他克莫司与肾移植术后糖尿病相关性的单中心研究

王梓宇 董晨 王洪阳 王清海 郭琛 黄涛 纪建磊 曹延炜 董震

移植后糖尿病（post transplantation diabetes mellitus, PTDM）是指移植术后持续存在高血糖且符合美国糖尿病协会或世界卫生组织制定的糖尿病诊断标准[1]。PTDM作为肾移植术后常见的代谢并发症，可以导致移植术后感染和心血管不良事件发生率升高，严重地影响着移植肾和受者的长期存活时间[2-3]。现阶段报道的移植术后1年PTDM发生率差异较大，为2%～50%，这可能与人群不同、诊断标准不同以及免疫抑制药使用的差异有关[4-6]。《中国移植后糖尿病诊疗技术规范（2019版）》中指出免疫抑制药钙神经蛋白抑制剂、糖皮质激素等是导致PTDM发生的重要因素[7]。然而，目前肾移植受者PTDM发生的危险因素仍没有达成共识，因此探讨PTDM发生的主要危险因素具有重要意义。

他克莫司是肾移植术后免疫维持的主要药物，已被多项研究报道指出其是肾移植受者发生PTDM的独立危险因素[8-12]。当移植术后第1个月他克莫司谷浓度超过15～20 ng/mL时，PTDM发生率明显升高[13]。另外，当移植术后3个月内他克莫司谷浓度为10～25 ng/mL时，1年内PTDM的发生率可以达到接近20%[14]。然而，当将移植术后3个月内他克莫司谷浓度控制于8～16 ng/mL时，PTDM的发生率则可以降低[15]。目前关于他克莫司对PTDM影响的剂量与时间效应尚不统一，本研究通过临床资料分析及以他克莫司诱导糖尿病小鼠模型确定他克莫司对PTDM的影响，以期为肾移植受者术后不同时期的他克莫司浓度调整提供参考。

1 资料与方法

1.1 研究对象

收集2018年7月至2019年7月于青岛大学附属医院接受肾移植术的123例受者的临床资料。供肾均来源于公民逝世后器官捐献。肾移植术后立即给予以他克莫司为基础的免疫维持方案。

受者纳入标准：（1）术前无糖尿病或糖耐量减低；（2）接受公民逝世后器官捐献肾移植；（3）随访时间超过1年。排除标准：（1）没有定期随访以及随访期间更改免疫方案；（2）既往有肾移植史；（3）多器官移植；（4）参与其他临床试验者。所有供者三代以内直系亲属均已签署捐献同意书。本研究经青岛大学附属医院伦理委员会批准（编号：QYFYWZLL），所有参与者均签署书面知情同意书。

1.2 分组方案

根据受者术后是否发生PTDM分为PTDM组（19例）和非PTDM组（104例）。PTDM诊断标准：至少1次空腹血糖≥7 mmol/L，随机血糖≥11.1 mmol/L且有症状，或口服葡萄糖耐量试验（oral glucose tolerance test，OGTT）中2 h血糖≥11.1 mmol/L。

PTDM组，男16例，女3例，原发病包括IgA肾病7例、系膜增生性肾小球肾炎4例、高血压肾病2例、局灶性节段性肾小球硬化症1例、膜性肾病1例、多囊肾1例、其他3例；非PTDM组中，男72例，女32例，原发病包括IgA肾病39例、系膜增生性肾小球肾炎25例、膜性肾病8例、局灶节段性肾小球硬化症8例、高血压肾病9例、狼疮性肾炎2例、多囊肾2例、其他11例。

1.3 研究内容

收集两组受者的临床资料，其中包括移植术前资料如年龄、性别、体质量指数（body mass index，BMI）、低密度脂蛋白胆固醇、甘油三酯、糖化白蛋白水平；移植术后资料如免疫诱导药物、感染发生率（术后1年内）、排斥反应发生率（术后1年内）、糖皮质激素累积剂量（术后1年内）、术后他克莫司谷浓度（1、3、6、12个月），对以上可能引起PTDM的因素进行分析。

