高铝暴露对胰岛素分泌功能及部分炎症因子的影响

覃晓洁　吴标良　王民登

1.右江民族医学院附属医院重症医学科，广西百色533000；

2.右江民族医学院附属医院内分泌科，广西百色533000

高铝暴露对胰岛素分泌功能及部分炎症因子的影响

覃晓洁1吴标良2王民登2

1.右江民族医学院附属医院重症医学科，广西百色533000；

2.右江民族医学院附属医院内分泌科，广西百色533000

目的探讨高铝暴露对人体胰岛素分泌功能、糖代谢及白细胞介素-6（IL-6）、C反应蛋白（CRP）的影响及相关性。方法高铝暴露区健康成人居民61名，分别测定体重指数（BMI）、收缩压（SBP）、舒张压（DBP）、血清铝元素（Al）浓度、空腹血糖（FBG）、糖化血红蛋白（HbA1c）、空腹胰岛素（FINS）、谷丙转氨酶（ALT）、谷草转氨酶（AST）、肌酐（Cr）、促甲状腺激素（TSH）、皮质醇、IL-6、CRP等，计算稳态模型胰岛β细胞功能指数（HOMA-β），并与63名非高铝暴露区健康成人进行比较。结果与非高铝暴露区居民比较，高铝暴露区居民Al、FBG、HbA1c、IL-6、CRP水平升高，而FINS、HOMA-β水平降低（P＜0.05或P＜0.01）；相关性分析显示，FBG、IL-6、CRP与血Al水平呈正相关（r=0.464、0.690、0.850，均P＜0.01），HOMA-β与Al水平呈负相关（r=-0.331，P＜0.01）。结论长期高铝暴露可导致机体胰岛β细胞分泌功能下降及糖代谢紊乱，其机制可能与机体炎性反应增强有关。

高铝暴露；胰岛β细胞功能；白细胞介素-6；C反应蛋白

目前研究表明，过量的职业性铝接触可导致神经系统、消化系统、呼吸系统等多系统损害［1-2］，长期在铝工业区生活的居民，由于在铝冶炼过程中导致的粉尘、土壤、水污染，将长期暴露于高铝污染的居住环境，有可能会引起自身内环境变化，导致机体代谢功能紊乱。已有研究表明高铝暴露可影响机体的血糖水平［3］，其具体机制尚不清楚。本研究拟进一步观察长期高铝暴露对人体胰岛素分泌功能、糖代谢及部分炎症因子的影响及相关性，初步探讨长期高铝暴露对糖代谢的影响及可能机制。

1　资料与方法

1.1一般资料

本研究经医院伦理委员会批准，患者知情同意。排除极度超重［体重指数（BMI）≥30 kg/m2］、妊娠、服用激素等影响血糖药物史、肿瘤史、糖尿病家族史者。入选桂西铝工业基地居住10年以上健康成人居民61名（其中男39名，女22名）为高铝暴露组，非铝工业基地地区健康成人居民63名（其中男40名，女23名）为非高铝暴露组。

1.2研究方法

1.2.1HOMA-β测定清晨空腹状态下采静脉血测定空腹血糖（FBG）、空腹胰岛素（FINS），采用公式计算稳态模型胰岛β细胞功能指数（HOMA-β）=FINS× 20/（FBG-3.5），血糖测定采用己糖激酶法，胰岛素测定采用化学发光法，由右江民族医学院附属医院（以下简称“我院”）医学检验中心及核医学实验室由专人使用美国贝克曼COULTER LX20全自动生化分析系统及ACCESS2全自动微粒子化学发光免疫分析系统测定，均使用配套试剂。

1.2.2炎症因子指标测定白细胞介素-6（IL-6）测定采用化学发光法，C反应蛋白（CRP）测定采用免疫荧光法，均由我院医学检验中心专人完成测定。

1.2.3生化指标测定由我院医学检验中心及核医学实验室由专人使用美国贝克曼COULTER LX20全自动生化分析系统测定，均使用配套试剂，皮质醇测定为采取早晨8:00（8am）血液测定。

1.3统计学方法

所有统计学分析均用SPSS 17.0软件完成，符合正态分布的计量资料采用均数±标准差（±s）表示，组间比较采用t检验，计数资料采用χ2检验，相关性采用Pearson（双变量符合正态分布时）或Spearman（双变量不符合正态分布时）相关系数计算，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2　结果

