2型糖尿病的生物標(biāo)志物研究進(jìn)展

曹玉民

天津市寶坻區(qū)寶平醫(yī)院全科 301899

目前，臨床上常用于糖尿病檢測方法為：空腹血糖、尿糖、糖化血紅蛋白、糖耐量、血清胰島素、胰島細(xì)胞抗體、胰島素抗體等[1]，但是現(xiàn)行方法存在諸多不足，如空腹血糖易受到多種生理因素的干擾，在評估糖尿病風(fēng)險時結(jié)果不夠穩(wěn)定；口服葡萄糖耐量實驗操作不便，不適于大規(guī)模篩選分析；糖化血紅蛋白在診斷糖耐量受損時敏感度較低，且時效性較差，不能有效地反映受試者短期內(nèi)的血糖變化[2]。近年來，更多的研究集中在探索糖尿病發(fā)展的生物學(xué)過程與臨床表現(xiàn)之間的關(guān)系，并嘗試發(fā)現(xiàn)全新的生物標(biāo)志物，以提升對糖尿病患者的診斷、治療與病情監(jiān)測能力[3]。本文總結(jié)了近年來關(guān)于2型糖尿病生物標(biāo)志物研究的最新進(jìn)展，為臨床上更加合理、有效地檢測與監(jiān)控糖尿病的發(fā)生、發(fā)展提供了理論依據(jù)。

1 生化標(biāo)志物

1.1 代謝組學(xué)標(biāo)志物 大量研究表明，脂代謝、糖代謝等代謝異常與2型糖尿病的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)[4]，基于代謝組學(xué)的糖尿病生物標(biāo)志物研究逐漸成為熱點[5]。大量研究報道，氨基酸及其衍生物的含量與糖尿病的發(fā)生顯著相關(guān)，如谷氨酸鹽含量與糖尿病的發(fā)生呈正相關(guān)，谷氨酰胺、甘氨酸、絲氨酸含量與糖尿病的發(fā)生呈負(fù)相關(guān)。Il’yasova團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，尿液F2-異丙醇的含量與2型糖尿病的風(fēng)險呈負(fù)相關(guān)[6]。Wang團(tuán)隊分析了70種代謝中間產(chǎn)物，發(fā)現(xiàn)2-氨基己二酸(2-aminoadipic acid,2-AAA)的高表達(dá)與糖尿病風(fēng)險最為相關(guān)[7]。有趣的是，2-AAA水平與糖化血紅蛋白水平無顯著相關(guān)性，而與空腹胰島素及胰島素耐受的影響因素顯著相關(guān)。Knebel團(tuán)隊通過比較具有和不具有2型糖尿病家族史的臨床表型健康人群的血漿樣本，發(fā)現(xiàn)由脂質(zhì)引起的代謝產(chǎn)物變化能夠作為糖尿病相關(guān)的生物標(biāo)志物。該項研究指出，在發(fā)展為高血糖癥狀之前，高危人群的代謝物成分已發(fā)生顯著變化，并可借助該變化來區(qū)分糖尿病高危人群。

1.2 其他生化標(biāo)志物 Ghosh團(tuán)隊報道，糖化補體調(diào)節(jié)蛋白(Glycated complementary regulatory protein CD59, GCD59)能夠有效區(qū)分糖尿病患者和健康人群，ROC分析結(jié)果顯示，GCD59的曲線下面積(Area under the curve, AUC)可高達(dá)0.98，靈敏度和特異度分別為93%和100%。Zhang團(tuán)隊通過等離子金芯片監(jiān)測糖尿病患者血清抗胰島細(xì)胞自身抗體的含量，發(fā)現(xiàn)該方法區(qū)分糖尿病患者與健康人群的靈敏度和特異性可高達(dá)100%和85%，但該技術(shù)平臺的時間與經(jīng)濟(jì)成本仍有待進(jìn)一步改善。同時，多種標(biāo)志物聯(lián)用的綜合分析法也備受關(guān)注。Borges團(tuán)隊使用主成分分析法(Principal component analysis, PCA)來評估多種生物標(biāo)志物對糖尿病患者的診斷能力，并嘗試找出一組數(shù)量最少、效果最優(yōu)的標(biāo)志物組合。最終，這組標(biāo)志物被分為糖化標(biāo)志物、氧化標(biāo)志物和截斷標(biāo)志物，其中糖化標(biāo)志物包括白蛋白、β2微球蛋白、胱抑素C、維生素D結(jié)合蛋白和C反應(yīng)蛋白；氧化標(biāo)志物包括亞硫酸化載脂蛋白A1和載脂蛋白CI；截斷標(biāo)志物包括趨化因子CCL5和載脂蛋白CI的N末端截斷肽。盡管該方法在診斷糖尿病患者上展現(xiàn)出有限的價值，但在糖尿病分型方面具有良好的應(yīng)用前景。Bishnoi團(tuán)隊共納入了19種血液來源的生物標(biāo)志物，這些標(biāo)志物與血糖、胰島素耐受、胰島β細(xì)胞的功能密切相關(guān)[8]。經(jīng)過隨訪評估，該方法能夠有效檢測早期胰島素耐受或代謝疾病人群，且在診斷效果上優(yōu)于空腹血糖與糖化血紅蛋白。重要的是，被空腹血糖與糖化血紅蛋白指標(biāo)評估為高危人群的非糖尿病患者中，大部分經(jīng)多標(biāo)志物聯(lián)用法診斷為低危人群的群體在后續(xù)隨訪中并未繼續(xù)發(fā)展成為糖尿病患者，而是血糖水平逐漸趨于正常；而在一開始被空腹血糖與糖化血紅蛋白指標(biāo)評估為低危人群，而被多標(biāo)志物聯(lián)用法診斷為高危人群的非糖尿病患者，則更多地發(fā)展成為糖尿病患者。

