2型糖尿病患者空腹血糖與葡萄糖負荷后胰島素峰值的相關性研究

廖世波，吳敏，黃淑玉，鄒毅，朱釗，黃高，李玲，向成

本文創新點：

本研究采用多項式擬合法對2型糖尿病（T2DM）患者胰島素釋放試驗（IRT）5點胰島素實測結果進行曲線擬合和峰值分析，從而找出75 g葡萄糖負荷后胰島素分泌峰值，使研究T2DM患者胰島β細胞最大儲備功能的影響因素成為可能。既往未見有通過曲線擬合法分析IRT胰島素分泌峰值并對其影響因素進行研究的報道。本研究結果表明，葡萄糖負荷后高血糖（GLU）（30 min GLU、60 min GLU、120 min GLU）對T2DM患者胰島素分泌峰值（胰島β細胞最大儲備功能）無明顯影響，反而是基礎血糖〔空腹血糖（FPG）、180 min GLU〕對T2DM患者胰島素分泌峰值（胰島β細胞最大儲備功能）有顯著影響，與以往研究的結果不一致，顯示了控制FPG對于改善T2DM患者胰島β細胞儲備功能的重要意義。

中國是糖尿病患病人數最多的國家，最新的全國性橫斷面調查顯示，中國成年人糖尿病患病率為10.9%，糖尿病前期患病率為35.7%［1］。2型糖尿病（T2DM）約占糖尿病總人數的90%［2］，發病機制主要為胰島素抵抗（IR）或分泌相對不足。2008年WENG等［3］提出早期胰島素強化治療可以改善初診T2DM患者的胰島β細胞功能，大量研究進一步證實胰島素強化治療可以改善初診T2DM患者胰島β細胞功能［4-5］，而且有研究認為胰島素強化治療也可以改善非初診T2DM患者胰島β細胞功能［6-7］。但目前絕大多數研究通過間接指標〔血糖（GLU）改善［4］、血脂改善［4］、糖化血紅蛋白（HbA1c）降低［5］、GLU波動減小［6］等〕說明患者使用胰島素后胰島β細胞功能得到改善，通過直接評估患者胰島素（INS）水平來證明胰島β細胞功能恢復的研究尚不多見，亦未見胰島素治療分別對T2DM患者基礎INS分泌功能和葡萄糖負荷后INS分泌功能改善程度的研究報道。本團隊前期研究已證實使用外源性胰島素（EIns）可以促進T2DM患者基礎INS水平的提高［8］；本研究探討EIns的使用對T2DM葡萄糖負荷后胰島素峰值（INSmax）水平的影響及影響程度，以期為T2DM治療方法的選擇提供依據。

1 對象與方法

1.1 研究對象 納入標準：（1）符合世界衛生組織（WHO）糖尿病診斷標準［9］；（2）簽署知情同意書。排除標準：（1）1型糖尿病（T1DM）、分型不明確的糖尿病、妊娠期或哺乳期患者；（2）近期服用利尿劑、β-受體阻滯劑、水楊酸制劑、甲狀腺激素、糖皮質激素、避孕藥等對GLU有明顯影響藥物的患者；（3）病毒性肝炎、肝硬化、脾大或肝功能不全的患者；（4）既往明確診斷為酒精性肝病或有大量飲酒史的患者；（5）急、慢性腎功能不全的患者；（6）甲狀腺功能異常的患者；（7）血液系統疾病的患者；（8）存在急、慢性感染的患者；（9）痛風性關節炎急性發作期患者。選取2016年1月—2018年2月于武漢科技大學附屬孝感醫院內分泌科住院的T2DM患者548例。本研究經武漢科技大學附屬孝感醫院醫學倫理委員會批準。

