妊娠中晚期孕婦血清Gremlin1水平變化及其對妊娠期糖尿病的影響

齊 琪，江黎晨，孫 蓉，胡紅琳，章 秋

(安徽醫科大學第一附屬醫院 內分泌代謝病科，安徽 合肥 230022)

妊娠期糖尿病(gestational diabetes mellitus，GDM)是指妊娠期首次發生或發現的糖代謝異常，患病率在全球范圍內呈上升趨勢，中國作為世界上人口最大、發展最快的國家，隨著人民生活水平和醫療水平的提高，近年來GDM的患病率急劇上升。一項于2010-2012年在天津市開展的針對18 589例婦女的流行病學調查發現，GDM的患病率為9.3%[1]。孕婦糖代謝紊亂對母嬰健康均產生嚴重危害，然而GDM的發病機制至今尚不明確。有研究認為，GDM的發病機制類似于2型糖尿病，即多種原因導致慢性胰島素抵抗背景下的β細胞功能障礙[2]。Gremlin1是骨形態形成蛋白(bone morphogenetic protein, BMP)拮抗劑家族的新成員, 直接中和BMP配體和抑制BMP信號，在脊椎動物肢體的胚胎發育和腎臟、肺的形態形成過程中起重要的作用[3]。既往研究多關注Gremlin1在腎、肺、肝和骨關節等疾病中的作用，而近期關于2型糖尿病、多囊卵巢綜合征等疾病的研究表明，Gremlin1與胰島素抵抗相關，可能通過降低胰島素的敏感性參與糖代謝[4-5]。本研究旨在了解GDM患者血清Gremlin1水平變化，探究Gremlin1對GDM的影響。

1 資料與方法

1.1病例選擇 選取2020年9-11月就診于安徽醫科大學第一附屬醫院行孕期體檢的妊娠24～28周并完善口服葡萄糖耐量試驗(oral glucose tolerance test, OGTT)的妊娠期女性175例, 根據OGTT結果分為GDM組(n=87)和糖代謝正常(NGT)組(n=88)。GDM依據國際糖尿病和妊娠小組2010年診斷標準[6]：空腹血糖(fasting blood glouse，FBG)≥5.1 mmol/L和(或)1 h血糖(1 h blood glouse，1 hBG)≥10.0 mmol/L和(或)2 h血糖(2 h blood glouse, 2 hBG)≥8.5 mmol/L。納入標準：①妊娠24～28周，無不良孕史；②單胎、自然受孕；③無糖尿病病史及糖尿病家族史。排除標準：①輔助生殖受孕；②不良孕史；③存在嚴重臟器畸形或功能異常；④長期服用藥物治療。所有研究對象均簽署知情同意書。

1.2方法

1.2.1一般資料 由同一試驗人員收集所有研究對象的年齡、孕周、身高、妊娠前體重、妊娠后體重，計算妊娠前體質量指數(body mass index，BMI)、妊娠后BMI、妊娠期增加體重。

1.2.2生化指標 所有研究對象均于OGTT檢查前一晚禁食8 h以上，次日清晨空腹時抽取前臂靜脈血3 ml，采血后5 min內口服50%葡萄糖溶液150 ml，以口服第一口葡萄糖溶液開始計時，在口服葡萄糖溶液后第1、2 h再次分別抽取前臂靜脈血3 ml；靜脈血標本采集后以3 200 r/min、離心半徑18 cm離心6 min后分離血清。另取1 ml空腹血清保存于-80 ℃冰箱，待后期檢測Gremlin1水平。采用德國EKF葡萄糖/乳酸分析儀氧化電極法測定空腹血糖(fasting blood glouse，FBG)，1 h血糖(1 h blood glouse，1 hBG)，2 h血糖(2 h blood glouse, 2 hBG)，采用西門子centaur xp化學發光儀化學發光法測定空腹胰島素(fasting insulin，FINS)，1 h胰島素(1 h insulin, 1 hINS)，2 h胰島素(2 h insulin, 2 hINS)，空腹C肽(fasting C protein，FCP)，1 h C肽(1 h C protein，1 hCP)， 2 hC肽(2 h C protein, 2 hCP)。根據以上檢測數據計算胰島素抵抗指數 (homeostatic model assessment insulin resistance, HOMA-IR)，HOMA-IR=(FBG×FINS)/22.5；胰島β細胞功能指數(homeostatic model assessment βcell insulin secretion index, HOMA-β)，HOMA-β=20×FINS/(FPG-3.5)，胰島素敏感指數(insulin sensitivity index，ISI)=1/(FBG×FINS)；血糖曲線下面積(AUC-G)=(FBG/2+1 hBG+2 hBG/2)；胰島素曲線下面積(AUC-I)=(FINS/2+1 hINS+2 hINS/2)。采用酶聯免疫吸附法測定空腹血清Gremlin1水平。

