低水平砷暴露的2型糖尿病患者尿砷与糖化血红蛋白的关系

肖 琛，翁 帆，刘洁仪，肖柏香，王晓会，柳怀湘，谢易容，赵志强，*，何 云，*

(1.中山大学公共卫生学院毒理学教研室，广东广州 510080；2.广州市越秀区疾病预防控制中心，广东 广州 510120；3.中山大学眼科中心防盲治盲办公室，广东 广州 510060)

砷是广泛分布于环境中的类金属，长期高剂量砷暴露可对人体造成全身性、多脏器多系统的损害，与肿瘤、心血管系统疾病、糖尿病等代谢性疾病的发生发展相关。以往研究重点关注高砷暴露区或者职业暴露人群[1]。随着技术改革、工业防护提高和人们生活习惯改善，低水平慢性砷暴露对人体健康影响的问题日益突出，而低水平慢性砷暴露对人体健康影响存在争议，且相关机制尚不明确。研究表明高水平砷暴露会影响糖尿病的发生发展，高水平砷暴露引起人体糖化血红蛋白(hemoglobin A1C，HbA1C)含量增加，糖化血红蛋白可以较直观反映糖尿病患者血糖情况，部分反映疾病严重情况及药物控制情况。而非职业人群中低浓度砷暴露对糖尿病发生、发展以及对糖化血红蛋白的影响研究较少且尚无定论[2]。本研究对广州市2型糖尿病人群进行流行病学调查及实验室检测分析，旨在探讨非职业低水平砷暴露与2 型糖尿病患者糖化血红蛋白水平的关系，为合理制定砷标准提供理论依据，为控制糖尿病发生发展提供线索。

1 对象与方法

1.1 研究人群的选择

本研究已通过中山大学医学伦理委员会审批，参与调查的患者均已签署知情同意书。该研究选择2018年广州市某区在册的糖尿病慢病管理人群作为研究对象。纳入标准：依据1999 年WHO 标准诊断为2 型糖尿病的患者；排除标准：①有明确的职业砷接触史或砷中毒病区生活史；②伴有系统性疾病和除2 型糖尿病之外其他内分泌疾病患者以及有严重器质性病变患者。

1.2 基本资料收集

编制问卷，由经过培训的调查员按照问卷内容进行调查，内容主要有：①一般状况，包括患者的年龄、性别、职业和文化程度等；②既往病史、家族史，包括糖尿病、高血压等病史与家族史，既往史的确诊参照临床医生的诊断；③体格检查资料，由社区医院医务人员对患者的身高、体重、腰围、心电图、收缩压和舒张压等进行测量。血压测量采用汞柱血压计，按照1999 年WHO 高血压诊断标准，收缩压≥140 mmHg和(或)舒张压≥90 mmHg或既往诊断为高血压。体格检查使用仪器均在当天开展测量前统一校正。体质指数(body mass index，BMI)=体质量(kg)/身高2(m2)。

1.3 生物样本的采集与处理

调查当日，由具有资质的医生及护士采集患者空腹静脉血，包括乙二胺四乙酸(ethylene diamine tetraacetic acid，EDTA)抗凝和促凝两组，EDTA 抗凝血直接送实验室用于检测糖化血红蛋白；促凝血经4 000 r/min 离心10 min 分离血清用于血糖和生化等检测。尿样由患者自行留取中段尿，调查人员收集后送实验室检测尿常规，余下尿样冻存于-80 ℃冰箱，用于尿砷等检测。

1.4 一般指标检测

取促凝血分离后的血清，采用全自动生化分析仪检测空腹血糖、血脂、脂蛋白与肝功能等指标；采用胰岛素ELISA 试剂盒检测空腹胰岛素水平。取EDTA抗凝全血，采用高效层析色谱法测定糖化血红蛋白含量。采用全自动尿液分析仪检测尿常规指标。药物控制后糖化血红蛋白标准即糖化血红蛋白水平＜7.0%为血糖正常或控制达标，糖化血红蛋白水平≥7.0%为血糖异常或控制不达标。

1.5 尿砷检测

尿砷检测采用电感耦合等离子质谱仪(inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS)测定。取出冰冻尿液样品于室温下解冻，将尿样混匀后，取400 μL 到15 mL 离心管中，加入20 μL 超纯硝酸混匀，置于4℃冰箱中过夜酸化；于冰箱中取出样本，在室温下放置0.5 h，加入1%(V/V)硝酸稀释尿样至6 mL，之后4 000 r/min 离心10 min，取上清液进行检测；采用碰撞模式检测，仪器参数设置如下：冷却气流速为15.0 L/min，辅助气流速为0.8 L/min，雾化器流速为1.0 L/min；蠕动泵速为40 r/min；雾化器温度为2 ℃；氦气流速为5.0 mL/min。以浓度为10 μg/L的73Ge溶液为内标。

1.6 不同尿砷组别分组

根据患者尿砷水平，将401 例2 型糖尿病患者按尿砷水平三等分的标准分组为3 个不同剂量组。低砷组：尿砷水平＜第33百分位数；中砷组：第33百分位数≤尿砷水平＜第66百分位数；高砷组：尿砷水平≥第66百分位数。

