肥胖2型糖尿病患者血清膽汁酸譜分析

吳儀偉,陳 琰,張珂承,蔣元霜,耿 力

(吉林大學(xué)第二醫(yī)院 1.內(nèi)分泌科;2.血管外科,吉林 長春130041)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活水平的提高,國民飲食結(jié)構(gòu)和生活方式也發(fā)生了巨大的改變。近年來我國肥胖患病率逐年增加。肥胖是一種病因復(fù)雜的慢性疾病,同時(shí)常伴隨著機(jī)體代謝紊亂,導(dǎo)致2型糖尿病(diabetes mellitus type 2,T2DM)、心血管疾病、腦血管疾病等多種疾病,對(duì)人類的健康有巨大的危害。

相較傳統(tǒng)的體重、身體質(zhì)量指數(shù)(body mass index,BMI)、腰圍等肥胖評(píng)估指標(biāo),血清代謝物在疾病早期階段能更好地反映機(jī)體的代謝情況,從而更早預(yù)測代謝性疾病的發(fā)生。

既往研究發(fā)現(xiàn),膽汁酸可激活法尼醇X受體(FXR)以及活化 G 蛋白偶聯(lián)膽汁酸受體 1(GPBAR-1),調(diào)節(jié)糖脂代謝調(diào)節(jié)糖脂代謝,肥胖、T2DM患者與正常人群相比的膽汁酸譜存在明顯差異[1]。因此我們應(yīng)用代謝組學(xué)方法對(duì)肥胖T2DM與非肥胖T2DM患者的血清膽汁酸譜成份的差異性進(jìn)行分析,以期找到肥胖T2DM的預(yù)測性生物標(biāo)志物。

1 資料和方法

1.1 研究對(duì)象

根據(jù)1999 年 WHO 糖尿病診斷標(biāo)準(zhǔn)納入2022年6月1日—2022年8月31日于吉林大學(xué)第二醫(yī)院內(nèi)分泌科就診的30名新診斷T2DM患者,年齡均≥18 歲。排除標(biāo)準(zhǔn):①T1DM 患者;②妊娠糖尿病;③其他特殊類型糖尿病;④有糖尿病酮癥酸中毒或高滲性昏迷等急性并發(fā)癥患者。根據(jù)BMI分為T2DM-OD組(BMI≥28.0 kg/m2,n=15),T2DM-DM組(18.5≤BMI≤24.0 kg/m2,n=15)。收集患者的一般資料和臨床檢驗(yàn)結(jié)果,包括性別、年齡、空腹血糖(fasting plasma glucose,FPG)、糖化血紅蛋白(glycated hemoglobin,HbA1c)、空腹血清胰島素(fasting serum insulin,FINS)、谷丙轉(zhuǎn)氨酶(alanine aminotransferase,ALT)、谷草轉(zhuǎn)氨酶(aspartate aminotransferase,AST)、白蛋白、總膽汁酸、總膽固醇(total cholesterol,TC)、甘油三酯(triglyceride,TG)、高密度脂蛋白膽固醇(high-density lipoprotein cholesterol,HDL-C)、低密度脂蛋白膽固醇(low density lipoprotein,LDL-C),并計(jì)算胰島素抵抗指數(shù)(homeostasis model assessment of insulin resistance,HOMA-IR)=空腹血糖×空腹胰島素/22.5)和BMI=體重/身高的平方。最后應(yīng)用LC-MS技術(shù)分別測定膽汁酸譜系中的39種膽汁酸。

1.2 儀器與試劑

臨床檢驗(yàn)結(jié)果:使用貝克曼ACCESS全自動(dòng)化學(xué)發(fā)光免疫分析儀檢測FPG、FINS,使用伯樂D-100糖化血紅蛋白儀檢測糖化血紅蛋白,使用使用日立LABOSPECT008全自動(dòng)生化分析儀檢測生化指標(biāo)(ALT、AST、白蛋白、總膽汁酸、TC、TG、HDL-C、LDL-C)。代謝組學(xué)檢測:移取適量樣本于2 mL EP管中,準(zhǔn)確加入600 μL甲醇(-20℃),渦旋振蕩60 s,12 000 rpm 4℃離心10 min,取400 μL上清液濃縮干燥,取100 μL 30%甲醇復(fù)溶樣本,渦旋震蕩30 s,取上清液90 μL到檢測瓶中,使用島津LC-30液相色譜儀、愛博才思AB6500+質(zhì)譜儀測定39種膽汁酸。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

2 結(jié)果

2.1 兩組患者的一般資料、臨床資料和膽汁酸代謝指標(biāo)比較

T2DM-DM組男10例,女5例,平均年齡(46.47±3.59)歲。T2DM-OD組男9例,女6例,平均年齡(47.40±3.93)歲。兩組患者一般資料比較無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),具有可比性。