2 結 果

2.1一般資料比較 GDM組妊娠前體重、妊娠后體重、孕前BMI、孕后BMI高于NGT組，差異有統計學意義(均P<0.05)，GDM組與NGT組年齡、孕周、身高、妊娠期增加體重比較，差異無統計學意義(均P>0.05)，見表1。

表1 兩組一般資料比較

2.2生化指標比較 GDM組FBG、FINS、FCP、1 hBG、1 hINS、1 hCP、2 hBG、2 hINS、2 hCP、HOMA-IR、AUC-G、AUC-I高于NGT組，差異有統計學意義(均P<0.05)。GDM組血清Gremlin1水平高于NGT組，差異有統計學意義(P<0.05)，HOMA-β、ISI低于NGT組，差異有統計學意義(均P<0.05)，見表2。

表2 兩組生化指標比較

2.3Gremlin1與各指標相關性 血清Gremlin1與妊娠后BMI、FBG、1 hBG、1 hINS、2 hBG、2 hINS、2 hCP、HOMA-IR、AUG-G、AUC-I呈正相關(均P<0.05)，與ISI、HOMA-β呈負相關(均P<0.05)，見表3。

表3 Gremlin1與各指標相關性

2.4Logistic回歸分析 將血清Gremlin1水平設為自變量，GDM設為因變量，進行單因素Logistic回歸分析，結果發現，血清Gremlin1是GDM的危險因素，見表4。將Gremlin1及兩組其他差異有統計學意義的因素納入多因素Logistic回歸分析，結果發現，血清Gremlin1為GDM的獨立危險因素，見表5。

表4 單因素Logistic回歸分析

表5 多因素Logistic回歸分析

3 討 論

隨著我國生育政策及人群生活方式的改變，GDM的患病率逐年上升，近期的一項薈萃分析顯示，中國大陸GDM的患病率為14.8%(95%CI12.8～16.7%)[7]。一項多中心跨國研究表明，GDM是先兆子癇、早產、剖腹產、小于胎齡兒、肩部難產、新生兒低血鈣、高膽紅素血癥和進入新生兒特別護理病房等不良事件的獨立危險因素[8]。并且，GDM患者的后代在出生后患有肥胖癥、糖尿病等疾病的風險顯著增加[9]。多代間的惡性循環，增加了糖尿病等慢性疾病的患病率，為全世界帶來巨大的醫療負擔。因此，GDM的早期發現及治療十分重要。

在妊娠期間，脂肪組織不僅作為儲存能量的器官，同時也作為一種內分泌器官參與胰島素抵抗甚至GDM的發病。白色脂肪組織根據能量的供應和需求情況儲存和釋放脂質及脂肪酸。白色脂肪細胞儲存能量的過程受到嚴密的調控，其中BMP所誘導的信號通路起到重要作用，當BMP4與受體的結合受到其拮抗劑的抑制時，脂肪細胞會以不合理的體積增大為代償來儲存能量，當脂肪細胞的肥大不能滿足儲存能量的需求時，脂質就會儲存在肝臟和內臟脂肪組織中[10]。肥大的脂肪細胞分泌的脂肪因子出現紊亂，進而導致胰島素抵抗。同樣，當出現胰島素抵抗時，胰島素對脂肪組織分解的抑制作用減弱，導致血液循環內脂肪酸和甘油含量升高，抑制骨骼肌細胞對葡萄糖的攝取。由于解剖關系，內臟脂肪分解產生的脂肪酸及甘油由門靜脈輸送至肝臟，導致肝臟糖異生增加，也加重了肝臟的胰島素抵抗[11]。因此，妊娠前超重或肥胖是GDM的危險因素，可增加GDM的發病率[12]，妊娠前BMI常用于GDM的危險因素篩查，本研究中GDM組妊娠前BMI高于NGT 組也證實了以上結論。妊娠期是脂肪組織增加的高峰期，有研究表示，妊娠期體重過度增加同樣是GDM的危險因素[13]。本研究中，GDM組妊娠前及妊娠后BMI均高于NGT組，提示GDM與體重增加及肥胖相關，與上述研究結果基本一致。

