組織缺氧對2型糖尿病患者胰島素抵抗的影響

徐紅雙，金立，張偉

（齊齊哈爾醫(yī)學(xué)院附屬第三醫(yī)院 內(nèi)分泌科，黑龍江 齊齊哈爾 161000）

2型糖尿病（type 2 diabetes mellitus, T2DM）是成人發(fā)病型糖尿病，多在35～40歲后發(fā)病，占糖尿病總數(shù)≥90%。隨著人們生活水平的提高和飲食習(xí)慣的改變，T2DM發(fā)病率呈逐年上升趨勢。胰島素抵抗（insulin resistance, IR）是T2DM的主要發(fā)病機制，也是代謝綜合征（metabolic syndrome, MS）發(fā)生、發(fā)展的核心因素。此時患者體內(nèi)產(chǎn)生胰島素的能力并未完全喪失，部分患者甚至出現(xiàn)胰島素產(chǎn)生過多的現(xiàn)象，但胰島素的作用效果出現(xiàn)不同程度的降低，即胰島素處于相對缺乏的狀態(tài)[1]。本研究回顧性分析T2DM患者的組織缺氧指標(biāo)與IR，重點探討兩者的關(guān)系，初步分析組織缺氧在IR發(fā)生的可能機制。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2015年1月-2016年10月該院首次確診的182例T2DM患者為研究對象。納入標(biāo)準(zhǔn)：①既往未服用任何影響血糖、血壓及調(diào)脂等藥物；②臨床資料完整可靠。排除標(biāo)準(zhǔn)：①合并嚴(yán)重的心、腦、肝及腎等臟器疾病，以及血液系統(tǒng)疾病或腫瘤；②近2周內(nèi)有急性感染史或大量酗酒史。

1.2 方法

1.2.1 資料收集 收集患者的年齡、性別、受教育情況及吸煙與飲酒史，并測量其身高、體重、腰圍（WC）、臀圍及體脂比，據(jù)此計算體重指數(shù)（BMI）和腰臀比（waist-hip ratio, WHR）。

1.2.2 血糖和IR程度 采集每個受試者的5 ml空腹靜脈血，血清經(jīng)低溫離心分離后置于-80℃冷凍保存待測。采用Cobase 411電化學(xué)發(fā)光分析儀及配套的試劑（瑞士羅氏公司）測定空腹血糖（FPG）、總膽固醇（TC）、三酰甘油（TG）、低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）及高密度脂蛋白膽固醇（HDL-C），采用德國西門子公司ADVIA Centaur XP化學(xué)發(fā)光儀檢測空腹胰島素（fasting insulin, Fins）。以穩(wěn)態(tài)模式評估法公式評價IR的嚴(yán)重程度，即胰島素抵抗指數(shù)（homeostatic model assessment-insulin resistance, HOMA-IR）=[FPG（mmol/L）×Fins（mIU/L）]/22.5；胰島素敏感指數(shù)（homeostatic model assessment-insulin sensitivity, HOMA-IS）=1/[FPG（mmol/L）×Fins（mIU/L）]。

1.2.3 組織缺氧指標(biāo) 采用μs-2200全自動五分類血液細胞分析儀（深圳庫貝爾公司）檢測所有患者的血常規(guī)指標(biāo)，記錄其血紅蛋白（Hb），采用ELISA試劑盒（武漢華美生物工程公司）檢測血缺氧誘導(dǎo)因子1α（hypoxia inducible factor-1α, HIF-1α）、2，3- 二磷酸甘油酸（2，3-diphosphoglycerate, 2，3-DPG）水平，采用雷度ABL80 FLEX系統(tǒng)檢測靜脈血乳酸水平。

1.3 診斷標(biāo)準(zhǔn)