T2DM-OD組患者BMI、HOMA-IR、CDCA-G、GCA、NorCA、TCA、UDCA顯著高于T2DM-DM組患者(P均<0.05),T2DM-OD組患者LDL-C、LCA顯著低于T2DM-DM組患者(P均<0.05)。兩組患者FPG、HBA1C、FINS、ALT、AST、白蛋白、總膽汁酸、TC、TG、HDL-C無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05),見表1。

表1 兩組患者一般資料、臨床資料和膽汁酸代謝指標(biāo)比較

2.2 CDCA-G、GCA、NorCA、TCA、UDCA、LCA與BMI的相關(guān)性分析

Spearman分析顯示CDCA-G(r=0.387,P=0.034)、GCA(r=0.388,P=0.034)、NorCA(r=0.456,P=0.011)、UDCA(r=0.427,P=0.140)與BMI呈正相關(guān),見表2。

表2 CDCA-G、GCA、NorCA、TCA、UDCA、LCA與BMI的相關(guān)性分析

2.3 CDCA-G、GCA、NorCA、TCA、UDCA、LCA對(duì)肥胖2型糖尿病的診斷價(jià)值

ROC分析顯示LCA(AUC=0.754,敏感度93.3%,特異度66.7%)、NorCA(AUC=0.831,敏感度80%,特異度73.3%)、TCA(AUC=0.724,敏感度73.3%,特異度66.7%)、CDCA-G(AUC=0.756,敏感度73.3%,特異度66.7%)、GCA(AUC=0.753,敏感度80%,特異度66.7%)、UDCA(AUC=0.783,敏感度60%,特異度80%)對(duì)肥胖T2DM均有診斷價(jià)值(P均<0.05),見表3、圖1。

圖1 CDCA-G、GCA、NorCA、TCA、UDCA、LCA對(duì)肥胖2型糖尿病診斷ROC曲線

表3 CDCA-G、GCA、NorCA、TCA、UDCA、LCA對(duì)肥胖2型糖尿病的診斷價(jià)值

3 討論

膽汁酸(bile acid,BA)在肝細(xì)胞中由膽固醇合成。BA從來源上分類可分為初級(jí)膽汁酸和次級(jí)膽汁酸。以膽固醇為原料在肝細(xì)胞內(nèi)直接合成的BA稱為初級(jí)膽汁酸,包括膽酸和鵝脫氧膽酸(chenodeoxycholic acid,CDCA)。膽酸和CDCA分別與?；撬岷透拾彼峤Y(jié)合,形成結(jié)合型膽汁酸:?；悄懰?taurocholate acid,TCA)、甘氨膽酸(glycocholic acid,GCA)、鵝脫氧甘膽酸、牛磺鵝去氧膽酸。初級(jí)膽汁酸在腸道中可以被腸道微生物群代謝生成次級(jí)膽汁酸,包括脫氧膽酸和石膽酸(lithocholic acid,LCA)。同時(shí)肝臟可通過UDP-葡萄糖醛酸糖基轉(zhuǎn)移酶生成結(jié)合型膽汁酸,如鵝去氧膽酸-葡萄糖醛酸結(jié)合物(chenodeoxycholic acid glucuronic acid complex,CDCA-G)[2]。鵝去氧膽酸可通過羥類固醇脫氫酶轉(zhuǎn)化為熊去氧膽酸(ursodeoxycholic acid,UDCA)。膽汁酸譜中還包含有多種膽汁酸,其中去甲膽酸(norcholic acid,NorCA)是一種具有4個(gè)側(cè)鏈的C23膽汁酸,存在于人尿和胎糞中[3-4]。

初級(jí)膽汁酸和次級(jí)膽汁酸可在回腸中被重吸收再次到達(dá)肝臟,這個(gè)過程被稱為腸肝循環(huán)。初級(jí)膽汁酸和次級(jí)膽汁酸也可通過體循環(huán)到達(dá)外周組織和器官,并發(fā)揮信號(hào)功能來調(diào)節(jié)糖脂代謝[5]。膽汁酸通過兩種主要途徑發(fā)揮其作用,即小異二聚體伴侶 (SHP) 依賴性FXRα途徑和 SHP 非依賴性GPBAR-1途徑[6]。

