组织缺氧对2型糖尿病患者胰岛素抵抗的影响

徐红双，金立，张伟

（齐齐哈尔医学院附属第三医院 内分泌科，黑龙江 齐齐哈尔 161000）

2型糖尿病（type 2 diabetes mellitus, T2DM）是成人发病型糖尿病，多在35～40岁后发病，占糖尿病总数≥90%。随着人们生活水平的提高和饮食习惯的改变，T2DM发病率呈逐年上升趋势。胰岛素抵抗（insulin resistance, IR）是T2DM的主要发病机制，也是代谢综合征（metabolic syndrome, MS）发生、发展的核心因素。此时患者体内产生胰岛素的能力并未完全丧失，部分患者甚至出现胰岛素产生过多的现象，但胰岛素的作用效果出现不同程度的降低，即胰岛素处于相对缺乏的状态[1]。本研究回顾性分析T2DM患者的组织缺氧指标与IR，重点探讨两者的关系，初步分析组织缺氧在IR发生的可能机制。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2015年1月-2016年10月该院首次确诊的182例T2DM患者为研究对象。纳入标准：①既往未服用任何影响血糖、血压及调脂等药物；②临床资料完整可靠。排除标准：①合并严重的心、脑、肝及肾等脏器疾病，以及血液系统疾病或肿瘤；②近2周内有急性感染史或大量酗酒史。

1.2 方法

1.2.1 资料收集 收集患者的年龄、性别、受教育情况及吸烟与饮酒史，并测量其身高、体重、腰围（WC）、臀围及体脂比，据此计算体重指数（BMI）和腰臀比（waist-hip ratio, WHR）。

1.2.2 血糖和IR程度 采集每个受试者的5 ml空腹静脉血，血清经低温离心分离后置于-80℃冷冻保存待测。采用Cobase 411电化学发光分析仪及配套的试剂（瑞士罗氏公司）测定空腹血糖（FPG）、总胆固醇（TC）、三酰甘油（TG）、低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）及高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C），采用德国西门子公司ADVIA Centaur XP化学发光仪检测空腹胰岛素（fasting insulin, Fins）。以稳态模式评估法公式评价IR的严重程度，即胰岛素抵抗指数（homeostatic model assessment-insulin resistance, HOMA-IR）=[FPG（mmol/L）×Fins（mIU/L）]/22.5；胰岛素敏感指数（homeostatic model assessment-insulin sensitivity, HOMA-IS）=1/[FPG（mmol/L）×Fins（mIU/L）]。

1.2.3 组织缺氧指标 采用μs-2200全自动五分类血液细胞分析仪（深圳库贝尔公司）检测所有患者的血常规指标，记录其血红蛋白（Hb），采用ELISA试剂盒（武汉华美生物工程公司）检测血缺氧诱导因子1α（hypoxia inducible factor-1α, HIF-1α）、2，3- 二磷酸甘油酸（2，3-diphosphoglycerate, 2，3-DPG）水平，采用雷度ABL80 FLEX系统检测静脉血乳酸水平。

1.3 诊断标准

参考2004年中华医学会制定的标准进行MS诊断，具备以下4组中的任意≥3项即可诊断为MS：超重或肥胖：BMI≥25 kg/m2；高血压：血压≥140/90 mmHg，或已确诊为高血压并治疗；高血糖：FBG≥6.1 mmol/L和（或）餐后2 h血糖≥7.8 mmol/L，或已确诊为糖尿病并接受治疗；血脂异常：空腹血TG≥1.7 mmol/L和（或）HDL-C女性＜1.0 mmol/L、男性＜0.9 mmoL/L。据此可将所有患者分为MS组（49例）和非MS组（133例），MS组除有高血糖外，还合并其他≥2项组分。

1.4 统计学方法

数据分析采用SPSS 19.0统计软件，计量资料以均数±标准差（±s）表示，两组比较采用t检验，多组比较采用方差分析，两两比较行SNK-q检验，相关分析采用Pearson法，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组血IR和组织缺氧相关指标比较

两组FPG、FINS、HOMA-IR、Hb、HIF-1α、血乳酸水平及HOMA-IS比较，采用t检验，差异有统计学意 义（P＜0.05）；MS 组 FPG、Fins、HOMA-IR、Hb、HIF-1α及血乳酸水平高于非MS组，HOMA-IS低于非MS组。见表1。

