿病患者行SBMT和AST，評價胰島β細胞功能，評估AST的安全性、有效性及臨床應用價值。結果

胰島β細胞功能；標準饅頭餐實驗；精氨酸興奮實驗

1 材料與方法

1.1 病例資料 選取2011年4月～2012年2月安徽醫科大學第一附屬醫院住院2型糖尿病患者118例；其中男69例，女49例；年齡22～78（53.30± 11.43）歲；病程（5.63±5.89）年；體質指數（body mass index，BMI）為（24.90±3.07）kg/m2；糖化血紅蛋白為（9.29±2.47）%。研究對象簽訂知情同意書，采取抽簽方式決定首次行SBMT或AST，間隔1周后再行另一實驗。糖尿病診斷依據2014年美國糖尿病協會（ADA）的糖尿病診斷標準，分型根據胰島素釋放實驗或C肽釋放實驗。所有患者無外傷、感染等應激狀態，無嚴重肝腎功能損害，無糖尿病急性并發癥及其他影響胰島分泌功能的急慢性疾病史。

1.2 方法

1.2.1 SBMT 糖尿病患者實驗前停藥12 h以上，實驗前晚8時開始禁食，次晨7～8時靜坐30 min，于一側肘部靜脈留置針抽取空腹血，測血糖、胰島素及C肽；隨后進食100 g富強面粉制成的饅頭，從吃第1口饅頭起計時，于30、60、120、180 min各抽1次靜脈血，測定血糖、胰島素、C肽。

1.2.2 AST 所有測試對象需實驗前停藥12 h以上，前1 d禁食12～14 h，次日上午9點前，平臥位，先經肘靜脈穿刺，空腹抽靜脈血4 ml，保留穿刺針頭后靜脈推注25%精氨酸（上海信宜金朱藥業有限公司）20 ml、30 s注射完畢，以電子秒表準確計時，于注射后2、4、6、8 min時各采靜脈血2 ml。上述血標本經1 500 r/min離心血清-20℃保存，測定0、2、4、6、8 min胰島素及C肽的值。上述指標測定，血糖測定：采用葡萄糖氧化酶法，儀器：Modular DPP型全自動生化儀（瑞士羅氏公司），試劑盒：南京歐諾公司，質控值為（6.83±0.02）mmol/L。血標本分3批采用放免法測定胰島素、C肽，藥盒購自西門子醫學診斷產品（上海）有限公司；批內、批間變異系數分別為：INS＜2.4%、＜1.8%；C肽＜4.0%、＜1.1%。

1.2.3 計算指標［4］BMI=體重/身高2（kg/m2）；穩態模型評價的胰島素抵抗指數（HOMA-IR）=空腹血糖×空腹胰島素值/22.5，作為評估胰島素抵抗指標；穩態模型評價的胰島素分泌指數（HOMA-IS）=20×空腹胰島素值/（空腹血糖-3.5），作為評估胰島素分泌的指標；AST：胰島曲線下面積AUC= INS0+2×INS2+2×INS4+INS6+INS8，單位為mmol/（L·min）；峰值為2、4、6、8 min之最大值，平均值為2、4、6、8之平均值，峰差值為峰值減去0 min數值；SBMT：胰島素曲線下面積AUC=BG0+2× BG30+2×BG60+BG120+BG180，單位為mmol/（L· min），其余計算公式同上。

1.3 統計學處理 采用SPSS 21.0軟件進行分析，定量變量指標符合正態分布的用表示；檢驗各變量正態分布情況，胰島素呈偏態分布的經對數轉換成正態分布后進行分析；組間差異用配對t檢驗或重復測量資料的方差分析判定；兩變量間的回歸分析采用簡單線性回歸；兩變量間的相關分析采用Pearson相關分析和偏相關分析。