膽汁酸激活FXR,負(fù)調(diào)節(jié)脂肪生成和葡萄糖產(chǎn)生。既往研究表明,FXR基因的敲除小鼠顯示胰島素敏感性受損[7]。膽汁酸也是GPBAR-1的天然配體。BA與GPBAR1結(jié)合的效果是位點(diǎn)特異性的。在回腸L細(xì)胞中,BA與GPBAR-1的結(jié)合增加了肽YY(PYY),胰高血糖素樣肽-1(GLP-1)和GLP-2的分泌,具有厭食作用[8]。在巨噬細(xì)胞和Kupffer細(xì)胞中,GPBAR-1活化阻斷脂多糖誘導(dǎo)的細(xì)胞因子產(chǎn)生。在骨骼肌和棕色脂肪細(xì)胞中,GPBAR-1信號(hào)傳導(dǎo)導(dǎo)致碘甲腺原氨酸脫碘酶 2的旁分泌局部激活,其催化甲狀腺素轉(zhuǎn)化為活性三碘甲狀腺原氨酸,增加能量消耗[7]。BA是葡萄糖/胰島素穩(wěn)態(tài)的明確介質(zhì),并可能解釋減肥手術(shù)獨(dú)立于身體脂肪減少的一些積極作用[9-10]。

既往研究表明,個(gè)體之間BA含量存在顯著差異。肥胖者的循環(huán)BA水平高于瘦者,男性的循環(huán)BA含量高于女性[11-12]。幾項(xiàng)觀察性研究表明,循環(huán)BA水平升高和改變與肥胖風(fēng)險(xiǎn)增加和T2DM發(fā)病率升高有關(guān)[13]。

因此本研究通過代謝組學(xué)方法分析了30名初發(fā)T2DM患者的膽汁酸譜(包含39種膽汁酸成分),最終發(fā)現(xiàn)CDCA-G、GCA、NorCA、UDCA與BMI呈正相關(guān),CDCA-G、GCA、NorCA、TCA、UDCA、LCA對(duì)肥胖T2DM有診斷價(jià)值。

既往研究表明,餐后T2DM患者較非T2DM患者血漿中UDCA含量升高,且攝入的脂肪含量越高,血漿中UDCA的含量越高[14]。MUELLER等[15]國外學(xué)者研究表明UDUC在肥胖癥患者膽汁酸和脂質(zhì)代謝發(fā)揮FXR拮抗作用。升高的UDCA濃度抑制肝臟FXR活性,從而降低FXR介導(dǎo)的抗脂作用,導(dǎo)致誘導(dǎo)硬脂酰輔酶A去飽和酶(SCD)表達(dá)和TG積累,肝臟將TG 超負(fù)荷分泌到循環(huán)中并儲(chǔ)存到內(nèi)臟白色脂肪組織(vWAT)中。高脂肪飲食會(huì)使次級(jí)膽汁酸如LCA的含量增高,導(dǎo)致結(jié)腸黏膜發(fā)生氧化應(yīng)激和炎癥,增加肥胖和結(jié)腸癌風(fēng)險(xiǎn)[16-17]。既往研究表明,GCA與FINS水平、HOMA指數(shù)、LDL-C、腫瘤壞死因子α、白細(xì)胞介素-2(IL-2)和IL-8水平呈正相關(guān),提示GCA和通過激活FXR調(diào)節(jié)胰島素分泌,葡萄糖穩(wěn)態(tài)和炎癥免疫反應(yīng)。而肥胖與糖脂代謝、炎癥反應(yīng)密切相關(guān)。這些既往研究成果可以很好地解釋本研究中部分膽汁酸譜成分與肥胖相關(guān)且對(duì)肥胖T2DM有診斷價(jià)值。

CALDERON等[18]學(xué)者的研究表明,BA信號(hào)機(jī)制在人體結(jié)腸的腸內(nèi)分泌細(xì)胞中表達(dá),而在肥胖和糖尿病患者中表達(dá)缺乏,當(dāng)用回結(jié)腸遞送結(jié)合膽汁酸(包含TCA,GCA等)刺激可改善機(jī)體葡萄糖穩(wěn)態(tài)。這與本研究結(jié)果部分一致,且提示進(jìn)一步研究膽汁酸譜,對(duì)肥胖患者的治療價(jià)值顯得尤為重要。

既往對(duì)單種脂肪酸的研究主要圍繞其在減肥手術(shù)后的減重作用展開,希望通過我們的研究能夠進(jìn)一步解釋肥胖T2DM患者體內(nèi)膽汁酸譜變化,同時(shí)為新診斷T2DM患者肥胖相關(guān)治療提供新啟發(fā)。同時(shí)本研究也存在一定的局限性,由于樣本量較少,兩組間一些臨床指標(biāo)無顯著差異,與既往研究結(jié)果存在部分不一致的情況。在進(jìn)一步研究中我們會(huì)增大樣本量。