谷氨酰胺降低2型糖尿病患者血糖的機(jī)制探討

楊 露，成 瑋，丁長花，宋敬云，林紅梅，胡艷艷，陳晶波，黃 勤

谷氨酰胺(glutamine，Glu)是一種非必需氨基酸，也是人體內(nèi)最豐富的氨基酸之一，在維持人體生命活動(dòng)中起重要作用，如維持酸堿平衡、增加機(jī)體免疫力、增強(qiáng)肌肉組織內(nèi)蛋白質(zhì)合成等。Glu廣泛存在于人體內(nèi)，其中約60%在骨骼肌，其余在肺、肝、腦和胃腸組織。應(yīng)激狀態(tài)下，Glu消耗明顯增加，血漿濃度可下降達(dá)50%，因而Glu又被稱為“條件必需氨基酸”［1］。近年來有研究顯示Glu不僅能刺激體外培養(yǎng)的小鼠腸道內(nèi)分泌細(xì)胞系GLUTag細(xì)胞釋放胰高糖素樣肽－1(glucagon－like peptide－1，GLP－1)并提高餐后血 GLP－1 水平［2－3］。GLP－1 在介導(dǎo)餐后胰島素釋放中發(fā)揮重要作用，約占糖負(fù)荷后胰島素釋放量的 25% ～60%［4］。2 型糖尿病(type 2 diabetes mellitus，T2DM)是威脅人類健康的重要疾病之一，有研究表明T2DM患者血GLP－1水平明顯降低，不利于患者餐后血糖的平穩(wěn)控制［5］。為探討Glu能否降低T2DM患者的血糖，我們開展了相關(guān)研究，主要觀察單次口服Glu對(duì)T2DM患者糖代謝及胰島素釋放功能的影響，并與二肽基肽酶(dipeptidyl peptidase IV，DPP－IV)抑制劑西格列汀進(jìn)行比較。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象 2011年12月－2012年1月收集長期在長海醫(yī)院門診就診的9例T2DM，其中僅生活方式干預(yù)者5例，單用二甲雙胍者3例，單用吡格列酮者1例。所有患者均符合糖尿病診斷標(biāo)準(zhǔn)［6］。入選標(biāo)準(zhǔn):①病程小于3年;②經(jīng)飲食控制及(或)單藥治療后空腹血糖＜7.0 mmol/L，糖化血紅蛋白(HbA1c)＜7%。排除標(biāo)準(zhǔn):①合并肝臟疾病及(或)轉(zhuǎn)氨酶異常者，但丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶及天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶小于正常值上限1.5倍的非酒精性脂肪性肝病患者除外;②合并腎功能不全者，即血尿素氮(BUN)＞7 mmol/l，血肌酐(Scr)＞ 110 μmol/L;③合并甲狀腺疾病;④合并貧血，即成年男性血紅蛋白(Hb)＜120 g/L，成年女性Hb＜110 g/L;⑤酗酒者;⑥服用減肥藥物和降脂藥物者;⑦有胃腸道手術(shù)、慢性腸炎及吸收功能障礙者;⑧對(duì)Glu過敏者。本研究經(jīng)我院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有受試者均簽署了知情同意書。

1.2 研究方法 收集包括患者基本信息，如性別、年齡、身高、體重、血壓及糖尿病病程等數(shù)據(jù);目前疾病情況包括血糖、胰島素及 C－肽、HbA1c、尿酸(UA)、肝腎功能、三酰甘油(TG)和血游離脂肪酸(free fatty acids，F(xiàn)FA)等水平。每例患者均于晨八點(diǎn)空腹試驗(yàn)，共3次，每次間隔1～2周，試驗(yàn)當(dāng)日停服餐前降糖藥物。每次試驗(yàn)前先在受試者肘前靜脈處放置留置針，留取空腹靜脈血后，分別給予低脂藥物及早餐，并留取低脂餐后 15、30、45、60、90、120 及180 min的血標(biāo)本。每次留血時(shí)均檢測毛細(xì)血管血糖(以下簡稱血糖)，每次前后共8次。首次試驗(yàn)時(shí)僅予低脂早餐［參考 D.Samocha－Bonet等［3］的低脂餐配方，含30 g玉米片及250 mL低脂奶(含碳水化合物37.1 g、蛋白質(zhì) 10.35 g 和脂肪 3.45 g，總熱量為1011.5 kJ)］，不予藥物作為對(duì)照組;第二次試驗(yàn)時(shí)先口服100 mg西格列汀，25 min后予低脂早餐;第三次試驗(yàn)時(shí)先在2 min內(nèi)口服30 g Glu后立即予低脂早餐。每次早餐時(shí)間均不超過10 min。按時(shí)間順序留取靜脈血標(biāo)本檢測血糖、血脂、總GLP－1、葡萄糖依賴性促胰島素分泌多肽(glucose－dependent insulinotropic polypeptide，GIP)、胰島素及C肽水平等。

