2 型糖尿病患者胰岛β 细胞功能与心率变异性的关联研究

李明杰， 康建华， 林 宁， 金 杰， 简蔚霞， 苏 青

（上海交通大学医学院附属新华医院内分泌科，上海 200092）

据2013 年中国慢性病以及危险因素监测研究报道，我国成人糖尿病的患病率为10.9%[1]。 糖尿病这一以高血糖为特征的代谢性疾病，因长期代谢紊乱影响多系统功能从而严重影响患者的生活质量与寿命。 心脏自主神经病变 （cardiac autonomic neuropathy，CAN） 是糖尿病的常见慢性并发症之一，主要由于受损的自主神经对于心血管系统的调控下降所致[2]。 糖尿病控制和并发症试验（diabetes control and complications trial, DCCT） 以及糖尿病干预和并发症流行病学 （epidemiology of diabetes interventions and complications，EDIC） 研究表明伴CAN 糖尿病患者的心血管事件（心绞痛、无症状性心肌梗死、充血性心力衰竭、非致死性血管事件等）发生风险较不伴CAN 的患者显著升高[3]。且伴CAN糖尿病患者的全因死亡率和心血管疾病死亡率较不伴CAN 者升高[4]。当前研究表明高血糖、肥胖、高血脂、高血压、吸烟等均是CAN 发生的危险因素，且即使在糖耐量受损阶段CAN 的发生率也在增加[5]。 2 型糖尿病（type 2 diabetes mellitus，T2DM）患者糖代谢发生异常的根本原因是不同程度的胰岛素分泌不足与作用障碍，T2DM 患者胰岛β 细胞功能的减退与心脏自主神经系统功能之间是否存在联系值得临床探讨。

心率变异性（heart rate variability，HRV）是一项对RR 间期进行分析的、无创、可间接反映心脏自主神经系统平衡的常用临床检测项目。CAN 的重要临床特征即HRV 相关指标的降低[6]。本研究分析胰岛β 细胞分泌功能与HRV 指标之间的关系，以探讨T2DM 患者中心脏自主神经功能与胰岛β 细胞功能之间的内在联系。

对象与方法

一、研究对象

连续收集2016 年1 月至2017 年10 月于上海交通大学医学院附属新华医院内分泌科住院的符合入选标准的T2DM 患者183 例，所有患者入院均行24 h 动态心电图（Holter）检测HRV。在排除部分数据缺失患者后，纳入研究对象153 例，其中男性80 例，女性73 例，平均年龄（66±11）岁。 所有患者符合1999 年世界卫生组织糖尿病专家咨询委员会提出的T2DM 诊断和分类标准。 排除标准：①1 型糖尿病，特殊类型糖尿病或伴有糖尿病急性并发症（糖尿病酮症、酮症酸中毒、高血糖高渗状态、乳酸酸中毒、低血糖）；②合并严重的心血管疾病者，如未得到良好控制的高血压、充血性心力衰竭；③合并严重的肝功能、肾功能不全者[估算的肾小球滤过率 （estimated glomerular filtration rate，eGFR）≤60 mL/（min·1.73 m2）]；④合并严重感染，如呼吸系统感染、泌尿系统感染；⑤其他可能影响HRV 的因素，如怀孕、哺乳、精神疾病、甲状腺功能亢进症（甲亢）、嗜铬细胞瘤、心律失常、服用肾上腺素β受体拮抗剂及其他抗心律失常药物、饮用咖啡或浓茶等。

二、方法

1. 一般资料：记录患者的年龄、性别、既往病史（高血压、冠心病、肝疾病、肾疾病等）、糖尿病病程、吸烟史等一般资料，采集身高、体重、腰围、臀围、收缩压、舒张压等人体测量学资料，并计算体质量指数、腰臀比、腰高比、平均动脉压。

2. 实验室检查： 检测患者的空腹血糖（fasting plasma glucose，FPG）、 餐后2 h 血糖 （2-hour postmeal plasma glucose，2hFPG）、 糖 化 血 红 蛋 白（hemoglobin，HbA1c）等糖代谢指标；空腹C 肽（fasting C-peptide，C0），2 hC 肽（2 hours C-peptide，C2）等胰岛功能相关指标，并计算C2与C0差值（ΔC2-0），计算C2与C0比值（C2/C0），计算改良稳态模型评估的胰岛β 细胞功能指数[homeostasis model assessment of insulin resistance, HOMA-islet（CP-DM）]=0.27×C0（nmol/L）/[FPG（mmol/L）-3.5]，稳态模型评估的胰岛素抵抗（insulin resistance，IR）指数（HOMA-IR-CP）=1.5+FPG（mmol/L）×C0（nmol/L）/2 800[7]；总胆固醇、三酰甘油、高密度脂蛋白、低密度脂蛋白等脂代谢指标；丙氨酸转氨酶、天冬氨酸转氨酶、碱性磷酸酶、γ-谷氨酰转移酶等肝功能指标，血尿素氮、血肌酐（serum creatinine，SCr）。 采用肾脏病膳食改良试验（modification of diet in renal disease，MDRD）公式计算eGFR [eGFR=175×（SCr/88.4）-1.234×年龄-0.179]；如果是女性，则再乘以系数0.79[8]。

