高鋁暴露對胰島素分泌功能及部分炎癥因子的影響

覃曉潔　吳標(biāo)良　王民登

1.右江民族醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院重癥醫(yī)學(xué)科，廣西百色533000；

2.右江民族醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院內(nèi)分泌科，廣西百色533000

高鋁暴露對胰島素分泌功能及部分炎癥因子的影響

覃曉潔1吳標(biāo)良2王民登2

1.右江民族醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院重癥醫(yī)學(xué)科，廣西百色533000；

2.右江民族醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院內(nèi)分泌科，廣西百色533000

目的探討高鋁暴露對人體胰島素分泌功能、糖代謝及白細胞介素-6（IL-6）、C反應(yīng)蛋白（CRP）的影響及相關(guān)性。方法高鋁暴露區(qū)健康成人居民61名，分別測定體重指數(shù)（BMI）、收縮壓（SBP）、舒張壓（DBP）、血清鋁元素（Al）濃度、空腹血糖（FBG）、糖化血紅蛋白（HbA1c）、空腹胰島素（FINS）、谷丙轉(zhuǎn)氨酶（ALT）、谷草轉(zhuǎn)氨酶（AST）、肌酐（Cr）、促甲狀腺激素（TSH）、皮質(zhì)醇、IL-6、CRP等，計算穩(wěn)態(tài)模型胰島β細胞功能指數(shù)（HOMA-β），并與63名非高鋁暴露區(qū)健康成人進行比較。結(jié)果與非高鋁暴露區(qū)居民比較，高鋁暴露區(qū)居民Al、FBG、HbA1c、IL-6、CRP水平升高，而FINS、HOMA-β水平降低（P＜0.05或P＜0.01）；相關(guān)性分析顯示，F(xiàn)BG、IL-6、CRP與血Al水平呈正相關(guān)（r=0.464、0.690、0.850，均P＜0.01），HOMA-β與Al水平呈負相關(guān)（r=-0.331，P＜0.01）。結(jié)論長期高鋁暴露可導(dǎo)致機體胰島β細胞分泌功能下降及糖代謝紊亂，其機制可能與機體炎性反應(yīng)增強有關(guān)。

高鋁暴露；胰島β細胞功能；白細胞介素-6；C反應(yīng)蛋白

目前研究表明，過量的職業(yè)性鋁接觸可導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)等多系統(tǒng)損害［1-2］，長期在鋁工業(yè)區(qū)生活的居民，由于在鋁冶煉過程中導(dǎo)致的粉塵、土壤、水污染，將長期暴露于高鋁污染的居住環(huán)境，有可能會引起自身內(nèi)環(huán)境變化，導(dǎo)致機體代謝功能紊亂。已有研究表明高鋁暴露可影響機體的血糖水平［3］，其具體機制尚不清楚。本研究擬進一步觀察長期高鋁暴露對人體胰島素分泌功能、糖代謝及部分炎癥因子的影響及相關(guān)性，初步探討長期高鋁暴露對糖代謝的影響及可能機制。

1　資料與方法

1.1一般資料

本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)，患者知情同意。排除極度超重［體重指數(shù)（BMI）≥30 kg/m2］、妊娠、服用激素等影響血糖藥物史、腫瘤史、糖尿病家族史者。入選桂西鋁工業(yè)基地居住10年以上健康成人居民61名（其中男39名，女22名）為高鋁暴露組，非鋁工業(yè)基地地區(qū)健康成人居民63名（其中男40名，女23名）為非高鋁暴露組。

1.2研究方法

1.2.1HOMA-β測定清晨空腹?fàn)顟B(tài)下采靜脈血測定空腹血糖（FBG）、空腹胰島素（FINS），采用公式計算穩(wěn)態(tài)模型胰島β細胞功能指數(shù)（HOMA-β）=FINS× 20/（FBG-3.5），血糖測定采用己糖激酶法，胰島素測定采用化學(xué)發(fā)光法，由右江民族醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院（以下簡稱“我院”）醫(yī)學(xué)檢驗中心及核醫(yī)學(xué)實驗室由專人使用美國貝克曼COULTER LX20全自動生化分析系統(tǒng)及ACCESS2全自動微粒子化學(xué)發(fā)光免疫分析系統(tǒng)測定，均使用配套試劑。

1.2.2炎癥因子指標(biāo)測定白細胞介素-6（IL-6）測定采用化學(xué)發(fā)光法，C反應(yīng)蛋白（CRP）測定采用免疫熒光法，均由我院醫(yī)學(xué)檢驗中心專人完成測定。

1.2.3生化指標(biāo)測定由我院醫(yī)學(xué)檢驗中心及核醫(yī)學(xué)實驗室由專人使用美國貝克曼COULTER LX20全自動生化分析系統(tǒng)測定，均使用配套試劑，皮質(zhì)醇測定為采取早晨8:00（8am）血液測定。

