2型糖尿病患者空腹血糖与葡萄糖负荷后胰岛素峰值的相关性研究

廖世波，吴敏，黄淑玉，邹毅，朱钊，黄高，李玲，向成

本文创新点：

本研究采用多项式拟合法对2型糖尿病（T2DM）患者胰岛素释放试验（IRT）5点胰岛素实测结果进行曲线拟合和峰值分析，从而找出75 g葡萄糖负荷后胰岛素分泌峰值，使研究T2DM患者胰岛β细胞最大储备功能的影响因素成为可能。既往未见有通过曲线拟合法分析IRT胰岛素分泌峰值并对其影响因素进行研究的报道。本研究结果表明，葡萄糖负荷后高血糖（GLU）（30 min GLU、60 min GLU、120 min GLU）对T2DM患者胰岛素分泌峰值（胰岛β细胞最大储备功能）无明显影响，反而是基础血糖〔空腹血糖（FPG）、180 min GLU〕对T2DM患者胰岛素分泌峰值（胰岛β细胞最大储备功能）有显著影响，与以往研究的结果不一致，显示了控制FPG对于改善T2DM患者胰岛β细胞储备功能的重要意义。

中国是糖尿病患病人数最多的国家，最新的全国性横断面调查显示，中国成年人糖尿病患病率为10.9%，糖尿病前期患病率为35.7%［1］。2型糖尿病（T2DM）约占糖尿病总人数的90%［2］，发病机制主要为胰岛素抵抗（IR）或分泌相对不足。2008年WENG等［3］提出早期胰岛素强化治疗可以改善初诊T2DM患者的胰岛β细胞功能，大量研究进一步证实胰岛素强化治疗可以改善初诊T2DM患者胰岛β细胞功能［4-5］，而且有研究认为胰岛素强化治疗也可以改善非初诊T2DM患者胰岛β细胞功能［6-7］。但目前绝大多数研究通过间接指标〔血糖（GLU）改善［4］、血脂改善［4］、糖化血红蛋白（HbA1c）降低［5］、GLU波动减小［6］等〕说明患者使用胰岛素后胰岛β细胞功能得到改善，通过直接评估患者胰岛素（INS）水平来证明胰岛β细胞功能恢复的研究尚不多见，亦未见胰岛素治疗分别对T2DM患者基础INS分泌功能和葡萄糖负荷后INS分泌功能改善程度的研究报道。本团队前期研究已证实使用外源性胰岛素（EIns）可以促进T2DM患者基础INS水平的提高［8］；本研究探讨EIns的使用对T2DM葡萄糖负荷后胰岛素峰值（INSmax）水平的影响及影响程度，以期为T2DM治疗方法的选择提供依据。

1 对象与方法

1.1 研究对象 纳入标准：（1）符合世界卫生组织（WHO）糖尿病诊断标准［9］；（2）签署知情同意书。排除标准：（1）1型糖尿病（T1DM）、分型不明确的糖尿病、妊娠期或哺乳期患者；（2）近期服用利尿剂、β-受体阻滞剂、水杨酸制剂、甲状腺激素、糖皮质激素、避孕药等对GLU有明显影响药物的患者；（3）病毒性肝炎、肝硬化、脾大或肝功能不全的患者；（4）既往明确诊断为酒精性肝病或有大量饮酒史的患者；（5）急、慢性肾功能不全的患者；（6）甲状腺功能异常的患者；（7）血液系统疾病的患者；（8）存在急、慢性感染的患者；（9）痛风性关节炎急性发作期患者。选取2016年1月—2018年2月于武汉科技大学附属孝感医院内分泌科住院的T2DM患者548例。本研究经武汉科技大学附属孝感医院医学伦理委员会批准。

