低水平砷暴露的2型糖尿病患者尿砷與糖化血紅蛋白的關(guān)系

肖 琛，翁 帆，劉潔儀，肖柏香，王曉會(huì)，柳懷湘，謝易容，趙志強(qiáng)，*，何 云，*

(1.中山大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院毒理學(xué)教研室，廣東廣州 510080；2.廣州市越秀區(qū)疾病預(yù)防控制中心，廣東 廣州 510120；3.中山大學(xué)眼科中心防盲治盲辦公室，廣東 廣州 510060)

砷是廣泛分布于環(huán)境中的類金屬，長(zhǎng)期高劑量砷暴露可對(duì)人體造成全身性、多臟器多系統(tǒng)的損害，與腫瘤、心血管系統(tǒng)疾病、糖尿病等代謝性疾病的發(fā)生發(fā)展相關(guān)。以往研究重點(diǎn)關(guān)注高砷暴露區(qū)或者職業(yè)暴露人群[1]。隨著技術(shù)改革、工業(yè)防護(hù)提高和人們生活習(xí)慣改善，低水平慢性砷暴露對(duì)人體健康影響的問(wèn)題日益突出，而低水平慢性砷暴露對(duì)人體健康影響存在爭(zhēng)議，且相關(guān)機(jī)制尚不明確。研究表明高水平砷暴露會(huì)影響糖尿病的發(fā)生發(fā)展，高水平砷暴露引起人體糖化血紅蛋白(hemoglobin A1C，HbA1C)含量增加，糖化血紅蛋白可以較直觀反映糖尿病患者血糖情況，部分反映疾病嚴(yán)重情況及藥物控制情況。而非職業(yè)人群中低濃度砷暴露對(duì)糖尿病發(fā)生、發(fā)展以及對(duì)糖化血紅蛋白的影響研究較少且尚無(wú)定論[2]。本研究對(duì)廣州市2型糖尿病人群進(jìn)行流行病學(xué)調(diào)查及實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)分析，旨在探討非職業(yè)低水平砷暴露與2 型糖尿病患者糖化血紅蛋白水平的關(guān)系，為合理制定砷標(biāo)準(zhǔn)提供理論依據(jù)，為控制糖尿病發(fā)生發(fā)展提供線索。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究人群的選擇

本研究已通過(guò)中山大學(xué)醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)審批，參與調(diào)查的患者均已簽署知情同意書。該研究選擇2018年廣州市某區(qū)在冊(cè)的糖尿病慢病管理人群作為研究對(duì)象。納入標(biāo)準(zhǔn)：依據(jù)1999 年WHO 標(biāo)準(zhǔn)診斷為2 型糖尿病的患者；排除標(biāo)準(zhǔn)：①有明確的職業(yè)砷接觸史或砷中毒病區(qū)生活史；②伴有系統(tǒng)性疾病和除2 型糖尿病之外其他內(nèi)分泌疾病患者以及有嚴(yán)重器質(zhì)性病變患者。

1.2 基本資料收集

編制問(wèn)卷，由經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的調(diào)查員按照問(wèn)卷內(nèi)容進(jìn)行調(diào)查，內(nèi)容主要有：①一般狀況，包括患者的年齡、性別、職業(yè)和文化程度等；②既往病史、家族史，包括糖尿病、高血壓等病史與家族史，既往史的確診參照臨床醫(yī)生的診斷；③體格檢查資料，由社區(qū)醫(yī)院醫(yī)務(wù)人員對(duì)患者的身高、體重、腰圍、心電圖、收縮壓和舒張壓等進(jìn)行測(cè)量。血壓測(cè)量采用汞柱血壓計(jì)，按照1999 年WHO 高血壓診斷標(biāo)準(zhǔn)，收縮壓≥140 mmHg和(或)舒張壓≥90 mmHg或既往診斷為高血壓。體格檢查使用儀器均在當(dāng)天開(kāi)展測(cè)量前統(tǒng)一校正。體質(zhì)指數(shù)(body mass index，BMI)=體質(zhì)量(kg)/身高2(m2)。

1.3 生物樣本的采集與處理

調(diào)查當(dāng)日，由具有資質(zhì)的醫(yī)生及護(hù)士采集患者空腹靜脈血，包括乙二胺四乙酸(ethylene diamine tetraacetic acid，EDTA)抗凝和促凝兩組，EDTA 抗凝血直接送實(shí)驗(yàn)室用于檢測(cè)糖化血紅蛋白；促凝血經(jīng)4 000 r/min 離心10 min 分離血清用于血糖和生化等檢測(cè)。尿樣由患者自行留取中段尿，調(diào)查人員收集后送實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)尿常規(guī)，余下尿樣凍存于-80 ℃冰箱，用于尿砷等檢測(cè)。

