随着经济的快速发展和科技的不断进步, 人们的生产生活方式发生了巨大改变, 2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus, T2DM)的发病率也逐年升高^[1], 已成为现代社会致残及致死的危险因素之一。糖尿病微血管病变是糖尿病特有的慢性并发症之一, 主要表现为糖尿病肾病(diabetic nephropathy, DN)、糖尿病视网膜病变(diabetic retinopathy, DR)和糖尿病周围神经病变(diabetic peripheral neuropathy, DPN), 而持续高血糖是糖尿病微血管病变发生、发展的主要原因之一。一相胰岛素分泌功能异常是导致餐后高血糖和高胰岛素血症的重要环节^[2]。本研究探讨精氨酸刺激后T2DM患者一相胰岛素分泌特征及其与T2DM微血管病变的相关性, 以期为延缓糖尿病微血管病变的发生、发展提供临床依据。

选取2017年10月至2018年5月于南通大学附属医院住院治疗的合并DN和DR的T2DM患者67例, 其中男42例、女25例, 年龄为(56.4±14.2)岁。具有典型糖尿病症状(烦渴多饮、多尿、多食、不明原因的体质量下降)并满足以下任一条件即可诊断T2DM^[3]:(1)随机血浆葡萄糖水平≥11.1 mmol/L(2 g/L); (2)空腹(禁食时间＞8 h)血浆葡萄糖水平≥7.0 mmol/L(1.26 g/L); (3)75 g葡萄糖负荷后2 h血浆葡萄糖水平≥11.1 mmol/ L(2 g/L)。若无典型糖尿病症状者需改天复查确认。DR诊断标准^[4]:所有患者均行免散瞳眼底照相检查初筛、眼底荧光造影确诊, 并且由专业眼科医师复查, 按照DR国际临床分级(2002年)的诊断数据进行评估。DN诊断标准^[5]:估计的肾小球滤过率(estimated glomerular filtration rate, eGFR)＜60 mL • min^-1 • (1.73 m²)^-1或3~6个月内复查尿微量白蛋白/肌酐比值(urinary microalbumin/creatinine ratio, UACR)3次中至少2次尿蛋白排泄增加(UACR≥30 mg/g)。排除标准:(1)1型糖尿病、妊娠及特殊类型糖尿病; (2)糖尿病急性并发症; (3)合并心、肺、肝、肾等器官慢性全身性疾病; (4)血压控制不佳[＞160/100 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)]; (5)自身免疫性疾病; (6)胰腺炎、感染、外伤、手术等应激状态; (7)皮质醇增多症、甲状腺功能异常等内分泌疾病; (8)认知障碍等。本研究通过南通大学附属医院伦理委员会审批(2018-K016)。

根据是否存在微血管病变将入组的T2DM患者分为2组:微血管病变组(病例组, n=23;T2DM患者同时合并DN、DR)和无微血管病变组(对照组, n=44)。

(1) 社会学资料及人体测量学指标:性别、年龄、身高、体质量、血压、腰围。(2)精氨酸刺激试验:取空腹外周静脉血后, 30~60 s内静脉推注10%盐酸精氨酸(上海信谊金朱药业有限公司)50 mL(5 g), 注射后2、4、6 min抽取外周静脉血测定血浆葡萄糖水平和血清C肽、胰岛素水平。(3)生物化学指标:血糖、糖化白蛋白(glycated albumin, GA)、肾功能、血脂、甲状腺功能、血清肌酐等指标由南通大学附属医院生物化学实验室采用德国西门子公司ADVIA2400型全自动生化分析仪测定; 采用罗氏E411型全自动电化学发光免疫分析仪(美国罗氏公司)测定胰岛素、C肽水平; 采用BIO-RAD VARIANT^TM Ⅱ血红蛋白分析仪(美国BIO-RAD公司)测定糖化血红蛋白(glycated hemoglobin, HbA_lc)水平; 采用干化学试带法测定尿微量白蛋白水平。(4)计算公式:体质量指数(body mass index, BMI)=体质量(kg)/[身高(m)]²; 急性胰岛素反应(acute insulin response, AIR)指数=(INS₂+INS₄+INS₆)/3-INS₀, 其中INS₀、INS₂、INS₄、INS₆分别为空腹和注射10%盐酸精氨酸后2、4、6 min时的胰岛素水平; 急性C肽反应(acute C-peptide response, ACR)指数=(CP₂+CP₄+CP₆)/3-CP₀, 其中CP₀、CP₂、CP₄、CP₆分别为空腹和注射10%盐酸精氨酸后2、4、6 min时的C肽水平; 胰岛素曲线下面积(area under curve of insulin, INS_AUC)=INS₀+2INS₂+2INS₀+INS₆; 稳态模型评估胰岛素抵抗(homeostasis model assessment of insulin resistance, HOMA-IR)指数=空腹血糖×空腹胰岛素/22.5;eGFR(MDRD)=186×(血清肌酐)^-1.154×(年龄)^-0.203×0.742(女性)^[6-9]。

