兒童糖尿病GH/IGF-1軸與血糖控制及胰島β細胞的相關性研究

呂麗芬，劉建麗，焦麗華

(唐山市婦幼保健院兒內科，河北 唐山 063000)

兒童糖尿病是危害兒童和青少年健康的內分泌疾病。據統計，我國兒童1型糖尿病患病率為2/10萬～5/10萬，并呈低齡化趨勢增長[1]；2型糖尿病患病率亦隨著兒童肥胖人數日益增多而增高[2]。初診糖尿病患兒常伴有其他內分泌代謝異常，與后期血糖控制達標情況及胰島β細胞功能相關。生長激素(growth hormone，GH)/胰島素樣生長因子1(insulin-like growth factor 1，IGF-1)軸是人體重要的內分泌代謝軸，參與生長、新陳代謝及血糖代謝調節[3]，其中IGF-1是一種結構與胰島素相似的激素，主要由肝臟在GH刺激下產生，作用于周圍靶器官發揮胰島素樣作用，增加對胰島素的敏感性，抑制胰島素抵抗狀態，穩定血糖水平[4]。GH是一種葡萄糖反調節激素，在低血糖時升高，發揮高血糖作用并導致胰島素抵抗[5]。探討糖尿病患兒的GH、IGF-1水平可能有助于了解其胰島β細胞功能，并促進血糖控制達標，但是其間關系尚未得到證實。鑒于此，本研究擬檢測糖尿病患兒的血清GH、IGF-1水平，分析其與血糖控制、胰島β細胞的相關性，結果報道如下。

1研究對象與方法

1.1研究對象

選擇2014年1月至2020年12月唐山市婦幼保健院收治的1型和2型糖尿病患兒共136例，其中男81例(59.56%)，女55例(40.44%)；年齡為2～14歲，平均(7.02±2.35)歲；1型糖尿病105例(77.21%)，2型糖尿病31例(22.79%)。納入標準：①符合《中國1型糖尿病診治指南》[6]和《中國2型糖尿病防治指南(2013年版)》[7]中的診斷標準；②年齡在18周歲以下。排除標準：①合并惡性腫瘤、自身免疫性疾病和血液疾病；②有感染性疾病、先天遺傳性疾病；③資料不全或實驗室數據缺失。

收集患兒的相關臨床資料，包括性別、年齡、身高、體重、糖尿病家族史、實驗室檢測數據(血糖、血脂、GH/IGF-1)，以及低血糖、酮癥酸中毒發生情況等。根據糖化血紅蛋白(hemoglobin A1c，HbA1c)水平[8]將患兒分為Ⅰ組(HbA1c<7%，42例)、Ⅱ組(HbA1c為7%～<9%，60例)、Ⅲ組(HbA1c≥9%，34例)。本研究已獲得本院倫理審核批準(P514241)。

1.2實驗室檢測方法

1.2.1標本的采集

門診當日或入院24h內采集空腹肘靜脈血3mL，室溫下靜置，待血液自然凝固后取上層液離心(4℃下5 031×g，離心半徑10cm)10min，取血清上機檢測。

1.2.2 GH/IGF-1的檢測

BIOBASE 2000全自動酶免分析儀(山東博科醫療器械有限公司)，應用酶鏈免疫吸附試驗檢測血清GH、IGF-1水平，試劑盒購自上海晶抗生物公司。

1.2.3血糖和血脂的檢測

鄭州安圖A2000全自動化學發光測定儀及配套試劑檢測空腹血糖(fasting plasma glucose，FPG)、餐后2h血糖(2h postprandial plasma glucose，2hPG)、空腹胰島素(fasting insulin，FINS)、空腹C肽(fasting C-peptide，FC-P)、餐后2hC肽(2h postprandial C-peptide，2hFC-P)水平。D-10糖化血紅蛋白檢測儀(美國Bio-Rad公司)檢測HbA1c水平。穩態模型計算胰島素抵抗指數(homeostatic model assessment of insulin resistance，HOMA-IR)=FPG×FINS/22.5，胰島β細胞功能指數(homeostatic model assessment of β-cell function，HOMA-β)=20×FINS/(FPG-3.5)。日本奧林巴斯AU5821全自動生化分析儀檢測總膽固醇(total cholesterol，TC)、甘油三酯(triglyceride，TG)、載脂蛋白A1(apolipoprotein A1，ApoA1)，載脂蛋白B(apolipoprotein B，ApoB)。

