2型糖尿病治疗后近期骨骼肌改变的MR氢谱研究

孙沛毅，宋英儒，陈青云

2型糖尿病治疗后近期骨骼肌改变的MR氢谱研究

孙沛毅1，宋英儒2*，陈青云3

投稿日期：2015-08-31

接受日期：2015-10-19

目的 探讨非消瘦2型糖尿病治疗后，MR氢谱(1H MR spectroscopy，1H-MRS)测定骨骼肌细胞内脂质(intramyocellular lipid，IMCL)及细胞外脂质(extramyocellular lipdid，EMCL)相对含量的变化特点，并分析IMCL相对含量与评估胰岛素抵抗指标(HOMA-IR指数)的关系。材料与方法 搜集初发非消瘦2型糖尿病患者30例，其中胰岛素联合二甲双胍药物治疗组20例，非药物治疗组10例；健康志愿者10名作对照组。所有受检者分别于第0周(0 d)、2周(14 d)、4周(28 d)行1H-MRS扫描，测定右小腿比目鱼肌内IMCL及EMCL相对含量。期间治疗组每次1H-MRS扫描前测定HOMA-IR指数。利用SPSS17.0统计软件包，对各组IMCL及EMCL前后比较用方差分析或秩和检验，治疗组IMCL与HOMA-IR指数做线性回归分析。结果 药物治疗组4周时IMCL相对含量及HOMA-IR指数变化统计学差异有显著性意义(P值分别为0.008、0.015)，且对应呈降低趋势。治疗组IMCL相对含量与对应HOMA-IR指数均呈正相关关系。结论1H-MRS测定的小腿比目鱼肌IMCL可量化、敏感地反映非消瘦2型糖尿病治疗后胰岛素抵抗状态变化，能为临床评估胰岛素抵抗提供帮助。

磁共振波谱学；肌肉；糖尿病，2型；脂类代谢紊乱

2型糖尿病患者多伴有胰岛素抵抗，其中以非消瘦型最为显著。目前认为脂毒性是胰岛素抵抗的重要形成因素之一[1]。研究表明，骨骼肌细胞内脂肪(intramyocellular lipid，IMCL)的含量异常增高是胰岛素抵抗的一个重要的特征，且IMCL含量与胰岛素抵抗呈明显正相关[2-3]。那么准确测量IMCL对于判断胰岛素抵抗的程度和评估改善胰岛素抵抗疗效就有重要的临床意义。

MR氢谱(1H magnetic resonance spectroscopy，1H-MRS)技术作为无创性、准确性、可重复性测定细胞内脂质正越来越多地受到重视[4-5]。本研究通过对初发非消瘦2型糖尿病患者采用1H-MRS重复测定右小腿比目鱼肌IMCL，并观察在胰岛素抵抗治疗情况下IMCL相对含量是否相应敏感地变化；进一步探讨比目鱼肌IMCL相对含量与临床评估胰岛素抵抗指标(HOMA-IR指数)是否存在相关性；旨在为临床评估胰岛素抵抗的程度提供敏感的无创性检查方法。

1　材料与方法

1.1一般资料

选取2012年12月至2013年10月在广西医科大学第一附属医院经药物治疗的初发非消瘦的2型糖尿病患者20例设为药物治疗组，其中男、女各10例，平均年龄36.5岁，中位年龄37岁，诊断依据1999年WHO制定的诊断：空腹血糖>7.0 mmol/ L和(或)餐后2 h血糖>11.1 mmol/L，病程6个月至2年不等，药物治疗采用临床最常用的胰岛素泵持续皮下注射联合二甲双胍口服片治疗[6]。同时选取经门诊诊断的非消瘦的2型糖尿病且未作药物治疗，作生活饮食干预的患者10例(男、女各5例)设为非药物治疗组，其平均年龄34.6岁，中位年龄35岁，病程<2年；年龄与性别相当的健康志愿者10名(男、女各5名)设为对照组。所有研究对象均无严重糖尿病急慢性并发症、严重其他非糖尿病疾患及无MRI检查禁忌证，均签署知情同意书。