3. 24 h 动态心电图监测： 记录患者的24 h 动态心电图报告数据，包括平均心率、正常RR 间期（normal to normal interval，NN）标准差（standard deviation of normal to normal intervals，SDNN）、 相邻RR 间期差绝对值的均值（mean of SD，MSD）、5 min平均SDNN（standard deviation of the 5-minute average normal to normal intervals，SDANN)， 全程相邻RR 间期之差的均方根（root mean square successive difference，rMSSD）， 相邻RR 间期相差＞50 ms 的个数占总心跳数的百分比（the proportion of NN50 divided by total number of NNs，pNN50），HRV 指数，总功率（total power，TP）（0.00～0.40 Hz），超低频功率（ultra low frequency power，ULF）（0～0.003 3 Hz），极低频功率（very low frequency power，VLF）（0.003 3～0.04 Hz），低频功率（low frequency power，LF）（0.04～0.15 Hz），标化LF，高频功率（high frequency power，HF）（0.15～0.40 Hz），标化HF，LF/HF。 动态心电图监测采用无锡市中健科仪有限公司生产的动态心电血压记录仪（CB-2300-A）。

4. 分组：根据C2/C0比值将研究对象分为2 组，C 肽低比值组（C2/C0比值＜2.5）和C 肽高比值组（C2/C0比值≥2.5）[9]。 将SDNN 下降（＜100 ms）与（或）SDANN 下降（＜40 ms）者设置为SDNN 及SDANN下降为1，SDNN 与SDANN 正常为0。

三、统计学处理

采用SPSS 23.0 软件进行统计学分析。 采用Shapiro-Wilk 检验判断数据是否符合正态分布。 正态分布的计量资料以±s表示， 不符合正态分布的计量资料用中位数（四分位间距）[M（Q1，Q3）]表示，定性资料用例数（%）表示。C2/C0低比值组与高比值组定量资料的差异比较采用独立样本t 检验或Mann-Whitney U 检验，定性资料的差异比较采用χ2检验。 采用Spearman 相关分析检验评估HOMAislet （CP-DM）、HOMA-IR-CP 及C2/C0比值与HRV指标之间的相关性。采用Logistic 回归探究C2/C0是否为影响HRV 指标SDNN 与 （或）SDANN 降低的相关危险因素。 P＜0.05 为差异有统计学意义。

结 果

一、C2/C0 高比值组与低比值组一般资料及代谢相关资料的比较

C2/C0低比值组和高比值组分别为94 例（其中男性47 例、女性47 例）和59 例（其中男性33 例、女性26 例）。 2 组C2/C0分别为1.67 （1.37，2.04）和3.72（3.04，4.37），差异有统计学意义（P=0.001）。 年龄、糖尿病病程、高血压患病率、冠心病患病率2 组间差异均无统计学意义（见表1）。 另外，FPG、HbA1c、C0、C2、ΔC2-0等2 组间差异有统计学意义 （均P＜0.05）。HOMA-islet（CP-DM）和HOMA-IR-CP 同样2 组间差异有统计学意义（均P＜0.05）；而一般病史资料及人体测量学指标均差异无统计学意义。

表1 C2/C0 高比值组与低比值组一般资料及代谢相关资料的比较[±s/n（%）/M（Q1，Q3）]

表1 C2/C0 高比值组与低比值组一般资料及代谢相关资料的比较[±s/n（%）/M（Q1，Q3）]