1.3統(tǒng)計學(xué)方法

所有統(tǒng)計學(xué)分析均用SPSS 17.0軟件完成，符合正態(tài)分布的計量資料采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，組間比較采用t檢驗，計數(shù)資料采用χ2檢驗，相關(guān)性采用Pearson（雙變量符合正態(tài)分布時）或Spearman（雙變量不符合正態(tài)分布時）相關(guān)系數(shù)計算，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2　結(jié)果

2.1兩組一般情況及生化指標(biāo)比較

兩組性別、年齡、BMI等一般資料比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），具有可比性。兩組收縮壓（SBP）、舒張壓（DBP）、谷丙轉(zhuǎn)氨酶（ALT）、谷草轉(zhuǎn)氨酶（AST）、肌酐（Cr）、促甲狀腺激素（TSH）、8am皮質(zhì)醇比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。高鋁暴露組血鋁元素含量及糖化血紅蛋白（HbA1c）、FBG、IL-6、CRP水平明顯高于非高鋁暴露組，而FINS、HOMA-β水平低于非高鋁暴露組（P＜0.05或P＜0.01）。見表1。

2.2生化及胰島素分泌指標(biāo)與血鋁元素含量的相關(guān)性

相關(guān)性分析顯示，F(xiàn)BG、IL-6、CRP與血鋁元素水平呈正相關(guān)（r=0.464、0.690、0.850，P＜0.01），HOMA-β與血鋁元素水平呈負相關(guān)（r=-0.331，P＜0.01）。

表1　兩組一般情況及生化、核醫(yī)學(xué)指標(biāo)比較（±s）

表1　兩組一般情況及生化、核醫(yī)學(xué)指標(biāo)比較（±s）

注：與高鋁暴露組比較，*P＜0.05，**P＜0.01；BMI：體重指數(shù)；SBP：收縮壓；DBP：舒張壓；Al：鋁元素；HbA1c：糖化血紅蛋白；FBG：空腹血糖；FINS：空腹胰島素；ALT：谷丙轉(zhuǎn)氨酶；AST：谷草轉(zhuǎn)氨酶；Cr：肌酐；TSH：促甲狀腺激素；IL-6：白細胞介素6；CRP：C反應(yīng)蛋白；HOMA-β：胰島β細胞功能指數(shù)；1 mm Hg=0.133 kPa

高鋁暴露組（n=61）非高鋁暴露組（n=63）34.14±10.78 33.29±9.96 23.59±2.78 22.96±2.58 120.27±9.62 118.34±12.23 71.03±7.68 72.30±6.96 0.56±0.07 0.28±0.05**5.75±0.71 5.35±0.55*6.59±1.74 5.18±0.54**63.37±8.98 68.79±10.73*組別年齡（歲）BMI（kg/m2）SBP（mm Hg）DBP（mm Hg）Al（μmol/L）HbA1c（%）FBG（mmol/L）FINS（mU/L）高鋁暴露組（n=61）非高鋁暴露組（n=63）30.14±5.45 29.15±5.33 31.35±5.65 30.23±4.89 65.79±9.46 63.17±8.33 2.14±0.61 2.07±0.59 206.45±13.59 210.38±18.45 10.05±4.44 3.46±1.46**20.35±4.81 7.59±1.77**616.23±219.98 939.06±424.26**組別ALT（U/L）AST（U/L）Cr（μmol/L）TSH（μU/L）8am皮質(zhì)醇（nmmol/L）IL-6（ng/L）CRP（mg/L）HOMA-β

3　討論

鋁是一種廣泛存在于人體內(nèi)的微量元素，有研究表明機體過高鋁含量可通過細胞免疫、神經(jīng)內(nèi)分泌等機制導(dǎo)致多種疾病的發(fā)生［4-5］。長期生活于高鋁暴露環(huán)境中的居民，由于水、土壤、工業(yè)粉塵等環(huán)境污染因素，攝入體內(nèi)的鋁將增加，導(dǎo)致血清或毛發(fā)中鋁元素水平升高。血清中鋁元素的檢測是測定人體鋁含量的主要手段，可反映人體的鋁含量水平［6］。本研究表明，高鋁暴露區(qū)生活居民血清鋁含量明顯高于非高鋁暴露區(qū)居民，這表明了長期生活于高鋁暴露區(qū)可導(dǎo)致機體鋁含量升高，這與之前相關(guān)研究有相同之處，體內(nèi)血清鋁元素水平的升高，微量元素含量過高，機體微環(huán)境的改變，可導(dǎo)致相關(guān)疾病的發(fā)生［7］。