2.2 以Hb三分位法分组后各组血IR和组织缺氧相关指标比较

以Hb三分位法分组，根据所有患者Hb水平的三分位数分成3组。3组FPG水平比较，差异无统计学意义（P＞0.05）；3组Fins、HOMA-IR、HIF-1α、2，3-DPG及血乳酸水平比较，采用F检验，差异有统计学意义（P＜0.05）。随着Hb水平提高，Fins、HOMAIR、HIF-1α、2，3-DPG及血乳酸水平逐渐升高，而 HOMA-IS逐渐降低；＞163.5组 Fins、HOMA-IR、HIF-1α及血乳酸水平高于其他两组，血2，3-DPG水平高于＜150.2组，HOMA-IS低于其他两组；150.2～163.5组Fins、HOMA-IR、HIF-1α及血乳酸水平高于＜150.2组，HOMA-IS低于＜150.2组。见表2。

表1 两组血IR和组织缺氧相关指标比较 （±s）

表1 两组血IR和组织缺氧相关指标比较 （±s）

血乳酸/（mmol/L）MS 组（n =49） 8.50±1.13 9.95±2.22 3.76±1.57 10.01±0.00 161.30±12.80 95.70±31.10 6.42±1.33 2.98±0.76非MS组（n =133） 8.11±0.89 8.84±2.51 3.19±1.26 0.01±0.00 155.30±15.10 80.20±35.50 5.97±1.57 2.71±0.57 t值 2.431 2.727 2.527 2.625 2.472 2.698 1.784 2.580 P值 0.016 0.007 0.012 0.009 0.014 0.008 0.076 0.011组别 FPG/（mmol/L） （mIU/L） HOMA-IR HOMA-IS Hb/（g/L）Fins/HIF-1α/（pg/ml）2，3-DPG/（μmol/L）

2.3 IR与组织缺氧相关指标的相关性分析

HOMA-IR与Hb、HIF-1α、2，3-DPG及血乳酸水平均呈正相关（P＜0.05）；HOMA-IS与Hb、HIF-1α、2，3-DPG、血乳酸水平均呈负相关（P＜0.05）。见表3。

表2 以Hb三分位法分组后各组血IR和组织缺氧指标比较 （±s）

表2 以Hb三分位法分组后各组血IR和组织缺氧指标比较 （±s）

注：1）与＞163.5 g/L组比较，P ＜0.05；2）与150.2～163.5 g/L组比较，P ＜0.05

血乳酸/（mmol/L）＜150.2 组（n =60） 8.08±0.63 8.25±1.971）2） 2.95±0.921）2） 0.02±0.011）2） 68.1±28.71）2） 5.80±1.231） 2.53±0.551）2）组别 FPG/（mmol/L） （mIU/L） HOMA-IR HOMA-IS HIF-1α/（pg/ml）Fins/2，3-DPG/（μmol/L）150.2～163.5组（n =61） 8.21±0.95 9.13±2.021） 3.33±0.981） 0.013±0.011） 84.2±30.11） 6.11±1.35 2.78±0.611）＞163.5 组（n =61） 8.37±1.02 10.03±2.11 3.73±1.02 0.012±0.01 100.6±29.5 6.36±1.33 3.03±0.62 F值 1.011 4.829 3.983 4.340 13.123 3.568 5.006 P值 0.366 0.009 0.020 0.014 0.000 0.030 0.008

表3 IR与组织缺氧相关指标的相关性分析

3 讨论

MS包括肥胖、高血糖、高血压及高脂血症等要素，是体内一系列心脑血管危险因子集结的重要现象。MS可增加个体发生冠心病和脑卒中等严重心脑血管疾病的发生风险、增加心脑血管时间的患病率与死亡风险，严重威胁人类的健康，且MS与T2DM密切相关。本研究结果表明，MS组存在IR与组织缺氧。虽然MS是多种因素综合作用的结果，其病因尚未完全阐明，但目前国内外均认为IR是MS发生、发展的核心。张梅珍等[2]研究表明，与老年非MS患者比较，老年MS患者的空腹血清葡萄糖、胰岛素水平升高，胰岛素敏感性指数（insulin sensitivity index, ISI）降低。提示MS患者存在IR，且MS组分数目越多，ISI越小。ISI与超敏C反应蛋白、白细胞介素6等炎症因子呈负相关，“炎症-IR-MS”可能是动脉粥样硬化性心血管疾病发病学的普遍机制之一。薛磊等[3]发现，APN-11391位点GA和AA突变基因型是MS的危险基因型，血清APN水平与HOMA-IR呈负相关，提示两者相互作用，与MS的发生有关。俞丹等[4]研究表明，具有MS危险因素的非DM人群的餐后血糖异常率较高，应积极筛查餐后血糖。