1.3 試驗(yàn)藥物、儀器與試劑 所用Glu由重慶藥友制藥有限公司生產(chǎn)(安凱舒，2.5 g×12袋/盒)。以DiaSTAT糖化血紅蛋白儀(美國BioRad公司)檢測HbA1c水平;以SN697型雙探頭γ計(jì)數(shù)器(上海原子核研究所日環(huán)儀器一廠)及血清胰島素和C肽水平檢測試劑盒(天津九鼎醫(yī)學(xué)生物工程有限公司)檢測血清胰島素和C肽水平;以總GLP－1和GIP酶聯(lián)免疫試劑盒(德國IBL公司)檢測血漿GLP－1和GIP水平。所有試驗(yàn)均按說明書進(jìn)行。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 使用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件包和Sigmaplot 10.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和計(jì)算曲線下面積(AUC)，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示。因胰島素?cái)?shù)據(jù)為非正態(tài)分布，故經(jīng)Log10轉(zhuǎn)換后分析。組間比較采用配對(duì)t檢驗(yàn)。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 患者基本資料 9例中，男5例，女4例，年齡24.2 ～62.8(45.2 ±12.1)歲，病程為(1.5 ± 1.2)年，體質(zhì)指數(shù)(BMI)為(25.7 ±4.0)kg/m2，HbA1c為(6.5±0.3)%。所有受試者3次試驗(yàn)空腹指標(biāo):血糖(6.1 ± 1.2)mmol/L，血漿 GLP－1(4.5 ± 0.6)pmol/L，血漿 GIP(2252.9 ±155.8)nmol/L;血清胰島素(25.1 ±8.7)pmol/L，血清 C 肽(3.1 ±1.1)μg/L。

2.2 對(duì)糖脂代謝的影響 三組間餐后血清FFA、TG及UA的AUC，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05，圖1)。與各組自身基線值(餐前)比較，西格列汀或Glu組的血FFA水平在餐后60、120和180 min均顯著降低(均P＜0.05)，而對(duì)照組僅餐后60及120 min血FFA水平呈有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的下降(均P＜0.05)。三組TG水平均呈降低趨勢(shì)，但僅西格列汀組與基線比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P＜0.05)。西格列汀組和Glu組餐后120 min血UA水平均明顯降低(P＜0.05)。與空腹指標(biāo)相比，Glu和西格列汀均可顯著降低餐后血糖水平，且Glu的早期降低血糖作用更為明顯(P＜0.01，圖2A)。

2.3 胰島釋放功能比較 進(jìn)餐后，各組患者胰島素和C肽水平與基線(餐前)時(shí)比較，均明顯增高。與對(duì)照組相比，Glu組餐后胰島素和C肽水平顯著升高(均 P＜0.05，圖2)，且餐后0～60 min內(nèi)及餐后60～180 min段的AUC均明顯增高(胰島素分別為P ＜0.05和0.01、C 肽均 P ＜0.05);而西格列汀組任一時(shí)間段胰島素和C肽水平與對(duì)照組相比差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P＞0.05)。Glu組餐后60 min內(nèi)胰島素及C肽水平明顯高于西格列汀組(P＜0.05)。

