2 型糖尿病患者胰島β 細(xì)胞功能與心率變異性的關(guān)聯(lián)研究

李明杰， 康建華， 林 寧， 金 杰， 簡蔚霞， 蘇 青

（上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬新華醫(yī)院內(nèi)分泌科，上海 200092）

據(jù)2013 年中國慢性病以及危險(xiǎn)因素監(jiān)測研究報(bào)道，我國成人糖尿病的患病率為10.9%[1]。 糖尿病這一以高血糖為特征的代謝性疾病，因長期代謝紊亂影響多系統(tǒng)功能從而嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量與壽命。 心臟自主神經(jīng)病變 （cardiac autonomic neuropathy，CAN） 是糖尿病的常見慢性并發(fā)癥之一，主要由于受損的自主神經(jīng)對于心血管系統(tǒng)的調(diào)控下降所致[2]。 糖尿病控制和并發(fā)癥試驗(yàn)（diabetes control and complications trial, DCCT） 以及糖尿病干預(yù)和并發(fā)癥流行病學(xué) （epidemiology of diabetes interventions and complications，EDIC） 研究表明伴CAN 糖尿病患者的心血管事件（心絞痛、無癥狀性心肌梗死、充血性心力衰竭、非致死性血管事件等）發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)較不伴CAN 的患者顯著升高[3]。且伴CAN糖尿病患者的全因死亡率和心血管疾病死亡率較不伴CAN 者升高[4]。當(dāng)前研究表明高血糖、肥胖、高血脂、高血壓、吸煙等均是CAN 發(fā)生的危險(xiǎn)因素，且即使在糖耐量受損階段CAN 的發(fā)生率也在增加[5]。 2 型糖尿病（type 2 diabetes mellitus，T2DM）患者糖代謝發(fā)生異常的根本原因是不同程度的胰島素分泌不足與作用障礙，T2DM 患者胰島β 細(xì)胞功能的減退與心臟自主神經(jīng)系統(tǒng)功能之間是否存在聯(lián)系值得臨床探討。

心率變異性（heart rate variability，HRV）是一項(xiàng)對RR 間期進(jìn)行分析的、無創(chuàng)、可間接反映心臟自主神經(jīng)系統(tǒng)平衡的常用臨床檢測項(xiàng)目。CAN 的重要臨床特征即HRV 相關(guān)指標(biāo)的降低[6]。本研究分析胰島β 細(xì)胞分泌功能與HRV 指標(biāo)之間的關(guān)系，以探討T2DM 患者中心臟自主神經(jīng)功能與胰島β 細(xì)胞功能之間的內(nèi)在聯(lián)系。

對象與方法

一、研究對象

連續(xù)收集2016 年1 月至2017 年10 月于上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬新華醫(yī)院內(nèi)分泌科住院的符合入選標(biāo)準(zhǔn)的T2DM 患者183 例，所有患者入院均行24 h 動(dòng)態(tài)心電圖（Holter）檢測HRV。在排除部分?jǐn)?shù)據(jù)缺失患者后，納入研究對象153 例，其中男性80 例，女性73 例，平均年齡（66±11）歲。 所有患者符合1999 年世界衛(wèi)生組織糖尿病專家咨詢委員會(huì)提出的T2DM 診斷和分類標(biāo)準(zhǔn)。 排除標(biāo)準(zhǔn)：①1 型糖尿病，特殊類型糖尿病或伴有糖尿病急性并發(fā)癥（糖尿病酮癥、酮癥酸中毒、高血糖高滲狀態(tài)、乳酸酸中毒、低血糖）；②合并嚴(yán)重的心血管疾病者，如未得到良好控制的高血壓、充血性心力衰竭；③合并嚴(yán)重的肝功能、腎功能不全者[估算的腎小球?yàn)V過率 （estimated glomerular filtration rate，eGFR）≤60 mL/（min·1.73 m2）]；④合并嚴(yán)重感染，如呼吸系統(tǒng)感染、泌尿系統(tǒng)感染；⑤其他可能影響HRV 的因素，如懷孕、哺乳、精神疾病、甲狀腺功能亢進(jìn)癥（甲亢）、嗜鉻細(xì)胞瘤、心律失常、服用腎上腺素β受體拮抗劑及其他抗心律失常藥物、飲用咖啡或濃茶等。

二、方法

1. 一般資料：記錄患者的年齡、性別、既往病史（高血壓、冠心病、肝疾病、腎疾病等）、糖尿病病程、吸煙史等一般資料，采集身高、體重、腰圍、臀圍、收縮壓、舒張壓等人體測量學(xué)資料，并計(jì)算體質(zhì)量指數(shù)、腰臀比、腰高比、平均動(dòng)脈壓。

