糖化血紅蛋白與血糖的相關性

吳孟娜 馮磊 羅旋 邵聰

(昆明醫科大學第六附屬醫院醫學檢驗科，云南 玉溪 653100)

英國糖尿病前瞻性研究(UKPDS)〔1〕、糖尿病控制和并發癥試驗(DCCT)〔2〕等均證實，嚴格控制糖化血紅蛋白(HbA1c)水平可降低糖尿病長期并發癥的發生率。2010年美國糖尿病協會(ADA)提出將HbA1c≥6.5%作為糖尿病的診斷標準，HbA1c在5.7%～6.4%之間的患者應被視為未來患糖尿病的高危人群〔3〕。我國雖未將HbA1c作為糖尿病診斷指標，但其已被廣泛用作糖尿病患者血糖控制的監測指標。研究顯示〔3，4〕，相比傳統血糖指標，HbA1c更能鑒別出患糖尿病的高危人群。由于HbA1c生成和清除過程相對緩慢的動力學及臨床變異性等特點，使HbA1c與血糖相關性的研究結果間仍存在爭議，兩者線性關系或模型也存在問題。本文通過整理國內外有關HbA1c與空腹血糖(FPG)、餐后血糖、平均血糖(AG)相關性文獻，對HbA1c與血糖間相關性進行綜述。

1 HbA1c的臨床意義及存在問題

HbA1c是血紅蛋白β鏈末端的纈氨酸殘基與血液中的己糖(主要指葡萄糖)通過一個緩慢的不可逆的非酶促反應形成的糖基化產物〔5〕。其臨床上常作為評估長期血糖控制狀況的金標準。1976年，HbA1c與血糖的密切關系被發現，其與血糖濃度成正比，且可以反映近8～12 w血糖水平，HbA1c的檢測有助于患者和醫生了解特定的糖尿病治療是否有效及是否需要對治療方案進行調整〔6〕。UKPDS、DCCT等也已證實HbA1c與糖尿病并發癥之間存在相關性〔1，2〕。

在我國，《中國2型糖尿病防治指南(2017年版)》〔6〕仍未將HbA1c正式列入我國糖尿病診斷標準中，指南中提出：我國的HbA1c檢測標準化程度逐步提高，但各地區差別仍較大，仍未正式采納該指標診斷糖尿病。我國對HbA1c檢測標準化日益重視，HbA1c參考體系已基本建立，但HbA1c檢測的精密度和準確性與發達國家相比仍存在較大的差距〔7〕。因此仍有待不斷提高HbA1c的檢測質量，以適應HbA1c臨床應用發展的需要。

2 影響HbA1c測定結果差異的一般因素

2.1貧血 HbA1c是血液中紅細胞內血紅蛋白與血糖結合的產物。從化學反應角度分析，可導致血紅蛋白結構、濃度或紅細胞壽命等發生改變的疾病均可影響HbA1c檢測結果的準確性。貧血性疾病如缺鐵性貧血、溶血性貧血、再生障礙性貧血等，通過縮短紅細胞壽命、改變血紅蛋白結構、增加血紅蛋白與葡萄糖結合率等方面影響HbA1c水平〔8〕。

2.2種族或民族 目前已有明確的研究證據表明種族人群間存在著HbA1c水平差異。一項研究經系統評價及Meta分析后指出〔9〕，在無糖尿病人群中黑種人、亞洲人、拉丁裔人的HbA1c水平均高于白種人。一項前瞻性觀察性研究也表明〔10〕，在特定的AG濃度下，黑人HbA1c水平比白人高0.4%。在我國也有研究表明不同民族間也存在HbA1c水平差異〔11，12〕。一般認為這種差異可能是由于不同種族人群間衛生保健意識及能力或營養和炎癥相關的差異所導致的〔9，13〕。此外，遺傳因素中基因的變異也影響HbA1c水平，如果糖胺-3-激酶(FN3K)、葡萄糖激酶(GCK)、葡萄糖-6-磷酸脫氫酶(G6PD)〔14〕等。由于HbA1c水平確實存在種族間差異，在臨床應用中應針對不同種族或民族的人群進行特異性分析。

2.3海拔 不同海拔地區人群HbA1c水平存在差異〔15〕，且有研究表明在高海拔地區人群中，HbA1c的診斷敏感性明顯低于低海拔地區，HbA1c和FPG之間的關系在海平面和高海拔環境之間存在顯著差異，海平面地區人群中兩指標間呈二次關系，高海拔地區則呈線性關系〔16〕。由海拔導致的FPG與HbA1c之間關系的原因可能歸結為血紅蛋白水平、糖基化程度、葡萄糖代謝等方面的差異。