糖尿病是一組與遺傳、免疫、環(huán)境等因素密切相關(guān)的、以慢性血糖升高為主要特征的代謝性疾病，目前認為其主要發(fā)病機制是胰島素分泌和/或作用缺陷所引起，長期高血糖可導(dǎo)致心臟、眼、腎、血管等全身多處組織和器官慢性進行性病變、功能減退乃至器官衰竭，引發(fā)嚴(yán)重后果。目前糖尿病發(fā)病率逐年上升，是臨床上的常見病、多發(fā)病，已成為危害人類健康的主要慢性非傳染性疾病之一。根據(jù)2011年國際糖尿病聯(lián)盟（IDF）統(tǒng)計全世界糖尿病患者人數(shù)已達3.66億例，較2010年的2.85億例增加了30%，如果不進行積極有效的干預(yù)，估計到2030年這一數(shù)字還將增加1倍以上［8］。目前研究發(fā)現(xiàn)，重金屬污染與糖尿病發(fā)生有密切關(guān)系，地球化學(xué)元素含量不但與糖尿病發(fā)生有顯著關(guān)系，而且與糖尿病發(fā)展存在一定聯(lián)系，表現(xiàn)在糖尿病患者有無并發(fā)癥與地球化學(xué)元素有關(guān)，有并發(fā)癥患者血清硒、鉻、鋅含量均顯著低于無并發(fā)癥患者［9］。閻飛［10］對1337名氧化鋁退休工人健康狀況調(diào)查分析顯示，氧化鋁退休工人糖尿病發(fā)生率高達29.18%，明顯高于正常人群發(fā)病率。同時有研究發(fā)現(xiàn)［11-12］，生活于鋁工業(yè)區(qū)特別是鋁作業(yè)工人的糖代謝紊亂發(fā)生率明顯高于其他非鋁工業(yè)區(qū)居民。本研究發(fā)現(xiàn)，高鋁暴露區(qū)生活居民FBG、HbA1c水平明顯高于非高鋁暴露區(qū)生活居民，同時FBG與血鋁水平呈正相關(guān)關(guān)系，同樣表明了鋁中毒與糖代謝紊亂的密切關(guān)系。

如上所述，胰島素分泌缺陷是導(dǎo)致糖尿病的主要機制之一，胰島β細胞功能的高低表示著胰島素分泌能力的大小，本研究表明，與非高鋁暴露區(qū)居民比較，高鋁暴露區(qū)居民HOMA-β明顯下降，表示胰島素分泌能力的降低，這可能是高鋁暴露區(qū)居民糖代謝紊亂發(fā)生率升高的主要原因之一。引起胰島β細胞凋亡、分泌能力下降的原因目前尚未完全清楚，免疫、毒素作用、高糖高脂毒性、炎癥、氧化應(yīng)激等均有可能是其中的重要原因。動物實驗、離體組織實驗和體外細胞培養(yǎng)實驗研究均表明慢性低水平鉛等重金屬暴露可引起高血壓及心血管疾病，其機制與體內(nèi)氧化應(yīng)激及炎性反應(yīng)有關(guān)［13-15］，而目前普遍認為，糖尿病是一種慢性炎癥性疾病，氧化應(yīng)激及炎性反應(yīng)亦是糖尿病發(fā)生的原因之一。本研究發(fā)現(xiàn)，與非高鋁暴露區(qū)居民比較，高鋁暴露區(qū)居民IL-6、CRP明顯升高，并且IL-6、CRP水平與血鋁水平呈正相關(guān)關(guān)系，表明鋁中毒可通過引發(fā)機體的炎性反應(yīng)，促進胰島β細胞凋亡，從而促進糖代謝紊亂的發(fā)生。

本研究觀察了鋁中毒與機體胰島β細胞功能變化及糖代謝紊亂的關(guān)系，其機制可能與鋁中毒引發(fā)的炎性反應(yīng)有關(guān)。鋁等重金屬對胰島素分泌功能的動物模型研究尚缺乏，本研究僅限于臨床小樣本的初步觀察結(jié)果，其具體機制仍有待于更大樣本及動物模型的深入研究及探討。

［1］馬艷琴，王俊東.環(huán)境污染與心血管系統(tǒng)疾病關(guān)系研究進展［J］.中國公共衛(wèi)生，2011，27（6）：800-802.

［2］Nash D，Magder L，Lustberg M，et al.Blood lead，blood pressure，and hypertension in perimenopausal and postmenopausal women［J］.JAMA，2013，289（12）：1523-1532.

［3］韋華，王民登，蒙連新，等.桂西鋁工業(yè)基地居民血清微量元素含量及其與糖代謝異常關(guān)系研究［J］.現(xiàn)代預(yù)防醫(yī)學(xué)，2012，39（4）：946-947，950.

［4］Chéramy M，Hampe CS，Ludvigsson J，et al.Characteristics of in-vitro phenotypes of glutamic acid decarboxylase 65 autoantibodies in high-titre individuals［J］.Clin Exp Immunol，2013，171（3）：247-254.