2. 實(shí)驗(yàn)室檢查： 檢測患者的空腹血糖（fasting plasma glucose，F(xiàn)PG）、 餐后2 h 血糖 （2-hour postmeal plasma glucose，2hFPG）、 糖 化 血 紅 蛋 白（hemoglobin，HbA1c）等糖代謝指標(biāo)；空腹C 肽（fasting C-peptide，C0），2 hC 肽（2 hours C-peptide，C2）等胰島功能相關(guān)指標(biāo)，并計(jì)算C2與C0差值（ΔC2-0），計(jì)算C2與C0比值（C2/C0），計(jì)算改良穩(wěn)態(tài)模型評估的胰島β 細(xì)胞功能指數(shù)[homeostasis model assessment of insulin resistance, HOMA-islet（CP-DM）]=0.27×C0（nmol/L）/[FPG（mmol/L）-3.5]，穩(wěn)態(tài)模型評估的胰島素抵抗（insulin resistance，IR）指數(shù)（HOMA-IR-CP）=1.5+FPG（mmol/L）×C0（nmol/L）/2 800[7]；總膽固醇、三酰甘油、高密度脂蛋白、低密度脂蛋白等脂代謝指標(biāo)；丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶、天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶、堿性磷酸酶、γ-谷氨酰轉(zhuǎn)移酶等肝功能指標(biāo)，血尿素氮、血肌酐（serum creatinine，SCr）。 采用腎臟病膳食改良試驗(yàn)（modification of diet in renal disease，MDRD）公式計(jì)算eGFR [eGFR=175×（SCr/88.4）-1.234×年齡-0.179]；如果是女性，則再乘以系數(shù)0.79[8]。

3. 24 h 動(dòng)態(tài)心電圖監(jiān)測： 記錄患者的24 h 動(dòng)態(tài)心電圖報(bào)告數(shù)據(jù)，包括平均心率、正常RR 間期（normal to normal interval，NN）標(biāo)準(zhǔn)差（standard deviation of normal to normal intervals，SDNN）、 相鄰RR 間期差絕對值的均值（mean of SD，MSD）、5 min平均SDNN（standard deviation of the 5-minute average normal to normal intervals，SDANN)， 全程相鄰RR 間期之差的均方根（root mean square successive difference，rMSSD）， 相鄰RR 間期相差＞50 ms 的個(gè)數(shù)占總心跳數(shù)的百分比（the proportion of NN50 divided by total number of NNs，pNN50），HRV 指數(shù)，總功率（total power，TP）（0.00～0.40 Hz），超低頻功率（ultra low frequency power，ULF）（0～0.003 3 Hz），極低頻功率（very low frequency power，VLF）（0.003 3～0.04 Hz），低頻功率（low frequency power，LF）（0.04～0.15 Hz），標(biāo)化LF，高頻功率（high frequency power，HF）（0.15～0.40 Hz），標(biāo)化HF，LF/HF。 動(dòng)態(tài)心電圖監(jiān)測采用無錫市中健科儀有限公司生產(chǎn)的動(dòng)態(tài)心電血壓記錄儀（CB-2300-A）。

4. 分組：根據(jù)C2/C0比值將研究對象分為2 組，C 肽低比值組（C2/C0比值＜2.5）和C 肽高比值組（C2/C0比值≥2.5）[9]。 將SDNN 下降（＜100 ms）與（或）SDANN 下降（＜40 ms）者設(shè)置為SDNN 及SDANN下降為1，SDNN 與SDANN 正常為0。

三、統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS 23.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。 采用Shapiro-Wilk 檢驗(yàn)判斷數(shù)據(jù)是否符合正態(tài)分布。 正態(tài)分布的計(jì)量資料以±s表示， 不符合正態(tài)分布的計(jì)量資料用中位數(shù)（四分位間距）[M（Q1，Q3）]表示，定性資料用例數(shù)（%）表示。C2/C0低比值組與高比值組定量資料的差異比較采用獨(dú)立樣本t 檢驗(yàn)或Mann-Whitney U 檢驗(yàn)，定性資料的差異比較采用χ2檢驗(yàn)。 采用Spearman 相關(guān)分析檢驗(yàn)評估HOMAislet （CP-DM）、HOMA-IR-CP 及C2/C0比值與HRV指標(biāo)之間的相關(guān)性。采用Logistic 回歸探究C2/C0是否為影響HRV 指標(biāo)SDNN 與 （或）SDANN 降低的相關(guān)危險(xiǎn)因素。 P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

