初診2型糖尿病患者中肝臟胰島素清除率與臨床特點(diǎn)及胃腸激素相關(guān)性的初步分析

張冬雪 文 禎 孫玉燕 姜 濤

(首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京世紀(jì)壇醫(yī)院內(nèi)分泌科, 北京 100038)

近年來(lái)研究[1]顯示，胰島素抵抗患者中出現(xiàn)高胰島素血癥的原因中，除胰腺代償性分泌胰島素增加以外，胰島素清除率下降(insulin clearance，IC)是另一個(gè)重要的發(fā)病機(jī)制。而人體內(nèi)絕大部分胰島素的清除過(guò)程是在肝臟中完成的，因此肝臟胰島素清除率(hepatic insulin clearance，HIC)在調(diào)控高胰島素血癥中發(fā)揮舉足輕重的作用。HIC參與患者胰島素抵抗及胰島功能損傷等糖尿病的重要病理生理機(jī)制，且是預(yù)測(cè)2型糖尿病的重要的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[2]，甚至HIC的下降可能加速胰島細(xì)胞衰竭，是糖尿病發(fā)病的始動(dòng)環(huán)節(jié)[3]。此外，胰島素清除率在不同種族的糖尿病患者[4]及不同血糖狀態(tài)之間存在較大的異質(zhì)性[5-6]，故我國(guó)初診的2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus，T2DM)患者中HIC的變化情況，及其是否與胰島素抵抗、胰島功能存在相關(guān)性、參與糖代謝，仍需探討。

此外，研究[7]顯示，靜脈注射葡萄糖后HIC改變并不明顯，但口服葡萄糖后患者HIC顯著下降[8]，HIC的改變似乎與胃腸激素引起的“腸促胰素效應(yīng)”存在異曲同工之處。且與HIC類似，胃腸激素在T2DM患者中亦與其胰島素抵抗及胰島功能密切相關(guān)。同時(shí)，脂肪肝是誘發(fā)HIC下降的重要原因[9]，腸抑胃肽(gastric inhibitory polypeptide，GIP)及胰高血糖素樣肽-1(glucagon-like peptide-1，GLP-1)均參與肝臟脂肪代謝，因此筆者推測(cè)胃腸激素有可能參與HIC的改變。目前，少量研究[5,10]已經(jīng)開始逐步關(guān)注GIP及GLP-1與HIC的相關(guān)性，但其研究結(jié)果有仍有一定的爭(zhēng)議。此外，饑餓素(ghrelin)是近年來(lái)發(fā)現(xiàn)在2型糖尿病中舉足輕重的另一種胃腸激素，且被證實(shí)參與肝臟脂代謝、炎性反應(yīng)等非酒精性脂肪肝病的多個(gè)環(huán)節(jié)[11]。但目前仍未有關(guān)于ghrelin與2型糖尿病患者的HIC相關(guān)性的報(bào)道發(fā)表。因此，ghrelin、GIP及GLP-1與HIC是否存在相關(guān)性，在漢族2型糖尿病患者中亦是十分值得探討的問(wèn)題。

故本研究擬納入初診2型糖尿病患者，分析肝臟胰島素清除率與其胰島素抵抗及胰島功能的相關(guān)性，同時(shí)探索胃腸激素ghrelin、GIP及GLP-1是否與HIC存在相關(guān)性，為我國(guó)T2DM患者防治工作提供新的理論依據(jù)。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

納入首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京世紀(jì)壇醫(yī)院內(nèi)分泌科初次診斷且未經(jīng)藥物治療的2型糖尿病患者112例，平均年齡(46.21±1.53)歲，其中女性患者31人，占所有患者的27.70%。納入標(biāo)準(zhǔn)：①明確診斷為2型糖尿病，符合《中國(guó)2型糖尿病防治指南(2020版)》[12]的診斷標(biāo)準(zhǔn)；②年齡≥18歲，性別不限；③未開始使用降糖藥物及胰島素治療；④自愿參加本研究并簽署知情同意書。排除標(biāo)準(zhǔn)：①合并酮癥或高血糖高滲綜合征；② 肝、腎功能不全；③哺乳或妊娠狀態(tài)；④合并惡性腫瘤；⑤酗酒或精神類藥物使用史；⑥感染狀態(tài)；⑦合并甲狀腺功能異常等內(nèi)分泌功能異常疾病。HIC計(jì)算方法[2,5]：HIC=AUCIns/AUCC-P,其中AUCINS為OGTT試驗(yàn)過(guò)程中0～120 min胰島素(insulin, Ins, pmol/L)濃度的曲線下面積(area under the curve, AUC)，AUCC-P表示同期C肽(C-peptide, C-P, nmol/L)的曲線下面積。本研究中把肝臟胰島素清除率中位數(shù)6.63作為切點(diǎn)，將患者分為低HIC組(n=56)及高HIC組(n=56)。低HIC組的HIC值為5.01±0.15，高HIC組的平均值為24.40±14.51，兩組間差值的平均值為19.40±14.51。本研究方案經(jīng)過(guò)首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京世紀(jì)壇醫(yī)院倫理委員會(huì)審批(批號(hào)：2017年科研倫審第13號(hào))，且受試者已經(jīng)簽署知情同意書。

