外源性胰島素與2型糖尿病患者空腹胰島素水平的相關(guān)性研究

廖世波，黃淑玉，吳敏，鄒毅，朱釗，李玲，黃高，向成

國際糖尿病聯(lián)盟（IDF）統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2015年中國糖尿病患者高達(dá)1.09億，如果不加干預(yù)，2040年將上升至1.54億［1］。2型糖尿病（T2DM）約占糖尿病總?cè)藬?shù)的90%，其發(fā)病機(jī)制主要為胰島素抵抗（IR）或胰島素分泌不足。對(duì)于T2DM患者而言，血糖升高是“標(biāo)”，IR或胰島素分泌不足是“本”。既往多以血糖降低（“標(biāo)”）為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)來探討T2DM緩解的因素，以胰島素水平（“本”）入手尋找T2DM緩解方式的報(bào)道較少。本研究通過探討空腹胰島素（FIns）水平的影響因素，以期從本質(zhì)上揭示影響T2DM發(fā)生、發(fā)展的因素，同時(shí)為T2DM患者治療方式的選擇提供新的思路。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象 選取2016—2017年武漢科技大學(xué)附屬孝感醫(yī)院內(nèi)分泌科住院的T2DM患者447例為研究對(duì)象。患者均符合世界衛(wèi)生組織糖尿病診斷標(biāo)準(zhǔn)［2］。經(jīng)問診、查體、實(shí)驗(yàn)室常規(guī)檢查等排除：（1）1型糖尿病或分型不明確，以及妊娠或哺乳期糖尿病；（2）近期服用利尿劑、β-受體阻滯劑、水楊酸制劑、甲狀腺激素、糖皮質(zhì)激素、避孕藥等對(duì)血糖有明顯影響的藥物；（3）病毒性肝炎、肝硬化、脾大或肝功能不全；（4）既往明確診斷為酒精性肝病或有大量飲酒史；（5）急、慢性腎功能不全；（6）甲狀腺功能異常；（7）血液系統(tǒng)疾病；（8）存在急、慢性感染；（9）痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎急性發(fā)作期。本研究經(jīng)武漢科技大學(xué)附屬孝感醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，研究對(duì)象均簽署知情同意書。

1.2 方法 研究對(duì)象均接受統(tǒng)一的問診和查體，收集性別、年齡、糖尿病病程、是否初治、近3個(gè)月使用外源性胰島素（EIns），以及酮癥、糖尿病家族史、非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）、高血壓、高尿酸（痛風(fēng)）、高血脂病史等。測量身高、體質(zhì)量，計(jì)算體質(zhì)指數(shù)（BMI）。采用Bio-Rad D-10TM全自動(dòng)糖化血紅蛋白（HbA1c）分析儀檢測HbA1c。研究對(duì)象均空腹12 h以上（使用胰島素的患者，檢測前1 d停用預(yù)混胰島素、中效胰島素和長效胰島素類似物），收集空腹血樣本及口服糖耐量試驗(yàn)后30、60、120、180 min血樣本送檢，Beckman CX9 ALX全自動(dòng)生化分析儀檢測各時(shí)間點(diǎn)血漿血糖。采用Origin 8.0軟件對(duì)5點(diǎn)血糖水平進(jìn)行曲線擬合和峰值分析，確定口服糖耐量試驗(yàn)后峰值血糖（Gmax）及對(duì)應(yīng)的口服糖耐量試驗(yàn)后達(dá)峰時(shí)間（Tmax），口服糖耐量試驗(yàn)后血糖極差（Gr）=Gmax-空腹血糖（見圖1）。采用Elecsys 2010電化學(xué)發(fā)光全自動(dòng)免疫分析儀檢測胰島素釋放試驗(yàn)各時(shí)間點(diǎn)（0、30、60、120、180 min）血清胰島素水平，胰島功能及IR評(píng)估：穩(wěn)態(tài)模型胰島β細(xì)胞功能指數(shù)（HOMA-β）=20×FIns/（空腹血糖-3.5），穩(wěn)態(tài)模型胰島素抵抗指數(shù)（HOMA-IR）=（空腹血糖×FIns）/22.5，F(xiàn)Ins=0 min胰島素。XE-2100全自動(dòng)分析儀檢測血常規(guī)。

