2型糖尿病的生物標志物研究進展

曹玉民

天津市寶坻區寶平醫院全科 301899

目前，臨床上常用于糖尿病檢測方法為：空腹血糖、尿糖、糖化血紅蛋白、糖耐量、血清胰島素、胰島細胞抗體、胰島素抗體等[1]，但是現行方法存在諸多不足，如空腹血糖易受到多種生理因素的干擾，在評估糖尿病風險時結果不夠穩定；口服葡萄糖耐量實驗操作不便，不適于大規模篩選分析；糖化血紅蛋白在診斷糖耐量受損時敏感度較低，且時效性較差，不能有效地反映受試者短期內的血糖變化[2]。近年來，更多的研究集中在探索糖尿病發展的生物學過程與臨床表現之間的關系，并嘗試發現全新的生物標志物，以提升對糖尿病患者的診斷、治療與病情監測能力[3]。本文總結了近年來關于2型糖尿病生物標志物研究的最新進展，為臨床上更加合理、有效地檢測與監控糖尿病的發生、發展提供了理論依據。

1 生化標志物

1.1 代謝組學標志物 大量研究表明，脂代謝、糖代謝等代謝異常與2型糖尿病的發生、發展密切相關[4]，基于代謝組學的糖尿病生物標志物研究逐漸成為熱點[5]。大量研究報道，氨基酸及其衍生物的含量與糖尿病的發生顯著相關，如谷氨酸鹽含量與糖尿病的發生呈正相關，谷氨酰胺、甘氨酸、絲氨酸含量與糖尿病的發生呈負相關。Il’yasova團隊發現，尿液F2-異丙醇的含量與2型糖尿病的風險呈負相關[6]。Wang團隊分析了70種代謝中間產物，發現2-氨基己二酸(2-aminoadipic acid,2-AAA)的高表達與糖尿病風險最為相關[7]。有趣的是，2-AAA水平與糖化血紅蛋白水平無顯著相關性，而與空腹胰島素及胰島素耐受的影響因素顯著相關。Knebel團隊通過比較具有和不具有2型糖尿病家族史的臨床表型健康人群的血漿樣本，發現由脂質引起的代謝產物變化能夠作為糖尿病相關的生物標志物。該項研究指出，在發展為高血糖癥狀之前，高危人群的代謝物成分已發生顯著變化，并可借助該變化來區分糖尿病高危人群。

1.2 其他生化標志物 Ghosh團隊報道，糖化補體調節蛋白(Glycated complementary regulatory protein CD59, GCD59)能夠有效區分糖尿病患者和健康人群，ROC分析結果顯示，GCD59的曲線下面積(Area under the curve, AUC)可高達0.98，靈敏度和特異度分別為93%和100%。Zhang團隊通過等離子金芯片監測糖尿病患者血清抗胰島細胞自身抗體的含量，發現該方法區分糖尿病患者與健康人群的靈敏度和特異性可高達100%和85%，但該技術平臺的時間與經濟成本仍有待進一步改善。同時，多種標志物聯用的綜合分析法也備受關注。Borges團隊使用主成分分析法(Principal component analysis, PCA)來評估多種生物標志物對糖尿病患者的診斷能力，并嘗試找出一組數量最少、效果最優的標志物組合。最終，這組標志物被分為糖化標志物、氧化標志物和截斷標志物，其中糖化標志物包括白蛋白、β2微球蛋白、胱抑素C、維生素D結合蛋白和C反應蛋白；氧化標志物包括亞硫酸化載脂蛋白A1和載脂蛋白CI；截斷標志物包括趨化因子CCL5和載脂蛋白CI的N末端截斷肽。盡管該方法在診斷糖尿病患者上展現出有限的價值，但在糖尿病分型方面具有良好的應用前景。Bishnoi團隊共納入了19種血液來源的生物標志物，這些標志物與血糖、胰島素耐受、胰島β細胞的功能密切相關[8]。經過隨訪評估，該方法能夠有效檢測早期胰島素耐受或代謝疾病人群，且在診斷效果上優于空腹血糖與糖化血紅蛋白。重要的是，被空腹血糖與糖化血紅蛋白指標評估為高危人群的非糖尿病患者中，大部分經多標志物聯用法診斷為低危人群的群體在后續隨訪中并未繼續發展成為糖尿病患者，而是血糖水平逐漸趨于正常；而在一開始被空腹血糖與糖化血紅蛋白指標評估為低危人群，而被多標志物聯用法診斷為高危人群的非糖尿病患者，則更多地發展成為糖尿病患者。