1.2 臨床指標(biāo)收集

收集患者性別、年齡等一般資料?；颊吒粢菇?0～12 h后，進(jìn)行口服葡萄糖耐量(oral glucose tolerance test, OGTT)、胰島素釋放試驗(yàn)及C肽釋放試驗(yàn)：分別于0 min(試驗(yàn)前)，口服75g葡萄糖后30、60 及120 min分別采血。收集患者OGTT試驗(yàn)過(guò)程中血糖(glucose, Glu)、胰島素及C肽檢測(cè)結(jié)果。同時(shí)收集空腹三酰甘油(triglyceride, TG)、總膽固醇(total cholesterol, TC)、低密度脂蛋白膽固醇(low density lipoprotein cholesterol, LDL-C)、高密度脂蛋白膽固醇(high density lipoprotein cholesterol, HDL-C)、丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(alanine aminotransferase, ALT)、門冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(aspartate aminotransferase, AST)、谷氨酰胺轉(zhuǎn)肽酶(γ glutamyl transpeptidase, GGT)、尿酸(uric acid, UA)及糖化血紅蛋白(haemoglobin A1c, HbA1c)等代謝指標(biāo)，上述檢測(cè)均在首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京世紀(jì)壇醫(yī)院檢驗(yàn)科完成。

1.3 胰島素抵抗及胰島功能指標(biāo)計(jì)算

胰島素抵抗指標(biāo)評(píng)估：①穩(wěn)態(tài)模型胰島素抵抗指數(shù)(homeostasis model assessment-IR, HOMA-IR)；②Matsuda指數(shù)(Matsuda index)。

胰島功能評(píng)估指標(biāo):①穩(wěn)態(tài)模型胰島β細(xì)胞功能指數(shù)(homeostasis model assessment-β，HOMA-β)；②β細(xì)胞早期分泌功能用以下指標(biāo)評(píng)估，胰島素生成指數(shù)(insulinogenic index，IGI)，其中AUCIns/AUCGlu用于評(píng)估β細(xì)胞分泌胰島素的總體水平。

1.4 胃腸激素檢測(cè)

患者OGTT試驗(yàn)期間，分別于0、30、60及120 min采血。收集患者血標(biāo)本3 mL，離心15 min (3 000 g), 留取血清，凍存于-80 ℃待檢測(cè)。取25 μL血漿，根據(jù)說(shuō)明書操作步驟，使用Millipore免疫試劑盒(Millipore Corp, 美國(guó))，在Luminex多重檢測(cè)系統(tǒng)(Luminex 公司, 美國(guó))中檢測(cè)患者血漿中Ghrelin、GLP-1及GIP濃度。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 不同HIC組患者一般情況及代謝指標(biāo)的比較

高HIC組及低HIC組患者在年齡、性別、BMI及腰圍方面比較,差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。在血糖控制方面，兩組患者糖化血紅蛋白及空腹血糖比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05，表1)，75 g葡萄糖負(fù)荷后不同時(shí)間點(diǎn)血糖差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.001)，但高HIC組患者負(fù)荷后30 min(P=0.026)及120 min(P=0.013)的血糖濃度明顯高于低HIC組(圖1A)。高HIC組患者OGTT曲線下面積亦高于低HIC組患者(1 702.45±54.90vs1 543.40±30.06，P=0.013)。高HIC組患者基礎(chǔ)胰島素(P<0.001)與葡萄負(fù)荷后30 min(P<0.001)、60 min(P=0.001)及120 min(P=0.001)胰島素濃度均明顯低于低HIC組(圖1B、表2)。同時(shí)，不同HIC分組患者隨著攝入葡萄糖時(shí)間的推移，出現(xiàn)不相同的變化趨勢(shì)(P=0.016)，且胰島素曲線下面積均明顯高于低HIC組(2 228.7±251.1vs4 452.4±492.1,P<0.01)，但兩組之間C肽曲線下面積差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表2)。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，高HIC組患者中血脂(TG、TC、LDL-C、HDL-C)、尿酸及肝功能(ALT、AST及GGT)在兩組患者中差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05，表1)。