一、C2/C0 高比值組與低比值組一般資料及代謝相關(guān)資料的比較

C2/C0低比值組和高比值組分別為94 例（其中男性47 例、女性47 例）和59 例（其中男性33 例、女性26 例）。 2 組C2/C0分別為1.67 （1.37，2.04）和3.72（3.04，4.37），差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.001）。 年齡、糖尿病病程、高血壓患病率、冠心病患病率2 組間差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（見表1）。 另外，F(xiàn)PG、HbA1c、C0、C2、ΔC2-0等2 組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 （均P＜0.05）。HOMA-islet（CP-DM）和HOMA-IR-CP 同樣2 組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05）；而一般病史資料及人體測量學(xué)指標(biāo)均差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表1 C2/C0 高比值組與低比值組一般資料及代謝相關(guān)資料的比較[±s/n（%）/M（Q1，Q3）]

表1 C2/C0 高比值組與低比值組一般資料及代謝相關(guān)資料的比較[±s/n（%）/M（Q1，Q3）]

1 mmHg=0.133 kPa

項(xiàng)目 C2/C0 低比值組（n=94） C2/C0 高比值組（n=59） P男性[n（%）] 47（50%） 33（55.9%） 0.509吸煙[n（%）] 17（18.1%） 10（16.9%） 1.000年齡（歲） 66（56，75） 65（59，75） 0.471糖尿病病程（年） 13（8，19） 12（6.5，18） 0.215高血壓[n（%）] 76（80.9%） 45（76.3%） 0.543冠心病[n（%）] 36（38.3%） 27（45.8%） 0.401體質(zhì)量指數(shù) 26.08±3.66 25.84±3.68 0.926腰高比 0.57±0.07 0.57±0.06 0.809腰臀比 0.96±0.06 0.95±0.05 0.244 FPG（mmol/L） 8.51（6.83，10.51） 5.89（5.11，6.76） 0.001 HbA1c（%） 9.05（8.00，10.45） 6.70（6.30，7.90） 0.001 C0（mg/L） 1.83（1.12，2.55） 1.52（1.03，2.07） 0.048 C2（mg/L） 2.87（1.90，4.41） 5.41（3.87，8.30） 0.001 ΔC2-0（mg/L） 1.06（0.56，1.96） 4.08（2.60，6.32） 0.001 C2/C0 1.67（1.37，2.04） 3.72（3.04，4.37） 0.001 HOMA-islet （CP-DM） 33.32（20.76，57.41） 62.52（40.24，84.56） 0.001 HOMA-IR-CP 3.34（2.51，4.36） 2.57（2.18，3.11） 0.001收縮壓（mmHg） 141（126，154） 136（124，148） 0.087舒張壓（mmHg） 73（69，79） 72（69，80） 0.469平均動(dòng)脈壓（mmHg） 96.76±9.38 94.38±8.98 0.134總膽固醇（mmol/L） 4.38（3.88，4.99） 4.24（3.77，5.19） 0.695三酰甘油（mmol/L） 1.53（1.10，2.23） 1.42（1.02，1.94） 0.291高密度脂蛋白（mmol/L） 1.26（1.13，1.48） 1.21（1.05，1.43） 0.354低密度脂蛋白（mmol/L） 2.62（2.23，3.03） 2.65（2.16，3.28） 0.710丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶（U/L） 21（14，36） 18（12，26） 0.149天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶（U/L） 19（15，30） 18（14，26） 0.292 γ-谷氨酰轉(zhuǎn)移酶（U/L） 24（16，42） 19（15，29） 0.120血尿素氮（mmol/L） 5.24（4.51，7.04） 5.46（4.29，6.81） 0.494 SCr（μmol/L） 63（50，77） 65（53，81） 0.405 eGFR [mL/(min·1.73 m2)] 117（93，150） 105（87，139） 0.473

二、C2/C0 高比值組與低比值組HRV 資料比較

C2/C0低比值組與高比值組相比， 平均心率、SDNN 與SDANN 差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05），而其他HRV 指標(biāo)差異則無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（見表2）。

表2 C2/C0 高比值組與低比值組HRV 指標(biāo)的比較[M（Q1，Q3）]

