Irisin在老年2型糖尿病患者中表達及與血壓等臨床指標的相關(guān)性

玄先法 王玉新 張以勤 周麗娜 許麗蘋 武挺 張絲雨 趙本華 李瑩

(1廈門醫(yī)學院附屬第二醫(yī)院 廈門市第二醫(yī)院腎內(nèi)科，福建 廈門 361021；2廈門大學公共衛(wèi)生學院分子疫苗學和分子診斷學國家重點實驗室；3廈門市思明區(qū)筼筜街道社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心)

隨著經(jīng)濟快速發(fā)展和生活水平提高，人們生活方式發(fā)生巨大轉(zhuǎn)變，高熱量飲食、低強度鍛煉、肥胖等使得2型糖尿病(T2DM)的患病率快速增長，現(xiàn)已成為全球常見的流行性慢性內(nèi)分泌和代謝性疾病。鳶尾素(Irisin)是2012年新發(fā)現(xiàn)的一種運動后骨骼肌釋放的肌肉因子〔1〕，可誘導(dǎo)具有存儲作用的白色脂肪轉(zhuǎn)化為具有產(chǎn)熱作用的棕色脂肪，增加機體能量消耗，促進新陳代謝，減輕體重，改善胰島素敏感性〔2〕。有研究表明，Irisin水平降低與胰島素抵抗、T2DM的發(fā)生有關(guān)〔3〕，T2DM患者血清Irisin水平低于正常人〔4,5〕，但也有不同結(jié)論〔6〕，而且關(guān)于老年人群血清Irisin水平的研究尚少。本研究主要探討老年T2DM患者血清Irisin水平及與其可能相關(guān)的生化指標，并分析血清Irisin水平對T2DM的影響，初步為T2DM乃至其并發(fā)癥諸如糖尿病腎病等疾病的防治提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1研究對象 從廈門市灌口鎮(zhèn)建立的60歲以上常住居民的研究隊列中選取90例T2DM患者作為病例組，年齡(64.21±4.03)歲，男39例，女51例，其臨床表現(xiàn)與實驗室檢查結(jié)果均符合2011版美國糖尿病協(xié)會(ADA)關(guān)于 T2DM 的診斷標準，患者均無糖尿病腎病等并發(fā)癥，排除其他類型糖尿病。從隊列中按1∶1的比例，隨機抽取性別相同、年齡相近(±5歲)的健康隊列成員作為對照組，年齡(63.79±3.87)歲，男39例，女51例，對照組均無糖尿病、高血壓、高脂血癥、肥胖等代謝性疾病。所有研究對象無近期住院、其他重要疾病(如肝腎功能不全、腫瘤或免疫系統(tǒng)疾病)和其他重要治療(如口服糖皮質(zhì)激素)。研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會批準，所有參與者均提前告知研究目的并填寫知情同意書。病例組和對照組年齡、性別差別無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，提示兩組間一般情況均衡可比。

1.2臨床資料收集 收集所有研究對象的臨床資料。記錄其一般情況、病史等，主要內(nèi)容包括一般人口學特征如年齡、性別；主要慢性疾病史：高血壓、糖尿病、高脂血癥等；家族主要慢性疾病及遺傳性疾病史。測量身高、體重、血壓(采用水銀血壓計進行測量)。研究對象均于清晨(空腹且無運動8 h以上)肘靜脈采集外周血，一部分用于檢測血紅蛋白(HB)、肝功能〔丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(ALT)、天門冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(AST)、白蛋白(ALB)〕、腎功能〔血肌酐(Cr)、尿素氮(BUN)〕、血脂〔總膽固醇(TC)、三酰甘油(TG)〕、空腹血糖(FPG)等指標。另留血清樣本2 ml室溫下靜置2 h后離心，取血清上層液置于EP管內(nèi)，放-80℃冰箱保存待檢Irisin水平。

1.3血清Irisin水平檢測 使用人Irisin酶聯(lián)免疫吸附試驗(ELISA)試劑盒雙抗體一步夾心法檢測血清Irisin水平，嚴格按照說明書進行測定，往預(yù)先包被Irisin抗體的包被微孔中，依次加入標本、標準品、辣根過氧化物酶(HRP)標記的檢測抗體，經(jīng)過溫育并徹底洗滌。用底物3，3'，5，5'-四甲基聯(lián)苯胺(TMB)顯色，TMB在過氧化物酶的催化下轉(zhuǎn)化成藍色，并在酸的作用下轉(zhuǎn)化成最終的黃色。顏色的深淺和樣品中的Irisin呈正相關(guān)。用酶標儀在450 nm 波長下測定吸光度(OD 值)，計算樣品濃度。試劑盒購自上海優(yōu)選生物科技有限公司，該試劑盒證明對人類Irisin高度敏感。測定的靈敏度為1.0 ng/ml，標準品線性回歸與預(yù)期濃度相關(guān)系數(shù)R≥0.990 0。