表1 不同肝臟胰島素清除率患者的一般情況及代謝指標(biāo)比較 Tab.1 Demographic and metabolic characteristics in patients with different hepatic insulin

圖1 口服糖耐量試驗(yàn)中不同肝臟胰島素清除率組患者葡萄糖及胰島素釋放曲線比較Fig.1 Glucose and insulin curve during an oral glucose tolerance test in patients with different hepatic insulin clearanceA: glucose curve in patients with different HIC. *P<0.05 vs low HIC; B: insulin curve in patients with different HIC. #P<0.05 vs high HIC; HIC: hepatic insulin clearance.

表2 不同肝臟胰島素清除率患者的胰島素敏感性及胰島功能比較

2.2 HIC與患者胰島素抵抗及胰島功能的相關(guān)性

在胰島素抵抗方面，低HIC組患者的HOMA-IR明顯高于高HIC組(P=0.011)，Matsuda指數(shù)在低清除率組中也明顯降低(P=0.038)，低HIC組患者的胰島素抵抗程度相對(duì)嚴(yán)重。但在胰島β細(xì)胞功能方面，高HIC組患者的空腹胰島素及HOMA-β濃度均明顯降低(P<0.001)。此外，雖然兩組患者早期胰島素分泌指標(biāo)IGI間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但AUC-Ins/AUC-Glu在高HIC組明顯下降(P<0.001，表2)。

2.3 HIC與患者胃腸激素的相關(guān)性

高HIC組患者的空腹血ghrelin濃度明顯低于低HIC組(P=0.044, 圖2A)，且葡萄糖負(fù)荷后高HIC組患者中葡萄糖對(duì)的ghrelin的抑制作用減弱，即120 min 時(shí)高HIC組患者血清ghrelin較基線值下降的更少 (P=0.027, 圖2B)?？崭笹IP及GLP-1在兩組不同肝臟胰島素清除率的患者中差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。同時(shí)，GIP及GLP-1(P>0.05)在兩組患者服用75 g葡萄糖后30、60、120 min及曲線下面積差異亦無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

圖2 不同肝臟胰島素清除率患者胃腸激素比較Fig.2 Gut hormone in patients with different hepatic insulin clearanceA: ghrelin secretion curve in patients with different HIC，*P<0.05 vs high HIC; B: increment for ghrelin after glucose loading in patients with different HIC; C: GIP secretion curve in patients with different HIC; D: GLP-1 secretion curve in patients with different HIC; HIC: hepatic insulin clearance; GIP: gastric inhibitory polypeptide; GLP-1: glucagon-like peptide-1.

3 討論

本研究收集初診未治的漢族2型糖尿病患者的臨床資料，行OGTT試驗(yàn)，同期檢測(cè)75 g葡萄糖負(fù)荷前后的胰島素分泌及胃腸激素濃度，發(fā)現(xiàn)肝臟胰島素清除率影響患者胰島素濃度，與患者胰島功能及胰島素抵抗相關(guān)，且較高的肝臟胰島素清除率與空腹低ghrelin相關(guān)，同時(shí)葡萄糖對(duì)ghrelin的抑制作用幾乎消失，但GIP及GLP-1與肝臟胰島素清除率無(wú)關(guān)。

