2型糖尿病患者的静息能量消耗及底物氧化利用研究

韩明明，齐玉梅，孙学丽，张 葳，徐东平

（1.天津医科大学三中心临床学院，天津300170；2.天津市第三中心医院营养科，天津市人工细胞重点实验室，天津 300170）

2型糖尿病是以慢性高血糖为特征的代谢性疾病，其基本病理为胰岛素分泌绝对或相对不足，进而引起能量及碳水化合物、脂肪、蛋白质等的代谢异常。国外研究显示2型糖尿病患者的静息能量消耗（resting energy expenditure，REE）升高[1]，并且报道糖尿病状态和种族均是REE的独立影响因素[2]。而我国关于2型糖尿病的REE研究较少，且该疾病患者静息状态下的蛋白质、脂肪和碳水化合物氧化利用情况尚未见报道。本文选取不同糖化血红蛋白水平（HbA1c）的2型糖尿病患者，研究其REE及蛋白质、脂肪和碳水化合物氧化利用情况，报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 随机选择2008年12月～2009年11月住院的2型糖尿病患者86例，男43例，女43例；选择同期门诊健康体检者20例，男10例，女10例。所有研究对象年龄为45～75岁。2型糖尿病采用世界卫生组织（WHO）糖尿病专家委员会提出的诊断标准（1999）：2型糖尿病症状（多尿、烦渴多饮及难以解释的体重减轻）及口服葡萄糖耐量试验（OGTT）2h血糖值≥11.1mmol/L。门诊健康体检者均排除糖尿病。研究对象均排除肝、肾功能异常，甲状腺功能异常及严重呼吸、心脏疾病者。

1.2 方法

1.2.1 分组 2型糖尿病患者HbA1c≤7%为A组，7%～9%为B组，≥9%为C组[3]。门诊健康体检者为对照组。

1.2.2 检测指标

1.2.2.1 （1）REE实测值与预测值；（2）呼吸商(respiratory quotient,RQ)和非蛋白呼吸商（non-protein respiratory quotient,npRQ）；（3）蛋白质、脂肪和碳水化合物氧化率。均采用美国SensorMedics公司的Vmax 29测试系统（即代谢车）进行测定。

原理：采用间接测热法。采用面罩通气法收集呼出气体，吸进及呼出的气体经气体分析装置分析O2、CO2浓度，通过微机计算单位时间内的氧耗量（VO2）和二氧化碳的产生量（VCO2），计算出RQ，即平均CO2产生量与O2消耗量的比值。输入24h尿总氮（TUN）数值，根据Weir公式｛REE（kcal/d）= [3.94（VO2）+1.1（VCO2）]×1.44-2.17（TUN）｝计算实测REE；计算npRQ及蛋白质、碳水化合物和脂肪的氧化率。

测试要求：测定前代谢车主机需开机预热30min，并采用标准气体校正，至定标通过。患者需在餐后2h以上，安静休息30min后平卧。测定时室温保持20℃～25℃，连续测定20min。

REE预测值：代谢车所给出的预测值由Harris-Benedict公式[4]计算所得。

男性：REE（kcal/d）=66.5+13.8×体重（kg）+5.0×身高（cm）-6.8×年龄（岁）；

女性：REE（kcal/d）=655.1+9.6×体重（kg）+1.8×身高（cm）-4.7×年龄（岁）。

1.2.2.224 h尿总氮：REE测试前1d留取24h尿液，采用凯氏定氮法测定。

1.2.2.3 HbA1c：采用亲和层析微柱法测定。

1.2.2.4 体表面积（body surface area，BSA）：采用赵松山提出的适合中国人的计算公式：体表面积（m2）=0.00659×身高（cm）+0.0126×体重（kg）-0.1603。

1.2.2.5 体重指数[5]（body mass index，BMI）：BMI=体重（kg）/[身高（m）]2。正常18.5kg/m2≤BMI<24kg/m2；超重24kg/m2≤BMI<28kg/m2；肥胖BMI≥28kg/m2。

1.3 统计学方法 采用SPSS 13.0统计分析软件。计量资料以均数±标准差（±s）表示。各组内实测值与预测值的比较采用配对资料的t检验；多组间计量资料比较采用单因素方差分析，方差不齐采用多组独立样本的秩和检验，组间两两比较采用多重比较；多组间率的比较采用行×列表χ2检验。α=0.05作为检验水准。

