Irisin在老年2型糖尿病患者中表达及与血压等临床指标的相关性

玄先法 王玉新 张以勤 周丽娜 许丽苹 武挺 张丝雨 赵本华 李莹

(1厦门医学院附属第二医院 厦门市第二医院肾内科，福建 厦门 361021；2厦门大学公共卫生学院分子疫苗学和分子诊断学国家重点实验室；3厦门市思明区筼筜街道社区卫生服务中心)

随着经济快速发展和生活水平提高，人们生活方式发生巨大转变，高热量饮食、低强度锻炼、肥胖等使得2型糖尿病(T2DM)的患病率快速增长，现已成为全球常见的流行性慢性内分泌和代谢性疾病。鸢尾素(Irisin)是2012年新发现的一种运动后骨骼肌释放的肌肉因子〔1〕，可诱导具有存储作用的白色脂肪转化为具有产热作用的棕色脂肪，增加机体能量消耗，促进新陈代谢，减轻体重，改善胰岛素敏感性〔2〕。有研究表明，Irisin水平降低与胰岛素抵抗、T2DM的发生有关〔3〕，T2DM患者血清Irisin水平低于正常人〔4,5〕，但也有不同结论〔6〕，而且关于老年人群血清Irisin水平的研究尚少。本研究主要探讨老年T2DM患者血清Irisin水平及与其可能相关的生化指标，并分析血清Irisin水平对T2DM的影响，初步为T2DM乃至其并发症诸如糖尿病肾病等疾病的防治提供理论依据。

1 材料与方法

1.1研究对象 从厦门市灌口镇建立的60岁以上常住居民的研究队列中选取90例T2DM患者作为病例组，年龄(64.21±4.03)岁，男39例，女51例，其临床表现与实验室检查结果均符合2011版美国糖尿病协会(ADA)关于 T2DM 的诊断标准，患者均无糖尿病肾病等并发症，排除其他类型糖尿病。从队列中按1∶1的比例，随机抽取性别相同、年龄相近(±5岁)的健康队列成员作为对照组，年龄(63.79±3.87)岁，男39例，女51例，对照组均无糖尿病、高血压、高脂血症、肥胖等代谢性疾病。所有研究对象无近期住院、其他重要疾病(如肝肾功能不全、肿瘤或免疫系统疾病)和其他重要治疗(如口服糖皮质激素)。研究经医院伦理委员会批准，所有参与者均提前告知研究目的并填写知情同意书。病例组和对照组年龄、性别差别无统计学意义(P>0.05)，提示两组间一般情况均衡可比。

1.2临床资料收集 收集所有研究对象的临床资料。记录其一般情况、病史等，主要内容包括一般人口学特征如年龄、性别；主要慢性疾病史：高血压、糖尿病、高脂血症等；家族主要慢性疾病及遗传性疾病史。测量身高、体重、血压(采用水银血压计进行测量)。研究对象均于清晨(空腹且无运动8 h以上)肘静脉采集外周血，一部分用于检测血红蛋白(HB)、肝功能〔丙氨酸氨基转移酶(ALT)、天门冬氨酸氨基转移酶(AST)、白蛋白(ALB)〕、肾功能〔血肌酐(Cr)、尿素氮(BUN)〕、血脂〔总胆固醇(TC)、三酰甘油(TG)〕、空腹血糖(FPG)等指标。另留血清样本2 ml室温下静置2 h后离心，取血清上层液置于EP管内，放-80℃冰箱保存待检Irisin水平。

1.3血清Irisin水平检测 使用人Irisin酶联免疫吸附试验(ELISA)试剂盒双抗体一步夹心法检测血清Irisin水平，严格按照说明书进行测定，往预先包被Irisin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Irisin呈正相关。用酶标仪在450 nm 波长下测定吸光度(OD 值)，计算样品浓度。试剂盒购自上海优选生物科技有限公司，该试剂盒证明对人类Irisin高度敏感。测定的灵敏度为1.0 ng/ml，标准品线性回归与预期浓度相关系数R≥0.990 0。

1.4统计学处理 采用SPSS19.0统计进行t检验、χ2检验、Spearman秩检验、Logistic回归分析。

2 结 果

2.1两组Irisin表达水平及临床指标比较 T2DM组Irisin水平低于对照组，差异具有统计学意义(P<0.05)；T2DM组BMI、收缩压(SBP)、舒张压(DBP)、TG、FPG高于对照组，差异具有统计学意义(P<0.05)；两组在HB、ALT、AST、ALB、Cr、BUN、TC差异无统计学意义(均P>0.05)，见表1。

表1 T2DM组与对照组Irisin水平及临床指标比较

2.2血清Irisin水平与临床指标的相关性 血清Irisin水平与SBP(r=-0.198)、DBP(r=-0.217)、ALT(r=-0.169)、TC(r=-0.158)、TG(r=-0.339)、FDG(r=-0.376)呈显著负相关(P<0.01,P<0.05,P<0.001)，与AST(r=-0.061)、ALB(r=-0.014)、Cr(r=0.069)、BUN(t=-0.260)无显著相关性(P>0.05)。

2.3Logistic回归分析T2DM影响因素 以有无T2DM为因变量(Y)，以血清Irisin水平、BMI、SBP、DBP、HB、ALT、AST、ALB、Cr、BUN、TC、TG、FPG为自变量(X)进行逐步Logistic回归分析。结果显示：Irisin为T2DM发生的保护因素(OR=0.994,95%CI:0.992～0.999)；SBP、FPG为T2DM发生的危险因素(SBPOR=1.126,95%CI:1.065～1.191)；FPGOR=5.952,95%CI:2.529～13.903)。

