唾液生物標志物在2型糖尿病及其相關并發(fā)癥檢測中的研究進展

張鵬翔,曾 霖,孟 璐綜述,劉德亮審校

0 引 言

2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus,T2DM)是因β細胞功能逐漸喪失,胰島素分泌降低,進而導致血糖升高及相關并發(fā)癥的代謝性疾病。國際糖尿病聯合會的數據顯示,2019年全球約有糖尿病患者4.63億人,直接衛(wèi)生支出為7600億美元,到2025-2030年,全球T2DM患者將增加1.3～2億例,衛(wèi)生支出將增至8250億美元,到2045年將進一步增至8450億美元[1]。不斷增加的全球負擔表明,急需采取多管齊下的篩查策略,優(yōu)化早期風險預測能力,實現高危人群的早期發(fā)現、診斷和治療。雖然現行診斷指標可以準確靈敏地反映血糖波動情況,但因其無法預測T2DM及其相關并發(fā)癥的發(fā)生發(fā)展進程,且侵入性檢測具有潛在風險,因此提出了無創(chuàng)性檢測的臨床需求和研究指向。唾液樣本具有無創(chuàng)采集、簡便易行等優(yōu)勢,研究發(fā)現多種生物標記物有望作為T2DM及其并發(fā)癥的潛在預測指標,為未來的臨床診斷及用藥提供更為多樣的參考標準。

1 T2DM

T2DM是一種因胰島素分泌和利用障礙而導致血糖升高的慢性代謝性疾病。慢性高血糖會導致碳水化合物、脂肪和蛋白質的代謝障礙,長期來看會導致多個器官、系統(tǒng)的損傷,最終影響身體健康及生活質量[2]。

1.1脂聯素脂聯素可通過促進骨骼肌、肝和脂肪組織對葡萄糖的攝取和游離脂肪酸的氧化,從而調節(jié)糖脂代謝和胰島素敏感性,并顯示出延緩T2DM進展、血管保護及肝代謝等多方面的益處[3-4],因此得到廣泛研究。

Mamali等[5]對50名健康者的血清和唾液樣本進行抵抗素、內脂素和脂聯素水平測量后發(fā)現血清和唾液中脂聯素水平顯著相關,提示唾液與血清樣本同向變化,可共同指示代謝性疾病的發(fā)展進程。Kalyani等[6]發(fā)現,T2DM組血清脂聯素水平顯著低于對照組,其在兩組間唾液樣本中同樣顯示出了顯著性差異。Teke等[7]則發(fā)現其水平不受身體重指數(body mass index,BMI)指數及牙周情況干擾,證實了唾液脂聯素水平作為T2DM早期預測的可能。

1.21,5-脫水葡萄糖醇(1,5-anhydroglucitol,1,5-AG)1,5-AG是一種新興的T2DM生物標志物,與糖化血紅蛋白(HemoglobinA1c,HbA1c)、糖化白蛋白(glycated albumin,GA)及血糖相比,血清1,5-AG水平對早期糖代謝異常更為敏感[8]。

Mook-Kanamori等[9]在受試者的唾液、血漿和尿液中共檢測到2178種代謝物,其中有94種代謝物與T2DM顯著相關,而只有3種可在唾液中檢測到,1,5-AG即是其中之一。此外,唾液中1,5-AG水平與血液水平呈正相關,而與血糖和HbA1c呈負相關,且不受年齡、性別和BMI等變量的影響,其空腹與餐后2 h的最佳截斷值分別為0.436 μg/mL和0.438 μg/mL;在使用唾液1,5-AG聯合空腹血糖檢測時,可使需要OGTT的人數減少47.22%[10]。Ying等[15]則發(fā)現,唾液1,5-AG還與早期胰島素分泌呈正相關,提示該指標還可以評估糖尿病患者的早期胰島功能。

2 T2DM合并牙周炎

慢性牙周炎(chronic periodontitis,CP)已被認為是糖尿病的“第六大并發(fā)癥”,與T2DM互為危險因素[11],慢性高血糖可以在口腔中促進炎性因子及糖基化終產物的累積誘發(fā)CP;而惡化的牙周環(huán)境則又促進炎性因子的表達,通過加重胰島素抵抗等途徑促進T2DM的進展。