參考2004年中華醫(yī)學(xué)會制定的標(biāo)準(zhǔn)進行MS診斷，具備以下4組中的任意≥3項即可診斷為MS：超重或肥胖：BMI≥25 kg/m2；高血壓：血壓≥140/90 mmHg，或已確診為高血壓并治療；高血糖：FBG≥6.1 mmol/L和（或）餐后2 h血糖≥7.8 mmol/L，或已確診為糖尿病并接受治療；血脂異常：空腹血TG≥1.7 mmol/L和（或）HDL-C女性＜1.0 mmol/L、男性＜0.9 mmoL/L。據(jù)此可將所有患者分為MS組（49例）和非MS組（133例），MS組除有高血糖外，還合并其他≥2項組分。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法

數(shù)據(jù)分析采用SPSS 19.0統(tǒng)計軟件，計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，兩組比較采用t檢驗，多組比較采用方差分析，兩兩比較行SNK-q檢驗，相關(guān)分析采用Pearson法，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組血IR和組織缺氧相關(guān)指標(biāo)比較

兩組FPG、FINS、HOMA-IR、Hb、HIF-1α、血乳酸水平及HOMA-IS比較，采用t檢驗，差異有統(tǒng)計學(xué)意 義（P＜0.05）；MS 組 FPG、Fins、HOMA-IR、Hb、HIF-1α及血乳酸水平高于非MS組，HOMA-IS低于非MS組。見表1。

2.2 以Hb三分位法分組后各組血IR和組織缺氧相關(guān)指標(biāo)比較

以Hb三分位法分組，根據(jù)所有患者Hb水平的三分位數(shù)分成3組。3組FPG水平比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）；3組Fins、HOMA-IR、HIF-1α、2，3-DPG及血乳酸水平比較，采用F檢驗，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。隨著Hb水平提高，F(xiàn)ins、HOMAIR、HIF-1α、2，3-DPG及血乳酸水平逐漸升高，而 HOMA-IS逐漸降低；＞163.5組 Fins、HOMA-IR、HIF-1α及血乳酸水平高于其他兩組，血2，3-DPG水平高于＜150.2組，HOMA-IS低于其他兩組；150.2～163.5組Fins、HOMA-IR、HIF-1α及血乳酸水平高于＜150.2組，HOMA-IS低于＜150.2組。見表2。

表1 兩組血IR和組織缺氧相關(guān)指標(biāo)比較 （±s）

表1 兩組血IR和組織缺氧相關(guān)指標(biāo)比較 （±s）

血乳酸/（mmol/L）MS 組（n =49） 8.50±1.13 9.95±2.22 3.76±1.57 10.01±0.00 161.30±12.80 95.70±31.10 6.42±1.33 2.98±0.76非MS組（n =133） 8.11±0.89 8.84±2.51 3.19±1.26 0.01±0.00 155.30±15.10 80.20±35.50 5.97±1.57 2.71±0.57 t值 2.431 2.727 2.527 2.625 2.472 2.698 1.784 2.580 P值 0.016 0.007 0.012 0.009 0.014 0.008 0.076 0.011組別 FPG/（mmol/L） （mIU/L） HOMA-IR HOMA-IS Hb/（g/L）Fins/HIF-1α/（pg/ml）2，3-DPG/（μmol/L）

2.3 IR與組織缺氧相關(guān)指標(biāo)的相關(guān)性分析

HOMA-IR與Hb、HIF-1α、2，3-DPG及血乳酸水平均呈正相關(guān)（P＜0.05）；HOMA-IS與Hb、HIF-1α、2，3-DPG、血乳酸水平均呈負相關(guān)（P＜0.05）。見表3。

