不同尿碘水平的初诊2型糖尿病患者血清代谢组分及肠道菌群生态的差异分析
2023-06-27顾俊菲张斌华陶少平
顾俊菲,张斌华,陶少平
(皖南医学院第二附属医院内分泌科,安徽 芜湖 241000)
人体是由自身细胞及共生的大量微生物细胞共同组成的复杂生命体。人体肠道微生物数量庞大、种类繁多,被称为“第二基因组”。在人体微生物组学中,96%～99%的微生物聚集在胃肠道,肠道共生微生物数量高达1014个[1]。近年研究[2]表明,肠道菌群对内分泌系统起着重要的调控功能。而人体内碘水平主要受到饮食中碘摄入的影响,碘营养除通过目前已知的调节甲状腺激素(TH)水平和氧化还原系统影响代谢外[3],肠道机制可能也参与其中,但目前关于碘营养状况对甲状腺以外器官和组织影响的研究较少。本研究拟通过分析碘营养不良对初诊2型糖尿病(diabetes mellitus type 2,T2DM)患者胰岛素抵抗和糖脂代谢的影响和可能的新的肠道机制。
1 资料与方法
1.1 一般资料
选取2019年9月至2022年2月皖南医学院第二附属医院收治的149例初诊T2DM患者作为研究对象。根据WHO碘营养水平标准[4]界定分3组:A组为尿碘(UIC)<100 μg/L,设为碘营养不足组(n=49);B组为100 μg/L≤UIC<300 μg/L,设为碘营养充足组(n=54);C组为UIC≥300 μg/L,设为碘营养过量组(n=46)。A组患者年龄26～73岁,UIC水平为58.3～98.7 μg/L;B组患者年龄25～86岁,UIC水平为102.20～278.60 μg/L;C组患者年龄29～82岁,UIC水平为300.2～368.1 μg/L。各组性别、年龄等一般资料比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。见表1。纳入标准:(1)所有受试者在采集研究数据时均未接受影响血糖的药物治疗。T2DM诊断根据WHO糖尿病标准诊断[5],空腹血糖≥7.0 mmol/L和/或餐后2 h血糖(2 h BG)≥11.1 mmol/L者;(2)完成馒头餐试验或75 g葡萄糖耐量试验(OGTT),并采取空腹及糖负荷后120 min静脉血,测定相对应血糖、FIns及C肽水平者。排除标准:(1)合并糖尿病急性并发症如糖尿病酮症酸中毒、高血糖高渗状态,其他特殊类型糖尿病,恶性肿瘤者;(2)合并甲状腺功能亢进或功能减退的患者;(3)近两周服用过含碘药物如胺碘酮,或应用含碘造影剂,或食用过高碘食品等。本研究获得皖南医学院第二附属医院临床研究伦理委员会同意,所有患者均签署知情同意书。
表1 各组患者一般资料及代谢情况比较
1.2 检测指标
1.2.1 体格检查及实验室指标检测 (1)记录所有受试者性别、年龄,测量患者身高、体重及血压,计算体质量指数(BMI)。(2)入院次日抽取患者空腹静脉血用于HbA1c、TC、TG、空腹血糖(FBG)和FIns等检测。所有受试者在抽取空腹血后,行75 g OGTT或馒头餐试验,分别检测糖负荷后120 min血糖、血清C肽和FIns水平。血清FIns、C肽水平检测采用化学发光法;HbA1c测定采用高效液相色谱法;采用日立7600A-020全自动生化分析仪检测血糖、TC、TG等指标。观察指标计算公式,BMI=体质量(kg)/身高2(m2);HOMA-IR=[FPG(mmol/L)×Flns(mIU/L)]/22.5。HOMA-β=20×Flns(mmol/L)/(FPG(mmol/L)-3.5)。
1.2.2 尿碘水平测定 尿标本收集:患者检查前1周内正常作息及饮水,两周内不服用含碘药物及高碘食品如海带等,取患者清晨空腹的中段尿15 mL,嘱其将尿样于4 ℃保存。采用分光光度法行尿碘测定。
1.2.3 肠道菌群特征检测 (1)粪便标本收集:将收集的粪便样品液氮冷冻后保存在-80 ℃下。(2)从各组患者粪便标本中各抽取20例患者使用16S rRNA基因测序对菌群组成和丰度进行检测。同时对这些样本使用气相色谱-质谱法对肠道来源粪便中7种主要肠道菌群代谢物SCFA(乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、异丁酸、异戊酸)进行检测[6]。
