Irisin在老年2型糖尿病患者中表達及與血壓等臨床指標的相關性

玄先法 王玉新 張以勤 周麗娜 許麗蘋 武挺 張絲雨 趙本華 李瑩

(1廈門醫學院附屬第二醫院 廈門市第二醫院腎內科，福建 廈門 361021；2廈門大學公共衛生學院分子疫苗學和分子診斷學國家重點實驗室；3廈門市思明區筼筜街道社區衛生服務中心)

隨著經濟快速發展和生活水平提高，人們生活方式發生巨大轉變，高熱量飲食、低強度鍛煉、肥胖等使得2型糖尿病(T2DM)的患病率快速增長，現已成為全球常見的流行性慢性內分泌和代謝性疾病。鳶尾素(Irisin)是2012年新發現的一種運動后骨骼肌釋放的肌肉因子〔1〕，可誘導具有存儲作用的白色脂肪轉化為具有產熱作用的棕色脂肪，增加機體能量消耗，促進新陳代謝，減輕體重，改善胰島素敏感性〔2〕。有研究表明，Irisin水平降低與胰島素抵抗、T2DM的發生有關〔3〕，T2DM患者血清Irisin水平低于正常人〔4,5〕，但也有不同結論〔6〕，而且關于老年人群血清Irisin水平的研究尚少。本研究主要探討老年T2DM患者血清Irisin水平及與其可能相關的生化指標，并分析血清Irisin水平對T2DM的影響，初步為T2DM乃至其并發癥諸如糖尿病腎病等疾病的防治提供理論依據。

1 材料與方法

1.1研究對象 從廈門市灌口鎮建立的60歲以上常住居民的研究隊列中選取90例T2DM患者作為病例組，年齡(64.21±4.03)歲，男39例，女51例，其臨床表現與實驗室檢查結果均符合2011版美國糖尿病協會(ADA)關于 T2DM 的診斷標準，患者均無糖尿病腎病等并發癥，排除其他類型糖尿病。從隊列中按1∶1的比例，隨機抽取性別相同、年齡相近(±5歲)的健康隊列成員作為對照組，年齡(63.79±3.87)歲，男39例，女51例，對照組均無糖尿病、高血壓、高脂血癥、肥胖等代謝性疾病。所有研究對象無近期住院、其他重要疾病(如肝腎功能不全、腫瘤或免疫系統疾病)和其他重要治療(如口服糖皮質激素)。研究經醫院倫理委員會批準，所有參與者均提前告知研究目的并填寫知情同意書。病例組和對照組年齡、性別差別無統計學意義(P>0.05)，提示兩組間一般情況均衡可比。

1.2臨床資料收集 收集所有研究對象的臨床資料。記錄其一般情況、病史等，主要內容包括一般人口學特征如年齡、性別；主要慢性疾病史：高血壓、糖尿病、高脂血癥等；家族主要慢性疾病及遺傳性疾病史。測量身高、體重、血壓(采用水銀血壓計進行測量)。研究對象均于清晨(空腹且無運動8 h以上)肘靜脈采集外周血，一部分用于檢測血紅蛋白(HB)、肝功能〔丙氨酸氨基轉移酶(ALT)、天門冬氨酸氨基轉移酶(AST)、白蛋白(ALB)〕、腎功能〔血肌酐(Cr)、尿素氮(BUN)〕、血脂〔總膽固醇(TC)、三酰甘油(TG)〕、空腹血糖(FPG)等指標。另留血清樣本2 ml室溫下靜置2 h后離心，取血清上層液置于EP管內，放-80℃冰箱保存待檢Irisin水平。

