維生素D對妊娠糖尿病胰島素敏感性、TNF-α及氧化應激的影響

薛存希，楊雪麗，王鵬旭，宋小婷，袁慧娟

(鄭州大學人民醫院 內分泌科，河南 鄭州 450003)

維生素D缺乏非常常見，與糖尿病、心血管疾病、跌倒、腫瘤和自身免疫性疾病等有關。流行病學資料顯示，維生素D缺乏可以造成肥胖和代謝綜合征，被認為是導致妊娠糖尿病 (gestational diabetes mellitus，GDM) 風險增加的因素之一[1]。由于胎兒發育迅速，尤其是妊娠末期的骨鈣化，孕婦很可能會出現維生素D缺乏[2]。但維生素D缺乏對GDM患者糖代謝和胰島素敏感性影響的機制尚不清楚。現有證據表明，維生素D可能有助于維持正常的葡萄糖穩態。部分研究認為補充維生素D可能降低GDM孕婦的空腹胰島素濃度，改善GDM孕婦的胰島素抵抗[3]。另一些研究也表明，維生素D可能通過修飾部分抗氧化酶而擁有抗氧化特征，并可保護胰島β細胞抵抗凋亡[4]。本研究旨在探討維生素D對GDM患者的代謝、全身炎癥和氧化應激生物標志物的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集在2018年10月至2019年3月于鄭州大學人民醫院婦產科確診為妊娠糖尿病的患者(GDM組)70例和同期產檢血糖正常的孕婦(對照組)70例。納入標準：(1)GDM患者均符合美國糖尿病協會 (ADA) 2018年制定的診療標準[5]；(2)所有患者均為單胎妊娠且在孕中期(孕24～28周)的女性；(3)孕前無糖尿病、高血壓等疾病或相關家族史；(4)前次妊娠未發生GDM，無其他妊娠期合并癥。排除標準：(1)近6個月服用維生素D、鈣制劑者；(2)患有骨折、慢性消耗性疾病、腫瘤、免疫性疾病等影響骨代謝的疾病者。本研究經過醫院醫學倫理委員會批準，并取得納入研究者的知情同意。

1.2 觀察指標 對受檢者的個人史、生活史進行調查。詢問兩組受檢者的孕前體質量和體質量指數(body mass index，BMI)，測量坐位血壓。禁食水8 h后于次日清晨采集受檢者的外周靜脈血，采用己糖激酶終點法檢測空腹血糖(fasting blood glucose，FBG)，采用液相離子交換層析法測定糖化血紅蛋白(glycated hemoglobin，HbA1c)，使用化學發光免疫分析法測定空腹胰島素(fasting insulin，FINS)，采用放射免疫法測定血清25羥維生素D[25(OH)D]水平，采用酶聯免疫吸附法(enzyme linked immunosorbent assay，ELISA)測定血清腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)、還原型谷胱甘肽(reduced glutathione，GSH)水平。

1.3 評價指標計算 以穩態模式胰島素抵抗指數(HOMA-IR)評價胰島素敏感性，計算公式為：胰島素抵抗指數(HOMA-IR)=(FBG×FINS)/22.5；以穩態模式胰島β細胞分泌指數(HOMA-β)評價胰島β細胞功能，計算公式為：HOMA-β=20×FINS/(FBG-3.5)。

2 結果

2.1 兩組一般資料的比較 與對照組相比，GDM組患者年齡較大、孕前體質量較重、孕前BMI較高，差異有統計學意義 (均P<0.05)。兩組間孕周、孕次、產次、收縮壓、舒張壓比較，差異無統計學意義(均P>0.05)。見表1。

表1 兩組患者一般資料的比較

注：1 mm Hg=0.133 kPa。

2.2 兩組糖代謝指標的比較 與對照組相比，GDM組患者FBG、HbA1c、HOMA-IR升高，HOMA-β降低(均P<0.001)；兩組間FINS水平比較，差異無統計學意義(P>0.05)。見表2。