［5］Hamedeyazdan S，F(xiàn)athiazad F，Sharifi S，et al.Antiproliferative activity of marrubium persicum extract in the MCF-7 human breast cancer cell line［J］.Asian Pac J Cancer Prev，2012，13（11）：5843-5848.

［6］陸翔，唐乾利，王小超，等.高鋁暴露再生障礙性貧血患者臨床特征與免疫功能改變特點［J］.免疫學(xué)雜志，2014，30（11）：987-991，1002.

［7］宋斐翡，楊曉娟，殷金珠，等.職業(yè)性鋁接觸工人輕度認知功能障礙及分型研究［J］.環(huán)境與職業(yè)醫(yī)學(xué)，2014，31（4）：258-261.

［8］中華醫(yī)學(xué)會糖尿病學(xué)分會.中國2型糖尿病防治指南（2013版）［J］.中華糖尿病雜志，2014，6（7）：447-496.

［9］Bhanot S，Thompson KH，McNeill JH.Essential trace elements of potential importance in nutritional management of diabetes mellitus［J］.Nutrition Research，2009，14（4）：593-604.

［10］閻飛.1337名氧化鋁退休工人健康狀況調(diào)查分析［J］.醫(yī)學(xué)信息：中旬刊，2011，24（7）：2901.

［11］楊香婷，潘守政，丁貫一，等.鋁工業(yè)區(qū)與非鋁工業(yè)區(qū)Ⅱ型糖尿病心率變異性對比分析［J］.河南醫(yī)學(xué)研究，2001，23（2）：157-159.

［12］馬麗雅，郭湘云，盧啟明.不同人群血清鋁、鉛、鉻含量與血糖水平的觀察［J］.中國綜合臨床，2004，36（9）：29-30.

［13］Vaziri ND.Mechanisms of lead-induced hypertension and cardiovascular disease［J］.Am J Physiol Heart Circ Physiol，2010，295（2）：H454-H465.

［14］饒子龍，李德新，馬學(xué)馴.鉛對作業(yè)工人心血管系統(tǒng)的影響［J］.職業(yè)衛(wèi)生與應(yīng)急救援，2014，31（3）：151-152.

［15］唐繼志，付偉，潘慧娟，等.血鉛和血鎘等多因素與高血壓的相關(guān)性研究［J］.中國全科醫(yī)學(xué)，2011，14（11）：1197-1199.

Influence of high aluminum exposure on insulin secretion function and some inflammatory makers

QIN Xiaojie1WU Biaoliang2WANG Mindeng2
1.Department of Intensive Care Unit，Affiliated Hospital of Youjiang Medical University for Nationalities，Guangxi Zhuang Autonomous Region，Baise533000，China；2.Department of Endocrine，Affiliated Hospital of Youjiang Medical University for Nationalities，Guangxi Zhuang Autonomous Region，Baise533000，China

Objective To investigate the influence and correlation of high aluminum exposure on insulin secretion function of body and glucose metabolism and interleukin-6（IL-6）and C reactive protein（CRP）.Methods Sixty one cases of healthy adults of high aluminum exposed area were respectively taken to determine the body mass index（BMI），systolic blood pressure（SBP），diastolic blood pressure（DBP），the serum aluminum concentration of elements（Al），fasting blood glucose（FBG），hemoglobin A1c（HbA1c），fasting insulin（FINS），alanine aminotransferase（ALT），aspartate aminotransferase（AST），creatinine（Cr），thyroid stimulating hormone（TSH），cortisol，IL-6，CRP and so on.And homeostasis model assessment β-cell function indexes（HOMA-β）were calculated，then it was compared with 63 cases of healthy adults of non high aluminum exposed area.Results Compared with the resident of non high aluminum exposed area，the levels of Al，F(xiàn)BG，HbA1c，IL-6 and CRP in the resident of high aluminum exposed area increased，but the levels of FINS and HOMA-β decreased（P＜0.05 or P＜0.01）；the correlation analysis showed that the levels of FBG，IL-6 and CRP had positive correlation with serum Al（r=0.464，0.690，0.850，all P＜0.01），the level of HOMA-β had a negative correlation with Al（r=-0.331，P＜0.01）.Conclusion The pancreatic islet β cells function of organism descended and glucose metabolic disordered can be caused by long-term high aluminum exposure，its mechanism maybe related to strengthening the inflammatory response of organism.

High aluminum exposure；Islet β-cell function；Interleukin-6；C reactive protein

R587

A

1673-7210（2015）05（c）-0067-04

2015-01-30本文編輯：張瑜杰）

廣西自然科學(xué)基金財政補助項目（2014GXNSFAA118216）。

吳標(biāo)良（1978-），醫(yī)學(xué)博士，碩士研究生導(dǎo)師，副主任醫(yī)師。