采用SPSS 22.0软件进行数据分析。呈正态分布的计量资料以x±s表示, 两组间比较采用两独立样本t检验; 呈偏态分布的计量资料以中位数(下四分位数, 上四分位数)表示, 两组间比较采用Mann-Whitney U检验; 计数资料以例数和百分数表示, 组间比较采用χ²检验。以是否合并糖尿病微血管病变为因变量, 年龄、体质量、腰围、糖尿病病程、血脂、HbA_1c水平、GA水平、AIR指数、ACR指数、INS_AUC和HOMA-IR指数等为自变量进行logistic回归分析。检验水准(α)为0.05。

病例组患者23例, 其中男17例、女6例, 年龄为(56.8±11.5)岁, BMI为(25.3±4.4)kg/m², 腰围为(93.71±13.5)cm; 对照组患者44例, 其中男25例、女19例, 年龄为(56.2±15.5)岁, BMI为(24.7±4.3)kg/m², 腰围为(88.4±17.7)cm; 两组性别、年龄、BMI、腰围差异均无统计学意义(P均＞0.05)。病例组患者的糖尿病病程长于对照组[10.0(5.0, 17.0)年vs 3.5(0.5, 10.0)年], 差异有统计学意义(Z=-3.787, P=0.030)。病例组患者的血清肌酐水平和UACR均高于对照组[(80.2±21.8)μmol/L vs(55.8±11.0)μmol/L, 15.6(5.0, 33.9)mg/g vs 2.0(1.0, 10.5)mg/g], eGFR低于对照组[(76.4±18.1)mL • min^-1 • (1.73 m²)^-1 vs(136.7±25.6)mL • min^-1 • (1.73 m²)^-1], 差异均有统计学意义(t=-5.046, Z=-2.030, t=11.108;P均＜0.01)。而两组患者的尿酸和血清总胆固醇、三酰甘油、高密度脂蛋白胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇、GA、HbA_1c、游离三碘甲状腺原氨酸、游离甲状腺素、促甲状腺素水平差异均无统计学意义(P均＞0.05)。见表 1。

表 1 (Tab 1)