1.2 研究方法 研究对象均接受统一的问诊和查体，收集性别、年龄、糖尿病病程、是否初治、近3个月EIns使用情况、糖尿病家族史、高血压病史、高尿酸血症（高尿酸血症的诊断标准：男性尿酸＞420 μmol/L，女性尿酸＞360 μmol/L［10］）/痛风病史、高血脂病史和非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）病史（NAFLD参照中华医学会肝脏病学分会脂肪肝和酒精性肝病学组2010年制定的《非酒精性脂肪性肝病诊疗指南》中的超声诊断标准［11］，腹部超声由2名专业超声科医师采用美国通用电气Voluson E8 彩色多普勒超声诊断仪完成）等一般资料；测量身高、体质量，计算体质指数（BMI）；采用Bio-Rad D-10TM全自动糖化血红蛋白分析仪检测HbA1c；采用Precision Optium血酮测试仪及配套试纸通过β-羟丁酸脱氢酶法测定血酮体（酮症判断标准：＞0.30 mmol/L）；采用XE-2100全自动血液分析仪检测血常规；研究对象均空腹12 h以上（使用预混胰岛素、中效胰岛素者，前1 d停用；使用长效胰岛素或超长效胰岛素类似物者，停用相应胰岛素并待超过其作用持续时间后；使用胰岛素促泌剂者，根据t1/2待其在体内的作用消失后）收集静脉血3 ml，采用75 g葡萄糖耐量试验（OGTT）、胰岛素释放试验（IRT）测量葡萄糖负荷，于试验后30、60、120、180 min各抽取静脉血3 ml，温度为4 ℃，离心半径为4.5 cm，以3 300 r/min离心10 min，留取血浆，采用Beckman CX9.ALX型全自动生化分析仪检测GLU〔空腹血糖（FPG）及试验后30、60、120、180 min GLU〕；采用Elecsys 2010电化学发光全自动免疫分析仪检测INS〔空腹胰岛素（FIns）及试验后30、60、120、180 min INS〕，INSmeasuremax为FIns和30、60、120、180 min INS中的最大值；胰岛功能：稳态模型胰岛β细胞功能指数（HOMA-β）=20×FIns/（FPG-3.5），IR评估：稳态模型IR指数（HOMA-IR）=（FPG×FIns）/22.5。

采用Origin 8.0软件根据多项式拟合法分别对患者INS和GLU测量结果进行曲线拟合和峰值分析，记录INS峰值（INSmax）及达峰时间（tmax）、GLU峰值（GLUmax）及达峰时间（Tmax）（见图1、2）；tmax与Tmax的差值（ΔT）=tmax-Tmax。根据INSmax水平将患者分 为 低 INSmax组（INSmax≤ 30.0 mU/L，n=183）、 中INSmax组（30.0 mU/L＜INSmax≤ 62.5 mU/L，n=182）和高INSmax组（INSmax＞62.5 mU/L，n=183）。

1.3 统计学方法 采用SPSS 24.0软件进行统计学分析。采用单因素方差分析；非正态分布计量资料以M（P25，P75）表示，多组间比较采用Kruskal-Wallis H检验；计数资料的分析采用χ2检验；采用Pearson相关性分析或Spearman相关性分析INSmax与一般资料及实验室指标的相关性；采用多因素Logistic回归分析T2DM患者INSmax的影响因素。以p＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

图1 IRT结果的多项式拟合曲线Figure 1 Polynomial fitting curve of IRT

图2 OGTT结果的多项式拟合曲线Figure 2 Polynomial fitting curve of OGTT

2.1 各组一般资料及实验室指标比较 3组患者的年龄、病程、初治比例、糖尿病家族史、白细胞计数（WBC）、红细胞计数（RBC）、红细胞平均体积（MCV）、红细胞平均血红蛋白含量（MCH）、血小板计数（PLT）、中性粒细胞计数（Neu）、淋巴细胞计数（Lymph）、单核细胞计数（Mon）、嗜酸粒细胞计数（Eos）、嗜碱粒细胞计数（Bas）、血小板分布宽度（PDW）、平均血小板体积（MPV）、大型血小板比例（P-LCR）、中性粒细胞与淋巴细胞比值（NLR）比较，差异均无统计学意义（P＞0.05）；3组患者的性别、EIns使用史、高血压病史、高尿酸血症/痛风病史、高血脂病史、NAFLD病史、BMI、HbA1c、酮症发生率、血红蛋白（Hb）、红细胞分布宽度（RDW-SD）比较，差异均有统计学意义（p＜0.05）；其中，中INSmax组、高INSmax组的男性比例、HbA1c、酮症发生率均低于低INSmax组，EIns使用史、高血压病史、高尿酸血症/痛风病史、高血脂病史、NAFLD病史、BMI均高于低INSmax组，差异有统计学意义（p＜0.01）；高INSmax组的RDW-SD高于低INSmax组，HbA1c、Hb均低于中INSmax组，差异有统计学意义（p＜0.05，见表1）。

2.2 各组OGTT、IRT指标比较 3组患者的FPG、30、60、120、180 min GLU、FIns、30、60、120、180 min INS、INSmeasuremax、HOMA-β、HOMA-IR、tmax、GLUmax、Tmax、ΔT比较，差异均有统计学意义（p＜0.05）；其中，低INSmax组FPG、30、60、120、180 min GLU、GLUmax、Tmax均高于中INSmax组和高 INSmax组，FIns和30、60、120、180 min INS、INSmeasuremax、HOMA-β、HOMA-IR、ΔT均低 于中 INSmax组 和 高 INSmax组，差异有统计学意义（p＜0.05）；中INSmax组FPG和30、60、120、180 min GLU、GLUmax均 高 于 高 INSmax组，FIns、30、60、120、180 min INS、INSmeasuremax、HOMA-β、HOMA-IR、ΔT均低于高INSmax组，差异有统计学意义（p＜0.05，见表2）。