2 结果

2.1 基线资料比较 由表1可见，糖尿病各组性别、年龄、身高、体重和BMI与对照组比较，差异均无统计学意义（P均＞0.05），具有可比性。各组BMI值均在超重范围。

表1 糖尿病各组与对照组基线资料比较（±s）Tab 1 Comparison of baseline date in diabetic groups and control group（±s）

表1 糖尿病各组与对照组基线资料比较（±s）Tab 1 Comparison of baseline date in diabetic groups and control group（±s）

组别对照组A组B组C组男/女（例）10/1012/1216/1615/15年龄（岁）59±562±960±860±8身高（cm）163±8162±10163±7164±9体重(kg) 71±1269±1570±1169±10BSA（m2）1.81±0.191.78±0.241.80±0.181.80±0.16BMI（kg/m2）26.3±3.125.8±4.326.2±3.125.7±3.4

2.2 各组间实测REE及与预测REE的比较 由表2可以看出，糖尿病各组实测REE均高于对照组，约12.3%，但只有B组与对照组比较有统计学差异。糖尿病各组实测REE/体重和实测REE/体表面积均高于对照组（P＜0.05），但糖尿病各组间比较无统计学差异。糖尿病患者的预测REE值，有38例在实测值的±10%范围之内，44例低于该范围下限，4例高于该上限，平均水平低于实测值，差异有统计学意义。而对照组预测REE均在实测REE的±10%范围之内，且两者之间无差异。

2.3 糖尿病各组与对照组RQ和npRQ的比较 由表3可见，各组RQ和npRQ均值在0.80～0.82之间。各组内RQ与npRQ比较，差异均无统计学意义（P＞0.05）。糖尿病各组RQ和npRQ均随HbA1c水平升高而降低，但各组间RQ及npRQ分别比较，差异均无统计学意义。

表2 糖尿病各组和对照组实测REE及预测REE的比较（±s）Tab 2 Comparison of measured REE and predicted REE in diabetic groups and control group（±s）

表2 糖尿病各组和对照组实测REE及预测REE的比较（±s）Tab 2 Comparison of measured REE and predicted REE in diabetic groups and control group（±s）

与对照组比较*P＜0.05

例数20243230组别对照组A组B组C组实测REE（kcal/d）1422±2761544±3381602±271* 1541±268实测REE/体重[kcal/（kg·d）] 20.2±2.722.6±3.3* 22.9±2.7* 22.4±3.9*实测REE/BSA [kcal/（m2·d）] 782.9±99.5861.5±99.0* 888.2±102.9* 857.3±125.8*预测REE（kcal/d）1424±1981393±2751408±2011401±170预测REE/体重[kcal/（kg·d）] 20.3±1.220.3±1.820.2±1.420.3±1.7预测REE/BSA [kcal/（m2·d）] 785.5±32.8776.9±51.9780.2±42.2778.1±38.7

表3 糖尿病各组和对照组RQ及npRQ的比较（±s）Tab 3 Comparison of RQ and npRQ in diabetic groups and control group（±s）

表3 糖尿病各组和对照组RQ及npRQ的比较（±s）Tab 3 Comparison of RQ and npRQ in diabetic groups and control group（±s）

组别对照组A组B组C组例数20242828RQ 0.81±0.100.82±0.050.81±0.060.80±0.08npRQ 0.81±0.120.82±0.060.81±0.070.80±0.09

2.4 各组蛋白质、脂肪和碳水化合物氧化率的比较 如图1所示，各组脂肪氧化所占比例为48.90%～52.50%，高于碳水化合物和蛋白质。糖尿病各组脂肪氧化率较对照组高，且随HbA1c水平升高而升高，相反，碳水化合物氧化率随HbA1c升高而降低。但三大营养素所占比例各组比较，差异均无统计学意义。

图1 各组蛋白质、脂肪和碳水化合物氧化率比较（%）Fig 1 Comparison of oxidative utilization rate of protein,fat and carbohydrate in four groups（%）