1.4 一般指標(biāo)檢測(cè)

取促凝血分離后的血清，采用全自動(dòng)生化分析儀檢測(cè)空腹血糖、血脂、脂蛋白與肝功能等指標(biāo)；采用胰島素ELISA 試劑盒檢測(cè)空腹胰島素水平。取EDTA抗凝全血，采用高效層析色譜法測(cè)定糖化血紅蛋白含量。采用全自動(dòng)尿液分析儀檢測(cè)尿常規(guī)指標(biāo)。藥物控制后糖化血紅蛋白標(biāo)準(zhǔn)即糖化血紅蛋白水平＜7.0%為血糖正常或控制達(dá)標(biāo)，糖化血紅蛋白水平≥7.0%為血糖異常或控制不達(dá)標(biāo)。

1.5 尿砷檢測(cè)

尿砷檢測(cè)采用電感耦合等離子質(zhì)譜儀(inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS)測(cè)定。取出冰凍尿液樣品于室溫下解凍，將尿樣混勻后，取400 μL 到15 mL 離心管中，加入20 μL 超純硝酸混勻，置于4℃冰箱中過(guò)夜酸化；于冰箱中取出樣本，在室溫下放置0.5 h，加入1%(V/V)硝酸稀釋尿樣至6 mL，之后4 000 r/min 離心10 min，取上清液進(jìn)行檢測(cè)；采用碰撞模式檢測(cè)，儀器參數(shù)設(shè)置如下：冷卻氣流速為15.0 L/min，輔助氣流速為0.8 L/min，霧化器流速為1.0 L/min；蠕動(dòng)泵速為40 r/min；霧化器溫度為2 ℃；氦氣流速為5.0 mL/min。以濃度為10 μg/L的73Ge溶液為內(nèi)標(biāo)。

1.6 不同尿砷組別分組

根據(jù)患者尿砷水平，將401 例2 型糖尿病患者按尿砷水平三等分的標(biāo)準(zhǔn)分組為3 個(gè)不同劑量組。低砷組：尿砷水平＜第33百分位數(shù)；中砷組：第33百分位數(shù)≤尿砷水平＜第66百分位數(shù)；高砷組：尿砷水平≥第66百分位數(shù)。

1.7 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

利用Excel 建立數(shù)據(jù)庫(kù)，導(dǎo)入SPSS 20.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。采用方差分析研究多組間計(jì)量資料，采用χ2檢驗(yàn)研究計(jì)數(shù)資料，采用方差分析的趨勢(shì)檢驗(yàn)研究糖尿病相關(guān)指標(biāo)隨尿砷變化趨勢(shì)，采用多變量非條件logistic回歸分析探討糖化血紅蛋白的影響因素。以α=0.05為檢驗(yàn)水準(zhǔn)。

2 結(jié) 果

2.1 2型糖尿病患者尿砷水平及分布情況

本研究采用ICP-MS 方法檢測(cè)尿砷，檢出限為0.009 μg/L，共納入2型糖尿病患者401例，尿砷水平在5.52～167.61 μg/L 范圍波動(dòng)，中位數(shù)為38.31 μg/L，小于均值48.89 μg/L。第25 百分位數(shù)為24.53 μg/L，第33 百分位數(shù)為28.64 μg/L，第66 百分位數(shù)為53.10 μg/L，四分位數(shù)間距為48.25 μg/L，具體如表1所示。

2.2 不同尿砷組別2型糖尿病患者的基本狀況

比較各尿砷組間基本狀況，結(jié)果表明各尿砷組間患者年齡、糖尿病病程、BMI 和腰圍差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)，但各尿砷組間性別構(gòu)成不同，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)(見(jiàn)表2)。

表1 2型糖尿病患者尿砷水平(μg/L，n=401)

表2 不同尿砷組別2型糖尿病患者的基本狀況比較

2.3 不同尿砷組別2型糖尿病患者實(shí)驗(yàn)室檢查結(jié)果

不同尿砷水平的2 型糖尿病患者之間，空腹胰島素、甘油三酯、總膽固醇、高密度脂蛋白膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇、γ-谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶以及血清肌酐和尿肌酐水平的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。不同尿砷水平的2 型糖尿病患者之間空腹血糖差異亦無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)，但中砷組和高砷組的空腹血糖水平略高于低砷組。3 組間糖化血紅蛋白水平差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)，且有升高趨勢(shì)，兩兩比較結(jié)果表明高砷組與低砷組的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。尿砷水平在3組間的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。見(jiàn)表3。上述結(jié)果提示糖化血紅蛋白水平可能與尿砷存在濃度依賴關(guān)系。