2.3 INSmax与其他指标的相关性分析 INSmax与年龄、病程、WBC、RBC、MCV、MCH、PLT、Neu、Lymph、Mon、Bas、RDW-SD、PDW、MPV、P-LCR、NLR、tmax无直线相关性（P＞0.05）；INSmax与 BMI、Eos、FIns、30、60、120、180 min INS、INSmeasuremax、HOMA-β、HOMA-IR和 ΔT呈 正 相 关（p＜0.05）；INSmax与HbA1c、Hb、FPG、30、60、120、180 min GLU、GLUmax、Tmax呈负相关（p＜0.05，见表 3）。

2.4 T2DM患者INSmax的影响因素的多因素Logistic多元回归分析 以 INSmax（≤ 30.0 mU/L=1，＞30.0～62.5 mU/L=2，＞62.5 mU/L=3）为因变量，以性别（男=1，女=2）、EIns使用史（无=1，有=2）、高血压病史（无=1，有=2）、高尿酸血症/痛风病史（无=1，有=2）、高血脂病史（无=1，有=2）、NAFLD病史（无=1，有=2）、HbA1c、酮症（无=1，有=2）、FPG、30、60、120、180 min GLU、HOMA-β、HOMA-IR、GLUmax、ΔT 为自变量，进行多因素Logistic回归分析，结果显示，高FPG、高180 min GLU是T2DM患者INSmax的危险因素，高HOMA-IR是T2DM患者INSmax的保护因素（p＜0.001，见表4）。

表4 T2DM患者INSmax的影响因素的多因素Logistic回归分析Table 4 Multivariate Logistic regression analysis of the associated factors for INSmax level in T2DM patients

表1 各组一般资料及实验室指标比较Table 1 Comparison of the clinical data and laboratory test results among low，medium and high INSmax groups

表2 各组OGTT、IRT指标比较Table 2 Comparison of OGTT and IRT parameters between low，medium and high INSmax groups

表3 INSmax与一般资料及实验室指标的相关性分析Table 3 Correlation analysis of INSmax level with clinical data and laboratory test parameters

3 讨论

T2DM患者在早期阶段FIns水平常发生改变（偏低或偏高），但胰岛β细胞储备功能尚无明显下降［12］，故该阶段治疗不依赖EIns；随着病程进展，胰岛β细胞功能逐渐衰退，从而导致一部分患者对口服降糖药失效，需用胰岛素控制GLU。葡萄糖负荷后INSmax是反映胰岛β细胞储备功能的指标。临床上常将葡萄糖负荷后INS水平作为糖尿病患者制定降糖方案的重要参考指标。

INSmax反映胰岛β细胞储备功能，INSmax越大，表明胰岛β细胞分泌功能越强，直接表现为葡萄糖负荷前后INS水平越高。本研究中，随着INSmax增大，T2DM 患 者 FIns、30 、60、120、180 min INS、INSmeasuremax和HOMA-β随之升高。葡萄糖负荷后，INS的分泌过程分为两个阶段：第一阶段发生在GLU急剧升高后的15 min内，在GLU升高后的最初3～5 min内，INS产生脉冲式分泌峰，INS分泌量可以达到基础分泌水平的10倍，该阶段INS分泌是由于胰岛β细胞内近质膜处的INS储存颗粒快速释放的结果［13］；第二阶段发生在第一阶段结束后的2～3 h内，INS分泌量大，持续时间长，分泌速率可快于第一阶段，该阶段INS分泌是由于胰岛β细胞内远离质膜处的INS储存颗粒和新合成的INS共同释放所致［14］。对于胰岛β细胞储备功能尚可的患者，INS分泌的两个阶段基本正常，葡萄糖负荷后INS分泌峰位置偏向INS分泌量大的第二阶段，即偏离葡萄糖刺激点（GLUmax点）；对于胰岛β细胞储备功能下降的患者，INS分泌第二阶段新合成的INS量减少，INS分泌量随之减少，葡萄糖负荷后INS分泌峰位置将偏向INS分泌的第一阶段，即靠近葡萄糖刺激点。故本研究结果显示，随着INSmax增大，T2DM患者ΔT逐渐增大。

