高原低氧环境下2型糖尿病患者血清HIF-1α、VEGF与尿液smad1表达的相关性分析

景晓莉

(青海省交通医院 病理科，青海 西宁810000)

2型糖尿病(Type 2 diabetes mellitus，T2DM)是由多种原因引起的以慢性高血糖为特征的代谢紊乱，患者伴有糖、脂肪、蛋白质代谢异常，是常见的慢性疾病,T2DM发生发展与胰岛功能有关[1]。T2DM患者胰岛素抵抗水平存在种族差异，居住于高海拔地区的藏族人群糖耐量和糖尿病患病率显著增高[2,3]。缺血缺氧在T2DM周围神经病变及其他慢性并发症中发挥重要作用[4]。缺氧诱导因子-1α(hypoxia inducible factor-1α，HIF-1α)作为调节细胞内氧代谢的关键因子之一，对细胞缺氧起稳定作用[5]。血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)参与血管新生与重塑，参与机体应激和炎症等病理生理过程。尿smad1蛋白可作为糖尿病的早期诊断指标之一，反应患者的肾损伤情况[6]。HIF-1α可通过调节VEGF等基因表达，增强细胞在低氧下生存能力，与T2DM发生有关[7]。本研究通过检测高原低氧环境下T2DM患者血清HIF-1α、VEGF与尿液smad1表达的相关性，旨在为探讨高原低氧环境对T2DM发病的影响机制研究积累临床数据。

1 资料与方法

1.1 临床资料

选取2016年1月-2018年1月本院确诊并治疗的T2DM患者82例为研究对象，选取患者常居住地海拔3 000 m以上，其中男49例，女33例，年龄36-62岁，平均年龄(51.97±9.46)岁，病程2-10年。T2DM诊断标准符合1999年WHO诊断标准[8]：①患者表现出T2DM临床症状：多尿、多食、消瘦；②患者空腹血糖≥7.0 mmol/L或75 g无水葡萄糖负荷后2 h血糖≥11.1 mmol/L。纳入标准：①患者诊断标准符合T2DM标准；②患者常居地海拔在3 000 m以上；③患者及家属签署知情同意书；排除标准：①T1DM患者；②继发性肥胖、严重肝肾疾病患者；③合并其它系统性疾病，其他肾脏功能性损伤疾病患者；④近期接受免疫抑制剂、全身性糖皮质激素治疗的患者。选取同期健康体检者80例为对照组，对照组选取对象居住地海拔≥3000 m，其中男42例，女38例，年龄34-65岁，平均年龄(52.38±10.46)岁。两组患者年龄、性别差异无统计学意义(P>0.05)。本研究经医院伦理委员会审核通过。

1.2 方法

1.2.1样本采集

所有研究对象均于入院后采取静脉血3 ml，离心后分离上层血清，-20℃保存，留取患者24 h尿液标本，待所有标本收集完全后共同检测。

1.2.2血清HIF-1α、VEGF与尿液smad1水平检测

采用酶联免疫吸附(ELISA)法检测血清HIF-1α、VEGF水平、尿液smad1水平，所有标本均3孔检测，结果取平均值。所有操作均由同一工作人员在同一台仪器上，严格按照试剂盒说明书操作完成。

1.2.3其他指标检测

检测患者血压、甘油三酯(Triglyceride，TG)、胆固醇(Total Cholesterol，TC)、低密度脂蛋白胆固醇(Low Density Lipoprotein Cholesterol，LDL)、高密度脂蛋白胆固醇(High Density Lipoprotein Cholesterol，HDL)水平、空腹血糖(FBG)。

1.3 统计学分析

2 结果

2.1 一般资料比较

见表1。2组年龄、性别、DBP、SBP、TG、TC差异无统计学意义(P>0.05)，研究组血清HDL水平、BMI指数较对照组显著降低(P<0.05)，LDL、FBG水平显著升高(P<0.05)。

表1 一般资料比较

2.2 血清HIF-1α、VEGF与尿液smad1水平

见表2。研究组血清HIF-1α、VEGF与尿液smad1水平较对照组显著升高(P<0.05)。

表2 血清HIF-1α、VEGF与尿液smad1水平

2.3 血清HIF-1α、VEGF与尿液smad1表达水平相关性分析

血清HIF-1α与VEGF、尿液Smad1水平显著正相关(r=0.655,r=0.590,P<0.05),血清VEGF水平与尿液Smad1水平显著正相关(r=0.612,P<0.05)，见图1。