2 結果

2.1 AST與SBMT各時間點血糖、胰島素及C肽變化 通過配對t檢驗，分析顯示：患者分別在進行AST及SBMT時的空腹血糖差異有統計學意義（P＜0.001），空腹胰島素差異無統計學意義（P= 0.497）。通過重復測量資料的方差分析，SBMT后，患者0、30、60、120、180 min的血糖具有顯著變化（F =126.450，P＜0.001）。注射精氨酸以后，0、2、4、6、8 min 5個時間點的患者血糖水平差異有統計學意義（F=12.302，P＜0.001），但是AST各時間點水平均低于SBMT（P＜0.001）。說明AST不同于SBMT，AST雖會引起血糖的波動，但是幅度仍低于SBMT。見表1。

表1 AST及SBMT各時間點血糖、胰島素及C肽變化（ˉ±s）

表1 AST及SBMT各時間點血糖、胰島素及C肽變化（ˉ±s）

項目血糖（mmol/L）胰島素（mU/L）C肽（nmol/L）AST0 min7.61±2.190.94±0.441.03±0.59 2 min7.69±3.631.32±0.451.67±1.11 4 min8.10±2.741.36±0.451.89±1.02 6 min8.33±2.821.30±0.451.82±1.05 8 min7.36±3.701.20±0.461.70±0.93 F值126.450--P值＜0.001--SBMT0 min8.86±3.450.88±0.421.00±0.50 30 min11.37±3.451.13±0.401.44±0.72 60 min15.40±4.211.27±0.482.05±1.32 120 min18.84±5.371.41±0.412.80±1.40 180 min17.95±5.351.33±0.543.27±1.60 F值12.302--P值＜0.001--

2.2 AST可反映糖尿病患者的胰島功能 對兩者實驗的各項指標進行計算，見表2，并且對其進行Pearson相關分析。結果表明：AST胰島素曲線下面積與SBMT胰島素曲線下面積、胰島素峰值、HOMAIR、HOMA-IS呈正相關性，相關系數分別為0.572、0.805、0.068、0.099。SBMT胰島素曲線下面積亦與AST胰島素峰值、胰島素均值、HOMA-IR、HOMA-IS呈正相關性，相關系數分別為0.683、0.528、0.317、0.213。以上結果說明AST與SBMT在反映胰島β細胞功能方面效果相當。

2.3 AST的胰島素曲線下面積、均值及峰值 比較AST和SBMT，兩者峰值、均值、峰差值的相關系數分別為0.768、0.792、0.682。通過簡單線性回歸分析：兩者胰島素曲線下面積見圖1，回歸系數β為0.5（P＜0.001）；AST胰島素均值與SBMT胰島素曲線下面積見圖2，回歸系數β為0.07（P＜0.001）；AST胰島素峰值與SBMT胰島素曲線下面積見圖3，回歸系數β為0.07（P＜0.001）。結果顯示AST胰島素曲線下面積、胰島素均值、胰島素峰值對評估胰島β細胞功能具有影響因素少、計算簡便的特點。

圖1 兩實驗胰島素曲線下面積的簡單線性回歸分析

2.4 經Pearson相關及偏相關分析 在AST中，BMI與空腹胰島素和C肽呈正相關性，相關系數分別為0.154、0.459；病程與空腹胰島素和C肽呈負相關性，相關系數為-0.60、-0.45；而性別對胰島素的分泌功能影響不大，相關系數為0.004、0.003。在調整年齡、性別后，C肽與BMI相關（P＜0.001），而胰島素不相關（P=0.172）。

表2 AST與SBMT各項指標計算（±s）

表2 AST與SBMT各項指標計算（±s）

實驗胰島素曲線下面積［mmol/（L·min）］胰島素峰值（mmol/L）胰島素均值（mmol/L）胰島素峰差值（mmol·μIU/ml2）HOMA-IRHOMA-IS AST8.46±2.351.51±0.331.28±0.370.63±0.440.63±0.446.67±17.42 SBMT8.82±2.431.51±0.291.30±0.380.56±0.400.56±0.406.68±5.92

