肥胖癥患者血清內毒素水平與胰島素抵抗的相關性研究*

李 影 劉 彥 王 艷 羅 娜 陶俊賢 張真穩 孫曉芳

江蘇省蘇北人民醫院內分泌代謝科，江蘇省揚州市 225001

肥胖被認為是21世紀最重要的公共衛生問題之一。據世界衛生組織統計，2014年，全球有超過19億超重成人，而有4 100萬兒童(<5歲)處于超重或肥胖狀態[1]。肥胖患者長期處于慢性非特異性低度炎癥狀態，且這種低度炎癥與傳統的炎癥反應不同，是由營養物和代謝過剩觸發。脂肪組織由不同種類的細胞組成，其中免疫細胞在肥胖相關的低度炎癥狀態中具有重要作用。研究發現，脂肪細胞功能失調加速脂質向骨骼肌和肝臟溢出，導致異位脂肪沉積和胰島素抵抗(Insulin resistance，IR)[2]。此外，脂肪組織還可以分泌游離脂肪酸和炎癥因子，如腫瘤壞死因子-α(Tumor necrosis factor-α，TNF-α)、C反應蛋白(C-reactive protein，CRP)和瘦素等，從而干擾胰島素信號系統，誘導IR[3]。然而，炎癥、肥胖和2型糖尿病(Type 2 diabetes mellitus，T2DM)的觸發因素仍有待進一步闡明。

核轉錄因子κB(Nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells，NF-κB)在細胞炎癥反應、免疫應答及炎癥相關靶基因的調控中起著重要作用。脂多糖(Lipopolysaccharide，LPS)又稱為“代謝性內毒素”，它是革蘭氏陰性菌(如擬桿菌)的細胞壁成分，能引起促炎因子在不同組織中的表達，被認為是NF-κB活性的誘導物和引起肥胖慢性低度炎癥的潛在因素[4]。LPS與靶組織，如脂肪、骨骼肌和肝臟等上面特定的受體相互作用，誘導炎癥因子的分泌，并且負反饋調節胰島素信號轉導過程[5]。目前，關于肥胖患者LPS水平的直接報道甚少。本研究旨在分析肥胖患者LPS的水平，并探討影響LPS的因素及其與體質量指數(Body mass index，BMI)、體脂分布、胰島素抵抗的關系。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2018年6月—2019年7月在我院內分泌就診及體檢中心檢查的肥胖癥患者49例(肥胖組，BMI≥28)，健康體檢者21例(正常對照組，BMI 18.5～23.9 )。納入標準：(1)年齡為18～45歲；(2)肥胖的診斷依據中國成人肥胖防治專家共識，BMI≥28；(3)所有受試者經75g口服葡萄糖耐量試驗(OGTT)，證實空腹血糖(Fasting plasma glucose，FPG)<6.1mmol/L，餐后2h血糖(2hPG)<7.8mmol/L；(4)腰圍：男性>90cm，女性>85cm；(5)血壓<140/90mmHg(1mmHg=0.133kPa)，總膽固醇<6.0mmol/L。 排除標準：(1)繼發性肥胖；(2)急慢性感染性疾病、自身免疫性疾病、急性心腦血管疾病、腫瘤病史；(3)合并嚴重的心、肺、腎等基礎疾病；(4)近半年有服用可能影響胰島素敏感性的藥物，激素及免疫抑制劑服藥史，近期外科手術史；(5)妊娠、哺乳期或長期口服避孕藥者。所有受試者體重至少穩定3個月以上，受試者均簽署倫理委員會批準的知情同意書。

