胰高血糖素与2型糖尿病及糖调节异常的相关性研究

胰高血糖素与2型糖尿病及糖调节异常的相关性研究 摘要 目的：分析不同阶段的2型糖尿病患者，在空腹、糖耐量（OGTT）、左旋精氨酸（L-Arg）实验中胰腺细胞分泌的胰高血糖素（GC）、胰岛素，游离脂肪酸（FFA）的变化；通过对胰高血糖素（GC）、游离脂肪酸（FFA）与血糖（BG）、胰岛素（INS）、胰岛素稳态模型（HOMA）、糖代谢激素分泌曲线等指标之间的关系的研究，来探讨胰腺细胞在糖尿病发病机制中所起作用，为糖尿病的治疗提供理论依据。方法：3组研究对象，包括T2DM组45例、IGR组28例、NGT组30例，分别行糖耐量（OGTT）、次日行左旋精氨酸（L-Arg）实验。检测空腹状态下的血糖（FBG）、胰岛素（F）、胰高血糖素（FGC）、游离脂肪酸（FFA），计算各组的胰岛素稳态模型（HOMA-），胰岛素敏感指数（ISI），HOMA-IR；同时计算OGTT，L-Arg试验中检测的不同时间段并计算曲线下面积AUCBG，AUCINS，AUCGC。结果：3组研究对象中的FGC和FFA均有总体差异；各组的FGC均与HOMA-，ISI负相关，与HOMA-IR正相关；在所有的103例研究对象中，FGC与FBG，HOMA-IR正相关，与FINS无相关性，与HOMA-，ISI负相关；FFA与FBG，HOMA-IR正相关，与FINS，HOMA-，ISI负相关；FGC与FFA之间，在T2DM组和IGR组正相关，在NGT组无统计学相关。3组研究对象在OGTT中GC曲线下面积表现为T2DMIGRNGT，L-Arg实验中GC曲线下面积表现为T2DMIGRNGT；AUCGC与AUCBG显著正相关、与AUCINS显著负相关。结论：发现T2DM和IGR患者胰高血糖素和游离脂肪酸水平升高，其升高的程度与血糖、HOMA-IR正相关，与INS，HOMA-，ISI负相关。在T2DM和IGR患者，胰高血糖素升高，提示2型糖尿病人不仅存在胰腺细胞分泌异常，且存在细胞的分泌异常。 关键词 2型糖尿病；胰高血糖素；游离脂肪酸；血糖；胰岛素 糖尿病危害严重，其发病率不断地被新的流行病学调查刷新。近年来，胰腺细胞在糖尿病发病及治疗中所起作用，越发受到重视，有人认为T2DM患者除存在胰腺细胞的损伤还存在胰腺细胞的损伤，一般认为T2DM患者胰高血糖素（GC）和游离脂肪酸（FFA）都呈增高水平，但具体的变化尚无较全面的调查，不同学者的报道不尽相同。GC增高常与血糖水平、胰岛素抵抗（IR）相关1，上四分位数IR的个体伴随有上四分位数GC水平的协同变化2；但也不尽然，譬如低血糖时3。GC可能直接影响餐后血糖和肠促胰岛素的分泌，与纤溶活性也有独立的联系。动物实验提示糖尿病早期GC变化比胰岛素下降更明显，封闭GC受体可改善IR。 低能量食物能同时降低血糖、胰岛素和FFA水平，提示在能量代谢调节时FFA与血糖、胰岛素同方向变化；而阿西莫司降低FFA后，却能提高餐后胰岛素分泌和血糖曲线下面积，提示FFA与糖代谢调节负相关。FFA影响糖代谢可能通过代谢率的变化和（或）关键酶基因表达的变化，高FFA水平会提高糖尿病合并冠脉疾病患者心肌缺血的危险。所以GC，FFA与糖尿病的关系密切、危害严重，探讨其变化与血糖、胰岛素之间的关系显得尤为迫切。 1 材料与方法 1.1 研究对象 2008年8月至2009年2月在胜利医院就诊的各种类型2型糖尿病（T2DM），以及糖调节异常（IGR）患者，还包括来源于健康体检者的对照组（NGT），一共103例，分为3组：T2DM组45例；IGR组28例；NGT组30例。NGT组来自胜利医院体检中心、与前2组年龄相近的健康人群，排除一级亲属糖尿病家族史，排除有严重慢性疾病、尤其是内分泌和代谢系统疾病。 1.2 实验过程 所有的研究对象清晨空腹抽取静脉血，检测空腹血糖（GLU）、血脂（包括游离脂肪酸FFA、总胆固醇TC、甘油三脂TG、高密度脂蛋白HDL、脂蛋白a、低密度脂蛋白LDL、极低密度脂蛋白VLDL、乳糜微粒CM等）、胰岛素、胰高血糖素（glugacon，GC）。 随后行口服葡萄糖耐量（OGTT）试验，检测30，60，90，120 min血糖（blood glucose，BG）、胰岛素和胰高血糖素（GC）水平。