基于血清中鸢尾素水平探讨卡格列净治疗2型糖尿病合并心血管疾病的相关机制

林雪莲 刘新宇

2019年国际糖尿病联盟（IDF）最新调查显示目前全世界患糖尿病总人数约4.63亿，预计11年后全球将达到5.78亿，26年后糖尿病患者将上升至7亿［1］，其中约70%的糖尿病患者死于动脉粥样硬化性心血管疾病（ASCVD）并发症［2］。2型糖尿病（T2DM）患者进行降糖药物治疗的同时，易并发ASCVD、心力衰竭、肾脏疾病等，从而增加了发生主要不良心血管事件的风险，因此ASCVD成为2型糖尿病患者致死或致残的主要原因，这与糖尿病患者长期的高血糖、高胰岛素血症、胰岛素抵抗、脂代谢异常等状态密切相关［3］。目前钠-葡萄糖协同转运蛋白2抑制剂（SGLT2I）发挥降糖作用的同时还有保护心血管的作用，通过降低肾糖阈，从尿液中排泄葡萄糖、能量及容量负荷，进而减轻体重、改善机体代谢功能，达到非胰岛依赖性降糖目的同时延缓T2DM患者靶器官损伤。动脉粥样斑块（AS）早期无明显症状，但可以通过氧化应激增加体内炎性、黏附因子及蛋白激酶C等因子水平，引起内皮功能受损，导致管腔内纤维斑块及动脉硬化斑块形成，增加患者心脑血管疾病发生的风险，故ASCVD的早期筛查及预测受到临床广泛重视。鸢尾素（Irisin）是近年来被发现的与糖脂代谢密切相关的细胞因子之一，与血管内皮功能异常相关［3］。鸢尾素能够使白色脂肪“褐色化”［4］，诱导解耦联蛋白-1表达增加，促进机体消耗能量，提高体内葡萄糖利用率，改善胰岛素功能抵抗［5］，有效调节糖脂代谢。不仅如此，鸢尾素还可能靶向到达受损部位发挥抗炎及抑制氧自由基形成的作用，抑制炎症细胞聚集、氧化应激化，延缓AS发展。近几年来鸢尾素保护心血管相关机制成为学者研究的热点话题，其很可能成为治疗2型糖尿病ASCVD的潜在靶点。目前大量研究证明卡格列净和鸢尾素对心血管均有保护作用，但卡格列净可能通过调节鸢尾素水平改善T2DM并发ASCVD的机制尚不明确且相关研究鲜少，为探讨二者相关性开展本研究，报告如下。

1.资料与方法

1.1 一般资料 本研究纳入2020年12月至2021年6月于锦州医科大学附属第一医院住院的2型糖尿病患者144例，年龄58～65岁，糖尿病的诊断都符合1999年世界卫生组织制定的标准。本研究经锦州医科大学附属第一医院伦理委员会批准，纳入患者家属签署知情同意书，如用药期间出现特殊不适情况须立即终止。

1.1.1 WHO糖尿病专家委员会（1999）诊断标准：有典型糖尿病症状（烦渴多饮、多尿、多食、不明原因的体重下降）并且符合以下三项中的一项：随机血浆葡萄糖检测≥11.1mmol/L，空腹血浆葡萄糖检测≥7.0mmol/L，葡萄糖耐量试验2h血糖葡萄糖检测≥11.1mmol/L。

1.1.2 糖尿病并发心血管疾病诊断标准：①患者确诊糖尿病病史长达10年以上；②心脏扩大合并心脏收缩功能减低的证据，心脏彩超提示女性左室舒张横径大于50mm，男性大于55mm，同时左室收缩功能减低，射血分数小于45%；③致病的高危因素有动脉粥样硬化、高血糖、高血脂、高胆固醇、年龄、家族史等；④排除高血压性心脏病、冠心病、心脏瓣膜病等其他心脏病。