按照FIns水平三分位數(shù)將T2DM患者分為3組，即低FIns組（FIns≤8.1 mU/L）、中FIns組（8.1 mU/L＜FIns≤ 12.0 mU/L）和高 FIns組（FIns＞12.0 mU/L），每組149例。

圖1 口服糖耐量試驗(yàn)結(jié)果的多項(xiàng)式擬合曲線Figure 1 Polynomial fitting curve of oral glucose tolerance test

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 24.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，計(jì)量資料以（）表示，多組間比較采用單因素方差分析，多重比較采用LSD-t檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料的分析用χ2檢驗(yàn)；采用Pearson相關(guān)分析FIns與實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)的相關(guān)性；采用有序Logistic回歸分析FIns的影響因素。以p＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 一般資料及實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)比較 各組性別、年齡、病程、糖尿病家族史、空腹血糖、紅細(xì)胞計(jì)數(shù)（RBC）、血紅蛋白（Hb）、血小板計(jì)數(shù)（PLT）、中性粒細(xì)胞計(jì)數(shù)、淋巴細(xì)胞計(jì)數(shù)、單核細(xì)胞計(jì)數(shù)、嗜堿粒細(xì)胞計(jì)數(shù)、中性粒細(xì)胞與淋巴細(xì)胞比值（NLR）比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。各組初治、使用EIns、酮癥、NAFLD病史、高血壓病史、高尿酸（痛風(fēng)）病史、高血 脂 病 史、BMI、HbA1c、120 min血 糖、Gmax、Tmax、Gr、HOMA-β、HOMA-IR、白細(xì)胞計(jì)數(shù)（WBC）、嗜酸粒細(xì)胞計(jì)數(shù)比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（p＜0.05）；其中，中FIns組使用EIns、NAFLD病史、高血脂病史、BMI、HOMA-β、HOMA-IR高于低FIns組，酮癥、HbA1c、120 min血糖、Gmax、Tmax、Gr低于低FIns組；高FIns組初治、酮癥、HbA1c、120 min血糖、Gmax、Tmax、Gr低于低FIns組，使用EIns、NAFLD病史、高血壓病史、高尿酸（痛風(fēng)）病史、高血脂病史、BMI、HOMA-β、HOMA-IR、WBC、嗜酸粒細(xì)胞計(jì)數(shù)高于低FIns組；高FIns組使用EIns、高血壓病史、高尿酸（痛風(fēng)）病史、BMI、HOMA-β、HOMA-IR高于中FIns組，HbA1c低于中FIns組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（p＜0.01，見表1）。

2.2 Pearson相關(guān)性分析 FIns與單因素分析差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析顯示，F(xiàn)Ins與 BMI、HOMA-β、HOMA-IR、WBC、 嗜 酸 粒細(xì)胞計(jì)數(shù)呈正相關(guān)，與HbA1c、120 min血糖、Gmax、Tmax、Gr呈負(fù)相關(guān)（見表2）。

2.3 FIns影響因素的有序Logistic回歸分析 以FIns水 平（ 賦 值： ≤ 8.1 mU/L=1，＜8.1～12.0 mU/L=2，＞12.0 mU/L=3）為因變量，以單因素分析差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的指標(biāo)（除外與FIns有直接關(guān)系的HOMA-β、HOMA-IR）為自變量，行有序Logistic回歸分析。結(jié)果顯示，使用EIns、NAFLD病史、BMI、HbA1c、Tmax是FIns的影響因素（p＜0.05，見表3）。