绘制空腹，30，60，90，120 min的BG，GC分泌曲线，比较分泌高峰和曲线下面积（AUC）。 次日再对该研究对象行左旋精氨酸（L-Arg）实验：受试者隔夜空腹12 h以上，清晨行肘静脉穿刺，抽取静脉血并留置穿刺针。然后注射25% L-Arg 5 g，30 s内注射完毕；于注射后2，4，6 min各采静脉血1次，检测注射前及后2，4，6 min的GLU，GC水平。绘制空腹，2，4，6 min的GLU，GC分泌曲线，比较分泌高峰和曲线下面积。 血糖、血脂等常规检测项目在本院检验科RA-1000全自动生化分析仪上完成。胰岛素（INS）、胰高血糖素（glucagon，GC）的测定采用放射免疫分析法。GADAb，ICA，IAA检测采用免疫荧光法，试剂及荧光显微镜由德国欧蒙公司提供。 1.3 统计学方法 统计学分析采用SPSS 13.0 软件，计量资料满足正态分布和方差齐性，采用单因素ANOVA方差分析、LSD 检验以及Pearson 积差相关分析；不满足正态分布和方差齐性，采用Kruskal-Waillis H 检验、Mann-Whitney U 检验以及Spearman 秩相关分析。 2 结果 2.1 研究对象的一般情况 3组的性别、年龄、体重指数、血压均无统计学差异；血脂有差异，代谢紊乱的患者存在血脂的差异是能够接受的，选择样本时也难以避免，见表1。 2.2 空腹状态下3组研究对象的BG，GC，FFA水平 各研究组的BG，GC，FFA等指标，均满足样本正态分布。下文中的胰岛素敏感指数（ISI）不满足正态，转化为自然对数后进行分析。3组研究对象进入实验后，首先观察空腹状态下血糖、胰岛素、胰高血糖素、游离脂肪酸的水平，见表2。 2.3 空腹胰高血糖素与稳态模型、胰岛素敏感指数的关系 3组研究对象共103例统一记为Total组考察，分析各组GC与HOMA-，ISI，HOMA-IR的相关关系，采用Pearson积差相关分析。其中Total组的HOMA-，ISI不满足正态分布，故改用Spearman秩相关分析。相关系数r和P见表3。各组GC与HOMA-，ISI均有显著的统计学负相关，与HOMA-IR均有显著的统计学负相关。 2.4 游离脂肪酸与稳态模型、胰岛素敏感指数的关系 分析各组FFA与HOMA-，ISI，HOMA-IR的相关关系，采用Pearson积差相关分析。其中Total组的HOMA-，ISI不满足正态分布，故采用Spearman秩相关分析，见表4。在NGT组，FFA与HOMA-，ISI，HOMA-IR均无统计学相关；在Total组，FFA与HOMA-，ISI有显著的统计学负相关，与HOMA-IR有显著的统计学负相关。 2.5 OGTT试验中3组研究对象的BG，GC水平 2.5.1 OGTT试验中血糖的变化 经levene方差齐性检验，3组研究对象的30 min BG，90 min BG，120 min BG，AUCBG样本观测值满足方差齐性（P分别为0.292，0.123，0.879，0.057），其均数的比较采用单因素ANOVA方差分析和LSD检验；而3组的FBG，60 min BG不满足方差齐性（P分别为0.028，0.046），其均数的比较采用Kruskal-Waillis H 检验和Mann-Whitney U检验。血糖BG的检测结果及其均数的比较见表57。 120 min BG，AUCBG两两组间比较，均有显著差异（P=0）。30 min BG，60 min BG，90 min BG，120 min BG，AUCBG表现为T2DMIGRNGT。 各组在OGTT试验中的血糖分泌曲线绘制见图1，各组均表现为口服75 g葡萄糖30 min后血糖浓度最高，60 min BG，90 min BG，120 min BG依次下降。血糖释放的曲线下面积（AUCBG）表现为AUCT2DMAUCIGRGAUCNGT。 2.5.2 OGTT试验中胰岛素的变化 经levene方差齐性检验，在OGTT试验中各组研究对象的FINS，30 min，60 min，90 min，120 min，AUC样本观测值均不满足方差齐性（P分别为0.040，0，0，0，0，0），其均数的3组总体比较采用Kruskal-Waillis H检验。 