圖2 AST胰島素均值與SBMT胰島素曲線下面積的簡單線性回歸分析

圖3 AST胰島素峰值與SBMT胰島素曲線下面積的簡單線性回歸分析

2.5 不良反應 患者行AST時，有12例患者出現短暫、輕微的口內金屬感或舌頭短暫麻刺、灼熱感，均能耐受，于推注1 min內消失，發生率為10.17%；另有22例受試者于實驗結束后訴推注當時曾出現輕微舌頭灼熱感，持續5～15 s內即消失，發生率為18.74%。有6例受試者實驗前因精神緊張出現頭暈、心悸，于平臥休息后消失，可繼續實驗。無心率及呼吸頻率加快、胃腸道不適、血壓升高、心慌、頭暈、惡心、嘔吐、胸悶等不良反應發生。無1例受試者因不能耐受而終止本實驗。

3 討論

目前普遍認為胰島β細胞功能紊亂在2型糖尿病的發生、發展中起關鍵作用。在臨床及科研工作中，常需對胰島β細胞的功能作出定量評估以指導治療及預測疾病的轉歸。正常人給予葡萄糖刺激后，胰島素的分泌呈現出雙相峰，葡萄糖刺激后的第一個高峰為快速相（acute insulin release，AIR）胰島素分泌，反映了胰島β細胞的存儲功能。第二個高峰為第二相胰島素分泌，反映了胰島β細胞的分泌功能［5］。Mugabo et al［6］發現2型糖尿病的早期及一些糖耐量異常的個體即存在第一時相減少，而第二時相并未減少。AIR減少是餐后血糖升高及胰島素抵抗的重要因素，AIR的恢復與2型糖尿病患者強化治療后能否獲得長期緩解息息相關。高葡萄糖鉗夾技術是檢測胰島β細胞功能分泌的精確方法，可以直接測定第一時相和第二時相胰島素的分泌［7］。然而此項檢查技術要求高、操作復雜，限制了其在臨床的應用。

本實驗結果表明，應用精氨酸快速靜脈注射對胰島β細胞有較強的興奮作用，胰島素和C肽在4 min左右時分泌達高峰，8 min左右逐步恢復至正常水平，提示快速靜脈注射精氨酸主要是激發β細胞內已存儲胰島素的釋放。然而對血糖水平無較大影響，這與精氨酸同步興奮胰高血糖素有關［8］。此外，該方法簡單易行，可用于評價糖尿病、冠心病等患者的胰島α和β細胞早期分泌功能，在臨床上有實用價值。血循環中C肽/胰島素分子的比值可以作為肝臟胰島素代謝率的參數，因為胰島素與C肽等分子分泌，胰島素經過肝臟部分攝取代謝后進入體循環。Pearson相關及偏相關分析顯示，BMI與空腹胰島素和C肽呈正相關性，而年齡和性別對胰島素的分泌功能影響不大，而病程與空腹胰島素、C肽呈負相關性。結果提示隨著BMI的增加，機體組織對胰島素敏感性下降，表現在空腹胰島素、C肽水平增高及精氨酸興奮后早期分泌峰值的降低，即肥胖導致機體胰島細胞對外界變化的反應性降低，因而肥胖是導致血糖升高、發生糖尿病危險的重要因素。并且病程越長，胰島β細胞的功能越差。此外，偏相關分析顯示，在調整年齡和性別后，BMI與C肽相關而與胰島素不相關，可能與體重增加后胰島β細胞分泌的胰島素部分經肝臟攝取而對C肽的攝取較少有關。兩實驗空腹血糖差異有統計學意義，可能與糖尿病患者實驗前停藥12 h以上，導致空腹血糖控制不佳引起。另外本實驗中精氨酸注射后0、2、4、6、8 min 5個時間點血糖差異有統計學意義，與林迪妮等［4］研究結果不同，可能是AST的結果與患者空腹胰島素水平、BMI、血脂、血壓及糖化血紅蛋白水平等多種因素影響有關［9］。