表3 不同尿砷組別2型糖尿病患者實(shí)驗(yàn)室檢查結(jié)果比較

2.4 2 型糖尿病患者糖化血紅蛋白水平隨尿砷變化情況

為進(jìn)一步分析糖尿病相關(guān)指標(biāo)與尿砷水平之間的線性變化趨勢(shì)，本研究采用方差分析對(duì)血糖、血脂和糖化血紅蛋白水平在低、中、高砷組間進(jìn)行趨勢(shì)檢驗(yàn)。結(jié)果表明僅糖化血紅蛋白變化趨勢(shì)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。盡管2型糖尿病患者的空腹血糖水平表現(xiàn)為低砷組＜中砷組＜高砷組，但變化趨勢(shì)無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。見(jiàn)圖1。

圖1 2型糖尿病患者糖化血紅蛋白水平隨尿砷變化趨勢(shì)圖

2.5 藥物控制后糖化血紅蛋白異常的2型糖尿病患者在不同尿砷組別中的分布差異

糖尿病患者糖化血紅蛋白控制目標(biāo)通常為小于7%，本研究據(jù)此將患者分為藥物控制后糖化血紅蛋白正常和異常兩組，用卡方檢驗(yàn)進(jìn)一步分析不同尿砷水平之間藥物控制后糖化血紅蛋白異常的患者分布是否存在差異。結(jié)果表明，隨著尿砷水平的增加，糖化血紅蛋白控制正常人數(shù)逐漸減少，異常人數(shù)逐漸升高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。見(jiàn)表4。

表4 不同水平尿砷組中糖化血紅蛋白控制異常患者分布(n，%)

2.6 2型糖尿病患者糖化血紅蛋白影響因素分析

以上研究結(jié)果提示，2 型糖尿病患者的尿砷水平可能是糖化血紅蛋白的影響因素，本研究通過(guò)多變量logistic 回歸分析進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果（表5）表明尿砷是糖化血紅蛋白的影響因素，與低砷組比，中砷組的OR(95%CI)為1.035(0.520，2.062)，高砷組的OR(95%CI)為2.077(1.049，4.110)，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。同時(shí)，本研究也發(fā)現(xiàn)糖化血紅蛋白與空腹血糖、甘油三酯、總膽固醇、高密度脂蛋白膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇也有關(guān)聯(lián)(P＜0.05)，其中空腹血糖、總膽固醇是危險(xiǎn)因素，而甘油三酯、高密度脂蛋白膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇是保護(hù)因素。

表5 糖化血紅蛋白影響因素多變量logistic回歸分析結(jié)果

3 討 論

2 型糖尿病是多病因引起的胰島素分泌不足或者利用障礙的代謝紊亂綜合征。隨著人們生活方式的改變，全球范圍內(nèi)糖尿病發(fā)病率逐漸增加，中國(guó)糖尿病患者人數(shù)大幅增加，糖尿病已成為嚴(yán)重威脅人們健康并增加社會(huì)負(fù)擔(dān)的公共衛(wèi)生問(wèn)題。糖尿病人群因長(zhǎng)期的高血糖及伴隨的蛋白質(zhì)、脂質(zhì)代謝異常，容易發(fā)生腎病、視網(wǎng)膜病、神經(jīng)組織病變等并發(fā)癥，具有較高的致殘率、致死率。本研究對(duì)象是廣州市社區(qū)居民糖尿病視網(wǎng)膜病變篩查項(xiàng)目2 型糖尿病患者，調(diào)查人群總體糖化血紅蛋白達(dá)標(biāo)率為56.1%，說(shuō)明在居民糖尿病控制率方面存在提升空間，同時(shí)，調(diào)查人群中低水平暴露下的尿砷水平與糖化血紅蛋白存在關(guān)聯(lián)，是影響糖化血紅蛋白的重要因素。因此，相關(guān)部門需要采取更加有效的公共衛(wèi)生措施進(jìn)一步控制糖尿病人群糖化血紅蛋白水平，以便減少糖尿病并發(fā)癥發(fā)生率，減輕社會(huì)負(fù)擔(dān)。

砷是廣泛存在于環(huán)境中的類金屬，對(duì)人體皮膚、心血管[3]、神經(jīng)系統(tǒng)有損傷效應(yīng)。國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)(IARC)將砷列為人類致癌物。砷進(jìn)入人體后，經(jīng)過(guò)生物代謝后，60%～70%砷通過(guò)尿液排出體外，因此尿砷水平可以較好代表砷在人體中的內(nèi)暴露水平。本研究中2 型糖尿病人群尿砷平均水平為38.81 μg/L，以往研究報(bào)道[4]內(nèi)蒙古某飲水型砷中毒病區(qū)人群研究中尿砷水平最低為184.29 μg/L，提示本研究調(diào)查對(duì)象接觸的砷是低水平的。中國(guó)八省份一般人群研究[5]報(bào)道一般人群尿砷的幾何均數(shù)為13.72 μg/L，東部地區(qū)為14.14 μg/L，因此本研究中2 型糖尿病人群尿砷水平高于正常人群尿砷中水平，而且加拿大2 型糖尿病患者健康監(jiān)測(cè)相關(guān)文獻(xiàn)有相似報(bào)道[6]，提示2型糖尿病人群整體尿砷水平可能比一般非糖尿病人群高。這可能與糖尿病患者對(duì)砷的攝取能力比非糖尿病患者更強(qiáng)有關(guān)，有文獻(xiàn)報(bào)道糖尿病小鼠組織器官對(duì)三價(jià)砷的攝入增加[7]。