表2 以Hb三分位法分組后各組血IR和組織缺氧指標(biāo)比較 （±s）

表2 以Hb三分位法分組后各組血IR和組織缺氧指標(biāo)比較 （±s）

注：1）與＞163.5 g/L組比較，P ＜0.05；2）與150.2～163.5 g/L組比較，P ＜0.05

血乳酸/（mmol/L）＜150.2 組（n =60） 8.08±0.63 8.25±1.971）2） 2.95±0.921）2） 0.02±0.011）2） 68.1±28.71）2） 5.80±1.231） 2.53±0.551）2）組別 FPG/（mmol/L） （mIU/L） HOMA-IR HOMA-IS HIF-1α/（pg/ml）Fins/2，3-DPG/（μmol/L）150.2～163.5組（n =61） 8.21±0.95 9.13±2.021） 3.33±0.981） 0.013±0.011） 84.2±30.11） 6.11±1.35 2.78±0.611）＞163.5 組（n =61） 8.37±1.02 10.03±2.11 3.73±1.02 0.012±0.01 100.6±29.5 6.36±1.33 3.03±0.62 F值 1.011 4.829 3.983 4.340 13.123 3.568 5.006 P值 0.366 0.009 0.020 0.014 0.000 0.030 0.008

表3 IR與組織缺氧相關(guān)指標(biāo)的相關(guān)性分析

3 討論

MS包括肥胖、高血糖、高血壓及高脂血癥等要素，是體內(nèi)一系列心腦血管危險因子集結(jié)的重要現(xiàn)象。MS可增加個體發(fā)生冠心病和腦卒中等嚴(yán)重心腦血管疾病的發(fā)生風(fēng)險、增加心腦血管時間的患病率與死亡風(fēng)險，嚴(yán)重威脅人類的健康，且MS與T2DM密切相關(guān)。本研究結(jié)果表明，MS組存在IR與組織缺氧。雖然MS是多種因素綜合作用的結(jié)果，其病因尚未完全闡明，但目前國內(nèi)外均認(rèn)為IR是MS發(fā)生、發(fā)展的核心。張梅珍等[2]研究表明，與老年非MS患者比較，老年MS患者的空腹血清葡萄糖、胰島素水平升高，胰島素敏感性指數(shù)（insulin sensitivity index, ISI）降低。提示MS患者存在IR，且MS組分?jǐn)?shù)目越多，ISI越小。ISI與超敏C反應(yīng)蛋白、白細胞介素6等炎癥因子呈負相關(guān)，“炎癥-IR-MS”可能是動脈粥樣硬化性心血管疾病發(fā)病學(xué)的普遍機制之一。薛磊等[3]發(fā)現(xiàn)，APN-11391位點GA和AA突變基因型是MS的危險基因型，血清APN水平與HOMA-IR呈負相關(guān)，提示兩者相互作用，與MS的發(fā)生有關(guān)。俞丹等[4]研究表明，具有MS危險因素的非DM人群的餐后血糖異常率較高，應(yīng)積極篩查餐后血糖。

本研究選取血Hb、HIF-1α、2，3-DPG及乳酸等4個指標(biāo)表示組織缺氧方面。Hb是體內(nèi)重要的攜帶氧氣O2和二氧化碳CO2的蛋白質(zhì)，故能直觀反映體內(nèi)是否存在組織缺氧現(xiàn)象。HIF-1能通過轉(zhuǎn)錄與轉(zhuǎn)錄后調(diào)控使機體產(chǎn)生一系列反應(yīng)，與缺氧適應(yīng)、炎癥發(fā)展及腫瘤生長等均有關(guān)。HIF-1是一種異源二聚體，由HIF-1α和HIF-1β 2個亞單位構(gòu)成，其中后者在細胞內(nèi)穩(wěn)定表達，前者在翻譯后即被降解。在正常情況下，細胞中難以檢測到HIF-1α的表達；而在缺氧狀態(tài)下，其生成增加、降解過程被抑制，形成有活性的HIF-1，調(diào)節(jié)多種基因的轉(zhuǎn)錄，此時血清HIF-1α水平也升高，故HIF-1α被視為缺氧基因表達的總開關(guān)，其特異性很強。2，3-DPG是Hb的重要變構(gòu)效應(yīng)物，紅細胞內(nèi)的2，3-DPG通過結(jié)合脫氧血紅蛋白來穩(wěn)定其空間構(gòu)象，降低Hb與O2的親合力，促進兩者解離，使氧解離曲線發(fā)生右移，增加氧的釋放。在缺氧條件下，體內(nèi)會代償性地增加紅細胞內(nèi)2，3-DPG的濃度來進行調(diào)節(jié)。乳酸是體內(nèi)糖代謝的中間產(chǎn)物之一，在新陳代謝和運動中乳酸不斷被產(chǎn)生，但通過乳酸循環(huán)，血乳酸的濃度保持相對穩(wěn)定。只有在乳酸產(chǎn)生過快、運輸不及時和難以被及時運走時，才會出現(xiàn)乳酸濃度升高，而乳酸的運輸速度受到組織氧化能力的影響。當(dāng)體內(nèi)發(fā)生組織缺氧時，三羧酸循環(huán)中丙酮酸出現(xiàn)氧化障礙，促使血中乳酸的累積增加，故血乳酸濃度也可間接反映體內(nèi)的缺氧狀況。