高胰岛素血症（hyperinsulinemia，HI）与IR的相互因果关系一直是糖尿病研究领域讨论的热点［15］。在发展为糖尿病的早期阶段会经历“GLU升高→INS分泌增加→GLU恢复正常→GLU再升高”的过程，在这一过程中部分患者呈现INS水平正常甚至INS水平偏高而GLU升高的现象，即机体组织对INS不敏感导致高GLU，这一阶段内源性INS代偿性增加导致机体出现IR；在糖尿病早期阶段，胰岛β细胞储备功能尚存，IR导致机体生理量的INS不能使GLU恢复正常，需借助INS促泌剂刺激胰岛β细胞分泌潜能，使其INS分泌达极限，从而导致患者体内的INS分泌总量超过生理量，出现HI。因此，可以认为HI导致IR，IR又进一步促进HI。本研究结果显示，HOMA-IR随着INSmax的升高而升高，也进一步说明INS水平升高是导致IR的主要原因。

GLU是刺激INS分泌最重要的物质，GLU水平对INS分泌起决定性作用［16］。有研究显示，当FPG在正常高值时，INS早相分泌已明显受损；当FPG在5.6～6.1 mmol/L时，INS早相分泌已降至最大值的50%［17］。对于T2DM患者，当FPG＜7.8 mmol/L时，INS晚相分泌的绝对值高于正常，但对于相应的GLU水平而言，仍属降低；当FPG＜7.8 mmol/L时，随着GLU水平的升高，INS晚相分泌的量逐渐降低；当FPG达10.0～11.0 mmol/L时，INS晚相分泌显著缺乏［18］。IRT曲线为INS早相和晚相分泌的综合呈现。实际上，不论是FPG，还是葡萄糖负荷后GLU（30、60、120 、180 min GLU），只要达到或超过上述范围，即可导致INS早相分泌及晚相分泌功能减低，葡萄糖负荷后INSmax水平即降低。对于T2DM患者，葡萄糖负荷后INSmax水平与葡萄糖负荷前、后的GLU水平呈负相关。本研究显示，随 着 INSmax升 高，T2DM 患 者 FPG、30、60、120、180 min GLU、GLUmax逐渐降低。HbA1c反映GLU的平均水平，其与GLU的变化趋势是一致的，故随着INSmax升高，T2DM患者HbA1c亦逐渐降低。

对于绝大多数T2DM患者（葡萄糖负荷后INS不适当分泌导致低GLU者除外）而言，餐后GLU总体水平高于基础GLU。故相对于FPG，餐后GLU（＞7.8 mmol/L）对INS分泌功能的损害程度更大，尤其是在OGTT中葡萄糖迅速由小肠吸收入血，短时间内GLU攀升至10.0～11.0 mmol/L甚至更高，导致INS分泌功能完全被抑制，当GLU进一步升高时，胰岛β细胞对葡萄糖刺激无反应。故在葡萄糖负荷后GLU的可能范围内，INS释放量与GLU变化趋势的相关性具有不确定性。T2DM患者在OGTT试验后3～4 h GLU可降至基础水平，故180 min GLU与FPG最接近。本研究多因素Logistic回归分析显示，高FPG和高180 min GLU为INSmax的危险因素，表明在通常情况下（基础GLU可能范围内），相对于葡萄糖负荷后GLU，基础GLU与INSmax具有更稳定的相关性。

本研究多因素Logistic回归分析结果显示，EIns的使用对INSmax无明显影响，考虑原因可能为：（1）EIns的使用对胰岛β细胞储备功能的改善程度有限，相对于胰岛β细胞尚存的储备功能而言可以忽略不计；（2）病程较长的T2DM患者胰岛β细胞储备功能已受损明显，故很难有所恢复，即使使用EIns也不会有明显改善。

综上所述，FPG、180 min GLU与T2DM患者INSmax水平呈负相关。FPG和180 min GLU代表基础GLU，即基础GLU水平与INSmax水平呈负相关。故对于T2DM患者来说，优先控制基础GLU比控制餐后GLU可能更有利于胰岛β细胞储备功能的恢复。HOMA-IR与T2DM患者INSmax水平呈正相关，进一步说明IR与高胰岛素血症相互促进，最终导致胰岛β细胞功能衰竭。因此，T2DM患者可以通过适当方法减轻IR，使INS水平保持在正常的范围内，延缓胰岛β细胞功能衰竭。

作者贡献：廖世波进行文章的构思与设计，统计学处理，撰写与修订论文；廖世波、吴敏进行研究的实施与可行性分析；朱钊、黄高、李玲、向成进行数据收集；朱钊、黄高进行数据整理；廖世波、黄淑玉、邹毅进行结果的分析与解释；吴敏负责文章的质量控制及审校，对文章整体负责，监督管理。

本文无利益冲突。