胰腺内脂肪沉积与2型糖尿病相关性的MRI研究进展

段秀苹，雷 燕，唐 伟

（1.川北医学院附属医院放射科，检验科，四川 南充 637000；2.四川省医学影像重点实验室，四川 南充 637000）

近年来，糖尿病的发病率逐渐增加，已成为全球的公共健康问题［1］；胰腺脂肪沉积与2 型糖尿病发生、发展的关系也受到越来越多的关注。在肥胖人群及糖尿病患者中，若脂肪沉积在非脂肪细胞内外间质内可导致胰岛素抵抗及胰腺β 细胞功能受损，与2 型糖尿病密切相关［2-4］。超声、CT、MRI 可对组织中的脂肪进行定量或半定量分析［5-13］。相比超声和CT，MRI 具有多序列成像、软组织分辨力高、敏感区分脂肪与非脂肪组织等优点，通过不同的序列成像可准确、无创地分析胰腺内脂肪含量［6，11］。本文对胰腺内脂肪定量的MRI 技术优缺点、胰腺内脂肪分布、胰腺脂肪沉积与2 型糖尿病相关性和研究进展进行综述。

1 胰腺内脂肪分布及其病理作用

胰腺内脂肪可分为细胞内脂肪和细胞外脂肪，细胞内脂肪指分布于胰岛和腺泡细胞内的甘油三酯；细胞外脂肪指分布于胰腺小叶间隔或替代胰腺实质的脂肪细胞或脂肪组织，也可按解剖位置分为小叶间脂肪和小叶内脂肪［9］。胰岛细胞内甘油三酯分布主要与瘦素及胰岛素作用有关［14-15］。在肥胖人群中，瘦素相对较少或瘦素作用缺陷，抑制脂质合成减弱、胰岛细胞内酯化增强，导致甘油三酯在胰岛细胞中分布［14］。高胰岛素和高血糖可影响脂肪合成，导致甘油三酯在胰岛细胞中分布，高血糖导致线粒体β 氧化减少，使甘油三酯在细胞内积聚。胰岛素抵抗促进外周脂解、循环中游离脂肪酸增加，胰岛β 细胞长期暴露于高血糖和较高水平的游离脂肪酸中导致细胞内甘油三酯增加［15-16］。

将器官内脂肪划分为细胞内和细胞外脂肪比根据解剖位置划分更准确，细胞内脂肪位于细胞质内，与线粒体相邻，可快速转化长链酰基进入线粒体氧化胰腺β 细胞，导致β 细胞功能受损；细胞外脂肪是浸润的脂肪组织，位于小叶间隔，其可能通过代谢活化、释放游离脂肪酸和脂肪细胞因子影响胰岛结构和β 细胞功能［17-18］，且细胞外脂肪相对惰性，在沉积初期通过合理治疗、锻炼可能逆转恢复正常［19-21］。细胞内、外脂肪在疾病的病理过程中所起的作用不同。

2 胰腺脂肪沉积与2 型糖尿病的相关性

胰腺脂肪沉积与一些胰腺疾病或代谢综合征存在相关性［12，22-24］，其导致胰腺腺泡坏死的病因均可能导致脂肪替代胰腺正常组织，胰腺囊性纤维化或黏液黏滞症、急性或慢性胰腺炎、胰腺癌等均可导致胰腺组织被脂肪组织替代［24-25］，肥胖、非酒精性脂肪肝、2 型糖尿病等代谢综合征与胰腺脂肪沉积有关［12，20-21，26］。

胰腺脂肪沉积与2 型糖尿病的发展及β 细胞功能障碍密切相关。QUICLET 等［27］发现，高脂饮食喂养的新西兰肥胖小鼠胰腺脂肪含量增加且胰岛细胞功能受损，血糖水平升高。与腹股沟白色脂肪组织的脂肪细胞相比，胰腺脂肪细胞可诱导胰岛素分泌过多，并释放更高水平的游离脂肪酸。而胰岛素抵抗也是脂肪肝的诱因之一，胰腺脂肪变性通过脂肪细胞与胰岛细胞的相互作用引起β 细胞功能障碍。与脂肪肝相比，脂肪胰是2 型糖尿病更强的危险因素。动物实验［28］证实，长期接受高脂饮食的幼龄糖尿病模型大鼠最先出现胰岛素抵抗，随后胰岛β 细胞功能受损，喂养8～16 周后血糖升高，出现糖尿病体征，其糖尿病的发生可能与高脂饮食导致胰腺内甘油三酯沉积有关。WANG 等［29］对照研究患有非酒精性脂肪胰和未患有非酒精性脂肪胰的受试者，结果发现前者的糖尿病发病率高于后者，非酒精性脂肪胰与糖尿病的发生具有显著相关性。LU 等［30］通过MRI三点Dixon 法定量测量糖尿病患者胰腺内的脂肪含量，结果证实糖尿病患者胰腺内脂肪含量较正常人高。以上研究结果均表明胰腺脂肪含量与2 型糖尿病密切相关。此外，文献［27］报道间歇性禁食可减少胰腺脂肪含量，预防糖尿病的发生。因此，测定胰腺脂肪含量对糖尿病的防治有重要意义。