2.1白細胞介素-6 (interleukin-6,IL-6)IL-6的過度表達可導致胰島素利用受損,引起胰島素抵抗,并可以作用于肌細胞、肝細胞和胰腺β細胞來影響葡萄糖穩(wěn)態(tài)和糖脂代謝[13-14]。此前研究表明,T2DM患者中血清IL-6水平顯著升高,提示其在預測T2DM中的潛在作用[15]。

劉陸濱等[16]分別測量T2DM伴CP患者和健康人唾液中的IL-6含量,顯示T2DM伴CP患者及健康人唾液和血清IL-6水平存在顯著相關性。Costa等[17]分別在對照組、CP組、T2DM組及T2DM合并CP組中進行唾液檢測后發(fā)現,CP組、T2DM合并CP組唾液中IL-6濃度均高于對照組和T2DM組。且當牙周情況逐漸惡化時,唾液IL-6水平亦隨之升高,顯示其在反應T2DM患者牙周炎進程中的潛在作用[18]。

2.2IL-17(interleukin-17,IL-17)與發(fā)育內皮基因座-1(developmental endothelial locus-1,Del-l)IL-17可以誘導成骨細胞核因子κB受體活化因子配體的表達,刺激破骨細胞的分化和激活,導致牙周骨量減少[19]。Del-1則通過調節(jié)IL-17和核因子κB受體活化因子配體以抑制破骨細胞生成,抑制炎癥細胞遷移和破骨細胞活性[20]。Folwaczny等[21]證實重度CP患者的健康牙齦中存在高Del-1浸潤,而牙齦炎癥區(qū)域存在高IL-17聚集。

盡管薈萃分析顯示IL-17多態(tài)性與CP易感性無關[22],但在聯合Del-1的基礎上仍顯示出較好的檢驗效能。臨床試驗發(fā)現,與健康人群及牙齦炎患者相比,慢性牙周炎及侵襲性牙周炎唾液中IL-17水平更高,而Del-1水平更低[23]。Saxena等[24]在納入合并T2DM的CP患者的試驗中發(fā)現,與健康組相比,CP組、CP合并T2DM控制組和CP合并T2DM未控制組唾液Del-1水平較低,IL-17水平較高,兩者比值隨牙周及血糖的惡化而下降,但其截斷值尚有待確定。

2.3BPIFA1蛋白BPIFA1蛋白可與細菌脂多糖結合以發(fā)揮抗菌效能,并通過抑制Toll樣受體9/核因子κB通路抑制炎性因子表達[25]。研究發(fā)現BPIFA1蛋白在鼻咽腔中高度表達,也可在上顎、腮腺和唾液中檢測到[26],提示其作為T2DM早期檢測標記物的可能性。

Border等[27]對T2DM合并缺齒患者的唾液蛋白質組進行研究后證實,BPIFA1蛋白在T2DM合并缺齒的患者中表達水平較低。Guo等[28]在進一步研究中,對T2DM患者和健康人采集了未刺激的唾液樣本,以檢測其BPIFA1蛋白、腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor,TNF-α)和IL-6的濃度。在排除了年齡、性別、空腹血糖和BMI對唾液BPIFA1蛋白的混雜影響后,T2DM患者唾液中BPIFA1蛋白濃度低于非T2DM者,且隨著牙周情況逐漸惡化,該濃度差逐漸增大,顯示BPIFA1可作為T2DM合并牙周炎的潛在預測生物標志物。

3 T2DM合并肥胖

雖然遺傳、高熱量飲食或缺乏鍛煉等因素在肥胖中的作用已經得到共識,但口腔及腸道微生物群的失衡同樣可能對宿主代謝和能量穩(wěn)態(tài)構成威脅,從而引發(fā)胰島素抵抗、糖尿病和肥胖等疾病[29-30]。

3.1瘦素作為糖脂代謝的關鍵信號分子,瘦素可以改善胰島素敏感性、調節(jié)脂質代謝、降低肥胖和改善炎癥狀態(tài)。研究發(fā)現,高瘦素水平與T2DM的發(fā)病過程直接相關[31],因此對瘦素的監(jiān)測有助于了解T2DM臨床病情進展。

