妊娠中晚期孕妇血清Gremlin1水平变化及其对妊娠期糖尿病的影响

齐 琪，江黎晨，孙 蓉，胡红琳，章 秋

(安徽医科大学第一附属医院 内分泌代谢病科，安徽 合肥 230022)

妊娠期糖尿病(gestational diabetes mellitus，GDM)是指妊娠期首次发生或发现的糖代谢异常，患病率在全球范围内呈上升趋势，中国作为世界上人口最大、发展最快的国家，随着人民生活水平和医疗水平的提高，近年来GDM的患病率急剧上升。一项于2010-2012年在天津市开展的针对18 589例妇女的流行病学调查发现，GDM的患病率为9.3%[1]。孕妇糖代谢紊乱对母婴健康均产生严重危害，然而GDM的发病机制至今尚不明确。有研究认为，GDM的发病机制类似于2型糖尿病，即多种原因导致慢性胰岛素抵抗背景下的β细胞功能障碍[2]。Gremlin1是骨形态形成蛋白(bone morphogenetic protein, BMP)拮抗剂家族的新成员, 直接中和BMP配体和抑制BMP信号，在脊椎动物肢体的胚胎发育和肾脏、肺的形态形成过程中起重要的作用[3]。既往研究多关注Gremlin1在肾、肺、肝和骨关节等疾病中的作用，而近期关于2型糖尿病、多囊卵巢综合征等疾病的研究表明，Gremlin1与胰岛素抵抗相关，可能通过降低胰岛素的敏感性参与糖代谢[4-5]。本研究旨在了解GDM患者血清Gremlin1水平变化，探究Gremlin1对GDM的影响。

1 资料与方法

1.1病例选择 选取2020年9-11月就诊于安徽医科大学第一附属医院行孕期体检的妊娠24～28周并完善口服葡萄糖耐量试验(oral glucose tolerance test, OGTT)的妊娠期女性175例, 根据OGTT结果分为GDM组(n=87)和糖代谢正常(NGT)组(n=88)。GDM依据国际糖尿病和妊娠小组2010年诊断标准[6]：空腹血糖(fasting blood glouse，FBG)≥5.1 mmol/L和(或)1 h血糖(1 h blood glouse，1 hBG)≥10.0 mmol/L和(或)2 h血糖(2 h blood glouse, 2 hBG)≥8.5 mmol/L。纳入标准：①妊娠24～28周，无不良孕史；②单胎、自然受孕；③无糖尿病病史及糖尿病家族史。排除标准：①辅助生殖受孕；②不良孕史；③存在严重脏器畸形或功能异常；④长期服用药物治疗。所有研究对象均签署知情同意书。

1.2方法

1.2.1一般资料 由同一试验人员收集所有研究对象的年龄、孕周、身高、妊娠前体重、妊娠后体重，计算妊娠前体质量指数(body mass index，BMI)、妊娠后BMI、妊娠期增加体重。

1.2.2生化指标 所有研究对象均于OGTT检查前一晚禁食8 h以上，次日清晨空腹时抽取前臂静脉血3 ml，采血后5 min内口服50%葡萄糖溶液150 ml，以口服第一口葡萄糖溶液开始计时，在口服葡萄糖溶液后第1、2 h再次分别抽取前臂静脉血3 ml；静脉血标本采集后以3 200 r/min、离心半径18 cm离心6 min后分离血清。另取1 ml空腹血清保存于-80 ℃冰箱，待后期检测Gremlin1水平。采用德国EKF葡萄糖/乳酸分析仪氧化电极法测定空腹血糖(fasting blood glouse，FBG)，1 h血糖(1 h blood glouse，1 hBG)，2 h血糖(2 h blood glouse, 2 hBG)，采用西门子centaur xp化学发光仪化学发光法测定空腹胰岛素(fasting insulin，FINS)，1 h胰岛素(1 h insulin, 1 hINS)，2 h胰岛素(2 h insulin, 2 hINS)，空腹C肽(fasting C protein，FCP)，1 h C肽(1 h C protein，1 hCP)， 2 hC肽(2 h C protein, 2 hCP)。根据以上检测数据计算胰岛素抵抗指数 (homeostatic model assessment insulin resistance, HOMA-IR)，HOMA-IR=(FBG×FINS)/22.5；胰岛β细胞功能指数(homeostatic model assessment βcell insulin secretion index, HOMA-β)，HOMA-β=20×FINS/(FPG-3.5)，胰岛素敏感指数(insulin sensitivity index，ISI)=1/(FBG×FINS)；血糖曲线下面积(AUC-G)=(FBG/2+1 hBG+2 hBG/2)；胰岛素曲线下面积(AUC-I)=(FINS/2+1 hINS+2 hINS/2)。采用酶联免疫吸附法测定空腹血清Gremlin1水平。