1.4統(tǒng)計學處理 采用SPSS19.0統(tǒng)計進行t檢驗、χ2檢驗、Spearman秩檢驗、Logistic回歸分析。

2 結(jié) 果

2.1兩組Irisin表達水平及臨床指標比較 T2DM組Irisin水平低于對照組，差異具有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；T2DM組BMI、收縮壓(SBP)、舒張壓(DBP)、TG、FPG高于對照組，差異具有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；兩組在HB、ALT、AST、ALB、Cr、BUN、TC差異無統(tǒng)計學意義(均P>0.05)，見表1。

表1 T2DM組與對照組Irisin水平及臨床指標比較

2.2血清Irisin水平與臨床指標的相關(guān)性 血清Irisin水平與SBP(r=-0.198)、DBP(r=-0.217)、ALT(r=-0.169)、TC(r=-0.158)、TG(r=-0.339)、FDG(r=-0.376)呈顯著負相關(guān)(P<0.01,P<0.05,P<0.001)，與AST(r=-0.061)、ALB(r=-0.014)、Cr(r=0.069)、BUN(t=-0.260)無顯著相關(guān)性(P>0.05)。

2.3Logistic回歸分析T2DM影響因素 以有無T2DM為因變量(Y)，以血清Irisin水平、BMI、SBP、DBP、HB、ALT、AST、ALB、Cr、BUN、TC、TG、FPG為自變量(X)進行逐步Logistic回歸分析。結(jié)果顯示：Irisin為T2DM發(fā)生的保護因素(OR=0.994,95%CI:0.992～0.999)；SBP、FPG為T2DM發(fā)生的危險因素(SBPOR=1.126,95%CI:1.065～1.191)；FPGOR=5.952,95%CI:2.529～13.903)。

3 討 論

隨著老齡化、經(jīng)濟發(fā)展及人們飲食習慣、生活方式的改變，糖尿病發(fā)病率、患病率均越來越高，2013年《美國醫(yī)學會雜志》報道〔7〕，上海交通大學附屬瑞金醫(yī)院2010年的調(diào)查顯示，我國>18歲的人群糖尿病患病率為11.6%(應(yīng)用WHO 1999年診斷標準)，其中主要為T2DM。盡管目前的研究一致認為運動對糖尿病等慢性非傳染性疾病具有保護性作用，但是關(guān)于運動帶來健康效益的內(nèi)在機制并不完全明確。2012年初美國哈佛大學醫(yī)學院Bostr?m等〔1〕在《Nature》雜志上報道，運動能誘導(dǎo)過氧化物酶體增殖物活化受體γ協(xié)同刺激因子(PGC)-1α表達上調(diào)，PGC-1α激活可增加骨骼肌Ⅲ型纖連蛋白結(jié)構(gòu)域(FNDC)5基因表達，其表達產(chǎn)物結(jié)構(gòu)特征為Ⅰ型膜蛋白，經(jīng)過剪切和修飾后,形成一個由112個氨基酸、分子量為12 kD的多肽Irisin。FNDC5基因主要在運動或受涼后從骨骼肌中釋放〔8，9〕。Irisin可以被分泌、激活并轉(zhuǎn)運到多個組織或器官發(fā)揮其相應(yīng)的生理功能，如通過血液循環(huán)作用于白色脂肪，誘導(dǎo)解耦聯(lián)蛋白-1表達增加，將白色脂肪轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂蟹纸獯x脂肪特征的棕色脂肪，增加能量消耗和葡萄糖利用率，有效改善胰島素抵抗,協(xié)同治療肥胖和T2DM等代謝相關(guān)性疾病〔10,11〕。因此，運動能夠改善胰島素抵抗，發(fā)揮降糖作用，推測與運動增強骨骼肌分泌Irisin相關(guān)。以往關(guān)于Irisin的研究對象大多為成年人，且集中于研究Irisin與糖尿病、肥胖、非酒精性脂肪肝等疾病的關(guān)系〔12〕。在本研究老年人T2DM患者血清Irisin水平低于對照組，這與相關(guān)研究結(jié)果一致〔4,5,13,14〕。雖然T2DM患者Irisin水平降低的機制尚不完全清楚。但有學者認為，T2DM患者PGC-1α蛋白表達降低會導(dǎo)致FNDC5合成降低和Irisin生成減少，而這一點在發(fā)現(xiàn)Irisin之前就已經(jīng)觀察到〔15,16〕。另外，胰島素抵抗導(dǎo)致高血糖和循環(huán)游離脂肪酸增加,也會導(dǎo)致PGC-1α活性下降〔17〕。動物模型顯示〔18〕，被導(dǎo)入可以調(diào)控血清Irisin水平的FNDC5基因高熱量飲食誘導(dǎo)致肥胖的小鼠模型，血清Irisin水平增加，體重下降，糖耐量和胰島素敏感性增強。說明血清Irisin水平降低可能與胰島素抵抗和糖尿病的發(fā)生發(fā)展有關(guān)。不同的是，Rana等〔6〕發(fā)現(xiàn)T2DM患者Irisin水平升高，但該項研究隊列中，T2DM患者BMI明顯升高〔平均BMI (31.5±5.4)kg/m2〕，平均體脂百分比和腹部(軀干)脂肪百分比較高，而且Irisin水平與肥胖(包括軀干脂肪百分比)之間呈強相關(guān)性，其研究隊列中循環(huán)Irisin水平可能由肥胖程度決定。病理肥胖下，患者體內(nèi)Irisin水平升高，可能是一種Irisin抵抗(類似于胰島素抵抗)的體現(xiàn)，也可能是Irisin代償性增多來提高患者體內(nèi)的胰島素敏感性〔19〕。因此，不同研究之間循環(huán)Irisin水平的差異可能至少部分與這些表型變量有關(guān)。此外，種族和飲食等差異也可能有所影響。

