大學(xué)生人群中肥胖癥與氧化應(yīng)激相關(guān)性的初步研究

張 倩，佘 容，楊曉燕，尹春蕾，李麗娟，2*

（1.大理大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院，云南大理 671000；2.大理大學(xué)天然抗氧化劑與抗氧化炎癥研究院，云南大理 671000；3.大理大學(xué)東喜瑪拉雅研究院，云南大理 671003）

21世紀(jì)人類疾病譜發(fā)生了重大的變化，引起這種變化的一個(gè)重要原因是人類膳食結(jié)構(gòu)和能量攝入狀況發(fā)生了根本性的改變〔1〕。目前在發(fā)達(dá)國家和大多數(shù)發(fā)展中國家，已經(jīng)解決了能量攝入不足的問題，取而代之的是由于不良生活方式和行為所造成的能量攝入過剩的問題〔2〕，進(jìn)一步導(dǎo)致超重及肥胖的發(fā)生。中華人民共和國國家衛(wèi)生健康委員會(huì)2020年12月23日發(fā)布的最新調(diào)查結(jié)果顯示〔3〕，我國體質(zhì)量超重者和肥胖癥患者總數(shù)已經(jīng)接近總?cè)丝跀?shù)的半數(shù)，并有加重的趨勢，中國已經(jīng)成為“胖子國”。肥胖率持續(xù)走高離不開由不良生活方式和行為所造成的能量攝入過剩問題〔2〕，能量攝入過剩除了會(huì)引起超重及肥胖，還會(huì)影響機(jī)體內(nèi)活性氧（reactive oxygen species，ROS）自由基的生成〔4〕。當(dāng)機(jī)體對氧化物的清除能力不足以清除過度生成的ROS時(shí)，會(huì)導(dǎo)致氧化系統(tǒng)和抗氧化系統(tǒng)的平衡失調(diào)，即發(fā)生氧化應(yīng)激，氧化應(yīng)激如果持續(xù)存在將會(huì)引起組織或細(xì)胞的功能紊亂和損傷，即發(fā)生氧化炎癥〔5〕。機(jī)體內(nèi)ROS過度生成除了可由能量攝入過剩引起，還與環(huán)境污染物暴露〔6〕和病原微生物的感染〔7〕有關(guān)。進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著傳染性/感染性疾病發(fā)病率的下降，以及世界范圍內(nèi)（特別是中國）的環(huán)境污染問題正在逐步得到緩解，能量攝入過剩正在成為人體氧化應(yīng)激和氧化損傷/氧化炎癥的主要外部原因。在環(huán)境較為優(yōu)良、無污染的情況下，如果機(jī)體沒有受到病原微生物感染，機(jī)體內(nèi)ROS主要來源于能量攝入過剩，ROS生成量與能量攝入量之間存在數(shù)量依存關(guān)系；同時(shí)，機(jī)體的肥胖程度與能量攝入量之間也存在數(shù)量依存關(guān)系，即可將肥胖癥和氧化應(yīng)激同時(shí)視為能量攝入過剩的下游平行病理學(xué)事件，它們是能量攝入過剩這個(gè)“母親”產(chǎn)下的“孿生兄弟”，二者可能在病理作用機(jī)制和嚴(yán)重程度上存在“鏡像關(guān)系”。體質(zhì)指數(shù)（body mass index，BMI）是用來反映肥胖癥的重要指標(biāo)；尿液中8-羥基脫氧鳥苷（8-hydroxy-2＇-deoxyguanosine，8-OHdG）是反映氧化應(yīng)激較為理想的指標(biāo)，因其在體內(nèi)的化學(xué)穩(wěn)定性好，含量測定可為有效評價(jià)機(jī)體的氧化損傷提供幫助，在疾病病理研究過程中常作為氧化應(yīng)激和氧化損傷的生物標(biāo)記物〔8〕，廣泛用于研究環(huán)境因素暴露導(dǎo)致機(jī)體氧化損傷/氧化炎癥及其對人體健康和相關(guān)疾病的影響〔9-10〕。由于尿液中8-OHdG含量測定的采樣過程是非創(chuàng)傷性的，8-OHdG的水平很可能反映了DNA的氧化損傷程度〔11-12〕，因此在實(shí)際工作中具有良好的應(yīng)用前景。本研究采用酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)（enzyme linked immunosorbent assay，ELISA）對人尿液中8-OHdG水平進(jìn)行測定，結(jié)合BMI值，探討能量攝入過剩、肥胖癥與氧化炎癥發(fā)生的相關(guān)性。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象隨機(jī)抽取大理大學(xué)80名在校學(xué)生作為研究對象。納入標(biāo)準(zhǔn)：①體質(zhì)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）。排除標(biāo)準(zhǔn)：①體質(zhì)量過輕者（BMI＜18.5 kg/m2）；②有抽煙習(xí)慣者；③年齡未滿18歲者；④調(diào)查期間患有傳染性/感染性疾病者。

