妊娠期糖尿病患者腸道菌群相關代謝產物、SF、SOCS-3變化及其對母嬰不良結局的預測價值

傅小青，李明，劉清秀，文丹

(重慶市開州區人民醫院產科，重慶 405400)

妊娠期糖尿病(gestational diabetes mellitus，GDM)是一種特殊類型的糖尿病，為妊娠期常見并發癥之一，可明顯增加先兆子癇、胎盤早剝、流產、產后出血、早產、難產、巨大兒、低體重兒及畸形等母嬰不良結局發生率[1]。有數據統計，全球高達14%的女性曾患GDM，且近年仍呈上升趨勢；我國GDM患病率現已高達14.8%[2-3]。盡管已有很多學者探討了GDM的相關病因，但尚未得出具體結論[4]。近年來，有研究發現腸道菌群失衡及代謝產物異常在GDM發生發展中發揮一定作用，與胰島素抵抗(insulin resistance，IR)有關[5]。氧化三甲胺(trimethylamine oxide，TMAO)是腸道菌群代謝產物中研究較多的指標，目前關于其對GDM的影響仍存在爭議，國外有研究報道孕中期婦女血TMAO水平較低者更易發展為GDM；而我國有學者則發現GDM患者血TMAO水平明顯高于正常妊娠女性[6-7]，故需要更多研究探討TMAO在GDM中的作用并探討相關作用機制。近年有學者發現，血清鐵蛋白(serum ferritin，SF)和細胞因子信號轉導抑制因子3(suppressor of cytokine signaling-3，SOCS-3)通過加重IR引發GDM[8]。但關于TMAO、SF、SOCS-3三者在GDM中的變化及關系尚不清楚。本研究主要探討GDM患者腸道菌群相關代謝產物TMAO、SF、SOCS-3的變化及其對母嬰不良結局的預測價值。

1 資料與方法

1.1一般資料 選取2018年7月至2020年10月重慶市開州區人民醫院收治的80例GDM患者作為觀察組，年齡21～38歲，平均(29.7±5.6)歲；孕周8～12周，平均(9.3±2.7)周。納入標準：①GDM符合《婦產科學》中的診斷標準[9]；②均為初產婦，單胎妊娠；③自妊娠開始所有受試者產檢均在本院完成；④年齡20～40歲。排除標準：①原發性糖尿病；②存在導致血糖升高的內分泌疾病；③合并妊娠高血壓等妊娠期其他特殊疾病；④既往存在心、肝、腎、腦、腸道等功能異常；⑤近1個月內使用過抗生素或微生態調節劑等影響腸道菌群藥物；⑥合并貧血。同期選擇年齡和孕周與觀察組匹配的80例正常妊娠孕婦作為對照組，年齡21～38歲，平均(29.3±5.5)歲；孕周8～12周，平均(9.5±2.6)周。兩組年齡和孕周比較差異無統計學意義(P>0.05)。本研究獲得重慶市開州區人民醫院倫理委員會批準(倫理批準號：QK1821)，受試者均簽署了知情同意書。

1.2方法 分別抽取觀察組[入組后第1天(孕早期)、GDM確診當天(確診期)]和對照組(入組后第1天，即孕早期)空腹外周靜脈血3 ml于乙二胺四乙酸抗凝管和5 ml于分離膠管，前者用于TMAO檢測，后者用于SF、SOCS-3檢測。靜置10 min，以離心半徑12.5 cm，4 000 r/min離心10 min，吸取上清后于-80 ℃冰箱保存，待所有標本集齊后進行檢測。①采用穩定同位素稀釋高效液相色譜串聯質譜技術(6420 Triple Quad三重四級桿質譜儀和1260 Infinity高效液相色譜儀均購自美國Agilent公司)檢測各標本中血漿TMAO水平，試劑盒購自美國Sigma公司(批號：201907)；②通過mini ViDas免疫酶化學發光分析儀(法國Biomerieux公司)采用化學發光法檢測SF和空腹胰島素，試劑盒購自上海透景生命科技股份有限公司(批號：20191123)；③通過Multiskan FC全自動酶標儀(美國Thermo Fisher公司)采用酶聯免疫吸附法檢測血清SOCS-3水平，試劑盒購自上海酶聯生物科技有限公司(批號：20200212)；④通過AU5800全自動生化儀(美國Beckman公司)采用酶法檢測空腹血糖，試劑盒購自北京利德曼生化股份有限公司(批號：20191211)；⑤計算穩態模型評估的IR指數(homeostasis model assessment insulin resistance，HOMA-IR)=空腹血糖×空腹胰島素/22.5[10]。