2 结 果

2.1一般资料比较 GDM组妊娠前体重、妊娠后体重、孕前BMI、孕后BMI高于NGT组，差异有统计学意义(均P<0.05)，GDM组与NGT组年龄、孕周、身高、妊娠期增加体重比较，差异无统计学意义(均P>0.05)，见表1。

表1 两组一般资料比较

2.2生化指标比较 GDM组FBG、FINS、FCP、1 hBG、1 hINS、1 hCP、2 hBG、2 hINS、2 hCP、HOMA-IR、AUC-G、AUC-I高于NGT组，差异有统计学意义(均P<0.05)。GDM组血清Gremlin1水平高于NGT组，差异有统计学意义(P<0.05)，HOMA-β、ISI低于NGT组，差异有统计学意义(均P<0.05)，见表2。

表2 两组生化指标比较

2.3Gremlin1与各指标相关性 血清Gremlin1与妊娠后BMI、FBG、1 hBG、1 hINS、2 hBG、2 hINS、2 hCP、HOMA-IR、AUG-G、AUC-I呈正相关(均P<0.05)，与ISI、HOMA-β呈负相关(均P<0.05)，见表3。

表3 Gremlin1与各指标相关性

2.4Logistic回归分析 将血清Gremlin1水平设为自变量，GDM设为因变量，进行单因素Logistic回归分析，结果发现，血清Gremlin1是GDM的危险因素，见表4。将Gremlin1及两组其他差异有统计学意义的因素纳入多因素Logistic回归分析，结果发现，血清Gremlin1为GDM的独立危险因素，见表5。

表4 单因素Logistic回归分析

表5 多因素Logistic回归分析

3 讨 论

随着我国生育政策及人群生活方式的改变，GDM的患病率逐年上升，近期的一项荟萃分析显示，中国大陆GDM的患病率为14.8%(95%CI12.8～16.7%)[7]。一项多中心跨国研究表明，GDM是先兆子痫、早产、剖腹产、小于胎龄儿、肩部难产、新生儿低血钙、高胆红素血症和进入新生儿特别护理病房等不良事件的独立危险因素[8]。并且，GDM患者的后代在出生后患有肥胖症、糖尿病等疾病的风险显著增加[9]。多代间的恶性循环，增加了糖尿病等慢性疾病的患病率，为全世界带来巨大的医疗负担。因此，GDM的早期发现及治疗十分重要。

在妊娠期间，脂肪组织不仅作为储存能量的器官，同时也作为一种内分泌器官参与胰岛素抵抗甚至GDM的发病。白色脂肪组织根据能量的供应和需求情况储存和释放脂质及脂肪酸。白色脂肪细胞储存能量的过程受到严密的调控，其中BMP所诱导的信号通路起到重要作用，当BMP4与受体的结合受到其拮抗剂的抑制时，脂肪细胞会以不合理的体积增大为代偿来储存能量，当脂肪细胞的肥大不能满足储存能量的需求时，脂质就会储存在肝脏和内脏脂肪组织中[10]。肥大的脂肪细胞分泌的脂肪因子出现紊乱，进而导致胰岛素抵抗。同样，当出现胰岛素抵抗时，胰岛素对脂肪组织分解的抑制作用减弱，导致血液循环内脂肪酸和甘油含量升高，抑制骨骼肌细胞对葡萄糖的摄取。由于解剖关系，内脏脂肪分解产生的脂肪酸及甘油由门静脉输送至肝脏，导致肝脏糖异生增加，也加重了肝脏的胰岛素抵抗[11]。因此，妊娠前超重或肥胖是GDM的危险因素，可增加GDM的发病率[12]，妊娠前BMI常用于GDM的危险因素筛查，本研究中GDM组妊娠前BMI高于NGT 组也证实了以上结论。妊娠期是脂肪组织增加的高峰期，有研究表示，妊娠期体重过度增加同样是GDM的危险因素[13]。本研究中，GDM组妊娠前及妊娠后BMI均高于NGT组，提示GDM与体重增加及肥胖相关，与上述研究结果基本一致。

