2型糖尿病动脉粥样硬化患者血清FGF19与氧化应激的相关性研究*

高 涵,金国玺,汪慧敏,裴晓艳

[蚌埠医学院第一附属医院内分泌科,标准化代谢病控制中心(national metabolic management center,MMC),安徽 蚌埠 233004]

随着我国进入人口老龄化阶段,糖尿病、高血压等诸多慢性疾病的发病率逐年上升。国际联合糖尿病协会第九版糖尿病地图集数据显示,在全球范围内糖尿病每年可导致约420万人死亡,造成了约11.3 %的高死亡率[1],而合并动脉粥样硬化(atherosclerosis, AS)已成为糖尿病致死致残的首位因素,其诊断及治疗的措施越来越被人们所重视。既往研究表明血清的成纤维细胞生长因子(fibroblast growth factor, FGF)19可能参与调节糖脂代谢及维持能量稳态,并且有可能起到保护β细胞功能的作用[2]。然而,很少有研究揭示FGF19水平在2型糖尿病(type 2 diabetes,T2DM)合并动脉粥样硬化中与氧化应激的关联。本研究观察了T2DM合并AS患者中血清FGF19水平与氧化应激的相关性,为T2DM合并AS的早期诊断提供新思路。

1 对象与方法

1.1对象 选取2020年9月至2021年2月蚌埠医学院第一附属医院内分泌科与代谢性疾病科住院及门诊20～60岁患者78例,均符合1999年WHO糖尿病诊断标准,且根据《血管超声检查指南》(2009年版)进行分组,AS判定为颈动脉内中膜厚度(carotid intima-media thickness,CIMT)增厚和/或斑块形成。根据斑块诊断标准进行分组,CIMT<1.0 mm诊断正常为对照组(n=38),1.0≤CIMT<1.5 mm诊断CIMT增厚为实验组(n=40)。40例T2DM合并AS组符合糖尿病诊断标准。排除标准:(1)患有其他类型糖尿病;(2)处在妊娠期、分娩及哺乳期;(3)严重脏器功能损伤如心、脑、肝、肾或6个月内有手术外伤史;(4)糖尿病酮症酸中毒、乳酸性酸中毒等糖尿病急性并发症和存在严重感染;(5)早期糖尿病肾病患者(尿白蛋白肌酐比值≥300 μg/mg);(6)患有其他常见内分泌疾病;(7)近期接受过激素治疗;(8)既往有自身免疫性疾病、全身性疾病及恶性肿瘤病史。本项目获蚌埠医学院第一附属医院人类伦理委员会批准(2020KY233),所有受试者签署同意书。

1.2方法

1.2.1一般资料 所有入组患者入院时均记录性别、年龄并测量身高、体重,计算体质量指数(body mass index,BMI),BMI计算公式为体质量(kg)/身高(m)2。

1.2.2生化指标 所有入选对象禁食12 h后,于次日清晨8点无应激情况抽取肘部静脉血标本,统一由检验科全自动生化分析仪检测丙氨酸氨基转移酶(alanine aminotransferase, ALT)、天门冬氨酸氨基转移酶(aspartate aminotransferase, AST)、总胆固醇(total cholesterol, TC)、三酰甘油(triglyceride fatty acid, TG)、低密度脂蛋白胆固醇(low density lipoprotein cholesterin, LDL-C)、高密度脂蛋白胆固醇(high density lipoprotein cholesterol, HDL-C)等相关生化指标,利用葡萄糖氧化酶法测定空腹血糖(fasting blood-glucose, FPG)、餐后2 h血糖(2hPG),放射免疫法测定空腹胰岛素(fasting insulin, FINS)、餐后2h胰岛素(2hINS)、C肽、餐后2hC肽(2hC肽)及高效液相色谱法(HPLC)原理测定糖化血红蛋白(HbA1c)等相关指标。

1.2.3FGF19及氧化应激相关指标测定 使用干管留取3 mL空腹静脉血,立即以2 400 r/min(r=10 cm)离心20 min,将分离出的血清置于-80 ℃冰箱保存, 使用相关试剂盒[艾莱萨生物科技(上海)有限公司 E20210301A]采用ELISA法统一检测血清FGF19及血红素氧合酶-1(heme oxygenase-1,HO-1)、丙二醛(malondialdehyde,MDA)、谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase,GSH-Px),生化法测定超氧化物过氧化歧化酶(superoxide peroxide dismutase,SOD)。

1.2.4CIMT以及臂-踝脉冲波速(baPWV)的测定 使用美国PHILPS-IU22 型彩色超声诊断仪,由同一名医师操作,进行动脉检测,探头频率10 MHz。共测量6个点,为颈总动脉、分叉部、颈内动脉3个部位动脉内膜厚度,取三者平均值为CIMT值。在患者仰卧位休息至少5 min后,通过无创血管筛查设备[欧姆龙医疗器械(北京)有限公司 DSS00205]测定baPWV。

2 结果

2.1两组患者一般资料比较 两组患者的年龄、身高、体质量、血压及BMI、ABI、TG、TC、HDL-c、LDL-c、HbA1c、ALT、AST、胰岛素、C肽水平差异无统计学意义(P>0.05),实验组CIMT、baPWV水平明显高于对照组,差异有统计学意义(P<0.01)。见表1。

表1 两组患者一般资料比较

2.2两组氧化应激相关指标水平对照 实验组HO-1、MDA均高于对照组(P<0.01),与对照组相比,FGF19、SOD、GSH-PX水平明显降低,差异有统计学意义(P<0.01)。见表2。