2.4其他 影響HbA1c檢測結果準確性的因素還有很多，如年齡、懷孕、血紅蛋白病、高膽紅素血癥、高脂血癥、慢性酒精中毒〔17〕等均可通過改變紅細胞壽命、血紅蛋白結構、糖基化速率等方面使HbA1c檢測結果降低或升高。因此在HbA1c的應用中如存在明顯影響因素時，不宜僅憑借HbA1c水平監測血糖控制情況，應結合其他指標如糖化血清蛋白或糖化白蛋白進行綜合考慮。

3 HbA1c檢測前血糖水平對當前HbA1c結果的影響

傳統觀念認為紅細胞壽命為120 d，HbA1c可反映近8～12 w AG水平。近20年來，理論模型和臨床研究表明，HbA1c檢測前3個月的血糖水平對當前HbA1c結果的貢獻是不同的，并表現為時間越近，其貢獻越大，但每個月對HbA1c水平貢獻程度大小的問題仍有所爭議。Goldstein等〔18〕與Rohlfing等〔19〕研究均表明，HbA1c檢測前30 d的AG水平可影響檢測值的50%，而檢測前90～120 d AG水平僅影響10%。而Tahara等〔20〕的研究發現，在檢測前1個月、2個月、3個月對當前HbA1c水平影響分別為50%、25%、25%。Boutayeb等〔21〕通過加權的方法分析HbA1c與AG的關系中提出，檢測前3個月對HbA1c水平的影響程度分別為50%、30%、20%。

雖然檢測前3個月的具體影響程度有所爭議，但多項研究均支持前3個月的血糖水平對HbA1c水平的影響不同，時間間隔越長其影響程度越小，而最近1個月血糖水平影響力達到50%的結果較為一致。

4 HbA1c與血糖相關性

4.1.1HbA1c與FPG、餐后血糖相關性 口服糖耐量試驗是目前臨床常用的糖尿病診斷方法，臨床醫生通常會對患者進行FPG、餐后30 min血糖、餐后60 min血糖及餐后120 min血糖檢測。不管是測定FPG還是餐后血糖，都存在局限性。測定FPG前患者必須禁食超過8 h，而且有許多因素(如壓力、急性疾病)對血糖濃度的測定都存在影響〔22〕。HbA1c檢測的優勢在于患者不用禁食且影響因素較少，結果較為穩定〔23〕，因此常被用作反映血糖水平的檢測指標，通過分析不同時段血糖值與HbA1c相關性，能為HbA1c在臨床上的準確應用提供參考依據。

近年研究表明，血糖濃度與特定的HbA1c水平間存在相關性，HbA1c在不同濃度取值范圍內可對應一定的血糖濃度，且兩者間關系可用回歸方程表示。Wei等〔24〕使用HbA1c衍生平均血糖(ADAG)研究的數據，確定了與特定HbA1c水平相關的空腹、餐后、睡前血糖的平均濃度，使患者能通過自我監測血糖(SMBG)對FPG、餐后、睡前血糖值進行檢測與控制，從而進一步實現和維持期望HbA1c水平。一項調查數據研究〔22〕利用回歸方程檢驗了FPG和HbA1c水平之間的相關性，并獲得了與特定的HbA1c水平相關的FPG濃度。

盡管如此，但哪一時段血糖濃度與HbA1c水平的關系更為密切的問題始終存在爭議。Borg等〔25〕對ADAG研究的數據進行分析后提出，餐前血糖值對HbA1c的影響比餐后血糖值更大，作者認為可能是由于餐前血糖濃度與24 h AG濃度較相近。該觀點與王翔等〔26〕結果一致。Rohlfing等〔19〕通過每季度測量HbA1c水平和對應的7點毛細血管血糖譜，定義了HbA1c與血糖的關系，結果表明在個體時間點中，下午和晚上的血糖(午飯后、晚飯前、晚飯后和就寢時)與HbA1c的相關性高于早晨(早飯前、早飯后和午飯前)。此外，多項研究認為血糖濃度與HbA1c水平之間的相關性在病理濃度范圍內更強。Van′t Riet等〔27〕研究提出糖尿病患者血糖與HbA1c間相關性明顯高于一般人群。Feng等〔28〕研究發現FPG與HbA1c相關性在FPG<7.0 mmol/L 或HbA1c<6.5%時較小，但隨著各自水平的上升，相關性逐漸增強。Ehehalt等〔29〕認為在血糖控制較好的患者中，餐后血糖對HbA1c的相對貢獻率較高，FPG的貢獻率隨著糖尿病控制的惡化而逐漸增加。該結果可能解釋為糖尿病可導致紅細胞內環境發生變化使得血紅蛋白發生糖基化的數量或速率發生變化，從而進一步影響糖尿病患者血糖與HbA1c之間相關性〔27〕。