2.1两组一般情况及生化指标比较

两组性别、年龄、BMI等一般资料比较差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。两组收缩压（SBP）、舒张压（DBP）、谷丙转氨酶（ALT）、谷草转氨酶（AST）、肌酐（Cr）、促甲状腺激素（TSH）、8am皮质醇比较差异无统计学意义（P＞0.05）。高铝暴露组血铝元素含量及糖化血红蛋白（HbA1c）、FBG、IL-6、CRP水平明显高于非高铝暴露组，而FINS、HOMA-β水平低于非高铝暴露组（P＜0.05或P＜0.01）。见表1。

2.2生化及胰岛素分泌指标与血铝元素含量的相关性

相关性分析显示，FBG、IL-6、CRP与血铝元素水平呈正相关（r=0.464、0.690、0.850，P＜0.01），HOMA-β与血铝元素水平呈负相关（r=-0.331，P＜0.01）。

表1　两组一般情况及生化、核医学指标比较（±s）

表1　两组一般情况及生化、核医学指标比较（±s）

注：与高铝暴露组比较，*P＜0.05，**P＜0.01；BMI：体重指数；SBP：收缩压；DBP：舒张压；Al：铝元素；HbA1c：糖化血红蛋白；FBG：空腹血糖；FINS：空腹胰岛素；ALT：谷丙转氨酶；AST：谷草转氨酶；Cr：肌酐；TSH：促甲状腺激素；IL-6：白细胞介素6；CRP：C反应蛋白；HOMA-β：胰岛β细胞功能指数；1 mm Hg=0.133 kPa

高铝暴露组（n=61）非高铝暴露组（n=63）34.14±10.78 33.29±9.96 23.59±2.78 22.96±2.58 120.27±9.62 118.34±12.23 71.03±7.68 72.30±6.96 0.56±0.07 0.28±0.05**5.75±0.71 5.35±0.55*6.59±1.74 5.18±0.54**63.37±8.98 68.79±10.73*组别年龄（岁）BMI（kg/m2）SBP（mm Hg）DBP（mm Hg）Al（μmol/L）HbA1c（%）FBG（mmol/L）FINS（mU/L）高铝暴露组（n=61）非高铝暴露组（n=63）30.14±5.45 29.15±5.33 31.35±5.65 30.23±4.89 65.79±9.46 63.17±8.33 2.14±0.61 2.07±0.59 206.45±13.59 210.38±18.45 10.05±4.44 3.46±1.46**20.35±4.81 7.59±1.77**616.23±219.98 939.06±424.26**组别ALT（U/L）AST（U/L）Cr（μmol/L）TSH（μU/L）8am皮质醇（nmmol/L）IL-6（ng/L）CRP（mg/L）HOMA-β

3　讨论

铝是一种广泛存在于人体内的微量元素，有研究表明机体过高铝含量可通过细胞免疫、神经内分泌等机制导致多种疾病的发生［4-5］。长期生活于高铝暴露环境中的居民，由于水、土壤、工业粉尘等环境污染因素，摄入体内的铝将增加，导致血清或毛发中铝元素水平升高。血清中铝元素的检测是测定人体铝含量的主要手段，可反映人体的铝含量水平［6］。本研究表明，高铝暴露区生活居民血清铝含量明显高于非高铝暴露区居民，这表明了长期生活于高铝暴露区可导致机体铝含量升高，这与之前相关研究有相同之处，体内血清铝元素水平的升高，微量元素含量过高，机体微环境的改变，可导致相关疾病的发生［7］。

糖尿病是一组与遗传、免疫、环境等因素密切相关的、以慢性血糖升高为主要特征的代谢性疾病，目前认为其主要发病机制是胰岛素分泌和/或作用缺陷所引起，长期高血糖可导致心脏、眼、肾、血管等全身多处组织和器官慢性进行性病变、功能减退乃至器官衰竭，引发严重后果。目前糖尿病发病率逐年上升，是临床上的常见病、多发病，已成为危害人类健康的主要慢性非传染性疾病之一。根据2011年国际糖尿病联盟（IDF）统计全世界糖尿病患者人数已达3.66亿例，较2010年的2.85亿例增加了30%，如果不进行积极有效的干预，估计到2030年这一数字还将增加1倍以上［8］。目前研究发现，重金属污染与糖尿病发生有密切关系，地球化学元素含量不但与糖尿病发生有显著关系，而且与糖尿病发展存在一定联系，表现在糖尿病患者有无并发症与地球化学元素有关，有并发症患者血清硒、铬、锌含量均显著低于无并发症患者［9］。阎飞［10］对1337名氧化铝退休工人健康状况调查分析显示，氧化铝退休工人糖尿病发生率高达29.18%，明显高于正常人群发病率。同时有研究发现［11-12］，生活于铝工业区特别是铝作业工人的糖代谢紊乱发生率明显高于其他非铝工业区居民。本研究发现，高铝暴露区生活居民FBG、HbA1c水平明显高于非高铝暴露区生活居民，同时FBG与血铝水平呈正相关关系，同样表明了铝中毒与糖代谢紊乱的密切关系。