本研究中，高HIC組患者葡萄糖負(fù)荷后血糖濃度較高。研究[6]顯示，患者HIC狀態(tài)與血糖濃度存在一定的相關(guān)性。早在糖耐量正常的肥胖患者及代謝綜合征患者中就已經(jīng)出現(xiàn)胰島素清除率明顯下降的情況[2]，而清除率下降誘發(fā)的代償性高胰島素血癥，在這部分患者維持正常的糖耐量狀態(tài)中發(fā)揮了重要的作用[6]。患者出現(xiàn)糖耐量異常后，HIC仍然代償性下降；但患者達(dá)到T2DM診斷標(biāo)準(zhǔn)后，雖然其HIC較正常人代償性降低，但其降低程度遠(yuǎn)低于糖耐量異?；颊撸崾綯2DM患者中HIC下降的代償機(jī)制可能受到損傷，造成血糖進(jìn)一步升高。且隨著糖尿病進(jìn)展，HIC亦出現(xiàn)較大的異質(zhì)性：與本研究類似在血糖較高的T2DM患者中HIC相對(duì)升高，可能失去了HIC的代償機(jī)制[12]。HIC與胰島功能存在一定的相關(guān)性，本研究中較高的HIC對(duì)應(yīng)較低的HOMA-β及AUCIns/AUCGlu，即相對(duì)較差的胰島功能。與本研究相同，Okura等[5]發(fā)現(xiàn)血糖控制欠佳的T2DM患者中HIC與HOMA-β呈負(fù)相關(guān)，糖耐量正常的代謝綜合征患者的研究[2]中HIC與胰島素濃度也呈負(fù)相關(guān)。同時(shí)，本研究中，HIC較低的患者中胰島素抵抗相對(duì)嚴(yán)重。此外，研究[13]顯示，ALT與肝臟胰島素清除率呈負(fù)相關(guān)，同時(shí)與肝臟胰島素抵抗呈正相關(guān)。本研究中雖然兩組患者ALT差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(可能受樣本量局限影響)，但低HIC組患者的ALT濃度相對(duì)較高，胰島素抵抗較重。HIC較低的糖尿病患者，可通過(guò)降低HIC代償胰島素抵抗，提高胰島素濃度，甚至形成高胰島素血癥，以利于血糖的控制；但慢性高胰島素血癥會(huì)進(jìn)一步加劇肝臟脂肪堆積，下降的HIC亦會(huì)造成肝臟脂肪變性，肝臟脂肪堆積、變性可進(jìn)一步降低HIC，最終較低的HIC可能成為連接高胰島素血癥與肝臟脂肪變性的重要紐帶[14]，本研究中未測(cè)定肝臟脂肪含量，略有不足。綜上，HIC相對(duì)較高的患者中，HIC似乎失去了其代償功能，引起胰島素濃度下降，雖然胰島素抵抗減輕，但對(duì)應(yīng)較差的胰島功能，可能是其血糖升高的重要原因。

研究[8]顯示，口服葡萄糖可降低糖尿病患者的肝臟胰島素清除率，但靜脈注射葡萄糖并不影響HIC濃度[7]，因此筆者推測(cè)胃腸激素可能參與其中。但是，本研究中高HIC組與低HIC組初診漢族T2DM患者的空腹及葡萄糖負(fù)荷后GLP-1、GIP濃度差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。與本研究結(jié)果相似，一項(xiàng)T2DM患者研究[5]中，采用本文中的方法及葡萄糖鉗夾同時(shí)評(píng)估患者肝臟胰島素清除率，采用饅頭餐代替葡萄糖，亦未發(fā)現(xiàn)HIC與GIP、GLP-1的相關(guān)性，且在另一項(xiàng)糖尿病患者的研究[8]中也未發(fā)現(xiàn)口服葡萄糖后HIC的下降與GLP-1、GIP有相關(guān)性。但與本研究不同的是，在10例血糖控制較好的T2DM患者的研究[10]中，雖然發(fā)現(xiàn)HIC與GLP-1呈正相關(guān)，與GIP呈負(fù)相關(guān)，但上述研究中患者服用的是異麥芽酮糖，與本研究中使用的葡萄糖的吸收、代謝過(guò)程存在差異，異麥芽酮糖誘發(fā)較輕的負(fù)荷后高血糖及較輕的高胰島素血癥，而這種差異可能來(lái)源于胃腸激素的參與。綜上，目前仍沒(méi)有充分的證據(jù)支持T2DM患者GLP-1及GIP與HIC之間存在相關(guān)性。