1.3觀察指標 比較觀察組(孕早期和確診期)和對照組(孕早期)血TMAO、SF、SOCS-3和HOMA-IR差異；收集觀察組母嬰結局，其中母嬰不良結局包括胎膜早破、羊水過多、流產、早產、剖宮產、產后出血、早產兒、巨大兒、新生兒窒息和新生兒低血糖。

2 結 果

2.1觀察組和對照組孕早期血TMAO、SF、SOCS-3和HOMA-IR比較 與對照組相比，觀察組孕早期血TMAO降低(P<0.01)，而SF、SOCS-3和HOMA-IR均明顯升高(P<0.01)。見表1。

表1 觀察組和對照組孕早期血TMAO、SF、SOCS-3和HOMA-IR比較

2.2觀察組孕早期TMAO、SF、SOCS-3、HOMA-IR的相關性分析 Pearson分析結果顯示，觀察組孕早期TMAO與HOMA-IR呈明顯負相關(r=-0.794，P=0.006)，SF、SOCS-3與HOMA-IR呈明顯正相關(r=0.682，P=0.011；r=0.721，P=0.009)；TMAO與SF、SOCS-3呈明顯負相關(r=-0.815，P=0.001；r=-0.847，P=0.001)。

2.3孕早期血TMAO、SF和SOCS-3對GDM的預測價值 孕早期TMAO預測GDM的ROC曲線下面積(area under curve，AUC)為0.687(95%CI0.625～0.737)，最佳截斷值為13.59 μmol/L，靈敏度和特異度分別為66.1%、71.9%；孕早期SF預測GDM的AUC為0.663(95%CI0.614～0.722)，最佳截斷值為33.92 μg/L，靈敏度和特異度分別為64.2%、70.1%；孕早期SOCS-3預測GDM的AUC為0.672(95%CI0.618～0.731)，最佳截斷值為47.53 ng/L，靈敏度和特異度分別為65.4%、70.4%；三者聯合預測效能更佳，其AUC為0.854(95%CI0.782～0.889)，靈敏度和特異度分別為77.5%、86.4%。見圖1。

注：TMAO為氧化三甲胺，SF為血清鐵蛋白，SOCS-3為細胞因子信號轉導抑制因子3，GDM為妊娠期糖尿病，ROC為受試者工作特征曲線

2.4觀察組母嬰結局及母嬰不良結局組和良好結局組確診期血TMAO、SF和SOCS-3比較 GDM患者中母嬰不良結局20例，母嬰良好結局60例。與母嬰良好結局組比較，不良結局組確診期血TMAO降低(P<0.01)，SF和SOCS-3升高(P<0.05或P<0.01)。見表2。

表2 母嬰不良結局組和良好結局組確診期血TMAO、SF和SOCS-3比較

2.5確診期血TMAO、SF和SOCS-3對GDM母嬰不良結局的預測價值 確診期TMAO預測母嬰不良結局的AUC為0.757(95%CI0.684～0.789)，最佳截斷值為5.82 μmol/L，靈敏度和特異度分別為70.5%、65.4%；確診期SF預測母嬰不良結局的AUC為0.732(95%CI0.671～0.775)，最佳截斷值為52.03 μg/L，靈敏度和特異度分別為71.7%、64.2%；確診期SOCS-3預測母嬰不良結局的AUC為0.729(95%CI0.663～0.781)，最佳截斷值為82.28 ng/L，靈敏度和特異度分別為69.8%、63.5%；三者聯合預測效能更佳，其AUC為0.895(95%CI0.814～0.942)，靈敏度和特異度分別為87.9%和81.5%。見圖2。