糖化血紅蛋白能夠穩(wěn)定可靠地反映近期120 天內(nèi)的血糖水平，是糖尿病人群中最容易檢測(cè)的生物標(biāo)志物之一，在糖尿病預(yù)防、診斷、治療中發(fā)揮重要作用。糖化血紅蛋白基本不受檢測(cè)時(shí)血糖濃度影響，且不受患者運(yùn)動(dòng)、禁食、情緒波動(dòng)影響。糖化血紅蛋白也與患者抽血時(shí)間及胰島素使用無(wú)直接關(guān)系，因此糖化血紅蛋白水平是2 型糖尿病患者長(zhǎng)期控制的重要監(jiān)測(cè)指標(biāo)。糖化血紅蛋白水平受年齡的影響[8]，而本研究中不同砷暴露組的2 型糖尿病人群的年齡均為50～60歲，可排除年齡差異對(duì)糖化血紅蛋白影響。各種疾病(主要是肝硬化、溶血性疾病、脾腫大)也會(huì)影響糖化血紅蛋白的影響[9]，而本研究在選擇研究對(duì)象前排除了伴有系統(tǒng)性疾病和除2 型糖尿病之外其他內(nèi)分泌疾病患者以及有嚴(yán)重器質(zhì)性病變的患者。

研究表明，糖化血紅蛋白與冠脈疾病[10]或者頸動(dòng)脈內(nèi)膜增厚[11]的發(fā)生發(fā)展相關(guān)，糖化血紅蛋白與糖尿病人群患心血管疾病[12]、糖尿病腎病[13]的風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)。因此檢測(cè)糖化血紅蛋白可以及時(shí)預(yù)測(cè)糖尿病患者的心血管疾病。既往研究表明[14]，一般人群糖化血紅蛋白含量為5.46%，本研究中2 型糖尿病人群低砷組、中砷組、高砷組藥物控制后糖化血紅蛋白含量平均值分別為6.963%、7.147%、7.335%，均明顯高于一般人群，說(shuō)明2 型糖尿病人群在藥物控制后糖化血紅蛋白含量難以降至一般人群水平，且高砷組、中砷組2 型糖尿病患者的藥物控制后糖化血紅蛋白平均值均大于藥物控制后糖化血紅蛋白水平正常的標(biāo)準(zhǔn)(HbA1C＜7.0%)。因此，即使在低水平砷暴露下，2型糖尿病人群控制后糖化血紅蛋白水平與其尿砷水平相關(guān)。

本研究分析了環(huán)境中低水平砷暴露水平對(duì)2 型糖尿病人群糖化血紅蛋白的影響。高砷組糖尿病人群的糖化血紅蛋白控制達(dá)標(biāo)率低于低砷組，且達(dá)標(biāo)率隨著砷暴露劑量的增加而減少。因此，在低水平砷暴露下，砷暴露水平的增加也影響2 型糖尿病患者藥物控制后糖化血紅蛋白水平。以往研究[15]表明，隨著糖化血紅蛋白升高，2型糖尿病患者胰島β細(xì)胞功能障礙不斷加重。本研究高砷組糖尿病患者糖化血紅蛋白水平高于低砷組，2 型糖尿病人群尿砷水平與糖化血紅蛋白水平之間存在關(guān)聯(lián)，且隨著尿砷水平的升高，人體糖化血紅蛋白濃度增加，與巴基斯坦糖尿病人群相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道相似[16]。

綜上所述，2 型糖尿病人群尿砷水平與糖化血紅蛋白水平存在關(guān)聯(lián)，且隨著尿砷水平的升高，人體糖化血紅蛋白濃度增加，可能進(jìn)一步促進(jìn)糖尿病發(fā)生發(fā)展并增加糖尿病心血管并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)。由于本研究采用的是橫斷面研究，未能闡明低水平砷暴露下尿砷水平與糖化血紅蛋白之間的因果關(guān)系。未來(lái)研究將繼續(xù)探討低水平砷暴露下尿砷水平與糖化血紅蛋白之間的因果關(guān)系及作用機(jī)制。