饑餓素是主要由胃黏膜細(xì)胞(少量ghrelin由小腸內(nèi)分泌細(xì)胞及胰島ε細(xì)胞)分泌的短肽，可與生長(zhǎng)激素受體結(jié)合，促進(jìn)生長(zhǎng)激素釋放，且可直接開放β細(xì)胞上延遲開放鉀通道，調(diào)控胰島素釋放：空腹?fàn)顟B(tài)ghrelin濃度較高，抑制胰島素釋放，預(yù)防低血糖；餐后狀態(tài)下ghrelin快速下降，解除對(duì)β細(xì)胞的抑制作用，促進(jìn)胰島素釋放，進(jìn)而發(fā)揮降低餐后血糖的作用[15]。本研究中，低HIC組患者的空腹ghrelin濃度較高。研究[16]顯示，增加大鼠腸道中g(shù)hrelin的濃度，可造成肝臟細(xì)胞胰島素受體后信號(hào)通路活性降低。人體內(nèi)胰島素與肝細(xì)胞上胰島素受體相結(jié)合，被肝細(xì)胞攝取、降解，完成胰島素在肝臟中的清除過(guò)程[17]。此外，ghrelin升高可能造成肝臟脂肪堆積[11]，而肝臟的脂肪堆積本身就是造成HIC下降的重要原因[9]。故推測(cè)本研究中較高的空腹ghrelin濃度與較低的HIC相關(guān)，可能與ghrelin介導(dǎo)的胰島素信號(hào)通路受損及肝臟脂肪堆積有關(guān)，但這一假設(shè)仍需相關(guān)分子實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證。除此之外，本研究中高HIC組患者口服葡萄糖2 h后對(duì)ghrelin的抑制程度較低HIC組明顯減弱。多數(shù)糖尿病患者與健康受試者類似，葡萄糖負(fù)荷后或進(jìn)餐后患者ghrelin受到抑制，解除對(duì)β細(xì)胞的抑制作用[15]，胰島素分泌增加，降低負(fù)荷后血糖。但在部分肥胖及T2DM患者中餐后ghrelin被抑制的程度受到損傷[18]。且對(duì)多囊卵巢綜合征患者的研究[19]結(jié)果，也與本研究類似，不但空腹ghrelin下降，同時(shí)餐后ghrelin被抑制的程度也減弱。同時(shí)，ghrelin餐后受抑制的程度亦受種族差異的影響[18]。因此，本研究中高HIC組患者葡萄糖負(fù)荷后對(duì)ghrelin的抑制作用受損，可能造成其對(duì)胰島素釋放的抑制作用較強(qiáng)，影響該組患者胰島素濃度。與此同時(shí)，胰島素濃度反過(guò)來(lái)亦會(huì)影響ghrelin濃度，即胰島素與ghrelin之間存在相互作用[20]。故筆者推測(cè)，在本研究較高的HIC造成的胰島素濃度下降，對(duì)ghrelin的抑制作用減弱，可能是造成該組患者葡萄糖負(fù)荷后ghrelin下降不明顯的原因。由此可見，HIC與ghrelin在葡萄糖負(fù)荷后可能存在一定程度的相關(guān)性。

本研究中存在一定的局限性：雖然葡萄糖鉗夾是評(píng)估HIC的金標(biāo)準(zhǔn)，但葡萄糖鉗夾技術(shù)難度較高，招募患者相對(duì)困難，故本文中采用文獻(xiàn)[2,5]報(bào)道的相對(duì)簡(jiǎn)易的方法估計(jì)患者HIC，有可能存在一定偏差。此外本研究中只是對(duì)不同HIC患者進(jìn)行胃腸激素的初步探討，將來(lái)需要進(jìn)一步擴(kuò)大研究的樣本量的深入研究。同時(shí)ghrelin是否直接作用于肝臟，調(diào)節(jié)糖尿病患者的胰島素清除率，是否影響肝臟脂肪堆積及其胰島素信號(hào)通路，該機(jī)制需要深入的試驗(yàn)研究進(jìn)一步探討。

綜上所述，本研究發(fā)現(xiàn)初診2型糖尿病患者的肝臟胰島素清除率與胰島β細(xì)胞功能及胰島素抵抗密切相關(guān)，雖然胃腸激素GLP-1及GIP參與其中的證據(jù)不足，但空腹ghrelin升高及葡萄糖負(fù)荷對(duì)ghrelin的抑制作用減弱均與肝臟胰島素清除率存在一定的相關(guān)性，可能患者葡萄糖代謝中發(fā)揮潛在的調(diào)控作用。