深圳地區(qū)非甲狀腺疾病人群促甲狀腺激素分泌生物節(jié)律性的大數(shù)據(jù)研究

宋林立，楚淑芳，袁 瑞，余文輝，何進才，吳 嘉，張書楠，張春雷

（廣州中醫(yī)藥大學(xué)第四臨床醫(yī)學(xué)院深圳市中醫(yī)院a. 檢驗科；b. 內(nèi)分泌科；c. 計算機中心，廣東深圳 518033）

促甲狀腺激素（thyroid-stimulating hormone,TSH）來源于垂體前葉，并受下丘腦合成分泌的促甲狀腺激素釋放激素 (thyrotropin-releasing hormone,TRH) 調(diào)節(jié)。甲狀腺激素可反饋控制TRH 和TSH的合成和分泌，這被稱為“下丘腦-垂體-甲狀腺(hypothalamic-pituitary-thyroid, HPT)軸”[1-2]。人體幾乎所有細胞都有一個大約24h 的自主生物鐘，調(diào)節(jié)生理功能和內(nèi)分泌節(jié)律[3]。內(nèi)分泌系統(tǒng)的晝夜節(jié)律受干擾將會導(dǎo)致內(nèi)分泌失調(diào)[4]。

目前對生物節(jié)律的理解大多源于對下丘腦和多個內(nèi)分泌軸之間密切聯(lián)系的研究[5]。采樣時間或患者的空腹狀態(tài)都能顯著影響血清TSH 檢測結(jié)果[6-8]。然而，不同采樣時間對深圳地區(qū)非甲狀腺疾病人群TSH 分泌節(jié)律的影響尚未明確。本課題的創(chuàng)新性在于利用大數(shù)據(jù)分析深圳地區(qū)人群TSH 分泌節(jié)律性，為甲狀腺疾病的診治提供新的思路。

1 材料和方法

1.1 研究對象 利用大數(shù)據(jù)挖掘2020年1月1日～2021年11月31日深圳市中醫(yī)院計算機中心數(shù)據(jù)庫的TSH 檢驗結(jié)果108 071 例，剔除具有明確診斷的甲狀腺癌、甲狀腺功能亢進或甲狀腺功能減退患者3 393 例，缺失值7 289 例和離群值4 040 例后，余下93 349 例為研究總體，其中男性30 547 例，女性62 802 例，平均年齡35 (42±15) 歲。本研究已通過深圳市中醫(yī)院倫理審查委員會批準。

納入和剔除的標準：深圳市中醫(yī)院門診和住院患者都納入研究，其中剔除具有明確診斷的甲狀腺癌、甲狀腺功能亢進或甲狀腺功能減退患者，以及重癥監(jiān)護病區(qū)的重癥患者。

1.2 儀器與試劑 貝克曼庫爾特Unicel DxI800?免疫分析平臺 (Beckman Coulter, S.Kraemer Boulevard,Brea, CA, USA)，試劑為原廠配套試劑-促甲狀腺激素試劑盒（Access TSH 3rdIS）。

1.3 方法

1.3.1 質(zhì)量控制：深圳市中醫(yī)院實驗室于2020年1月21日獲得中國合格評定國家認可委員會(China National Accreditation Service for Conformity Assessment, CNAS)頒發(fā)的ISO15189 認可證書 (注冊號: CNAS MT 0456) 。通過室內(nèi)質(zhì)量控制(internal quality control，IQC) 和室間質(zhì)量評價 (external quality assessment, EQA) 確保檢驗質(zhì)量。EQA 由國家衛(wèi)生健康委臨床檢驗中心組織實施，以保證檢驗結(jié)果的準確性和可靠性。質(zhì)量控制規(guī)則 (Westgard):采用13S/ 22S/ R4S/ 10x(N=2, R=1)多規(guī)則質(zhì)控。