1.7 统计学方法

利用Excel 建立数据库，导入SPSS 20.0软件进行统计学分析。采用方差分析研究多组间计量资料，采用χ2检验研究计数资料，采用方差分析的趋势检验研究糖尿病相关指标随尿砷变化趋势，采用多变量非条件logistic回归分析探讨糖化血红蛋白的影响因素。以α=0.05为检验水准。

2 结 果

2.1 2型糖尿病患者尿砷水平及分布情况

本研究采用ICP-MS 方法检测尿砷，检出限为0.009 μg/L，共纳入2型糖尿病患者401例，尿砷水平在5.52～167.61 μg/L 范围波动，中位数为38.31 μg/L，小于均值48.89 μg/L。第25 百分位数为24.53 μg/L，第33 百分位数为28.64 μg/L，第66 百分位数为53.10 μg/L，四分位数间距为48.25 μg/L，具体如表1所示。

2.2 不同尿砷组别2型糖尿病患者的基本状况

比较各尿砷组间基本状况，结果表明各尿砷组间患者年龄、糖尿病病程、BMI 和腰围差异无统计学意义(P＞0.05)，但各尿砷组间性别构成不同，差异有统计学意义(P＜0.05)(见表2)。

表1 2型糖尿病患者尿砷水平(μg/L，n=401)

表2 不同尿砷组别2型糖尿病患者的基本状况比较

2.3 不同尿砷组别2型糖尿病患者实验室检查结果

不同尿砷水平的2 型糖尿病患者之间，空腹胰岛素、甘油三酯、总胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇、γ-谷氨酰转肽酶以及血清肌酐和尿肌酐水平的差异无统计学意义(P＞0.05)。不同尿砷水平的2 型糖尿病患者之间空腹血糖差异亦无统计学意义(P＞0.05)，但中砷组和高砷组的空腹血糖水平略高于低砷组。3 组间糖化血红蛋白水平差异有统计学意义(P＜0.05)，且有升高趋势，两两比较结果表明高砷组与低砷组的差异有统计学意义(P＜0.05)。尿砷水平在3组间的差异有统计学意义(P＜0.05)。见表3。上述结果提示糖化血红蛋白水平可能与尿砷存在浓度依赖关系。

表3 不同尿砷组别2型糖尿病患者实验室检查结果比较

2.4 2 型糖尿病患者糖化血红蛋白水平随尿砷变化情况

为进一步分析糖尿病相关指标与尿砷水平之间的线性变化趋势，本研究采用方差分析对血糖、血脂和糖化血红蛋白水平在低、中、高砷组间进行趋势检验。结果表明仅糖化血红蛋白变化趋势有统计学意义(P＜0.05)。尽管2型糖尿病患者的空腹血糖水平表现为低砷组＜中砷组＜高砷组，但变化趋势无统计学意义(P＞0.05)。见图1。

图1 2型糖尿病患者糖化血红蛋白水平随尿砷变化趋势图

2.5 药物控制后糖化血红蛋白异常的2型糖尿病患者在不同尿砷组别中的分布差异

糖尿病患者糖化血红蛋白控制目标通常为小于7%，本研究据此将患者分为药物控制后糖化血红蛋白正常和异常两组，用卡方检验进一步分析不同尿砷水平之间药物控制后糖化血红蛋白异常的患者分布是否存在差异。结果表明，随着尿砷水平的增加，糖化血红蛋白控制正常人数逐渐减少，异常人数逐渐升高，差异有统计学意义(P＜0.05)。见表4。

表4 不同水平尿砷组中糖化血红蛋白控制异常患者分布(n，%)

2.6 2型糖尿病患者糖化血红蛋白影响因素分析

以上研究结果提示，2 型糖尿病患者的尿砷水平可能是糖化血红蛋白的影响因素，本研究通过多变量logistic 回归分析进行验证。结果（表5）表明尿砷是糖化血红蛋白的影响因素，与低砷组比，中砷组的OR(95%CI)为1.035(0.520，2.062)，高砷组的OR(95%CI)为2.077(1.049，4.110)，差异具有统计学意义(P＜0.05)。同时，本研究也发现糖化血红蛋白与空腹血糖、甘油三酯、总胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇也有关联(P＜0.05)，其中空腹血糖、总胆固醇是危险因素，而甘油三酯、高密度脂蛋白胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇是保护因素。