3 討論

糖尿病的發(fā)生是循序漸進(jìn)的過程，由正常血糖發(fā)展為糖調(diào)節(jié)受損，糖調(diào)節(jié)受損再進(jìn)展為糖尿病。基礎(chǔ)血糖升高在糖尿病的發(fā)生、發(fā)展中起重要作用。多項(xiàng)研究顯示，對(duì)口服降糖藥控制不佳（HbA1c＞7.0%）的T2DM患者，隨著HbA1c水平升高，基礎(chǔ)高血糖對(duì)整體血糖的相對(duì)貢獻(xiàn)度逐漸升高，且不同基線HbA1c水平的患者基礎(chǔ)高血糖對(duì)整體血糖（HbA1c所代表的平均血糖）的相對(duì)貢獻(xiàn)度始終較高［3-4］。對(duì)于西方人群，當(dāng)HbA1c≥8.0%時(shí)，基礎(chǔ)高血糖對(duì)整體血糖的相對(duì)貢獻(xiàn)度≥78%［3］；對(duì)于亞洲人群，當(dāng)HbA1c≥8.0%時(shí)，基礎(chǔ)高血糖對(duì)整體血糖的相對(duì)貢獻(xiàn)度在62%～67%［4］。因此，空腹血糖控制達(dá)標(biāo)對(duì)糖尿病患者至關(guān)重要，而空腹血糖高低取決于FIns水平。

短期胰島素強(qiáng)化治療可使T2DM患者受損的胰島β細(xì)胞功能得到改善［5］，推測可能是由于EIns替代治療快速穩(wěn)定降低高血糖，清除“糖毒性”對(duì)胰島β細(xì)胞功能的損害作用，通過供給EIns以減輕胰島β細(xì)胞胰島素分泌負(fù)擔(dān)，使胰島β細(xì)胞能充分地進(jìn)行休息、調(diào)整以及修復(fù)，從而改善其胰島素分泌功能。但這一推測目前尚缺少可靠依據(jù)。已有研究表明，胰島素主要在肝臟、腎臟中由胰島素降解酶降解，對(duì)于肝腎功能正常的患者，EIns不會(huì)在體內(nèi)蓄積［6］。本研究顯示，隨著FIns水平的升高，T2DM患者使用EIns的比例逐漸升高，HOMA-β增大。表明T2DM患者使用EIns可以使FIns水平升高，這為“胰島素強(qiáng)化治療改善胰島β細(xì)胞功能”提供了直接證據(jù)。

表1 各組一般資料及實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)比較Table 1 Comparison of the demographic and clinical characteristics among each group

表2 FIns水平與實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)的Pearson相關(guān)性分析Table 2 Pearson correlation analysis of FIns with laboratory indices

表3 FIns影響因素的有序Logistic回歸分析Table 3 Ordinal Logistic regression analysis of the associated factors of FIns level

高胰島素血癥（hyperinsulinemia，HIS）是指血漿中的胰島素水平超過正常水平。機(jī)體從正常血糖發(fā)展為糖尿病的早期階段經(jīng)歷一個(gè)“血糖升高→胰島素分泌增加→血糖恢復(fù)正常→血糖再升高”的過程，在這一歷程中部分患者呈現(xiàn)胰島素水平正常甚至胰島素水平偏高而血糖升高的現(xiàn)象，即機(jī)體組織對(duì)胰島素不敏感導(dǎo)致高血糖。這一階段內(nèi)源性胰島素代償性增加導(dǎo)致HIS。此類患者若予EIns治療，體內(nèi)的實(shí)際胰島素總量將超過生理需要量，即出現(xiàn)外源性HIS。對(duì)于經(jīng)歷“血糖升高→胰島素分泌增加→血糖恢復(fù)正常→血糖再升高→胰島素分泌達(dá)極限→血糖進(jìn)一步升高→胰島β細(xì)胞不可逆性損傷，胰島素分泌缺乏”過程的病程較長的糖尿病患者，EIns治療使體內(nèi)胰島素得以補(bǔ)充，血糖恢復(fù)正常；一段時(shí)間后，血糖再次升高，通過增加EIns劑量使血糖再次恢復(fù)正常，如此往復(fù)，每次血糖升高均通過增加EIns劑量使血糖恢復(fù)正常。當(dāng)體內(nèi)的胰島素總量超過生理需要量時(shí)即出現(xiàn)外源性HIS。MARTIN［7］研究表明，EIns的大量使用不僅可以增加低血糖、肥胖的風(fēng)險(xiǎn)，還可導(dǎo)致HIS。