目前仍沒有一個單一的血糖測量值可準確預測HbA1c，表明每天測量一次或有限次數的血糖不能準確反映HbA1c水平，其原因可能是FPG、餐后2 h血糖、HbA1c是反映葡萄糖代謝的不同生理指標〔29〕，FPG依賴于基礎胰島素分泌和胰島素抵抗，餐后血糖則依賴于膳食胰島素分泌和胰島素抵抗。通過對特定的定時血糖測量或對HbA1c影響最大的測量組合的深入了解，可幫助患者和臨床醫生規劃最佳的血糖監測方案。

4.1.2HbA1c與FPG、餐后血糖相關性存在差異的原因 國內外有關HbA1c與FPG、餐后血糖相關性的研究結果之間存在差異，影響結果間差異的原因可能有以下幾個方面：(1)可能是研究間納入人群的選擇存在差異，如納入人群的種族、糖尿病類型、年齡等。目前關于HbA1c與血糖間關系的研究中被臨床醫生廣泛接受的主要為ADAG研究及 DCCT試驗。ADAG與DCCT均為國際多中心研究，但兩者在納入人群的選擇上仍有所差異。ADAG研究選取了美國、歐洲、非洲10個中心的共507例成年1型糖尿病患者、2型糖尿病患者、非糖尿病志愿者，DCCT納入人群為美國、加拿大29個中心的共1 439例成年1型糖尿病患者。Ehehalt等〔29〕研究研究表明超重、肥胖的兒童及青少年的HbA1c與血糖間相關性與成人有所不同。因此，各項研究間受試對象選擇不同可能導致研究結果存在差異；(2)血糖檢測樣本類型、采集時間點及HbA1c檢測方法等存在差異。ADAG研究采用連續血糖監測和每日8個時間點(早餐前、早餐后90 min、午餐前、午餐后90 min、晚餐前、晚餐后90 min、睡前、凌晨3點)自我血糖監測來確定血糖與HbA1c的關系，DCCT研究則收集每日7個時間點(早餐前、早餐后90 min、午餐前、午餐后90 min、晚餐前、晚餐后90 min、睡前)毛細血管測試的血糖值。已有研究提出靜脈血管和毛細血管所測血糖值存在差異〔30〕。HbA1c的檢測方法較多，目前較常用的主要為離子交換高效液相色譜法及免疫比濁法，檢測方法不同會導致結果間不可比。因此在檢測及比較結果時應注意血糖檢測樣本類型、采集時間點及HbA1c檢測方法等因素對結果產生的影響。

4.2HbA1c與AG相關性

4.2.1HbA1c與AG的線性關系 盡管HbA1c水平已被廣泛用作糖尿病監測指標，但大多數患者并不了解其臨床意義，如能將HbA1c值轉化為大多數患者所熟悉的血糖值，將有助于患者更好理解自我血糖水平從而提高血糖管理能力。許多研究均指出，HbA1c與 AG間存在線性關系，但不同研究結果間存在差異。2002年，Rohfling等〔19〕利用DCCT試驗的數據，計算了1 439例1型糖尿病患者的AG水平，線性回歸分析后得到：AG(mg/dl)=35.6× HbA1c(%)-77.3。2007年，Nathan等〔31〕在包括來自10個國際中心的268例1型糖尿病患者、159例2型糖尿病患者和80例非糖尿病患者的數據中得到線性公式：AG(mg/dl)=28.7×HbA1c(%)-46.7，且該公式在美國醫生中得到廣泛應用。然而大部分研究受試者主要來源于白種人群。也需面向亞洲或中國進行HbA1c與AG間相關性分析及線性回歸公式計算。2016年Kim等〔32〕在1 000例韓國成年社區人群中對OGTT計算AG后進行線性回歸分析，并得到公式：AG(mg/dl)=49.4×HbA1c (%)-149.6，可見與白種人間還是存在較大差異。

4.2.2線性公式間存在差異的原因 導致不同研究間公式差異的原因與上述影響因素相似。首先是受試對象的人種或國別存在差異。其次可能是計算AG的方式不同，Rohfling等〔19〕和Nathan等〔31〕均采用7點毛細血管血糖(餐前、餐后、睡前)來計算AG，Kim等〔32〕通過進行口服糖耐量試驗測量FPG、餐后30 min、60 min、120 min血糖濃度來計算AG，而結果最準確的是使用連續血糖監測的方法測量血糖濃度后計算AG，但由于連續監測煩瑣使其應用受到限制。最后可能是選擇研究對象的糖尿病類型不同。糖尿病可分為1型糖尿病、2型糖尿病、妊娠糖尿病等。