1 mmHg=0.133 kPa

项目 C2/C0 低比值组（n=94） C2/C0 高比值组（n=59） P男性[n（%）] 47（50%） 33（55.9%） 0.509吸烟[n（%）] 17（18.1%） 10（16.9%） 1.000年龄（岁） 66（56，75） 65（59，75） 0.471糖尿病病程（年） 13（8，19） 12（6.5，18） 0.215高血压[n（%）] 76（80.9%） 45（76.3%） 0.543冠心病[n（%）] 36（38.3%） 27（45.8%） 0.401体质量指数 26.08±3.66 25.84±3.68 0.926腰高比 0.57±0.07 0.57±0.06 0.809腰臀比 0.96±0.06 0.95±0.05 0.244 FPG（mmol/L） 8.51（6.83，10.51） 5.89（5.11，6.76） 0.001 HbA1c（%） 9.05（8.00，10.45） 6.70（6.30，7.90） 0.001 C0（mg/L） 1.83（1.12，2.55） 1.52（1.03，2.07） 0.048 C2（mg/L） 2.87（1.90，4.41） 5.41（3.87，8.30） 0.001 ΔC2-0（mg/L） 1.06（0.56，1.96） 4.08（2.60，6.32） 0.001 C2/C0 1.67（1.37，2.04） 3.72（3.04，4.37） 0.001 HOMA-islet （CP-DM） 33.32（20.76，57.41） 62.52（40.24，84.56） 0.001 HOMA-IR-CP 3.34（2.51，4.36） 2.57（2.18，3.11） 0.001收缩压（mmHg） 141（126，154） 136（124，148） 0.087舒张压（mmHg） 73（69，79） 72（69，80） 0.469平均动脉压（mmHg） 96.76±9.38 94.38±8.98 0.134总胆固醇（mmol/L） 4.38（3.88，4.99） 4.24（3.77，5.19） 0.695三酰甘油（mmol/L） 1.53（1.10，2.23） 1.42（1.02，1.94） 0.291高密度脂蛋白（mmol/L） 1.26（1.13，1.48） 1.21（1.05，1.43） 0.354低密度脂蛋白（mmol/L） 2.62（2.23，3.03） 2.65（2.16，3.28） 0.710丙氨酸转氨酶（U/L） 21（14，36） 18（12，26） 0.149天冬氨酸转氨酶（U/L） 19（15，30） 18（14，26） 0.292 γ-谷氨酰转移酶（U/L） 24（16，42） 19（15，29） 0.120血尿素氮（mmol/L） 5.24（4.51，7.04） 5.46（4.29，6.81） 0.494 SCr（μmol/L） 63（50，77） 65（53，81） 0.405 eGFR [mL/(min·1.73 m2)] 117（93，150） 105（87，139） 0.473

二、C2/C0 高比值组与低比值组HRV 资料比较

C2/C0低比值组与高比值组相比， 平均心率、SDNN 与SDANN 差异均有统计学意义（均P＜0.05），而其他HRV 指标差异则无统计学意义（见表2）。

表2 C2/C0 高比值组与低比值组HRV 指标的比较[M（Q1，Q3）]

三、胰岛功能与HRV 指标的相关性分析

采用HOMA-islet（CP-DM）及C2/C0比值评价患者胰岛的分泌功能，采用HOMA-IR-CP 评价患者的IR，并将HOMA-islet（CP-DM）、HOMA-IR-CP 和C2/C0比值等指标与HRV 的各项指标进行相关性分析。HOMA-islet（CP-DM）与HRV 各项指标无相关性。 C2/C0比值与平均心率呈负相关（r=-0.190，P=0.019）， 与SDNN 呈 显 著 正 相 关 （r=0.230，P=0.004），与SDANN 呈正相关（r=0.185，P=0.022），与其他HRV 指标无相关性。HOMA-IR-CP 与HF 及TP呈负相关（分别为r=-0.170、-0.186，均P＜0.05）,与其他HRV 指标无相关性（见表3）。

四、HRV 指标SDNN 与（或）SDANN 降低的危险因素分析

在不同的模型中， 校正了SDNN 与SDANN 降低的潜在混杂因素，如年龄、性别、糖尿病病程、体质 量 指 数 、FPG、HbA1c、HOMA-islet （CP-DM）、HOMA-IR-CP、高血压、冠心病后，结果显示相对高C2/C0水平是SDNN 及SDANN 降低的保护因素[优势比 （odds ratio，OR）=0.660，95%可信区间（confidence interval，CI）：0.442～0.986，P＜0.05]，即低C2/C0水平是SDNN 及SDANN 降低的危险因素（见表4）。

表3 胰岛功能与HRV 指标的相关性分析

表4 C2/C0 水平预测SDNN 及SDANN异常的Logistic 回归分析

讨 论

本研究通过采用C2/C0值来评价胰岛β 细胞的分泌功能， 采用HRV 相关指标评价心脏自主神经功能改变，以探讨T2DM 患者中心脏自主神经功能与胰岛β 细胞分泌功能之间的联系， 结果发现SDNN 及SDANN 与C2/C0呈正相关， 且低C2/C0水平是SDNN 与（或）SDANN 降低的危险因素。