1.2.4胰島β細胞功能的檢測

所有患兒均行75g口服葡萄糖耐量試驗(oral glucose tolerance test，OGTT)，試驗前禁食12h，OGTT后30min、60min、120min、180min時分別采集靜脈血3mL，全自動化學發光測定儀檢測胰島素、血糖、C肽(C-peptide，C-P)水平。計算糖負荷30min凈增C-P與葡萄糖比值(△C-P30/△G30)，糖負荷30min凈增胰島素與葡萄糖比值(△I30/△G30)，評估早相胰島素分泌功能；計算120min血糖曲線下面積(area under the curve，AUC)校正后的C-P AUC(C-PAUC/GAUC)和120min血糖AUC校正后的胰島素AUC(IAUC/GAUC)，評估總的胰島β細胞分泌功能。采用不規則梯形法計算AUC。

1.3統計學方法

2結果

2.1各組基線資料的比較

三組患兒的年齡、性別、糖尿病分型、身高、體重、病程、糖尿病家族史比較差異均無統計學意義(P>0.05)，并發癥中低血糖和酮癥酸中毒發生率比較差異均有統計學意義(P<0.05)；Ⅲ組低血糖和酮癥酸中毒發生率均高于Ⅰ組(χ2值分別為7.153、8.050，P<0.017)，但與Ⅱ組比較差異均無統計學意義(χ2值分別為5.632、3.134，P>0.017)，見表1。

表1 三組基線資料的比較Table 1 Comparison of baseline data among the three

2.2各組實驗室指標的比較

Ⅲ組的HOMA-β、△C-P30/△G30、△I30/△G30、C-PAUC/GAUC、IAUC/GAUC、ApoA1、IGF-1均低于Ⅱ組和Ⅰ組(P<0.05)，且Ⅱ組均低于Ⅰ組(P<0.05)；Ⅲ組的FPG、HbA1c、FC-P、2hFC-P、HOMA-IR、TG、TC、ApoB、GH均高于Ⅱ組和Ⅰ組(P<0.05)，且Ⅱ組高于Ⅰ組(P<0.05)；Ⅲ組和Ⅱ組的2hPG、FINS均高于Ⅰ組(P<0.05)，但Ⅲ組與Ⅱ組比較差異均無統計學意義(P>0.05)，見表2。

表2 三組實驗室指標的比較Table 2 Comparison of laboratory indicators among the three

2.3血清GH和IGF-1水平與有關臨床指標相關性的分析

血清GH水平與FPG、2hPG、FINS、HbA1c、FC-P、2hFC-P、HOMA-IR、TG、TC、ApoB均呈正相關(P<0.05)，與HOMA-β、△C-P30/△G30、△I30/△G30、C-PAUC/GAUC、IAUC/GAUC、ApoA1均呈負相關(P<0.05)；血清IGF-1水平與HOMA-β、△C-P30/△G30、△I30/△G30、C-PAUC/GAUC、IAUC/GAUC、ApoA1均呈正相關(P<0.05)，與FPG、2hPG、FINS、HbA1c、FC-P、2hFC-P、HOMA-IR、TG、TC、ApoB均呈負相關(P<0.05)，見表3。

表3 血清GH和IGF-1水平與有關臨床指標的相關性Table 3 Correlation between serum GH and IGF-1 levels and relevant clinical indicators

2.4影響兒童糖尿病血清GH和IGF-1相關因素的分析

分別以GH、IGF-1為因變量，以年齡、性別、糖尿病分型、身高、體重、病程、糖尿病家族史、并發低血糖、并發酮癥酸中毒、FPG、2hPG、FINS、HbA1c、FC-P、2hFC-P、HOMA-IR、TG、TC、ApoB、HOMA-β、△C-P30/△G30、△I30/△G30、C-PAUC/GAUC、IAUC/GAUC、ApoA1為自變量，建立多重線性回歸方程，用逐步法排除無關變量，最終HOMA-β、HOMA-IR、△C-P30/△G30、HbA1c均為影響GH/IGF-1軸的相關因素(P<0.05)，見表4和表5。

表4 影響GH的多重線性回歸方程Table 4 Multiple linear regression equations affecting GH

表5 影響IGF-1的多重線性回歸方程Table 5 Multiple linear regression equations affecting IGF-1

3討論

糖尿病是兒童和青少年中常見的代謝紊亂性疾病。近年來，兒童1型糖尿病和2型糖尿病的發病率顯著增加，其中1型糖尿病由免疫相關因素引起胰島β細胞破壞而誘發[9]；2型糖尿病發病機制與成人相似，表現為胰島素抵抗和非自身免疫性β細胞衰竭[10]。兒童糖尿病胰島β細胞功能衰退更快，出現糖尿病并發癥更早[2]，增加了血糖的控制難度。有研究顯示，青少年兒童1型糖尿病血糖控制達標率(HbA1c<7.5%)僅為41.55%[11]。糖尿病患兒因胰島素絕對或相對不足導致血糖升高、炎癥及應激狀態，常發生糖尿病酮癥酸中毒，影響了內分泌系統的穩定。