表5 糖化血红蛋白影响因素多变量logistic回归分析结果

3 讨 论

2 型糖尿病是多病因引起的胰岛素分泌不足或者利用障碍的代谢紊乱综合征。随着人们生活方式的改变，全球范围内糖尿病发病率逐渐增加，中国糖尿病患者人数大幅增加，糖尿病已成为严重威胁人们健康并增加社会负担的公共卫生问题。糖尿病人群因长期的高血糖及伴随的蛋白质、脂质代谢异常，容易发生肾病、视网膜病、神经组织病变等并发症，具有较高的致残率、致死率。本研究对象是广州市社区居民糖尿病视网膜病变筛查项目2 型糖尿病患者，调查人群总体糖化血红蛋白达标率为56.1%，说明在居民糖尿病控制率方面存在提升空间，同时，调查人群中低水平暴露下的尿砷水平与糖化血红蛋白存在关联，是影响糖化血红蛋白的重要因素。因此，相关部门需要采取更加有效的公共卫生措施进一步控制糖尿病人群糖化血红蛋白水平，以便减少糖尿病并发症发生率，减轻社会负担。

砷是广泛存在于环境中的类金属，对人体皮肤、心血管[3]、神经系统有损伤效应。国际癌症研究机构(IARC)将砷列为人类致癌物。砷进入人体后，经过生物代谢后，60%～70%砷通过尿液排出体外，因此尿砷水平可以较好代表砷在人体中的内暴露水平。本研究中2 型糖尿病人群尿砷平均水平为38.81 μg/L，以往研究报道[4]内蒙古某饮水型砷中毒病区人群研究中尿砷水平最低为184.29 μg/L，提示本研究调查对象接触的砷是低水平的。中国八省份一般人群研究[5]报道一般人群尿砷的几何均数为13.72 μg/L，东部地区为14.14 μg/L，因此本研究中2 型糖尿病人群尿砷水平高于正常人群尿砷中水平，而且加拿大2 型糖尿病患者健康监测相关文献有相似报道[6]，提示2型糖尿病人群整体尿砷水平可能比一般非糖尿病人群高。这可能与糖尿病患者对砷的摄取能力比非糖尿病患者更强有关，有文献报道糖尿病小鼠组织器官对三价砷的摄入增加[7]。

糖化血红蛋白能够稳定可靠地反映近期120 天内的血糖水平，是糖尿病人群中最容易检测的生物标志物之一，在糖尿病预防、诊断、治疗中发挥重要作用。糖化血红蛋白基本不受检测时血糖浓度影响，且不受患者运动、禁食、情绪波动影响。糖化血红蛋白也与患者抽血时间及胰岛素使用无直接关系，因此糖化血红蛋白水平是2 型糖尿病患者长期控制的重要监测指标。糖化血红蛋白水平受年龄的影响[8]，而本研究中不同砷暴露组的2 型糖尿病人群的年龄均为50～60岁，可排除年龄差异对糖化血红蛋白影响。各种疾病(主要是肝硬化、溶血性疾病、脾肿大)也会影响糖化血红蛋白的影响[9]，而本研究在选择研究对象前排除了伴有系统性疾病和除2 型糖尿病之外其他内分泌疾病患者以及有严重器质性病变的患者。

研究表明，糖化血红蛋白与冠脉疾病[10]或者颈动脉内膜增厚[11]的发生发展相关，糖化血红蛋白与糖尿病人群患心血管疾病[12]、糖尿病肾病[13]的风险相关。因此检测糖化血红蛋白可以及时预测糖尿病患者的心血管疾病。既往研究表明[14]，一般人群糖化血红蛋白含量为5.46%，本研究中2 型糖尿病人群低砷组、中砷组、高砷组药物控制后糖化血红蛋白含量平均值分别为6.963%、7.147%、7.335%，均明显高于一般人群，说明2 型糖尿病人群在药物控制后糖化血红蛋白含量难以降至一般人群水平，且高砷组、中砷组2 型糖尿病患者的药物控制后糖化血红蛋白平均值均大于药物控制后糖化血红蛋白水平正常的标准(HbA1C＜7.0%)。因此，即使在低水平砷暴露下，2型糖尿病人群控制后糖化血红蛋白水平与其尿砷水平相关。

本研究分析了环境中低水平砷暴露水平对2 型糖尿病人群糖化血红蛋白的影响。高砷组糖尿病人群的糖化血红蛋白控制达标率低于低砷组，且达标率随着砷暴露剂量的增加而减少。因此，在低水平砷暴露下，砷暴露水平的增加也影响2 型糖尿病患者药物控制后糖化血红蛋白水平。以往研究[15]表明，随着糖化血红蛋白升高，2型糖尿病患者胰岛β细胞功能障碍不断加重。本研究高砷组糖尿病患者糖化血红蛋白水平高于低砷组，2 型糖尿病人群尿砷水平与糖化血红蛋白水平之间存在关联，且随着尿砷水平的升高，人体糖化血红蛋白浓度增加，与巴基斯坦糖尿病人群相关文献报道相似[16]。

综上所述，2 型糖尿病人群尿砷水平与糖化血红蛋白水平存在关联，且随着尿砷水平的升高，人体糖化血红蛋白浓度增加，可能进一步促进糖尿病发生发展并增加糖尿病心血管并发症的风险。由于本研究采用的是横断面研究，未能阐明低水平砷暴露下尿砷水平与糖化血红蛋白之间的因果关系。未来研究将继续探讨低水平砷暴露下尿砷水平与糖化血红蛋白之间的因果关系及作用机制。