三、胰島功能與HRV 指標(biāo)的相關(guān)性分析

采用HOMA-islet（CP-DM）及C2/C0比值評價(jià)患者胰島的分泌功能，采用HOMA-IR-CP 評價(jià)患者的IR，并將HOMA-islet（CP-DM）、HOMA-IR-CP 和C2/C0比值等指標(biāo)與HRV 的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析。HOMA-islet（CP-DM）與HRV 各項(xiàng)指標(biāo)無相關(guān)性。 C2/C0比值與平均心率呈負(fù)相關(guān)（r=-0.190，P=0.019）， 與SDNN 呈 顯 著 正 相 關(guān) （r=0.230，P=0.004），與SDANN 呈正相關(guān)（r=0.185，P=0.022），與其他HRV 指標(biāo)無相關(guān)性。HOMA-IR-CP 與HF 及TP呈負(fù)相關(guān)（分別為r=-0.170、-0.186，均P＜0.05）,與其他HRV 指標(biāo)無相關(guān)性（見表3）。

四、HRV 指標(biāo)SDNN 與（或）SDANN 降低的危險(xiǎn)因素分析

在不同的模型中， 校正了SDNN 與SDANN 降低的潛在混雜因素，如年齡、性別、糖尿病病程、體質(zhì) 量 指 數(shù) 、FPG、HbA1c、HOMA-islet （CP-DM）、HOMA-IR-CP、高血壓、冠心病后，結(jié)果顯示相對高C2/C0水平是SDNN 及SDANN 降低的保護(hù)因素[優(yōu)勢比 （odds ratio，OR）=0.660，95%可信區(qū)間（confidence interval，CI）：0.442～0.986，P＜0.05]，即低C2/C0水平是SDNN 及SDANN 降低的危險(xiǎn)因素（見表4）。

表3 胰島功能與HRV 指標(biāo)的相關(guān)性分析

表4 C2/C0 水平預(yù)測SDNN 及SDANN異常的Logistic 回歸分析

討 論

本研究通過采用C2/C0值來評價(jià)胰島β 細(xì)胞的分泌功能， 采用HRV 相關(guān)指標(biāo)評價(jià)心臟自主神經(jīng)功能改變，以探討T2DM 患者中心臟自主神經(jīng)功能與胰島β 細(xì)胞分泌功能之間的聯(lián)系， 結(jié)果發(fā)現(xiàn)SDNN 及SDANN 與C2/C0呈正相關(guān)， 且低C2/C0水平是SDNN 與（或）SDANN 降低的危險(xiǎn)因素。

T2DM 以IR 伴有不同程度的胰島功能減退為特征。目前用于評估胰島β 細(xì)胞功能的方法主要有胰島素分泌指數(shù)、 靜脈注射葡萄糖耐量試驗(yàn)（intravenous glucose tolerance test，IVGTT）、口服葡萄糖耐量試驗(yàn)（oral glucose tolerance test，OGTT）、高糖鉗夾試驗(yàn)[10]、胰高血糖素刺激試驗(yàn)[11]、精氨酸刺激試驗(yàn)[12]等。 高糖鉗夾試驗(yàn)是評估胰島β 細(xì)胞功能的“金標(biāo)準(zhǔn)”，但因技術(shù)要求高，在臨床的使用受到了限制；胰島素分泌指數(shù)測定方法簡單，只需胰島素和血糖濃度值， 但是由于所測為空腹胰島素濃度，且部分患者應(yīng)用外源性胰島素治療，胰島素測量值并不能反映患者的內(nèi)源性胰島素分泌釋放的真實(shí)水平；而IVGTT 需要在多個(gè)連續(xù)的時(shí)間點(diǎn)內(nèi)采血，患者的依從性較差；胰高血糖素刺激試驗(yàn)有發(fā)生心跳加速及血壓升高等不良反應(yīng)[13]；精氨酸刺激試驗(yàn)中的經(jīng)典方法多用來評估胰島第一時(shí)相的分泌情況，即胰島β 細(xì)胞的存儲(chǔ)功能，因此未采用上述方法。 針對糖尿病患者常使用外源性胰島素的特點(diǎn)，有學(xué)者利用C 肽代替胰島素， 對HOMA 公式進(jìn)行了改良，以評價(jià)胰島β 細(xì)胞功能與IR[7]。 本研究同時(shí)也選擇了臨床上常用的胰島分泌功能的簡便測量方法，即C2/C0值。一方面，僅測量空腹和餐后2 h時(shí)的C 肽值，可以避免連續(xù)時(shí)間點(diǎn)采血患者的依從性差這一特點(diǎn)；另一方面，C 肽相較于胰島素，可以排除外源性胰島素與胰島素抗體的影響，更能反映患者β 細(xì)胞分泌功能。