1.2 研究方法采用ELISA試劑盒（江蘇晶美）對研究對象尿液中的8-OHdG含量進(jìn)行測定，并結(jié)合BMI值，探討肥胖癥與氧化應(yīng)激發(fā)生的相關(guān)性?，F(xiàn)場體檢及尿液采樣由參加過統(tǒng)一培訓(xùn)的專業(yè)調(diào)查人員進(jìn)行。體檢項(xiàng)目包括身高（cm）、體質(zhì)量（kg）和血壓（mmHg）。為確保數(shù)據(jù)的可靠性，要求研究對象測量前脫掉外套及鞋子，并在平靜狀態(tài)下測量血壓，采用上臂式自動(dòng)電子血壓計(jì)測量收縮壓（systolic blood pressure，SBP）和 舒 張 壓（diastolic blood pressure，DBP）。采集研究對象空腹中段晨尿10 mL進(jìn)行8-OHdG水平測定，為減少其他因素干擾，采樣后置于-80℃冰箱儲(chǔ)存?zhèn)溆谩?/p>

1.3 分組根據(jù)BMI值將研究對象分為正常組、超重組和肥胖組，其中，正常組：18.5 kg/m2≤BMI＜24.0 kg/m2；超重組：24.0 kg/m2≤BMI＜28.0 kg/m2；肥胖組：BMI≥28.0 kg/m2。

1.4 尿液中8-OHdG含量測定采用ELISA試劑盒檢測研究對象尿液中8-OHdG含量，每人平行2份。用酶標(biāo)儀在450 nm波長下檢測吸光度（OD）值。以標(biāo)準(zhǔn)品濃度0.00、6.25、12.50、25.00、50.00、100.00 ng/mL為橫坐標(biāo)，以O(shè)D值為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算各樣品中8-OHdG的含量。采用尿Cr校正，計(jì)量單位為ng/mgCr。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理使用Excel軟件收集和整理數(shù)據(jù)，應(yīng)用SPSS 17.0軟件對尿液中的8-OHdG水平與BMI值進(jìn)行線性相關(guān)分析與單因素方差分析，探討肥胖癥與氧化應(yīng)激發(fā)生的相關(guān)性，以雙側(cè)α=0.05為檢驗(yàn)水準(zhǔn)。

2 結(jié)果

2.1 研究對象基本資料結(jié)果顯示，男生與女生之間年齡、DBP比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；身高、體質(zhì)量和SBP比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。見表1。

表1 研究對象基本資料（x±s）

2.2 不同組別研究對象尿液中8-OHdG水平比較結(jié)果顯示不同性別間的BMI分布存在差異，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（χ2=18.12，P＜0.001）。見表2。不同組別研究對象尿液中8-OHdG含量結(jié)果顯示：肥胖組和超重組尿液中8-OHdG平均含量高于正常組；在進(jìn)行性別分組后，相同性別的肥胖組和超重組尿液中8-OHdG平均含量也高于正常組，即不存在性別差異。見表2。單因素方差分析顯示，無論男女，肥胖組和超重組尿液中8-OHdG平均含量均高于正常組，且差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。見圖1。進(jìn)一步采用多重比較發(fā)現(xiàn)：體質(zhì)量正常的人群尿液中8-OHdG含量低于肥胖者，且差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。見表3、圖2。