1.3血清Irisin水平檢測 使用人Irisin酶聯免疫吸附試驗(ELISA)試劑盒雙抗體一步夾心法檢測血清Irisin水平，嚴格按照說明書進行測定，往預先包被Irisin抗體的包被微孔中，依次加入標本、標準品、辣根過氧化物酶(HRP)標記的檢測抗體，經過溫育并徹底洗滌。用底物3，3'，5，5'-四甲基聯苯胺(TMB)顯色，TMB在過氧化物酶的催化下轉化成藍色，并在酸的作用下轉化成最終的黃色。顏色的深淺和樣品中的Irisin呈正相關。用酶標儀在450 nm 波長下測定吸光度(OD 值)，計算樣品濃度。試劑盒購自上海優選生物科技有限公司，該試劑盒證明對人類Irisin高度敏感。測定的靈敏度為1.0 ng/ml，標準品線性回歸與預期濃度相關系數R≥0.990 0。

1.4統計學處理 采用SPSS19.0統計進行t檢驗、χ2檢驗、Spearman秩檢驗、Logistic回歸分析。

2 結 果

2.1兩組Irisin表達水平及臨床指標比較 T2DM組Irisin水平低于對照組，差異具有統計學意義(P<0.05)；T2DM組BMI、收縮壓(SBP)、舒張壓(DBP)、TG、FPG高于對照組，差異具有統計學意義(P<0.05)；兩組在HB、ALT、AST、ALB、Cr、BUN、TC差異無統計學意義(均P>0.05)，見表1。

表1 T2DM組與對照組Irisin水平及臨床指標比較

2.2血清Irisin水平與臨床指標的相關性 血清Irisin水平與SBP(r=-0.198)、DBP(r=-0.217)、ALT(r=-0.169)、TC(r=-0.158)、TG(r=-0.339)、FDG(r=-0.376)呈顯著負相關(P<0.01,P<0.05,P<0.001)，與AST(r=-0.061)、ALB(r=-0.014)、Cr(r=0.069)、BUN(t=-0.260)無顯著相關性(P>0.05)。

2.3Logistic回歸分析T2DM影響因素 以有無T2DM為因變量(Y)，以血清Irisin水平、BMI、SBP、DBP、HB、ALT、AST、ALB、Cr、BUN、TC、TG、FPG為自變量(X)進行逐步Logistic回歸分析。結果顯示：Irisin為T2DM發生的保護因素(OR=0.994,95%CI:0.992～0.999)；SBP、FPG為T2DM發生的危險因素(SBPOR=1.126,95%CI:1.065～1.191)；FPGOR=5.952,95%CI:2.529～13.903)。

3 討 論

隨著老齡化、經濟發展及人們飲食習慣、生活方式的改變，糖尿病發病率、患病率均越來越高，2013年《美國醫學會雜志》報道〔7〕，上海交通大學附屬瑞金醫院2010年的調查顯示，我國>18歲的人群糖尿病患病率為11.6%(應用WHO 1999年診斷標準)，其中主要為T2DM。盡管目前的研究一致認為運動對糖尿病等慢性非傳染性疾病具有保護性作用，但是關于運動帶來健康效益的內在機制并不完全明確。2012年初美國哈佛大學醫學院Bostr?m等〔1〕在《Nature》雜志上報道，運動能誘導過氧化物酶體增殖物活化受體γ協同刺激因子(PGC)-1α表達上調，PGC-1α激活可增加骨骼肌Ⅲ型纖連蛋白結構域(FNDC)5基因表達，其表達產物結構特征為Ⅰ型膜蛋白，經過剪切和修飾后,形成一個由112個氨基酸、分子量為12 kD的多肽Irisin。FNDC5基因主要在運動或受涼后從骨骼肌中釋放〔8，9〕。Irisin可以被分泌、激活并轉運到多個組織或器官發揮其相應的生理功能，如通過血液循環作用于白色脂肪，誘導解耦聯蛋白-1表達增加，將白色脂肪轉變為具有分解代謝脂肪特征的棕色脂肪，增加能量消耗和葡萄糖利用率，有效改善胰島素抵抗,協同治療肥胖和T2DM等代謝相關性疾病〔10,11〕。因此，運動能夠改善胰島素抵抗，發揮降糖作用，推測與運動增強骨骼肌分泌Irisin相關。以往關于Irisin的研究對象大多為成年人，且集中于研究Irisin與糖尿病、肥胖、非酒精性脂肪肝等疾病的關系〔12〕。在本研究老年人T2DM患者血清Irisin水平低于對照組，這與相關研究結果一致〔4,5,13,14〕。雖然T2DM患者Irisin水平降低的機制尚不完全清楚。但有學者認為，T2DM患者PGC-1α蛋白表達降低會導致FNDC5合成降低和Irisin生成減少，而這一點在發現Irisin之前就已經觀察到〔15,16〕。另外，胰島素抵抗導致高血糖和循環游離脂肪酸增加,也會導致PGC-1α活性下降〔17〕。動物模型顯示〔18〕，被導入可以調控血清Irisin水平的FNDC5基因高熱量飲食誘導致肥胖的小鼠模型，血清Irisin水平增加，體重下降，糖耐量和胰島素敏感性增強。說明血清Irisin水平降低可能與胰島素抵抗和糖尿病的發生發展有關。不同的是，Rana等〔6〕發現T2DM患者Irisin水平升高，但該項研究隊列中，T2DM患者BMI明顯升高〔平均BMI (31.5±5.4)kg/m2〕，平均體脂百分比和腹部(軀干)脂肪百分比較高，而且Irisin水平與肥胖(包括軀干脂肪百分比)之間呈強相關性，其研究隊列中循環Irisin水平可能由肥胖程度決定。病理肥胖下，患者體內Irisin水平升高，可能是一種Irisin抵抗(類似于胰島素抵抗)的體現，也可能是Irisin代償性增多來提高患者體內的胰島素敏感性〔19〕。因此，不同研究之間循環Irisin水平的差異可能至少部分與這些表型變量有關。此外，種族和飲食等差異也可能有所影響。