圖1 各組3次試驗(yàn)時(shí)FFA、TG和UA變化

圖2 各組3次試驗(yàn)時(shí)血糖、胰島素、C肽變化

2.4 對(duì)GLP－1和GIP水平的影響 與對(duì)照組相比，西格列汀顯著升高餐后GLP－1和GIP水平(分別P＜0.01和0.05)，均以餐后60 到180 min尤為明顯(均P＜0.01);而Glu組GLP－1水平也呈增高之勢(shì)，但無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，GIP水平在餐后60到180 min間顯著升高(P＜0.05)。各組分別與自身基線值相比，GIP水平在Glu組僅餐后15 min下降有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)，而對(duì)照組及西格列汀組GIP改變差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;GLP－1水平西格列汀組僅餐后30 min顯著降低(P＜0.05)，而Glu組顯著升高餐后 45 min、90 minGLP－1 濃度(P ＜0.05)，見圖3。

2.5 不良反應(yīng) 1例服用西格列汀后出現(xiàn)低血糖反應(yīng)，測血糖2.4mmol/L，立即予進(jìn)食并終止試驗(yàn)。另1例服用Glu后即刻出現(xiàn)輕微惡心，嘔吐1次，嘔吐物為少量液體，休息數(shù)分鐘后無不適，完成了后續(xù)試驗(yàn)。其余患者耐受性良好。

3 討論

圖3 各組3次試驗(yàn)GLP－1和GIP水平變化

腸促胰島素類藥物在T2DM治療中的作用越來越受到關(guān)注。本研究表明，與DPP－IV抑制劑相比，單次服用30 g Glu同樣可有效降低餐后血糖、升高餐后胰島素和C肽水平，同時(shí)也顯著升高餐后GLP－1和GIP水平。研究顯示餐后GLP－1釋放呈雙時(shí)相反應(yīng)，第一個(gè)高峰出現(xiàn)在餐后30～60 min，而第二個(gè)高峰約出現(xiàn)在數(shù)h后，時(shí)間較難固定 。其中第一個(gè)高峰可能是近端腸道吸收碳水化合物后刺激GLP－1釋放，而第二個(gè)高峰可能是營養(yǎng)物質(zhì)在腸內(nèi)被微生物分解后產(chǎn)生的一系列短鏈脂肪酸(如乙酸、丙酸和丁酸等)，它們激動(dòng)相應(yīng)受體引起GLP－1釋放增加［7］。故本實(shí)驗(yàn)依據(jù)GLP－1分泌規(guī)律將所有指標(biāo)的AUC分為0～60 min和60～180 min兩個(gè)階段。比較各指標(biāo)AUC發(fā)現(xiàn)，Glu可有效升高餐后3 h血胰島素和C肽水平，其降低餐后血糖的作用尤以餐后0～60 min較為明顯，這與Samocha－Bonet等［3］的報(bào)道一致，原因可能與Glu同時(shí)也刺激餐后胰高糖素釋放［9］，因而抵消了其部分降糖作用。與30 g Glu相比，單次服用100 mg西格列汀僅對(duì)餐后0～60 min內(nèi)血糖有一定改善作用，但與對(duì)照組胰島素和C肽水平相比無明顯影響。

Glu除具有營養(yǎng)作用外，還可改善老年危重病患者的腸功能、營養(yǎng)狀況和免疫功能，減少多臟器功能障礙的發(fā)生［10］。在服藥同時(shí)發(fā)現(xiàn)患者的血糖較前更易控制，且胰島素抵抗有所緩解，提示Glu可能有改善糖代謝的作用，但機(jī)制不詳［11－13］。已有研究證實(shí)Glu同樣具有抑制脂肪酸氧化、抑制脂肪分解、刺激肝糖原合成的作用，其對(duì)血糖和胰島素的有益作用可能與此相關(guān)［14］。Opara 等［14］觀察了長期服用Glu對(duì)小鼠血糖和胰島素水平的影響，但并未觀察單次口服Glu的療效。本研究證實(shí)單次口服Glu能有效降低餐后血糖、升高餐后胰島素和C肽水平，其作用與西格列汀相當(dāng)，且降低餐后1 h內(nèi)的血糖比西格列汀更為明顯。

