2型糖尿病的生物标志物研究进展

曹玉民

天津市宝坻区宝平医院全科 301899

目前，临床上常用于糖尿病检测方法为：空腹血糖、尿糖、糖化血红蛋白、糖耐量、血清胰岛素、胰岛细胞抗体、胰岛素抗体等[1]，但是现行方法存在诸多不足，如空腹血糖易受到多种生理因素的干扰，在评估糖尿病风险时结果不够稳定；口服葡萄糖耐量实验操作不便，不适于大规模筛选分析；糖化血红蛋白在诊断糖耐量受损时敏感度较低，且时效性较差，不能有效地反映受试者短期内的血糖变化[2]。近年来，更多的研究集中在探索糖尿病发展的生物学过程与临床表现之间的关系，并尝试发现全新的生物标志物，以提升对糖尿病患者的诊断、治疗与病情监测能力[3]。本文总结了近年来关于2型糖尿病生物标志物研究的最新进展，为临床上更加合理、有效地检测与监控糖尿病的发生、发展提供了理论依据。

1 生化标志物

1.1 代谢组学标志物 大量研究表明，脂代谢、糖代谢等代谢异常与2型糖尿病的发生、发展密切相关[4]，基于代谢组学的糖尿病生物标志物研究逐渐成为热点[5]。大量研究报道，氨基酸及其衍生物的含量与糖尿病的发生显著相关，如谷氨酸盐含量与糖尿病的发生呈正相关，谷氨酰胺、甘氨酸、丝氨酸含量与糖尿病的发生呈负相关。Il’yasova团队发现，尿液F2-异丙醇的含量与2型糖尿病的风险呈负相关[6]。Wang团队分析了70种代谢中间产物，发现2-氨基己二酸(2-aminoadipic acid,2-AAA)的高表达与糖尿病风险最为相关[7]。有趣的是，2-AAA水平与糖化血红蛋白水平无显著相关性，而与空腹胰岛素及胰岛素耐受的影响因素显著相关。Knebel团队通过比较具有和不具有2型糖尿病家族史的临床表型健康人群的血浆样本，发现由脂质引起的代谢产物变化能够作为糖尿病相关的生物标志物。该项研究指出，在发展为高血糖症状之前，高危人群的代谢物成分已发生显著变化，并可借助该变化来区分糖尿病高危人群。

1.2 其他生化标志物 Ghosh团队报道，糖化补体调节蛋白(Glycated complementary regulatory protein CD59, GCD59)能够有效区分糖尿病患者和健康人群，ROC分析结果显示，GCD59的曲线下面积(Area under the curve, AUC)可高达0.98，灵敏度和特异度分别为93%和100%。Zhang团队通过等离子金芯片监测糖尿病患者血清抗胰岛细胞自身抗体的含量，发现该方法区分糖尿病患者与健康人群的灵敏度和特异性可高达100%和85%，但该技术平台的时间与经济成本仍有待进一步改善。同时，多种标志物联用的综合分析法也备受关注。Borges团队使用主成分分析法(Principal component analysis, PCA)来评估多种生物标志物对糖尿病患者的诊断能力，并尝试找出一组数量最少、效果最优的标志物组合。最终，这组标志物被分为糖化标志物、氧化标志物和截断标志物，其中糖化标志物包括白蛋白、β2微球蛋白、胱抑素C、维生素D结合蛋白和C反应蛋白；氧化标志物包括亚硫酸化载脂蛋白A1和载脂蛋白CI；截断标志物包括趋化因子CCL5和载脂蛋白CI的N末端截断肽。尽管该方法在诊断糖尿病患者上展现出有限的价值，但在糖尿病分型方面具有良好的应用前景。Bishnoi团队共纳入了19种血液来源的生物标志物，这些标志物与血糖、胰岛素耐受、胰岛β细胞的功能密切相关[8]。经过随访评估，该方法能够有效检测早期胰岛素耐受或代谢疾病人群，且在诊断效果上优于空腹血糖与糖化血红蛋白。重要的是，被空腹血糖与糖化血红蛋白指标评估为高危人群的非糖尿病患者中，大部分经多标志物联用法诊断为低危人群的群体在后续随访中并未继续发展成为糖尿病患者，而是血糖水平逐渐趋于正常；而在一开始被空腹血糖与糖化血红蛋白指标评估为低危人群，而被多标志物联用法诊断为高危人群的非糖尿病患者，则更多地发展成为糖尿病患者。