1.2 研究方法 采集受試者現病史、既往史、家族史，測量身高、體重、腰圍、臀圍，計算BMI和腰臀比(Waist-hip ratio，WHR)。所有受試者禁食8h后留取清晨空腹肘靜脈血，采集上清液，及時放置于-80℃冰箱內保存。采用全自動生化分析儀(日本日立公司)檢測FPG、空腹胰島素(Fasting insulin，FINS)、總膽固醇(Total cholesterol，TC)、總甘油三酯(Total triglycerides，TG)、高密度脂蛋白膽固醇(High density lipoprotein cholesterol，HDL-C)、低密度脂蛋白膽固醇(Low density lipoprotein cholesterol，LDL-C)、丙氨酸轉氨酶(Alanine transaminase，ALT)、天冬氨酸轉氨酶(Aspartate aminotransferase，AST)和尿酸(Uric acid，UA)。采用鱟試劑盒(北京EKT205)檢測血清LPS。計算穩態模型評估胰島素抵抗指數(Homeostasis model assessment of insulin resistance index，HOMA-IR)。HOMA-IR=FPG(mmol/L)×FINS(mIU/L)/22.5。以HOMA-IR≥2.69作為判定胰島素抵抗的切點[6]。

1.3 身體成分測定 于空腹狀態下通過 Inbody770(韓國 Biospace 公司)測定所有受試者的身體成分。在溫度和濕度合適的環境中進行(10～40℃，30%～75%RH，70～106kPa)，身體內安裝有起搏器或金屬支架者禁做該項檢查。所有受試者測試前禁食禁水至少8h，著輕便衣物，去除佩戴的金屬物品，赤腳站立于足部電極對應位置上，雙手分別持手部電極自然垂下與身體分開，測試時間為 30～60s，所有受試者測定過程均由同一個經過培訓的醫師完成。

2 結果

2.1 兩組一般資料和身體成分比較 兩組受試者的年齡、性別構成差異無統計學意義(P>0.05)，具有可比性。肥胖組患者的體重、BMI、腰圍、臀圍和WHR均顯著高于正常對照組，差異有統計學意義(P<0.01)，見表1。身體成分分析表明，肥胖組受試者體脂肪含量(Body fat，BF)、去脂體重(Fat free mass，FFM)、骨骼肌(Skeletal muscle mass，SMM)、體脂百分比(Percent body fat，PBF)、內臟脂肪面積(Visceral Fat area，VFA)和基礎代謝率(Basal metabolic rate，BMR)的水平均較正常對照組顯著升高，差異有統計學意義(P<0.01)，見表1。

表1 兩組一般資料和身體成分指標的比較

注：a表示獨立樣本t檢驗；b表示Mann-WhitneyU檢驗。

2.2 兩組臨床生化指標比較 兩組受試者FPG比較差異無統計學意義(P>0.05)，見表2。肥胖組患者FINS及 HOMA-IR水平顯著高于正常對照組，且肥胖組81.63%的患者存在胰島素抵抗，與正常對照組比較差異均具有統計學意義(P<0.01)，見表2。

與正常對照組比較，肥胖組患者的TG、TC、LDL-C、ALT、UA和LPS水平顯著升高(P<0.01)，見表2和圖1。同時，肥胖組患者HDL-C水平顯著低于正常對照組，而兩組AST水平無顯著性差異，見表2。

表2 兩組臨床指標的比較

注：a表示獨立樣本t檢驗；b表示Mann-WhitneyU檢驗。

圖1 兩組血清LPS水平比較

注：*表示差異有統計學意義，P<0.01。

2.3 血清LPS和臨床指標的相關性分析 Pearson相關性分析顯示：血清LPS水平與體重、BMI、BF、PBF、FFM、SMM、VFA、腰圍、臀圍、WHR、BMR、FINS、HOMA-IR、TG、TC、LDL-C水平均呈正相關(P<0.05)，與HDL-C呈顯著負相關，與性別、年齡、FPG無相關性，見表3。

表3 LPS與代謝指標相關性分析

注：Pearson相關分析。

2.4 血清內毒素和臨床指標的相關性分析 以LPS為因變量，以BMI、BF、VFA、WHR、FINS、HOMA-IR、TG、TC、LDL-C、HDL-C為自變量，校正年齡、性別后行多元逐步回歸分析，結果顯示，HOMA-IR、WHR是LPS的獨立影響因素，見表4。