图1 血清HIF-1α、VEGF与尿液smad1表达水平相关性分析

2.4 影响T2DM发生的Logistic多因素分析

以患者发生T2DM为因变量，将BMI、血清HDL、LDL、FBG、HIF-1α、VEGF纳入Logistic回归分析，结果表明，FBG、HIF-1α、VEGF水平高是患者发生T2DM的危险因素(P<0.05)。见表3。

表3 影响T2DM发生的Logistic多因素分析

3 讨论

影响T2DM发生的因素较多，遗传因素、肥胖、生活方式、环境因素等可能与T2DM发生有关[9]。由于患者胰高血糖素、肾上腺激素等分泌增加，蛋白转换率增加等因素，导致基础代谢率升高，耗氧量增加，因而T2DM发生发展过程中存在一定程度的缺氧，生活在高海拔的人群体内会出现一系列生理改变，以适应低氧条件。HIF-1α是调节细胞内氧代谢的关键因子之一，可在特异性缺氧状态下发挥活性，对糖尿病及其并发症的发生发展起保护作用[10]。HIF-1蛋白具有一个对氧敏感的功能性α亚基，在正常氧条件下，HIF-1α可发生聚泛素化降解，抑制其转录活性。在缺氧条件下，HIF-1α可与应激蛋白热休克蛋白90结合，转移至细胞核，进而被磷酸化，在相关转录辅助激活因子协同下，与低氧反应作用元件结合，诱导包括VEGF、促血红细胞生成素等下游基因表达，参与葡萄糖转运及氧化应激等生理生化反应[11]。张展等[12]研究结果表明，HIF-1α受环境中氧浓度调节。随葡萄糖浓度增加，低氧对体外培养的人皮肤成纤维细胞中HIF-1α的调节作用可能受到抑制，且呈浓度依赖性，提示高葡萄糖浓度在低氧条件下可能抑制HIF-1α的功能[13]。Palazon等[14]研究表明，VEGF是HIF-1α的靶基因之一，可促进血管发生、形成，与内皮细胞增殖、迁移有关，可增强血管通透性。低氧条件下，HIF-1α可激活VEGF、糖酵解酶等多种基因转录，以增加机体供氧。糖尿病患者肾组织及血清VEGF水平升高。本研究结果表明，高原T2DM患者血清HIF-1α水平降低，VEGF水平降低，提示血清中HIF-1α、VEGF水平可能与高原低氧环境下T2DM发生有关，与张展等[12]研究结果一致。

Smads家族参与机体细胞因子转换生长因子-β及骨形成蛋白等信号转导过程，该过程在糖尿病及其并发症的发生发展中有重要作用。Smad1属于受体激活型Smads，磷酸化后具有活性。研究显示，肾脏中的Smad1主要定位于糖尿病大鼠的肾小球系膜区，因此，尿液中Smad1可能来源于血中，也有可能来源于系膜细胞。T2DM患者伴随有血糖升高，而血糖波动往往会带来严重的肾脏血管损伤，有研究表明，T2DM患者病程与肾脏损伤程度正相关[15]。Wang等[16]研究显示，T2DM患者尿液中Smad1蛋白高表达，提示患者可能存在一定程度的肾脏损伤。糖尿病患者中TGF-β1可诱导Smad1表达，间接介导肾小球硬化[17]。本研究结果表明，研究组尿液中Smad1蛋白高表达，提示T2DM患者发病可能导致尿液Smad1升高。Pearson分析结果显示，血清HIF-1α与VEGF、尿液Smad1水平显著正相关，血清VEGF水平与尿液Smad1水平显著正相关。Logistic回归分析结果表明，FBG、HIF-1α、VEGF水平是患者发生T2DM的独立危险因素，进一步表明，高原低氧环境下T2DM患者血清HIF-1α、VEGF水平水平与T2DM发病有关。本研究中，患者血清HIF-1α、VEGF水平、尿液Smad1水平较平原地区患者检测值降低[18,6]，但高于健康正常人，T2DM患者血清葡萄糖水平升高，推测高原缺氧环境下，血清葡萄糖可能在一定程度上抑制患者血清HIF-1α水平，进而诱导VEGF水平降低，其具体机制尚需进一步研究。

综上所述，高原低氧环境下T2DM患者血清HIF-1α、VEGF水平、尿液Smad1水平升高，血清HIF-1α与VEGF、尿液Smad1水平显著正相关。本研究不足之处，刘文秀等研究发现，T2DM发病具有一定的种族差异[2]，本研究取样地区数多民族聚居，未对患者民族进行分类统计，可能对检测结果造成一定偏倚，应在下步研究中进一步扩大样本量，进行分类统计研究。