各组研究对象的FINS，30，60，90，120 min，AUC均有总体显著差异（P=0）；各检测值两两组间比较，均有显著差异（P=0）。FINS的均数表现为FINSIGRFINSNGTFINST2DM；而30，60，90，120 min，AUC的均数都表现为T2DMIGRNGT。 各组研究对象在OGTT试验中的胰岛素分泌曲线见图2，在口服75 g葡萄糖后，T2DM组和NGT组在60 min时胰岛素水平最高，IGR组的分泌高峰较T2DM组和NGT组延迟，在90 min达到最高。胰岛素释放的曲线下面积（AUC）表现为AUCNGTAUCIGRAUCT2DM。 2.5.3 OGTT试验中胰高血糖素的变化 通过OGTT试验中的GC释放曲线，进一步观察胰高血糖素的变化。T2DM组和IGR组在服糖后60 min达到浓度高峰，而NGT组在服糖后30 min即达到高峰，达峰后下降速度要快于T2DM组和IGR组。NGT组胰高血糖素水平总是低于其他3组患者，在口服葡萄糖后有个短暂的升高，幅度也很小。可能由于胰岛素分泌增加的原因，GC在60，90，120 min时段反而水平下降。 2.6 L-Arg试验中血糖的变化 血糖的检测结果及其均数的比较结果见表8。经levene方差齐性检验，3组研究对象的2 min BG，4 min BG，6 min BG，AUCBG样本观测值满足方差齐性（P分别为0.094，0.468，0.785，0.352），其均数的比较采用单因素ANOVA方差分析和LSD检验；而3组的FBG不满足方差齐性（P为0.028），其均数的比较采用Kruskal-Waillis H 检验和Mann-Whitney U检验。 空腹和6 min的血糖水平表现为BGT2DMBGIGRBGNGT；2，4 min的血糖水平表现为BGT2DMBGIGRBGNGT。血糖曲线下面积表现为AUCT2DMAUCIGRAUCNGT。各组研究对象在L-Arg试验中，血糖释放曲线见图4。随着时间的推迟，血糖水平呈增长趋势，均表现为6 min BG4 min BG2 min BGFBG。3组研究对象的血糖水平为BGT2DMBGIGRBGNGT。 2.7 L-Arg试验中胰岛素的变化 经levene方差齐性检验，在L-Arg试验中各组 研究对象的F，2，4，6 min，AUC样本观测值均不满足方差齐性（P分别为0.040，0.006，0.009，0.002，0.001），其均数的3组总体比较采用Kruskal-Waillis H检验，结果见表9。 3组研究对象在L-Arg试验中的胰岛素水平以及曲线下面积均有总体显著差异。总结如下：各组各指标见两两比较均有统计学差异。具体表现为：空腹胰岛素水平呈FIGRFNGTFT2DM；2 min和4 min胰岛素水平呈IGRNGTT2DM；6 min胰岛素水平呈6 minIGR6 minNGT6 minT2DM；曲线下面积表现为AUCIGRAUCNGTAUCT2DM。在L-Arg试验中各组的胰岛素释放曲线中，3组研究对象均在2 min处胰岛素浓度最高，4，6 min呈缓慢下降趋势。AUCIGR明显高于其他2组，AUCT2DM明显低于其他2组，见图5。 2.8 L-Arg试验中胰高血糖素的变化 经levene方差齐性检验，在OGTT试验中各组研究对象的FGC，2 min GC，4 min GC，6 min GC，AUCGC样本观测值满足方差齐性（P分别为0.083，0.296，0.958，0.888，0.570），均数的4组总体比较采用单因素ANOVA方差分析，各组间两两比较采用LSD检验，见表10，图6。 3组研究对象在L-Arg试验中的GC水平是有 总体显著差异的；各组各时段的GC两两比较均有显著统计学差异。总结如下：空腹和2 min胰高血糖素表现为FGCT2DMFGCIGRFGCNGT；4 min胰高血糖素表现为4 min GCT2DM4 min GCIGR4 min GCNGT；6 min胰高血糖素表现为6 min GCT2DM6 min GCIGR6 min GCNGT，但6 min GCIGR与6 min GCNGT两两比较无统计学差异；曲线下面积表现为AUCT2DMAUCNGTAUCIGR。