本研究选取血Hb、HIF-1α、2，3-DPG及乳酸等4个指标表示组织缺氧方面。Hb是体内重要的携带氧气O2和二氧化碳CO2的蛋白质，故能直观反映体内是否存在组织缺氧现象。HIF-1能通过转录与转录后调控使机体产生一系列反应，与缺氧适应、炎症发展及肿瘤生长等均有关。HIF-1是一种异源二聚体，由HIF-1α和HIF-1β 2个亚单位构成，其中后者在细胞内稳定表达，前者在翻译后即被降解。在正常情况下，细胞中难以检测到HIF-1α的表达；而在缺氧状态下，其生成增加、降解过程被抑制，形成有活性的HIF-1，调节多种基因的转录，此时血清HIF-1α水平也升高，故HIF-1α被视为缺氧基因表达的总开关，其特异性很强。2，3-DPG是Hb的重要变构效应物，红细胞内的2，3-DPG通过结合脱氧血红蛋白来稳定其空间构象，降低Hb与O2的亲合力，促进两者解离，使氧解离曲线发生右移，增加氧的释放。在缺氧条件下，体内会代偿性地增加红细胞内2，3-DPG的浓度来进行调节。乳酸是体内糖代谢的中间产物之一，在新陈代谢和运动中乳酸不断被产生，但通过乳酸循环，血乳酸的浓度保持相对稳定。只有在乳酸产生过快、运输不及时和难以被及时运走时，才会出现乳酸浓度升高，而乳酸的运输速度受到组织氧化能力的影响。当体内发生组织缺氧时，三羧酸循环中丙酮酸出现氧化障碍，促使血中乳酸的累积增加，故血乳酸浓度也可间接反映体内的缺氧状况。

本研究发现，MS患者的Hb、HIF-1α、血乳酸水平均升高，提示MS组的缺氧程度高于非MS组。徐静等[5]动物实验表明，糖尿病肾病大鼠的肾小球与肾小管均有HIF-1α与EPO的表达，且随着造模时间的延长，两者表达水平逐渐增高，提示糖尿病肾病因出现微循环障碍，引起组织缺氧，上调HIF-1α与促红细胞生成素的表达。ZIOBRO等[6]认为，MS患者体内红细胞中的脂质增多，红细胞膜的结构异常、流动性降低，导致其运输O2的能量降低，故机体处于慢性组织缺氧状态。KAWAMOTO等[7]研究表明，通过对日本社区健康体检人群的统计，证实Hb与MS组分呈正相关。

近年来，越来越多的学者开始关注体内组织缺氧与胰岛素抵抗之间的关系[8-9]。王慧等[2]研究表明，肥胖患者的HOMA指数与脂肪组织HIF-1α表达升高，且两者存在正相关，提示肥胖患者脂肪组织存在缺氧与周身IR，两者具有相关性。T2DM患者存在慢性组织缺氧，其缺氧程度与IR呈正相关，组织缺氧可能是T2DM发展中的关键步骤。当机体处于组织缺氧时，容易引起糖类、脂质的代谢紊乱，逐渐出现DM、血脂异常等多种代谢性疾病。当这些代谢疾病出现时，又能加剧代谢紊乱的程度、发生IR，严重者则出现以糖类代谢紊乱为主要表现的MS；反过来IR通过组织（如脂肪组织）缺氧，引起糖类、脂质的代谢紊乱，组织缺氧可能又能导致胰岛素的敏感性降低、加速IR。此外本研究并未发现MS患者血2，3-DPG水平升高，且不同Hb分组的血2，3-DPG水平比较无差异，其与HOMA-IR、HOMA-IS有相关性，这可能是由于2，3-DPG主要存在于红细胞中，而本研究检测血清2，3-DPG的浓度，故其变化不明显。

综上所述，T2DM患者存在慢性组织缺氧和IR现象，两者有密切关系，慢性组织缺氧可能诱发机体代谢紊乱、加速IR。