1.4 动物实验

24只雄性C57小鼠（16周龄）均来自于济南朋悦实验动物繁育有限公司，所有动物的饲养、使用和实验方案均提交青岛大学动物实验伦理中心实验室并获批准。将小鼠分为对照组（生理盐水），他克莫司低剂量组（0.1 mg/kg）、中剂量组（0.75 mg/kg）和高剂量组（1.5 mg/kg），每组各6只，分别每日注射两次，共两周。记录各组小鼠给药前（第0日）和给药后（第14日）的体质量，并于给药前后分别经尾静脉采血，以Accu-chek Sensor仪器测量记录空腹血糖和餐后血糖。

1.5 统计学方法

采用SPSS 25.0 软件进行统计学分析。符合正态分布的计量资料以均数±标准差表示，比较采用t检验；不符合正态分布的计量资料以中位数（下四分位数，上四分位数）表示，比较采用非参数秩和检验；计数资料以率表示，比较采用χ2检验。采用二元logistic回归分析肾移植术后PTDM的独立危险因素。对给药前后的低剂量组、中剂量组、高剂量组组内分别进行配对样本t检验,对给药前后的低剂量组、中剂量组、高剂量组的组间空腹血糖进行单因素方差分析。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 肾移植术后PTDM的发生情况

123例肾移植受者术后共发生血糖升高23例，其中4例术后即发现血糖升高达到糖尿病诊断标准，随着糖皮质激素减量、饮食控制、适当运动或服用降糖药物已降至正常范围，不需降糖药物或胰岛素；15例于术后即血糖升高达到糖尿病诊断标准；另外4例术后一过性血糖升高后降至正常，于随访过程中经OGTT诊断糖尿病。因此，肾移植术后1年内PTDM发生率为15.4%（19/123）。

两组受者的一般临床资料中，PTDM组受者的年龄高于非PTDM组（P＜0.05，表1），其他一般资料差异均无统计学意义（均为P＞0.05，表1）。

表1 两组受者一般资料比较Table 1 Comparison of general data of recipients between the two groups

2.2 肾移植术后PTDM的危险因素分析

二元logistic回归分析结果显示，受者年龄≥48岁、移植术后3个月他克莫司谷浓度≥9 ng/mL是肾移植术后发生PTDM的危险因素，差异均有统计学意义（均为P＜0.05，表2）。

表2 肾移植术后发生PTDM的危险因素分析Table 2 Analysis of the risk factors for PTDM after kidney transplantation

2.3 动物模型中他克莫司对血糖代谢的影响分析

他克莫司对小鼠血糖代谢的影响分析如图1所示，在对小鼠进行给药后（第14日），对照组、低剂量组、中剂量组和高剂量组的体质量均略有下降（图1A）。对照组小鼠给药前、后的空腹血糖水平分别为（5.75±0.42）、（5.63±0.31）mmol/L，差异无统计学意义（P＜0.05，图1B）。同时，低剂量组、中剂量组和高剂量组给药后的空腹血糖水平分别为（4.98±0.35）、（5.02±0.25）、（4.77±0.33）mmol/L，低于给药前的（6.03±0.65）、（6.08±0.47）、（5.70±0.27）mmol/L（均为P＜0.05，图1B）。对不同分组小鼠的餐后血糖分析结果显示，低剂量组、中剂量组和高剂量组给药后餐后血糖水平升高（P＜0.05，图1C），分别为（22.68±4.23）、（24.58±3.14）、（28.43±2.42）mmol/L，高于给药前的（12.79±1.01）、（12.95±0.78）、（12.93±0.63）mmol/L（均为P＜0.05）。对给药前后的低剂量组、中剂量组、高剂量组的组间空腹血糖进行单因素方差分析，结果显示给药前与给药后组间差异均无统计学意义（P=0.611、0.750）。对给药前后的低剂量组、中剂量组、高剂量组的组间餐后血糖进行单因素方差分析，结果显示治疗前组间差异无统计学意义（P=0.740），治疗后组间差异有统计学意义（P=0.012），说明餐后血糖呈现他克莫司剂量依赖性。

图1 他克莫司对小鼠体质量和血糖代谢的影响Figure 1 Effects of tacrolimus on body mass and blood glucose metabolism in mice