關于血清Irisin水平與ALT、AST的關系，2017年Shanaki等〔12〕對非酒精性脂肪肝患者的研究中，ALT、AST與Irisin呈負相關。而本研究中，血清Irisin水平與ALT呈負相關，與AST無明顯相關性，研究結果的不同可能與入選研究樣本量大小及人群不同等有關。目前認為，Irisin與一系列代謝相關性疾病，包括肥胖、T2DM和心血管疾病等有關〔20〕。Irisin參與調節肌肉細胞的線粒體功能、FNDC5基因的表達及其他代謝途徑〔21〕,體外和動物實驗表明Irisin對代謝途徑有直接和間接的影響，主要作用于脂肪組織、肌肉和肝臟。首先，在脂肪組織，Irisin能夠增強葡萄糖攝取〔22〕，刺激脂肪分解，抑制脂肪堆積〔23〕。其次，在肌肉組織，Irisin促進葡萄糖攝取、脂質攝取和代謝增加，減少糖原分解和糖異生〔24〕。在肝細胞，已證明Irisin可以減少氧化應激〔25〕，促進糖生成，抑制糖異生〔26〕，減少脂肪生成和脂質積累〔25〕。有研究表明，Irisin能夠特異性地促進小鼠胰腺β細胞的生成，增加小鼠β細胞的數量〔27〕。總的來說，考慮到這些有利作用，Irisin作為改善胰島素抵抗和T2DM的潛在新靶點〔28,29〕，有可能可用于胰島素抵抗和T2DM的治療〔30〕。本研究Logistic回歸分析發現血清Irisin水平是糖尿病的保護因素，可能與Irisin參與改善糖代謝有關。T2DM人群Irisin水平下降則可能會導致肌肉攝取葡萄糖減少，加重脂質代謝紊亂，促進脂質生成和脂質積累，增加T2DM患者的心血管風險。

運動對糖尿病和肥胖等代謝性疾病的好處眾所周知，利用新發現的Irisin途徑來達到減少糖尿病發生等類似效果前景誘人。但Irisin從肌肉和脂肪組織中調控和釋放的確切機制及循環Irisin影響營養穩態和內皮功能的多種作用仍需要更深入的基礎研究、更大規模的臨床研究進一步闡明，從而使Irisin最終在肥胖和T2DM治療中發揮作用。