1.1.3 颈动脉粥样硬化（CAS）诊断标准：IMT增厚（IMT 0.9～1.3mm）和（或）斑块形成（斑块突出于内膜表面或IMT＞1.3mm）。

1.2 研究方案 入选锦州医科大学附属第一医院诊疗的T2DM患者144例，根据ASCVD诊断标准分为单纯T2DM（A组）84例和T2DM合并ASCVD（B组）60例。两组患者再按随机数字表法分别分为两个亚组；给予常规降糖药或常规降糖药联合卡格列净降糖治疗，即单纯T2DM患者42例给予常规降糖药物（A1组），42例口服常规降糖药联用卡格列净（A2组）；合并ASCVD患者30例给予常规降糖药（B1组），口服常规降糖药联用卡格列净30例（B2组）。各组患者一般资料，包括姓名、性别、年龄、生活方式、吸烟史、基础运动量（近期无剧烈且大量运动）、肾小球滤过率（GFR＞60ml/min）等差异均无统计学意义（P＞0.05）。

1.3 观察指标 所有受检者均测定BMI、SBP、FPG、HOMAIR（按照稳态评估法计算HOMAIR=FPG×FIns/22.5）、TC、TG、LVEF、鸢尾素及IMT指标，分析应用卡格列净前后的变化，探讨相关机制。

1.4 血清鸢尾素水平检测 使用人鸢尾素酶联免疫吸附试验（ELISA）试剂盒双抗体一步夹心法，严格按照说明书进行测定，往预先包被鸢尾素抗体的包被微孔中依次加入标本、标准品、辣根过氧化物酶（HRP）标记的检测抗体，经过温育并彻底洗涤。用底物3，3'，5，5'-四甲基联苯胺（TMB）显色，TMB在过氧化物酶的催化下转化成蓝色，并在酸的作用下转化成最终的黄色。颜色的深浅和样品中的鸢尾素呈正相关。用酶标仪在450nm波长下测定吸光度（OD值），计算样品浓度。

1.5 统计学方法 使用SPSS 23.0软件分析，计数资料比较运用卡方检验，计量资料以（均数±标准差）表示，各组间均数分析采用单因素方差分析及t检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2.结果

2.1 各组间用药后观察指标比较 单纯T2DM组和T2DM合并ASCVD组中，应用卡格列净组BMI、SBP、FPG、HOMAIR、IMT、HbAlc、LVEF、TC、TG均低于传统降糖组；在相同用药条件下，T2DM合并ASCVD组均高于单纯T2DM，差异有统计学意义（P＜0.05）；年龄及性别差异均无统计学意义（P＞0.05）。详见表1。

表1 各组间用药后观察指标比较

2.2 各组间鸢尾素比较 单纯T2DM组和T2DM合并ASCVD组中，应用卡格列净组鸢尾素高于传统降糖药物治疗；相同用药条件下，T2DM合并ASCVD组较单纯T2DM组鸢尾素水平降明显降低，差异有统计学意义（P＜0.05），见表2。

表2 各组间鸢尾素比较 单位：μg/L

2.3 鸢尾素与一般临床资料相关性 经Pearson相关分析提示鸢尾素与BMI、SBP、FPG、HOMA-IR、IMT、HbAlc、LVEF、TC、TG呈负相关（P＜0.05），详见表3。