1.2临床指标采集与MRI检查方法

三组受试者分别在0周、2周及4周行连续两次行右小腿比目鱼肌1H-MRS检查，取平均值代表该受试者在这个时间段的IMCL、EMCL定量值；其中治疗组在采集血生化指标后行1H-MRS扫描，测定空腹血糖(FPG)、空腹胰岛素(FINS)，并计算HOMA-IR指数，HOMA IR=(FPG×FINS)/22.5[7]

(FPG单位用mmol/L，FINS单位用mIU/L)，其中药物治疗组2、4周为暂停胰岛素用药1 d后再测空腹血糖、空腹胰岛素。检查设备为3.0T MRI和MRS一体化MR系统(PHILIPS Achieva 3.0T)，采用体部线圈。右侧胫骨粗隆水平下方10 cm贴维生素E胶囊l枚用作定位，行比目鱼肌(胶囊水平)1H-MRS检查。首先采用自旋回波(SE)序列以膝关节为中心行冠状面、矢状面、横断面三个方向T1WI定位，冠状面、矢状面层厚4 mm，层间距4 mm；横断面层厚5 mm，层间距5 mm，反转角90°，TR 500 ms，TE 20 ms；感兴趣区(volume of interest，VOI)置于比目鱼肌的同一肌束内，避开T1WI显示的肌间脂肪及筋膜高信号(图1)；MRS采用单体素点分辨自旋回波(point resolved echo spin spectroscopy，PRESS)法，FOV 12 mm×12 mm×12 mm，TR 2000 ms，TE 50 ms，数据点1024，带宽140 Hz，常规令水半高宽<25 Hz (<0.20 ppm)，信号采集次数96次。

数据主要采集右小腿比目鱼肌内感兴趣区(VOI)内的脂谱线图像，谱线中位于3.02×10-6ppm为肌酸(Cr)波峰，位于1.3×10-6ppm为细胞内脂质(IMCL)，位于1.5×10-6ppm处为肌细胞外脂质(EMCL)波峰，依据波峰的高度和宽度测量峰下面积。将Cr峰下面积作为参照，经MRI后处理软件计算IMCL、EMCL相对于Cr的比值，即为IMCL、EMCL相对含量(图2)。

1.3研究方法及统计学方法

研究三组受试者分别在0周、2周及4周不同时间段行比目鱼肌相同部位1H-MRS测量的IMCL及EMCL相对含量的差异是否有统计学意义；检验HOMA-IR治疗前后的差异是否有统计学意义。

研究治疗组短期治疗前后比目鱼肌IMCL相对含量与HOMA-IR指数的相关性分析并计算相关系数。采用SPSS17.0软件，计量资料以均数±标准差(±s)表示。各组自身前后IMCL及EMCL对比、药物组HOMA-IR指数前后对比用方差分析或秩和检验，并两两比较；药物组IMCL与HOMAIR指数做线性回归分析。检验水准α=0.05，P<0.05设为差异有统计学意义。

图1　MRI右小腿比目鱼肌内感兴趣区定位 图2 MRS采集IMCL、EMCL数据Fig. 1 MRI volume of interest location in right soleus. Fig. 2 IMCL and EMCL data by MRS.

2　结果

2.11H-MRS测量结果

三组受试者分别在0周、2周及4周不同时间段行比目鱼肌相同部位1H-MRS测得IMCL及EMCL相对含量的差异。对照组在不同时间段测量值方差分析结果，IMCL的F=0.171、P=0.844，EMCL 的F=0.644，P=0.533；非药物治疗组在不同时间段测量值方差分析结果，IMCL的F=0.019，P=0.981；EMCL的F=0.184，P=0.863；统计学分析结果表明，对照组及非药物治疗组的IMCL和EMCL值在不同时间段的差异均无统计学意义。药物治疗组在不同时间段测量值方差分析结果，IMCL的F=5.249，P=0.008<0.05；行LSD及SNK法两两比较，结果为0周与2周，P=0.465；2周与4周，P=0.021；0周与4周，P=0.003；统计学分析结果表明，IMCL在4周时发生显著变化。EMCL不符合正态分布，选用秩和检验，P=0.512，即差异无统计学意义。三组不同时间段IMCL及EMCL相对含量分布情况，见图3A～F。