在L-Arg实验的胰高血糖素释放曲线图6中，各组研究对象均在2 min时GC浓度最高，随后的4，6 min浓度呈下降趋势。T2DM组的GC水平最高，NGT组的GC水平最低。 3 讨论 近年来越来越多的研究表明细胞可能同样存在胰岛素抵抗。胰高血糖素是胰岛细胞分泌的一种多肽激素，其主要生物作用是促进肝糖原分解，抑制肝糖元合成，增强糖异生，使血糖升高。在胰岛内细胞与细胞细胞相互比邻，分别分泌胰岛素、胰高血糖素、生长抑素，三者之间的旁分泌系统的相互调控作用，构成了反馈机制，对维持血糖的平衡十分重要。在2型糖尿病（T2DM）患者，不仅存在着细胞功能的异常同时还有细胞功能的异常。在T2DM的发展中，胰岛素的分泌表现多种异常，如进餐后早期相（第一时相）的分泌减少，后相分泌延迟，由此胰高血糖素在进餐后非但不受抑制，反而进一步升高。胰岛素和胰高血糖素的分泌异常共同导致了餐后高血糖的发生。而这2种激素的分泌异常甚至在糖耐量受损时即已经出现4。很多研究表明，胰高血糖素可以刺激血糖升高，但很大程度上依赖于胰岛素的浓度。Pankaj Shah等研究发现，如果餐后胰岛素可迅速升高，胰高血糖素抑制的缺乏对于糖耐量的影响是非常小的。而在胰岛素分泌延迟或分泌下降时缺乏对胰高血糖素的抑制则可发生明显的高血糖。 本研究显示在正常对照组空腹胰高血糖素浓度与自身餐后各时相胰高血糖素浓度相比无差异，而糖尿病患者餐后各时相均显著高于正常对照组。糖尿病患者的餐后胰岛素峰值较正常对照组延后，胰岛素水平比对照组升高。ln（Homa-IR）较对照组有显著差异。FFA比对照组升高，BMI同对照组无显著差异。Carlsson A和Shah P研究5在2型糖尿病中出现胰高血糖素分泌的异常升高，导致餐后血糖的升高。本研究显示糖尿病组的胰高血糖素浓度60 min显著高于其空腹水平，空腹及餐后各时相胰高血糖素水平显著高于正常对照组，患有2型糖尿病的胰高血糖素分泌不受抑制，这同国内外报道相一致。Unger提出“双激素”学说，2型糖尿病的发生有胰岛素和胰高血糖素作用紊乱的参与，认为胰高血糖素绝对或相对过多，是造成糖尿病高糖血症的重要因素之一，但确切的原因不明。Catala J在对胰管结扎大鼠的研究中发现，晚期大鼠血糖升高，可见胰岛细胞呈3倍增长，胰高血糖素显著升高。研究认为，2型糖尿病患者存在胰岛细胞功能的异常，胰高血糖素异常分泌增多，血糖升高。长时间的高糖血症可降低细胞对血糖的敏感性，导致葡萄糖对胰高血糖素分泌的抑制能力丧失。胰高血糖素对刺激（如进食）的反应放大，胰高血糖素异常升高。糖尿病患者细胞的缺陷，也很可能是继发于胰岛素分泌或胰岛素作用的异常，胰岛细胞功能长期受损，胰岛细胞一直处在活跃状态，最终导致胰岛功能衰竭有关。同时尚不能除外2型糖尿病存在原发的胰岛细胞功能的异常，胰岛素对胰高血糖素的抑制作用减弱，对此需进一步探讨。近年来，文献报道胰岛素抵抗是2型糖尿病发病的重要基础，与笔者观点同此相一致。本研究显示，随着血糖的变化，胰岛素的变化明显，都有峰值出现，2组之间各时点胰岛素水平比较无显著差异。但在糖尿病组，血清胰岛素水平在120 min达到高峰值，但在180 min仍维持在较高水平。胰岛素分泌后延，表明其早期分泌减弱，而后期胰岛素分泌增高（高血糖刺激所致）。糖尿病组ln（Homa-IR）水平比对照组明显升高，说明在2型糖尿病患者，外周组织对胰岛素不敏感，存在胰岛素抵抗的现象。胰高血糖素同胰岛素水平呈正相关，国内有报道胰高血糖素参与了胰岛素抵抗，笔者将进行进一步的研究6-7。笔者发现糖尿病组FFA明显高于正常对照组，可能的机制为2型糖尿患者存在胰岛素作用的不足，说明2型脂肪组织摄取葡萄糖及从血浆清除甘油三酯的能力下降，脂肪合成代谢减弱，血浆中游离脂肪酸和甘油三酯浓度增高，糖尿病患者存在脂质代谢紊乱。胰高血糖素同游离脂肪酸水平呈正相关，可能为胰高血糖素影响2型糖尿病的血糖、胰岛素水平，影响了糖尿病的代谢紊乱8-10。近年来的研究表明，胰岛素抵抗和胰岛素相对不足是2型糖尿病发病机制的2个基本环节。但本文通过对2型糖尿病患者、糖耐量异常患者及正常健康人群的胰高血糖素、胰岛素、血糖、游离脂肪酸、BMI等水平的测定及分析，阐明胰高血糖素不仅参与了2型糖尿病的发病，同时也导致2型糖尿病脂代谢紊乱。