IR是機(jī)體對(duì)胰島素的生物學(xué)效應(yīng)減低，機(jī)體內(nèi)胰島素介導(dǎo)的葡萄糖攝取和代謝能力減弱，包括機(jī)體對(duì)胰島素的敏感性下降和反應(yīng)性下降［8］。HIS與IR的相互因果關(guān)系一直是糖尿病研究領(lǐng)域討論的熱點(diǎn)，多數(shù)研究認(rèn)為IR是導(dǎo)致HIS的原因，HIS是IR的標(biāo)志，肥胖是IR的獨(dú)立危險(xiǎn)因素［9］。隨著體質(zhì)量的增加，脂肪組織增生，脂肪細(xì)胞體積增大，細(xì)胞表面胰島素受體密度減小，細(xì)胞對(duì)胰島素的反應(yīng)性降低，機(jī)體就需要更多的胰島素來完成糖代謝。胰島功能尚存的個(gè)體通過代償性胰島素分泌來補(bǔ)充，胰島功能受損的個(gè)體通過EIns供給，這兩種方式最終不可避免地導(dǎo)致HIS。本研究顯示，F(xiàn)Ins水平與BMI呈正相關(guān)，表明BMI與T2DM患者胰島素水平關(guān)系密切。

糖尿病發(fā)展早期出現(xiàn)HIS是機(jī)體的一種自我保護(hù)機(jī)制。HIS與IR可看作一個(gè)“緩沖對(duì)”，HIS對(duì)高血糖起緩沖作用，IR對(duì)低血糖起緩沖作用。這一“緩沖對(duì)”通過減小血糖波動(dòng)來延緩高血糖導(dǎo)致的機(jī)體急性損傷。本研究顯示，低FIns組酮癥發(fā)生率、HbA1c、120 min血糖、Gmax較高，支持上述論點(diǎn)。

高血脂導(dǎo)致IR。其機(jī)制可能為：（1）膽固醇、三酰甘油與葡萄糖競爭進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，使葡萄糖氧化利用障礙導(dǎo)致IR；（2）三酰甘油分解形成游離脂肪酸，后者干擾胰島素與組織細(xì)胞中受體的結(jié)合，使胰島素的生物效應(yīng)降低引起IR；（3）大量膽固醇、三酰甘油在細(xì)胞內(nèi)蓄積，導(dǎo)致脂肪細(xì)胞肥大，細(xì)胞膜上胰島素受體的密度和活性下降，表現(xiàn)為IR［10］。本研究顯示，低FIns組高血脂比例低于中FIns組、高FIns組，支持上述觀點(diǎn)。

高尿酸血癥是IR的獨(dú)立危險(xiǎn)因素［11］。本研究結(jié)果顯示，高FIns組高尿酸（痛風(fēng)）病史檢出率較低FIns組、中FIns組升高，支持上述觀點(diǎn)。目前高尿酸血癥導(dǎo)致IR的病理生理機(jī)制尚不清楚［11-12］。筆者認(rèn)為可能的機(jī)制為，對(duì)于T2DM患者，一方面較高的血尿酸水平對(duì)機(jī)體組織細(xì)胞產(chǎn)生毒性作用，導(dǎo)致細(xì)胞膜上胰島素受體的活性降低，細(xì)胞對(duì)胰島素刺激應(yīng)答遲鈍甚至不應(yīng)答，即IR；另一方面，細(xì)胞內(nèi)尿酸蓄積，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)環(huán)境發(fā)生紊亂，細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳輸受阻，引起細(xì)胞膜上相關(guān)的離子通道（如鈉-鉀-葡萄糖同向轉(zhuǎn)運(yùn)體等）功能障礙，最終表現(xiàn)為胰島素作用無效，即IR。IR進(jìn)一步引起HIS。

國內(nèi)外學(xué)者普遍認(rèn)同高血壓與IR相關(guān)，高血壓患者存在不同程度的HIS及其他代謝紊亂［13］。本研究顯示，高FIns組高血壓病史檢出率升高。其機(jī)制主要包括：較高水平的胰島素增強(qiáng)交感神經(jīng)張力；加強(qiáng)醛固酮在遠(yuǎn)曲腎小管對(duì)水、鈉的重吸收；通過胰島素樣生長因子刺激血管平滑肌細(xì)胞增殖肥大；減弱小動(dòng)脈血管平滑肌上Na+-K+-ATP酶和Ca2+-ATP酶的活性使血管收縮性增強(qiáng)；通過激活蛋白激酶C直接或間接抑制一氧化氮合酶使血管舒張性減弱［14］。

