维生素D对妊娠糖尿病胰岛素敏感性、TNF-α及氧化应激的影响

薛存希，杨雪丽，王鹏旭，宋小婷，袁慧娟

(郑州大学人民医院 内分泌科，河南 郑州 450003)

维生素D缺乏非常常见，与糖尿病、心血管疾病、跌倒、肿瘤和自身免疫性疾病等有关。流行病学资料显示，维生素D缺乏可以造成肥胖和代谢综合征，被认为是导致妊娠糖尿病 (gestational diabetes mellitus，GDM) 风险增加的因素之一[1]。由于胎儿发育迅速，尤其是妊娠末期的骨钙化，孕妇很可能会出现维生素D缺乏[2]。但维生素D缺乏对GDM患者糖代谢和胰岛素敏感性影响的机制尚不清楚。现有证据表明，维生素D可能有助于维持正常的葡萄糖稳态。部分研究认为补充维生素D可能降低GDM孕妇的空腹胰岛素浓度，改善GDM孕妇的胰岛素抵抗[3]。另一些研究也表明，维生素D可能通过修饰部分抗氧化酶而拥有抗氧化特征，并可保护胰岛β细胞抵抗凋亡[4]。本研究旨在探讨维生素D对GDM患者的代谢、全身炎症和氧化应激生物标志物的影响。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集在2018年10月至2019年3月于郑州大学人民医院妇产科确诊为妊娠糖尿病的患者(GDM组)70例和同期产检血糖正常的孕妇(对照组)70例。纳入标准：(1)GDM患者均符合美国糖尿病协会 (ADA) 2018年制定的诊疗标准[5]；(2)所有患者均为单胎妊娠且在孕中期(孕24～28周)的女性；(3)孕前无糖尿病、高血压等疾病或相关家族史；(4)前次妊娠未发生GDM，无其他妊娠期合并症。排除标准：(1)近6个月服用维生素D、钙制剂者；(2)患有骨折、慢性消耗性疾病、肿瘤、免疫性疾病等影响骨代谢的疾病者。本研究经过医院医学伦理委员会批准，并取得纳入研究者的知情同意。

1.2 观察指标 对受检者的个人史、生活史进行调查。询问两组受检者的孕前体质量和体质量指数(body mass index，BMI)，测量坐位血压。禁食水8 h后于次日清晨采集受检者的外周静脉血，采用己糖激酶终点法检测空腹血糖(fasting blood glucose，FBG)，采用液相离子交换层析法测定糖化血红蛋白(glycated hemoglobin，HbA1c)，使用化学发光免疫分析法测定空腹胰岛素(fasting insulin，FINS)，采用放射免疫法测定血清25羟维生素D[25(OH)D]水平，采用酶联免疫吸附法(enzyme linked immunosorbent assay，ELISA)测定血清肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)、还原型谷胱甘肽(reduced glutathione，GSH)水平。

1.3 评价指标计算 以稳态模式胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)评价胰岛素敏感性，计算公式为：胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)=(FBG×FINS)/22.5；以稳态模式胰岛β细胞分泌指数(HOMA-β)评价胰岛β细胞功能，计算公式为：HOMA-β=20×FINS/(FBG-3.5)。

2 结果

2.1 两组一般资料的比较 与对照组相比，GDM组患者年龄较大、孕前体质量较重、孕前BMI较高，差异有统计学意义 (均P<0.05)。两组间孕周、孕次、产次、收缩压、舒张压比较，差异无统计学意义(均P>0.05)。见表1。

表1 两组患者一般资料的比较

注：1 mm Hg=0.133 kPa。

2.2 两组糖代谢指标的比较 与对照组相比，GDM组患者FBG、HbA1c、HOMA-IR升高，HOMA-β降低(均P<0.001)；两组间FINS水平比较，差异无统计学意义(P>0.05)。见表2。

表2 两组患者糖代谢指标的比较

注：FBG—空腹血糖；FINS—空腹胰岛素；HOMA-IR—胰岛素抵抗指数；HOMA-β—胰岛β细胞分泌指数；HbA1c—糖化血红蛋白。

2.3 两组25(OH)D、炎症因子和氧化应激指标的比较 与对照组相比，GDM组25(OH)D水平降低，TNF-α水平升高，GSH水平降低 (均P<0.05)；两组间SOD水平比较，差异无统计学意义(P>0.05)。见表3。

表3 两组患者25(OH)D、炎症和氧化应激指标的比较

注：25(OH)D—25羟维生素D；TNF-α—肿瘤坏死因子；SOD—超氧化物歧化酶；GSH—还原型谷胱甘肽。

2.4 血清25(OH)D与各指标的相关性 Pearson相关性分析显示，25(OH)D与FBG(r1=-0.685，P1=0.006)、HOMA-IR(r2=-0.437，P2=0.035)、HbA1c(r3=-0.387，P3=0.033)、TNF-α(r4=-0.537，P4=0.016)呈负相关，与HOMA-β(r5=0.341，P5=0.038)、GSH(r6=0.265，P6=0.041)呈正相关，与FINS、SOD无相关性。

3 讨论

妊娠糖尿病是一种常见的妊娠期并发症，极易导致不良妊娠结局，对孕产妇及胎儿的生命健康都有极大危害。GDM的发生主要经历胰岛素抵抗、高胰岛素血症、β细胞分泌功能受损的过程，胰岛素分泌障碍和胰岛素抵抗是导致GDM的重要原因。目前认为遗传因素、营养因素、炎性因子、氧化应激、维生素D缺乏等均与GDM的发生有密切关系[6]。本研究中GDM组的年龄、孕前体质量、孕前BMI、FBG、HbA1c、HOMA-IR、HOMA-β与对照组相比，差异均有统计学意义，表明GDM孕妇存在胰岛素抵抗和β细胞分泌功能受损，GDM孕妇血清25(OH)D降低，TNF-α升高、GSH降低，也表明GDM是一种多因素共同介导的疾病。