2 分子標(biāo)志物

檢測2型糖尿病的分子標(biāo)志物相關(guān)研究主要集中于微小型RNA(microRNAs, miR),這是一類小型非編碼RNA，以miR為標(biāo)志物的研究已廣泛存在于腫瘤、心血管疾病等領(lǐng)域。Erener團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，急性胰島β細(xì)胞死亡和慢性高血糖的小鼠中，富集在胰島細(xì)胞的miR-375在血漿中的水平顯著升高。進(jìn)一步研究表明，STZ誘導(dǎo)糖尿病小鼠模型可顯著提高血漿miR-375含量。該變化要早于血糖升高和糖尿病發(fā)病時間，且在糖尿病發(fā)生、發(fā)展過程中呈現(xiàn)持續(xù)高表達(dá)的趨勢。Erener團(tuán)隊認(rèn)為，miR-375可以作為胰島β細(xì)胞死亡和糖尿病預(yù)測的潛在標(biāo)志物。Yang團(tuán)隊通過對2型糖尿病患者與糖尿病前期人群的血漿miR進(jìn)行高通量篩選分析，發(fā)現(xiàn)了8種在2型糖尿病患者血漿中顯著減少的miR，其中miR-23a在2型糖尿病患者與糖尿病前期人群中含量均比健康人群顯著下降。對2型糖尿病患者與健康人群的ROC分析結(jié)果表明，miR-23a能夠有效區(qū)分2型糖尿病患者與健康人群(AUC 0.835)，靈敏度和特異度可達(dá)79.2%和75%，但是對于糖尿病前期人群和健康人群的區(qū)分能力有待進(jìn)一步提高(AUC 0.69)，靈敏度和特異度僅為70%和60%。Zhang團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，血漿miR-126在2型糖尿病患者與高危人群中的含量要顯著低于健康人。Liu團(tuán)隊通過實時熒光定量PCR檢測2型糖尿病患者與健康人群血漿miR-126的水平，結(jié)果同樣顯示2型糖尿病患者血漿miR-126顯著低于健康人群。ROC分析結(jié)果表明，miR-126能夠有效區(qū)分2型糖尿病患者與健康人群(AUC 0.893)。同時，miR-126的水平還與療效顯著相關(guān)，提示血漿miR-126不僅是一個2型糖尿病診斷標(biāo)志物，還可用于療效監(jiān)測與評價。Zhang團(tuán)隊進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，miR-126還可用于預(yù)測2型糖尿病的發(fā)生，血漿miR-126水平偏低的非糖尿病個體更易于發(fā)展為2型糖尿病，其靈敏度和特異度為77.78%和66.67%。此外，Al-Kafaji團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，血漿miR-15a水平在2型糖尿病患者與糖尿病前期人群中顯著降低。ROC分析結(jié)果顯示，miR-15a不僅能有效區(qū)分2型糖尿病患者與健康人群(AUC 0.846)，同時能夠區(qū)分糖尿病前期人群與健康人群(AUC 0.852)。

3 分子影像學(xué)標(biāo)志物

近年來，隨著成像技術(shù)的快速發(fā)展，人們得以通過無創(chuàng)手段觀測人體分子層面的生物學(xué)變化[9]。由于糖尿病的發(fā)展與胰島β細(xì)胞的破壞或減少密切相關(guān)，較多研究集中在對于胰島β細(xì)胞數(shù)量(β-cell mass, BCM)的成像方面。但是，由于胰島β細(xì)胞僅占整個胰腺不足1%的體積[10]，對BCM的成像仍具有巨大的挑戰(zhàn)。由于造影劑的毒性、對胰島β細(xì)胞的成像靈敏度不足等問題，不論是核磁共振成像、PET-CT或者SPECT成像技術(shù)，至今都未取得令人滿意的結(jié)果。此外，淋巴細(xì)胞浸潤也是胰腺受損的重要指標(biāo)，具有較高靈敏度的PET-CT與SPECT成像技術(shù)被廣泛應(yīng)用于淋巴細(xì)胞標(biāo)志物的體內(nèi)成像，如炎性因子IL-2，但該方法更多地應(yīng)用于1型糖尿病與成人隱匿性自身免疫性糖尿病的檢測。成像技術(shù)還廣泛地應(yīng)用于糖尿病的疾病監(jiān)測，如肝臟、骨骼肌和脂肪組織的糖代謝變化。由于糖尿病多伴隨腎臟、心腦血管、眼部、神經(jīng)病變等復(fù)雜的并發(fā)癥，PET-CT與SPECT也被用于檢測相關(guān)器官的病變情況，如心血管疾病、心肌病、心臟自主神經(jīng)病變、腎臟疾病、腦部疾病、足部病變等[11]。

綜上所述，新型糖尿病生物標(biāo)志物的發(fā)現(xiàn)使得糖尿病的早期、準(zhǔn)確診斷有了較大的進(jìn)展，但大部分生物標(biāo)志物仍需要更多的臨床數(shù)據(jù)來驗證，同時在樣本采集、檢測方法與成本上加以優(yōu)化，以更好地服務(wù)于臨床?？傊悄虿∩飿?biāo)志物的發(fā)現(xiàn)有助于更好地認(rèn)識糖尿病的病理生理過程與分子機(jī)理，并從中找到有助于糖尿病早期診斷、療效監(jiān)測、藥物研發(fā)的潛在靶點，為糖尿病的預(yù)防與治療幵辟新的視野和方法。