1.2 研究方法 研究對象均接受統一的問診和查體，收集性別、年齡、糖尿病病程、是否初治、近3個月EIns使用情況、糖尿病家族史、高血壓病史、高尿酸血癥（高尿酸血癥的診斷標準：男性尿酸＞420 μmol/L，女性尿酸＞360 μmol/L［10］）/痛風病史、高血脂病史和非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）病史（NAFLD參照中華醫學會肝臟病學分會脂肪肝和酒精性肝病學組2010年制定的《非酒精性脂肪性肝病診療指南》中的超聲診斷標準［11］，腹部超聲由2名專業超聲科醫師采用美國通用電氣Voluson E8 彩色多普勒超聲診斷儀完成）等一般資料；測量身高、體質量，計算體質指數（BMI）；采用Bio-Rad D-10TM全自動糖化血紅蛋白分析儀檢測HbA1c；采用Precision Optium血酮測試儀及配套試紙通過β-羥丁酸脫氫酶法測定血酮體（酮癥判斷標準：＞0.30 mmol/L）；采用XE-2100全自動血液分析儀檢測血常規；研究對象均空腹12 h以上（使用預混胰島素、中效胰島素者，前1 d停用；使用長效胰島素或超長效胰島素類似物者，停用相應胰島素并待超過其作用持續時間后；使用胰島素促泌劑者，根據t1/2待其在體內的作用消失后）收集靜脈血3 ml，采用75 g葡萄糖耐量試驗（OGTT）、胰島素釋放試驗（IRT）測量葡萄糖負荷，于試驗后30、60、120、180 min各抽取靜脈血3 ml，溫度為4 ℃，離心半徑為4.5 cm，以3 300 r/min離心10 min，留取血漿，采用Beckman CX9.ALX型全自動生化分析儀檢測GLU〔空腹血糖（FPG）及試驗后30、60、120、180 min GLU〕；采用Elecsys 2010電化學發光全自動免疫分析儀檢測INS〔空腹胰島素（FIns）及試驗后30、60、120、180 min INS〕，INSmeasuremax為FIns和30、60、120、180 min INS中的最大值；胰島功能：穩態模型胰島β細胞功能指數（HOMA-β）=20×FIns/（FPG-3.5），IR評估：穩態模型IR指數（HOMA-IR）=（FPG×FIns）/22.5。

采用Origin 8.0軟件根據多項式擬合法分別對患者INS和GLU測量結果進行曲線擬合和峰值分析，記錄INS峰值（INSmax）及達峰時間（tmax）、GLU峰值（GLUmax）及達峰時間（Tmax）（見圖1、2）；tmax與Tmax的差值（ΔT）=tmax-Tmax。根據INSmax水平將患者分 為 低 INSmax組（INSmax≤ 30.0 mU/L，n=183）、 中INSmax組（30.0 mU/L＜INSmax≤ 62.5 mU/L，n=182）和高INSmax組（INSmax＞62.5 mU/L，n=183）。

1.3 統計學方法 采用SPSS 24.0軟件進行統計學分析。采用單因素方差分析；非正態分布計量資料以M（P25，P75）表示，多組間比較采用Kruskal-Wallis H檢驗；計數資料的分析采用χ2檢驗；采用Pearson相關性分析或Spearman相關性分析INSmax與一般資料及實驗室指標的相關性；采用多因素Logistic回歸分析T2DM患者INSmax的影響因素。以p＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

圖1 IRT結果的多項式擬合曲線Figure 1 Polynomial fitting curve of IRT

圖2 OGTT結果的多項式擬合曲線Figure 2 Polynomial fitting curve of OGTT

2.1 各組一般資料及實驗室指標比較 3組患者的年齡、病程、初治比例、糖尿病家族史、白細胞計數（WBC）、紅細胞計數（RBC）、紅細胞平均體積（MCV）、紅細胞平均血紅蛋白含量（MCH）、血小板計數（PLT）、中性粒細胞計數（Neu）、淋巴細胞計數（Lymph）、單核細胞計數（Mon）、嗜酸粒細胞計數（Eos）、嗜堿粒細胞計數（Bas）、血小板分布寬度（PDW）、平均血小板體積（MPV）、大型血小板比例（P-LCR）、中性粒細胞與淋巴細胞比值（NLR）比較，差異均無統計學意義（P＞0.05）；3組患者的性別、EIns使用史、高血壓病史、高尿酸血癥/痛風病史、高血脂病史、NAFLD病史、BMI、HbA1c、酮癥發生率、血紅蛋白（Hb）、紅細胞分布寬度（RDW-SD）比較，差異均有統計學意義（p＜0.05）；其中，中INSmax組、高INSmax組的男性比例、HbA1c、酮癥發生率均低于低INSmax組，EIns使用史、高血壓病史、高尿酸血癥/痛風病史、高血脂病史、NAFLD病史、BMI均高于低INSmax組，差異有統計學意義（p＜0.01）；高INSmax組的RDW-SD高于低INSmax組，HbA1c、Hb均低于中INSmax組，差異有統計學意義（p＜0.05，見表1）。

2.2 各組OGTT、IRT指標比較 3組患者的FPG、30、60、120、180 min GLU、FIns、30、60、120、180 min INS、INSmeasuremax、HOMA-β、HOMA-IR、tmax、GLUmax、Tmax、ΔT比較，差異均有統計學意義（p＜0.05）；其中，低INSmax組FPG、30、60、120、180 min GLU、GLUmax、Tmax均高于中INSmax組和高 INSmax組，FIns和30、60、120、180 min INS、INSmeasuremax、HOMA-β、HOMA-IR、ΔT均低 于中 INSmax組 和 高 INSmax組，差異有統計學意義（p＜0.05）；中INSmax組FPG和30、60、120、180 min GLU、GLUmax均 高 于 高 INSmax組，FIns、30、60、120、180 min INS、INSmeasuremax、HOMA-β、HOMA-IR、ΔT均低于高INSmax組，差異有統計學意義（p＜0.05，見表2）。