臨床上常用的糖刺激實驗存在一定的局限性，當患者長期血糖控制不佳易出現糖毒性、胰島β細胞抑制［10］。胡肇衡等［11］發現患者空腹血糖未超過9 mmol/L時行OGTT實驗或SBMT能反映胰島β細胞的功能，在超過13 mmol/L時，胰島β細胞功能受到抑制，胰島素或C肽的釋放受到抑制。AST與糖刺激實驗原理不同。精氨酸本身攜帶正電荷，通過作用于陽離子氨基轉運子2（CAT2）轉入細胞膜導致細胞膜去極化，引發L型電位依賴性鈣通道（VDDC）開放，細胞內鈣離子濃度增高，促進已存儲的胰島素釋放。并且隨著血糖水平的增高，精氨酸刺激胰島素分泌的反應會持續性增加并呈量效關系［8］。其敏感性雖低于糖刺激，但是當糖刺激已經不能反映胰島素的雙相分泌時，AST仍可以作為評估胰島的第一相分泌。患者在強化降糖解除糖毒性之后，行OGTT實驗往往會使血糖再度升高，使降糖治療方案失敗［12］。

綜上所述，AST可以方便、安全地評價胰島β細胞的功能，與SBMT相輔相成。當SBMT在評估糖尿病血糖控制不佳及第一、二時相胰島素分泌缺乏時，可優先行AST，其中AST胰島素曲線下面積、胰島素均值、胰島素峰值具有重要的臨床參考價值［13］。此外，為了全面的評估胰島β細胞的功能，可以考慮聯合多種實驗，如AST+SBMT+OGTT+胰高血糖素刺激實驗［14］。

［1］ Eklio22ˇglu B S，Atabek M E，Akyürek N，et al.Prediabetes and cardiovascular parameters in obese children and adolescents［J］.J Clinl Res Pediatr Endocrinol，2016，8（1）：80-5.

［2］ Wang X L，Ye F，Li J，et al.Impaired secretion of glucagon-like peptide 1 during oral glucose tolerance test in patients with newly diagnosed type 2 diabetes mellitus［J］.Saudi Med J，2016，37（1）：48-54.

［3］ Lozinska L，Westrom B，Prykhodko O，et al.Decreased insulin secretion and glucose clearance in exocrine pancreas-insufficient pigs［J］.Exp Physiol，2016，101（1）：100-12.

［4］ 林迪妮，谷雪梅，沈飛霞，等.精氨酸刺激實驗對胰島β細胞功能評估的臨床價值［J］.溫州醫科大學學報，2015，45（8）：604 -7.

［5］ Dirice E，Kulkarni R N.Harnessing immune cells to enhance betacell mass in type 1 diabetes［J］.J Investig Med，2016，64（1）：14 -20.

［6］ Mugabo Y，Zhao S，Seifried A，et al.Identification of a mammalian glycerol-3-phosphate phosphatase：Role in metabolism and signaling in pancreatic beta-cellsand hepatocytes［J］.Proc Natl Acad Sci U S A，2016，113（4）：E430-9.

［7］ Zhang Y，Chi J，Wang W，et al.Different effects of two dipeptidyl peptidase-4 inhibitors and glimepiride on beta-cell function in a newly designed two-step hyperglyce-mic clamp［J］.J Diabetes，2015，7（2）：213-21.

［8］ Sjostrand M，Carlson K，Arnqvist H J，et al.Assessment of beta-cell function in young patients with type 2 diabetes：arginine-stimulated insulin secretion may reflect beta-cell reserve［J］.J Intern Med，2014，275（1）：39-48.

［9］ 范心怡，馬曉松，王顏剛，等.2型糖尿病患者精氨酸刺激試驗結果影響因素分析［J］.山東醫藥，2015，35（19）：90-2.

［10］Othman N A，Docherty P D，Krebs J D，et al.The necessity of identifying the basal glucose set-point in the IVGTT for patients with type 2 diabetes［J］.Biomed Eng Online，2015，14：18.