表 1 两组T2DM患者一般资料的比较 Tab 1 Comparison of general characteristics of T2DM patients between two groups Characteristic Case group N=23 Control group N=44 Statistic P value Male/female n/n 17/6 25/19 χ2=1.887 0.170 Age (year), x±s 56.8±11.5 56.2±15.5 t=-0.169 0.866 Body mass m/kg, x±s 70.4±13.1 68.9±13.6 t=-0.454 0.652 BMI (kg • m-2), x±s 25.3±4.4 24.7±4.3 t=-0.502 0.621 Waist circumference l/cm, x±s 93.7±13.5 88.4±17.7 t=-1.233 0.222 Duration of diabetes (year), M (QL, QU) 10.0 (5.0, 17.0) 3.5 (0.5, 10.0) Z=-3.787 0.030 SCr cB/(μmol•L-1), x±s 80.2±21.8 55.8±11.0 t=-5.046 ＜0.01 eGFR (mL • min-1 • [1.73 m2]-1), x±s 76.4±18.1 136.7±25.6 t=11.108 ＜0.01 Uric acid cB/(μmol • L-1), M (QL, QU) 267 (242, 325) 296 (241, 381) Z=-0.707 0.598 UACR wB/(mg • g-1), M (QL, QU) 15.6 (5.0, 33.9) 2.0 (1.0, 10.5) Z=-2.030 ＜0.01 TC cB/(mmol • L-1), x±s 4.9±1.1 4.8±1.4 t=-0.163 0.871 TG cB/(mmol • L-1), M (QL, QU) 1.70 (1.02, 2.77) 1.63 (0.83, 2.39) Z=0.417 0.678 HDL-C cB/(mmol • L-1), x±s 1.1±0.3 1.1±0.3 t=0.260 0.796 LDL-C cB/(mmol • L-1), x±s 2.8±0.9 2.7±0.8 t=-0.576 0.566 GA (%), x±s 29.3±8.6 31.4±9.6 t=-1.000 0.401 HbA1c (%), x±s 9.9±2.3 9.5±2.2 t=0.700 0.464 FT3 cB/(pmol • L-1), x±s 5.1±0.8 4.9±0.6 t=-1.429 0.158 FT4 cB/(pmol • L-1), x±s 12.8±2.9 12.3±2.1 t=-0.795 0.429 TSH zB/(μU • L-1), M (QL, QU) 1.83 (1.07, 3.36) 1.56 (0.99, 2.74) Z=-0.660 0.179 Case group:The patients with microvascular complications; Control group:The patients without microvascular complications.T2DM:Type 2 diabetes mellitus; BMI:Body mass index; SCr:Serum creatinine; eGFR:Estimated glomerular filtration rate; UACR:Urinary microalbumin/creatinine ratio; TC:Total cholesterol; TG:Triglyceride; HDL-C:High-density lipoprotein-cholesterol; LDL-C:Low-density lipoprotein-cholesterol; GA:Glycated albumin; HbA1c:Glycated hemoglobin; FT3:Free triiodothyronine; FT4:Free tetraiodothyronine; TSH:Thyroid stimulating hormone; M (QL, QU):Median (lower quartile, upper quartile)

表 1 两组T2DM患者一般资料的比较 Tab 1 Comparison of general characteristics of T2DM patients between two groups

两组患者空腹和注射精氨酸后2、4、6 min时血浆葡萄糖水平及ACR指数、葡萄糖曲线下面积差异均无统计学意义(P均＞0.05)。病例组患者空腹和注射精氨酸后2、4、6 min胰岛素和C肽水平分别为7.3(3.7, 15.8)、33.5(12.0, 60.3)、22.0(13.2, 55.9)、15.2(9.8, 38.2)mU/L和2.1(1.3, 3.2)、3.8(2.4, 6.2)、2.9(2.4, 5.2)、2.8(2.2, 4.6)μg/L, 均高于对照组[分别为4.0(2.1, 5.7)、15.6(9.2, 21.8)、13.7(8.2, 20.0)、10.5(5.4, 15.2)mU/L和1.2(0.9, 2.2)、2.2(1.5, 3.7)、2.1(1.6, 3.9)、1.9(1.4, 3.4)μg/L], 差异均有统计学意义(Z=-2.681、-2.271、-2.641、-2.403和-2.456、-2.826、-2.265、-2.357, P=0.007、0.023、0.008、0.016和0.014、0.005、0.024、0.018);病例组患者AIR指数、INS_AUC、HOMA-IR指数均高于对照组[1.2±0.5 vs 0.9±0.3、2.1±0.4 vs 1.9±0.3、3.0(1.1, 4.9)vs 1.3(0.7, 2.1)], 差异均有统计学意义(t=-2.417、-2.712, Z=-2.272;P=0.018、0.009、0.023)。见表 2。

表 2 (Tab 2)