最近研究表明，维生素D在糖代谢及胰岛素抵抗中发挥重要作用[7]。维生素D及其活性形式[1,25-(OH)2D3]是有效的免疫调节剂，而25(OH)D具有更长的生物半衰期，可作为反映体内维生素D状况的最佳指标。活性维生素D通过与胰腺细胞上的维生素D受体 (vitamin D receptor, VDR) 结合增强胰岛素的生成与分泌。此外，外周组织的胰岛素靶器官例如肝脏、脂肪以及肌肉组织也表达VDR，维生素D可以增强外周组织的胰岛素敏感性。另外，维生素D水平可能对葡萄糖稳态有依赖性，维生素D可以通过结合胰岛素靶细胞的VDR、改变胰岛素信号或增加葡萄糖转运蛋白4活性，直接减轻胰岛素抵抗。此外, 维生素D通过调节细胞内外Ca2+水平变化间接影响胰岛素作用。维生素D严格调节Ca2+的稳态，维持细胞内Ca2+水平，使胰岛素能够发挥正常的生理作用[8]。

由于胎儿发育迅速，尤其是妊娠末期的骨钙化，加之孕妇自身较少的户外活动和紫外线暴露，孕产妇在怀孕期间极易出现维生素D缺乏，尤其是GDM孕妇[9]。本研究也表明，GDM组孕妇血清25(OH)D水平较低，存在维生素D不足。研究显示妊娠糖尿病母亲脐血中低25(OH)D水平会增加胰岛素抵抗, 而早孕期低水平25(OH)D可能影响胰岛素信号通路，增加孕妇未来发生2型糖尿病的风险[3]。本研究中，25(OH)D表达水平降低，25(OH)D与FBG、HOMA-IR、HbA1c呈负相关，与HOMA-β呈正相关，表明维生素D水平与胰腺β细胞功能呈正相关，与胰岛素抵抗呈负相关。

低度慢性炎性反应是许多慢性病的标志，可能通过胰岛素抵抗的启动促进T2DM发生。炎症因子如TNF-α活性增强可以促进脂肪分解引起血浆游离脂肪酸水平增高，抑制外周组织胰岛素受体的酪氨酸激酶活性，抑制胰岛素受体底物的磷酸化和葡萄糖转运蛋白4的表达，从而导致胰岛素抵抗和高胰岛素血症[10]。本研究中，GDM组孕妇的血清TNF-α表达水平升高，且25(OH)D与TNF-α水平呈负相关，表明GDM组孕妇体内存在低度炎症反应，这种炎症反应的发生可能与25(OH)D有关。维生素D所具有的抗炎及免疫作用已逐渐被认可。维生素D可能在免疫激活和炎症中发挥了重要的作用。实验研究表明，TNF、IL-6、维生素D和胰岛素抵抗指数之间有明显的关联。此外，维生素D可以抑制前脂肪细胞分化为成熟的脂肪细胞，从而发挥其抗脂肪形成的作用，减少外周组织的胰岛素抵抗[11]。

炎症和氧化应激是相互交织的、相互影响的。持续高血糖通过产生过多的氧自由基，导致氧化应激，进一步加剧糖尿病及其并发症的发生和发展。目前认为氧化应激与胰岛素抵抗、 胰岛素分泌受损以及各种糖尿病并发症相关，部分研究认为维生素D可能通过修饰部分抗氧化酶而拥有抗氧化特征, 并可保护胰腺β细胞抵抗凋亡[4]。维生素D发挥抗氧化作用的可能机制是维生素D与胆固醇结构相似。研究发现，维生素D的抗氧化作用与维生素E相当，甚至超过后者。动物实验表明，维生素D可调节糖尿病患者体内过氧化氢酶、超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶等抗氧化酶的活性[12]。本研究中，与对照组相比，GDM患者血清GSH水平较对照组有所下降，且血清25(OH)D水平与GSH水平呈正相关。GSH的酶促氧化还原系统是细胞内对氧化应激最重要的防御机制。在控制不佳的糖尿病患者中，依赖GSH的抗氧化酶容易被氧化，由此产生的氧化应激与脂肪组织中产生的炎性细胞因子的增加有关，这些因子可能会增加GSH的利用[13]。动物研究也表明，维生素D可以通过上调谷氨酸转肽酶来增加GSH的合成，可使GSH水平提高近50%。此外，维生素D可能在大脑中通过抑制诱导型一氧化氮合酶的合成，增强GSH的抗氧化作用。补充维生素D带来的抗氧化作用可能是由细胞GSH水平的增加、氧化应激和促炎因子的减少介导的[14]。

本研究表明，GDM组孕妇血清25(OH)D水平较低，表明GDM组孕妇普遍存在维生素D缺乏，且维生素D水平与空腹血糖、HbA1c水平和胰岛素抵抗呈负相关，与胰岛β细胞功能呈正相关。本研究发现，GDM组孕妇血清TNF-α升高，血清GSH有所下降，且两者变化均与25(OH)D水平相关，表明25(OH)D缺乏可能通过增加炎症反应和氧化应激进而影响GDM患者的糖代谢和胰岛素敏感性。但本研究未采取额外补充维生素D的干预措施，尚不能明确补充维生素D是否通过降低炎症反应和氧化应激从而改善GDM患者的糖代谢和胰岛素敏感性。今后尚需进一步开展补充维生素D的临床干预性研究以进一步明确补充维生素D对妊娠糖尿病的潜在预防意义。