Tvarijonaviciute等[32]在比較T2DM患者和對照組唾液中瘦素水平后發(fā)現,與對照組相比,T2DM患者唾液瘦素水平顯著升高,且其濃度與胰島素和促炎細胞因子水平呈正相關。Jayachandran等[33]分別在正畸前、正畸后1 h及正畸后1個月對正常組及超重組進行唾液瘦素檢測,發(fā)現超重個體的平均瘦素濃度均為正常組的2～3倍,且與體重呈正相關。在超重及代謝綜合征兒童中也顯示出了同樣的結果[34]。但目前尚缺乏在T2DM合并肥胖患者中的大規(guī)模臨床試驗,并有待在未來的研究中進一步確定其截斷值。

3.2C-反應蛋白(c-reactive protein,CRP)CRP 是癌癥、動脈粥樣硬化等低級別全身炎癥的檢測指標,在誘發(fā)血管炎癥的同時進一步導致胰島素抵抗。Kanmani等[35]在對58 916人進行6年隨訪后發(fā)現,CRP與T2DM發(fā)病之間顯著相關,提示CRP是T2DM發(fā)病的獨立預測因子。

Selvaraju等[36]招募了40名正常和36名超重的兒童,并對抵抗素、TNF-α、IL-6及CRP等相關指標進行檢測。結果顯示,唾液CRP與抵抗素、TNF-α、IL-6等具有較好的鑒別能力,表明CRP可作為兒童肥胖及代謝異常的唾液標志物。Dezayee等[37]評估發(fā)現唾液CRP分別在36%的T1DM患者和56%的T2DM患者中顯著差異,顯示其在T2DM中的診斷價值明顯高于T1DM。Alqaderi等[38]則發(fā)現唾液CRP和胰島素每升高一個單位,BMI分別升高3.5 kg/m2和3.2 kg/m2。與血清CRP和胰島素相比,唾液CRP與胰島素比值較高,為高血糖和肥胖的預測因子,顯示唾液CRP與青少年高血糖、肥胖及潛在糖尿病相關。

3.3TNF-αTNF-α可抑制胰島素信號級聯通路上胰島素受體底物-1和蛋白激酶B的磷酸化而誘導胰島素抵抗。同時,在不同種族、年齡和性別的T2DM患者中血清TNF-α濃度均升高,且合并肥胖時血清中TNF-α水平顯著高于單純T2DM或肥胖的患者,并與體重及HbA1c水平呈正相關[39]。

Teke等[7]在對受試者進行牙周參數、唾液脂聯素、TNF-α、IL-6和血管內皮素水平測量后發(fā)現,T2DM患者的指標均高于對照組,但在調整年齡、性別、BMI等因素后,只有TNF-α和血管內皮素水平在T2DM患者中顯著升高。既往的小樣本研究發(fā)現,肥胖組唾液TNF-α水平為1.68 pg/mL,顯著高于對照組(0.94 pg/mL)[40]。但在另一項近期實驗中,調整年齡和牙周狀況之后TNF-α與T2DM未顯示出顯著的相關性[41]。

4 妊娠期糖尿病(Gestational diabetes mellitus,GDM)

據估計,GDM影響全球14%的妊娠進程,而大約60%的GDM女性在分娩后會進一步患上T2DM,還可增加胎兒罹患肥胖癥、T2DM和心血管疾病的風險[42]。早期篩查有助于及時干預對母親及胎兒的潛在不良影響。

4.1唾液葡萄糖T2DM在引起大血管并發(fā)癥的同時,也會導致唾液腺微血管和基底膜結構的改變,使葡萄糖更容易通過半滲透性基底膜,從而增加唾液分泌物中的葡萄糖水平[43]。因此GDM患者血糖控制欠佳時,唾液葡萄糖水平也會相應升高。