注：TMAO為氧化三甲胺，SF為血清鐵蛋白，SOCS-3為細胞因子信號轉導抑制因子3，GDM為妊娠期糖尿病，ROC為受試者工作特征曲線

3 討 論

研究調查顯示，我國是GDM高發國家，且發病率逐年上升，嚴重影響母嬰健康[11]。因此，探討GDM致病機制，尋找早期診斷GDM的有效指標十分重要。研究發現，GDM致病機制復雜，目前認為胰島素分泌受損和IR是GDM發生的重要原因，而高能量攝入及膳食營養素是導致IR的重要因素[12]。

腸道菌群是人體最大的微生態系統，在機體代謝中占有重要地位，其中35%以上機體代謝所用的酶類來自腸道正常菌群；研究表明，腸道菌群與代謝性相關疾病的發生發展存在密切聯系[13-14]。TAMO是腸道內特定微生物酶復合物參與代謝的氧化產物，有研究發現2型糖尿病與TMAO水平密切相關；TMAO主要通過阻斷肝臟胰島素信號通路、促使脂肪組織炎癥反應加重糖耐量異常程度，導致血糖進一步升高[15-16]。但TMAO與2型糖尿病的關聯也存在不一致的觀點，美國學者研究發現攝入較高的卵磷脂(終產物為TMAO)可增加2型糖尿病的發生風險；但挪威學者發現卵磷脂的終產物——TMAO與2型糖尿病無明顯關聯性[17]。在本研究中，觀察組孕早期血TMAO低于對照組(P<0.01)，這可能是由于腸道菌群異常導致TMAO前體三甲胺快速堆積，但負責將三甲胺轉化為TMAO的黃素單加氧酶3活性降低，使機體呈現高三甲胺-低TMAO狀態，激活機體炎癥反應和內質網應激反應等，導致糖代謝異常、IR，最終導致血糖持續升高[18]。此外，本研究還顯示，TMAO與IR呈明顯負相關(P<0.05)。

有研究發現SF和SOCS-3過表達也是導致糖尿病發生的重要原因，前者主要是由于大量鐵離子蓄積導致活性氧過度產生，加劇脂質過氧化，同時減少肌肉組織對葡萄糖的利用，最終誘發肝臟IR；后者不僅可通過競爭性抑制轉錄激活因子5b抑制胰島素受體底物-1酪氨酸磷酸化，并作為泛素化連接蛋白降解幫助胰島素受體底物-1還可激活Janus激酶/信號轉導及轉錄活化因子3信號轉導通路，導致IR[19-20]。在本研究中，觀察組SF、SOCS-3和HOMA-IR均明顯高于對照組(P<0.01)，且SF、SOCS-3與HOMA-IR均呈明顯正相關(P<0.05)，提示高水平SF、SOCS-3可導致IR，與前述研究結論[8]基本吻合。此外，本研究還顯示TMAO與SF、SOCS-3呈明顯負相關(P<0.05)，提示TMAO、SF和SOCS-3通過互相影響參與IR，最終導致GDM。本研究ROC曲線分析顯示，TMAO、SF和SOCS-3聯合檢測預測GDM的診斷效能最佳，靈敏度和特異度提高至77.5%和86.4%，但本研究中TMAO、SF和SOCS-3單獨檢測的靈敏度低于樓公先等[21]報道的孕早期空腹血糖、糖化血紅蛋白、血清總膽固醇和三酰甘油在GDM中的診斷價值，這可能與本研究樣本量較少有關，但TMAO、SF和SOCS-3聯合檢測特異度則高于上述文獻。本研究結果顯示，母嬰不良結局組TMAO低于良好結局組(P<0.01)，而SF和SOCS-3則明顯高于良好結局組(P<0.05或P<0.01)，提示TMAO、SF和SOCS-3還可能介導GDM進展，與母嬰結局存在某種關聯，TMAO、SF和SOCS-3聯合預測GDM母嬰不良結局的診斷效能最佳，為GDM母嬰監測提供了更多依據。

綜上所述，血TMAO、SF、SOCS-3在GDM中異常表達且互相關聯，有望成為預測GDM及GDM母嬰不良結局的指標，為GDM診療提供更多理論依據。但本研究為單中心研究、樣本量有限，使結論推廣受限，有待后續深入探討。