1998年，Hsu等[3]研究发现，Gremlin1是BMP的受体拮抗剂。Gremlin1除了在细胞外发挥抑制作用，还可以与细胞内的BMP4前体蛋白特异性结合，从而阻止成熟BMP4蛋白的产生和分泌[14]。Gremlin1除通过以上途径来阻断BMP分泌和增加细胞外BMP内吞作用外，还参与多种生理、病理过程。有研究发现，Gremlin1直接参与胰岛素抵抗，在体外实验中Gremlin1可以抑制骨骼肌细胞、脂肪细胞和肝脏细胞由胰岛素所诱导的葡萄糖摄取，相反的是，在细胞培养基中加入抗Gremlin1抗体则会增强由胰岛素介导的葡萄糖摄取[4]。本研究发现Gremlin1水平与HOMA-IR呈正相关，支持Gremlin1导致胰岛素抵抗的结论，但是其具体机制尚不明确。

Gremlin1作为BMP拮抗剂在胰岛素抵抗中起重要作用，BMP4及其抑制剂调控间充质干细胞成为定向的前脂肪细胞，再分化成为功能成熟的脂肪细胞。而这种控制是通过BMP4与其受体结合，激活细胞内的Smad1/5/8，使胞浆内的WISP2/ZNF423复合物解离，ZNF423进入细胞核中，使PPARγ的转录上调，促使间充质干细胞转化为定向的前脂肪细胞，也使得前脂肪细胞向棕色脂肪细胞分化[15]。白色脂肪细胞主要储存脂质，并分泌多种脂肪因子来调节胰岛素敏感性；而棕色脂肪细胞则是通过丰富的线粒体及解偶联蛋白1来分解脂质产生热量，并且分泌脂肪因子来增加胰岛素敏感性。由前脂肪细胞分化而来的白色脂肪细胞中ZNF423通过与早期的细胞因子Ebf2结合形成复合体，抑制白色脂肪细胞向米色/棕色表型的转化来保持白色脂肪细胞的表型。然而Ebf2/ZNF423复合体可以被BMP4及BMP7解离，使已分化的白色脂肪细胞呈现米色/棕色表型，从而增加胰岛素敏感性[16]。此外，BMP4在成熟脂肪细胞中高表达，并由成熟脂肪细胞分泌，可能通过正反馈作用来招募新的前体细胞进入成脂细胞谱系，以防止脂肪细胞通过肥大来储存脂质[17]。肥厚性肥胖患者的皮下脂肪细胞中BMP4的mRNA、蛋白分泌增加，表明前体细胞对BMP4具有抵抗力，也就是处于BMP4抵抗状态，这种状态与BMP4抑制剂相关[17]。Gremlin1通过与BMP4二聚体结合抑制以上信号通路，使脂肪细胞增殖减少并产生肥大、白色脂肪细胞的数量增加，从而导致胰岛素抵抗。本研究发现，与NGT组比较，GDM组胰岛素抵抗明显，Gremlin1水平显著升高，对所有入组患者进行相关性分析发现Gremlin1水平与HOMA-IR呈正相关，与ISI呈负相关。Gremlin1为GDM的独立危险因素，提示Gremlin1可能通过胰岛素抵抗参与调节GDM的糖代谢过程。同时，糖脂代谢为慢性代谢性疾病，为明确Gremlin1在GDM中的作用机制，需更多大样本量、长周期、多中心临床研究加以证实。

综上，GDM患者血清Gremlin1升高，并与胰岛素抵抗呈正相关，参与GDM的糖代谢。