1.3.2 樣本采集及處理過程:檢驗科制訂樣本采集手冊，檢驗前、中、后全流程實現(xiàn)閉環(huán)管理。采集樣本前后醫(yī)護人員仔細核對患者、樣本容器等信息是否一致。采集樣本后應(yīng)立刻用掌上電腦 (personal digital assistant, PDA)掃描條碼，記錄樣本采集時間。樣本采集后立即送檢，檢驗科接收樣本，靜置20 min 后1 500 g×12 min 離心分離血清。醫(yī)院實驗室信息系統(tǒng)（laboratory information system, LIS）將根據(jù)操作程序，詳細記錄檢驗申請者、檢驗申請時間、樣本采集者、樣本采集時間、取樣者、取樣時間、樣本送檢者、樣本送檢時間、樣本接收者、樣本接收時間、樣本檢測者及檢測時間，以及審核者及報告時間等信息。

1.3.3 TSH 檢測:嚴格按照標準操作規(guī)程進行測量。按廠家要求定期進行檢測項目的校準。每天首先按ISO15189 認可的質(zhì)量與能力試驗要求做好質(zhì)量控制，確認在控后，再將樣本上機檢測。檢測樣品均使用第三代TSH 試劑，在貝克曼庫爾特Unicel DxI800?免疫分析平臺進行測量。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析 根據(jù)不同采樣時間（5:00 ～16:00）及時間間隔1h，將總體分成12 組。利用SPSS 22.0 和Minitab 18.0 軟件進行統(tǒng)計分析。采用Kolmogorov-Smirnov 對數(shù)據(jù)進行正態(tài)檢驗。正態(tài)分布數(shù)據(jù)采用均數(shù)±標準差 (±s)表示，非正態(tài)分布數(shù)據(jù)用中位數(shù)（Median）表示。非正態(tài)分布數(shù)據(jù)先進行排序，再利用Box-Cox 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為近正態(tài)分布數(shù)據(jù)。轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)，依據(jù)公式X ＝(x±2s) 確定數(shù)據(jù)組的上下限，并剔除離群值。多組間比較采用單因素方差分析。P＜0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 TSH 的頻數(shù)分布 見圖1。TSH 值原始數(shù)據(jù)經(jīng)正態(tài)檢驗顯示為偏態(tài)分布（KS ＝0.222，P＜0.01）。經(jīng)Box-Cox 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化后的頻數(shù)分布近正態(tài)。

圖1 總體TSH 值分布（經(jīng)Box-Cox 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化）

2.2 TSH 值的周期性變化

2.2.1 研究總體TSH 值的周期性變化：不同采樣時間TSH 值的擬合曲線，如余弦曲線，見圖2。TSH 值從早晨的5:00 緩慢開始上升，上午8:00 達波峰，然后逐漸下降，直至下午3:00 達波谷，接著又緩慢上升?？傮w呈現(xiàn)上午高，下午低變化趨勢?？梢姡琓SH 分泌存在明顯的日間節(jié)律性。

圖2 總體 TSH 值的周期性變化

2.2.2 男性與女性TSH 值周期性變化：見圖3。男性與女性TSH 值出現(xiàn)峰值及谷值時間不同，男性比女性的延遲1h。但其變化趨勢與研究總體相似。同時發(fā)現(xiàn)TSH 值男性低于女性。

圖3 男性與女性TSH 值的周期性變化

3 討論

促甲狀腺激素（TSH）是反映甲狀腺功能的首要指標。TSH 是由垂體分泌的一種糖蛋白激素，與位于甲狀腺濾泡上皮細胞胞膜上的促甲狀腺激素受體結(jié)合，促進甲狀腺細胞的生長和甲狀腺激素的合成和分泌，發(fā)揮正常的生理作用。但TSH 的合成與分泌受多種因素的影響，包括下丘腦-垂體-甲狀腺(HPT)軸、甲狀腺細胞分泌生長因子和胰島素樣生長因子，以及其他垂體激素如生長激素、催乳素等[9-10]，更重要的是采樣時間[11]。