表4 LPS為因變量的多元逐步回歸分析

3 討論

胰島素抵抗是一種與肥胖密切相關的病理狀態，加重T2DM及代謝綜合征的發病。HOMA-IR通常被用作評估IR的一種替代方法，這種方法更方便、簡單、快速和經濟[7]。本研究發現，與正常對照組相比，49例肥胖癥雖經OGTT試驗排除糖尿病，但受試者HOMA-IR平均水平為6.35±3.79，且有40例受試者HOMA-IR>2.69，提示肥胖組患者均伴有不同程度的胰島素抵抗。研究發現，腰圍是青少年肥胖患者空腹胰島素水平和IR的簡單預測因子；而且，腰圍與肥胖患者的糖脂代謝紊亂密切相關[8]。本研究發現，肥胖組腰圍平均水平(119.38±14.02)cm，WHR平均水平為1.01±0.07，提示肥胖組受試者多存在腹型肥胖(即中心型肥胖)的特征。

肥胖患者血循環中會出現多種炎癥介質水平的增加，如CRP、IL-6、IL-8、TNF-α、纖溶酶原激活物抑制劑-1等，但卻沒有典型的紅、腫、熱、痛炎癥反應。因此，這種“慢性炎癥”稱為“低度炎癥”或稱為“代謝性炎癥”。LPS又被稱為“代謝性內毒素”，可能是導致肥胖患者的低度炎癥的關鍵因素。LPS水平增加，可通過接頭蛋白MyD88激活Toll樣受體4(Toll-like receptor4，TLR4)通路導致免疫細胞活化和炎癥反應[9]。本研究發現，在排除其他感染因素外，肥胖組空腹血清LPS水平顯著高于健康對照人群，進一步證實肥胖人群處于慢性炎癥狀態。為了進一步研究血清LPS的影響因素，通過簡單相關分析我們發現，血清LPS水平與BMI、體脂肪含量、體脂百分比、內臟脂肪面積、WHR、HOMA-IR代謝指標均呈正相關；多元線性回歸分析發現，HOMA-IR、WHR是LPS的影響因素。

LPS介導的胰島素抵抗狀態可能與腸道菌群的變化有關。腸道菌群通過核轉錄因子、炎癥級聯反應—NF-κB通路調節真核細胞宿主的免疫反應。NF-κB是轉錄調節因子，當NF-κB 擺脫IκB束縛后，NF-κB可以誘導各種細胞因子、趨化因子和黏附分子轉錄，誘導細胞炎癥因子及免疫細胞聚集啟動炎癥反應。健康機體中腸道菌群抑制NF-κB-IκB解體，使得NF-κB不能進入細胞核，從而減輕炎癥反應，血循環LPS濃度維持在正常水平[10]。研究發現，持續高脂飲食喂養4周后，小鼠腸道微生物菌群組成發生改變，雙歧桿菌和真細菌的數量減少，而循環中LPS水平增加2～3倍，小鼠體重顯著增加，出現肥胖表型并伴有IR[11]。而LPS受體(CD14-/-)缺乏的小鼠在正常飲食狀態下能保持胰島素敏感性，同時能抵抗慢性炎癥狀態，提示CD14可能在生理條件下調節胰島素敏感性[11]。研究也發現，將健康體型小鼠的腸道菌群移植給代謝綜合征的小鼠體內，可顯著改善小鼠胰島素敏感性。因此，高糖高脂誘導肥胖的發生，引起腸道菌群紊亂，導致腸源性LPS水平的增加；而持續增高的LPS水平引發機體低度炎癥狀態，進而促進IR發生，加重糖脂代謝紊亂。

綜上所述，本研究結果表明，肥胖人群多合并高胰島素血癥或胰島素抵抗，血清LPS水平顯著高于健康人群，機體處于慢性低度炎癥狀態；同時研究還發現，HOMA-IR、WHR水平是影響血清LPS水平的重要因素。提示我們在臨床診療過程中，對于合并高血清水平LPS的肥胖人群盡可能進行有效的干預、預防和治療，以期待早期改善胰島素抵抗，延緩糖尿病等代謝性疾病的發生或發展。后續將會進行更深入的基礎研究來探討腸道菌群和肥胖等代謝性疾病的發生發展，以便更好地指導臨床實踐。