2.3 INSmax與其他指標的相關性分析 INSmax與年齡、病程、WBC、RBC、MCV、MCH、PLT、Neu、Lymph、Mon、Bas、RDW-SD、PDW、MPV、P-LCR、NLR、tmax無直線相關性（P＞0.05）；INSmax與 BMI、Eos、FIns、30、60、120、180 min INS、INSmeasuremax、HOMA-β、HOMA-IR和 ΔT呈 正 相 關（p＜0.05）；INSmax與HbA1c、Hb、FPG、30、60、120、180 min GLU、GLUmax、Tmax呈負相關（p＜0.05，見表 3）。

2.4 T2DM患者INSmax的影響因素的多因素Logistic多元回歸分析 以 INSmax（≤ 30.0 mU/L=1，＞30.0～62.5 mU/L=2，＞62.5 mU/L=3）為因變量，以性別（男=1，女=2）、EIns使用史（無=1，有=2）、高血壓病史（無=1，有=2）、高尿酸血癥/痛風病史（無=1，有=2）、高血脂病史（無=1，有=2）、NAFLD病史（無=1，有=2）、HbA1c、酮癥（無=1，有=2）、FPG、30、60、120、180 min GLU、HOMA-β、HOMA-IR、GLUmax、ΔT 為自變量，進行多因素Logistic回歸分析，結果顯示，高FPG、高180 min GLU是T2DM患者INSmax的危險因素，高HOMA-IR是T2DM患者INSmax的保護因素（p＜0.001，見表4）。

表4 T2DM患者INSmax的影響因素的多因素Logistic回歸分析Table 4 Multivariate Logistic regression analysis of the associated factors for INSmax level in T2DM patients

表1 各組一般資料及實驗室指標比較Table 1 Comparison of the clinical data and laboratory test results among low，medium and high INSmax groups

表2 各組OGTT、IRT指標比較Table 2 Comparison of OGTT and IRT parameters between low，medium and high INSmax groups

表3 INSmax與一般資料及實驗室指標的相關性分析Table 3 Correlation analysis of INSmax level with clinical data and laboratory test parameters

3 討論

T2DM患者在早期階段FIns水平常發生改變（偏低或偏高），但胰島β細胞儲備功能尚無明顯下降［12］，故該階段治療不依賴EIns；隨著病程進展，胰島β細胞功能逐漸衰退，從而導致一部分患者對口服降糖藥失效，需用胰島素控制GLU。葡萄糖負荷后INSmax是反映胰島β細胞儲備功能的指標。臨床上常將葡萄糖負荷后INS水平作為糖尿病患者制定降糖方案的重要參考指標。

INSmax反映胰島β細胞儲備功能，INSmax越大，表明胰島β細胞分泌功能越強，直接表現為葡萄糖負荷前后INS水平越高。本研究中，隨著INSmax增大，T2DM 患 者 FIns、30 、60、120、180 min INS、INSmeasuremax和HOMA-β隨之升高。葡萄糖負荷后，INS的分泌過程分為兩個階段：第一階段發生在GLU急劇升高后的15 min內，在GLU升高后的最初3～5 min內，INS產生脈沖式分泌峰，INS分泌量可以達到基礎分泌水平的10倍，該階段INS分泌是由于胰島β細胞內近質膜處的INS儲存顆粒快速釋放的結果［13］；第二階段發生在第一階段結束后的2～3 h內，INS分泌量大，持續時間長，分泌速率可快于第一階段，該階段INS分泌是由于胰島β細胞內遠離質膜處的INS儲存顆粒和新合成的INS共同釋放所致［14］。對于胰島β細胞儲備功能尚可的患者，INS分泌的兩個階段基本正常，葡萄糖負荷后INS分泌峰位置偏向INS分泌量大的第二階段，即偏離葡萄糖刺激點（GLUmax點）；對于胰島β細胞儲備功能下降的患者，INS分泌第二階段新合成的INS量減少，INS分泌量隨之減少，葡萄糖負荷后INS分泌峰位置將偏向INS分泌的第一階段，即靠近葡萄糖刺激點。故本研究結果顯示，隨著INSmax增大，T2DM患者ΔT逐漸增大。