表2 兩組患者糖代謝指標的比較

注：FBG—空腹血糖；FINS—空腹胰島素；HOMA-IR—胰島素抵抗指數；HOMA-β—胰島β細胞分泌指數；HbA1c—糖化血紅蛋白。

2.3 兩組25(OH)D、炎癥因子和氧化應激指標的比較 與對照組相比，GDM組25(OH)D水平降低，TNF-α水平升高，GSH水平降低 (均P<0.05)；兩組間SOD水平比較，差異無統計學意義(P>0.05)。見表3。

表3 兩組患者25(OH)D、炎癥和氧化應激指標的比較

注：25(OH)D—25羥維生素D；TNF-α—腫瘤壞死因子；SOD—超氧化物歧化酶；GSH—還原型谷胱甘肽。

2.4 血清25(OH)D與各指標的相關性 Pearson相關性分析顯示，25(OH)D與FBG(r1=-0.685，P1=0.006)、HOMA-IR(r2=-0.437，P2=0.035)、HbA1c(r3=-0.387，P3=0.033)、TNF-α(r4=-0.537，P4=0.016)呈負相關，與HOMA-β(r5=0.341，P5=0.038)、GSH(r6=0.265，P6=0.041)呈正相關，與FINS、SOD無相關性。

3 討論

妊娠糖尿病是一種常見的妊娠期并發癥，極易導致不良妊娠結局，對孕產婦及胎兒的生命健康都有極大危害。GDM的發生主要經歷胰島素抵抗、高胰島素血癥、β細胞分泌功能受損的過程，胰島素分泌障礙和胰島素抵抗是導致GDM的重要原因。目前認為遺傳因素、營養因素、炎性因子、氧化應激、維生素D缺乏等均與GDM的發生有密切關系[6]。本研究中GDM組的年齡、孕前體質量、孕前BMI、FBG、HbA1c、HOMA-IR、HOMA-β與對照組相比，差異均有統計學意義，表明GDM孕婦存在胰島素抵抗和β細胞分泌功能受損，GDM孕婦血清25(OH)D降低，TNF-α升高、GSH降低，也表明GDM是一種多因素共同介導的疾病。

最近研究表明，維生素D在糖代謝及胰島素抵抗中發揮重要作用[7]。維生素D及其活性形式[1,25-(OH)2D3]是有效的免疫調節劑，而25(OH)D具有更長的生物半衰期，可作為反映體內維生素D狀況的最佳指標。活性維生素D通過與胰腺細胞上的維生素D受體 (vitamin D receptor, VDR) 結合增強胰島素的生成與分泌。此外，外周組織的胰島素靶器官例如肝臟、脂肪以及肌肉組織也表達VDR，維生素D可以增強外周組織的胰島素敏感性。另外，維生素D水平可能對葡萄糖穩態有依賴性，維生素D可以通過結合胰島素靶細胞的VDR、改變胰島素信號或增加葡萄糖轉運蛋白4活性，直接減輕胰島素抵抗。此外, 維生素D通過調節細胞內外Ca2+水平變化間接影響胰島素作用。維生素D嚴格調節Ca2+的穩態，維持細胞內Ca2+水平，使胰島素能夠發揮正常的生理作用[8]。

由于胎兒發育迅速，尤其是妊娠末期的骨鈣化，加之孕婦自身較少的戶外活動和紫外線暴露，孕產婦在懷孕期間極易出現維生素D缺乏，尤其是GDM孕婦[9]。本研究也表明，GDM組孕婦血清25(OH)D水平較低，存在維生素D不足。研究顯示妊娠糖尿病母親臍血中低25(OH)D水平會增加胰島素抵抗, 而早孕期低水平25(OH)D可能影響胰島素信號通路，增加孕婦未來發生2型糖尿病的風險[3]。本研究中，25(OH)D表達水平降低，25(OH)D與FBG、HOMA-IR、HbA1c呈負相關，與HOMA-β呈正相關，表明維生素D水平與胰腺β細胞功能呈正相關，與胰島素抵抗呈負相關。