NAFLD是一種無過量乙醇攝入，以肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞脂肪變性和脂肪貯積為特征的臨床病理綜合征。肝臟是脂代謝的重要器官，同時(shí)也是胰島素作用的主要靶器官。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，IR是NAFLD的主要發(fā)病機(jī)制［15］，但實(shí)際上IR與NAFLD的相互關(guān)系并不明確。本研究顯示，NAFLD為FIns升高的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。有研究表明，單純NAFLD患者未來5年發(fā)生糖尿病的風(fēng)險(xiǎn)明顯升高［16］。NAFLD導(dǎo)致IR的可能機(jī)制包括：（1）IR引起肝臟脂質(zhì)代謝紊亂，過多的二酰甘油合成導(dǎo)致蛋白激酶C激活，后者使胰島素受體底物1（IRS-1）上的絲氨酸磷酸化而阻礙酪氨酸的磷酸化；同時(shí)磷脂酰肌醇3激酶（PI3K）激活受阻導(dǎo)致胰島素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路發(fā)生障礙。（2）脂肪細(xì)胞分泌腫瘤壞死因子α（TNF-α）增多，葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白-4 mRNA表達(dá)下降、胰島素受體的數(shù)目及其對(duì)胰島素的親和力降低。（3）在肝臟中特異性表達(dá)的成纖維細(xì)胞生長因子21（FGF21）可通過激活細(xì)胞外信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)節(jié)激酶1/2和Akt信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑改善胰島β細(xì)胞功能，肝臟脂肪代謝紊亂時(shí)FGF21表達(dá)異常，產(chǎn)生IR。（4）由肝臟分泌的一種糖蛋白A能特異性抑制胰島素受體酪氨酸激酶及IRS-1的磷酸化，從而影響胰島素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，導(dǎo)致IR。一方面，IR作為始動(dòng)因素導(dǎo)致肝臟脂質(zhì)代謝紊亂，外周組織脂肪分解增多，血漿游離脂肪酸水平升高，脂肪在肝細(xì)胞內(nèi)堆積使之發(fā)生變性、腫大，最終形成脂肪肝［17］；另一方面，肝臟血脂代謝紊亂導(dǎo)致細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)、功能異常，肝細(xì)胞表面胰島素受體數(shù)目減少且出現(xiàn)功能缺陷，從而使肝細(xì)胞對(duì)胰島素的敏感性、反應(yīng)性降低，加重IR。因此，IR與NAFLD的發(fā)生、發(fā)展互為因果關(guān)系。

綜上所述，EIns、NAFLD促進(jìn)T2DM患者FIns水平的升高。胰島素治療可以改善T2DM患者的胰島功能，但同時(shí)需警惕不恰當(dāng)?shù)厥褂肊Ins可能會(huì)導(dǎo)致HIS和IR。對(duì)于T2DM合并NAFLD患者，有必要采取相關(guān)措施延緩或逆轉(zhuǎn)NAFLD以減輕IR。本研究僅討論了T2DM患者FIns水平的影響因素，糖負(fù)荷后胰島素水平與EIns、NAFLD等的相關(guān)性尚有待進(jìn)一步研究。

作者貢獻(xiàn)：廖世波進(jìn)行文章的構(gòu)思與設(shè)計(jì)、統(tǒng)計(jì)學(xué)處理、結(jié)果的分析與解釋，撰寫論文及修訂；廖世波、黃淑玉進(jìn)行研究的實(shí)施與可行性分析；朱釗、李玲、黃高、向成進(jìn)行數(shù)據(jù)收集；吳敏、鄒毅進(jìn)行數(shù)據(jù)整理；黃淑玉負(fù)責(zé)文章的質(zhì)量控制及審校，對(duì)文章整體負(fù)責(zé)，監(jiān)督管理。

本文無利益沖突。