高胰島素血癥（hyperinsulinemia，HI）與IR的相互因果關系一直是糖尿病研究領域討論的熱點［15］。在發展為糖尿病的早期階段會經歷“GLU升高→INS分泌增加→GLU恢復正常→GLU再升高”的過程，在這一過程中部分患者呈現INS水平正常甚至INS水平偏高而GLU升高的現象，即機體組織對INS不敏感導致高GLU，這一階段內源性INS代償性增加導致機體出現IR；在糖尿病早期階段，胰島β細胞儲備功能尚存，IR導致機體生理量的INS不能使GLU恢復正常，需借助INS促泌劑刺激胰島β細胞分泌潛能，使其INS分泌達極限，從而導致患者體內的INS分泌總量超過生理量，出現HI。因此，可以認為HI導致IR，IR又進一步促進HI。本研究結果顯示，HOMA-IR隨著INSmax的升高而升高，也進一步說明INS水平升高是導致IR的主要原因。

GLU是刺激INS分泌最重要的物質，GLU水平對INS分泌起決定性作用［16］。有研究顯示，當FPG在正常高值時，INS早相分泌已明顯受損；當FPG在5.6～6.1 mmol/L時，INS早相分泌已降至最大值的50%［17］。對于T2DM患者，當FPG＜7.8 mmol/L時，INS晚相分泌的絕對值高于正常，但對于相應的GLU水平而言，仍屬降低；當FPG＜7.8 mmol/L時，隨著GLU水平的升高，INS晚相分泌的量逐漸降低；當FPG達10.0～11.0 mmol/L時，INS晚相分泌顯著缺乏［18］。IRT曲線為INS早相和晚相分泌的綜合呈現。實際上，不論是FPG，還是葡萄糖負荷后GLU（30、60、120 、180 min GLU），只要達到或超過上述范圍，即可導致INS早相分泌及晚相分泌功能減低，葡萄糖負荷后INSmax水平即降低。對于T2DM患者，葡萄糖負荷后INSmax水平與葡萄糖負荷前、后的GLU水平呈負相關。本研究顯示，隨 著 INSmax升 高，T2DM 患 者 FPG、30、60、120、180 min GLU、GLUmax逐漸降低。HbA1c反映GLU的平均水平，其與GLU的變化趨勢是一致的，故隨著INSmax升高，T2DM患者HbA1c亦逐漸降低。

對于絕大多數T2DM患者（葡萄糖負荷后INS不適當分泌導致低GLU者除外）而言，餐后GLU總體水平高于基礎GLU。故相對于FPG，餐后GLU（＞7.8 mmol/L）對INS分泌功能的損害程度更大，尤其是在OGTT中葡萄糖迅速由小腸吸收入血，短時間內GLU攀升至10.0～11.0 mmol/L甚至更高，導致INS分泌功能完全被抑制，當GLU進一步升高時，胰島β細胞對葡萄糖刺激無反應。故在葡萄糖負荷后GLU的可能范圍內，INS釋放量與GLU變化趨勢的相關性具有不確定性。T2DM患者在OGTT試驗后3～4 h GLU可降至基礎水平，故180 min GLU與FPG最接近。本研究多因素Logistic回歸分析顯示，高FPG和高180 min GLU為INSmax的危險因素，表明在通常情況下（基礎GLU可能范圍內），相對于葡萄糖負荷后GLU，基礎GLU與INSmax具有更穩定的相關性。

本研究多因素Logistic回歸分析結果顯示，EIns的使用對INSmax無明顯影響，考慮原因可能為：（1）EIns的使用對胰島β細胞儲備功能的改善程度有限，相對于胰島β細胞尚存的儲備功能而言可以忽略不計；（2）病程較長的T2DM患者胰島β細胞儲備功能已受損明顯，故很難有所恢復，即使使用EIns也不會有明顯改善。

綜上所述，FPG、180 min GLU與T2DM患者INSmax水平呈負相關。FPG和180 min GLU代表基礎GLU，即基礎GLU水平與INSmax水平呈負相關。故對于T2DM患者來說，優先控制基礎GLU比控制餐后GLU可能更有利于胰島β細胞儲備功能的恢復。HOMA-IR與T2DM患者INSmax水平呈正相關，進一步說明IR與高胰島素血癥相互促進，最終導致胰島β細胞功能衰竭。因此，T2DM患者可以通過適當方法減輕IR，使INS水平保持在正常的范圍內，延緩胰島β細胞功能衰竭。

作者貢獻：廖世波進行文章的構思與設計，統計學處理，撰寫與修訂論文；廖世波、吳敏進行研究的實施與可行性分析；朱釗、黃高、李玲、向成進行數據收集；朱釗、黃高進行數據整理；廖世波、黃淑玉、鄒毅進行結果的分析與解釋；吳敏負責文章的質量控制及審校，對文章整體負責，監督管理。

本文無利益沖突。