高原低氧環境下2型糖尿病患者血清HIF-1α、VEGF與尿液smad1表達的相關性分析

景曉莉

(青海省交通醫院 病理科，青海 西寧810000)

2型糖尿病(Type 2 diabetes mellitus，T2DM)是由多種原因引起的以慢性高血糖為特征的代謝紊亂，患者伴有糖、脂肪、蛋白質代謝異常，是常見的慢性疾病,T2DM發生發展與胰島功能有關[1]。T2DM患者胰島素抵抗水平存在種族差異，居住于高海拔地區的藏族人群糖耐量和糖尿病患病率顯著增高[2,3]。缺血缺氧在T2DM周圍神經病變及其他慢性并發癥中發揮重要作用[4]。缺氧誘導因子-1α(hypoxia inducible factor-1α，HIF-1α)作為調節細胞內氧代謝的關鍵因子之一，對細胞缺氧起穩定作用[5]。血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)參與血管新生與重塑，參與機體應激和炎癥等病理生理過程。尿smad1蛋白可作為糖尿病的早期診斷指標之一，反應患者的腎損傷情況[6]。HIF-1α可通過調節VEGF等基因表達，增強細胞在低氧下生存能力，與T2DM發生有關[7]。本研究通過檢測高原低氧環境下T2DM患者血清HIF-1α、VEGF與尿液smad1表達的相關性，旨在為探討高原低氧環境對T2DM發病的影響機制研究積累臨床數據。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

選取2016年1月-2018年1月本院確診并治療的T2DM患者82例為研究對象，選取患者常居住地海拔3 000 m以上，其中男49例，女33例，年齡36-62歲，平均年齡(51.97±9.46)歲，病程2-10年。T2DM診斷標準符合1999年WHO診斷標準[8]：①患者表現出T2DM臨床癥狀：多尿、多食、消瘦；②患者空腹血糖≥7.0 mmol/L或75 g無水葡萄糖負荷后2 h血糖≥11.1 mmol/L。納入標準：①患者診斷標準符合T2DM標準；②患者常居地海拔在3 000 m以上；③患者及家屬簽署知情同意書；排除標準：①T1DM患者；②繼發性肥胖、嚴重肝腎疾病患者；③合并其它系統性疾病，其他腎臟功能性損傷疾病患者；④近期接受免疫抑制劑、全身性糖皮質激素治療的患者。選取同期健康體檢者80例為對照組，對照組選取對象居住地海拔≥3000 m，其中男42例，女38例，年齡34-65歲，平均年齡(52.38±10.46)歲。兩組患者年齡、性別差異無統計學意義(P>0.05)。本研究經醫院倫理委員會審核通過。

1.2 方法

1.2.1樣本采集

所有研究對象均于入院后采取靜脈血3 ml，離心后分離上層血清，-20℃保存，留取患者24 h尿液標本，待所有標本收集完全后共同檢測。

1.2.2血清HIF-1α、VEGF與尿液smad1水平檢測

采用酶聯免疫吸附(ELISA)法檢測血清HIF-1α、VEGF水平、尿液smad1水平，所有標本均3孔檢測，結果取平均值。所有操作均由同一工作人員在同一臺儀器上，嚴格按照試劑盒說明書操作完成。

1.2.3其他指標檢測

檢測患者血壓、甘油三酯(Triglyceride，TG)、膽固醇(Total Cholesterol，TC)、低密度脂蛋白膽固醇(Low Density Lipoprotein Cholesterol，LDL)、高密度脂蛋白膽固醇(High Density Lipoprotein Cholesterol，HDL)水平、空腹血糖(FBG)。

1.3 統計學分析

2 結果

2.1 一般資料比較

見表1。2組年齡、性別、DBP、SBP、TG、TC差異無統計學意義(P>0.05)，研究組血清HDL水平、BMI指數較對照組顯著降低(P<0.05)，LDL、FBG水平顯著升高(P<0.05)。

表1 一般資料比較

2.2 血清HIF-1α、VEGF與尿液smad1水平

見表2。研究組血清HIF-1α、VEGF與尿液smad1水平較對照組顯著升高(P<0.05)。

表2 血清HIF-1α、VEGF與尿液smad1水平

2.3 血清HIF-1α、VEGF與尿液smad1表達水平相關性分析

血清HIF-1α與VEGF、尿液Smad1水平顯著正相關(r=0.655,r=0.590,P<0.05),血清VEGF水平與尿液Smad1水平顯著正相關(r=0.612,P<0.05)，見圖1。