Ganesan等[44]在對健康婦女及GDM患者進行刺激前后空腹及餐后血糖與唾液葡萄糖測定后發(fā)現:空腹及餐后狀態(tài)下,GDM患者刺激前后的唾液葡萄糖水平均顯著高于健康婦女,且在空腹和餐后條件下,刺激和未刺激的唾液與血糖樣本之間均呈正相關;ROC曲線下,空腹時刺激前后唾液葡萄糖的最佳截斷值為5.1 mg/dl和5.4 mg/dl;在餐后條件下分別為8.8 mg/dl和9.3 mg/dl。由此顯示唾液葡萄糖水平或有可能成為評估GDM患者血糖水平替代方法。

4.2胎盤生長因子(Placental growth factor,PlGF)PIGF在正常胎盤發(fā)育過程中參與調節(jié)滋養(yǎng)細胞的生長和分化、絨毛血管生成以及母體螺旋動脈的重塑[45]。研究表明,妊娠17-19周的GDM患者血清PlGF水平較妊娠11-13周時增加了約20%,并于26-30周時達到峰值[46]。

Chaparro等[47]在對212位妊娠第11-14周的孕婦隨訪后發(fā)現,至第24-28孕周時,共有14名孕婦(6.6%)經OGTT診斷為GDM。與健康女性相比,GDM組孕婦牙周探測深度、探測時出血和牙周炎癥表面積均顯著增加。且該組孕婦齦溝液中PlGF的濃度為8.46 pg/mL,顯著高于正常組孕婦(0 pg/mL),提示PlGF可能通過促進血管增殖和擴張以誘導GDM孕婦牙周炎癥的進展。且其預測效力不受BMI水平的影響。因此,PlGF可能是用于識別早期GDM的有效生物標志物。

4.3內脂素薈萃分析顯示在BMI>30 kg/m2的GDM女性中,血清內脂素水平顯著增加;而當BMI<30 kg/m2時差異不顯著[48],表明GDM女性血清內脂素的增加可能與代償性改善妊娠期受損的胰島功能有關,這種代償機制在肥胖的GDM女性中更為明顯。

Eroglu等[49]分析比較第24-28孕周的孕婦及GDM患者后發(fā)現,GDM患者與對照組之間唾液內脂素水平分別為(18.89±9.59) ng/mL和(12.44±8.75)ng/mL,存在顯著差異。以13.5 ng/mL作為截斷值時,靈敏度為72%,特異性為63%。但既往研究表明,唾液內脂素水平會因牙周炎癥而升高[50],本研究排除了患有牙齦炎的GDM患者,因此研究面較為狹窄,有待在擴大樣本及疾病譜的研究中探討其臨床應用價值。

5 結 語

T2DM正成為全球范圍內的一種代謝性流行病。病理上,許多生物學途徑的失調要先于T2DM的臨床診斷,且隨著病情進展,需要頻繁測量相關指標,以評估病情及指導臨床。人類唾液是一個包含近3000種蛋白質和12 000種肽的豐富寶庫[51],越來越多的證據表明,唾液幾乎可以反映所有的正常和疾病狀態(tài)[52]。因此,唾液檢測有望為T2DM的診斷及治療提供依據。

作為新興的研究方向,唾液檢測較傳統(tǒng)檢測方式而言具有其自身的優(yōu)勢:①唾液檢測既可避免疼痛和感染風險,也可避免尿液檢測帶來的尷尬,且采集過程可由患者獨立完成,帶來了很大的便利。②唾液中含有豐富的生物信息,可反映人體各種生理及病理性變化。③快速、簡便的檢測方法可以節(jié)約醫(yī)療時間,使醫(yī)生能根據風險對患者進行分層并處理。

然而唾液檢測亦有其不足之處:①唾液腺的分泌,容易受到飲食、環(huán)境、年齡以及情緒或口腔病變等影響,導致生物分子的濃度隨之發(fā)生改變或混淆。②當前與T2DM及其并發(fā)癥相關的唾液標記物,其截斷值在各種族、年齡、性別之間尚未得到統(tǒng)一。③用于檢測與分析的工具尚未成熟與推廣,進入臨床尚有待時日。

因此,在采用先進準確的技術程序和標準化的分析工具后,唾液生物標記物有望進入臨床,進一步對肥胖、胰島素抵抗及T2DM及相關并發(fā)癥進行精確評估。