大学生人群中肥胖症与氧化应激相关性的初步研究

张 倩，佘 容，杨晓燕，尹春蕾，李丽娟，2*

（1.大理大学公共卫生学院，云南大理 671000；2.大理大学天然抗氧化剂与抗氧化炎症研究院，云南大理 671000；3.大理大学东喜玛拉雅研究院，云南大理 671003）

21世纪人类疾病谱发生了重大的变化，引起这种变化的一个重要原因是人类膳食结构和能量摄入状况发生了根本性的改变〔1〕。目前在发达国家和大多数发展中国家，已经解决了能量摄入不足的问题，取而代之的是由于不良生活方式和行为所造成的能量摄入过剩的问题〔2〕，进一步导致超重及肥胖的发生。中华人民共和国国家卫生健康委员会2020年12月23日发布的最新调查结果显示〔3〕，我国体质量超重者和肥胖症患者总数已经接近总人口数的半数，并有加重的趋势，中国已经成为“胖子国”。肥胖率持续走高离不开由不良生活方式和行为所造成的能量摄入过剩问题〔2〕，能量摄入过剩除了会引起超重及肥胖，还会影响机体内活性氧（reactive oxygen species，ROS）自由基的生成〔4〕。当机体对氧化物的清除能力不足以清除过度生成的ROS时，会导致氧化系统和抗氧化系统的平衡失调，即发生氧化应激，氧化应激如果持续存在将会引起组织或细胞的功能紊乱和损伤，即发生氧化炎症〔5〕。机体内ROS过度生成除了可由能量摄入过剩引起，还与环境污染物暴露〔6〕和病原微生物的感染〔7〕有关。进入21世纪以来，随着传染性/感染性疾病发病率的下降，以及世界范围内（特别是中国）的环境污染问题正在逐步得到缓解，能量摄入过剩正在成为人体氧化应激和氧化损伤/氧化炎症的主要外部原因。在环境较为优良、无污染的情况下，如果机体没有受到病原微生物感染，机体内ROS主要来源于能量摄入过剩，ROS生成量与能量摄入量之间存在数量依存关系；同时，机体的肥胖程度与能量摄入量之间也存在数量依存关系，即可将肥胖症和氧化应激同时视为能量摄入过剩的下游平行病理学事件，它们是能量摄入过剩这个“母亲”产下的“孪生兄弟”，二者可能在病理作用机制和严重程度上存在“镜像关系”。体质指数（body mass index，BMI）是用来反映肥胖症的重要指标；尿液中8-羟基脱氧鸟苷（8-hydroxy-2＇-deoxyguanosine，8-OHdG）是反映氧化应激较为理想的指标，因其在体内的化学稳定性好，含量测定可为有效评价机体的氧化损伤提供帮助，在疾病病理研究过程中常作为氧化应激和氧化损伤的生物标记物〔8〕，广泛用于研究环境因素暴露导致机体氧化损伤/氧化炎症及其对人体健康和相关疾病的影响〔9-10〕。由于尿液中8-OHdG含量测定的采样过程是非创伤性的，8-OHdG的水平很可能反映了DNA的氧化损伤程度〔11-12〕，因此在实际工作中具有良好的应用前景。本研究采用酶联免疫吸附试验（enzyme linked immunosorbent assay，ELISA）对人尿液中8-OHdG水平进行测定，结合BMI值，探讨能量摄入过剩、肥胖症与氧化炎症发生的相关性。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象随机抽取大理大学80名在校学生作为研究对象。纳入标准：①体质量正常者（18.5 kg/m2≤BMI＜24.0 kg/m2）；②超重者（24.0 kg/m2≤BMI＜28.0 kg/m2）；③肥胖者（BMI≥28.0 kg/m2）。排除标准：①体质量过轻者（BMI＜18.5 kg/m2）；②有抽烟习惯者；③年龄未满18岁者；④调查期间患有传染性/感染性疾病者。