盡管如此，對特定的AG，HbA1c的值仍存在變異性，因此需從HbA1c形成的過程中尋找原因。Cohen等〔33〕提出HbA1c的測定結果依賴于3個因素，即網狀紅細胞從骨髓中釋放時的HbA1c水平，HbA1c的合成速率(或Hb糖化率)及紅細胞在循環中的平均年齡。網狀紅細胞的HbA1c只占總HbA1c的極小部分，并不足以引起臨床結果的不一致。糖基化過程發生在整個紅細胞生命周期中，HbA1c是血液循環中各年齡層紅細胞糖化分數的平均值，其值從糖化分數最低的網狀紅細胞糖化分數到大約為平均值兩倍的最老紅細胞糖化分數，且其糖化速率與AG濃度和非糖基化Hb濃度成正比。Malka等〔34〕將影響HbA1c濃度的決定因素分為血糖和非血糖因素兩部分。已經證實非血糖因素主要為紅細胞壽命。有研究指出〔33〕，患者間平均紅細胞年齡(MRBC)變異足以解釋HbA1c中所有與葡萄糖無關的變異。因此對HbA1c水平影響最大的是AG和MRBC。

4.2.3HbA1c與AG的非線性關系 HbA1c與AG相關性的早期研究主要集中于探尋兩者間的線性關系，但近年來學者們基于以上有關HbA1c濃度影響因素的研究，通過結合AG、糖基化速率常數(KG)、平均紅細胞壽命(LS)、平均紅細胞前體壽命(LSP)等指標進一步分析HbA1c與AG之間的關系。有多項研究通過推導得到了雙曲線函數式〔35，36〕，這能夠更加精確地進行AG估計。從數學角度分析，HbA1c與AG間的線性關系確實存在一定局限性〔35〕。首先，若葡萄糖濃度為0 mg/dl時，HbA1c濃度也應當為0，線性關系式應為經過原點的直線，然而目前所提出的線性關系式中，其截距均不為零。其次，公式中的HbA1c濃度可超過100%。因此即使有學者報告了HbA1c與AG之間的線性關系式，且ADAG與Nathan等〔31〕所提出的關系式受到了廣泛認可，但目前認為線性關系式實際上是曲線函數式的近似估計，在生理范圍內也許以使用線性關系式進行AG的估計。Boutayeb等〔21〕使用加權的方法對AG進行計算，加權后使用線性公式建立了HbA1c與AG間的關系。由于檢測前3個月的血糖水平對當前HbA1c結果的影響程度不同，使用加權的方法可針對不同時間段血糖水平計算相對應的AG值，所建立的HbA1c與AG間關系能更特異地反映個體血糖水平，為患者提供更準確的血糖控制水平信息。此外，也有研究對臨床檢測指標進行整合，建立預測模型，為從HbA1c中估計AG提供一種個性化的方法。Malka等〔34〕將血紅蛋白糖基化的機制、紅細胞動力學與常規的臨床測量數據結合，建立了個性化的預測模型。該個性化預測模型與目前常用的AG線性公式估計方法相比，可將誤差減少50%以上，大幅度提升AG估計值的正確率。

目前，HbA1c與AG關系的研究主要從線性回歸公式、加權法、建立函數模型等方面進行分析，建立函數模型或許更能順應精準醫學的發展。函數模型通過結合個體的常規臨床檢測指標，能明顯降低誤差的發生頻率，提升HbA1c或AG估計值的正確率。但各研究間對KG、LS、LSP等參數的賦值不統一，使得結果間仍存在差異，因此需進一步對參數賦值及研究結果進行分析，建立一種可廣泛應用于臨床的個性化預測模型，為患者的臨床治療與監測提供幫助。

綜上，目前我國HbA1c主要用于評價糖尿病患者的血糖控制情況及估計糖尿病并發癥的危險度，傳統觀念認為HbA1c可反映近8～12 w AG水平，但近年研究提出HbA1c檢測前3個月的血糖水平對當前HbA1c結果的貢獻是不同的。國內外學者從線性回歸公式、加權法、建立函數模型等方面分析了HbA1c與血糖的關系，但結果間仍存在爭議。本文針對研究間結果差異進行分析，提出了可能產生結果間差異的因素。在基于影響HbA1c檢測水平的一般因素上，研究間受試者的患病類型和年齡、血糖檢測標本的類型和采集時間、HbA1c的檢測方法等都可能是導致結果間差異的影響因素。因此尚需統一標本類型、檢測方法等因素后，針對不同種族、不同患病類型的患者進行更大的流行病學研究來探究HbA1c用于糖尿病診斷的診斷閾值及各時段血糖值、AG值與HbA1c之間的相關性，為臨床更精準運用HbA1c提供參考依據。