2 分子标志物

检测2型糖尿病的分子标志物相关研究主要集中于微小型RNA(microRNAs, miR),这是一类小型非编码RNA，以miR为标志物的研究已广泛存在于肿瘤、心血管疾病等领域。Erener团队发现，急性胰岛β细胞死亡和慢性高血糖的小鼠中，富集在胰岛细胞的miR-375在血浆中的水平显著升高。进一步研究表明，STZ诱导糖尿病小鼠模型可显著提高血浆miR-375含量。该变化要早于血糖升高和糖尿病发病时间，且在糖尿病发生、发展过程中呈现持续高表达的趋势。Erener团队认为，miR-375可以作为胰岛β细胞死亡和糖尿病预测的潜在标志物。Yang团队通过对2型糖尿病患者与糖尿病前期人群的血浆miR进行高通量筛选分析，发现了8种在2型糖尿病患者血浆中显著减少的miR，其中miR-23a在2型糖尿病患者与糖尿病前期人群中含量均比健康人群显著下降。对2型糖尿病患者与健康人群的ROC分析结果表明，miR-23a能够有效区分2型糖尿病患者与健康人群(AUC 0.835)，灵敏度和特异度可达79.2%和75%，但是对于糖尿病前期人群和健康人群的区分能力有待进一步提高(AUC 0.69)，灵敏度和特异度仅为70%和60%。Zhang团队发现，血浆miR-126在2型糖尿病患者与高危人群中的含量要显著低于健康人。Liu团队通过实时荧光定量PCR检测2型糖尿病患者与健康人群血浆miR-126的水平，结果同样显示2型糖尿病患者血浆miR-126显著低于健康人群。ROC分析结果表明，miR-126能够有效区分2型糖尿病患者与健康人群(AUC 0.893)。同时，miR-126的水平还与疗效显著相关，提示血浆miR-126不仅是一个2型糖尿病诊断标志物，还可用于疗效监测与评价。Zhang团队进一步研究发现，miR-126还可用于预测2型糖尿病的发生，血浆miR-126水平偏低的非糖尿病个体更易于发展为2型糖尿病，其灵敏度和特异度为77.78%和66.67%。此外，Al-Kafaji团队发现，血浆miR-15a水平在2型糖尿病患者与糖尿病前期人群中显著降低。ROC分析结果显示，miR-15a不仅能有效区分2型糖尿病患者与健康人群(AUC 0.846)，同时能够区分糖尿病前期人群与健康人群(AUC 0.852)。

3 分子影像学标志物

近年来，随着成像技术的快速发展，人们得以通过无创手段观测人体分子层面的生物学变化[9]。由于糖尿病的发展与胰岛β细胞的破坏或减少密切相关，较多研究集中在对于胰岛β细胞数量(β-cell mass, BCM)的成像方面。但是，由于胰岛β细胞仅占整个胰腺不足1%的体积[10]，对BCM的成像仍具有巨大的挑战。由于造影剂的毒性、对胰岛β细胞的成像灵敏度不足等问题，不论是核磁共振成像、PET-CT或者SPECT成像技术，至今都未取得令人满意的结果。此外，淋巴细胞浸润也是胰腺受损的重要指标，具有较高灵敏度的PET-CT与SPECT成像技术被广泛应用于淋巴细胞标志物的体内成像，如炎性因子IL-2，但该方法更多地应用于1型糖尿病与成人隐匿性自身免疫性糖尿病的检测。成像技术还广泛地应用于糖尿病的疾病监测，如肝脏、骨骼肌和脂肪组织的糖代谢变化。由于糖尿病多伴随肾脏、心脑血管、眼部、神经病变等复杂的并发症，PET-CT与SPECT也被用于检测相关器官的病变情况，如心血管疾病、心肌病、心脏自主神经病变、肾脏疾病、脑部疾病、足部病变等[11]。

综上所述，新型糖尿病生物标志物的发现使得糖尿病的早期、准确诊断有了较大的进展，但大部分生物标志物仍需要更多的临床数据来验证，同时在样本采集、检测方法与成本上加以优化，以更好地服务于临床。总之，糖尿病生物标志物的发现有助于更好地认识糖尿病的病理生理过程与分子机理，并从中找到有助于糖尿病早期诊断、疗效监测、药物研发的潜在靶点，为糖尿病的预防与治疗幵辟新的视野和方法。