CAN 常見的癥狀有休息時(shí)心動(dòng)過速、運(yùn)動(dòng)不耐受、直立性低血壓、直立性心動(dòng)過速和心動(dòng)過緩綜合征等[14]，但是這些癥狀并不具有特異性。 而常用來評估糖尿病患者CAN 的檢測有HRV，標(biāo)準(zhǔn)心血管反射試驗(yàn)（包括Valsalva 心率變化、深呼吸心率變化、立臥位心率及血壓變化），核素顯像技術(shù)，角膜共焦顯微鏡，泌汗功能等，但是當(dāng)前尚無統(tǒng)一的診斷標(biāo)準(zhǔn)[15]。HRV 降低被認(rèn)為是CAN 患者最早出現(xiàn)的改變[14]。 HRV 是指心電圖中RR 間期變異性，由于其產(chǎn)生于自主神經(jīng)系統(tǒng)對心臟竇房結(jié)的調(diào)節(jié)，因此可用來評估交感和副交感神經(jīng)系統(tǒng)的狀況[16]。HRV 只需通過動(dòng)態(tài)心電圖即可獲得，具有無創(chuàng)、廉價(jià)、可重復(fù)性高的特點(diǎn)。 之前的研究表明T2DM 患者中HRV 指標(biāo)相較于健康對照組顯著降低[17-18]。而T2DM 患者的時(shí)域指標(biāo)LF、HF、TP 與血糖水平呈負(fù)相關(guān)，LF/HF 與血糖水平呈正相關(guān)[19]。

本研究結(jié)果表明C2/C0低比值組的HRV 部分指標(biāo)（SDNN 與SDANN）明顯低于高比值組，且低比值組的血糖控制也較高比值組差。已有的研究表明T2DM 患者中SDNN 與SDANN 的下降與臨床前期心血管疾病有關(guān)，T2DM 患者殘存C 肽釋放功能與心臟自主神經(jīng)活動(dòng)平衡（即LF/HF）有關(guān)；本研究表明當(dāng)患者C2/C0值顯著下降時(shí)，患者的HRV 指標(biāo)有下降的可能， 即殘存C 肽分泌功能下降時(shí)患者的CAN 發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)增高，提示需要對患者的心血管自主神經(jīng)系統(tǒng)功能進(jìn)行評估，這將有助于臨床醫(yī)師及早發(fā)現(xiàn)患者的心血管自主神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)障礙，進(jìn)行臨床干預(yù)以預(yù)防患者心血管不良事件的發(fā)生。同時(shí)本研究結(jié)果也提示或許可以通過改善C 肽分泌功能延緩CAN 的發(fā)生、發(fā)展。 既往研究表明在1 型糖尿病的動(dòng)物模型中給予C 肽的替代治療可以有效延緩早期周圍血管病變、自主神經(jīng)病變、腎臟病變及視網(wǎng)膜病變，盡管當(dāng)前的臨床試驗(yàn)證據(jù)并不十分支持C 肽在1 型糖尿病患者中的保護(hù)作用，但是也間接表明C 肽的作用可能不僅僅是胰島素原剪切為胰島素的副產(chǎn)物，或許可通過內(nèi)源性或外源性提升患者C 肽來改善其CAN。 同時(shí)本研究也采用了改良后的HOMA 公式評估胰島功能與IR， 但是在相關(guān)性分析中未發(fā)現(xiàn)與HRV 指標(biāo)顯著相關(guān)。 我們分析這是由于C2/C0值與HOMA-islet（CP-DM）在評估胰島分泌功能的側(cè)重點(diǎn)不同造成的，HOMA-islet（CP-DM）主要關(guān)注的是C0分泌，而C2/C0值更多地考慮糖類化合物刺激后的C 肽分泌。

本研究尚存在一些不足。 首先，本研究屬于橫斷面研究，尚不能確定C2/C0水平與HRV 相關(guān)指標(biāo)改變之間的因果關(guān)系，前瞻性隊(duì)列研究將有助于進(jìn)一步闡明胰島β 細(xì)胞功能與CAN 間的關(guān)系。其次，研究樣本量相對偏小， 故HRV 的部分指標(biāo)未獲得與胰島β 細(xì)胞分泌功能顯著相關(guān)的結(jié)果。今后可進(jìn)一步加大研究樣本量對上述研究結(jié)果進(jìn)行確證。

綜上所述， 本研究表明T2DM 患者中C2/C0比值與HRV 指標(biāo)中SDNN 和SDANN 呈正相關(guān)，低C2/C0水平是HRV 相關(guān)指標(biāo)降低的危險(xiǎn)因素，提示胰島β 細(xì)胞的功能評價(jià)可能可以用來預(yù)測T2DM患者的心臟自主神經(jīng)功能。