［11］胡肇衡，高月琴，盧紋凱，等.高血糖狀態對2型糖尿病患者胰島β細胞分泌功能的影響［J］.中華糖尿病雜志，2004，12（4）：235-7.

［12］何 揚，王 川，黎 鋒，等.非葡萄糖與葡萄糖刺激對不同糖耐量人群β細胞功能的評估［J］.中華醫學雜志，2013，93（10）：760-3.

［13］劉永泉，田 惠，萬福生，等.饅頭餐后2小時血糖在糖尿病篩查中的意義［J］.中華醫學雜志，2014，94（18）：1388-92.

［14］Wei C，Unsworth R，Davis N，et al.Survivors of childhood leukaemia treatedwith haematopoietic stem cell transplantation and total body irradiation should undergo screening for diabetes by oral glucose tolerance tests［J］.Diabet Med，2016：［Epub ahead of print］.

Arginine stimulation test in evaluating the function of islet β-cell

Sun Jianran，Hui Cancan，Deng Datong，et al
（Dept of Endocrinology，The First Affiliated Hospital of Anhui Medical University，Hefei 230022）

Objective To investigate the standard bread meal test and the arginine stimulation test in evaluating beta cell function.Methods 118 hospitalized patients with type 2 diabetes were carried out arginine stimulation test and standard bread meal test to evaluate the function of islet β-cell.Moreover，the safety，the efficiency and the clinical value of arginine stimulation test were estimated.Results For each time point，there were differences of blood glucose between standard bread meal test and arginine stimulation test（P＜0.001）.However，the blood glucose changes of arginine stimulation test were lower than those of the standard bread meal test（P＜0.001）.Insulin area under the curve，mean value，peak value of arginine stimulation test had positive correlation with insulin area under the curve of the standard bread meal test.Conclusion The results of arginine stimulation test are consistent with those of standard bread meal test.Furthermore，the arginine stimulation test shows a superiority to assess islet function of type 2 diabetes patients，suggesting it has advantages such as less impact on blood sugar，simpler operation and more safety.

pancreatic β-cell function；standard bread meal test；arginine stimulation test

R 587.1

A

1000-1492（2016）08-1171-05

時間：2016-6-22 14：44：58

http：//www.cnki.net/kcms/detail/34.1065.R.20160622.1444.044.html糖尿病隨著人民生活水平的提高，其發病率呈現逐年上升的趨勢。及時有效地評價胰島β細胞的功能對糖尿病的早期診斷及疾病預后有著極其重要的意義［1］。目前研究胰島β細胞功能的方法主要包括胰島β細胞功能的評估指數、Bergman最小模型、高葡萄糖鉗夾技術、口服和靜脈葡萄糖刺激實驗和其他非糖刺激實驗等［2］。其中口服葡萄糖耐量實驗（OGTT）是評價機體糖代謝狀況的“金標準”，同時也是檢測機體胰島β細胞釋放胰島素的經典方法。臨床上應用最廣泛的SBMT［3］。非糖刺激實驗主要包括胰高血糖實驗和AST，其中AST近年來在臨床應用中十分廣泛，該研究對多例臨床患者行SBMT和AST，對比兩者實驗結果，分析AST在臨床的應用價值。

2016-05-19 接收

安徽省科技攻關項目（編號1206c0805034）

安徽醫科大學第一附屬醫院內分泌科、安徽省內分泌代謝

病省級實驗室，合肥 230022

孫建然，男，碩士研究生；

鄧大同，男，副教授，副主任醫師，碩士生導師，責任作者，E-mail：dengdatong69@163.com

SBMT和AST各時間點血糖水平差異有統計學意義（P＜0.001），但AST各時間點血糖水平均低于SBMT（P＜0.001）。AST胰島素曲線下面積、胰島素均值、峰值與SBMT胰島素曲線下面積呈正相關性。結論 對2型糖尿病患者胰島β細胞功能方面的評價兩者具有一致性，且AST具有血糖波動小、簡單易行、安全性更好的特點。