不同尿碘水平的初診2型糖尿病患者血清代謝組分及腸道菌群生態(tài)的差異分析

顧俊菲,張斌華,陶少平

(皖南醫(yī)學(xué)院第二附屬醫(yī)院內(nèi)分泌科,安徽 蕪湖 241000)

人體是由自身細(xì)胞及共生的大量微生物細(xì)胞共同組成的復(fù)雜生命體。人體腸道微生物數(shù)量龐大、種類(lèi)繁多,被稱(chēng)為“第二基因組”。在人體微生物組學(xué)中,96%～99%的微生物聚集在胃腸道,腸道共生微生物數(shù)量高達(dá)1014個(gè)[1]。近年研究[2]表明,腸道菌群對(duì)內(nèi)分泌系統(tǒng)起著重要的調(diào)控功能。而人體內(nèi)碘水平主要受到飲食中碘攝入的影響,碘營(yíng)養(yǎng)除通過(guò)目前已知的調(diào)節(jié)甲狀腺激素(TH)水平和氧化還原系統(tǒng)影響代謝外[3],腸道機(jī)制可能也參與其中,但目前關(guān)于碘營(yíng)養(yǎng)狀況對(duì)甲狀腺以外器官和組織影響的研究較少。本研究擬通過(guò)分析碘營(yíng)養(yǎng)不良對(duì)初診2型糖尿病(diabetes mellitus type 2,T2DM)患者胰島素抵抗和糖脂代謝的影響和可能的新的腸道機(jī)制。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2019年9月至2022年2月皖南醫(yī)學(xué)院第二附屬醫(yī)院收治的149例初診T2DM患者作為研究對(duì)象。根據(jù)WHO碘營(yíng)養(yǎng)水平標(biāo)準(zhǔn)[4]界定分3組:A組為尿碘(UIC)<100 μg/L,設(shè)為碘營(yíng)養(yǎng)不足組(n=49);B組為100 μg/L≤UIC<300 μg/L,設(shè)為碘營(yíng)養(yǎng)充足組(n=54);C組為UIC≥300 μg/L,設(shè)為碘營(yíng)養(yǎng)過(guò)量組(n=46)。A組患者年齡26～73歲,UIC水平為58.3～98.7 μg/L;B組患者年齡25～86歲,UIC水平為102.20～278.60 μg/L;C組患者年齡29～82歲,UIC水平為300.2～368.1 μg/L。各組性別、年齡等一般資料比較,差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見(jiàn)表1。納入標(biāo)準(zhǔn):(1)所有受試者在采集研究數(shù)據(jù)時(shí)均未接受影響血糖的藥物治療。T2DM診斷根據(jù)WHO糖尿病標(biāo)準(zhǔn)診斷[5],空腹血糖≥7.0 mmol/L和/或餐后2 h血糖(2 h BG)≥11.1 mmol/L者;(2)完成饅頭餐試驗(yàn)或75 g葡萄糖耐量試驗(yàn)(OGTT),并采取空腹及糖負(fù)荷后120 min靜脈血,測(cè)定相對(duì)應(yīng)血糖、FIns及C肽水平者。排除標(biāo)準(zhǔn):(1)合并糖尿病急性并發(fā)癥如糖尿病酮癥酸中毒、高血糖高滲狀態(tài),其他特殊類(lèi)型糖尿病,惡性腫瘤者;(2)合并甲狀腺功能亢進(jìn)或功能減退的患者;(3)近兩周服用過(guò)含碘藥物如胺碘酮,或應(yīng)用含碘造影劑,或食用過(guò)高碘食品等。本研究獲得皖南醫(yī)學(xué)院第二附屬醫(yī)院臨床研究倫理委員會(huì)同意,所有患者均簽署知情同意書(shū)。

表1 各組患者一般資料及代謝情況比較

1.2 檢測(cè)指標(biāo)