圖1 血清HIF-1α、VEGF與尿液smad1表達水平相關性分析

2.4 影響T2DM發生的Logistic多因素分析

以患者發生T2DM為因變量，將BMI、血清HDL、LDL、FBG、HIF-1α、VEGF納入Logistic回歸分析，結果表明，FBG、HIF-1α、VEGF水平高是患者發生T2DM的危險因素(P<0.05)。見表3。

表3 影響T2DM發生的Logistic多因素分析

3 討論

影響T2DM發生的因素較多，遺傳因素、肥胖、生活方式、環境因素等可能與T2DM發生有關[9]。由于患者胰高血糖素、腎上腺激素等分泌增加，蛋白轉換率增加等因素，導致基礎代謝率升高，耗氧量增加，因而T2DM發生發展過程中存在一定程度的缺氧，生活在高海拔的人群體內會出現一系列生理改變，以適應低氧條件。HIF-1α是調節細胞內氧代謝的關鍵因子之一，可在特異性缺氧狀態下發揮活性，對糖尿病及其并發癥的發生發展起保護作用[10]。HIF-1蛋白具有一個對氧敏感的功能性α亞基，在正常氧條件下，HIF-1α可發生聚泛素化降解，抑制其轉錄活性。在缺氧條件下，HIF-1α可與應激蛋白熱休克蛋白90結合，轉移至細胞核，進而被磷酸化，在相關轉錄輔助激活因子協同下，與低氧反應作用元件結合，誘導包括VEGF、促血紅細胞生成素等下游基因表達，參與葡萄糖轉運及氧化應激等生理生化反應[11]。張展等[12]研究結果表明，HIF-1α受環境中氧濃度調節。隨葡萄糖濃度增加，低氧對體外培養的人皮膚成纖維細胞中HIF-1α的調節作用可能受到抑制，且呈濃度依賴性，提示高葡萄糖濃度在低氧條件下可能抑制HIF-1α的功能[13]。Palazon等[14]研究表明，VEGF是HIF-1α的靶基因之一，可促進血管發生、形成，與內皮細胞增殖、遷移有關，可增強血管通透性。低氧條件下，HIF-1α可激活VEGF、糖酵解酶等多種基因轉錄，以增加機體供氧。糖尿病患者腎組織及血清VEGF水平升高。本研究結果表明，高原T2DM患者血清HIF-1α水平降低，VEGF水平降低，提示血清中HIF-1α、VEGF水平可能與高原低氧環境下T2DM發生有關，與張展等[12]研究結果一致。

Smads家族參與機體細胞因子轉換生長因子-β及骨形成蛋白等信號轉導過程，該過程在糖尿病及其并發癥的發生發展中有重要作用。Smad1屬于受體激活型Smads，磷酸化后具有活性。研究顯示，腎臟中的Smad1主要定位于糖尿病大鼠的腎小球系膜區，因此，尿液中Smad1可能來源于血中，也有可能來源于系膜細胞。T2DM患者伴隨有血糖升高，而血糖波動往往會帶來嚴重的腎臟血管損傷，有研究表明，T2DM患者病程與腎臟損傷程度正相關[15]。Wang等[16]研究顯示，T2DM患者尿液中Smad1蛋白高表達，提示患者可能存在一定程度的腎臟損傷。糖尿病患者中TGF-β1可誘導Smad1表達，間接介導腎小球硬化[17]。本研究結果表明，研究組尿液中Smad1蛋白高表達，提示T2DM患者發病可能導致尿液Smad1升高。Pearson分析結果顯示，血清HIF-1α與VEGF、尿液Smad1水平顯著正相關，血清VEGF水平與尿液Smad1水平顯著正相關。Logistic回歸分析結果表明，FBG、HIF-1α、VEGF水平是患者發生T2DM的獨立危險因素，進一步表明，高原低氧環境下T2DM患者血清HIF-1α、VEGF水平水平與T2DM發病有關。本研究中，患者血清HIF-1α、VEGF水平、尿液Smad1水平較平原地區患者檢測值降低[18,6]，但高于健康正常人，T2DM患者血清葡萄糖水平升高，推測高原缺氧環境下，血清葡萄糖可能在一定程度上抑制患者血清HIF-1α水平，進而誘導VEGF水平降低，其具體機制尚需進一步研究。

綜上所述，高原低氧環境下T2DM患者血清HIF-1α、VEGF水平、尿液Smad1水平升高，血清HIF-1α與VEGF、尿液Smad1水平顯著正相關。本研究不足之處，劉文秀等研究發現，T2DM發病具有一定的種族差異[2]，本研究取樣地區數多民族聚居，未對患者民族進行分類統計，可能對檢測結果造成一定偏倚，應在下步研究中進一步擴大樣本量，進行分類統計研究。