低度慢性炎性反應是許多慢性病的標志，可能通過胰島素抵抗的啟動促進T2DM發生。炎癥因子如TNF-α活性增強可以促進脂肪分解引起血漿游離脂肪酸水平增高，抑制外周組織胰島素受體的酪氨酸激酶活性，抑制胰島素受體底物的磷酸化和葡萄糖轉運蛋白4的表達，從而導致胰島素抵抗和高胰島素血癥[10]。本研究中，GDM組孕婦的血清TNF-α表達水平升高，且25(OH)D與TNF-α水平呈負相關，表明GDM組孕婦體內存在低度炎癥反應，這種炎癥反應的發生可能與25(OH)D有關。維生素D所具有的抗炎及免疫作用已逐漸被認可。維生素D可能在免疫激活和炎癥中發揮了重要的作用。實驗研究表明，TNF、IL-6、維生素D和胰島素抵抗指數之間有明顯的關聯。此外，維生素D可以抑制前脂肪細胞分化為成熟的脂肪細胞，從而發揮其抗脂肪形成的作用，減少外周組織的胰島素抵抗[11]。

炎癥和氧化應激是相互交織的、相互影響的。持續高血糖通過產生過多的氧自由基，導致氧化應激，進一步加劇糖尿病及其并發癥的發生和發展。目前認為氧化應激與胰島素抵抗、 胰島素分泌受損以及各種糖尿病并發癥相關，部分研究認為維生素D可能通過修飾部分抗氧化酶而擁有抗氧化特征, 并可保護胰腺β細胞抵抗凋亡[4]。維生素D發揮抗氧化作用的可能機制是維生素D與膽固醇結構相似。研究發現，維生素D的抗氧化作用與維生素E相當，甚至超過后者。動物實驗表明，維生素D可調節糖尿病患者體內過氧化氫酶、超氧化物歧化酶和谷胱甘肽過氧化物酶等抗氧化酶的活性[12]。本研究中，與對照組相比，GDM患者血清GSH水平較對照組有所下降，且血清25(OH)D水平與GSH水平呈正相關。GSH的酶促氧化還原系統是細胞內對氧化應激最重要的防御機制。在控制不佳的糖尿病患者中，依賴GSH的抗氧化酶容易被氧化，由此產生的氧化應激與脂肪組織中產生的炎性細胞因子的增加有關，這些因子可能會增加GSH的利用[13]。動物研究也表明，維生素D可以通過上調谷氨酸轉肽酶來增加GSH的合成，可使GSH水平提高近50%。此外，維生素D可能在大腦中通過抑制誘導型一氧化氮合酶的合成，增強GSH的抗氧化作用。補充維生素D帶來的抗氧化作用可能是由細胞GSH水平的增加、氧化應激和促炎因子的減少介導的[14]。

本研究表明，GDM組孕婦血清25(OH)D水平較低，表明GDM組孕婦普遍存在維生素D缺乏，且維生素D水平與空腹血糖、HbA1c水平和胰島素抵抗呈負相關，與胰島β細胞功能呈正相關。本研究發現，GDM組孕婦血清TNF-α升高，血清GSH有所下降，且兩者變化均與25(OH)D水平相關，表明25(OH)D缺乏可能通過增加炎癥反應和氧化應激進而影響GDM患者的糖代謝和胰島素敏感性。但本研究未采取額外補充維生素D的干預措施，尚不能明確補充維生素D是否通過降低炎癥反應和氧化應激從而改善GDM患者的糖代謝和胰島素敏感性。今后尚需進一步開展補充維生素D的臨床干預性研究以進一步明確補充維生素D對妊娠糖尿病的潛在預防意義。