3 讨 论

随着老龄化、经济发展及人们饮食习惯、生活方式的改变，糖尿病发病率、患病率均越来越高，2013年《美国医学会杂志》报道〔7〕，上海交通大学附属瑞金医院2010年的调查显示，我国>18岁的人群糖尿病患病率为11.6%(应用WHO 1999年诊断标准)，其中主要为T2DM。尽管目前的研究一致认为运动对糖尿病等慢性非传染性疾病具有保护性作用，但是关于运动带来健康效益的内在机制并不完全明确。2012年初美国哈佛大学医学院Boström等〔1〕在《Nature》杂志上报道，运动能诱导过氧化物酶体增殖物活化受体γ协同刺激因子(PGC)-1α表达上调，PGC-1α激活可增加骨骼肌Ⅲ型纤连蛋白结构域(FNDC)5基因表达，其表达产物结构特征为Ⅰ型膜蛋白，经过剪切和修饰后,形成一个由112个氨基酸、分子量为12 kD的多肽Irisin。FNDC5基因主要在运动或受凉后从骨骼肌中释放〔8，9〕。Irisin可以被分泌、激活并转运到多个组织或器官发挥其相应的生理功能，如通过血液循环作用于白色脂肪，诱导解耦联蛋白-1表达增加，将白色脂肪转变为具有分解代谢脂肪特征的棕色脂肪，增加能量消耗和葡萄糖利用率，有效改善胰岛素抵抗,协同治疗肥胖和T2DM等代谢相关性疾病〔10,11〕。因此，运动能够改善胰岛素抵抗，发挥降糖作用，推测与运动增强骨骼肌分泌Irisin相关。以往关于Irisin的研究对象大多为成年人，且集中于研究Irisin与糖尿病、肥胖、非酒精性脂肪肝等疾病的关系〔12〕。在本研究老年人T2DM患者血清Irisin水平低于对照组，这与相关研究结果一致〔4,5,13,14〕。虽然T2DM患者Irisin水平降低的机制尚不完全清楚。但有学者认为，T2DM患者PGC-1α蛋白表达降低会导致FNDC5合成降低和Irisin生成减少，而这一点在发现Irisin之前就已经观察到〔15,16〕。另外，胰岛素抵抗导致高血糖和循环游离脂肪酸增加,也会导致PGC-1α活性下降〔17〕。动物模型显示〔18〕，被导入可以调控血清Irisin水平的FNDC5基因高热量饮食诱导致肥胖的小鼠模型，血清Irisin水平增加，体重下降，糖耐量和胰岛素敏感性增强。说明血清Irisin水平降低可能与胰岛素抵抗和糖尿病的发生发展有关。不同的是，Rana等〔6〕发现T2DM患者Irisin水平升高，但该项研究队列中，T2DM患者BMI明显升高〔平均BMI (31.5±5.4)kg/m2〕，平均体脂百分比和腹部(躯干)脂肪百分比较高，而且Irisin水平与肥胖(包括躯干脂肪百分比)之间呈强相关性，其研究队列中循环Irisin水平可能由肥胖程度决定。病理肥胖下，患者体内Irisin水平升高，可能是一种Irisin抵抗(类似于胰岛素抵抗)的体现，也可能是Irisin代偿性增多来提高患者体内的胰岛素敏感性〔19〕。因此，不同研究之间循环Irisin水平的差异可能至少部分与这些表型变量有关。此外，种族和饮食等差异也可能有所影响。

关于血清Irisin水平与ALT、AST的关系，2017年Shanaki等〔12〕对非酒精性脂肪肝患者的研究中，ALT、AST与Irisin呈负相关。而本研究中，血清Irisin水平与ALT呈负相关，与AST无明显相关性，研究结果的不同可能与入选研究样本量大小及人群不同等有关。目前认为，Irisin与一系列代谢相关性疾病，包括肥胖、T2DM和心血管疾病等有关〔20〕。Irisin参与调节肌肉细胞的线粒体功能、FNDC5基因的表达及其他代谢途径〔21〕,体外和动物实验表明Irisin对代谢途径有直接和间接的影响，主要作用于脂肪组织、肌肉和肝脏。首先，在脂肪组织，Irisin能够增强葡萄糖摄取〔22〕，刺激脂肪分解，抑制脂肪堆积〔23〕。其次，在肌肉组织，Irisin促进葡萄糖摄取、脂质摄取和代谢增加，减少糖原分解和糖异生〔24〕。在肝细胞，已证明Irisin可以减少氧化应激〔25〕，促进糖生成，抑制糖异生〔26〕，减少脂肪生成和脂质积累〔25〕。有研究表明，Irisin能够特异性地促进小鼠胰腺β细胞的生成，增加小鼠β细胞的数量〔27〕。总的来说，考虑到这些有利作用，Irisin作为改善胰岛素抵抗和T2DM的潜在新靶点〔28,29〕，有可能可用于胰岛素抵抗和T2DM的治疗〔30〕。本研究Logistic回归分析发现血清Irisin水平是糖尿病的保护因素，可能与Irisin参与改善糖代谢有关。T2DM人群Irisin水平下降则可能会导致肌肉摄取葡萄糖减少，加重脂质代谢紊乱，促进脂质生成和脂质积累，增加T2DM患者的心血管风险。

运动对糖尿病和肥胖等代谢性疾病的好处众所周知，利用新发现的Irisin途径来达到减少糖尿病发生等类似效果前景诱人。但Irisin从肌肉和脂肪组织中调控和释放的确切机制及循环Irisin影响营养稳态和内皮功能的多种作用仍需要更深入的基础研究、更大规模的临床研究进一步阐明，从而使Irisin最终在肥胖和T2DM治疗中发挥作用。