1.3 统计学分析
2 结果
2.1 患者一般资料及其代谢情况比较
A、C两组患者BMI高于B组(P<0.05),但A、C两组比较,差异无统计学意义(P>0.05);各组UIC水平比较:A组
2.2 各组患者胰岛功能比较
A、C两组患者空腹C肽、空腹FIns水平及HOMA-IR指数均高于B组患者,HOMA-β指数均低于B组患者(P<0.05),但上述各指标A、C两组比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。见表2。
表2 各组患者胰岛功能情况比较
2.3 患者肠道菌群组成
在门分类水平上,各组的肠道菌群主要都是由Actinobacteria,Bacteroidetes,Firmicutes和Proteobacteria组成。在属分类水平上,与B组相比,A、C组产生SCFA的细菌的丰度显著降低,例如Pediococcus,Megasphaera和Enhydrobacter。见图1。
2.4 患者肠道SCFA组成和临床指标相关性
乙酸、丙酸和丁酸占所有7个SCFA的70%以上。A组中丙酸、丁酸和戊酸的含量较B组均有降低,且丁酸的降低最为明显(P<0.05);C组中丙酸和丁酸含量与B组相比降低,其中丁酸盐的降低最为明显(P<0.05)。A组中丁酸浓度与UIC正相关,与HbA1c、FPG、HOMA-IR负相关(P<0.05)。C组中丁酸浓度与UIC负相关,与HbA1c、FPG、HOMA-IR正相关(P<0.05)。见图2。
3 讨论
碘不仅在甲状腺组织具有重要作用,而且在糖脂代谢方面也发挥重要作用。已有体内实验[7-9]表明,长期碘摄入过量可使小鼠血脂水平升高,且与高脂血症存在量效关系。大规模流调分析[10]也认为高水平碘含量与血脂异常之间存在流行病学上的联系。国内一项纳入51 795名受试者的研究[11]证明,UIC≥300 μg/L与高甘油三酯血症、高胆固醇血症和高水平低密度脂蛋白胆固醇的发生呈现相关性。该研究发现,UIC在300～799 μg/L时UIC浓度与代谢综合征和糖耐量受损的发生呈现相关性。在500～799 μg/L时UIC浓度与糖尿病前期的发生呈现相关性。在补充碘后,中度或重度碘缺乏的女性血脂异常的程度有所改善[12]。因此,碘摄入不足或过量都可能给糖脂代谢带来不良影响。
肠道菌群不仅通过自身参与机体稳态和多种疾病调控,还通过产生多种代谢物如SCFA等对机体功能产生影响。因此包括碘摄入在内的饮食习惯是肠道菌群及其代谢物构成最重要的影响因素。现有研究多局限于碘营养通过影响甲状腺激素及抗氧化酶水平参与影响机体糖脂代谢[13-15],但可能的肠道因素及具体机制尚未阐明。
SCFA是肠道菌群通过对膳食纤维进行发酵而产生,主要包括乙酸、丙酸、丁酸等[16],表明长期碘营养状况的不同可对肠道菌群产生直接影响。本研究中,碘摄入充足患者较之其余两组患者肠道菌群的比例及代谢物SCFA也发生改变,主要表现为存在较高丰度的产丁酸菌和代谢物丁酸。分析其原因可能是丁酸通过激活肠道上皮G蛋白偶联的细胞表面受体影响肠道和宿主的代谢,予以代谢综合征患者行肠道产丁酸菌或丁酸移植后,患者胰岛素敏感性增加[17]。在肥胖小鼠中,口服丁酸钠通过增加能量消耗和脂肪氧化导致体重减轻。高脂肪饮食的小鼠口服丁酸盐可以减轻体重,改善胰岛素敏感性[18]。多项体内研究[19-20]表明,用短链脂肪酸治疗可以减少或逆转体重和肥胖的增加。
综上,初诊T2DM患者碘营养状态与患者糖脂代谢及胰岛素抵抗密切相关。碘营养不良参与了初诊T2DM患者糖脂代谢异常与IR的发生,肠道产丁酸菌丰度和代谢物丁酸水平的降低与代谢水平具有一定程度的相关性,具体机制有待通过动物模型进一步深入研究。通过监测UIC水平并及时调整患者碘营养摄入对于T2DM患者的糖脂代谢可能具有一定的意义。