關(guān)于血清Irisin水平與ALT、AST的關(guān)系，2017年Shanaki等〔12〕對非酒精性脂肪肝患者的研究中，ALT、AST與Irisin呈負相關(guān)。而本研究中，血清Irisin水平與ALT呈負相關(guān)，與AST無明顯相關(guān)性，研究結(jié)果的不同可能與入選研究樣本量大小及人群不同等有關(guān)。目前認為，Irisin與一系列代謝相關(guān)性疾病，包括肥胖、T2DM和心血管疾病等有關(guān)〔20〕。Irisin參與調(diào)節(jié)肌肉細胞的線粒體功能、FNDC5基因的表達及其他代謝途徑〔21〕,體外和動物實驗表明Irisin對代謝途徑有直接和間接的影響，主要作用于脂肪組織、肌肉和肝臟。首先，在脂肪組織，Irisin能夠增強葡萄糖攝取〔22〕，刺激脂肪分解，抑制脂肪堆積〔23〕。其次，在肌肉組織，Irisin促進葡萄糖攝取、脂質(zhì)攝取和代謝增加，減少糖原分解和糖異生〔24〕。在肝細胞，已證明Irisin可以減少氧化應(yīng)激〔25〕，促進糖生成，抑制糖異生〔26〕，減少脂肪生成和脂質(zhì)積累〔25〕。有研究表明，Irisin能夠特異性地促進小鼠胰腺β細胞的生成，增加小鼠β細胞的數(shù)量〔27〕?？偟膩碚f，考慮到這些有利作用，Irisin作為改善胰島素抵抗和T2DM的潛在新靶點〔28,29〕，有可能可用于胰島素抵抗和T2DM的治療〔30〕。本研究Logistic回歸分析發(fā)現(xiàn)血清Irisin水平是糖尿病的保護因素，可能與Irisin參與改善糖代謝有關(guān)。T2DM人群Irisin水平下降則可能會導(dǎo)致肌肉攝取葡萄糖減少，加重脂質(zhì)代謝紊亂，促進脂質(zhì)生成和脂質(zhì)積累，增加T2DM患者的心血管風險。

運動對糖尿病和肥胖等代謝性疾病的好處眾所周知，利用新發(fā)現(xiàn)的Irisin途徑來達到減少糖尿病發(fā)生等類似效果前景誘人。但Irisin從肌肉和脂肪組織中調(diào)控和釋放的確切機制及循環(huán)Irisin影響營養(yǎng)穩(wěn)態(tài)和內(nèi)皮功能的多種作用仍需要更深入的基礎(chǔ)研究、更大規(guī)模的臨床研究進一步闡明，從而使Irisin最終在肥胖和T2DM治療中發(fā)揮作用。