T2DM 以IR 伴有不同程度的胰岛功能减退为特征。目前用于评估胰岛β 细胞功能的方法主要有胰岛素分泌指数、 静脉注射葡萄糖耐量试验（intravenous glucose tolerance test，IVGTT）、口服葡萄糖耐量试验（oral glucose tolerance test，OGTT）、高糖钳夹试验[10]、胰高血糖素刺激试验[11]、精氨酸刺激试验[12]等。 高糖钳夹试验是评估胰岛β 细胞功能的“金标准”，但因技术要求高，在临床的使用受到了限制；胰岛素分泌指数测定方法简单，只需胰岛素和血糖浓度值， 但是由于所测为空腹胰岛素浓度，且部分患者应用外源性胰岛素治疗，胰岛素测量值并不能反映患者的内源性胰岛素分泌释放的真实水平；而IVGTT 需要在多个连续的时间点内采血，患者的依从性较差；胰高血糖素刺激试验有发生心跳加速及血压升高等不良反应[13]；精氨酸刺激试验中的经典方法多用来评估胰岛第一时相的分泌情况，即胰岛β 细胞的存储功能，因此未采用上述方法。 针对糖尿病患者常使用外源性胰岛素的特点，有学者利用C 肽代替胰岛素， 对HOMA 公式进行了改良，以评价胰岛β 细胞功能与IR[7]。 本研究同时也选择了临床上常用的胰岛分泌功能的简便测量方法，即C2/C0值。一方面，仅测量空腹和餐后2 h时的C 肽值，可以避免连续时间点采血患者的依从性差这一特点；另一方面，C 肽相较于胰岛素，可以排除外源性胰岛素与胰岛素抗体的影响，更能反映患者β 细胞分泌功能。

CAN 常见的症状有休息时心动过速、运动不耐受、直立性低血压、直立性心动过速和心动过缓综合征等[14]，但是这些症状并不具有特异性。 而常用来评估糖尿病患者CAN 的检测有HRV，标准心血管反射试验（包括Valsalva 心率变化、深呼吸心率变化、立卧位心率及血压变化），核素显像技术，角膜共焦显微镜，泌汗功能等，但是当前尚无统一的诊断标准[15]。HRV 降低被认为是CAN 患者最早出现的改变[14]。 HRV 是指心电图中RR 间期变异性，由于其产生于自主神经系统对心脏窦房结的调节，因此可用来评估交感和副交感神经系统的状况[16]。HRV 只需通过动态心电图即可获得，具有无创、廉价、可重复性高的特点。 之前的研究表明T2DM 患者中HRV 指标相较于健康对照组显著降低[17-18]。而T2DM 患者的时域指标LF、HF、TP 与血糖水平呈负相关，LF/HF 与血糖水平呈正相关[19]。

本研究结果表明C2/C0低比值组的HRV 部分指标（SDNN 与SDANN）明显低于高比值组，且低比值组的血糖控制也较高比值组差。已有的研究表明T2DM 患者中SDNN 与SDANN 的下降与临床前期心血管疾病有关，T2DM 患者残存C 肽释放功能与心脏自主神经活动平衡（即LF/HF）有关；本研究表明当患者C2/C0值显著下降时，患者的HRV 指标有下降的可能， 即残存C 肽分泌功能下降时患者的CAN 发生风险增高，提示需要对患者的心血管自主神经系统功能进行评估，这将有助于临床医师及早发现患者的心血管自主神经系统调节障碍，进行临床干预以预防患者心血管不良事件的发生。同时本研究结果也提示或许可以通过改善C 肽分泌功能延缓CAN 的发生、发展。 既往研究表明在1 型糖尿病的动物模型中给予C 肽的替代治疗可以有效延缓早期周围血管病变、自主神经病变、肾脏病变及视网膜病变，尽管当前的临床试验证据并不十分支持C 肽在1 型糖尿病患者中的保护作用，但是也间接表明C 肽的作用可能不仅仅是胰岛素原剪切为胰岛素的副产物，或许可通过内源性或外源性提升患者C 肽来改善其CAN。 同时本研究也采用了改良后的HOMA 公式评估胰岛功能与IR， 但是在相关性分析中未发现与HRV 指标显著相关。 我们分析这是由于C2/C0值与HOMA-islet（CP-DM）在评估胰岛分泌功能的侧重点不同造成的，HOMA-islet（CP-DM）主要关注的是C0分泌，而C2/C0值更多地考虑糖类化合物刺激后的C 肽分泌。

本研究尚存在一些不足。 首先，本研究属于横断面研究，尚不能确定C2/C0水平与HRV 相关指标改变之间的因果关系，前瞻性队列研究将有助于进一步阐明胰岛β 细胞功能与CAN 间的关系。其次，研究样本量相对偏小， 故HRV 的部分指标未获得与胰岛β 细胞分泌功能显著相关的结果。今后可进一步加大研究样本量对上述研究结果进行确证。

综上所述， 本研究表明T2DM 患者中C2/C0比值与HRV 指标中SDNN 和SDANN 呈正相关，低C2/C0水平是HRV 相关指标降低的危险因素，提示胰岛β 细胞的功能评价可能可以用来预测T2DM患者的心脏自主神经功能。