表 2 两组T2DM患者精氨酸刺激试验指标比较 Tab 2 Comparison of arginine stimulation test indexes of T2DM patients between two groups Index Case group n=23 Control group n=44 Statistic P value PG0 cB/(mmol • L-1), x±s 8.3±2.2 8.2±2.4 t=-0.117 0.905 PG2 cB/(mmol • L-1), x±s 8.5±2.1 8.5±2.3 t=-0.128 0.898 PG4 cB/(mmol • L-1), x±s 8.9±2.1 8.7±2.4 t=-0.322 0.739 PG6 cB/(mmol • L-1), x±s 9.0±2.1 9.0±2.4 t=-0.031 0.976 INS0 zB/(mU • L-1), M (QL, QU) 7.3 (3.7, 15.8) 4.0 (2.1, 5.7) Z=-2.681 0.007 INS2 zB/(mU • L-1), M (QL, QU) 33.5 (12.0, 60.3) 15.6 (9.2, 21.8) Z=-2.271 0.023 INS4 zB/(mU • L-1), M (QL, QU) 22.0 (13.2, 55.9) 13.7 (8.2, 20.0) Z=-2.641 0.008 INS6 zB/(mU • L-1), M (QL, QU) 15.2 (9.8, 38.2) 10.5 (5.4, 15.2) Z=-2.403 0.016 CP0 ρB/(μg • L-1), M (QL, QU) 2.1 (1.3, 3.2) 1.2 (0.9, 2.2) Z=-2.456 0.014 CP2 ρB/(μg • L-1), M (QL, QU) 3.8 (2.4, 6.2) 2.2 (1.5, 3.7) Z=-2.826 0.005 CP4 ρB/(μg • L-1), M (QL, QU) 2.9 (2.4, 5.2) 2.1 (1.6, 3.9) Z=-2.265 0.024 CP6 ρB/(μg • L-1), M (QL, QU) 2.8 (2.2, 4.6) 1.9 (1.4, 3.4) Z=-2.357 0.018 lg (AIR index) x±s 1.2±0.5 0.9±0.3 t=-2.417 0.018 ACR index M (QL, QU) 1.2 (0.6, 2.9) 0.9 (0.7, 1.4) Z=-1.202 0.229 GLUAUC x±s 52.3±12.8 50.9±13.5 t=-0.183 0.708 lg (INSAUC) x±s 2.1±0.4 1.9±0.3 t=-2.712 0.009 HOMA-IR index M (QL, QU) 3.0 (1.1, 4.9) 1.3 (0.7, 2.1) Z=-2.272 0.023 Case group:The patients with microvascular complications; Control group:The patients without microvascular complications.T2DM:Type 2 diabetes mellitus; PG0, PG2, PG4 and PG6:Plasma glucose levels in the fasting state and at 2, 4 and 6 min after injecting arginine, respectively; INS0, INS2, INS4 and INS6:Insulin levels in the fasting state and at 2, 4 and 6 min after injecting of arginine, respectively; CP0, CP2, CP4 and CP6:C-peptide levels in the fasting state and at 2, 4 and 6 min after injecting arginine, respectively; AIR:Acute insulin response; ACR:Acute C-peptide response; GLUAUC:Area under curve of glucose; INSAUC:Area under curve of insulin; HOMA-IR:Homeostasis model assessment of insulin resistance; M (QL, QU):Median (lower quartile, upper quartile)

表 2 两组T2DM患者精氨酸刺激试验指标比较 Tab 2 Comparison of arginine stimulation test indexes of T2DM patients between two groups

以糖尿病微血管病变为因变量, 将性别、年龄、体质量、腰围、BMI、糖尿病病程、尿酸水平、血脂、HbA_1c水平、GA水平、甲状腺功能、AIR指数、HOMA-IR指数、葡萄糖曲线下面积、INS_AUC、空腹胰岛素和血浆葡萄糖水平作为自变量, 采用logistic回归模型行多因素分析, 以P＜0.05为进入标准, P＞0.10为剔除标准。结果(表 3)显示, 糖尿病病程、AIR指数是T2DM合并微血管病变的危险因素(P均＜0.05)。

表 3 (Tab 3)

表 3 糖尿病微血管病变影响因素的logistic回归分析 Tab 3 Logistic regression analysis of influencing factors for diabetic microangiopathy Variable B P value OR (95% CI) Duration of diabetes 0.094 0.026 1.099 (1.011, 1.194) AIR index 0.047 0.021 1.049 (1.007, 1.092) AIR:Acute insulin response; B:Regression coefficient; OR:Odds ratio; CI:Confidence interval

表 3 糖尿病微血管病变影响因素的logistic回归分析 Tab 3 Logistic regression analysis of influencing factors for diabetic microangiopathy