如上所述，胰岛素分泌缺陷是导致糖尿病的主要机制之一，胰岛β细胞功能的高低表示着胰岛素分泌能力的大小，本研究表明，与非高铝暴露区居民比较，高铝暴露区居民HOMA-β明显下降，表示胰岛素分泌能力的降低，这可能是高铝暴露区居民糖代谢紊乱发生率升高的主要原因之一。引起胰岛β细胞凋亡、分泌能力下降的原因目前尚未完全清楚，免疫、毒素作用、高糖高脂毒性、炎症、氧化应激等均有可能是其中的重要原因。动物实验、离体组织实验和体外细胞培养实验研究均表明慢性低水平铅等重金属暴露可引起高血压及心血管疾病，其机制与体内氧化应激及炎性反应有关［13-15］，而目前普遍认为，糖尿病是一种慢性炎症性疾病，氧化应激及炎性反应亦是糖尿病发生的原因之一。本研究发现，与非高铝暴露区居民比较，高铝暴露区居民IL-6、CRP明显升高，并且IL-6、CRP水平与血铝水平呈正相关关系，表明铝中毒可通过引发机体的炎性反应，促进胰岛β细胞凋亡，从而促进糖代谢紊乱的发生。

本研究观察了铝中毒与机体胰岛β细胞功能变化及糖代谢紊乱的关系，其机制可能与铝中毒引发的炎性反应有关。铝等重金属对胰岛素分泌功能的动物模型研究尚缺乏，本研究仅限于临床小样本的初步观察结果，其具体机制仍有待于更大样本及动物模型的深入研究及探讨。

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Influence of high aluminum exposure on insulin secretion function and some inflammatory makers

QIN Xiaojie1WU Biaoliang2WANG Mindeng2
1.Department of Intensive Care Unit，Affiliated Hospital of Youjiang Medical University for Nationalities，Guangxi Zhuang Autonomous Region，Baise533000，China；2.Department of Endocrine，Affiliated Hospital of Youjiang Medical University for Nationalities，Guangxi Zhuang Autonomous Region，Baise533000，China

Objective To investigate the influence and correlation of high aluminum exposure on insulin secretion function of body and glucose metabolism and interleukin-6（IL-6）and C reactive protein（CRP）.Methods Sixty one cases of healthy adults of high aluminum exposed area were respectively taken to determine the body mass index（BMI），systolic blood pressure（SBP），diastolic blood pressure（DBP），the serum aluminum concentration of elements（Al），fasting blood glucose（FBG），hemoglobin A1c（HbA1c），fasting insulin（FINS），alanine aminotransferase（ALT），aspartate aminotransferase（AST），creatinine（Cr），thyroid stimulating hormone（TSH），cortisol，IL-6，CRP and so on.And homeostasis model assessment β-cell function indexes（HOMA-β）were calculated，then it was compared with 63 cases of healthy adults of non high aluminum exposed area.Results Compared with the resident of non high aluminum exposed area，the levels of Al，FBG，HbA1c，IL-6 and CRP in the resident of high aluminum exposed area increased，but the levels of FINS and HOMA-β decreased（P＜0.05 or P＜0.01）；the correlation analysis showed that the levels of FBG，IL-6 and CRP had positive correlation with serum Al（r=0.464，0.690，0.850，all P＜0.01），the level of HOMA-β had a negative correlation with Al（r=-0.331，P＜0.01）.Conclusion The pancreatic islet β cells function of organism descended and glucose metabolic disordered can be caused by long-term high aluminum exposure，its mechanism maybe related to strengthening the inflammatory response of organism.

High aluminum exposure；Islet β-cell function；Interleukin-6；C reactive protein

R587

A

1673-7210（2015）05（c）-0067-04

2015-01-30本文编辑：张瑜杰）

广西自然科学基金财政补助项目（2014GXNSFAA118216）。

吴标良（1978-），医学博士，硕士研究生导师，副主任医师。