1.2 研究方法采用ELISA试剂盒（江苏晶美）对研究对象尿液中的8-OHdG含量进行测定，并结合BMI值，探讨肥胖症与氧化应激发生的相关性。现场体检及尿液采样由参加过统一培训的专业调查人员进行。体检项目包括身高（cm）、体质量（kg）和血压（mmHg）。为确保数据的可靠性，要求研究对象测量前脱掉外套及鞋子，并在平静状态下测量血压，采用上臂式自动电子血压计测量收缩压（systolic blood pressure，SBP）和 舒 张 压（diastolic blood pressure，DBP）。采集研究对象空腹中段晨尿10 mL进行8-OHdG水平测定，为减少其他因素干扰，采样后置于-80℃冰箱储存备用。

1.3 分组根据BMI值将研究对象分为正常组、超重组和肥胖组，其中，正常组：18.5 kg/m2≤BMI＜24.0 kg/m2；超重组：24.0 kg/m2≤BMI＜28.0 kg/m2；肥胖组：BMI≥28.0 kg/m2。

1.4 尿液中8-OHdG含量测定采用ELISA试剂盒检测研究对象尿液中8-OHdG含量，每人平行2份。用酶标仪在450 nm波长下检测吸光度（OD）值。以标准品浓度0.00、6.25、12.50、25.00、50.00、100.00 ng/mL为横坐标，以OD值为纵坐标，绘制标准曲线，根据标准曲线计算各样品中8-OHdG的含量。采用尿Cr校正，计量单位为ng/mgCr。

1.5 统计学处理使用Excel软件收集和整理数据，应用SPSS 17.0软件对尿液中的8-OHdG水平与BMI值进行线性相关分析与单因素方差分析，探讨肥胖症与氧化应激发生的相关性，以双侧α=0.05为检验水准。

2 结果

2.1 研究对象基本资料结果显示，男生与女生之间年龄、DBP比较差异无统计学意义（P＞0.05）；身高、体质量和SBP比较差异有统计学意义（P＜0.05）。见表1。

表1 研究对象基本资料（x±s）

2.2 不同组别研究对象尿液中8-OHdG水平比较结果显示不同性别间的BMI分布存在差异，差异有统计学意义（χ2=18.12，P＜0.001）。见表2。不同组别研究对象尿液中8-OHdG含量结果显示：肥胖组和超重组尿液中8-OHdG平均含量高于正常组；在进行性别分组后，相同性别的肥胖组和超重组尿液中8-OHdG平均含量也高于正常组，即不存在性别差异。见表2。单因素方差分析显示，无论男女，肥胖组和超重组尿液中8-OHdG平均含量均高于正常组，且差异具有统计学意义（P＜0.05）。见图1。进一步采用多重比较发现：体质量正常的人群尿液中8-OHdG含量低于肥胖者，且差异具有统计学意义。见表3、图2。

图2 体质量正常者与超重者、肥胖者尿液中8-OHdG含量的多重比较图

表3 不同组别研究对象BMI多重比较结果

图1 不同组别研究对象尿液中8-OHdG含量的单因素方差分析图

表2 不同组别研究对象BMI、尿液中8-OHdG水平比较

2.3 BMI与尿液中8-OHdG水平的线性相关分析以BMI为自变量，尿液中8-OHdG含量为因变量，进行线性相关分析，结果显示：无论男女，或不分性别，其BMI值均与尿液中8-OHdG含量呈正相关，且差异有统计学意义（P＜0.05），其中r男生=0.332（P=0.004 4＜0.05）、r女生=0.338（P=0.002 0＜0.05）、r合计=0.341（P＜0.001）。见图3。

图3 研究对象BMI和尿液中8-OHdG含量的相关分析图

3 讨论

3.1 生物标志物尿液中8-OHdG的分子病理学意义氧化应激反映了机体内ROS的产生和积累之间平衡的紊乱，ROS的过度产生对细胞生理学具有负面影响〔13〕。当ROS浓度过高时，会发生蛋白质、脂质和DNA的氧化损伤，从而引起细胞结构和功能的改变。DNA损伤通常主要通过碱基切除修复途径修复，而氧化产物则通过尿液排出〔14〕。8-OHdG是目前研究最广泛的氧化代谢产物之一，被认为是DNA氧化损伤的生物标志物〔15-16〕。Kasai和Nishimura于1984年首次报道了由氧自由基形成的8-OHdG〔17〕。研究表明，8-OHdG具有组内相关系数高、变异系数低、可重复测量等优点，是现场调查人体生物样品中反映氧化应激最合适的生物标志物〔18〕。8-OHdG可以通过层析技术（如气相色谱GC或液相色谱LC）和ELISA进行定量测定，操作方便，是目前国际上测量机体氧化损伤/氧化炎症使用范围最广的分子病理学生物标志物。