1.2.1 體格檢查及實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)檢測(cè) (1)記錄所有受試者性別、年齡,測(cè)量患者身高、體重及血壓,計(jì)算體質(zhì)量指數(shù)(BMI)。(2)入院次日抽取患者空腹靜脈血用于HbA1c、TC、TG、空腹血糖(FBG)和FIns等檢測(cè)。所有受試者在抽取空腹血后,行75 g OGTT或饅頭餐試驗(yàn),分別檢測(cè)糖負(fù)荷后120 min血糖、血清C肽和FIns水平。血清FIns、C肽水平檢測(cè)采用化學(xué)發(fā)光法;HbA1c測(cè)定采用高效液相色譜法;采用日立7600A-020全自動(dòng)生化分析儀檢測(cè)血糖、TC、TG等指標(biāo)。觀察指標(biāo)計(jì)算公式,BMI=體質(zhì)量(kg)/身高2(m2);HOMA-IR=[FPG(mmol/L)×Flns(mIU/L)]/22.5。HOMA-β=20×Flns(mmol/L)/(FPG(mmol/L)-3.5)。

1.2.2 尿碘水平測(cè)定 尿標(biāo)本收集:患者檢查前1周內(nèi)正常作息及飲水,兩周內(nèi)不服用含碘藥物及高碘食品如海帶等,取患者清晨空腹的中段尿15 mL,囑其將尿樣于4 ℃保存。采用分光光度法行尿碘測(cè)定。

1.2.3 腸道菌群特征檢測(cè) (1)糞便標(biāo)本收集:將收集的糞便樣品液氮冷凍后保存在-80 ℃下。(2)從各組患者糞便標(biāo)本中各抽取20例患者使用16S rRNA基因測(cè)序?qū)航M成和豐度進(jìn)行檢測(cè)。同時(shí)對(duì)這些樣本使用氣相色譜-質(zhì)譜法對(duì)腸道來(lái)源糞便中7種主要腸道菌群代謝物SCFA(乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、異丁酸、異戊酸)進(jìn)行檢測(cè)[6]。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

2 結(jié)果

2.1 患者一般資料及其代謝情況比較

A、C兩組患者BMI高于B組(P<0.05),但A、C兩組比較,差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05);各組UIC水平比較:A組0.05);A、C兩組HbA1c、TC、TG、LDL、FPG、2 h BG及HDL比較,差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見(jiàn)表1。

2.2 各組患者胰島功能比較

A、C兩組患者空腹C肽、空腹FIns水平及HOMA-IR指數(shù)均高于B組患者,HOMA-β指數(shù)均低于B組患者(P<0.05),但上述各指標(biāo)A、C兩組比較,差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見(jiàn)表2。

表2 各組患者胰島功能情況比較

2.3 患者腸道菌群組成

在門(mén)分類(lèi)水平上,各組的腸道菌群主要都是由Actinobacteria,Bacteroidetes,Firmicutes和Proteobacteria組成。在屬分類(lèi)水平上,與B組相比,A、C組產(chǎn)生SCFA的細(xì)菌的豐度顯著降低,例如Pediococcus,Megasphaera和Enhydrobacter。見(jiàn)圖1。

2.4 患者腸道SCFA組成和臨床指標(biāo)相關(guān)性

乙酸、丙酸和丁酸占所有7個(gè)SCFA的70%以上。A組中丙酸、丁酸和戊酸的含量較B組均有降低,且丁酸的降低最為明顯(P<0.05);C組中丙酸和丁酸含量與B組相比降低,其中丁酸鹽的降低最為明顯(P<0.05)。A組中丁酸濃度與UIC正相關(guān),與HbA1c、FPG、HOMA-IR負(fù)相關(guān)(P<0.05)。C組中丁酸濃度與UIC負(fù)相關(guān),與HbA1c、FPG、HOMA-IR正相關(guān)(P<0.05)。見(jiàn)圖2。