表3 鸢尾素与临床资料相关性

3.讨论

近年来糖尿病患病率逐年上升，并发症的防治是糖尿病防治的重点，而预防和治疗心血管疾病尤为重要。因此对糖尿病合并ASCVD的早期诊断及筛查成为研究领域的热点课题。鸢尾素是一种主要由肌肉分泌的多肽类物质，是Ⅲ型纤连蛋白结构域包含蛋白在蛋白酶水解后产生，进入血液循环发挥作用［6］，其中蛋白5（FNDC5）嵌入细胞膜的跨膜蛋白，含有一个信号肽、两个纤维连接蛋白结构域和一个疏水结构域，运动刺激PGC-1α的表达，促进FNDC5的表达，从而提高鸢尾素的水平［7］。研究表明机体中的高糖环境可以减少NO等抗氧化物质的合成，从而增加血管内炎症反应［8］，进一步损伤人体大血管，造成体内鸢尾素水平明显降低。有学者发现鸢尾素可能通过抑制巨噬细胞向泡沫细胞转化和抑制ox-LDL与TM诱导的巨噬细胞凋亡来稳定斑块，可能对AS斑块的进展和稳定性具有治疗作用［9］，因此鸢尾素有可能成为ASCVD临床预测指标。本研究结果显示：鸢尾素水平与FPG、HOMAIR、HbAlc负相关，也与TC、TG负相关，说明鸢尾素参与机体糖脂代谢。研究报道，鸢尾素能改善胰岛β细胞功能和抑制高糖诱导的细胞凋亡，机制主要是通过ERK（细胞外调节蛋白激酶）和p38 MAPK（p38丝裂原活化蛋白激酶）信号通路促进INS-1（大鼠胰岛细胞瘤细胞）细胞增殖，调节BCl2、Bax、Bclxl的表达［10］，进一步说明鸢尾素能够抑制因长期糖脂代谢紊乱导致的血管内皮细胞受损。鸢尾素主要通过cAMP（环磷酸腺苷）-PKA（蛋白激酶A）-HSL（激素敏感性脂肪酶）途径促进脂解作用［11］，还能直接影响脂肪细胞，抑制炎性细胞因子如肿瘤坏死因子-α和白介素-6的表达［12］，进而治疗ASCVD。本研究结果提示鸢尾素与IMT、LVEF呈负相关，相关系数分别为-0.179和0.555。这两项指标能够作为评价心血管相关疾病的重要指标，进一步提示鸢尾素能够成为ASCVD抵抗因子。Zhang等［13］通过细胞实验发现，鸢尾素通过单磷酸腺苷激活的蛋白激酶（AMPK）减轻糖脂毒性状态下小鼠INS-1E细胞脂肪的过度生成，通过靶向抑制血管内皮氧化应激物产生，保护血管内皮细胞，改善心肌缺血再灌注的损伤，故鸢尾素有望成为冠状动脉疾病（CAD）严重程度的独立预测因子。以上均提示鸢尾素可能成为内皮功能障碍、代谢紊乱、动脉粥样硬化性心血管疾病治疗的重要靶点，相关机制尚需更多学者研究证明。

迄今为止没有确凿证据证明传统降糖药能降低患者心血管相关疾病的发生率，也有研究表明某些降糖药可能会增加T2DM患者因心脏衰竭的住院率［14］。近年来发现新型降糖药钠-葡萄糖协同转运蛋白2抑制剂，代表药物有卡格列净、恩格列净等，对心血管有一定的保护作用。SGLT-2主要分布在肾脏近曲小管S1段，是一种低亲和力、高转运能力的转运体，主要生理功能是在肾脏近曲小管完成肾小球滤过液中90%葡萄糖的重吸收，增加尿糖排泄［15］。本试验结果提示卡格列净可以降低FPG、HOMA-IR水平，有研究证实SGLT2i可使HbA1C下降0.37%～1.6%［16］，空腹血糖下降9～38mg/dl。本试验结果显示卡格列净也可以降低BMI、SBP、TC、TG水平，故证明卡格列净降压的同时还参与糖脂代谢，与相关研究一致［17］，主要机制可能通过肾脏对钠离子及葡萄糖的重吸收引起渗透性利尿，调节机体容量改善血液对心血管的侧压力，缓解心脏容量负荷［18］。Wu等［19］分析SGLT2i可以通过调节瘦素及脂肪连接蛋白水平，恢复促炎和抗炎脂肪因子间平衡发挥心血管保护效应。卡格列净预防ASCVD主要通过内皮保护作用，其机制可能降低斑块内浸润的巨噬细胞和T淋巴细胞以及主动脉炎症细胞因子mRNA的表达水平，抑制细胞凋亡，增强内皮细胞的结构和功能，进一步降低ASCVD的患病风险。

本研究结果显示，卡格列净与鸢尾素浓度密切相关，应用卡格列净后ASCVD患者比单纯T2DM血清中鸢尾素水平降低；合并ASCVD患者应用卡格列净后鸢尾素浓度较传统降糖药显著升高，可以证明血清中鸢尾素水平降低，提示患者发生ASCVD的风险显著增加，而卡格列净可以有效提高血清中鸢尾素水平，以治疗ASCVD。综上所述，本研究可以证明卡格列净通过提高鸢尾素水平激活ERK和p38 MAPK信号通路改善胰岛细胞功能，减低脂肪细胞炎症细胞因子mRNA的表达，改善糖脂代谢，抑制细胞凋亡保护内皮细胞，进而治疗T2DM合并动脉硬化性心血管疾病，但机制尚需大量临床研究证明。