2 分子標志物

檢測2型糖尿病的分子標志物相關研究主要集中于微小型RNA(microRNAs, miR),這是一類小型非編碼RNA，以miR為標志物的研究已廣泛存在于腫瘤、心血管疾病等領域。Erener團隊發現，急性胰島β細胞死亡和慢性高血糖的小鼠中，富集在胰島細胞的miR-375在血漿中的水平顯著升高。進一步研究表明，STZ誘導糖尿病小鼠模型可顯著提高血漿miR-375含量。該變化要早于血糖升高和糖尿病發病時間，且在糖尿病發生、發展過程中呈現持續高表達的趨勢。Erener團隊認為，miR-375可以作為胰島β細胞死亡和糖尿病預測的潛在標志物。Yang團隊通過對2型糖尿病患者與糖尿病前期人群的血漿miR進行高通量篩選分析，發現了8種在2型糖尿病患者血漿中顯著減少的miR，其中miR-23a在2型糖尿病患者與糖尿病前期人群中含量均比健康人群顯著下降。對2型糖尿病患者與健康人群的ROC分析結果表明，miR-23a能夠有效區分2型糖尿病患者與健康人群(AUC 0.835)，靈敏度和特異度可達79.2%和75%，但是對于糖尿病前期人群和健康人群的區分能力有待進一步提高(AUC 0.69)，靈敏度和特異度僅為70%和60%。Zhang團隊發現，血漿miR-126在2型糖尿病患者與高危人群中的含量要顯著低于健康人。Liu團隊通過實時熒光定量PCR檢測2型糖尿病患者與健康人群血漿miR-126的水平，結果同樣顯示2型糖尿病患者血漿miR-126顯著低于健康人群。ROC分析結果表明，miR-126能夠有效區分2型糖尿病患者與健康人群(AUC 0.893)。同時，miR-126的水平還與療效顯著相關，提示血漿miR-126不僅是一個2型糖尿病診斷標志物，還可用于療效監測與評價。Zhang團隊進一步研究發現，miR-126還可用于預測2型糖尿病的發生，血漿miR-126水平偏低的非糖尿病個體更易于發展為2型糖尿病，其靈敏度和特異度為77.78%和66.67%。此外，Al-Kafaji團隊發現，血漿miR-15a水平在2型糖尿病患者與糖尿病前期人群中顯著降低。ROC分析結果顯示，miR-15a不僅能有效區分2型糖尿病患者與健康人群(AUC 0.846)，同時能夠區分糖尿病前期人群與健康人群(AUC 0.852)。

3 分子影像學標志物

近年來，隨著成像技術的快速發展，人們得以通過無創手段觀測人體分子層面的生物學變化[9]。由于糖尿病的發展與胰島β細胞的破壞或減少密切相關，較多研究集中在對于胰島β細胞數量(β-cell mass, BCM)的成像方面。但是，由于胰島β細胞僅占整個胰腺不足1%的體積[10]，對BCM的成像仍具有巨大的挑戰。由于造影劑的毒性、對胰島β細胞的成像靈敏度不足等問題，不論是核磁共振成像、PET-CT或者SPECT成像技術，至今都未取得令人滿意的結果。此外，淋巴細胞浸潤也是胰腺受損的重要指標，具有較高靈敏度的PET-CT與SPECT成像技術被廣泛應用于淋巴細胞標志物的體內成像，如炎性因子IL-2，但該方法更多地應用于1型糖尿病與成人隱匿性自身免疫性糖尿病的檢測。成像技術還廣泛地應用于糖尿病的疾病監測，如肝臟、骨骼肌和脂肪組織的糖代謝變化。由于糖尿病多伴隨腎臟、心腦血管、眼部、神經病變等復雜的并發癥，PET-CT與SPECT也被用于檢測相關器官的病變情況，如心血管疾病、心肌病、心臟自主神經病變、腎臟疾病、腦部疾病、足部病變等[11]。

綜上所述，新型糖尿病生物標志物的發現使得糖尿病的早期、準確診斷有了較大的進展，但大部分生物標志物仍需要更多的臨床數據來驗證，同時在樣本采集、檢測方法與成本上加以優化，以更好地服務于臨床。總之，糖尿病生物標志物的發現有助于更好地認識糖尿病的病理生理過程與分子機理，并從中找到有助于糖尿病早期診斷、療效監測、藥物研發的潛在靶點，為糖尿病的預防與治療幵辟新的視野和方法。