3 討論

碘不僅在甲狀腺組織具有重要作用,而且在糖脂代謝方面也發(fā)揮重要作用。已有體內(nèi)實(shí)驗(yàn)[7-9]表明,長(zhǎng)期碘攝入過(guò)量可使小鼠血脂水平升高,且與高脂血癥存在量效關(guān)系。大規(guī)模流調(diào)分析[10]也認(rèn)為高水平碘含量與血脂異常之間存在流行病學(xué)上的聯(lián)系。國(guó)內(nèi)一項(xiàng)納入51 795名受試者的研究[11]證明,UIC≥300 μg/L與高甘油三酯血癥、高膽固醇血癥和高水平低密度脂蛋白膽固醇的發(fā)生呈現(xiàn)相關(guān)性。該研究發(fā)現(xiàn),UIC在300～799 μg/L時(shí)UIC濃度與代謝綜合征和糖耐量受損的發(fā)生呈現(xiàn)相關(guān)性。在500～799 μg/L時(shí)UIC濃度與糖尿病前期的發(fā)生呈現(xiàn)相關(guān)性。在補(bǔ)充碘后,中度或重度碘缺乏的女性血脂異常的程度有所改善[12]。因此,碘攝入不足或過(guò)量都可能給糖脂代謝帶來(lái)不良影響。

腸道菌群不僅通過(guò)自身參與機(jī)體穩(wěn)態(tài)和多種疾病調(diào)控,還通過(guò)產(chǎn)生多種代謝物如SCFA等對(duì)機(jī)體功能產(chǎn)生影響。因此包括碘攝入在內(nèi)的飲食習(xí)慣是腸道菌群及其代謝物構(gòu)成最重要的影響因素。現(xiàn)有研究多局限于碘營(yíng)養(yǎng)通過(guò)影響甲狀腺激素及抗氧化酶水平參與影響機(jī)體糖脂代謝[13-15],但可能的腸道因素及具體機(jī)制尚未闡明。

SCFA是腸道菌群通過(guò)對(duì)膳食纖維進(jìn)行發(fā)酵而產(chǎn)生,主要包括乙酸、丙酸、丁酸等[16],表明長(zhǎng)期碘營(yíng)養(yǎng)狀況的不同可對(duì)腸道菌群產(chǎn)生直接影響。本研究中,碘攝入充足患者較之其余兩組患者腸道菌群的比例及代謝物SCFA也發(fā)生改變,主要表現(xiàn)為存在較高豐度的產(chǎn)丁酸菌和代謝物丁酸。分析其原因可能是丁酸通過(guò)激活腸道上皮G蛋白偶聯(lián)的細(xì)胞表面受體影響腸道和宿主的代謝,予以代謝綜合征患者行腸道產(chǎn)丁酸菌或丁酸移植后,患者胰島素敏感性增加[17]。在肥胖小鼠中,口服丁酸鈉通過(guò)增加能量消耗和脂肪氧化導(dǎo)致體重減輕。高脂肪飲食的小鼠口服丁酸鹽可以減輕體重,改善胰島素敏感性[18]。多項(xiàng)體內(nèi)研究[19-20]表明,用短鏈脂肪酸治療可以減少或逆轉(zhuǎn)體重和肥胖的增加。

綜上,初診T2DM患者碘營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)與患者糖脂代謝及胰島素抵抗密切相關(guān)。碘營(yíng)養(yǎng)不良參與了初診T2DM患者糖脂代謝異常與IR的發(fā)生,腸道產(chǎn)丁酸菌豐度和代謝物丁酸水平的降低與代謝水平具有一定程度的相關(guān)性,具體機(jī)制有待通過(guò)動(dòng)物模型進(jìn)一步深入研究。通過(guò)監(jiān)測(cè)UIC水平并及時(shí)調(diào)整患者碘營(yíng)養(yǎng)攝入對(duì)于T2DM患者的糖脂代謝可能具有一定的意義。