本研究發(fā)現(xiàn)，MS患者的Hb、HIF-1α、血乳酸水平均升高，提示MS組的缺氧程度高于非MS組。徐靜等[5]動物實驗表明，糖尿病腎病大鼠的腎小球與腎小管均有HIF-1α與EPO的表達，且隨著造模時間的延長，兩者表達水平逐漸增高，提示糖尿病腎病因出現(xiàn)微循環(huán)障礙，引起組織缺氧，上調(diào)HIF-1α與促紅細胞生成素的表達。ZIOBRO等[6]認(rèn)為，MS患者體內(nèi)紅細胞中的脂質(zhì)增多，紅細胞膜的結(jié)構(gòu)異常、流動性降低，導(dǎo)致其運輸O2的能量降低，故機體處于慢性組織缺氧狀態(tài)。KAWAMOTO等[7]研究表明，通過對日本社區(qū)健康體檢人群的統(tǒng)計，證實Hb與MS組分呈正相關(guān)。

近年來，越來越多的學(xué)者開始關(guān)注體內(nèi)組織缺氧與胰島素抵抗之間的關(guān)系[8-9]。王慧等[2]研究表明，肥胖患者的HOMA指數(shù)與脂肪組織HIF-1α表達升高，且兩者存在正相關(guān)，提示肥胖患者脂肪組織存在缺氧與周身IR，兩者具有相關(guān)性。T2DM患者存在慢性組織缺氧，其缺氧程度與IR呈正相關(guān)，組織缺氧可能是T2DM發(fā)展中的關(guān)鍵步驟。當(dāng)機體處于組織缺氧時，容易引起糖類、脂質(zhì)的代謝紊亂，逐漸出現(xiàn)DM、血脂異常等多種代謝性疾病。當(dāng)這些代謝疾病出現(xiàn)時，又能加劇代謝紊亂的程度、發(fā)生IR，嚴(yán)重者則出現(xiàn)以糖類代謝紊亂為主要表現(xiàn)的MS；反過來IR通過組織（如脂肪組織）缺氧，引起糖類、脂質(zhì)的代謝紊亂，組織缺氧可能又能導(dǎo)致胰島素的敏感性降低、加速IR。此外本研究并未發(fā)現(xiàn)MS患者血2，3-DPG水平升高，且不同Hb分組的血2，3-DPG水平比較無差異，其與HOMA-IR、HOMA-IS有相關(guān)性，這可能是由于2，3-DPG主要存在于紅細胞中，而本研究檢測血清2，3-DPG的濃度，故其變化不明顯。

綜上所述，T2DM患者存在慢性組織缺氧和IR現(xiàn)象，兩者有密切關(guān)系，慢性組織缺氧可能誘發(fā)機體代謝紊亂、加速IR。