2.2治疗组治疗前后HOMA-IR的差异

HOMA-IR值不符合正态分布，但经对数转换后的值符合正态分布[7]，故采用对数转换后的值行方差分析，其结果显示：非药物治疗组F=0.962，P=0.388，提示差异无统计学意义；药物治疗组F=4.556，P=0.015，提示差异有显著性意义，再行LSD及SNK两两比较，分析结果显示，0周与2周P=0.881，0周与4周P=0.009，2周与4周P=0.014，即提示HOMAIR的差异在4周时有明显变化。

2.3治疗组治疗前后IMCL相对含量与HOMA-IR的相关性分析

治疗组在0周、2周及4周三次IMCL相对含量与HOMA-IR对数值均符合正态性分布，故相关性检验可选用直线回归方法。结果表明，比目鱼肌IMCL相对含量与HOMA-IR对数值呈明显正相关，其相关性情况见表1。

表1　比目鱼肌IMCL相对含量与HOMA-IR的相关性Tab. 1 Correlation between IMCL of soleus and HOMA-IR

3　讨论

伴随着糖尿病患者血糖控制，病情改善，胰岛素抵抗也会改善。Bucher等[9]通过监测健康人2 h快速有效有氧运动后骨骼肌IMCL及胰岛素敏感性发现，胰岛素敏感性会升高，相应骨骼肌IMCL降低。Jazet等[10]通过短期限制饮食和降低体重改善2型糖尿病患者胰岛素抵抗同时，发现IMCL含量是呈下降趋势的。Tamura等[11]对14例2型糖尿病患者分成两组，一组采用单纯饮食治疗，另一组为饮食加运动治疗，2周后用1H-MRS检测IMCL较前下降，葡萄糖钳夹试验检测胰岛素敏感性亦升高，胰岛素抵抗得到改善。Huang等[12]对160例2型糖尿病患者随机分为四组后分别采用单纯持续皮下胰岛素注射治疗、持续皮下胰岛素注射联合罗格列酮治疗、持续皮下胰岛素注射联合二甲双胍治疗、持续皮下胰岛素注射联合α-硫辛酸治疗3个月，将治疗前后体重指数、腰臀比、HOMAIR、比目鱼和胫骨肌IMCL等指标进行对比，发现体重指数、腰臀比、HOMA-IR均较前降低，对于骨骼肌的IMCL，治疗后各组均有下降。越来越多的研究表明1H-MRS测定的骨骼肌IMCL不仅可评估胰岛素情况，也可及时反映胰岛素变化情况。

图3　三组三次IMCL及EMCL相对含量分布图。A：健康组三次IMCL相对含量分布图，三次IMCL变化不著；B：健康组三次EMCL相对含量分布图，EMCL前后变化不大；C：非药物治疗组三次IMCL相对含量分布图，IMCL变化无统计学差异；D：非药物治疗组三次EMCL相对含量分布图，EMCL变化无统计学差异；E：药物治疗组三次IMCL相对含量分布图，IMCL变化有统计学差异，其呈下降趋势；F：药物治疗组三次EMCL相对含量分布图，EMCL变化无统计学差异Fig. 3 Distribution map of IMCL and EMCL relative content in all groups at different examination duration. A: Distribution map of IMCL relative content in control group at different examination duration，and IMCL had no obvious difference inThreeTimes. B: Distribution map of EMCL relative content in control group at different examination duration, and EMCL had not clear changed before and after. C: Distribution map of IMCL relative content in Non drug group at different examination duration, and changes of IMCL had no statistical difference. D: Distribution map of EMCL relative content in Non drug group at different examination duration, and changes of EMCL had no statistical difference. E: Distribution map of IMCL relative content in drug group at different examination duration， and changes of IMCL had signifcant downward. F： Distribution map of EMCL relative content in drug group at different examination duration, and changes of EMCL had no statistical difference.