高胰高血糖素血症有可能是2型糖尿病发病机制的另一主要基本环节。 概括来说：T2DM和糖调节异常患者胰高血糖素和游离脂肪酸水平升高，其升高的程度与血糖、HOMA-IR正相关，与胰岛素，HOMA-，ISI负相关。在T2DM和糖调节异常患者，胰高血糖素与游离脂肪酸呈正相关关系，两者可能存在独立的联系。胰高血糖素不仅参与了2型糖尿病的发病，同时也导致2型糖尿病脂代谢紊乱。高胰高血糖素血症和游离脂肪酸升高共同作用有可能是2型糖尿病发病机制的另一主要基本环节。 参考文献 1Fanelli C G，Porcellati F，Rossetti P，et al. 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Study on correlation of glucagons，type 2 diabetes and impaired glucose regulation XU Tao1，SHI Mei1，QIU Yun-xia1，WANG Yan-gang 2* （1.Endocrinology Department，Victory Hospital of Petroleum Administration，Dongying 257055，China； 2. Endocrinology Department，Affiliated Hospital to Medical College，Qingdao University，Qingdao 266003，China） AbstractObjective： To analyze the changes of patients with type 2 diabetes in different stages in glucagon （GC） and free fatty acid （FFA） in fasting，OGTT and L-Arg experiments，and discusses the role of pancreatic cells in diabetes pathogenesis by studying the relations among indexes such as glucagon （GC），free fatty acid （FFA）and blood glucose （BG），insulin，insulin homeostasis model （HOMA） and glucose metabolism hormone secretion curve，in order to provide theoretical basis for the treatment of diabetes. Method： Study objects were divided into the T2DM group （45 cases），the IGT group （28 cases） and the NGT group （30 cases） for an OGTT experiment and then an L-Arg experiment on the next day. Under the fasting state，their blood glucose （FBG），insulin （F），glucagon （FGC），free fatty acid （FFA） were detected to calculate HOMA-，insulin sensitivity index （ISI） and HOMA-IR of different groups. Meanwhile，efforts were made to calculate different time quantum detected in OGTT and L-Arg experiments and area under the curve AUCBG，AUCINS and AUCGC. Result： Obvious overall differences were