动物实验［28］发现，接受高脂饮食喂养的糖尿病模型大鼠约10 周时血糖水平明显上升成为糖尿病大鼠，而约4 周时其胰腺脂肪含量开始增加，8 周龄时显著增加，表明大鼠胰腺脂肪含量在2 型糖尿病发生前就已经开始升高。MAGGIO 等［31］发现，肥胖人群胰腺脂肪含量高于非肥胖人群，胰岛β 细胞功能受损出现在无糖尿病的肥胖人群中，进一步说明胰腺脂肪含量增加早于2 型糖尿病发生。HEISKANEN 等［32］研究发现，通过运动训练干预，糖尿病前期及2 型糖尿病患者的胰腺脂肪含量、腰围、皮下和内脏脂肪均可减少，胰腺脂肪浸润程度减轻，胰岛β 细胞功能改善。GABORIT 等［33］通过减肥手术限制患者摄入热量后发现，患者胰腺脂肪含量降低，胰岛素抵抗改善，指出胰腺脂肪含量降低可能有助于改善胰岛β细胞功能。可见，胰腺脂肪沉积与2 型糖尿病的发生、发展密切相关，通过对胰腺脂肪含量的监测，可实现对糖尿病前期的早发现早诊断，并及时采取干预措施。

3 MRI 定量组织脂肪技术在检测胰腺脂肪含量中的应用

基于MRI 脂肪定量的技术包括脂肪饱和、MRS及化学位移法［11，34-35］，3 种技术的原理相同，利用脂肪组织中H 质子和水分子中H 质子的进动频率差异进行脂肪定量，选择合适的水-脂分离技术将两者区分，分别采集来自水、脂的信号。水、脂的信号强度分别代表组织中水和脂肪的含量，从而计算出组织内脂肪含量。

脂肪饱和技术是MRI 最早应用于脂肪定量的技术，由于扫描时间长、脂肪定量不准确等原因，以及MRS 和化学位移技术在脂肪定量中的应用，目前该技术已很少应用［36］。MRS 能准确定量组织中相对水的脂质含量［37］。由于水、脂共振频率的差异在MRS谱线上位置不同，可分别计算水峰、脂肪峰下的面积，定量组织中脂肪含量。MRS 可对组织中不同脂肪含量范围（0～100%）进行定量评价，可作为其他影像学方法脂肪定量评价的参考标准［6］。MRI 化学位移脂肪定量通过双回波技术，在水-脂同相位和水-脂反相位分别采集信号［38］，计算得出脂肪信号强度的百分比，代表组织内脂肪含量百分比。

MRS 和化学位移技术均能较准确地测定组织内的脂肪含量，其中MRS 曾被认为是金标准，能检测低至0.5%的脂肪［39］。动物实验［40］证实，MRS 无创性检测胰腺甘油三酯的含量与生物组织化学测量较一致。但单体素MRS 丢失了解剖信息，多体素MRS 耗时长，且波谱质量易受磁场均匀程度影响。由于胰腺体积较小，MRS 测定胰腺脂肪含量易受磁场均匀性、呼吸动度及胰腺周围脂肪组织的影响［11］。HU 等［11，22］比较MRS 测定肝脏、胰腺脂肪含量的变异系数，结果发现2 次测量胰腺脂肪含量的变异系数为15.2%，肝脏脂肪含量的变异系数仅为4.7%，且个别胰腺波谱脂肪峰偶尔出现显著升高。因此，MRS 测量腹部较小器官胰腺脂肪含量的一致性及重复性较差。

HU 等［11］认为相对于MRS，化学位移技术在 测定胰腺脂肪含量时不受呼吸动度、操作者经验的影响及单一体素兴趣区的限制，且对磁场均匀性相对不敏感，成像简单快速，可提供高的空间分辨力及解剖细节图像，在脂肪分数图像上易避开非脂肪组织。利用化学位移技术测量腹部较小的器官，如胰腺的脂肪含量较MRS 准确［11，23］。因此，MRI 定量测量胰腺脂肪更适合采用化学位移技术。

4 MRI 定量胰腺脂肪沉积与2 型糖尿病的相关性

TUSHUIZEN 等［22］采用MRS 比较2 型糖尿病组与非糖尿病组胰腺内脂肪含量，结果证实非糖尿病组的胰腺脂肪含量与胰岛β 细胞功能具有一定的负相关性，但在2 型糖尿病组无相关性。LU 等［30］通过三点Dixon 法对2 型糖尿病患者、非糖尿病患者进行胰腺脂肪定量，结果提示2 型糖尿病组胰腺脂肪含量高于非糖尿病组，且2 型糖尿病胰腺脂肪含量与β 细胞功能障碍相关，与胰岛素抵抗呈正相关。上述研究结果证实胰腺脂肪沉积可能是2 型糖尿病发病的潜在危险因素。

BEGOVATZ 等［9］联合利用MRS 和化学位移技术分别测定胰腺内小叶间脂肪含量，并比较小叶内脂肪含量在正常组、空腹血糖受损组、糖耐量降低组和2 型糖尿病组的差异，结果证实胰腺内脂肪沉积随年龄增大和糖耐量降低而增多，但与胰岛素分泌、β 细胞功能无相关性，且化学位移技术示受试者胰腺内脂肪沉积不均匀，部分胰腺区域缺乏脂肪沉积。胰腺内脂肪沉积不均匀是导致胰腺内脂肪与2 型糖尿病发生、发展相关性的研究结果差异的重要因素［9，11］。

目前有关MRI 技术测定胰腺细胞内、外的脂肪含量文献报道较少。随着MRI 技术的发展，如能分别定量胰腺细胞内、外脂肪的分布，了解其与2 型糖尿病发生、发展的相关性，将对2 型糖尿病的预防及治疗产生重要影响。此外，研究［41］表明，2 型糖尿病患者胰腺血流灌注比血糖正常患者更缓慢、灌注时间更长，因此，糖尿病患者的胰腺fMRI 可能有进一步发掘价值，今后应加强对这方面的研究。

总之，MRI 能够早期发现胰腺脂肪沉积及无创性准确评估胰腺脂肪沉积的严重程度，这对2 型糖尿病的早期干预及治疗具有重要的临床价值。