笔者通过观察10名健康志愿者不同时间段重复测量小腿比目鱼肌IMCL及EMCL相对含量，发现无明显变化，这说明MR氢谱不仅能准确、稳定地反映糖尿病患者肝脏、胰腺的脂肪含量[13-14]，在相对测量面积较小的骨骼肌亦可稳定地量化细胞内外脂质，这与文献报道相符[4-5]。本次实验通过选用临床最常用较快控制患者血糖，改善胰岛素抵抗的一种药物治疗方案与生活方式干预为主的非药物治疗方案进行短期对比观察，其结果显示，非药物治疗组短期内反映胰岛素抵抗情况的HOMA-IR无显著变化，相应的IMCL亦变化不著，而药物治疗组，大多数患者2周左右血糖已控制平稳，但IMCL及HOMA-IR指标无明显变化，进而在4周时HOMA-IR指数明显降低，而1H-MRS测定的小腿比目鱼肌IMCL相对含量也相对应敏感地降低，充分提示IMCL可敏感地反映胰岛素抵抗变化情况。本研究结果还显示IMCL相对含量与HOMA-IR呈正相关关系，提示小腿比目鱼肌的IMCL监测可较好地量化胰岛素抵抗程度，可作为临床评估胰岛素抵抗变化情况的量化指标之一。

本研究仅是间接通过HOMA-IR指数粗略反映胰岛素变化情况，研究结果虽显示胰岛素抵抗变化与相应骨骼肌IMCL变化有较好的一致性，但仍需更多的研究进一步验证IMCL是否准确、敏感地反映胰岛素抵抗的变化情况。总之，MR氢谱作为一种可重复及量化检测活体骨骼肌IMCL的一种无创性影像技术，将为临床评估胰岛素抵抗状态提供非常有力的帮助。

［

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1H magnetic resonance spectroscopy study onThe shortTerm changes of skeletal muscle afterTreatment inType 2 diabetes mellitus

SUN Pei-yi1, SONG Ying-ru2*, CHEN Qing-yun3
1Departent of Radiology，The First Affliated Hospital of Guangxi University of Chinese Medicine, Nanning 530023, China
2Department of Radiology，The First Affliated Hospital of Guangxi Medical University，Nanning 530021, China
3Endocrine Department，The First Affliated Hospital of Guangxi Medical University，Nanning 530021, China

*CorrespondenceTo: Song YR, E-mail: syrhqq@163.com

31 Aug 2015, Accepted 19 Oct 2015

Objective：To evaluateThe changes of intramyocellular lipid (IMCL) and extramyocellular lipid (EMCL) atThe soleus of right leg by1H magnetic resonance spectroscopy (1H-MRS) afterTreatment within 4 weeks and correlateTo insulin resistance index (HOMA-IR) in incipient non-thinType 2 diabetes. Materials and Methods：Thirty incipience non-thinType 2 diabetes were collected, and divided into insulin with metforminTreatment group (n=20), no-drugTreatment group (n=10). Healthy volunteers acted as control group (n=10). All groups were underwent1H-MRS atThe soleus of right leg. IMCL and EMCL were evaluated at 0 days, 14 days (2 weeks), and 28 days (4 weeks). HOMA-IR ofTreatment group was measured correspondingTo duration of1H-MRS scans. Statistical analysis was performed using SPSS 17.0 package. One-way ANOVA or Kruskal-WallisTest were usedTo analyzeThe difference of IMCL and EMCL at each group. Pearson correlations were evaluated between IMCL and HOMA-IR inTheTreatment group. Results： IMCL and HOMA-IR were obviously reduced in drugTreatment group at 4 weeks (P=0.008, 0.015). IMCL inTreatment group correlatedTo HOMA-IR positively. Conclusions： IMCL at soleus evaluated by1H-MRS of non-thinType 2 diabetes was sensitive and quantifedToThe changes of insulin resistance level during shortTermTreatment.

Magnetic resonance spectroscopy; Muscles; Diabetes mellitus,Type 2; Lipid metabolism disorders

作者单位：
1. 广西中医药大学第一附属医院放射科，南宁 530023
2. 广西医科大学第一附属医院放射科，南宁 530021
3. 广西医科大学第一附属医院内分泌科，南宁 530021

宋英儒，E-mail：syrhqq@163.com

R445.2；R322.7+4

A

10.3969/j.issn.1674-8034.2015.11.007

广西教育厅科研项目(编号：201010LX034)

孙沛毅, 宋英儒, 陈青云. 2型糖尿病治疗后近期骨骼肌改变的MR氢谱研究.磁共振成像, 2015, 6(11): 833-837.

ACKNOWLEDGMENTS Scientific research project of Guangxi Education Department (No. 201010LX034).