3 讨 论

PTDM是实体器官移植特别是肾移植术后常见的并发症[16-18]。既往研究中，受者年龄、体质量、糖尿病家族史等因素被认为是PTDM的独立危险因素，但目前尚未达成专家共识。Ajabnoor等[19]的研究显示受者年龄≥40岁与PTDM发生显著相关，而在Rodrigo等[13]之前的一项研究中，受者年龄＞50岁与术后1年PTDM发生率密切相关。本研究中，大多数受者年龄＞40岁，二元logistic回归分析显示受者年龄≥48岁是PTDM发生的独立危险因素。

应用他克莫司是肾移植受者发生PTDM的主要原因之一[20-24]。较高的他克莫司谷浓度与术后1年PTDM的高发生率相关，降低术后3个月内他克莫司谷浓度则能明显降低PTDM的发生率[24]。值得注意的是并非所有已发表的研究都表明他克莫司显著影响葡萄糖耐量，例如Shihab等[25]研究表明，将环孢素转换为他克莫司可改善肾功能，且不会增加新发糖尿病或高血糖的发生率。他克莫司引起PTDM的可能机制包括两个方面，首先是他克莫司对胰岛β细胞有直接损伤作用，其形态学表现为胰岛β细胞致密核心分泌颗粒的扩张、空泡化和减少；其次是胰岛素合成受到抑制。他克莫司作为神经钙调蛋白的抑制剂，它不仅能抑制钙调神经磷酸酶发挥其免疫抑制作用，而且能特异、可逆地抑制胰岛素基因的转录，从而减少胰岛素的合成[26-28]。在我们的研究中，肾移植术后1年PTDM的发生率为15.4%，低于大多数国际研究报道的发生率[29]，这可能得益于本中心根据受者的免疫风险制定了移植后早期的最佳他克莫司谷浓度方案。他克莫司谷浓度到底多少才会影响PTDM的发生率也存在争议。Maes等[30]发现移植术后第1个月内他克莫司谷浓度＞15 ng/mL是PTDM发生的危险因素，而Rodrigo等[13]认为当第1次他克莫司水平＞20 ng/mL时，术后1年PTDM的发生率可以明显增加。在本研究中，肾移植术后3个月内他克莫司谷浓度持续≥9 ng/mL被证实是PTDM的独立危险因素。既往研究报道他克莫司长期暴露后对胰岛素分泌有时间依赖性抑制作用[31]，这可能是持续高的他克莫司谷浓度与PTDM发生显著相关的合理解释。因此，在预防急性排斥反应的情况下，肾移植受者尤其是年龄＞50岁的受者，在肾移植术后早期适当降低他克莫司的谷浓度以降低PTDM的发生率是一个值得深入研究的课题。

本研究中小鼠腹腔注射他克莫司14 d后空腹血糖出现下降，而餐后血糖显著升高。Ling等[32]的实验也发现他克莫司治疗组的空腹血糖呈剂量相关性降低，这归因于他克莫司显著抑制肝脏糖异生，而不明显影响糖原分解。需要指出的是，糖皮质激素在糖代谢紊乱中具有重要作用，其可通过几种机制引起高血糖，例如通过诱导或加重已有的胰岛素抵抗、增加肝脏糖异生以及长期通过刺激食欲和体质量增加[33-36]。本研究中有4例受者肾移植术后即出现血糖升高达糖尿病标准而一直需使用降糖药物或胰岛素控制，而此后的几个月血糖呈下降趋势，并于肾移植术后1年内血糖降至正常范围，这可能受益于糖皮质激素或他克莫司的逐渐减量。经人体和动物实验证实，他克莫司主要引起餐后血糖升高，仅使用空腹血糖进行诊断可能会低估PTDM的真实发生率，肾移植受者尤其是有糖尿病发生风险者应注意餐后血糖的监测。

本研究存在一定局限性。首先，受样本量小、发生率低的限制，临床研究难以分亚组分析浓度和剂量的优先顺序，仅研究了他克莫司谷浓度而阐明其临床价值；其次，不能完全排除糖皮质激素在临床研究中发挥的具体作用。

综上所述，他克莫司的应用与肾移植术后PTDM发生密切相关，受者年龄≥48岁、移植术后3个月他克莫司谷浓度≥9 ng/mL是PTDM发生的独立危险因素。在动物模型中，他克莫司以剂量依赖性的方式影响餐后血糖水平。