圖2 體質(zhì)量正常者與超重者、肥胖者尿液中8-OHdG含量的多重比較圖

表3 不同組別研究對象BMI多重比較結(jié)果

圖1 不同組別研究對象尿液中8-OHdG含量的單因素方差分析圖

表2 不同組別研究對象BMI、尿液中8-OHdG水平比較

2.3 BMI與尿液中8-OHdG水平的線性相關(guān)分析以BMI為自變量，尿液中8-OHdG含量為因變量，進(jìn)行線性相關(guān)分析，結(jié)果顯示：無論男女，或不分性別，其BMI值均與尿液中8-OHdG含量呈正相關(guān)，且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（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合計(jì)=0.341（P＜0.001）。見圖3。

圖3 研究對象BMI和尿液中8-OHdG含量的相關(guān)分析圖

3 討論

3.1 生物標(biāo)志物尿液中8-OHdG的分子病理學(xué)意義氧化應(yīng)激反映了機(jī)體內(nèi)ROS的產(chǎn)生和積累之間平衡的紊亂，ROS的過度產(chǎn)生對細(xì)胞生理學(xué)具有負(fù)面影響〔13〕。當(dāng)ROS濃度過高時(shí)，會(huì)發(fā)生蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和DNA的氧化損傷，從而引起細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能的改變。DNA損傷通常主要通過堿基切除修復(fù)途徑修復(fù)，而氧化產(chǎn)物則通過尿液排出〔14〕。8-OHdG是目前研究最廣泛的氧化代謝產(chǎn)物之一，被認(rèn)為是DNA氧化損傷的生物標(biāo)志物〔15-16〕。Kasai和Nishimura于1984年首次報(bào)道了由氧自由基形成的8-OHdG〔17〕。研究表明，8-OHdG具有組內(nèi)相關(guān)系數(shù)高、變異系數(shù)低、可重復(fù)測量等優(yōu)點(diǎn)，是現(xiàn)場調(diào)查人體生物樣品中反映氧化應(yīng)激最合適的生物標(biāo)志物〔18〕。8-OHdG可以通過層析技術(shù)（如氣相色譜GC或液相色譜LC）和ELISA進(jìn)行定量測定，操作方便，是目前國際上測量機(jī)體氧化損傷/氧化炎癥使用范圍最廣的分子病理學(xué)生物標(biāo)志物。

3.2 本研究的科學(xué)意義和價(jià)值本研究是課題組團(tuán)隊(duì)正在開展的“能量攝入過剩與氧化炎癥：中國大學(xué)生氧化炎癥診斷標(biāo)準(zhǔn)的研究”的一個(gè)預(yù)試研究，選用BMI作為反映能量攝入過剩的指標(biāo)，尿液中8-OHdG作為反映機(jī)體氧化損傷/氧化炎癥的生物標(biāo)志物。眾所周知，BMI除了能夠反映個(gè)體能量攝入過剩的狀態(tài)之外，也是判斷體質(zhì)量超重和肥胖的重要指標(biāo)〔19〕。在本研究中，將80名非吸煙大學(xué)生納入研究，結(jié)果顯示，肥胖者和超重者尿液中8-OHdG含量均高于體質(zhì)量正常者，且差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），這與Hopf等〔9〕、Bergamaschi等〔10〕的研究結(jié)果一致。以BMI為自變量，尿液中8-OHdG含量為因變量，進(jìn)行線性相關(guān)分析，結(jié)果顯示，r男生=0.332（P=0.004 4）、r女生=0.338（P=0.002 0）、r合計(jì)=0.341（P＜0.001），即尿液中8-OHdG與BMI之間呈正相關(guān)，與Barregard等〔11〕的研究結(jié)果（r=0.431）以及Zanolin等〔12〕的研究結(jié)果（r=0.266）十分接近。本次研究在進(jìn)行BMI與尿液中8-OHdG含量的線性分析時(shí)并未進(jìn)行分組處理，因此獲得的r值處于一個(gè)中間水平，而Zalewska等〔20〕在其研究中將研究對象按照BMI值分為健康組、超重組及肥胖組，發(fā)現(xiàn)健康組尿液中8-OHdG含量與BMI無相關(guān)性，超重組及肥胖組尿液中8-OHdG含量與BMI呈顯著正相關(guān)（r=0.904）。