3 讨论

3.12 型糖尿病患者的REE特点 2型糖尿病患者物质代谢紊乱与能量代谢紊乱并存，合理调整能量摄入是2型糖尿病营养治疗的首要原则。能量摄入过低，机体处于相对饥饿状态，会加重脂类代谢紊乱；而摄入能量过高则难以控制血糖，使病情加重。只有在能量摄入与能量消耗保持平衡状态时，才有利于血糖的控制。一般认为，REE能反映总能量消耗的65%～70%，是临床上研究人体能量消耗的常用指标。本研究中糖尿病患者实测REE均值高于正常人群。由于REE受身高体重因素的影响，因此将其采用体重或体表面积进行校正后，所得的静息代谢率也均高于对照组。Huang等[6]曾研究肥胖糖尿病患者的静息代谢率，发现其高于肥胖非糖尿病患者，与本文研究结果一致。说明糖尿病疾病本身使REE增高。关于其增高的原因，国外相关研究认为糖尿病患者REE增高可能与蛋白质转换、无效底物循环、糖异生、胰高血糖素和交感神经系统活性增加有关，但具体机制尚不清楚[1]。

本文同时研究了糖尿病患者实测REE与预测REE之间的关系。结果显示，糖尿病患者的预测REE值平均水平低于实测值（P＜0.05）；而对照组实测REE与预测REE无差异。所以，预测值（即通过H-B公式计算）不能准确反映糖尿病患者的能量消耗，而应实际测量。

3.22 型糖尿病患者HbA1c水平与REE的关系

HbA1c是葡萄糖和血红蛋白反应的产物，是糖尿病病情监测、疾病诊断治疗及预后判断的重要指标[7]。中国、加拿大和美国的糖尿病指南中，均将HbA1c作为反映血糖控制程度的指标[3，8-10]。本文将不同糖化血红蛋白水平的实测REE，及采用体重和体表面积进行校正后的实测REE/体重和实测REE/体表面积，各组间进行比较，均无统计学差异，所以笔者认为还不能将糖化血红蛋白作为反映能量代谢水平的指标。

3.32 型糖尿病患者的RQ、npRQ值及蛋白质、脂肪和碳水化合物的氧化率 RQ值可以反映机体蛋白质、脂肪、碳水化合物氧化分解的比例，但机体氧化分解各种营养物质是一个复杂的过程，存在着一种营养物质向另一种营养物质的转化。正常人静息情况下，体内能量以碳水化合物为主，其次是脂肪和蛋白质。由碳水化合物和脂肪氧化产生的CO2量和消耗的O2量的比值称为npRQ。

本研究糖尿病各组RQ值和npRQ值与对照组比较无统计学差异，可能是因为糖尿病患者住院期间接受的是医院糖尿病治疗膳食（蛋白质约15%、脂肪约25%和碳水化合物约60%），而对照组自由饮食摄入。Hill等[11]曾研究8例进食不同膳食结构食物后的RQ：进食高碳水化合物（占60%）、高脂肪（占60%）和混合（蛋白质20%、脂肪45%和碳水化合物35%）食物的RQ值分别为0.86、0.75和0.79。显示RQ受饮食结构影响较大。而糖尿病各组在控制了饮食之后RQ和npRQ均值仍在0.80～0.82，进一步观察糖尿病各组脂肪和碳水化合物的氧化率，发现脂肪氧化率均值在50.79%～52.50%，碳水化合物仅占32.00%～33.88%，均反映了糖尿病患者糖氧化受阻、脂肪氧化增强现象。Boon等[12]的研究也显示2型糖尿病患者糖脂代谢紊乱时伴随全身脂肪氧化作用增强现象。糖尿病患者RQ和npRQ有随HbA1c水平升高而降低趋势，而脂肪的氧化率随HbA1c水平升高而升高，碳水化合物氧化率则逐渐降低。考虑血糖控制程度越差的患者，体内的糖氧化受阻越严重，但各组比较均无统计学意义。

综上所述，2型糖尿病患者的静息能量代谢平均水平高于正常对照组，且实测REE平均水平高于预测值，提示在临床营养治疗过程中应进行REE的测量。虽然HbA1c是糖尿病病情监测和控制水平的重要指标，但本文研究HbA1c水平不能真实反映REE，因此，在确定糖尿病患者总能量供给时不能依据HbA1c水平，应全面评估患者的代谢特点。糖尿病患者的RQ值偏低、脂肪氧化率升高，反映了患者可能存在糖氧化受阻、脂肪氧化作用增强现象。本次研究旨在观察糖尿病REE及三大营养素的氧化率特点，未进行干预，所以对照组是自由饮食摄入，而糖尿病患者接受的是医院膳食。另外需要指出的是，由于本研究例数的限制，结果外推至整个人群时还需大样本资料的支持。

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