表2 两组患者检测指标水平比较

2.3实验组FGF19与HO-1、SOD、MDA、GSH-Px、CIMT、baPWV相关分析 Person相关分析结果提示,实验组中血清FGF19水平与HO-1、MDA、CIMT及baPWV均呈负相关(r=-0.668、-0.657、-0.901、-0.734,P<0.01),而与SOD、GSH-Px呈正相关(r=0.345、0.760,P<0.01)。见表3。

表3 实验组FGF19与各观察指标的相关性

2.4多元线性回归分析相关因素 多元线性回归分析显示,以CIMT为因变量,FGF19、HO-1、SOD、MDA、GSH-Px自变量进行分析,结果显示FGF19、HO-1、SOD、MDA、GSH-Px是CIMT的影响因素。见表4。

表4 多元线性回归分析CIMT的影响因素

3 讨论

FGF19作为FGF家族的一员,是一种内分泌激素,产生于肠上皮,它在能量代谢过程中起着重要作用,不仅能够提升糖原合成和抑制糖异生,而且在缺乏胰岛素的情况下还可以促进糖原合成,参与调节糖脂的代谢,维持能量稳定状态,使胰岛素敏感性增加。以往的研究显示,FGF19参与胆汁酸合成、糖代谢稳定和体重减轻[3]。 Zhang等[4]的实验显示,糖耐量正常受试者的血清FGF19水平显著低于单纯空腹血糖受损以及糖耐量受损受试者,与此同时,与T2DM患者比较,T2DM合并代谢综合征的患者血清中FGF19的水平明显降低。

糖尿病患者体内存在的长期慢性高血糖状态导致自由基产生过量,抗氧化防御系统失效,从而发生氧化应激[5]。糖尿病促进自由基生成的途径有很多种,不同途径以一种复杂的方式相互作用,而过量的自由基生成通过增加氧化应激导致组织损伤,一些因素例如葡萄糖的自氧化、晚期糖基化最终产物的形成以及多元醇途径的激活,被认为可以部分诠释糖尿病氧化应激的机制[6]。此外,越来越多的证据表明高血糖会导致全身抗氧化防御系统(ADS)功能失效,而ADS功能失效会进一步导致自由基活动增加[7]。胰岛素作为抗氧化酶基因表达的有效诱导剂,在糖尿病患者中胰岛素的缺乏可能导致ADS表达功能障碍,此外糖基化和抗氧化酶失活也有可能影响糖尿病中ADS发挥作用,这些可能诠释了糖尿病中ADS的作用机制[8]。氧化应激是导致糖尿病并发症和胰岛素抵抗的首要因素,通过诱导病理生理分子机制,启动了导致并发症及胰岛素抵抗发生的有害途径[9],并且研究证实高血糖状态下SOD活性减低,MDA的水平升高。氧化应激通过降低血管组织中SOD等抗氧化剂,从而引发糖尿病,加速AS[10]。但临床上关于糖尿病合并AS的早期诊断仍没有明确的相关指标,因此对于该疾病的早诊早治就显得尤为重要。我们的实验结果显示在T2DM合并AS患者的血清FGF19水平显著低于对照组,HO-1、MDA增加,而SOD、GSH-Px减少,此外血清FGF19水平与GSH-Px、SOD呈正相关,与HO-1、MDA呈负相关,说明存在氧化损伤而且抗氧化能力减弱,这与Azemi等[11]的实验结果一样。因此氧化应激可能会对FGF19水平产生影响,进而导致AS的发生。

近年来的研究表明不仅T2DM中可能存在慢性炎症性反应,而且可能其炎症及氧化应激反应会导致AS的发生。T2DM合并AS与FGF19水平的关系可能存在多种机制,研究证实FGF19在胆汁酸循环中主要是通过FGF受体(FGFR)和单一跨膜蛋白(β-Klotho)在靶组织中表达而发挥作用[12],并且可以通过FGFR4-β- Klotho复合物来调节糖脂稳定状态和营养代谢。在啮齿动物研究中,高脂饮食后的法尼样X受体(FXR)激活小鼠动脉斑块形成明显减少。FXR的激活已被证实可以限制炎症反应,在动脉粥样硬化小鼠模型中对动脉斑块的形成有保护作用,此外实验中也证实了FXR的缺失导致了小鼠的动脉粥样硬化以及胰岛素抵抗[13],FXR重组表达会进一步上调胆固醇的转运。类固醇受体共激活因子(steroid receptor coactivator, SRC)是一种非受体酪氨酸激酶,它与FXR的磷酸化一致,而FXR调控胆固醇的形成并改善动脉粥样硬化。因此,肝脏FXR磷酸化可通过FGF19诱导SRC,从而平衡胆固醇稳态,防止动脉粥样硬化的形成[14]。baPWV作为简单无创的动脉僵硬度检测指标其操作简单,可行性强,也被认为可以作为独立预测发生冠心病风险的因子,与动脉粥样硬化的发生密切相关[15]。在本研究中氧化应激相关指标、baPWV和CIMT均是FGF19水平可能影响因素,并且HO-1、SOD、MDA、GSH-Px及FGF19均是CIMT的可能影响因素,这表明FGF19水平的降低可能伴发氧化应激并进一步导致AS的发生发展。

综上所述,FGF19水平与氧化应激的发生紧密相关,T2DM合并AS患者血清中FGF19水平的降低提示FGF19在AS的发生发展中可能起保护性作用, MDA、HO-1升高,SOD、GSH-Px降低对于病情有重要的临床意义,氧化应激对于CIMT增厚有不良影响,促进了AS的发生发展。但对于FGF19调控T2DM中氧化应激发生发展的具体分子机制还有待进一步研究,这可能为T2DM合并AS的早诊早治提供一新视角。