3.2 本研究的科学意义和价值本研究是课题组团队正在开展的“能量摄入过剩与氧化炎症：中国大学生氧化炎症诊断标准的研究”的一个预试研究，选用BMI作为反映能量摄入过剩的指标，尿液中8-OHdG作为反映机体氧化损伤/氧化炎症的生物标志物。众所周知，BMI除了能够反映个体能量摄入过剩的状态之外，也是判断体质量超重和肥胖的重要指标〔19〕。在本研究中，将80名非吸烟大学生纳入研究，结果显示，肥胖者和超重者尿液中8-OHdG含量均高于体质量正常者，且差异具有统计学意义（P＜0.05），这与Hopf等〔9〕、Bergamaschi等〔10〕的研究结果一致。以BMI为自变量，尿液中8-OHdG含量为因变量，进行线性相关分析，结果显示，r男生=0.332（P=0.004 4）、r女生=0.338（P=0.002 0）、r合计=0.341（P＜0.001），即尿液中8-OHdG与BMI之间呈正相关，与Barregard等〔11〕的研究结果（r=0.431）以及Zanolin等〔12〕的研究结果（r=0.266）十分接近。本次研究在进行BMI与尿液中8-OHdG含量的线性分析时并未进行分组处理，因此获得的r值处于一个中间水平，而Zalewska等〔20〕在其研究中将研究对象按照BMI值分为健康组、超重组及肥胖组，发现健康组尿液中8-OHdG含量与BMI无相关性，超重组及肥胖组尿液中8-OHdG含量与BMI呈显著正相关（r=0.904）。

值得特别指出的是，上述结果并不能表明BMI与8-OHdG含量之间存在因果关系，因为8-OHdG与BMI都只是能量摄入过剩事件的下游平行事件〔21〕，肥胖症产生的途径是：能量摄入过剩→脂肪蓄积→脂肪细胞增生→肥胖症；氧化炎症产生的途径是：能量摄入过剩→电子泄漏→ROS大量生成→氧化损伤/氧化炎症。肥胖症和氧化炎症二者的关系可以形象地描述为“病理学孪生兄弟”。当然，机体内ROS产生的途径不仅仅只有“能量-线粒体途径”一种，还包括“污染物-内质网途径”和“病原微生物-吞噬细胞途径”等，但是在我国和全世界环境污染和传染性疾病日益减少的情况下，能量摄入过剩已经成为导致氧化损伤/氧化炎症的主要原因，是未来防治氧化炎症的主攻方向。本研究的科学意义和价值是首次用人群流行病的方法探索能量摄入过剩、肥胖症和氧化应激/氧化炎症三者之间的关系，为下一步借助肥胖症的诊断标准来探索氧化炎症的诊断标准打下一定的基础。

3.3 对氧化炎症诊断标准研制工作的展望根据2019年的统计数据，中国前五位的死因分别是心脑血管疾病、肿瘤、慢性呼吸系统疾病、神经系统疾病和糖尿病肾病。在中国，它们引起死亡的构成比高达86.21%。近期研究表明，这5类疾病的发生和恶化都与氧化炎症有密切关系。因此，抗氧化炎症工作将是改善中国大健康的关键问题之一。目前，氧化炎症的诊断标准是有效防治氧化损伤相关疾病的技术瓶颈，是做好易感人群氧化炎症防治工作的一个关键问题。防治高血压病时，有高血压病的诊断标准，可以作为了解患者高血压病情的有效工具；防治糖尿病时，有糖尿病的诊断标准，可以作为了解患者糖尿病病情控制情况的工具；防治肥胖症时，有肥胖症的诊断标准，可以作为了解肥胖症病情发展的工具。类似的医学诊断标准在对慢性传染性疾病的预防和治疗中不胜枚举，但对于氧化炎症这样一种重大的公共卫生或临床问题，国内外均缺少相应的诊断标准，这将是防治氧化损伤相关疾病和防治抗氧化炎症亟待解决的重要问题，也是未来团队研究工作的一个重点方向。