3.1 GH、IGF-1與胰島功能的關系

GH是一種具有胰島素反向調節作用的高血糖激素，其作用與胰島素相反，可增加肝臟和腎臟的葡萄糖產量，并減少外周組織對葡萄糖的攝取，GH過度合成可導致葡萄糖耐受不良及糖尿病的發生[12]。GH在脂肪組織中可誘導脂肪分解，并釋放游離脂肪酸，過量游離脂肪酸的產生可導致脂毒性，破壞細胞膜的完整性，改變細胞的酸堿平衡，并引發有害脂質的產生，導致骨骼肌胰島素抵抗和葡萄糖耐量降低[13]。GH的大部分生理作用是通過IGF-1實現的。IGF-1是一種結構上與胰島素相似的激素，在兒童成長中參與調節生長和細胞增殖，在葡萄糖代謝中有類胰島素樣作用，通過與胰島素受體結合增強對葡萄糖的吸收，促進糖原合成和乳酸分泌，提高人體肝臟和肌肉組織對胰島素的敏感性，發揮降糖作用。IGF-1具有負向調節GH的作用，IGF-1合成減少可刺激GH過度分泌，引起胰島素抵抗，低水平IGF-1已被證明與胰島素減少有關[14]。IGF-1還可與脂聯素相互作用促進脂肪合成，抑制脂肪組織分解，具有降脂作用，低血清IGF-1水平與血脂異常有關[15]。有研究顯示，與健康同齡人相比，兒童糖尿病常出現GH/IGF-1軸異常[16]。在胰島素缺乏的狀態下，GH/IGF-1軸因肝臟中GH抵抗而發生改變，導致GH分泌過多和循環IGF-1濃度低[17]。

3.2 GH、IGF-1與兒童糖尿病血糖控制以及胰島β細胞的相關性

本研究發現，兒童糖尿病GH/IGF-1軸異常與血糖控制存在明顯關系，血清GH水平在Ⅲ組中最高，Ⅰ組中最低，而血清IGF-1水平在Ⅲ組中最低，Ⅰ組中最高，說明GH過度合成及IGF-1缺乏與糖尿病患兒血糖控制不良有關。分析原因可能為：GH/IGF-1軸失調，GH合成增多，IGF-1合成減少，增加糖異生，抑制周圍靶器官對葡萄糖的敏感性和利用度，引起血糖升高及胰島素抵抗。本研究相關性分析結果也顯示，血清IGF-1水平與FPG、2hPG、FINS、HbA1c、FC-P、2hFC-P、HOMA-IR均呈負相關，GH與之均呈正相關，表明GH/IGF-1軸失調可能引起糖代謝紊亂和胰島素抵抗，進而導致血糖控制不良。本研究進一步分析發現，血清IGF-1水平與HOMA-β、△C-P30/△G30、△I30/△G30、C-PAUC/GAUC、IAUC/GAUC均呈正相關，GH與之均呈負相關，提示GH/IGF-1軸與胰島β細胞功能衰退亦有關。有研究顯示，胰島β細胞數量進行性減少，胰島素分泌受損在糖尿病血糖紊亂中發揮重要作用，而胰島β細胞功能障礙與β細胞生長和凋亡間失衡有關[18]。GH/IGF-1軸可調節胰島β細胞的生長、存活、分化和胰島素分泌[19]，其中IGF-1可促使胰島素受體底物-2的酪氨酸磷酸化，激活磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B，Akt)信號通路[20]；PI3K/Akt信號通路的激活可誘導胰島β細胞增殖，促進胰島β細胞存活，維持胰島β細胞的數量，進而抑制胰島素抵抗，改善胰島β細胞功能[21]。由此可見，GH/IGF-1軸可能通過調控胰島β細胞功能參與兒童糖尿病的發病及進展過程。本研究線性回歸分析結果顯示，HOMA-β、HOMA-IR、△C-P30/△G30、HbA1c均是影響GH/IGF-1軸的相關因素；提示血糖控制不良、胰島素抵抗、胰島β細胞功能障礙也可能在一定程度上影響GH/IGF-1軸穩態。

綜上，糖尿病患兒血清GH水平增高，血清IGF-1水平降低，GH/IGF-1軸失調與其血糖控制不良及胰島β細胞功能障礙有關。本研究局限之處在于樣本例數偏少，且多為1型糖尿病患兒，尚需進一步招募2型糖尿病患兒并收集資料，以證實GH/IGF-1軸在2型糖尿病患兒中的作用機制及臨床意義。