胰岛素由胰岛素分泌颗粒以胞吐的形式进行释放, 分为两相。一相分泌是由释放池的胰岛素分泌颗粒受到刺激(如注射精氨酸)后, 无需进一步加工修饰即可释放; 二相分泌则是由储备池的胰岛素分泌颗粒通过运动、停泊、融合以及最终的排空过程释放。本研究结果显示, T2DM合并微血管病变患者的AIR指数、INS_AUC、HOMA-IR指数均高于对照组, 提示胰岛素抵抗以及代偿性的高胰岛素血症与T2DM患者微血管病变的发生有关, 这与Reaven^[10]的研究结论一致。

既往研究证实, T2DM高胰岛素血症与糖尿病微血管病变有关, 甚至在发生显性糖尿病前, 即临床糖尿病前期空腹血糖受损和餐后血糖受损阶段, 已经出现糖尿病微血管病变^[11]。其机制虽未阐明, 但可能与以下几种因素有关:(1)在糖尿病早期阶段, 高胰岛素血症可导致氧化应激, 从而损伤肾脏及视网膜血管^[12]。(2)在高胰岛素血症刺激下, 肝脏脂蛋白合成增加, 导致逐渐出现高脂血症^[12]。高胰岛素血症以及高脂血症都可以刺激多种细胞因子释放, 促进血管内皮细胞分裂原表达, 从而促进视网膜新血管形成DR^[12-13]。(3)高胰岛素血症可以导致肾脏血流和肾素-血管紧张素-醛固酮系统异常, 加重肾小球肥大, 损伤肾小球足细胞^{[12, 14]}。(4)高胰岛素血症引起血管内皮细胞损伤和刺激产生纤溶酶原激活物抑制剂1, 导致血液高凝状态并加重血管疾病^[15]。(5)高胰岛素血症可以激活交感神经系统, 促进平滑肌细胞增殖, 加重血管伤害^[16]。(6)胰岛素可以显著促进视网膜穆勒细胞的增殖从而导致视网膜病变^[17]。(7)随着胰岛素抵抗和β细胞胰岛素分泌增加, 胰岛淀粉样多肽也大量释放, 导致β细胞衰竭和肾小球、肾间质中的淀粉样蛋白沉积^[18]; 胰岛素还可能通过增加尿酸的重吸收增加患者的尿酸水平, 导致高尿酸血症, 进一步导致严重的肾损伤^[19]。

有研究显示合并微血管或大血管病变的T2DM患者存在胰岛细胞功能减退^[20], 与本研究结果并不完全符合。我们推测可能有以下原因:(1)T2DM患者在高糖高脂毒性下, β细胞发生了去分化而非凋亡, 这一过程具有一定可逆性, 在解除了糖脂毒性后可重新分化为β细胞并恢复部分功能^[21]。本研究纳入患者均因高血糖入院, 入院后及时予以强化降糖治疗, 在胰岛细胞功能有不同程度的恢复后再行精氨酸刺激。由于微血管病变组胰岛素抵抗更严重, 出现了代偿性的高胰岛素血症。(2)精氨酸为非糖物质, 与生理状态下糖类物质引发的一相分泌有一定差异^[22]。研究显示在胰岛细胞功能减退的情况下, 精氨酸仍然能够刺激其产生一相分泌, 甚至分泌亢进^[23]。(3)本研究中微血管病变组患者肾功能较对照组减退, 肾脏在胰岛素降解过程中也起着不可或缺的作用, 微血管病变组一相胰岛素分泌增多是否为降解减少所引起还有待进一步研究证实。

本研究仍有不足之处:(1)糖尿病微血管病变包括DR、DN、DPN等, 但本研究因条件所限, 未进行神经传导速度检测及肾脏活组织检查病理诊断。为增加微血管病变诊断的可靠性, 本研究纳入患者为同时具备DN和DR的临床诊断者。(2)本研究为横断面研究, 仅限于南通地区的人群, 且样本量小, 只能观察一相分泌功能与微血管并发症的相关性, 不能判断二者之间的因果关系, 需要进一步前瞻性研究验证。(3)未纳入健康人群作为对照组, 故未能观察T2DM患者与健康人群一相分泌功能的差异。(4)患者一般资料中, 未能采集糖尿病及并发症家族史、用药情况、合并症情况(如大血管病变等)、生长激素或胰岛素样生长因子1及微血管病变程度等指标。后续研究将在进一步扩大样本量的基础上, 增加正常人群及合并DPN的患者, 并增加上述指标进行相关分析, 以期获得更精确的结果。