值得特別指出的是，上述結(jié)果并不能表明BMI與8-OHdG含量之間存在因果關(guān)系，因?yàn)?-OHdG與BMI都只是能量攝入過剩事件的下游平行事件〔21〕，肥胖癥產(chǎn)生的途徑是：能量攝入過?！拘罘e→脂肪細(xì)胞增生→肥胖癥；氧化炎癥產(chǎn)生的途徑是：能量攝入過?！娮有孤鶵OS大量生成→氧化損傷/氧化炎癥。肥胖癥和氧化炎癥二者的關(guān)系可以形象地描述為“病理學(xué)孿生兄弟”。當(dāng)然，機(jī)體內(nèi)ROS產(chǎn)生的途徑不僅僅只有“能量-線粒體途徑”一種，還包括“污染物-內(nèi)質(zhì)網(wǎng)途徑”和“病原微生物-吞噬細(xì)胞途徑”等，但是在我國和全世界環(huán)境污染和傳染性疾病日益減少的情況下，能量攝入過剩已經(jīng)成為導(dǎo)致氧化損傷/氧化炎癥的主要原因，是未來防治氧化炎癥的主攻方向。本研究的科學(xué)意義和價(jià)值是首次用人群流行病的方法探索能量攝入過剩、肥胖癥和氧化應(yīng)激/氧化炎癥三者之間的關(guān)系，為下一步借助肥胖癥的診斷標(biāo)準(zhǔn)來探索氧化炎癥的診斷標(biāo)準(zhǔn)打下一定的基礎(chǔ)。

3.3 對氧化炎癥診斷標(biāo)準(zhǔn)研制工作的展望根據(jù)2019年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，中國前五位的死因分別是心腦血管疾病、腫瘤、慢性呼吸系統(tǒng)疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病和糖尿病腎病。在中國，它們引起死亡的構(gòu)成比高達(dá)86.21%。近期研究表明，這5類疾病的發(fā)生和惡化都與氧化炎癥有密切關(guān)系。因此，抗氧化炎癥工作將是改善中國大健康的關(guān)鍵問題之一。目前，氧化炎癥的診斷標(biāo)準(zhǔn)是有效防治氧化損傷相關(guān)疾病的技術(shù)瓶頸，是做好易感人群氧化炎癥防治工作的一個(gè)關(guān)鍵問題。防治高血壓病時(shí)，有高血壓病的診斷標(biāo)準(zhǔn)，可以作為了解患者高血壓病情的有效工具；防治糖尿病時(shí)，有糖尿病的診斷標(biāo)準(zhǔn)，可以作為了解患者糖尿病病情控制情況的工具；防治肥胖癥時(shí)，有肥胖癥的診斷標(biāo)準(zhǔn)，可以作為了解肥胖癥病情發(fā)展的工具。類似的醫(yī)學(xué)診斷標(biāo)準(zhǔn)在對慢性傳染性疾病的預(yù)防和治療中不勝枚舉，但對于氧化炎癥這樣一種重大的公共衛(wèi)生或臨床問題，國內(nèi)外均缺少相應(yīng)的診斷標(biāo)準(zhǔn)，這將是防治氧化損傷相關(guān)疾病和防治抗氧化炎癥亟待解決的重要問題，也是未來團(tuán)隊(duì)研究工作的一個(gè)重點(diǎn)方向。