1998年，Hsu等[3]研究發現，Gremlin1是BMP的受體拮抗劑。Gremlin1除了在細胞外發揮抑制作用，還可以與細胞內的BMP4前體蛋白特異性結合，從而阻止成熟BMP4蛋白的產生和分泌[14]。Gremlin1除通過以上途徑來阻斷BMP分泌和增加細胞外BMP內吞作用外，還參與多種生理、病理過程。有研究發現，Gremlin1直接參與胰島素抵抗，在體外實驗中Gremlin1可以抑制骨骼肌細胞、脂肪細胞和肝臟細胞由胰島素所誘導的葡萄糖攝取，相反的是，在細胞培養基中加入抗Gremlin1抗體則會增強由胰島素介導的葡萄糖攝取[4]。本研究發現Gremlin1水平與HOMA-IR呈正相關，支持Gremlin1導致胰島素抵抗的結論，但是其具體機制尚不明確。

Gremlin1作為BMP拮抗劑在胰島素抵抗中起重要作用，BMP4及其抑制劑調控間充質干細胞成為定向的前脂肪細胞，再分化成為功能成熟的脂肪細胞。而這種控制是通過BMP4與其受體結合，激活細胞內的Smad1/5/8，使胞漿內的WISP2/ZNF423復合物解離，ZNF423進入細胞核中，使PPARγ的轉錄上調，促使間充質干細胞轉化為定向的前脂肪細胞，也使得前脂肪細胞向棕色脂肪細胞分化[15]。白色脂肪細胞主要儲存脂質，并分泌多種脂肪因子來調節胰島素敏感性；而棕色脂肪細胞則是通過豐富的線粒體及解偶聯蛋白1來分解脂質產生熱量，并且分泌脂肪因子來增加胰島素敏感性。由前脂肪細胞分化而來的白色脂肪細胞中ZNF423通過與早期的細胞因子Ebf2結合形成復合體，抑制白色脂肪細胞向米色/棕色表型的轉化來保持白色脂肪細胞的表型。然而Ebf2/ZNF423復合體可以被BMP4及BMP7解離，使已分化的白色脂肪細胞呈現米色/棕色表型，從而增加胰島素敏感性[16]。此外，BMP4在成熟脂肪細胞中高表達，并由成熟脂肪細胞分泌，可能通過正反饋作用來招募新的前體細胞進入成脂細胞譜系，以防止脂肪細胞通過肥大來儲存脂質[17]。肥厚性肥胖患者的皮下脂肪細胞中BMP4的mRNA、蛋白分泌增加，表明前體細胞對BMP4具有抵抗力，也就是處于BMP4抵抗狀態，這種狀態與BMP4抑制劑相關[17]。Gremlin1通過與BMP4二聚體結合抑制以上信號通路，使脂肪細胞增殖減少并產生肥大、白色脂肪細胞的數量增加，從而導致胰島素抵抗。本研究發現，與NGT組比較，GDM組胰島素抵抗明顯，Gremlin1水平顯著升高，對所有入組患者進行相關性分析發現Gremlin1水平與HOMA-IR呈正相關，與ISI呈負相關。Gremlin1為GDM的獨立危險因素，提示Gremlin1可能通過胰島素抵抗參與調節GDM的糖代謝過程。同時，糖脂代謝為慢性代謝性疾病，為明確Gremlin1在GDM中的作用機制，需更多大樣本量、長周期、多中心臨床研究加以證實。

綜上，GDM患者血清Gremlin1升高，并與胰島素抵抗呈正相關，參與GDM的糖代謝。