腸促胰素效應(yīng)和腸促胰素系統(tǒng)異常在T2DM發(fā)生發(fā)展中的作用越來越受到關(guān)注。Greenfield等［9］研究發(fā)現(xiàn)T2DM患者服用Glu后，GLP－1水平與正常人相似，提示作為一種小腸上皮細(xì)胞所必需的氨基酸—Glu，可能具有刺激小腸L細(xì)胞分泌GLP－1的作用，但機(jī)制不明。本實(shí)驗(yàn)也觀察到服用Glu后患者在血糖降低、胰島素水平增高的同時(shí)，餐后GLP－1水平也明顯升高;服用Glu和西格列汀后，GIP水平均明顯高于對(duì)照組，但服用Glu后曲線下面積小于西格列汀組。GIP和GLP－1均具有葡萄糖依賴性的促胰島素分泌作用，都能刺激胰島素分泌和β細(xì)胞增殖作用;但也有研究表明GIP在T2DM患者中促胰島素分泌作用減弱或消失，且外源性補(bǔ)充GIP至生理濃度5倍時(shí)反可升高餐后血糖［4，15］。近期亦有研究認(rèn)為Glu降低餐后血糖的主要原因是直接減慢胃排空，而餐后腸促胰素濃度改變并非主要原因，但機(jī)制不清［16］。本研究對(duì)于Glu與西格列汀在調(diào)節(jié)糖代謝方面各自的優(yōu)勢(shì)，由于研究例數(shù)較少難以確認(rèn)，且因藥物治療的個(gè)體差異，更需要深入研究。

T2DM患者常伴隨脂代謝異常，其中餐后血脂升高，對(duì)血管動(dòng)脈粥樣硬化的形成及發(fā)展起到加速作用［17］。本文顯示服用Glu和西格列汀后餐后TG水平均明顯降低，但僅服西格列汀后的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。這與有關(guān)報(bào)道一致，同位素示蹤技術(shù)表明西格列汀可通過抑制腸道富含TG的脂蛋白顆粒的產(chǎn)生，降低餐后血TG水平［18］。而Glu是否能真正降低餐后TG水平及其機(jī)制，仍有待于深入的研究。西格列汀和Glu對(duì)餐后血FFA的影響類似，與基線相比，各時(shí)點(diǎn)均有顯著下降。結(jié)合Dimitriadis等［19］研究，推測Glu可能通過抑制脂解作用，降低餐后FFA水平，繼而有可能通過減輕胰島β細(xì)胞的脂毒性，從而改善胰島素早時(shí)相的釋放功能并降低患者的心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)。本文亦觀察到Glu能降低餐后血尿酸水平，其作用與西格列汀組相似，結(jié)合Wasada等［20］研究結(jié)果，推測可能也與改善胰島素抵抗有關(guān)。

臨床應(yīng)用表明Glu安全性及耐受性良好，連續(xù)給中老年人較高劑量應(yīng)用亦無明顯不良反應(yīng)，患者肝腎功能、血乳酸、血氨的水平均無顯著改變［1］。本研究中9例服Glu后無一例發(fā)生低血糖等不良反應(yīng)，僅有1患者服藥后出現(xiàn)嘔吐1次，考慮可能與Glu服用速度過快有關(guān)。

T2DM是威脅人類健康的嚴(yán)重疾病，尋找安全有效的新型口服降糖藥物非常重要［21］。糖尿病患者對(duì)胰島素和口服降糖藥物的依從性較差，可能更愿意接受營養(yǎng)補(bǔ)充劑治療［22］。本研究表明腸道營養(yǎng)劑——谷氨酰胺，能安全有效地調(diào)節(jié) GLP－1濃度，對(duì)病程相對(duì)較短且血糖控制良好的T2DM患者，其降糖療效類似于西格列汀，同時(shí)還有調(diào)節(jié)GIP濃度的作用，但其確切的降糖機(jī)制等問題仍未闡明，仍有待深入研究。

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