本研究發(fā)現(xiàn)，不同采血時間樣本TSH 值差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.01)，呈現(xiàn)上午高，下午低的生物節(jié)律。此外，TSH 值也受性別及季節(jié)氣候不同的影響[12-13]。TSH 值呈現(xiàn)男性低于女性，上午高于下午的變化特征。這可能是，一方面男性的運動量一般強于女性。另一方面，下午氣溫升高，戶外活動明顯增多，運動量驟增，為適應(yīng)機體代謝增強需要，甲狀腺激素分泌增多，通過HPT 軸調(diào)節(jié)機制，反饋抑制垂體分泌TSH，使TSH 水平降低。其次，可能因本地人群的午睡習(xí)慣，在睡眠開始后，機體處于安靜放松狀態(tài)，下丘腦分泌TRH 減少引起垂體前葉合成分泌TSH 減少[14]。先前研究表明，超過50%的TSH 分泌的脈沖時間是在晚上8 點至凌晨4 點之間[15]。

在研究周期內(nèi)，TSH 脈沖變化輪廓明顯。單因素方差分析結(jié)果強烈支持TSH 具有明顯的生物節(jié)律性。與研究總體相似，男性與女性TSH 分泌都存在明顯的節(jié)律性。TSH 的分泌節(jié)律男性比女性的延遲1h。這可能因為女性晚上比較早睡眠，而早上又相對起得早有關(guān)。雖然，男性與女性TSH 的分泌節(jié)律存在時差，但不影響研究總體TSH 的分泌節(jié)律性。以往的研究表明，同一個體不同采樣時間的血清TSH 值存在顯著差異。上半夜血清TSH 值較高，下半夜較低[16]。

血清TSH 值變化的最大影響因素是采樣時間，這是由TSH 晝夜節(jié)律性決定的[17]。一般而言，健康個體的TSH 水平在晚間02:00 ～04:00 之間達到峰值[18]。這與本研究發(fā)現(xiàn)TSH 峰值出現(xiàn)在上午8 時，谷值出現(xiàn)在下午3 時相似，只是研究的時間節(jié)點不同而已。睡眠限制后，困倦、疲勞和壓力顯著增加，對人的心理和生理應(yīng)激參數(shù)產(chǎn)生不良影響，機體處于緊張狀態(tài)，下丘腦分泌TRH 增加引起垂體前葉合成分泌TSH 相應(yīng)增多[19]。這與本研究顯示下午12:00 ～13:00 TSH 值略為升高，而13:00 ～15:00 TSH 值下降相吻合。可能因一般人群經(jīng)過上午緊張工作，機體處于困倦、疲勞狀態(tài)；而13:00 ～15:00為午睡時間，機體處于放松狀態(tài)。尤其是，慢波睡眠與TSH 水平的下降相關(guān)[20]。再者，睡眠、吸煙、飲食、運動等生活方式與甲狀腺功能密切相關(guān)，對TSH 值變化產(chǎn)生影響[21]。余弦曲線（圖2）顯示，TSH 值變化在12 h 內(nèi)有顯著的周期性。通過計算TSH 時間變化率，可以評估其分泌動力學(xué)和脈沖的時間點。先前報道，不同采樣時間TSH 檢測結(jié)果變化很大，臨床如果沒有規(guī)范采樣時間及評估時間對TSH 值的影響，可能導(dǎo)致誤診或漏診[22]。因此，學(xué)者提出采樣時間必須標準化[23]。此外，肥胖患者飲食治療成功的血清TSH 水平下降，甚至可恢復(fù)正常水平[24]，提示禁食對血清TSH檢測結(jié)果的影響，實驗室最好與臨床醫(yī)生協(xié)調(diào)，規(guī)范采樣時間。

本研究提示TSH 分泌存在生物節(jié)律性，利用TSH 進行臨床診斷和療效監(jiān)測時應(yīng)予以充分考慮，提高TSH 的診斷價值，減少誤讀和誤診。然而，本研究也存在局限性，例如只評估早上5 點至下午4 點TSH 值的變化，這并不代表一個完整的晝夜節(jié)律。但是，考慮到患者經(jīng)常是白天去醫(yī)院，認為這個納入采樣時間是合理的。此外，沒有考慮禁食的影響。因此，我們的初步結(jié)論有待于未來進行縱向前瞻性研究。

綜上所述， TSH 分泌存在生物節(jié)律性。加深對TSH 分泌節(jié)律性的認識，為甲狀腺疾病的鑒別診斷和治療監(jiān)測提供新思路。